传感光缆的制作方法

本申请涉及光缆，尤其涉及一种传感光缆。

背景技术：

1、目前，光纤传感技术以其具有高可靠性、高采集密度、高空间分辨率、低成本、耐高温高压、天然无源、抗电磁干扰等优势，已在实际场景中得到了大量应用，为油气、电力、化工、建筑、交通等领域的高性能传感监测提供了新的解决方案。在周界安防、管道健康监测、海底地震监测等领域亟需具有超长传感距离的光纤传感器，其无需额外有源中继，成本低廉且易于组网，具有巨大的大规模应用潜在价值。

2、相关技术中，传感光缆可以包括外护层和设置在外护层内的光纤，外护层具有一定的强度，其用于保护光纤，以防止光纤断裂损坏，光纤可以采用直放方式设置在外护层内，或者，传感光缆还可以包括设置于外护层内的中心加强件，光纤可以按照一定的节距缠绕在中心加强件上，光纤作为传感元件，其可以捕捉传感光缆外部环境变化，例如温度、应变、湿度等，并且随着外部环境变化而使得光纤参数发生变化，因此通过对探测光信号进行解调，进而可以还原外界环境的变化信息。

3、但是，相关技术中的传感光缆对外部信号的捕捉灵敏度较差。

技术实现思路

1、基于此，本申请提供了一种传感光缆，以解决相关技术中传感光缆捕捉灵敏度较差的问题。

2、本申请提供的传感光缆，包括保护层、以及设置在保护层内的至少一个传感单元和至少一个支撑件，传感单元包括传感光纤、中心加强杆、弹性层和至少两个振子质量块，弹性层位于中心加强杆外，传感光纤缠绕于弹性层的外壁并向弹性层的轴向一端延伸，各个振子质量块沿中心加强杆的轴向间隔设置，振子质量块嵌设于弹性层，并和弹性层一体连接；

3、支撑件设置于弹性层和保护层之间，支撑件被构造为支撑保护层，以使保护层和弹性层之间具有间隙；

4、振子质量块被构造为在振子质量块受到振动时，带动弹性层相对于保护层移动。

5、在一种可能的实现方式中，本申请提供的传感光缆，相邻的振子质量块之间的距离大于或等于保护层的外径的30倍，且小于或等于保护层的外径的150倍。

6、在一种可能的实现方式中，本申请提供的传感光缆，振子质量块m满足公式：，其中，为传感光缆可探测的最小形变量，v为传感光缆形变时的初速度，为能量传递系数，k为弹性层的弹性系数，m0为调节系数。

7、在一种可能的实现方式中，本申请提供的传感光缆，振子质量块呈圆环状。

8、在一种可能的实现方式中，本申请提供的传感光缆，振子质量块为纳米陶瓷构件，弹性层为热塑性聚氨酯层或者发泡橡胶层。

9、在一种可能的实现方式中，本申请提供的传感光缆，中心加强杆的外壁上设有光滑的涂覆层，振子质量块通过涂覆层和中心加强杆之间相对滑动；

10、且涂覆层沿中心加强杆轴向的延伸长度小于或等于100mm。

11、在一种可能的实现方式中，本申请提供的传感光缆，支撑件的数量为两个或两个以上，各个支撑件沿中心加强杆的轴向间隔设置；

12、支撑件包括支撑层、吸能层和阻水层，支撑层的周向内侧具有缺口，吸能层嵌设于缺口，并位于支撑层和阻水层之间。

13、在一种可能的实现方式中，本申请提供的传感光缆，弹性层的外壁设有螺旋状的凹槽，传感光纤设置于凹槽内，并和凹槽的内壁粘接。

14、在一种可能的实现方式中，本申请提供的传感光缆，凹槽内沿凹槽的延伸方向间隔设有多个粘接点，相邻的两个粘接点之间的距离大于或等于弹性层外径的0.1倍，且小于或等于弹性层外径的0.5倍。

15、在一种可能的实现方式中，本申请提供的传感光缆，传感光纤包括光纤本体和弹性纤维杆，光纤本体和弹性纤维杆沿同一方向并排设置，并粘接为一体，弹性纤维杆和/或光纤本体粘接于凹槽。

16、在一种可能的实现方式中，本申请提供的传感光缆，还包括标识件，传感单元的数量为两个或者两个以上，标识件设置于保护层的外壁，且标识件与传感单元一一对应设置，标识件被构造为区分不同的传感单元。

17、本申请提供一种传感光缆，传感光缆包括保护层、传感单元和支撑件，传感单元包括传感光纤、中心加强杆、弹性层和振子质量块，通过设置保护层用于保护传感单元，通过设置中心加强杆用于增强传感单元的轴向抗拉强度，通过设置传感光纤用于光信号传输，并在接收到外部信号时产生形变，通过设置振子质量块用于捕捉外部信号并产生振动，通过设置弹性层用于带动传感光纤同步跟随振子质量块相对于保护层移动，进而将振子质量块的振动转化为传感光缆的沿保护层轴向和沿保护层径向的形变，即使在保护层的强度较大时，传感单元依然能灵敏地捕捉外部信号，并将外部信号转化为传感光纤的形变。由此，本申请提供的传感光缆的捕捉灵敏度较高。

技术特征：

1.一种传感光缆，其特征在于，包括保护层、以及设置在所述保护层内的至少一个传感单元和至少一个支撑件，所述传感单元包括传感光纤、中心加强杆、弹性层和至少两个振子质量块，所述弹性层位于所述中心加强杆外，所述传感光纤缠绕于所述弹性层的外壁并向所述弹性层的轴向一端延伸，各个所述振子质量块沿所述中心加强杆的轴向间隔设置，所述振子质量块嵌设于所述弹性层，并和所述弹性层一体连接；

2.根据权利要求1所述的传感光缆，其特征在于，相邻的所述振子质量块之间的距离大于或等于所述保护层的外径的30倍，且小于或等于所述保护层的外径的150倍。

3.根据权利要求2所述的传感光缆，其特征在于，所述振子质量块的质量m满足公式：，其中，为所述传感光缆可探测的最小形变量，v为所述传感光缆形变时的初速度，为能量传递系数，k为所述弹性层的弹性系数，m0为调节系数。

4.根据权利要求3所述的传感光缆，其特征在于，所述振子质量块呈圆环状。

5.根据权利要求1-4任一项所述的传感光缆，其特征在于，所述振子质量块为纳米陶瓷构件，所述弹性层为热塑性聚氨酯层或者发泡橡胶层。

6.根据权利要求5所述的传感光缆，其特征在于，所述中心加强杆的外壁上设有光滑的涂覆层，所述振子质量块通过所述涂覆层和所述中心加强杆之间相对滑动；

7.根据权利要求1-4任一项所述的传感光缆，其特征在于，所述支撑件的数量为两个或两个以上，各个所述支撑件沿所述中心加强杆的轴向间隔设置；

8.根据权利要求1-4任一项所述的传感光缆，其特征在于，所述弹性层的外壁设有螺旋状的凹槽，所述传感光纤设置于所述凹槽内，并和所述凹槽的内壁粘接。

9.根据权利要求8所述的传感光缆，其特征在于，所述凹槽内沿所述凹槽的延伸方向间隔设有多个粘接点，相邻的两个所述粘接点之间的距离大于或等于所述弹性层的外径的0.1倍，且小于或等于所述弹性层的外径的0.5倍。

10.根据权利要求8所述的传感光缆，其特征在于，所述传感光纤包括光纤本体和弹性纤维杆，所述光纤本体和弹性纤维杆沿同一方向并排设置，并粘接为一体，所述弹性纤维杆和/或所述光纤本体粘接于所述凹槽。

11.根据权利要求1-4任一项所述的传感光缆，其特征在于，还包括标识件，所述传感单元的数量为两个或者两个以上，所述标识件设置于所述保护层的外壁，且所述标识件与所述传感单元一一对应设置，所述标识件被构造为区分不同的所述传感单元。

技术总结
本申请提供一种传感光缆，传感光缆包括保护层、以及设置在保护层内的至少一个传感单元和至少一个支撑件，传感单元包括传感光纤、中心加强杆、弹性层和至少两个振子质量块，弹性层位于中心加强杆外，传感光纤缠绕于弹性层的外壁并向弹性层的轴向一端延伸，各个振子质量块沿中心加强杆的轴向间隔设置，振子质量块嵌设于弹性层，并和弹性层一体连接；支撑件设置于弹性层和保护层之间，支撑件被构造为支撑保护层，以使保护层和弹性层之间具有间隙；振子质量块被构造为在振子质量块受到振动时，带动弹性层相对于保护层移动。本申请提供的传感光缆对外部信号的捕捉灵敏度较高。

技术研发人员：徐建秋,张明,赵静,钱慧慧,缪斌,缪小明,谭枫,朱丽娟,林雯雯
受保护的技术使用者：江苏中天科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14