[发明专利]传感光纤及其制作方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，尤其涉及一种传感光纤及其制作方法。

背景技术

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。

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。

但是，涂覆层采用聚酰亚胺涂层，对压强的敏感性不足。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明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。

本发明提供一种传感光纤，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。

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。

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。

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。

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/℃。

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。

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。

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。

本发明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：

提供光纤预制棒；

将光纤预制棒经过熔融软化后抽丝，以形成光纤本体；

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；

将传感光纤牵引收线。

可选的，将光纤预制棒经过熔融软化后抽丝，具体包括：

根据公式