Când oamenii vorbesc despreCum se testează cablul de fibră optică, acestea înseamnă de obicei urme OTDR, pierdere de inserare sau certificare a legăturii după instalare.
În realitate, încep testele serioase ale cablurilormult mai devreme, înainte de mantaua cablului, există chiar și elemente de forță și blindaje. Unul dintre cei mai importanți pași pentruviitor cabluestetest de rezistență la fibre optice– un test de rezistență mecanică a fibrelor goale care decide cât de fiabil va fi cablul de fibră optică finit în timpul tragerii, îndoirii și serviciului pe termen lung{0}}.
În acest articol ne concentrăm pe acel singur pas:
Cum se testează cablul de fibră opticăla nivelul fibrei, prin verificarea testării-rezistenței fibrelor care intră în interiorul cablului.
Cum se testează cablul de fibră optică pentru a verifica puterea de testare-?
În practică, rezistența testului de dovadă-este verificată la nivelul fibrei, înainte de cablare. Fiecare fibră goală care va intra într-un cablu de fibră optică este întinsă pe toată lungimea sa până la o tensiune de tracțiune specificată (de exemplu 0,69 GPa / 100 kpsi). Orice fibră care nu poate supraviețui acestui stres se rupe și este aruncată și numai fibrele care trec acest test de rezistență pe toată-lungimea sunt permise în miezul cablului, asigurând că cablul finit poate rezista la tragere, îndoire și sarcini de serviciu pe termen lung-.
Unde se potrivește testarea probelor în testarea cablurilor cu fibră optică?
Un ciclu de viață simplificat al unuicablu fibră opticăarata asa:
Etapa de fibre goale
Trefilarea fibrei
Test de rezistență la fibre optice (ecranarea mecanică a viitoarelor fibre de cablu)
Teste optice pe fibra goala (atenuare, geometrie, dispersie)
Etapa de fabricare a cablurilor
Fibrele testate cu rezistență-încadrării în tuburi sau panglici libere
Adăugarea de elemente de rezistență, materiale de umplutură, blocare-de apă și jachete
Teste mecanice pe cablu finit(întindere, strivire, impact, încovoiere, cicluri de temperatură)
Teste optice pe cablu finit(atenuare, pierdere suplimentară după teste mecanice)
Etapa de desfășurare pe teren
Controlul tensiunii instalației
Testare de acceptare: OTDR, pierderi de inserție, reflectanță
Verificări periodice pe durata de viață a cablului
Thetest de rezistență la fibre opticeaparține celuistadiul de fibre goale, dar rezultatele sale sunt „coapte” în cablu pentru totdeauna:
Fiecare fibră din interiorul unui cablu de fibră optică are oricarea trecutun test de probă la un nivel de stres definit, sau area eșuat și a fost eliminat.
Odată ce fibrele respective sunt prinse într-un cablu, nu puteți reface acel pas de ecranare. Marja mecanică a cablului este deja decisă.
Deci când spunem„Cum se testează cablul de fibră optică pentru dovada-rezistenței de testare”, descriem cu adevărat modul în care producătorul testează și filtrează fibrele care vor determina comportamentul cablului sub tensiune.
Ce este un test de fibră optică (din punct de vedere al cablului)?
Din punct de vedere al mecanicii ruperii, un test de probă este un test de tracțiune pe sticlă cu defecte de suprafață.
De la acablu fibră opticădin punct de vedere, este mai simplu să te gândești la asta astfel:
Producătorul întinde fiecare fibră la un nivel de stres definit (de exemplu0,69 GPa / 100 kpsi) pe toată lungimea sa.
Orice fibră care nu poate supraviețui acestui stres se va rupe și se va rupesa nu fie folosit niciodataîn interiorul unui cablu de fibră optică.
Deci testarea probelor acționează ca apoarta de siguranta mecanicaîntre sticla goală și cablul finit:
Fibrele care sunt prea slabe pentru a supraviețui tragerii și manipulării rezonabile ale cablurilor sunt îndepărtate devreme.
Fibrele care intră în miezul cablului au demonstrat cel puțin rezistența de test specificată{0}.
Secțiunea dvs. detaliată „1.1.1 Testul de probă-Rezistența fibrei optice” explică exact cum funcționează aceasta în termeni de defecte, oboseală dinamică și creșterea fisurilor. Următoarele secțiuni traduc această teorie înconsecințe practice pentru cablu.
Test de dovadă-Rezistența fibrei optice
Definiția și scopul testării rezistenței la -fibre optice
În fibrele optice care folosesc ca mediu sticla de silice, există inevitabil defecte de diferite dimensiuni, în special fisuri pe suprafața fibrei. Mărimea și forma unor astfel de defecte sunt distribuite aleatoriu. Pentru a asigura rezistența fibrelor optice practice, este necesar să se efectueze o screening de rezistență -linie sau off-fibrelor optice după tragere, astfel încât să se elimine fibrele optice a căror rezistență este mai mică decât valoarea specificată și să se asigure că fibrele care ies din fabrică pot fi utilizate în stări de încărcare sub rezistența de testare fără rupere-.
Standardul Bellcore GR-20-CORE stipulează că fibra optică trebuie să treacă un test de rezistență la fibre optice de lungime completă la 0,69 GPa (100 kpsi).
Testul de rezistență al fibrei optice aplică un test de screening cu o tensiune de 100 kpsi în fiecare punct de-a lungul întregii lungimi a fibrei, astfel încât fibrele care nu pot rezista la această solicitare (echivalent cu fisuri mai mari de 1 μm) se vor rupe în punctele lor slabe, în timp ce fibrele care trec testul de rezistență pot fi garantate să funcționeze la niveluri de rezistență mai mici decât în mod normal.
Comportament dinamic la oboseală în timpul testării de rezistență la fibre optice
De fapt, procesul de testare-dovadă al fibrei optice în sine este un proces dinamic de oboseală. În timpul testării-de probă, sub acțiunea tensiunii-de probă, fisurile din fibră vor crește, reducând și mai mult rezistența fibrei. Scăderea rezistenței fibrei în timpul procesului de oboseală dinamică poate fi exprimată prin următoarea formulă:
Sf⁻² − Si⁻²=− 1/B ∫₀ᵗ [σ(t)]ⁿ dt (1-1)
Ecuația de oboseală dinamică pentru degradarea rezistenței fibrelor
unde Si este rezistența fibrei înainte de testarea-de probă;
Sf este rezistența fibrei după testarea{0}}de probă;
σ este tensiunea aplicată în timpul testului de rezistență la fibre optice;
n și B sunt constante care descriu creșterea fisurilor.
În timpul testării-de probă, stresul aplicat fiecărui punct al fibrei include trei procese: încărcare, menținere și descărcare (așa cum se arată în fig.. 1-1). Modificarea rezistenței fibrelor înainte și după testarea-de probă este dată de:
Sf⁻²=Si⁻² − 1/B [ σp⁽ⁿ⁺¹⁾ / ((n{+1)σ₁) + σpⁿ t_d + σp⁽ⁿ⁺¹⁾ / ((n+1)]σ₂-2)
Relația dintre rezistența fibrelor înainte și după testarea probei
unde σ₁ este rata de creștere a tensiunii în regiunea de încărcare, deci timpul de încărcare este t₁=σp / σ₁;
σ₂ este rata de scădere a tensiunii în regiunea de descărcare, deci timpul de descărcare este t₂=σp / σ₂;
σp este stresul-testului de probă;
t_d este timpul de menținere sub sarcină.
Din curbele prezentate în fig.. 1-1 se poate observa că, în regiunile de încărcare și de reținere, toate fibrele a căror rezistență este mai mică decât efortul de proba-test σp (inclusiv reducerea rezistenței cauzată de oboseala dinamică în această regiune) se vor rupe, așa cum este indicat de curbele a și b. Totuși, în regiunea de descărcare pot apărea două situații: una este cea prezentată de curba c, unde fibra se rupe în regiunea de descărcare din cauza reducerii rezistenței cauzate de oboseala dinamică; celălalt este așa cum se arată în curba d, unde rezistența scade sub tensiunea de încercare-sp din cauza oboselii dinamice în timpul descărcării, dar fibra trece în continuare testul de încercare fără a se rupe. Ca rezultat, chiar și în fibrele care au trecut testul de testare, pot exista încă locații în care rezistența este mai mică decât tensiunea-testului de verificare, ceea ce duce la invalidarea locală a testului de verificare.
Efectul timpului de descărcare și al stresului{0}}de test asupra rezultatelor de screening
Pentru a înțelege această problemă, pot fi luate două abordări. Una este de a minimiza timpul de descărcare în testul de fibră optică; acesta este unul dintre principalii indicatori tehnici pentru echipamentele moderne de testare-de rezistență la fibre optice. Celălalt este de a selecta o încercare reală-de efort adecvată, în funcție de diferitele niveluri de testare-probă și timpi de descărcare. De exemplu, conform experienței companiei Mingxun, o fibră optică cu o rezistență minimă a testului de 0,7 GPa trece un test de probă la 0,73 GPa (cu o valoare a cozii de cenzură de aproximativ 4,3% și un timp de descărcare de 75 ms) și o fibră optică cu o rezistență minimă de probă de 1{11}}test GPa trece test de 40{11} stres de 1,50 GPa (cu o valoare a cozii de cenzură de aproximativ 7% și un timp de descărcare de 25 ms).
Fig. 1-2 Distribuția statistică a rezistenței la rupere a fibrei optice
Crăpăturile asigură că rezistența minimă a fibrei optice finite este mai mare decât nivelul de rezistență la testare-.
Concentrarea tensiunilor la fisurile de suprafață din fibrele optice
Vârful fisurat al fibrei optice formează o regiune de-concentrare a tensiunii, care este factorul cel mai probabil să provoace ruperea fibrei. Gradul de concentrare a tensiunii este exprimat de obicei prin factorul de intensitate a tensiunii K_I:
K_I = σ√a (1-4)
Definirea factorului de intensitate a tensiunii în modul I
unde este o constantă;
σ este tensiunea aplicată extern;
a este adâncimea fisurii.
La o fisură dată, pe măsură ce tensiunea crește, când K_I crește la valoarea sa critică K_C, fibra se rupe.
Oboseala statică a fibrelor optice din cablurile de fibră optică
În timpul așezării și întreținerii cablului optic, fisurile de suprafață ale fibrei continuă să crească sub acțiunea stresului și umidității, determinând scăderea rezistenței fibrei și conducând în cele din urmă la ruperea fibrei. Acesta este procesul de oboseală statică a fibrei optice.
Caracteristicile oboselii statice ale fibrei optice:
Caracteristicile de oboseală ale fibrei optice sunt de obicei descrise de următoarea funcție exponențială:
V=da/dt=A K_Iⁿ (1-5)
Ecuația ratei de creștere a fisurilor oboselii statice
unde a este adâncimea fisurii;
A este o constantă materială;
K_I este factorul de intensitate a tensiunii, care depinde de geometria fisurii, adâncimea și mărimea tensiunii aplicate;
n se numește coeficientul de coroziune la efort sau parametrul de rezistență-la oboseală.
A și K_I sunt determinate de structura sticlei de silice, iar pentru o structură de fibre dată, A și K_I pot fi considerate constante.
Valoarea lui n depinde nu numai de structura fibrei, ci și de condițiile de mediu ale tensiunii aplicate fibrei. Este un factor important care afectează direct durata de viață a fibrei optice. Cu cât valoarea lui n este mai mare, cu atât este mai puternică rezistența la oboseală. Valoarea n a fibrei optice a lui Corning este 22, în timp ce cea a fibrei optice acoperite cu ceramică-Corning este 29.
Factori cheie care influențează durata de viață a fibrei optice
Pe scurt, durata de viață a fibrei optice depinde în principal de următorii trei factori:
(1) Fisuri.
Fisurile includ suprafața inițială și defecte interne formate în timpul trefilării fibrelor, acoperirii și manipulării, precum și micro-defecte suplimentare care pot fi introduse în timpul cablării și instalării. Mărimea, densitatea și distribuția acestor fisuri determină rezistența mecanică inițială a fibrei și influențează puternic cât de repede se va deteriora rezistența în condiții de funcționare. O fibră cu fisuri mai puține și mai mici are o probabilitate mult mai mare de a supraviețui pe întreaga durată de viață a cablului de fibră optică fără rupere.
(2) Stresul.
Nivelul și durata stresului mecanic aplicat fibrei pe tot parcursul vieții sale sunt la fel de importante. În cablurile practice de fibră optică, această solicitare provine în principal din sarcina de tracțiune în timpul instalării, deformarea reziduală după tragere, dilatarea și contracția termică, contracția mantalei, încărcăturile vântului și gheții pe travele aeriene, precum și îndoirea și manipularea locală. Cu cât este mai mare tensiunea susținută în sticlă, cu atât fisurile vor crește mai repede și cu atât durata de viață așteptată este mai scurtă; dimpotrivă, menținerea tensiunii fibrei mult sub limitele-testului-derivate îmbunătățește semnificativ fiabilitatea mecanică a cablului.
(3) Umiditate.
Umiditatea din mediu accelerează coroziunea prin stres la vârfurile fisurilor și promovează oboseala statică. Deși cablurile de fibră optică folosesc acoperiri, geluri și elemente de blocare a apei-pentru a proteja fibrele, moleculele de apă pot ajunge totuși la suprafața sticlei prin defecte de acoperire sau pe perioade foarte lungi de timp. Un mediu umed sau cicluri repetate umed-uscat vor crește, prin urmare, rata de creștere a fisurilor pentru un anumit nivel de stres. Designul bun al cablului și instalarea corectă – de exemplu, evitarea deteriorării mantalei și asigurarea blocării eficiente a apei – ajută la limitarea accesului umidității la suprafața fibrei și, astfel, la prelungirea duratei de viață a fibrelor din interiorul cablului.
De ce Contează Rezistența Testelor Proof-pentru cablurile cu fibră optică?
1. Instalare: Cât de greu poți trage cablul
Un cablu de fibră optică este proiectat cu atensiunea de tragere nominală– o valoare pe care instalatorul nu trebuie să o depășească.
În spatele acestui singur număr se află o presupunere: fibrele din interiorul cablului au cel puțin un anumitdovada-rezistența testului.
Dacă fibrele nu au fost testate-dovadă sau dacă nivelul de-testare dovedită a fost prea scăzut:
Cablul ar putea încă să arate mecanic puternic din exterior (jachetă, fire de oțel, FRP).
Dar unele fibre din miez s-ar putea rupetensiune normală de instalare, chiar dacă cablul în ansamblu este încă în limita sa nominală.
Prin aplicarea unui nivel minim de test-dovadă, producătorul asigură:
Thecele mai slabe fibres-au rupt deja și au fost respinșiînainte de cablare.
Cablul finit poate fi tras în siguranță la tensiunea nominală, fără a provoca rupturi ascunse ale fibrei în interiorul miezului.
Cu alte cuvinte,dovada-rezistența testului stabilește marja internă de siguranțăpentru cablu în timpul instalării.
2. Fiabilitatea cablului-pe termen lung și durata de viață
Un cablu de fibră optică își petrece cea mai mare parte a vieții subîncordare scăzută, dar continuă:
greutate moartă pe o deschidere, dilatare/contracție termică, contracție ușoară a tecii, tensiune reziduală de la instalare etc.
Secțiunea dumneavoastră tehnică explică următoarele:
Fisurile de suprafață ale fibrei cresc încet sub stres și umiditate (oboseală statică).
Rata de creștere a fisurilor depinde de intensitatea tensiunii și de mediu.
Pentru cablul finit, aceasta înseamnă:
Dacă fibrele au pătruns în cablu cu defecte inițiale mari (pentru că nu au fost testate efectiv-), acele defecte se pot dezvolta pe parcursul anilor de funcționare.
Până la urmă cablul poate avea de suferitîn{0}}întreruperea fibrei în serviciu: învelișul și elementele de rezistență sunt intacte, dar una sau mai multe fibre din interior s-au rupt.
Un superior și{0}}bine controlatdovada-rezistența testuluireduce dimensiunea și numărul de defecte critice ale fibrelor care intră în cablu.
Ca urmare:
Cablul poate tolera mici solicitări suplimentare cauzate de temperatură, fluaj sau contracție a mantalei.
Probabilitatea de rupere spontană a fibrei la mijlocul unei intervale scade semnificativ.
Prin urmare, testarea probelor nu este doar o cerință internă a fabricii, ci controlează directdurata de viata mecanicaa cablului de fibră optică în câmp.
3. Calificarea cablurilor și conformitatea cu standardele
Atunci când un cablu este calificat conform standardelor (Telcordia, IEC etc.), programul de testare include:
Încercări de întindere a cablurilor: trageți cablul la o tensiune specificată și verificați pierderea optică adăugată.
Teste de mediu: ciclul de temperatură, pătrunderea apei, strivire, impact etc.
Aceste teste de-la nivel de cablu presupun că fibrele din interior au trecut deja un anumit nivelnivel de probă-test.
Dacă testarea-dovadă este slabă sau inconsecventă:
Același design de cablu se poate comporta foarte diferit de la bobină la bobină.
Un cablu poate trece testul de tip în laborator, dar totuși arată rupturi neașteptate ale fibrei sau pierderi mari în producția și implementarea în masă.
Specificând și controlând rezistența testului-dovadă, producătorul realizeazăperformanța mecanică a cablului este repetabilă:
Același design de cablu se va comporta constant în diferite loturi de producție.
Clienții pot avea încredere că sarcina nominală de tracțiune a cablului corespunde cu adevărat unei tensiuni sigure a fibrei în interiorul cablului.
4. Un număr simplu care descrie „puterea ascunsă” a miezului cablului
Din exterior, două cabluri de fibră optică pot arăta identice: aceeași jachetă, aceeași armătură, același număr de nuclee.
În interior, acestea pot fi foarte diferite:
Cablul A folosește rezistența la fibre-testat la0,69 GPa (100 kpsi)
Cablul B folosește rezistența la fibre-testat la1,0 GPa sau mai mare
Thenivel de probă-testvă oferă o modalitate rapidă de a înțelege această diferență ascunsă:
Rezistență mai mare-la testare → fibre mai puternice, mai rezistente-la oboseală →robustețe internă mai mare a cablului.
Rezistență mai scăzută-testului → marjă mai mică împotriva tracțiunilor mari, îndoirilor strânse și stresului-pe termen lung.
Când comparați cablurile de fibră optică de la diferiți furnizori, verificarea specificațiilor testului de fibră optică-este o modalitate de a evalua adevărata calitate mecanică a miezului cablului.
Întrebări frecvente
Cum se leagă testarea de fibră optică cu „cum se testează cablul de fibră optică”?
Când vorbim despre *cum se testează cablul de fibră optică*, cei mai mulți oameni se gândesc la OTDR, la pierderea inserției sau la testele de legături de la capăt la -la-sfârșit. Testarea de fibră optică are loc mai devreme în lanț, în stadiul de fibră goală. Este o etapă de ecranare mecanică care decide ce fibre sunt permise în miezul cablului. Cu alte cuvinte, testarea probelor este partea ascunsă a testării cablului cu fibră optică care determină marja mecanică internă a cablului înainte de efectuarea oricăror teste pe teren.
Ce se întâmplă cu o fibră care nu trece testul de probă? Mai intră în cablu?
Nu. O fibră care eșuează testul de rezistență se rupe în timpul ecranului de tracțiune și este respinsă. Acea secțiune de fibră este tăiată și nu va fi utilizată în niciun cablu de fibră optică. Sunt acceptate pentru cablare numai fibrele care supraviețuiesc tensiunii-testului de probă specificate pe toată lungimea lor.
Este întotdeauna mai bun un nivel de testare-mai mare pentru cablurile cu fibră optică?
Nivelurile de testare mai ridicate-înlătură fibrele mai slabe și îmbunătățesc, în general, robustețea mecanică a miezului cablului. Cu toate acestea, ele cresc, de asemenea, stresul asupra sticlei în timpul producției și pot reduce randamentul sau crește costul. În practică, fiecare producător alege un nivel-de probă care:
- Îndeplinește standardele relevante și specificațiile clienților
- Se potrivește cu capacitatea de desen și echipament de testare-dovadă
- Oferă suficientă marjă pentru aplicațiile de cablu destinate
Deci „mai mare este mai bine” este adevărat doar în limitele unui proces de producție stabil și economic.
Testarea de rezistență la fibre înlocuiește testele de tracțiune pe cablul de fibră optică finit?
Nu. Testele de probă și testele de tracțiune ale cablurilor servesc diferitelor scopuri:
- Testul de probă verifică rezistența fibrei goale și elimină sticla slabă.
- Testul de întindere a cablului verifică modul în care **cablul de fibră optică** finit se comportă sub tensiune, inclusiv efectele elementelor de rezistență, tuburilor tampon, mantale și terminații.
Un cablu poate avea performanțe de întindere fiabile numai dacă ambele părți sunt executate corect: fibre puternice, testate-în interiorul unei structuri de cablu- bine proiectate.
Cum afectează rezistența testului de dovadă-tensiunea maximă de tragere a unui cablu de fibră optică?**
Tensiunea maximă nominală de tragere a unui cablu este aleasă astfel încât solicitarea fibrelor din interior să rămână cu mult sub nivelul utilizat în testarea probei. Dacă fibrele au o rezistență la test-scăzută sau inconsecventă, ele se pot rupe chiar și atunci când tensiunea externă de tragere se află în limita nominală a cablului publicată. Cu fibre testate în mod adecvat-, proiectantul cablului poate defini o tensiune de tragere care este sigură pentru sticlă și totuși practică pentru instalare.
Pot vedea dovezi-probleme de testare cu OTDR sau alte teste de teren?
În mod normal nu poți. Eșecurile testului-dovadă apar în fabrică: fibrele slabe se sparg în timpul testării probei și sunt aruncate. Cablurile de fibră optică finite livrate la fața locului ar trebui să conțină numai fibre care au trecut deja testul de verificare. Măsurătorile OTDR și pierderile de inserție vor arăta îmbinări, conectori, macro-coduri și alte probleme de câmp, dar nu vor afișa procesul de testare-în sine.
Cum interacționează stresul și umiditatea din mediul cablului cu rezistența la testare-?
Rezistența testului-dovadă definește starea de pornire a fibrei: cât de mari sunt fisurile rămase și cât de puternică este sticla imediat după fabricare. Odată ce fibra este în interiorul unui cablu și instalată, expunerea pe termen lung la stres și umiditate poate crește încet aceste fisuri (oboseală statică). Dacă rezistența inițială a testului-testului este mare și designul cablului limitează tensiunea fibrelor și pătrunderea apei, rata de creștere a fisurilor rămâne scăzută și durata de viață a fibrelor din cablu este mult mai lungă.
Toate fibrele dintr-un cablu cu mai multe-fibre au aceeași rezistență la test-dovadă?
Ar trebui. Într-un proces de producție controlat, fiecare bobină de fibră care intră în cablare a trecut aceeași specificație de testare-dovadă. În acest fel, toate fibrele dintr-un cablu cu mai multe-fibre au o rezistență mecanică comparabilă și o rezistență similară la oboseală. Variațiile mari ale rezistenței testului de probe-între fibre ar duce la o fiabilitate neuniformă și un comportament imprevizibil al cablului în teren.
De ce sunt importante informațiile de probă-testare atunci când alegeți un cablu de fibră optică?
Pentru că vă spune ceva despre **calitatea mecanică ascunsă** a miezului cablului. Două cabluri pot arăta identice din exterior, dar dacă unul folosește rezistența fibrelor-testată la un nivel mai ridicat și-bine controlat, acesta oferă de obicei o rezistență mai bună la tracțiuni mari, îndoiri strânse și stres-pe termen lung. Verificarea specificației testului de rezistență la fibre-este o modalitate simplă de a compara robustețea internă a diferitelor cabluri de fibră optică, dincolo de tipul de manta și numărul de fibre.