一种带状扁平密绕声敏感光缆的制作方法

本发明涉及一种带状扁平密绕声敏感光缆，属于光缆。

背景技术：

1、分布式光纤同时采用光纤作为传感敏感元件和信号传输截止，可以探测出沿着光纤不同位置的温度和应变的变化，实现真正的分布式测量，其结构简单、使用方便，单位长度内获取信息的成本相比其他光纤具备明显优势，目前广泛应用于周界安防、分布式温度传感、结构监测等领域，市场前景十分广泛。该光纤推广过程中，其主要制约因素为缺少高声敏感的传感元件，测试场域发生变化时，其参数波动较大，由于其检测信号本身偏弱，受传感元件本身扰动较大，对信号处理系统也存在极高的要求，在此种光纤的性能改进方面，业界采取的方法主要是改进光纤结构。中国专利申cn201910804005.2中描述了基于超强抗弯多芯光纤柔性光缆的分布式水听器，其采用多芯光纤作为声敏感光缆的密绕光纤元件，但其未采用固定缠绕光纤位置的手段，无法保证缠绕光纤在中心支撑体上的缠绕不产生位移，同时外护层的厚度偏大，导致传导的声信号传播损失，无法满足高灵敏度的使用要求；中国专利申请cn202310905744.7中公布了一种拖曳型声敏感光缆，其在缆芯层外周面螺旋设置凹槽，将声传感光纤固定在凹槽内并在凹槽与声传感光纤之间填充弹性胶水已确保声敏感光缆的声传感光纤之间不产生位置移动，这一专利解决了声传感光纤位移导致声传感信号的损失和失真的问题，但其需要在缆芯层开设凹槽，这一方案存在①开槽过程加工难度大，材料适配性不足已造成浪费；②工序复杂；③密绕区域表层易出现外护套表面凹凸起伏不平造成海水流噪增加这些技术问题，依然无法满足分布式光纤的应用要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种带状扁平密绕声敏感光缆以解决上述技术问题。

2、实现本发明目的的技术方案是：一种带状扁平密绕声敏感光缆，包括柱状缆芯层、带状扁平声传感光纤、护套层，所述带状扁平声传感光纤重叠排绕在柱状缆芯层外部，并且带边与相邻带边相互搭压的区域宽度一致，所述护套层设置在带状扁平声传感光纤外层，所述护套层远离带状扁平声传感光纤一侧为平滑表面。

3、在柱状缆芯层外层直接使用带状扁平声传感光纤进行等距密绕，可利用带状扁平声传感光纤之间的摩擦力直接进行固定，无需额外进行开槽处理，密绕过程中排绕距离可以灵活调节，带状扁平声传感光纤之间相互覆盖，可以有效消除传感光纤之间的排绕间隙，有效避免带状扁平声传感光纤排绕面之间的直径波动，减少光缆在海水中拖曳过程的流动噪音，增强探测灵敏度，同时可降低护套层挤塑工艺难度，获得更平整的光纤外表面；带状扁平声传感光纤的扁平结构在对传感光纤进行形状固定的基础上，减小了排绕层的厚度，同时通过扁平状结构设计，优化了排绕的扭曲，减少了扭转微弯，降低了弯曲损耗；护套层远离带状扁平声传感光纤一侧为平滑表面，在流体中使用时可有效降低流噪，进一步提升光纤的灵敏度。

4、优选或可选的，所述柱状缆芯层中心设置有加强芯，以防止光纤在拖拽过程中出现拉断等现象。

5、优选或可选的，所述加强芯为聚对苯二甲酰对苯二胺高密度纤维，横截面积s11为7mm2～28mm2。缆芯层的直径较小，能够实现轻量化拖曳型声敏感光缆的整体结构设计，减小整体光缆的体积和重量，增加拖曳收放便利性。

6、优选或可选的，所述带状扁平声传感光纤包含高抗弯低损耗声传感光纤和带状扁平紧包材料层，所述高抗弯低损耗声传感光纤表面涂敷有高模量环氧树脂，采用高抗弯低损耗声传感光纤可有效降低信号在传输过程中的损耗，涂敷有高模量环氧树脂硬度适配，便于声传感信号在传感光纤上的同频共振，增强传感信号灵敏度。

7、优选或可选的，所述护套层采用微浮力弹性水密抗紫外材料，密度范围1.02g/cm3～1.06g/cm3，单边厚度为1.1mm～2.3mm，采用低密度材料可保证带状扁平密绕声敏感光缆在海水内布设可以保持微浮力，降低拖曳的拉力；控制单边厚度可有效控制光纤整体直径，保证其整体轻量化结构；采用抗紫外材料可使其对水面外部紫外线有较好的抵抗能力。

8、优选或可选的，所述高抗弯低损耗声传感光纤为高数值孔径单模光纤，其数值孔径范围为0.19～0.23，在1550nm处衰减值范围≤0.31db/km，经测试在此范围内可有效保证光纤的声压灵敏度和传输长度，进而增强了声传感的信号传输有效性。

9、优选或可选的，所述带状扁平紧包材料层的长轴范围3.2mm～5.6mm，短轴范围0.28mm～0.58mm，控制带状扁平紧包材料层规格，可进一步保证光缆整体结构的稳定性，确保其轻量化结构；在颜色选择上采用白色，其表面光反射性更强，更有利于机器进行识别，有利于自动化生产。

10、优选或可选的，所述护套层采用与异氰酸酯反应的氨酯硬链段与聚酯或聚醚软链段相互嵌段结合的热塑性聚氨酯橡胶，该材料水面外部紫外线有较好的抵抗能力。

11、采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

12、(1)在柱状缆芯层外层直接使用带状扁平声传感光纤进行等距密绕，可利用带状扁平声传感光纤之间的摩擦力直接进行固定，无需额外进行开槽处理，密绕过程中排绕距离可以灵活调节，带状扁平声传感光纤之间相互覆盖，可以有效消除传感光纤之间的排绕间隙，有效避免带状扁平声传感光纤排绕面之间的直径波动，减少光缆在海水中拖曳过程的流动噪音，增强探测灵敏度，同时可降低护套层挤塑工艺难度，获得更平整的光纤外表面；带状扁平声传感光纤的扁平结构在对传感光纤进行形状固定的基础上，减小了排绕层的厚度，同时通过扁平状结构设计，优化了排绕的扭曲，减少了扭转微弯，降低了弯曲损耗；护套层远离带状扁平声传感光纤一侧为平滑表面，在流体中使用时可有效降低流噪，进一步提升光纤的灵敏度。

13、(2)柱状缆芯层中心设置有加强芯，以防止光纤在拖拽过程中出现拉断等现象。

14、(3)控制加强芯横截面积s11为7mm2～28mm2。缆芯层的直径较小，能够实现轻量化拖曳型声敏感光缆的整体结构设计，减小整体光缆的体积和重量，增加拖曳收放便利性。

15、(4)带状扁平声传感光纤由高抗弯低损耗声传感光纤和带状扁平紧包材料层组成，所述高抗弯低损耗声传感光纤表面涂敷有高模量环氧树脂，采用高抗弯低损耗声传感光纤可有效降低信号在传输过程中的损耗，涂敷有高模量环氧树脂硬度适配，便于声传感信号在传感光纤上的同频共振，增强传感信号灵敏度。

16、(5)护套层采用微浮力弹性水密抗紫外材料，保证带状扁平密绕声敏感光缆在海水内布设可以保持微浮力，降低拖曳的拉力的同时使其对水面外部紫外线有较好的抵抗能力。

17、(6)控制高抗弯低损耗声传感光纤为高数值孔径单模光纤数值孔径范围为0.19～0.23，在1550nm处衰减值范围≤0.31db/km，保证光纤的声压灵敏度和传输长度，进而增强了声传感的信号传输有效性。

18、(7)控制带状扁平紧包材料层的长轴范围3.2mm～5.6mm，短轴范围0.28mm～0.58mm，进一步保证光缆整体结构的稳定性，确保其轻量化结构；在颜色选择上采用白色，其表面光反射性更强，更有利于机器进行识别，有利于自动化生产。

19、(8)护套层采用与异氰酸酯反应的氨酯硬链段与聚酯或聚醚软链段相互嵌段结合的热塑性聚氨酯橡胶，进一步提升水面外部紫外线有较好的抵抗能力。