Når folk taler omhvordan man tester fiberoptisk kabel, betyder de normalt OTDR-spor, tab af indsættelse eller linkcertificering efter installation.
I virkeligheden starter seriøs kabeltestmeget tidligere, før kabelkappen, styrkeelementer og armering overhovedet eksisterer. Et af de vigtigste trin forfremtidigt kabeler denoptisk fibersikker test– en mekanisk styrketest på bare fibre, der afgør, hvor pålideligt det færdige fiberoptiske kabel vil være under træk, bøjning og lang-service.
I denne artikel fokuserer vi på det enkelte trin:
hvordan man tester fiberoptisk kabelpå fiberniveau, ved at kontrollere bevis-teststyrken af de fibre, der går inde i kablet.
Hvordan tester man fiberoptisk kabel for bevis-teststyrke?
I praksis kontrolleres -teststyrken på fiberniveau før kabelføring. Hver bare fiber, der vil gå ind i et fiberoptisk kabel, strækkes langs sin fulde længde til en specificeret trækspænding (for eksempel 0,69 GPa / 100 kpsi). Enhver fiber, der ikke kan overleve denne belastning, går i stykker og kasseres, og kun fibre, der består denne test i fuld-længde, tillades ind i kabelkernen, hvilket sikrer, at det færdige kabel kan modstå nominel træk, bøjning og langtids-servicebelastning.
Hvor bevistest passer ind i fiberoptisk kabeltest?
En forenklet livscyklus for enfiberoptisk kabelser sådan ud:
Bare fiberstadie
Fiber tegning
Optisk fibersikker test (mekanisk afskærmning af fremtidige kabelfibre)
Optiske test på bare fiber (dæmpning, geometri, spredning)
Kabelfremstillingsstadiet
Strandingssikre-testede fibre i løse rør eller bånd
Tilføjelse af styrkemedlemmer, fyldstoffer,-vandblokering og jakker
Mekaniske test på færdigt kabel(trækstyrke, knusning, stød, bøjning, temperaturcyklus)
Optiske test på færdigt kabel(dæmpning, yderligere tab efter mekaniske tests)
Feltindsættelsesstadiet
Installationsspændingskontrol
Accepttest: OTDR, indføringstab, reflektans
Periodiske kontroller i kablets levetid
Deoptisk fibersikker testhører tilbare fiberstadie, men dens resultater er "bagt ind i" kablet for evigt:
Hver fiber inde i et fiberoptisk kabel har entenbeståeten bevistest på et defineret stressniveau, eller det harmislykkedes og blev fjernet.
Når først disse fibre er strandet i et kabel, kan du ikke gentage dette screeningstrin. Kablets mekaniske margin er allerede besluttet.
Så når vi siger"hvordan testes fiberoptisk kabel for bevis-teststyrke", vi beskriver virkelig, hvordan producenten tester og filtrerer de fibre, der vil bestemme kablets opførsel under spænding.
Hvad er en optisk fibersikker test (fra et kabelsynspunkt)?
Fra et brudmekanisk synspunkt er en bevistest en trækprøve på glas med overfladefejl.
Fra enfiberoptisk kabelsynspunkt, er det nemmere at tænke på det sådan her:
Producenten strækker hver fiber til et defineret stressniveau (f.eks0,69 GPa / 100 kpsi) i hele dens længde.
Enhver fiber, der ikke kan overleve denne stress, vil bryde og vilaldrig brugesinde i et fiberoptisk kabel.
Så bevistest fungerer som enmekanisk sikkerhedsportmellem blankt glas og færdigt kabel:
Fibre, der er for svage til at overleve rimelig kabeltræk og håndtering, fjernes tidligt.
Fibre, der kommer ind i kabelkernen, har vist mindst den specificerede prøve-teststyrke.
Dit detaljerede afsnit "1.1.1 Bevis-teststyrke af optisk fiber" forklarer præcis, hvordan dette fungerer med hensyn til defekter, dynamisk træthed og revnevækst. De næste afsnit omsætter denne teori tilpraktiske konsekvenser for kablet.
Bevis-teststyrke af optisk fiber
Definition og formål med optisk fiberbevis-Teststyrke
I optiske fibre, der anvender silicaglas som medium, eksisterer der uundgåeligt defekter af forskellige størrelser, især revner på fiberoverfladen. Størrelsen og formen af sådanne defekter er tilfældigt fordelt. For at sikre styrken af praktiske optiske fibre er det nødvendigt at udføre-line eller off-styrkescreening af de optiske fibre efter trækning, for at eliminere optiske fibre, hvis styrke er lavere end den specificerede værdi, og for at sikre, at fibrene, der forlader fabrikken, kan bruges under belastningstilstande under prøvestyrken-.
Bellcore GR-20-CORE-standarden foreskriver, at den optiske fiber skal bestå en fuld-længde optisk fiberbevistest ved 0,69 GPa (100 kpsi).
Den optiske fibersikkerhedstest anvender en screeningstest med en spænding på 100 kpsi til hvert punkt langs fiberens fulde længde, således at de fibre, der ikke kan modstå denne belastning (svarende til at have revner større end 1 μm), vil knække ved deres svage punkter, hvorimod fibre, der består bevistesten, kan garanteres at fungere normalt under spændinger, der er lavere end prøven.{2}}
Dynamisk træthedsadfærd under optisk fibertestning
Faktisk er prøve--testprocessen for optisk fiber i sig selv en dynamisk træthedsproces. Under prøve-testning, under påvirkning af prøve-testspændingen, vil revnerne i fiberen vokse, hvilket yderligere reducerer fiberens styrke. Faldet i fiberens styrke under den dynamiske træthedsproces kan udtrykkes med følgende formel:
Sf⁻² − Si⁻²=− 1/B ∫₀ᵗ [σ(t)]ⁿ dt (1-1)
Dynamisk træthedsligning for nedbrydning af fiberstyrke
hvor Si er styrken af fiberen før bevis-testning;
Sf er fiberens styrke efter bevis-test;
σ er den spænding, der påføres under den optiske fibersikkerhedstest;
n og B er konstanter, der beskriver revnevækst.
Under -bevistestning omfatter belastningen, der påføres hvert punkt af fiberen, tre processer: lastning, fastholdelse og aflæsning (som vist i fig.. 1-1). Ændringen i fiberstyrke før og efter prøve-test er givet af:
Sf⁻²=Si⁻² − 1/B [ σp⁽ⁿ⁺¹⁾ / ((n+1)σ₁) + σpⁿ t_d + σp⁽ⁿ⁺¹⁾ / ((n{{6}) σ) σ-2)
Forholdet mellem fiberstyrke før og efter bevistestning
hvor σ₁ er spændingsstigningshastigheden i belastningsområdet, så belastningstiden er t₁=σp / σ₁;
σ₂ er spændingsreduktionshastigheden i aflæsningsområdet, så aflæsningstiden er t₂=σp / σ₂;
σp er beviset-testbelastning;
t_d er holdetiden under belastning.
Ud fra kurverne vist i Fig Der kan dog forekomme to situationer i aflæsningsområdet: den ene er som vist ved kurve c, hvor fiberen knækker i aflæsningsområdet på grund af styrkereduktion forårsaget af dynamisk træthed; den anden er som vist ved kurve d, hvor styrken falder til under prøven-testspændingen σp på grund af dynamisk træthed under aflæsning, men fiberen består stadig prøvetesten uden at gå i stykker. Som følge heraf kan der, selv i fibre, der har bestået proof-testen, stadig være steder, hvor styrken er lavere end proof-testspændingen, hvilket fører til lokal ugyldighed af proof-testen.
Effekt af aflæsningstid og bevis-Teststress på screeningsresultater
For at forstå dette problem kan der tages to tilgange. Den ene er at minimere aflæsningstiden i den optiske fibersikker test; dette er en af de vigtigste tekniske indikatorer for moderne optisk fibersikkert-testudstyr. Den anden er at vælge en passende faktisk prøve-testbelastning i henhold til forskellige bevis-testniveauer og aflæsningstider. Ifølge erfaringen fra Mingxun Company består en optisk fiber med en minimumsprøve-teststyrke på 0,7 GPa f.eks. en prøvetest ved 0,73 GPa (med en censureringshaleværdi på ca. 4,3 % og en aflæsningstid på 75 ms) og en optisk fiber med en minimumsprøvestyrke på GPas a40. proof-testspænding på 1,50 GPa (med en censureringshaleværdi på ca. 7 % og en aflæsningstid på 25 ms).
Fig. 1-2 Statistisk fordeling af optisk fiberbrudstyrke
Revner sikrer, at minimumsstyrken af den færdige optiske fiber er højere end prøvestyrkeniveauet-.
Spændingskoncentration ved overfladerevner i optiske fibre
Sprækkespidsen af den optiske fiber danner et spændings-koncentrationsområde, som er den faktor, der mest sandsynligt forårsager fiberbrud. Graden af stresskoncentration udtrykkes normalt ved stressintensitetsfaktoren K_I:
K_I = σ√a (1-4)
Definition af Mode I Stress Intensity Factor
hvor er en konstant;
σ er den eksternt påførte spænding;
a er revnedybden.
Ved en given revne, når spændingen stiger, når K_I stiger til dens kritiske værdi K_C, knækker fiberen.
Statisk træthed af optiske fibre i fiberoptiske kabler
Under lægning og service af det optiske kabel fortsætter fiberens overfladerevner med at vokse under påvirkning af stress og fugt, hvilket får fiberens styrke til at falde og i sidste ende fører til fiberbrud. Dette er den optiske fibers statiske træthedsproces.
Optisk fibers statiske træthedsegenskaber:
Træthedsegenskaberne for optiske fibre er normalt beskrevet af følgende eksponentielle funktion:
V=da/dt=A K_Iⁿ (1-5)
Statisk trætheds-revnevækstligning
hvor a er revnedybden;
A er en materialekonstant;
K_I er spændingsintensitetsfaktoren, som afhænger af revnegeometrien, dybden og størrelsen af den påførte spænding;
n kaldes spændingskorrosionskoefficienten eller udmattelsesmodstandsparameteren-.
A og K_I er bestemt af strukturen af silicaglas, og for en given fiberstruktur kan A og K_I betragtes som konstanter.
Værdien af n afhænger ikke kun af fiberstrukturen, men også af miljøforholdene for den spænding, der påføres fiberen. Det er en vigtig faktor, der direkte påvirker levetiden for den optiske fiber. Jo større værdien af n er, jo stærkere er træthedsmodstanden. n-værdien af Cornings optiske fiber er 22, mens værdien for Cornings keramiske -coatede optiske fiber er 29.
Nøglefaktorer, der påvirker optisk fibers levetid
Sammenfattende afhænger den optiske fibers levetid hovedsageligt af følgende tre faktorer:
(1) Revner.
Revner omfatter den oprindelige overflade og interne fejl, der dannes under fibertrækning, belægning og håndtering, såvel som yderligere mikro-fejl, der kan opstå under kabling og installation. Størrelsen, tætheden og fordelingen af disse revner bestemmer den indledende mekaniske styrke af fiberen og har stor indflydelse på, hvor hurtigt styrken vil henfalde under driftsforhold. En fiber med færre og mindre revner har meget større sandsynlighed for at overleve hele det fiberoptiske kabels levetid uden brud.
(2) Stress.
Niveauet og varigheden af den mekaniske belastning, der påføres fiberen gennem dens levetid, er lige så vigtig. I praktiske fiberoptiske kabler kommer denne belastning hovedsageligt fra trækbelastning under installation, resterende belastning efter træk, termisk ekspansion og sammentrækning, kappekrympning, vind- og isbelastninger på luftspænd, samt lokal bøjning og håndtering. Jo højere den vedvarende spænding i glasset er, jo hurtigere vil revner vokse og jo kortere forventes levetiden; omvendt, at holde fiberbelastning et godt stykke under de bevis-test-afledte grænser forbedrer kablets mekaniske pålidelighed betydeligt.
(3) Fugt.
Fugt i miljøet fremskynder spændingskorrosion ved revnespidser og fremmer statisk træthed. Selvom fiberoptiske kabler bruger belægninger, geler og vand-blokerende elementer til at beskytte fibrene, kan vandmolekyler stadig nå glasoverfladen gennem belægningsfejl eller over meget lange tidsskalaer. Et fugtigt miljø eller gentagne våd-tør-cyklusser vil derfor øge revnevæksthastigheden for et givet stressniveau. Godt kabeldesign og korrekt installation – for eksempel undgå kappeskader og sikre effektiv vandblokering – er med til at begrænse fugtadgang til fiberoverfladen og dermed forlænge levetiden af fibrene inde i kablet.
Hvorfor er bevis-teststyrke vigtige for fiberoptiske kabler?
1. Installation: Hvor hårdt du kan trække i kablet
Et fiberoptisk kabel er designet med ennominel trækspænding– en værdi, som installatøren ikke må overskride.
Bag det enkelte tal er en antagelse: fibrene inde i kablet har mindst en visbevis-teststyrke.
Hvis fibrene ikke blev prøve-testet, eller hvis bevis-testniveauet var for lavt:
Kablet kan stadig se mekanisk stærkt ud udefra (kappe, ståltråde, FRP).
Men nogle fibre i kernen kunne knække undernormal installationsspænding, selvom kablet som helhed stadig er inden for den nominelle grænse.
Ved at håndhæve et minimumsbevis-testniveau sikrer producenten:
Desvageste fibreallerede er gået i stykker og blevet afvistfør kabelføring.
Det færdige kabel kan sikkert trækkes til sin nominelle spænding uden at forårsage skjulte fiberbrud inde i kernen.
Med andre ord,proof-teststyrke angiver den interne sikkerhedsmargenfor kablet under installationen.
2. Lang-kabelpålidelighed og levetid
Et fiberoptisk kabel tilbringer det meste af sit liv underlav, men kontinuerlig belastning:
egenvægt på et spænd, termisk ekspansion/sammentrækning, let kappekrympning, resterende spænding fra installation mv.
Dit tekniske afsnit forklarer, at:
Overfladerevner i fiberen vokser langsomt under stress og fugt (statisk træthed).
Revnevæksthastigheden afhænger af stressintensitet og miljø.
For det færdige kabel betyder dette:
Hvis fibre kom ind i kablet med store initiale defekter (fordi de ikke blev effektivt bevis-testet), kan disse defekter vokse i løbet af mange års drift.
Til sidst kan kablet lidei-servicefiberpauser: kappen og styrkeelementerne er intakte, men en eller flere fibre indeni er knækket.
En højere og vel-kontrolleretbevis-teststyrkereducerer størrelsen og antallet af kritiske fejl i fibrene, der går ind i kablet.
Som et resultat:
Kablet kan tåle små ekstra belastninger fra temperatur, krybning eller hylsterkrympning.
Sandsynligheden for spontane fiberbrud i midten af et spænd falder betydeligt.
Så bevistestning er ikke kun et internt fabrikskrav - det styrer direktemekanisk levetidaf det fiberoptiske kabel i marken.
3. Kabelkvalifikation og standardoverholdelse
Når et kabel er kvalificeret i forhold til standarder (Telcordia, IEC osv.), inkluderer testprogrammet:
Kabeltrækprøver: Træk kablet til en specificeret spænding og kontroller ekstra optisk tab.
Miljøtest: temperaturcyklus, vandgennemtrængning, knusning, stød osv.
Disse kabel-niveautest antager, at fibrene indeni allerede har bestået en defineretbevis-testniveau.
Hvis bevis-testen er svag eller inkonsekvent:
Det samme kabeldesign kan opføre sig meget forskelligt fra spole til spole.
Et kabel kan bestå typetesten i laboratoriet, men stadig vise uventede fiberbrud eller store tab i masseproduktion og implementering.
Ved at specificere og kontrollere bevis-teststyrke fremstiller producentenkablets mekaniske ydeevne kan gentages:
Det samme kabeldesign vil opføre sig konsekvent på tværs af forskellige produktionsbatcher.
Kunderne kan stole på, at den nominelle kabeltrækbelastning virkelig svarer til en sikker fiberbelastning inde i kablet.
4. Et simpelt tal, der beskriver den "skjulte styrke" af kabelkernen
Udefra kan to fiberoptiske kabler se identiske ud: samme kappe, samme armering, samme antal kerner.
Indvendigt kan de være meget forskellige:
Kabel A bruger fibersikker-testet ved0,69 GPa (100 kpsi)
Kabel B bruger fibersikker-testet ved1,0 GPa eller højere
Debevis-testniveaugiver dig en hurtig måde at forstå den skjulte forskel på:
Højere bevis-teststyrke → stærkere, mere træthedsbestandige-fibre →højere intern robusthed af kablet.
Lavere bevis-teststyrke → mindre margin mod høje træk, snævre bøjninger og langvarig-belastning.
Når du sammenligner fiberoptiske kabler fra forskellige leverandører, er kontrol af den fibersikre-testspecifikation en måde at bedømme den sande mekaniske kvalitet af kabelkernen.
FAQ
Hvordan forholder testning af optisk fibersikkerhed sig til "hvordan testes fiberoptisk kabel"?
Når vi taler om *hvordan man tester fiberoptisk kabel*, tænker de fleste på OTDR, insertion loss eller end-to-end link tests. Optisk fibersikker test sker tidligere i kæden, på bare fiberstadiet. Det er et mekanisk afskærmningstrin, der afgør, hvilke fibre der må komme ind i kabelkernen. Med andre ord er proof testing den skjulte del af fiberoptiske kabeltest, der bestemmer kablets interne mekaniske margin, før der udføres felttest.
Hvad sker der med en fiber, der ikke består bevistesten? Går den stadig ind i kablet?
Nej. En fiber, der ikke består prøvetesten, går i stykker under trækscreeningen og afvises. Den del af fiber er skåret ud og vil ikke blive brugt i noget fiberoptisk kabel. Kun fibre, der overlever den specificerede prøve-testspænding over deres fulde længde, accepteres til kabling.
Er et højere bevis-testniveau altid bedre for fiberoptiske kabler?
Højere testniveauer for-test fjerner mere svage fibre og forbedrer generelt kabelkernens mekaniske robusthed. Men de øger også belastningen på glasset under fremstillingen og kan reducere udbyttet eller øge omkostningerne. I praksis vælger hver producent et bevis-testniveau, der:
- Opfylder de relevante standarder og kundespecifikationer
- Matcher evnen til tegne- og prøveudstyret-
- Giver nok margen til de tilsigtede kabelapplikationer
Så "højere er bedre" er kun sandt inden for rammerne af en stabil, økonomisk produktionsproces.
Erstatter fibersikker test træktest på færdigt fiberoptisk kabel?
Nej. Bevistestning og kabeltrækprøver tjener forskellige formål:
- Bevistest kontrollerer den nøgne fiberstyrke og fraskærer svagt glas.
- Kabeltræktest kontrollerer, hvordan det færdige **fiberoptiske kabel** opfører sig under spænding, inklusive virkningerne af styrkeelementer, bufferrør, kapper og afslutninger.
Et kabel kan kun have pålidelig trækevne, hvis begge dele er udført korrekt: stærke, beviste-testede fibre inde i en vel-designet kabelstruktur.
Hvordan påvirker prøve-teststyrken den maksimale trækspænding af et fiberoptisk kabel?**
Den nominelle maksimale trækspænding for et kabel er valgt således, at belastningen på fibrene indeni forbliver et godt stykke under det niveau, der bruges ved prøvetestning. Hvis fibrene har lav eller inkonsekvent prøvestyrke-, kan de gå i stykker, selv når den eksterne trækspænding er inden for den offentliggjorte kabelklassificering. Med tilstrækkeligt prøvede-fibre kan kabeldesigneren definere en trækspænding, der er sikker for glasset og stadig praktisk til installation.
Kan jeg se bevis-testproblemer med OTDR eller andre felttest?
Normalt kan du ikke. Bevis-testfejl forekommer på fabrikken: svage fibre knækker under prøvetestning og kasseres. Færdige fiberoptiske kabler leveret til stedet bør kun indeholde fibre, der allerede har bestået prøvetesten. OTDR- og insertionstabsmålinger vil vise splejsninger, konnektorer, makro-bøjninger og andre feltproblemer, men de vil ikke vise selve prøve-testprocessen.
Hvordan interagerer stress og fugt i kabelmiljøet med bevis-teststyrke?
Bevis-teststyrke definerer fiberens starttilstand: hvor store de resterende revner er, og hvor stærkt glasset er umiddelbart efter fremstillingen. Når først fiberen er inde i et kabel og installeret, kan langvarig-eksponering for stress og fugt langsomt vokse disse revner (statisk træthed). Hvis den indledende prøvestyrke- er høj, og kabeldesignet begrænser fiberbelastning og vandindtrængning, forbliver revnevæksthastigheden lav, og levetiden for fibrene i kablet er meget længere.
Har alle fibre i et multi-fiberkabel den samme teststyrke-?
Det burde de. I en kontrolleret produktionsproces har hver fibertromle, der går i kabling, bestået den samme testspecifikation-. På den måde har alle fibre i et multi-fiberkabel sammenlignelig mekanisk styrke og tilsvarende modstandsdygtighed over for træthed. Store variationer i bevis-teststyrke mellem fibre ville føre til ujævn pålidelighed og uforudsigelig kabeladfærd i marken.
Hvorfor er bevis-testoplysninger vigtige, når du vælger et fiberoptisk kabel?
Fordi det fortæller dig noget om kabelkernens **skjulte mekaniske kvalitet**. To kabler kan se identiske ud udefra, men hvis man bruger fiberfast-testet på et højere og vel-kontrolleret niveau, giver det typisk bedre modstand mod høje træk, snævre bøjninger og langvarig-belastning. Kontrol af fibertætte-testspecifikationen er en enkel måde at sammenligne den interne robusthed af forskellige fiberoptiske kabler, ud over blot kappetype og fiberantal.