传感光纤及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种传感光纤及其制作方法，传感光纤包括光纤本体和设置于光纤本体外侧的多层涂覆层，多层涂覆层包括耐温层和至少两层缓冲层，至少两层缓冲层由内而外依次设置于光纤本体和耐温层之间，缓冲层均为硅树脂材料层；沿由光纤本体向耐温层的排布方向，各缓冲层的弹性模量依次递增，且各缓冲层的热膨胀系数依次递减，各缓冲层具有不同的泊松系数。本发明专利技术的传感光纤及其制作方法，可以使光纤在耐高温的情况下，对压强变化较为敏感。对压强变化较为敏感。对压强变化较为敏感。

【技术实现步骤摘要】
传感光纤及其制作方法


[0001]本专利技术涉及光纤
，尤其涉及一种传感光纤及其制作方法。

技术介绍

[0002]光纤传感是利用光在光纤中传输时产生散射的一种传感技术，基于布里渊散射的光纤传感技术可实现连续路径上温度和应变的同时测量，但是温度在200℃以上时，常规光纤已无法使用。在高温高压环境下，需设计耐温等级更高、对压强更敏感，同时保持较低传输损耗的光纤用于实现油气井等特殊环境下的温度或压强传感。
[0003]光纤包括芯层、包层和涂覆层。具体的，包层设置于芯层和涂覆层之间，涂覆层作为光纤的最外层，用于保护芯层和包层以使光纤正常传输。为了使光纤可以在200℃以上的温度使用，现有的光纤涂覆层通常采用聚酰亚胺涂层，以使光纤可耐200℃的高温。
[0004]但是，涂覆层采用聚酰亚胺涂层，对压强的敏感性不足。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种传感光纤及其制作方法，可以使光纤在耐高温的情况下，对压强变化较为敏感。
[0006]本专利技术提供一种传感光纤，包括光纤本体和设置于光纤本体外侧的多层涂覆层，多层涂覆层包括耐温层和至少两层缓冲层，至少两层缓冲层由内而外依次设置于光纤本体和耐温层之间，缓冲层均为硅树脂材料层；沿由光纤本体向耐温层的排布方向，各缓冲层的弹性模量依次递增，且各缓冲层的热膨胀系数依次递减，各缓冲层具有不同的泊松系数。
[0007]可选的，至少两层缓冲层包括沿由光纤本体向耐温层的排布方向依次相邻设置的第一缓冲层和第二缓冲层，耐温层的弹性模量大于第二缓冲层的弹性模量，耐温层的热膨胀系数小于第二缓冲层的热膨胀系数。
[0008]可选的，各缓冲层为有机硅树脂层，耐温层为聚酰亚胺树脂层。
[0009]可选的，第二缓冲层的弹性模量大于第一缓冲层的弹性模量的10倍。
[0010]可选的，第一缓冲层的弹性模量为5
‑
50MPa，热膨胀系数为30
‑
50
×
10
‑5/℃；第二缓冲层的弹性模量为800
‑
1200MPa，热膨胀系数为5
‑7×
10
‑5/℃；耐温层的弹性模量大于或者等于2GPa，热膨胀系数为2
‑4×
10
‑5/℃。
[0011]可选的，缓冲层的外径大于或者等于150μm；传感光纤的外径大于或者等于160μm；传感光纤可耐温度大于或者等于200℃，应变强度大于或者等于100KPsi，布里渊散射频移
‑
压强系数大于或者等于
‑
0.901MHz/MPa。
[0012]可选的，光纤本体包括芯层和包层，包层设置于芯层和缓冲层之间，芯层和包层均为石英材质。
[0013]可选的，光纤本体为单模光纤，包层的直径为125
±
1μm，光纤本体在1550nm波长的衰减小于或者等于0.5dB/km。
[0014]本专利技术提供一种传感光纤的制作方法，用于制作传感光纤，制作方法包括：
[0015]提供光纤预制棒；
[0016]将光纤预制棒经过熔融软化后抽丝，以形成光纤本体；
[0017]依次将多层涂覆层依次涂覆于光纤本体的外层，并对涂覆层进行固化；
[0018]将传感光纤牵引收线。
[0019]可选的，将光纤预制棒经过熔融软化后抽丝，具体包括：
[0020]根据公式
[0021]Δ
V
＝αcos(R1‑
R0+π/2)
[0022]调节传送光纤预制棒的速度；其中，Δ
V
为传送光纤预制棒速度的调节值，α为修正系数，R1为实际包层直径，R0为目标包层直径。
[0023]可选的，抽丝的过程采用低速稳速牵引方式，并且牵引速度为15
‑
50m/min。
[0024]可选的，多层涂覆层采用压力涂覆的方式涂覆，通过供料部、管道、过渡部和模具将涂覆材料涂覆于光纤本体的外层以形成多层涂覆层；其中，供料部内设置有涂覆材料，管道连接于供料部和过渡部之间，模具设置于过渡部内，并和光纤本体以相同的轴线分布于光纤本体的外侧。
[0025]可选的，管道的内径为6
‑
10mm，过渡部至模具之间均匀设置有4
‑
6个供涂覆材料通过的通孔。
[0026]可选的，涂覆层包括由内而外依次排布的第一缓冲层、第二缓冲层和耐温层；第一缓冲层的涂覆粘度为2500
‑
4000mPa.s；第二缓冲层的涂覆粘度为1500
‑
3000mPa.s；耐温层的涂覆粘度为6000
‑
8000mPa.s；第一缓冲层、第二缓冲层和耐温层的涂覆压力均为0.05
‑
0.2MPa。
[0027]可选的，第一缓冲层和第二缓冲层均采用紫外光固化的方式进行固化，并且两层分别固化；耐温层采用热固化的方式进行固化。
[0028]可选的，紫外光光源的功率为0.5
‑
2KW，传感光纤获得光源辐照能量为200
‑
500mj/cm2，固化程度为85％
‑
95％，固化后第一缓冲层和第二缓冲层的厚度比为1:1.5
‑
2，第一缓冲层和第二缓冲层的厚度大于或者等于12.5μm。
[0029]可选的，耐温层的聚酰亚胺树脂固含量为15
‑
25％，热固化温度为150
‑
400℃，加热炉采用分级升温的方式加热，固化后耐温层的厚度为5
‑
20μm。
[0030]可选的，收线张力为40
‑
70g。
[0031]本专利技术提供一种传感光纤及其制作方法，传感光纤包括光纤本体和设置于光纤本体外侧的多层涂覆层，多层涂覆层包括耐温层和至少两层缓冲层，至少两层缓冲层由内而外依次设置于光纤本体和耐温层之间，缓冲层均为硅树脂材料层；沿由光纤本体向耐温层的排布方向，各缓冲层的弹性模量依次递增，且各缓冲层的热膨胀系数依次递减，各缓冲层具有不同的泊松系数。本专利技术的传感光纤及其制作方法，可以使光纤在耐高温的情况下，对压强变化较为敏感。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本专利技术实施例提供的传感光纤的结构示意图；
[0034]图2为本专利技术实施例提供的传感光纤的制作方法的流程示意图。
[0035]附图标记说明：
[0036]100
‑
传感光纤；
[0037]110
‑
光纤本体；
[0038]120<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传感光纤，其特征在于，包括光纤本体和设置于所述光纤本体外侧的多层涂覆层，多层所述涂覆层包括耐温层和至少两层缓冲层，至少两层所述缓冲层由内而外依次设置于所述光纤本体和所述耐温层之间，所述缓冲层均为硅树脂材料层；沿由所述光纤本体向所述耐温层的排布方向，各所述缓冲层的弹性模量依次递增，且各所述缓冲层的热膨胀系数依次递减，各所述缓冲层具有不同的泊松系数。2.根据权利要求1所述的传感光纤，其特征在于，所述至少两层缓冲层包括沿由所述光纤本体向所述耐温层的排布方向依次相邻设置的第一缓冲层和第二缓冲层，所述耐温层的弹性模量大于所述第二缓冲层的弹性模量，所述耐温层的热膨胀系数小于所述第二缓冲层的热膨胀系数。3.根据权利要求2所述的传感光纤，其特征在于，各所述缓冲层为有机硅树脂层，所述耐温层为聚酰亚胺树脂层。4.根据权利要求3所述的传感光纤，其特征在于，所述第二缓冲层的弹性模量大于所述第一缓冲层的弹性模量的10倍。5.根据权利要求4所述的传感光纤，其特征在于，所述第一缓冲层的弹性模量为5
‑
50MPa，热膨胀系数为30
‑
50
×
10
‑5/℃；所述第二缓冲层的弹性模量为800
‑
1200MPa，热膨胀系数为5
‑7×
10
‑5/℃；所述耐温层的弹性模量大于或者等于2GPa，热膨胀系数为2
‑4×
10
‑5/℃。6.根据权利要求5所述的传感光纤，其特征在于，所述缓冲层的外径大于或者等于150μm；所述传感光纤的外径大于或者等于160μm；所述传感光纤可耐温度大于或者等于200℃，应变强度大于或者等于100KPsi，布里渊散射频移
‑
压强系数大于或者等于
‑
0.901MHz/MPa。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的传感光纤，其特征在于，所述光纤本体包括芯层和包层，所述包层设置于所述芯层和所述缓冲层之间，所述芯层和包层均为石英材质。8.根据权利要求7所述的传感光纤，其特征在于，所述光纤本体为单模光纤，所述包层的直径为125
±
1μm，所述光纤本体在1550nm波长的衰减小于或者等于0.5dB/km。9.一种传感光纤的制作方法，其特征在于，用于制作权利要求1
‑
8中任一项所述的传感光纤，所述制作方法包括：提供光纤预制棒；将所述光纤预制棒经过熔融软化后抽丝，以形成所述光纤本体；依次将多层涂覆层依次涂覆于所述光纤本体的外层，并对所述涂覆层进行固化；将所述传感光纤牵引收线。10.根据权利要求9所述的传感光纤的制作方法，其特征在于，所述将所述光纤预制棒经过熔融软化后抽丝，具体包括：根据公式Δ
...

【专利技术属性】
技术研发人员：油光磊，张泽霖，丁春来，薛驰，曹珊珊，刘志忠，郭雨凡，
申请(专利权)人：中天科技精密材料有限公司江东科技有限公司，
类型：发明
国别省市：