【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于光纖傳感器，具體涉及一種抗拉伸抗壓光纖傳感器及其智能電纜。
技術介紹
1、電力電纜運行時，導體、絕緣層和金屬屏蔽層都會產生損耗而引起電纜發熱，使各部分的工作溫度升高，導體溫度是確定電纜載流量的重要特征值。當電纜出現超負荷情況時，溫度過高會影響絕緣材料的絕緣性能，引起絕緣老化，縮短電纜使用壽命，嚴重情況會導致火災及停電事故。因此很有必要在電纜運行過程中對電纜各層的溫度分布情況進行實時監測。目前，現有技術采用監測電纜溫度實現在線監測載流量，測溫的方法主要有熱電偶法、光纖光柵監測方法、分布式光纖監測技術等。其中熱電偶法應用較多，但是此法一般只是監測電纜局部溫度，不能通過數據完全計算出電纜載流量，此方法在精度和穩定性上也有一定不足；光纖光柵監測方法是通過預埋在電纜本體中的光纖光柵傳感器監測電纜溫度，此法穩定性得到一定提高，但是只能實現準分布式測量電纜溫度，光纖光柵傳感器數量會增加投入成本；分布式光纖傳感技術具有抗電磁干擾、連續測量光纖沿電纜各點的溫度，在電纜測溫的工程中得到一定的應用。但受技術所限，光纖敷設方式一般在電纜表面或絕緣層表面，其監測結果易受內、外部環境影響，較難精確推算出導體溫度?，F有技術主要針對測量電纜表皮溫度或絕緣表面溫度推導得出導體線芯溫度，并結合周圍環境溫度得到電纜運行實時載流量，數據過于單一，無法準確反映電纜內部溫度。光纖傳感器自身的問題主要為，光纖涂覆層存在溫度測量范圍小、機械強度差，難以滿足電纜導體最高長期工作溫度90?℃的要求；電纜加工、施工等過程中光纖傳感器承受一定拉應力和壓應力，光纖容易損毀
技術實現思路
1、為了克服上述現有技術的不足，本專利技術采用耐高溫的無溶劑有機硅樹脂作為涂覆層，采用不銹鋼螺旋管與不銹鋼編織網加強結構給予光纖抗拉伸抗壓的性能，依據石拱橋原理將光纖植入電纜中，解決了光纖傳感器在電纜生產過程中受到擠壓力而被損壞的問題。
2、實現本專利技術目的的技術方案如下：一種抗拉伸抗壓光纖傳感器，由纖芯、包層、雙層涂覆層和護套組成，所述雙層涂覆層為有機硅樹脂經光固化所得；所述護套包括凱夫拉纖維、乙烯-四氟乙烯共聚物、不銹鋼螺旋管、不銹鋼編織網；所述有機硅樹脂包括含有雙鍵的支化聚硅氧烷、含有雙鍵或者巰基的籠形聚倍半硅氧烷（poss）、巰基化合物和光引發劑；所述有機硅樹脂中，巰基的物質的量與雙鍵的物質的量之比為（1.5~2）：1；所述光引發劑為有機硅樹脂的1.5~2.5?w.t%；所述poss為含有巰基poss和含有雙鍵poss的至少一種。
3、需要說明的是，有機硅樹脂制備時，加入光引發劑時到固化前的時間段都需要在暗處進行操作。
4、優選的，所述poss為八巰丙基-poss、八乙烯基-poss的至少一種；所述巰基化合物為1,2-乙二硫醇、1,3-丙二硫醇、1,4-丁二硫醇、1,5-戊二硫醇、1,6-己二硫醇和巰基硅油的一種或者幾種；所述光引發劑為2-羥基-2-甲基苯基丙酮。
5、更優選的，所述poss為八巰丙基-poss；所述巰基化合物為巰基硅油。
6、更優選的，所述八巰丙基-poss中巰基物質的量與支化聚硅氧烷雙鍵的物質的量之比為1:4。
7、優選的，所述含有雙鍵的支化聚硅氧烷由以下步驟所得：
8、將乙烯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和六甲基二硅氧烷加入至反應釜中，通過恒壓漏斗逐滴加入8~12?mol/l的濃鹽酸及去離子水，在溫度70~90?℃下，反應2~4h后，加入活化分子篩，在溫度110~120?℃下反應2~4?h，待溫度降至室溫后，過濾除去分子篩，并用飽和碳酸氫鈉水溶液與乙醇的混合溶液洗滌至少2次，分離油層，真空干燥，得含有雙鍵的支化聚硅氧烷。
9、更優選的，所述乙烯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、六甲基二硅氧烷和去離子水的摩爾比為1:（0.4~0.5）：（0.03~0.05）：（2~2.2）；所述濃鹽酸為體系總質量的2~2.5w.t%；所述活化分子篩為體系總質量的24~28?w.t%。
10、優選的，所述抗拉伸抗壓光纖傳感器的制備方法如下：
11、s1.將光纖預制棒從爐中在牽引帶動下從放線盤中放出，穿過裝有有機硅樹脂的內涂杯，經模具定徑后，纖芯外黏附一層有機硅樹脂，通過紫外光固化爐，有機硅樹脂在紫外光的作用下固化，在纖芯表面形成雙層涂覆層的第一層，再穿過裝有有機硅樹脂的外涂杯，通過紫外光固化爐形成雙層涂覆層的第二層；
12、s2.步驟s1所得雙層涂覆層的光纖通過凱夫拉纖維進行纏繞，置于乙烯-四氟乙烯共聚物套管中，安裝不銹鋼螺旋管后再纏繞一層凱夫拉纖維，最后將不銹鋼編織網套在在最外層凱夫拉材料上。
13、優選的，步驟s1中所述牽引速度為50~80?m/min，涂覆溫度為50~60?℃，涂覆壓力為0.05~0.06?mpa，紫外光強度為60~70?mw/cm2。
14、本專利技術還保護一種智能電纜，包括光纖傳感器、導體、導體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層、通訊光纜、填充繩、隔離套、鋼帶鎧裝和外護套，所述光纖傳感器為上述所制備的光纖傳感器；所述光纖傳感器植入工藝為，直接植入到電纜導體中，依據石拱橋原理，采用6分割結構，由5個瓦形股塊和1個圓形型線芯子線組成，光纖傳感器植入圓形型線芯子線中心。
15、光纖傳感器在導體最中心，內層銅線單絲主要承受fn1、fn2、fn3等支撐力，從附圖圖4分析可知：
16、
17、內層銅線單絲所有受力合力為零，解決了光纖傳感器在生產過程中受到擠壓力而被損壞的問題。
18、有益效果
19、本專利技術包含以下有益效果：
20、1.采用無溶劑有機硅樹脂通過光固化作為光纖涂覆層，具有能耗低、成膜性好、揮發性有機物排放低的優點；采用超支化結構進行交聯，交聯密度高，并且引入poss高度穩定的籠狀剛性骨架結構，進一步提升的涂覆層的熱穩定性。
21、2.采用不銹鋼螺旋管與不銹鋼編織網加強結構給予光纖抗拉伸抗壓的性能。
22、3.依據石拱橋原理，將光纖植入電纜中，內層銅線單絲所有受力合力為零，解決了光纖傳感器在電纜生產過程中受到擠壓力而被損壞的問題。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種抗拉伸抗壓光纖傳感器，由光纖和護套組成，其特征在于，所述光纖包括纖芯、包層、雙層涂覆層；所述雙層涂覆層為有機硅樹脂經光固化所得；所述有機硅樹脂包括含有雙鍵的支化聚硅氧烷、POSS、巰基化合物和光引發劑；所述有機硅樹脂中，巰基的物質的量與雙鍵的物質的量之比為（1.8~2.2）：1；所述光引發劑為有機硅樹脂的1.5~2.5?w.t%；所述POSS為含有巰基POSS和含有雙鍵POSS的至少一種。
2.如權利要求1所述的一種抗拉伸抗壓光纖傳感器，其特征在于，所述護套包括凱夫拉纖維、乙烯-四氟乙烯共聚物、不銹鋼螺旋管、不銹鋼編織網。
3.如權利要求1所述的一種抗拉伸抗壓光纖傳感器，其特征在于，所述含有雙鍵的支化聚硅氧烷由以下步驟所得：
4.如權利要求1所述的一種抗拉伸抗壓光纖傳感器，其特征在于，所述POSS為八巰丙基-POSS、八乙烯基-POSS的至少一種；所述巰基化合物為1,2-乙二硫醇、1,3-丙二硫醇、1,4-丁二硫醇、1,5-戊二硫醇、1,6-己二硫醇和巰基硅油的一種或者幾種；所述光引發劑為2-羥基-2-甲基苯基丙酮。
5.如
6.如權利要求1~5任一項所述的一種抗拉伸抗壓光纖傳感器，其特征在于，所述抗拉伸抗壓光纖傳感器的制備方法如下：
7.如權利要求6所述的一種抗拉伸抗壓光纖傳感器，其特征在于，步驟S1中所述牽引速度為50~80?m/min，涂覆溫度為50~60?℃，涂覆壓力為0.05~0.06?MPa，紫外光強度為60~70mW/cm2。
8.一種智能電纜，包括光纖傳感器、導體、導體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層、通訊光纜、填充繩、隔離套、鋼帶鎧裝和外護套，其特征在于，所述光纖傳感器為權利要求1~5任一項所述的光纖傳感器；所述光纖傳感器植入工藝為，直接植入到電纜導體中，依據石拱橋原理，采用6分割結構，由5個瓦形股塊和1個圓形型線芯子線組成，光纖傳感器植入圓形型線芯子線中心。
...【技術特征摘要】
1.一種抗拉伸抗壓光纖傳感器，由光纖和護套組成，其特征在于，所述光纖包括纖芯、包層、雙層涂覆層；所述雙層涂覆層為有機硅樹脂經光固化所得；所述有機硅樹脂包括含有雙鍵的支化聚硅氧烷、poss、巰基化合物和光引發劑；所述有機硅樹脂中，巰基的物質的量與雙鍵的物質的量之比為（1.8~2.2）：1；所述光引發劑為有機硅樹脂的1.5~2.5?w.t%；所述poss為含有巰基poss和含有雙鍵poss的至少一種。
2.如權利要求1所述的一種抗拉伸抗壓光纖傳感器，其特征在于，所述護套包括凱夫拉纖維、乙烯-四氟乙烯共聚物、不銹鋼螺旋管、不銹鋼編織網。
3.如權利要求1所述的一種抗拉伸抗壓光纖傳感器，其特征在于，所述含有雙鍵的支化聚硅氧烷由以下步驟所得：
4.如權利要求1所述的一種抗拉伸抗壓光纖傳感器，其特征在于，所述poss為八巰丙基-poss、八乙烯基-poss的至少一種；所述巰基化合物為1,2-乙二硫醇、1,3-丙二硫醇、1,4-丁二硫醇、1,5-戊二硫醇、1,6-己二硫醇和巰基硅油的一種或者幾種；所述光引發劑為2-羥基-2-甲基苯基丙酮。
5.如權利要求3所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉澤華，黎照銘，鄧聲華，劉和平，黃澤偉，陳翠柳，譚定彩，馬仲，
申請(專利權)人：廣州嶺南電纜股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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