CN107121744A - 一种传感光缆制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传感光缆制造方法，包括(a)在通过预制棒拉丝形成的光纤表面涂覆光纤涂层材料，待其固化，得到光纤成品；(b)在所得到的光纤成品表面通过挤塑机挤制一层聚酰亚胺材料；(c)将薄片状的金属带预弯成型、使金属带成为管状结构，在预弯过程中穿入步骤(b)中所得光纤；(d)通过激光焊接对所得的管状金属带两侧之间的缝隙进行焊接，得到内置有光纤的金属管；(e)通过拉丝模具对金属管进行拉伸，使得金属管的内径≤步骤(b)中所得光纤的外径，得到光缆。本发明的目的在于提供一种传感光缆制造方法，以解决现有技术中传感光缆的强度与防火性能有待提高的问题，实现提高传感光缆的强度与防火性能的目的。

Description

一种传感光缆制造方法

技术领域

本发明涉及光缆领域，具体涉及一种传感光缆制造方法。

背景技术

在任何光缆结构中，纤芯都是其光信号的传输介质。已知的，纤芯对温度、应力较为敏感，特殊仪器可以根据光信号的变化来感知温度、压力、应力、声波的变化，这就称为光纤传感技术。光纤传感具有很多优异的性能，例如：具有抗电磁和原子辐射干扰的性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐腐蚀的化学性能等。现有的传感纤芯都包覆在松套管内形成光缆，由于现有的松套管都是由PBT、PP或PE等塑料制作而成，因此现有的传感光缆其强度与防火程度都有待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传感光缆制造方法，以解决现有技术中传感光缆的强度与防火性能有待提高的问题，实现提高传感光缆的强度与防火性能的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种传感光缆制造方法，包括以下步骤：

(a)在通过预制棒拉丝形成的光纤表面涂覆光纤涂层材料，待其固化，得到光纤成品；

(b)在所得到的光纤成品表面通过挤塑机挤制一层聚酰亚胺材料；

(c)将薄片状的金属带预弯成型、使金属带成为管状结构，在预弯过程中穿入步骤(b)中所得光纤；

(d)通过激光焊接对所得的管状金属带两侧之间的缝隙进行焊接，得到内置有光纤的金属管；

(e)通过拉丝模具对金属管进行拉伸，使得金属管的内径≤步骤(b)中所得光纤的外径，得到光缆。

针对现有技术中传感光缆的强度与防火性能有待提高的问题，本发明提出一种传感光缆制造方法，首先通过预制棒拉丝形成光纤，在光纤表面涂覆光纤涂层，对光纤进行直接的保护与隔离，光纤涂层固化后获得光纤成品，在成品表面通过挤塑机挤制一层聚酰亚胺材料，通过聚酰亚胺实现光缆的防火耐高温效果。聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，耐高温达400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃，无明显熔点，高绝缘性能。因此使用聚酰亚胺材料，能够使得光纤在300℃以内进行使用，同时确保了良好的温度传感能力，相较于传统的使用塑料松套管的结构，极大的拓宽了适用范围。之后对薄片状的金属带进行处理，使得金属带预弯成型成为管状结构，预弯过程中将上述挤制了聚酰亚胺材料的光纤置于其中，使得光纤位于形成的金属管内部，此时由于未做任何贴紧处理，金属管内径会大于光纤外径。金属管作为本光缆的最外层结构，利用金属强度高的特性，提高传感光缆的整体强度与耐压性能。同时，金属是热的良导体，因此还能够通过金属将外界热量快速传递至内部纤芯处，从而提高整个光缆对温度的传感性能，提高传感光纤的热敏性能。形成管状结构的金属由激光焊接将缝隙完全封闭，从而形成完整的金属管，将光纤彻底包覆在内。但是，本发明的重点还包括如何消除金属管与光纤外表面的聚酰亚胺层之间的间隙。由于空气是热的不良导体，因此一旦金属管与光纤外表面的聚酰亚胺层之间存在间隙，会导致热传递性能显著降低，极大的降低光缆的热感应性能，不利于使用。因此本发明通过拉丝模具对金属管进行拉伸，由于拉伸只针对金属管进行，因此拉伸力不会施加到内部的光纤上。拉伸过程中，金属管管径逐渐变小、壁厚逐渐变薄，直到金属管的内径≤光纤的外径，此时金属管内壁与光纤表面的聚酰亚胺层紧密接触，其间缝隙被消除、不再有空气残留，外界的热量能够通过金属管直接传递至聚酰亚胺层上，进而直接传递至内部的光纤上，没有了空气的阻隔后热量可以快速高效的进行传递，极大程度上提高了热量传递效率，提高了传感光缆对温度的感应性能。

进一步的，还包括对步骤(e)中所得到的光缆进行检测，检测金属管与光纤是否紧密接触；若接触不紧密，定为不合格。若金属管与光纤之间接触不紧密，则表明金属管与光纤之间肯定存在间隙，存在间隙即存在空气，因此会导致热量传递严重受阻，因此判断为不合格产品。

优选的，所述检测方法为：测量得到被检测光缆的长度为A厘米，对其内部的光纤施加沿轴向向外的2A牛顿的拉力，若光纤无法被拉出，则合格。作为本发明的优选方案，给出具体的检测方式，根据被检测光缆的长度，设置两倍与该长度竖直的拉力，若光纤无法被拉出，则合格，若光纤能够被拉出，则不合格。

优选的，所述金属带为不锈钢带。不锈钢材料在满足强度高、硬度好、导热性能佳的同时，还具有优良的防腐能力，提高使用寿命。同时便于使用涡流探伤进行检测。

优选的，所述光纤涂层材料为聚酰亚胺或聚四氟乙烯。光纤涂层作为唯一直接与光纤进行接触保护的结构，使用具有优良耐高温性能的聚酰亚胺或聚四氟乙烯，能够确保纤芯在高温环境中的使用。此外，若使用聚四氟乙烯材料作为涂层，还可以利用其摩擦系数低的特性，提高光纤对机械外力的传感精度。

优选的，步骤(c)中的金属带由如下方法获得：将金属片在牵引力的作用下，在两对切边刀具之间移动，两对切边刀具对金属片的两边进行直线切边，使得两边切口平行，获得薄片状的金属带。通过此步骤确保金属带两侧边完全平整，避免不平整导致无法焊接需要加入焊块等影响光缆的结构完整性。

优选的，被切边刀具切除的废边沿固定方向经过导轮收卷到收卷盘上。传统的切割方式中，对于废边都是任其自行散落，很容易产生打结缠绕甚至干扰到切割机构正常工作。作为本发明的另一个发明点，通过导轮与收卷盘对被切除的废边提供张力，避免废边在无外力作用的情况下进行各种晃动移动而影响切割部分的稳定性，使得被切割的金属片始终处于恒定张力作用下，从而极大程度上提高切割精度。同时，还能够方便对废边的回收利用。

优选的，将由两对切边刀具切边形成的金属带的两侧表面各自与羊毛毡接触进行相对运动，所述羊毛毡被煤油浸湿。由于羊毛毡被煤油浸湿，因此金属带和羊毛毡之间相对运动可及时清除不锈钢带表面的污渍，保证钢带成型时的稳定性和润滑性。同时使用煤油作为润滑还极大的降低了润滑成本，具有极佳的经济效益。

优选的，步骤(d)中激光焊接后，对获得的金属管进行探伤检测，若有缝隙，重新焊接。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种传感光缆制造方法，在涂层固化后的光纤成品表面通过挤塑机挤制一层聚酰亚胺材料，通过聚酰亚胺实现光缆的防火耐高温效果，能够使得光纤在300℃以内进行使用，同时确保了良好的温度传感能力，相较于传统的使用塑料松套管的结构，极大的拓宽了适用范围。

2、本发明一种传感光缆制造方法，利用金属强度高的特性，提高传感光缆的整体强度与耐压性能。同时，金属是热的良导体，因此还能够通过金属将外界热量快速传递至内部纤芯处，从而提高整个光缆对温度的传感性能，提高传感光纤的热敏性能。

3、本发明一种传感光缆制造方法，通过拉丝模具对金属管进行拉伸，拉伸过程中金属管管径逐渐变小、壁厚逐渐变薄，直到金属管的内径≤光纤的外径，此时金属管内壁与光纤表面的聚酰亚胺层紧密接触，其间缝隙被消除、不再有空气残留，外界的热量能够通过金属管直接传递至聚酰亚胺层上，进而直接传递至内部的光纤上，没有了空气的阻隔后热量可以快速高效的进行传递，极大程度上提高了热量传递效率，提高了传感光缆对温度的感应性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例的流程示意图；

图2为本发明具体实施例的成品图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-光纤，2-金属管，3-光纤涂层，4-聚酰亚胺材料。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1与图2所示的一种传感光缆制造方法，包括以下步骤：(a)在通过预制棒拉丝形成的光纤表面涂覆光纤涂层材料，待其固化，得到光纤成品；(b)在所得到的光纤成品表面通过挤塑机挤制一层聚酰亚胺材料；(c)将薄片状的金属带预弯成型、使金属带成为管状结构，在预弯过程中穿入步骤(b)中所得光纤；(d)通过激光焊接对所得的管状金属带两侧之间的缝隙进行焊接，得到内置有光纤的金属管；(e)通过拉丝模具对金属管进行拉伸，使得金属管的内径≤步骤(b)中所得光纤的外径，得到光缆。对步骤(e)中所得到的光缆进行检测，检测金属管与光纤是否紧密接触；若接触不紧密，定为不合格。所述检测方法为：测量得到被检测光缆的长度为A厘米，对其内部的光纤施加沿轴向向外的2A牛顿的拉力，若光纤无法被拉出，则合格。所述金属带为不锈钢带。所述光纤涂层材料为聚酰亚胺。步骤(c)中的金属带由如下方法获得：将金属片在牵引力的作用下，在两对切边刀具之间移动，两对切边刀具对金属片的两边进行直线切边，使得两边切口平行，获得薄片状的金属带。被切边刀具切除的废边沿固定方向经过导轮收卷到收卷盘上。将由两对切边刀具切边形成的金属带的两侧表面各自与羊毛毡接触进行相对运动，所述羊毛毡被煤油浸湿。步骤(d)中激光焊接后，对获得的金属管进行涡流探伤检测，若有缝隙，重新焊接。本发明在涂层固化后的光纤成品表面通过挤塑机挤制一层聚酰亚胺材料，通过聚酰亚胺实现光缆的防火耐高温效果，确保了良好的温度传感能力，相较于传统的使用塑料松套管的结构，极大的拓宽了使用环境与适用范围。同时利用金属强度高的特性，提高传感光缆的整体强度与耐压性能。同时，金属是热的良导体，因此还能够通过金属将外界热量快速传递至内部纤芯处，从而提高整个光缆对温度的传感性能，提高传感光纤的热敏性能。此外，通过拉丝模具对金属管进行拉伸，拉伸过程中金属管管径逐渐变小、壁厚逐渐变薄，直到金属管的内径≤光纤的外径，此时金属管内壁与光纤表面的聚酰亚胺层紧密接触，其间缝隙被消除、不再有空气残留，外界的热量能够通过金属管直接传递至聚酰亚胺层上，进而直接传递至内部的光纤上，没有了空气的阻隔后热量可以快速高效的进行传递，极大程度上提高了热量传递效率，提高了传感光缆对温度的感应性能。

此外，本发明对金属管与光纤是否紧密接触进行检测时，如测量得到被检测光缆的长度为10厘米，对其内部的光纤施加沿轴向向外的20牛顿的拉力，若光纤无法被拉出，则合格。下表为发明人在研究该检测方法时，对如下长度的光缆中的光纤分别施加各数值比例的拉力后，对光缆进行射线探伤，探测金属管与光纤之间是否存在间隙，所得试验结果如下：

被测光缆长度(cm)	5	5	5	20	20	20	50	50	50
										对光纤施加的拉力(N)	7.5	10	12.5	30	40	50	80	100	110
能否拉出	不能	不能	能	不能	能	能	不能	不能	能
										射线探伤结果	有间隙	无间隙	有间隙	有间隙	有间隙	有间隙	有间隙	无间隙	有间隙

被测光缆长度(cm)	80	80	80	100	100	100	200	200	200
										对光纤施加的拉力(N)	136	160	180	150	200	250	300	400	500
能否拉出	不能	能	能	不能	不能	能	不能	能	能
										射线探伤结果	有间隙	有间隙	有间隙	有间隙	无间隙	有间隙	有间隙	有间隙	有间隙

由上表可以得出，对于长度为Acm的光缆而言，若对光纤施加的拉力的数值小于2A牛顿，此时虽然光纤不能够被拉出，但是经过射线探伤可知其金属管与光纤之间仍然具有间隙，表明此时拉力值过小不能作为判断基准。若对光纤施加的拉力的数值大于2A牛顿，此时虽然光纤能够被拉出，但是经过射线探伤可知其金属管与光纤之间不具有间隙，表明此时拉力值过大不能作为判断基准。而当对光纤施加的拉力的数值等于2A牛顿时，其判断结果与探伤结果完全符合，即能够拉出时，有间隙；不能拉出时，没有间隙。因此，本发明中对金属管与光纤是否紧密接触进行检测的方法稳定可靠。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种传感光缆制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)在通过预制棒拉丝形成的光纤表面涂覆光纤涂层材料，待其固化，得到光纤成品；

(b)在所得到的光纤成品表面通过挤塑机挤制一层聚酰亚胺材料；

(c)将薄片状的金属带预弯成型、使金属带成为管状结构，在预弯过程中穿入步骤(b)中所得光纤；

(d)通过激光焊接对所得的管状金属带两侧之间的缝隙进行焊接，得到内置有光纤的金属管；

(e)通过拉丝模具对金属管进行拉伸，使得金属管的内径≤步骤(b)中所得光纤的外径，得到光缆。

2.根据权利要求1所述的一种传感光缆制造方法，其特征在于，还包括对步骤(e)中所得到的光缆进行检测，检测金属管与光纤是否紧密接触；若接触不紧密，定为不合格。

3.根据权利要求2所述的一种传感光缆制造方法，其特征在于，所述检测方法为：测量得到被检测光缆的长度为A厘米，对其内部的光纤施加沿轴向向外的2A牛顿的拉力，若光纤无法被拉出，则合格。

4.根据权利要求1所述的一种传感光缆制造方法，其特征在于，所述金属带为不锈钢带。

5.根据权利要求1所述的一种传感光缆制造方法，其特征在于，所述光纤涂层材料为聚酰亚胺或聚四氟乙烯。

6.根据权利要求1所述的一种传感光缆制造方法，其特征在于，步骤(c)中的金属带由如下方法获得：将金属片在牵引力的作用下，在两对切边刀具之间移动，两对切边刀具对金属片的两边进行直线切边，使得两边切口平行，获得薄片状的金属带。

7.根据权利要求6所述的一种传感光缆制造方法，其特征在于，被切边刀具切除的废边沿固定方向经过导轮收卷到收卷盘上。

8.根据权利要求6所述的一种传感光缆制造方法，其特征在于，将由两对切边刀具切边形成的金属带的两侧表面各自与羊毛毡接触进行相对运动，所述羊毛毡被煤油浸湿。

9.根据权利要求1所述的一种传感光缆制造方法，其特征在于，步骤(d)中激光焊接后，对获得的金属管进行探伤检测，若有缝隙，重新焊接。