一种光纤环制作方法与流程

本发明属于光纤环制作领域，具体涉及一种光纤环制作方法。

背景技术：

光纤环制作技术中，首先需要进行光纤缠绕，通常是缠绕在金属或者复合材料加工而成的圆柱体，在缠绕的过程中在光纤上涂覆胶黏剂，绕制一定长度的光纤后，将光纤环进行固化，固定光纤，使其成为一个整体；也可以在缠绕光纤完成后进行光纤环灌封固化，完成光纤环制作。因此，光纤环制作包括绕制和固化两部分。

光纤环绕制是技术难点，在光纤环绕制过程中，为了保证光纤绕制过程中光纤始终在一个相对平整的表面上排布，降低绕制难度，通常采用垫纸的方式，即每绕完一层光纤后，铺上一层镜头纸。同时采用垫纸的方式，在灌胶过程中由于镜头纸有吸胶作用，可以降低灌胶的难度。但是采用垫纸的方式也存在不足之处，如增加了光纤环的厚度；引入了棉纸与光纤界面，导致界面失稳，降低了光纤环的稳定性和可靠性；光纤层之间纸的存在降低了温度的导出速度，降低光纤的温度性能；并且由于垫纸操作的方式因人而异，从而导致光纤环的一致性不高，影响批量生产的效率。

为了避免垫纸产生的问题，在光纤环绕制过程中，也有不采用垫纸工艺，在绕制过程中直接在上一层光纤上绕制下一层光纤。对于有着几十层光纤的光纤环来说，该方式在绕制工艺控制方面的要求极高，但是该绕制工艺需要严格控制光纤匝与匝之间的相对位置，以及层与层之间的相对位置关系。如在光纤上涂覆胶黏剂，然后再绕制光纤，该方式因胶黏剂影响使得光纤匝与匝之间，以及层与层之间被胶黏剂粘接连接，导致光纤匝与匝之间的相对位置，以及层与层之间的相对位置无法稳定控制。而直接采用光纤绕制方式，绕制光纤环不仅绕制难度大，而且因为绕制出的光纤环因光纤之间的空隙很小，几微米到十几微米，采用灌封工艺将灌封胶填充进入很小的空隙时，难以保证灌封胶完全填充满光纤间的间隙，灌封工艺难度较大，而且固化后的光纤环的光纤间仍是极易存在空气间隙，这无疑会降低光纤环的性能，尤其温度性能。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种光纤环制作方法，实现降低光纤环制作难度，保证光纤环的质量，提升光纤环性能，尤其是温度性能。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种光纤环制作方法，包括如下步骤：

s1、在光纤环骨架表面铺设一层热熔胶膜；

s2、在上述铺设好的热熔胶膜上绕制一层光纤；

s3、在上述铺设好的光纤上再铺设一层热熔胶膜；

s4、重复步骤s2和s3直至光纤环绕制完成；

s5、设定加热装置的加热温度和加热时间，利用所述加热装置对绕制完成的所述光纤环进行加热处理；

s6、对经过步骤s5处理后的所述光纤环进行固化处理。

进一步地，步骤s4中，所述加热装置为真空加热装置，在对所述光纤环加热同时，所述真空加热装置还进行抽真空。

进一步地，步骤s4中设定的加热温度范围为60～85℃。

进一步地，步骤s4中设定的加热时间范围为2～4小时。

进一步地，所述加热装置为红外加热装置。

进一步地，步骤s6中，对所述光纤环进行固化处理方法是自然冷却固化处理。

进一步地，每层热熔胶膜的厚度为：l＝d(1-π/4)，其中l为热熔胶膜厚度，d为光纤的直径。

进一步地，绕制所述光纤环的光纤为保偏光纤。

进一步地，所述热熔胶膜为有机硅胶膜、环氧树脂胶膜或者聚氨酯胶膜。

进一步地，所述光纤环采用四极对称法绕制而成。

本发明采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

本发明提供一种光纤环制作方法，在光纤环骨架表面铺设热熔胶膜；重复在热熔胶膜上绕制一层光纤后再在光纤上铺设热熔胶膜，直至完成光纤环绕制，在绕制光纤时，热熔胶膜可为光纤提供一个相对平整的绕制表面，可以降低光纤环制作难度，在对光纤环进行加热处理时，因相邻层光纤之间都铺设有热熔胶膜，熔融的热熔胶直接填充在光纤之间的空隙处，实现保证光纤环的质量，提升光纤环性能，尤其是温度性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种光纤环制作方法的一种实施例流程图；

图2为本发明光纤环绕制的局部示意图。

图，中1-光纤环骨架；2-热熔胶膜；3-光纤。

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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1和图2所示，本发明提供一种光纤环制作方法，包括如下步骤：

s1、在光纤环骨架1表面铺设一层热熔胶膜2；

s2、在上述铺设好的热熔胶膜2上绕制一层光纤3；

s3、在上述铺设好的光纤3上再铺设一层热熔胶膜2；

s4、重复步骤s2和s3直至光纤环绕制完成；

s5、设定加热装置的加热温度和加热时间，利用所述加热装置对绕制完成的所述光纤环进行加热处理；

s6、对经过步骤s5处理后的所述光纤环进行固化处理。

通过上述方案制作的光纤环，在绕制光纤3时，热熔胶膜2可为光纤3提供一个相对平整的绕制表面，可以降低绕制难度，也即降低光纤环的制作难度，这一点与现有技术垫纸绕制作用相同，但热熔胶膜2压缩弹性比纸要好，因而光纤3在热熔胶膜2上绕制时，利用热熔胶膜2的压缩弹性，通过控制光纤3绕制的张力，以实现对光纤3层与层之间的间隙距离控制，这一点克服了垫纸绕制时光纤层与层之间的间隙距离较大，导致增加光纤环厚度，且光纤层与层之间的间隙距离过大，也会增加热量传导距离，使光纤环中的热量不能及时导出，从而降低光纤环的温度性能；同时在对光纤环进行加热处理时，使热熔胶膜2熔融，热熔胶膜2又起到固化胶的作用，因相邻层光纤3之间都铺设有热熔胶膜2，熔融的热熔胶直接填充在两层光纤3之间的空隙处，然后完成固化处理，固化处理后的光纤环完全看不到热熔胶膜2的痕迹，因而本发明热熔胶膜2既起到垫纸的作用，又解决了垫纸时存在的纸与光纤界面，导致界面失稳，降低了光纤环的稳定性和可靠性的问题；也解决了垫纸绕制的光纤环，存在纸、固化胶和光纤3三种导热材料，光纤3层之间纸的存在降低了温度的导出速度，降低光纤3的温度性能的问题；实现保证光纤环的质量，提升光纤环性能，尤其是温度性能。

与在光纤上涂覆胶黏剂，然后再绕制光纤相比，本发明在热熔胶膜2上绕制光纤3，能够控制光纤3匝与匝之间的相对位置，以及层与层之间的相对位置，可以克服因胶黏剂影响使得光纤匝与匝之间，以及层与层之间被胶黏剂粘接连接，导致光纤匝与匝之间的相对位置，以及层与层之间的相对位置无法稳定控制的问题。

对于本发明的上述方案，通过加热处理，若熔融的热熔胶采用自然流动方式直接填充在两层光纤3之间的空隙处，热熔胶膜2被加热熔融时，会在光纤环内部产生的气泡，借助熔融的热熔胶的流动填充，可以实现气泡的排出，但是在光纤环内部的气泡因排出行程太长，导致难以排出光纤环，必须借助外力实现完全排出。对此本发明给出了进一步的改进方案，具体为：

步骤s4中，所述加热装置为真空加热装置，在对所述光纤环加热同时，所述真空加热装置还进行抽真空。

通过该方案，在加热热熔胶膜2，使热熔胶膜2熔融流动，同时进行抽真空，由于在持续抽真空，一方面加快了熔融的热熔胶流动填充光纤3间间隙，另一方面也使得热熔胶包覆的空气间隙被在负压条件下被排出，能够有效消除热熔胶膜2熔融时在光纤环内部产生的气泡。此外，热熔胶膜2熔融时，由于热熔胶膜2对光纤3的反作用弹力消失，光纤3缠绕时的张力可以得到释放，但由于热熔胶与光纤3之间存在附着力，并不能完全释放光纤3缠绕时的张力，而在真空作用下，光纤3不再附着在热熔胶上，能够完全释放掉光纤3缠绕时的张力。

与现有技术在一层光纤3上直接绕制下一层光纤3，光纤环绕制完成后进行灌封填充固化胶相比，本发明上述方案因相邻层光纤3之间都铺设有热熔胶膜2，通过熔融热熔胶膜2方式，在抽真空条件下，熔融的热熔胶直接填充在两层光纤3之间的空隙处，该方式比现有技术的灌封填充更加简单而且填充效果更好。

本发明中，对于加热热熔胶膜2，使热熔胶膜2熔融得到的热熔胶，从热熔胶熔融流动方面和熔融固化后，性状不会发生变化方面综合考虑，对于本发明的步骤s4，本发明给出进一步的改进方案，具体为：步骤s4中设定的加热温度范围为60～85℃。

对于上述设定加热温度范围的方案，本发明在实际加热过程中，还可以进一步优选设定加热时间，对此本发明给出如下改进方案：

步骤s4中设定的加热时间范围为2～4小时。

通过设定的加热温度范围或加热时间范围，在此设定下热熔胶熔融可以获得较佳的流动性，而且熔融固化后，固化的热熔胶性状不会发生变化。

本发明中，对于所述加热装置而言，可以采用现有技术的多种加热手段，如红外加热、电阻丝加热等等，在此本发明给出一种较佳的方案，即所述加热装置为红外加热装置。

本发明步骤s6中，光纤环固化处理方面可以采用现有技术的各种手段，对于本发明热熔胶膜2熔融后固化处理，本发明可采用自然冷却固化处理方式即可获得固化效果。

光纤环中，光纤与光纤之间必须留有间隙，固化胶填充在间隙中，间隙中的固化胶能够相互交联，形成固化胶通路，这对于提升整体导热性具有非常重要的意义。因而间隙过大时，光纤环的整体导热性较差，因而必须减小光纤环中光纤间的间隙，即减小光纤环内部的温度场梯度，从而加快光纤传感环圈的稳定时间，而光纤间间隙过小，则不利于固化胶的填充，固化胶无法进入过小的间隙。

对于本发明来说，光纤3匝与匝之间的间隙可以通过现有技术的光纤绕制得到保证，而光纤3层与层之间的间隙必须通过控制熔胶膜厚度的厚度实现，对此，本发明中，为了保证光纤环的性能，尤其温度性能。在热熔胶膜2厚度方面可以做进一步的优化改进，具体如下：

每层热熔胶膜2的厚度为：l＝d(1-π/4)，其中l为热熔胶膜厚度，d为光纤的直径。

通过上述方案，光纤环的光纤3间隙中填充有固化的热熔胶，在热熔胶固化后形成相互交联的固化胶通路，提升光纤环的整体导热性，更重要是通过上述热熔胶膜2的厚度方案，光纤3层与层之间的间隙能够使光纤环内部实现较小的温度场梯度，从而加快光纤3传感环圈的稳定时间。

本发明中，绕制所述光纤环的光纤3可以为保偏光纤，需要指出的是，本发明绕制所述光纤环的光纤3不限于保偏光纤，也可以采用其他种类的光纤。

本发明中，所述热熔胶膜2为有机硅胶膜、环氧树脂胶膜或者聚氨酯胶膜。需要指出的是，本发明所述热熔胶膜2不限于本发明上述给出的三种，其他的能够适用于本发明的热熔胶膜2也在本发明的保护范围内。

本发明中，所述光纤环采用四极对称法绕制而成，需要指出的是，本发明光纤环的绕制方法不限于四极对称法，其他的能够适用于本发明光纤环绕制方法也在本发明的保护范围内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。