温度传感光缆及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光通信线缆领域，具体涉及一种温度传感光缆及其制备方法。
【背景技术】
[0002]光纤传感技术是伴随着光纤通信技术的发展而兴起的，以光波为载体、光纤为媒质，用于感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。光纤传感技术能够实现大范围测量场中分布信息的提取，解决目前测量领域的众多难题，在电厂、大型仓库、油库、高层建筑、矿井和隧道的火灾防护及温度报警系统等领域得到广泛应用。
[0003]随着光纤传感技术的发展，温度传感光缆在工程中被大量敷设和布放。现有的温度传感光缆存在很多缺陷:
[0004](I)现有的温度传感光缆难以精确定位故障点，需要在故障报警附近区域反复查找。
[0005](2)现有的温度传感光缆使用寿命短，随着使用时间的延长，会逐步出现信号漂移、灵敏度下降，以及严重的传感器故障问题，导致光缆丧失传感功能。
[0006](3)现有的温度传感光缆多数是一次性用品，故障发生后，故障点处的光缆被损坏，需要更换光缆。而在工程中，传感光缆一般贴近工程线路布放，更换光缆非常困难。
[0007]因此，迫切需要一种全新设计的温度传感光缆，解决现有温度传感光缆的缺陷。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是为了克服上述【背景技术】的不足，提供一种温度传感光缆及其制备方法，该光缆能够精确定位故障点，能够多次重复使用，使用寿命长，故障响应速度快，报警时间短，传感线路距离长，而且该光缆尺寸小，机械性能优良，能够在电厂、隧道、煤矿、石油石化项目中广泛应用。
[0009]本发明提供一种温度传感光缆，该温度传感光缆包括从内至外依次排列的缆芯、螺旋护层、外护套，所述缆芯包括紧套光纤，其特征在于:所述缆芯还包括与紧套光纤长度相等的形状记忆合金线，形状记忆合金线采用具有双程记忆效应的形状记忆合金制成，形状记忆合金线、紧套光纤均沿轴向排列，并且固定在一起。
[0010]在上述技术方案的基础上，所述形状记忆合金为铜锌系合金、镍钛系合金、金铬系合金中的任意一种。
[0011 ]在上述技术方案的基础上，所述形状记忆合金线的外径为0.6?2mm。
[0012]在上述技术方案的基础上，该温度传感光缆的外径<5mm。
[0013]在上述技术方案的基础上，所述螺旋护层与外护套之间还设置有编织层和/或加强层;编织层采用铜或不锈钢制成，加强层采用芳纶纱制成。
[0014]本发明还提供上述温度传感光缆的制备方法，包括以下步骤:
[0015]A、制备缆芯:
[0016]制备紧套光纤；
[0017]加工形状记忆合金线:采用形状记忆合金预制成形设备，先将该设备的温度控制在20°C?30°C，将形状记忆合金线拉直，使形状记忆合金线的表面平整;然后将该设备的温度控制在120 °C?150°C，对形状记忆合金线进行微弯曲处理，使形状记忆合金线的长度均匀收缩I %?2 % ;将该设备的温度控制在20 0C?30°C，再次将形状记忆合金线拉直，此时的形状记忆合金线与上一次拉直时的长度和平整度相同；
[0018]将紧套光纤与形状记忆合金线沿轴向排列，固定在一起，制成缆芯；
[0019]B、在缆芯的外部包覆螺旋护层；
[0020]C、在螺旋护层的外部包覆外护套，得到温度传感光缆成品。
[0021]在上述技术方案的基础上，所述形状记忆合金线采用铜锌系合金、镍钛系合金、金络系合金中的任意一种制成。
[0022]在上述技术方案的基础上，所述形状记忆合金线的外径为0.6?2mm。
[0023]在上述技术方案的基础上，该温度传感光缆的外径<5mm。
[0024]在上述技术方案的基础上，将紧套光纤与形状记忆合金线固定在一起的过程包括以下步骤:
[0025]采用热熔胶粘接紧套光纤和形状记忆合金线:将预制成形后的形状记忆合金线与紧套光纤平行放置，采用热熔胶机挤出热熔胶，对紧套光纤和形状记忆合金线进行粘接;粘接后的紧套光纤和形状记忆合金线之间无内应力;所述热熔胶为耐高温热熔胶，熔点为350°C，工作温度为_55°C?200°C。
[0026]在上述技术方案的基础上，制备紧套光纤的过程包括以下步骤:
[0027]紧套光纤包括裸光纤和套在裸光纤外部的紧套层，在流水线上对裸光纤进行烘烤;采用塑料挤出机挤出紧套料，将紧套料均匀包覆在裸光纤的外表面，形成紧套层，紧套层的剥离力为20N±3N。
[0028]在上述技术方案的基础上，在缆芯的外部包覆螺旋护层的过程包括以下步骤:采用不锈钢带或不锈钢丝，螺旋环绕并紧密包覆在缆芯外，形成螺旋护层；螺旋护层表面平整，且具有均匀的内径和外径。
[0029]在上述技术方案的基础上，所述外护套采用低烟无卤阻燃聚烯烃、交联聚乙烯、尼龙弹性体、聚氨酯弹性体、聚酯弹性体中的任意一种制成;控制外护套的厚度、同心度、外径和外径偏差，外径偏差为± 0.2mm。
[0030]在上述技术方案的基础上，所述螺旋护层与外护套之间还设置有编织层和/或加强层，其中，
[0031]编织层的制备过程为:采用装配有多个单丝放线装置的高速编织机进行编织，编织用的单丝为铜线或不锈钢丝，单丝的直径为0.05?0.3mm;控制单丝放线张力，编织而成的网面平整、光滑，编织密度为100%全覆盖；
[0032]加强层的制备过程为:根据光缆的机械拉力要求计算芳纶纱的数量，芳纶纱放线张力控制在5N以下，单向绞合，绞合节距为200mm?300mm。
[0033]与现有技术相比，本发明的优点如下:
[0034](I)本发明中的光纤与预制成形的形状记忆合金线并排粘接在一起，随着周围环境温度的变化，形状记忆合金线产生形变，随着形状记忆合金线的形变，光纤受到外力产生微弯曲，光信号衰减急剧增加，传感系统感应到故障点的准确位置。本发明中的光纤本身既能检测故障又能传输故障报警信号，因此，不需要外加传感器就能够精确定位故障点，实际故障点与报警故障点的误差在0.2米以内。
[0035](2)现有的温度传感光缆中的故障感应元件是光纤光栅位移传感器，光纤光栅位移传感器长时间使用后，会出现信号基线漂移;本发明的温度传感光缆中，光纤既用于传输故障报警信号，又是故障感应元件，没有信号漂移问题，光缆的使用寿命能够超过15年。
[0036](3)本发明中的温度传感光缆不易损坏，能够多次重复使用。当故障点处的被监测物温度升高时，形状记忆合金线产生形变，光纤出现微弯曲，光衰减增加，光缆感应到故障并报警;故障解除后被监测物温度恢复到正常工作温度，形状记忆合金恢复到起始状态，光纤受到的外力解除，光缆性能恢复到故障发生前的状态，在这一过程中光缆状态无损，该光缆可以多次重复使用。
[0037](4)本发明的温度传感光缆的故障响应速度快，故障发生到系统报警时间小于I秒;线路距离长，传感线路总长度可以超过30公里;光缆外径在5mm以内，柔软、易于弯曲，机械性能优良，满足复杂环境下的传感线路施工要求，易于施工和敷设，能够在电厂、隧道、煤矿、石油石化项目中应用。
【附图说明】
[0038]图1是本发明实施例中温度传感光缆的结构示意图。
[0039]附图标记:I一光纤，2—紧套层，3—形状记忆合金线，4一螺旋护层，5—外护套，6—编织层，7—加强层，8—热熔胶。
【具体实施方式】
[0040]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0041 ]参见图1所示，本发明实施例提供一种温度传感光缆，该温度传感光缆包括从内至外依次排列的缆芯、螺旋护层4、外护套7，缆芯包括紧套光纤，其中，缆芯还包括与紧套光纤长度相等的形状记忆合金线3，形状记忆合金线3采用具有双程记忆效应的形状记忆合金制成，形状记忆合金线3、紧套光纤均沿轴向排列，并且固定在一起。
[0042]本发明实施例还提供上述温度传感光缆的制备方法，包括以下步骤:
[0043]A、制备缆芯:
[0044]制备紧套光纤；
[0045]加工形状记忆合金线3:采用形状记忆合金预制成形设备，先将该设备的温度控制在200C?300C，将形状记忆合金线3拉直，使形状记忆合金线3的表面平整;然后将该设备的温度控制在120°C?150°C，对形状记忆合金线3进行微弯曲处理，使形状记忆合金线3的长度均匀收缩1%?2%;将该设备的温度控制在20°C?30°C，再次将形状记忆合金线3拉直，此时的形状记忆合金线3与上一次拉直时的长度和平整度相同；
[0046]将紧套光纤与形状记忆合金线3沿轴向排列，固定在一起，制成缆芯；
[0047]B、在缆芯的外部包覆螺旋护层4;
[0048]C、在螺旋护层4的外部包覆外护套7，得到温度传感光缆成品。。
[0049]根据实际需要，形状记忆合金可以为铜锌系合金、镍钛系合金、金铬系合金中的任意一种。形状记忆合金线3的外径为0.6?2_，该温度传感光缆成品的外径< 5_。
[0050]将紧套光纤与形状记忆合金线3固定在一起的过程包括以下步骤:
[0051]采用热熔胶8粘接紧套光纤和形状记忆合金线3:将预制成形后的形状记忆合金线3与紧套光纤平行放置，采用热熔胶机挤出热熔胶8，对紧套光纤和形状记忆合金线3进行粘接;粘接后的紧套光纤和形状记忆合金线3之间无内应力;热熔胶8为耐高温热熔胶，熔点为350°(:，工作温度为-55°(:?200°(:。
[0052]制备紧套光纤的过程包括以下步骤:
[0053]紧套光纤