溫度傳感光纜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信線纜領域，具體涉及一種溫度傳感光纜及其制備方法。
【背景技術】
[0002]光纖傳感技術是伴隨著光纖通信技術的發(fā)展而興起的，以光波為載體、光纖為媒質，用于感知和傳輸外界被測量信號的新型傳感技術。光纖傳感技術能夠實現(xiàn)大范圍測量場中分布信息的提取，解決目前測量領域的眾多難題，在電廠、大型倉庫、油庫、高層建筑、礦井和隧道的火災防護及溫度報警系統(tǒng)等領域得到廣泛應用。
[0003]隨著光纖傳感技術的發(fā)展，溫度傳感光纜在工程中被大量敷設和布放?，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，需要在故障報警附近區(qū)域反復查找。
[0005](2)現(xiàn)有的溫度傳感光纜使用壽命短，隨著使用時間的延長，會逐步出現(xiàn)信號漂移、靈敏度下降，以及嚴重的傳感器故障問題，導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計的溫度傳感光纜，解決現(xiàn)有溫度傳感光纜的缺陷。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術】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，能夠多次重復使用，使用壽命長，故障響應速度快，報警時間短，傳感線路距離長，而且該光纜尺寸小，機械性能優(yōu)良，能夠在電廠、隧道、煤礦、石油石化項目中廣泛應用。
[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至外依次排列的纜芯、螺旋護層、外護套，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]在上述技術方案的基礎上，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 ]在上述技術方案的基礎上，所述形狀記憶合金線的外徑為0.6?2mm。
[0012]在上述技術方案的基礎上，該溫度傳感光纜的外徑<5mm。
[0013]在上述技術方案的基礎上，所述螺旋護層與外護套之間還設置有編織層和/或加強層;編織層采用銅或不銹鋼制成，加強層采用芳綸紗制成。
[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制成形設備，先將該設備的溫度控制在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;然后將該設備的溫度控制在120 °C?150°C，對形狀記憶合金線進行微彎曲處理，使形狀記憶合金線的長度均勻收縮I %?2 % ;將該設備的溫度控制在20 0C?30°C，再次將形狀記憶合金線拉直，此時的形狀記憶合金線與上一次拉直時的長度和平整度相同；
[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層；
[0020]C、在螺旋護層的外部包覆外護套，得到溫度傳感光纜成品。
[0021]在上述技術方案的基礎上，所述形狀記憶合金線采用銅鋅系合金、鎳鈦系合金、金絡系合金中的任意一種制成。
[0022]在上述技術方案的基礎上，所述形狀記憶合金線的外徑為0.6?2mm。
[0023]在上述技術方案的基礎上，該溫度傳感光纜的外徑<5mm。
[0024]在上述技術方案的基礎上，將緊套光纖與形狀記憶合金線固定在一起的過程包括以下步驟:
[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，采用熱熔膠機擠出熱熔膠，對緊套光纖和形狀記憶合金線進行粘接;粘接后的緊套光纖和形狀記憶合金線之間無內應力;所述熱熔膠為耐高溫熱熔膠，熔點為350°C，工作溫度為_55°C?200°C。
[0026]在上述技術方案的基礎上，制備緊套光纖的過程包括以下步驟:
[0027]緊套光纖包括裸光纖和套在裸光纖外部的緊套層，在流水線上對裸光纖進行烘烤;采用塑料擠出機擠出緊套料，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]在上述技術方案的基礎上，在纜芯的外部包覆螺旋護層的過程包括以下步驟: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，形成螺旋護層；螺旋護層表面平整，且具有均勻的內徑和外徑。
[0029]在上述技術方案的基礎上，所述外護套采用低煙無鹵阻燃聚烯烴、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]在上述技術方案的基礎上，所述螺旋護層與外護套之間還設置有編織層和/或加強層，其中，
[0031]編織層的制備過程為:采用裝配有多個單絲放線裝置的高速編織機進行編織，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]加強層的制備過程為:根據(jù)光纜的機械拉力要求計算芳綸紗的數(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)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下:
[0034](I)本發(fā)明中的光纖與預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，光信號衰減急劇增加，傳感系統(tǒng)感應到故障點的準確位置。本發(fā)明中的光纖本身既能檢測故障又能傳輸故障報警信號，因此，不需要外加傳感器就能夠精確定位故障點，實際故障點與報警故障點的誤差在0.2米以內。
[0035](2)現(xiàn)有的溫度傳感光纜中的故障感應元件是光纖光柵位移傳感器，光纖光柵位移傳感器長時間使用后，會出現(xiàn)信號基線漂移;本發(fā)明的溫度傳感光纜中，光纖既用于傳輸故障報警信號，又是故障感應元件，沒有信號漂移問題，光纜的使用壽命能夠超過15年。
[0036](3)本發(fā)明中的溫度傳感光纜不易損壞，能夠多次重復使用。當故障點處的被監(jiān)測物溫度升高時，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，光纜感應到故障并報警;故障解除后被監(jiān)測物溫度恢復到正常工作溫度，形狀記憶合金恢復到起始狀態(tài)，光纖受到的外力解除，光纜性能恢復到故障發(fā)生前的狀態(tài)，在這一過程中光纜狀態(tài)無損，該光纜可以多次重復使用。
[0037](4)本發(fā)明的溫度傳感光纜的故障響應速度快，故障發(fā)生到系統(tǒng)報警時間小于I秒;線路距離長，傳感線路總長度可以超過30公里;光纜外徑在5mm以內，柔軟、易于彎曲，機械性能優(yōu)良，滿足復雜環(huán)境下的傳感線路施工要求，易于施工和敷設，能夠在電廠、隧道、煤礦、石油石化項目中應用。
【附圖說明】
[0038]圖1是本發(fā)明實施例中溫度傳感光纜的結構示意圖。
[0039]附圖標記:I一光纖，2—緊套層，3—形狀記憶合金線，4一螺旋護層，5—外護套，6—編織層，7—加強層，8—熱熔膠。
【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0041 ]參見圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種溫度傳感光纜，該溫度傳感光纜包括從內至外依次排列的纜芯、螺旋護層4、外護套7，纜芯包括緊套光纖，其中，纜芯還包括與緊套光纖長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制成形設備，先將該設備的溫度控制在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;然后將該設備的溫度控制在120°C?150°C，對形狀記憶合金線3進行微彎曲處理，使形狀記憶合金線3的長度均勻收縮1%?2%;將該設備的溫度控制在20°C?30°C，再次將形狀記憶合金線3拉直，此時的形狀記憶合金線3與上一次拉直時的長度和平整度相同；
[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層4;
[0048]C、在螺旋護層4的外部包覆外護套7，得到溫度傳感光纜成品。。
[0049]根據(jù)實際需要，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，采用熱熔膠機擠出熱熔膠8，對緊套光纖和形狀記憶合金線3進行粘接;粘接后的緊套光纖和形狀記憶合金線3之間無內應力;熱熔膠8為耐高溫熱熔膠，熔點為350°(:，工作溫度為-55°(:?200°(:。
[0052]制備緊套光纖的過程包括以下步驟:
[0053]緊套光纖