溫度傳感光纜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信線纜領(lǐng)域，具體涉及一種溫度傳感光纜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖傳感技術(shù)是伴隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展而興起的，以光波為載體、光纖為媒質(zhì)，用于感知和傳輸外界被測(cè)量信號(hào)的新型傳感技術(shù)。光纖傳感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍測(cè)量場(chǎng)中分布信息的提取，解決目前測(cè)量領(lǐng)域的眾多難題，在電廠、大型倉(cāng)庫(kù)、油庫(kù)、高層建筑、礦井和隧道的火災(zāi)防護(hù)及溫度報(bào)警系統(tǒng)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0003]隨著光纖傳感技術(shù)的發(fā)展，溫度傳感光纜在工程中被大量敷設(shè)和布放?，F(xiàn)有的溫度傳感光纜存在很多缺陷:
[0004](I)現(xiàn)有的溫度傳感光纜難以精確定位故障點(diǎn)，需要在故障報(bào)警附近區(qū)域反復(fù)查找。
[0005](2)現(xiàn)有的溫度傳感光纜使用壽命短，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，會(huì)逐步出現(xiàn)信號(hào)漂移、靈敏度下降，以及嚴(yán)重的傳感器故障問(wèn)題，導(dǎo)致光纜喪失傳感功能。
[0006](3)現(xiàn)有的溫度傳感光纜多數(shù)是一次性用品，故障發(fā)生后，故障點(diǎn)處的光纜被損壞，需要更換光纜。而在工程中，傳感光纜一般貼近工程線路布放，更換光纜非常困難。
[0007]因此，迫切需要一種全新設(shè)計(jì)的溫度傳感光纜，解決現(xiàn)有溫度傳感光纜的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種溫度傳感光纜及其制備方法，該光纜能夠精確定位故障點(diǎn)，能夠多次重復(fù)使用，使用壽命長(zhǎng)，故障響應(yīng)速度快，報(bào)警時(shí)間短，傳感線路距離長(zhǎng)，而且該光纜尺寸小，機(jī)械性能優(yōu)良，能夠在電廠、隧道、煤礦、石油石化項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用。
[0009]本發(fā)明提供一種溫度傳感光纜，該溫度傳感光纜包括從內(nèi)至外依次排列的纜芯、螺旋護(hù)層、外護(hù)套，所述纜芯包括緊套光纖，其特征在于:所述纜芯還包括與緊套光纖長(zhǎng)度相等的形狀記憶合金線，形狀記憶合金線采用具有雙程記憶效應(yīng)的形狀記憶合金制成，形狀記憶合金線、緊套光纖均沿軸向排列，并且固定在一起。
[0010]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述形狀記憶合金為銅鋅系合金、鎳鈦系合金、金鉻系合金中的任意一種。
[0011 ]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述形狀記憶合金線的外徑為0.6?2mm。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，該溫度傳感光纜的外徑<5mm。
[0013]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述螺旋護(hù)層與外護(hù)套之間還設(shè)置有編織層和/或加強(qiáng)層;編織層采用銅或不銹鋼制成，加強(qiáng)層采用芳綸紗制成。
[0014]本發(fā)明還提供上述溫度傳感光纜的制備方法，包括以下步驟:
[0015]A、制備纜芯:
[0016]制備緊套光纖；
[0017]加工形狀記憶合金線:采用形狀記憶合金預(yù)制成形設(shè)備，先將該設(shè)備的溫度控制在20°C?30°C，將形狀記憶合金線拉直，使形狀記憶合金線的表面平整;然后將該設(shè)備的溫度控制在120 °C?150°C，對(duì)形狀記憶合金線進(jìn)行微彎曲處理，使形狀記憶合金線的長(zhǎng)度均勻收縮I %?2 % ;將該設(shè)備的溫度控制在20 0C?30°C，再次將形狀記憶合金線拉直，此時(shí)的形狀記憶合金線與上一次拉直時(shí)的長(zhǎng)度和平整度相同；
[0018]將緊套光纖與形狀記憶合金線沿軸向排列，固定在一起，制成纜芯；
[0019]B、在纜芯的外部包覆螺旋護(hù)層；
[0020]C、在螺旋護(hù)層的外部包覆外護(hù)套，得到溫度傳感光纜成品。
[0021]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述形狀記憶合金線采用銅鋅系合金、鎳鈦系合金、金絡(luò)系合金中的任意一種制成。
[0022]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述形狀記憶合金線的外徑為0.6?2mm。
[0023]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，該溫度傳感光纜的外徑<5mm。
[0024]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，將緊套光纖與形狀記憶合金線固定在一起的過(guò)程包括以下步驟:
[0025]采用熱熔膠粘接緊套光纖和形狀記憶合金線:將預(yù)制成形后的形狀記憶合金線與緊套光纖平行放置，采用熱熔膠機(jī)擠出熱熔膠，對(duì)緊套光纖和形狀記憶合金線進(jìn)行粘接;粘接后的緊套光纖和形狀記憶合金線之間無(wú)內(nèi)應(yīng)力;所述熱熔膠為耐高溫?zé)崛勰z，熔點(diǎn)為350°C，工作溫度為_(kāi)55°C?200°C。
[0026]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，制備緊套光纖的過(guò)程包括以下步驟:
[0027]緊套光纖包括裸光纖和套在裸光纖外部的緊套層，在流水線上對(duì)裸光纖進(jìn)行烘烤;采用塑料擠出機(jī)擠出緊套料，將緊套料均勻包覆在裸光纖的外表面，形成緊套層，緊套層的剝離力為20N±3N。
[0028]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在纜芯的外部包覆螺旋護(hù)層的過(guò)程包括以下步驟:采用不銹鋼帶或不銹鋼絲，螺旋環(huán)繞并緊密包覆在纜芯外，形成螺旋護(hù)層；螺旋護(hù)層表面平整，且具有均勻的內(nèi)徑和外徑。
[0029]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述外護(hù)套采用低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴、交聯(lián)聚乙烯、尼龍彈性體、聚氨酯彈性體、聚酯彈性體中的任意一種制成;控制外護(hù)套的厚度、同心度、外徑和外徑偏差，外徑偏差為± 0.2mm。
[0030]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述螺旋護(hù)層與外護(hù)套之間還設(shè)置有編織層和/或加強(qiáng)層，其中，
[0031]編織層的制備過(guò)程為:采用裝配有多個(gè)單絲放線裝置的高速編織機(jī)進(jìn)行編織，編織用的單絲為銅線或不銹鋼絲，單絲的直徑為0.05?0.3mm;控制單絲放線張力，編織而成的網(wǎng)面平整、光滑，編織密度為100%全覆蓋；
[0032]加強(qiáng)層的制備過(guò)程為:根據(jù)光纜的機(jī)械拉力要求計(jì)算芳綸紗的數(shù)量，芳綸紗放線張力控制在5N以下，單向絞合，絞合節(jié)距為200mm?300mm。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0034](I)本發(fā)明中的光纖與預(yù)制成形的形狀記憶合金線并排粘接在一起，隨著周圍環(huán)境溫度的變化，形狀記憶合金線產(chǎn)生形變，隨著形狀記憶合金線的形變，光纖受到外力產(chǎn)生微彎曲，光信號(hào)衰減急劇增加，傳感系統(tǒng)感應(yīng)到故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。本發(fā)明中的光纖本身既能檢測(cè)故障又能傳輸故障報(bào)警信號(hào)，因此，不需要外加傳感器就能夠精確定位故障點(diǎn)，實(shí)際故障點(diǎn)與報(bào)警故障點(diǎn)的誤差在0.2米以內(nèi)。
[0035](2)現(xiàn)有的溫度傳感光纜中的故障感應(yīng)元件是光纖光柵位移傳感器，光纖光柵位移傳感器長(zhǎng)時(shí)間使用后，會(huì)出現(xiàn)信號(hào)基線漂移;本發(fā)明的溫度傳感光纜中，光纖既用于傳輸故障報(bào)警信號(hào)，又是故障感應(yīng)元件，沒(méi)有信號(hào)漂移問(wèn)題，光纜的使用壽命能夠超過(guò)15年。
[0036](3)本發(fā)明中的溫度傳感光纜不易損壞，能夠多次重復(fù)使用。當(dāng)故障點(diǎn)處的被監(jiān)測(cè)物溫度升高時(shí)，形狀記憶合金線產(chǎn)生形變，光纖出現(xiàn)微彎曲，光衰減增加，光纜感應(yīng)到故障并報(bào)警;故障解除后被監(jiān)測(cè)物溫度恢復(fù)到正常工作溫度，形狀記憶合金恢復(fù)到起始狀態(tài)，光纖受到的外力解除，光纜性能恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)，在這一過(guò)程中光纜狀態(tài)無(wú)損，該光纜可以多次重復(fù)使用。
[0037](4)本發(fā)明的溫度傳感光纜的故障響應(yīng)速度快，故障發(fā)生到系統(tǒng)報(bào)警時(shí)間小于I秒;線路距離長(zhǎng)，傳感線路總長(zhǎng)度可以超過(guò)30公里;光纜外徑在5mm以內(nèi)，柔軟、易于彎曲，機(jī)械性能優(yōu)良，滿足復(fù)雜環(huán)境下的傳感線路施工要求，易于施工和敷設(shè)，能夠在電廠、隧道、煤礦、石油石化項(xiàng)目中應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0038]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中溫度傳感光纜的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]附圖標(biāo)記:I一光纖，2—緊套層，3—形狀記憶合金線，4一螺旋護(hù)層，5—外護(hù)套，6—編織層，7—加強(qiáng)層，8—熱熔膠。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0041 ]參見(jiàn)圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種溫度傳感光纜，該溫度傳感光纜包括從內(nèi)至外依次排列的纜芯、螺旋護(hù)層4、外護(hù)套7，纜芯包括緊套光纖，其中，纜芯還包括與緊套光纖長(zhǎng)度相等的形狀記憶合金線3，形狀記憶合金線3采用具有雙程記憶效應(yīng)的形狀記憶合金制成，形狀記憶合金線3、緊套光纖均沿軸向排列，并且固定在一起。
[0042]本發(fā)明實(shí)施例還提供上述溫度傳感光纜的制備方法，包括以下步驟:
[0043]A、制備纜芯:
[0044]制備緊套光纖；
[0045]加工形狀記憶合金線3:采用形狀記憶合金預(yù)制成形設(shè)備，先將該設(shè)備的溫度控制在200C?300C，將形狀記憶合金線3拉直，使形狀記憶合金線3的表面平整;然后將該設(shè)備的溫度控制在120°C?150°C，對(duì)形狀記憶合金線3進(jìn)行微彎曲處理，使形狀記憶合金線3的長(zhǎng)度均勻收縮1%?2%;將該設(shè)備的溫度控制在20°C?30°C，再次將形狀記憶合金線3拉直，此時(shí)的形狀記憶合金線3與上一次拉直時(shí)的長(zhǎng)度和平整度相同；
[0046]將緊套光纖與形狀記憶合金線3沿軸向排列，固定在一起，制成纜芯；
[0047]B、在纜芯的外部包覆螺旋護(hù)層4;
[0048]C、在螺旋護(hù)層4的外部包覆外護(hù)套7，得到溫度傳感光纜成品。。
[0049]根據(jù)實(shí)際需要，形狀記憶合金可以為銅鋅系合金、鎳鈦系合金、金鉻系合金中的任意一種。形狀記憶合金線3的外徑為0.6?2_，該溫度傳感光纜成品的外徑< 5_。
[0050]將緊套光纖與形狀記憶合金線3固定在一起的過(guò)程包括以下步驟:
[0051]采用熱熔膠8粘接緊套光纖和形狀記憶合金線3:將預(yù)制成形后的形狀記憶合金線3與緊套光纖平行放置，采用熱熔膠機(jī)擠出熱熔膠8，對(duì)緊套光纖和形狀記憶合金線3進(jìn)行粘接;粘接后的緊套光纖和形狀記憶合金線3之間無(wú)內(nèi)應(yīng)力;熱熔膠8為耐高溫?zé)崛勰z，熔點(diǎn)為350°(:，工作溫度為-55°(:?200°(:。
[0052]制備緊套光纖的過(guò)程包括以下步驟:
[0053]緊套光纖