Þegar fólk talar umhvernig á að prófa ljósleiðara, þeir þýða venjulega OTDR ummerki, innsetningartap eða hlekkvottun eftir uppsetningu.
Í raun og veru hefjast alvarlegar kapalprófanirmiklu fyrr, áður en kapaljakkinn, styrkleiki og herklæði eru jafnvel til. Eitt af mikilvægustu skrefunum fyrirframtíðarstrengurerljósleiðaraprófun– vélrænni styrkleikaprófun á berum trefjum sem ákvarðar hversu áreiðanlegur fullunninn ljósleiðari verður við tog, beygju og langtímaþjónustu.
Í þessari grein leggjum við áherslu á þetta eina skref:
hvernig á að prófa ljósleiðaraá trefjastigi, með því að athuga sönnunar-prófunarstyrk trefjanna sem fara inn í snúruna.
Hvernig á að prófa ljósleiðara til að sannreyna-styrkleika?
Í reynd er sönnunarprófunarstyrkur-kannaður á trefjastigi, áður en kaðall er lagður. Hver ber ljósleiðari sem fer í ljósleiðara er teygð eftir fullri lengd að tilteknu togálagi (til dæmis 0,69 GPa / 100 kpsi). Allar trefjar sem ekki geta lifað af þessu álagi brotna og þeim er fargað, og aðeins trefjum sem standast þetta full-lengdarprófun er hleypt inn í kapalkjarna, sem tryggir að fullunnin kapallinn þolir togi, beygju og langtíma-þjónustuálag.
Hvar sönnunarprófun passar í ljósleiðaraprófun?
Einfaldað líftíma aljósleiðaralítur svona út:
Ber trefjastig
Trefjateikning
Ljósleiðaraprófun (vélræn skimun á framtíðar kapalþráðum)
Sjónprófanir á berum trefjum (deyfing, rúmfræði, dreifing)
Kapalframleiðslustig
Þrengingarþolnar-þráðar trefjar í lausar slöngur eða tætlur
Bætir við styrkjum, fylliefnum, vatns-blokkum og jakkum
Vélrænar prófanir á fullunnum kapli(tog, mylja, högg, beygja, hitastig)
Sjónprófanir á fullbúnum snúru(dempun, viðbótartap eftir vélrænar prófanir)
Uppsetningarstig á vettvangi
Uppsetningarspennustýring
Samþykkispróf: OTDR, innsetningartap, endurspeglun
Reglubundnar athuganir á líftíma kapalsins
Theljósleiðaraprófuntilheyrirber trefjastig, en niðurstöður hennar eru „bakaðar inn í“ kapalinn að eilífu:
Sérhver ljósleiðari inni í ljósleiðara hefur annað hvortsamþykktsönnunarpróf á skilgreindu álagsstigi, eða það hefurmistókst og hefur verið fjarlægt.
Þegar þessar trefjar eru strandaðir í kapal geturðu ekki endurtekið það skimunarskref. Vélræn framlegð kapalsins er þegar ákveðin.
Svo þegar við segjum"hvernig á að prófa ljósleiðara til að sannreyna-styrkleika", við erum í raun að lýsa því hvernig framleiðandinn prófar og síar trefjarnar sem munu ákvarða hegðun kapalsins undir spennu.
Hvað er ljósleiðarapróf (frá kapalsjónarhorni)?
Frá sjónarhóli beinbrotafræði er sönnunarpróf togpróf á gleri með yfirborðsgöllum.
Frá aljósleiðarasjónarhorni, það er einfaldara að hugsa um þetta svona:
Framleiðandinn teygir hverja trefja að skilgreindu álagsstigi (td0,69 GPa / 100 kpsi) eftir allri lengdinni.
Allar trefjar sem geta ekki lifað af þessu álagi munu brotna og munualdrei notaðinni í ljósleiðara.
Svo sönnunarpróf virkar sem avélrænt öryggishliðmilli berts glers og fullunnar snúru:
Trefjar sem eru of veikar til að lifa af hæfilega snúrutog og meðhöndlun eru fjarlægðar snemma.
Trefjar sem fara inn í kapalkjarna hafa sýnt að minnsta kosti tilgreindan -prófunarstyrk.
Ítarlegi hluti þinn „1.1.1 Sönnun-prófunarstyrk ljósleiðara“ útskýrir nákvæmlega hvernig þetta virkar hvað varðar galla, kraftmikla þreytu og sprunguvöxt. Næstu kaflar þýða þá kenningu yfir íhagnýtar afleiðingar fyrir strenginn.
Sönnun-prófunarstyrk ljósleiðara
Skilgreining og tilgangur ljósleiðarasönnunar-prófunarstyrks
Í ljósleiðara sem nota kísilgler sem miðil, eru óhjákvæmilega gallar af mismunandi stærðum, sérstaklega sprungur á yfirborði trefja. Stærð og lögun slíkra galla er dreift af handahófi. Til þess að tryggja styrk hagnýtra ljósleiðara er nauðsynlegt að framkvæma-línu eða utan-styrksskimun ljósleiðaranna eftir teikningu, til að útiloka ljósleiðara sem eru lægri en tilgreint gildi, og tryggja að hægt sé að nota trefjarnar sem fara frá verksmiðjunni við álagsstöðu undir sönnunarstyrknum- án þess að brotna.
Bellcore GR-20-CORE staðallinn kveður á um að ljósleiðarinn verði að standast ljósleiðarpróf í fullri lengd við 0,69 GPa (100 kpsi).
Ljósleiðarprófið beitir skimunarprófi með 100 kpsi álagi á hvern punkt eftir allri lengd trefjarins, þannig að þær trefjar sem þola ekki þetta álag (sem jafngildir því að hafa sprungur stærri en 1 μm) brotni á veikum punktum, á meðan hægt er að tryggja að trefjar sem standast sönnunarprófið virki venjulega við álag sem er lægra en þolprófið.
Kraftmikil þreytuhegðun meðan á ljósleiðaraprófun stendur
Reyndar er -prófunarferlið ljósleiðarans sjálfs kraftmikið þreytuferli. Við sönnunar-prófun, undir áhrifum sönnunar-prófunarálagsins, munu sprungurnar í trefjunum vaxa og draga enn frekar úr styrk trefjanna. Lækkun á styrk trefja meðan á kraftmiklu þreytuferli stendur er hægt að tjá með eftirfarandi formúlu:
Sf⁻² − Si⁻²=− 1/B ∫₀ᵗ [σ(t)]ⁿ dt (1-1)
Kvik þreytujafna fyrir niðurbrot trefjastyrks
þar sem Si er styrkur trefjanna fyrir sönnunarprófun-;
Sf er styrkur trefjanna eftir sönnunarprófun-;
σ er álagið sem beitt er við ljósleiðaraprófunina;
n og B eru fastar sem lýsa sprunguvexti.
Við sönnunarprófun-innheldur álagið sem beitt er á hvern punkt á trefjunum þrjú ferli: hleðsla, hald og affermingu (eins og sýnt er á mynd . 1-1). Breytingin á trefjastyrk fyrir og eftir sönnunarprófun- er gefin út af:
Sf⁻²=Si⁻² − 1/B [ σp⁽ⁿ⁺¹⁾ / ((n+1)σ₁) + σpⁿ t_d + σp⁽ⁿ⁺¹⁾ / ((n{{6}) σ] (1-2))
Tengsl milli trefjastyrks fyrir og eftir sönnunarprófun
þar sem σ₁ er álagsaukningarhraði á hleðslusvæðinu, þannig að hleðslutíminn er t₁=σp / σ₁;
σ₂ er álagslækkunarhraði á affermingarsvæðinu, þannig að affermingartíminn er t₂=σp / σ₂;
σp er sönnunin-prófstreita;
t_d er biðtími undir álagi.
Af ferlunum sem sýndar eru á mynd . 1-1 má sjá að á hleðslu- og stöðvunarsvæðum munu allar trefjar sem eru með styrkleika er lægri en sönnunarprófið -prófstreita σp (þar á meðal styrkleikaminnkun af völdum kraftmikillar þreytu á þessu svæði) brotna, eins og ferill a og b gefur til kynna. Hins vegar geta tvær aðstæður komið upp á affermingarsvæðinu: önnur er eins og sýnt er af feril c, þar sem trefjar brotna á losunarsvæðinu vegna styrksminnkunar af völdum kraftmikillar þreytu; hitt er eins og sýnt er af kúrfu d, þar sem styrkurinn minnkar niður fyrir sönnunarpróf-prófunarspennu σp vegna kraftmikillar þreytu við affermingu, en trefjarinn stenst samt sönnunarprófið án þess að brotna. Þar af leiðandi, jafnvel í trefjum sem hafa staðist sönnunarprófið, geta samt verið staðir þar sem styrkurinn er lægri en sönnunarprófið-álag, sem leiðir til staðbundinnar ógildingar á sönnunarprófinu.
Áhrif affermingartíma og sönnunar-Prófálags á niðurstöður skimunar
Til að skilja þetta vandamál er hægt að fara tvær leiðir. Eitt er að lágmarka affermingartímann í ljósleiðaraprófinu; þetta er einn af helstu tæknivísunum fyrir nútíma ljósleiðaraþéttan-prófunarbúnað. Hitt er að velja viðeigandi raunverulegt sönnunarpróf-álag í samræmi við mismunandi sönnunarpróf-prófunarstig og affermingartíma. Til dæmis, samkvæmt reynslu Mingxun Company, standast ljósleiðarar með lágmarksprófunarstyrk - 0,7 GPa prófunarpróf við 0,73 GPa (með ritskoðunarhalagildi um 4,3% og afhleðslutíma 75 ms), og ljósleiðari með lágmarksprófunarstyrk upp á GPa {{11}40. sönnun-prófunarálag upp á 1,50 GPa (með ritskoðunarhalagildi um 7% og affermingartíma upp á 25 ms).
Mynd. 1-2 Tölfræðileg dreifing á brotstyrk ljósleiðara
Sprungur tryggja að lágmarksstyrkur fullunnar ljósleiðara sé hærri en sönnunarstyrkur-prófunarstyrks.
Streitustyrkur við yfirborðssprungur í ljósleiðara
Sprunguoddur ljósleiðarans myndar streitu-þéttingarsvæði, sem er sá þáttur sem líklegastur er til að valda broti á trefjum. Styrkleiki streitu er venjulega gefinn upp með streitustyrkstuðlinum K_I:
K_I = σ√a (1-4)
Skilgreining á Mode I Stress Intensity Factor
hvar er fasti;
σ er utanaðkomandi streita;
a er sprungudýpt.
Við tiltekna sprungu, þegar spennan eykst, þegar K_I eykst í krítískt gildi sitt K_C, brotnar trefjarinn.
Static þreyta ljósleiðara í ljósleiðara
Við lagningu og þjónustu ljósleiðarans halda yfirborðssprungur ljósleiðarans áfram að vaxa undir áhrifum streitu og raka, sem veldur því að styrkur trefjarins minnkar og leiðir að lokum til trefjabrots. Þetta er truflanir þreytuferli ljósleiðarans.
Stöðugir þreytueiginleikar ljósleiðara:
Þreytueiginleikum ljósleiðara er venjulega lýst með eftirfarandi veldisfallsvirkni:
V=da/dt=A K_Iⁿ (1-5)
Static Fatigue Sprung Vaxtarhraða Jafna
þar sem a er sprungudýpt;
A er efnisfasti;
K_I er álagsstyrkstuðullinn, sem fer eftir rúmfræði sprungunnar, dýpt og umfangi álagsálagsins;
n er kallað streitutæringarstuðullinn eða þreytuþols-viðnámsbreytan.
A og K_I eru ákvörðuð af byggingu kísilglers og fyrir tiltekna trefjabyggingu má líta á A og K_I sem fasta.
Gildi n fer ekki aðeins eftir uppbyggingu trefja heldur einnig af umhverfisskilyrðum streitu sem er beitt á trefjar. Það er mikilvægur þáttur sem hefur bein áhrif á endingartíma ljósleiðarans. Því hærra sem gildið er á n, því sterkara er þreytuþolið. n gildi Cornings ljósleiðara er 22, en keramikhúðaðs -ljósleiðara er 29.
Lykilþættir sem hafa áhrif á endingartíma ljósleiðara
Í stuttu máli fer endingartími ljósleiðarans aðallega eftir eftirfarandi þremur þáttum:
(1) Sprungur.
Sprungur innihalda upphaflegt yfirborð og innri galla sem myndast við trefjateikningu, húðun og meðhöndlun, auk viðbótar örgalla sem kunna að koma fram við kaðall og uppsetningu. Stærð, þéttleiki og dreifing þessara sprungna ákvarðar upphaflegan vélrænan styrk trefjanna og hefur mikil áhrif á hversu hratt styrkurinn rýrnar við notkunarskilyrði. Ljósleiðari með færri og minni sprungur hefur mun meiri líkur á að lifa af allan líftíma ljósleiðarans án þess að brotna.
(2) Streita.
Stig og lengd vélrænni álagsins sem beitt er á trefjarna alla ævi eru jafn mikilvæg. Í hagnýtum ljósleiðarasnúrum stafar þetta álag aðallega af togálagi við uppsetningu, eftirspennu eftir tog, varmaþenslu og samdrætti, rýrnun slíðurs, vind- og ísálagi á loftspennum, svo og staðbundinni beygju og meðhöndlun. Því hærra sem viðvarandi streita er í glerinu, því hraðar munu sprungur vaxa og því styttri sem búist er við endingartíma; öfugt, að halda trefjaálagi vel undir sönnunar-prófunum-afleiddum mörkum bætir verulega vélrænan áreiðanleika kapalsins.
(3) Raki.
Raki í umhverfinu flýtir fyrir streitutæringu á sprunguoddum og stuðlar að kyrrstöðuþreytu. Þó að ljósleiðarar noti húðun, gel og vatns-blokkandi þætti til að vernda trefjarnar, geta vatnssameindir samt náð gleryfirborðinu með galla í húðun eða á mjög löngum tíma. Rautt umhverfi, eða endurtekin blaut-þurr lota, mun því auka sprunguvöxt fyrir tiltekið streitustig. Góð kapalhönnun og rétt uppsetning – til dæmis til að forðast skemmdir á slíðrum og tryggja skilvirka vatnsstíflu – hjálpa til við að takmarka rakaaðgang að trefjayfirborðinu og lengja þannig endingartíma trefjanna inni í kapalnum.
Hvers vegna sönnunarprófun-styrkleiki skiptir máli fyrir ljósleiðara?
1. Uppsetning: Hversu erfitt er hægt að draga snúruna
Ljósleiðari er hannaður með ametinn togspenna– gildi sem uppsetningarforritið má ekki fara yfir.
Á bak við eina tölu er forsenda: trefjarnar inni í kapalnum hafa að minnsta kosti ákveðinnsönnunar-prófunarstyrk.
Ef trefjarnar voru ekki sönnunarprófaðir-eða ef sönnunarprófið-prófið var of lágt:
Kapallinn gæti samt virst vélrænt sterkur að utan (jakki, stálvír, FRP).
En sumar trefjar í kjarnanum gætu brotnað undireðlileg uppsetningarspenna, jafnvel þó að kapalinn í heild sinni sé enn innan hámarksmarka.
Með því að framfylgja lágmarksprófunar-prófunarstigi tryggir framleiðandinn:
Theveikustu trefjarnarhafa þegar brotið og verið hafnaðfyrir kaðall.
Hægt er að draga fullbúna kapalinn upp í nafnspennu án þess að valda falnum trefjabrotum inni í kjarnanum.
Með öðrum orðum,sönnunarstyrkur-prófunar setur innri öryggismörkfyrir snúruna við uppsetningu.
2. Langtíma-áreiðanleiki kapals og endingartími
Ljósleiðari eyðir mestum hluta ævi sinnar undirlágt en stöðugt álag:
eigin þyngd á spönn, varmaþensla/samdráttur, lítilsháttar slíðurrýrnun, afgangsspenna frá uppsetningu o.fl.
Tæknihlutinn þinn útskýrir að:
Yfirborðssprungur í trefjum vaxa hægt við streitu og raka (stöðuþreyta).
Sprunguvöxtur fer eftir álagsstyrk og umhverfi.
Fyrir fullbúna kapal þýðir þetta:
Ef trefjar fóru inn í kapalinn með stórum upphafsgöllum (vegna þess að þeir voru ekki prófaðir í raun-) geta þeir gallar vaxið á mörgum árum í notkun.
Að lokum getur snúran þjáðstí-trefjahléum: slíður og styrktarhlutir eru heilir, en ein eða fleiri trefjar að innan hafa slitnað.
Hærra og vel-stýrtsönnunar-prófunarstyrkdregur úr stærð og fjölda mikilvægra galla í trefjum sem fara inn í kapalinn.
Þar af leiðandi:
Kapallinn þolir litla viðbótarálag frá hitastigi, skriði eða rýrnun slíðurs.
Líkurnar á að trefjar rofni á miðju skeiði minnka verulega.
Svo sönnunarprófun er ekki bara innri krafa frá verksmiðjunni - hún stjórnar beintvélrænni líftímiaf ljósleiðara á vettvangi.
3. Kapalhæfi og samræmi við staðla
Þegar kapall er hæfður í samræmi við staðla (Telcordia, IEC, osfrv.), inniheldur prófunarforritið:
Togprófanir á kapal: Dragðu snúruna að tiltekinni spennu og athugaðu aukið ljóstap.
Umhverfispróf: hitastig, vatnsgengni, mylja, högg osfrv.
Þessar kapal-prófanir gera ráð fyrir að trefjarnar inni hafi þegar staðist skilgreintprófunarstig-.
Ef sönnunarprófun- er veik eða ósamkvæm:
Sama kapalhönnun getur hegðað sér mjög mismunandi eftir spólu.
Kapall gæti staðist gerðarprófið í rannsóknarstofunni en samt sýnt óvænt trefjabrot eða mikið tap í fjöldaframleiðslu og dreifingu.
Með því að tilgreina og stjórna sönnunarstyrk-prófunar, framleiðir framleiðandinnMekanísk frammistaða snúrunnar er endurtekin:
Sama kapalhönnun mun hegða sér stöðugt í mismunandi framleiðslulotum.
Viðskiptavinir geta treyst því að metið togálag kapalsins samsvari í raun öruggu trefjaálagi inni í kapalnum.
4. Einföld tala sem lýsir "falnum styrk" kapalkjarna
Að utan geta tveir ljósleiðarar verið eins: sama jakki, sama brynja, sama kjarnafjöldi.
Að innan geta þeir verið mjög mismunandi:
Kapall A notar trefjaþétta-prófaðir á0,69 GPa (100 kpsi)
Cable B notar trefjaþétt-prófað kl1,0 GPa eða hærra
Theprófunarstig-gefur þér fljótlega leið til að skilja þennan falda mun:
Meiri sönnun-prófunarstyrkur → sterkari, þreytuþolnari-þráðar →meiri innri styrkleiki kapalsins.
Minni sönnunarstyrkur-prófunarstyrkur → minni framlegð gegn miklu togi, kröppum beygjum og langtíma-álagi.
Þegar þú berð saman ljósleiðara frá mismunandi birgjum er að athuga ljósleiðaraprófunarforskriftina-ein leið til að dæma raunveruleg vélræn gæði kapalkjarna.
Algengar spurningar
Hvernig tengist ljósleiðaraprófun „hvernig á að prófa ljósleiðara“?
Þegar við tölum um *hvernig á að prófa ljósleiðara* hugsa flestir um OTDR, innsetningartap eða enda-til-tenglaprófa. Ljósleiðaraprófun á sér stað fyrr í keðjunni, á beru trefjastigi. Það er vélrænt skimunarskref sem ákveður hvaða trefjar eru leyfðar inn í kapalkjarna. Með öðrum orðum, sönnunarprófun er falinn hluti ljósleiðaraprófunar sem ákvarðar innri vélrænni framlegð kapalsins áður en vettvangspróf eru gerðar.
Hvað verður um trefjar sem falla á sönnunarprófinu? Fer það enn í snúruna?
Nei. Trefjar sem stenst ekki sönnunarprófið brotnar við togskimunina og er hafnað. Sá hluti af ljósleiðara er skorinn út og verður ekki notaður í neina ljósleiðara. Aðeins trefjar sem lifa af tilgreinda prófunarspennu- í fullri lengd eru samþykktir fyrir kaðall.
Er hærra prófunarstig- alltaf betra fyrir ljósleiðara?
Hærri sönnunargildi-prófa fjarlægja veikari trefjar og bæta almennt vélrænan styrkleika kapalkjarna. Hins vegar auka þeir einnig álag á glerið við framleiðslu og geta dregið úr ávöxtun eða aukið kostnað. Í reynd velur hver framleiðandi sönnunarpróf-prófunarstig sem:
- Uppfyllir viðeigandi staðla og forskriftir viðskiptavina
- Passar við getu teikninga- og prófunarbúnaðar-
- Veitir næga framlegð fyrir fyrirhuguð kapalforrit
Þannig að „hærra er betra“ á aðeins við innan marka stöðugs, hagkvæms framleiðsluferlis.
Kemur trefjaprófun í stað togprófa á fullunnum ljósleiðara?
Nei. Sönnunarprófanir og togprófanir á kapal þjóna mismunandi tilgangi:
- Sönnunarpróf athugar styrkleika beinna trefja og skirr út veikt gler.
- Togprófun á snúru athugar hvernig fullunnin **ljósleiðarasnúran** hegðar sér undir spennu, þar á meðal áhrif styrkleikahluta, stuðpúða, jakka og enda.
Snúra getur aðeins haft áreiðanlega togafköst ef báðir hlutar eru gerðir á réttan hátt: sterkar, sönnur-prófaðar trefjar í vel-hönnuðum kapalbyggingu.
Hvernig hefur sönnunarpróf-styrkur áhrif á hámarks togspennu ljósleiðara?**
Hámarks togspenna kapals er valin þannig að álagið á trefjarnar að innan haldist vel undir því marki sem notað er við sönnunarprófun. Ef trefjarnar eru með lágan eða ósamkvæman sönnunarstyrk-, gætu þær rofnað jafnvel þegar ytri togspennan er innan útgefins kapals. Með fullnægjandi sönnunarprófuðum trefjum, getur kapalhönnuður skilgreint togspennu sem er örugg fyrir glerið og samt hagnýt fyrir uppsetningu.
Get ég séð sannanir fyrir-prófunarvandamál með OTDR eða öðrum vettvangsprófum?
Venjulega geturðu ekki. Sönnunar-prófunarbilanir eiga sér stað í verksmiðjunni: veikar trefjar brotna við sönnunarprófun og þeim er hent. Fullbúnir ljósleiðarar sem afhentir eru á staðnum ættu aðeins að innihalda trefjar sem þegar hafa staðist sönnunarprófið. Mælingar á OTDR og innsetningartapi munu sýna splæsingar, tengi, stór-beygjur og önnur sviðsvandamál, en þær sýna ekki prófunarferlið sjálft.-
Hvernig víxlverkast streita og raki í kapalumhverfinu við sönnunarstyrk-prófunar?
Sönnunar-prófunarstyrkur skilgreinir upphafsástand trefjanna: hversu stórar sprungurnar sem eftir eru og hversu sterkt glerið er strax eftir framleiðslu. Þegar trefjarinn er kominn inn í kapal og settur upp getur langtímaálag og rakaálag hægt og rólega vaxið þessar sprungur (stöðuþreyta). Ef upphafsprófunarstyrkur-prófunar er hár og kapalhönnunin takmarkar álag á trefjum og innkomu vatns, helst sprunguvöxturinn lágur og endingartími trefjanna í kapalnum mun lengri.
Eru allar trefjar í fjöl-trefjasnúru með sama prófunarstyrk-?
Þeir ættu. Í stýrðu framleiðsluferli hefur hver trefjavinda sem fer í kaðall staðist sömu prófunarforskriftina-. Þannig hafa allar trefjar í fjöl-trefjasnúru sambærilegan vélrænan styrk og svipaða þreytuþol. Mikill munur á sönnunarstyrk-prófunar milli trefja myndi leiða til ójafnrar áreiðanleika og ófyrirsjáanlegrar kapalshegðunar á sviði.
Hvers vegna eru prófunarupplýsingar- mikilvægar þegar ljósleiðara er valið?
Vegna þess að það segir þér eitthvað um **falin vélræn gæði** kapalkjarnans. Tvær snúrur gætu litið eins út að utan, en ef einn notar trefjaþétta-prófaðar á hærra og vel-stýrðu stigi, þá býður það venjulega betri mótstöðu gegn miklu togi, kröftugum beygjum og langtíma-álagi. Athugun á ljósleiðaraþéttni-prófunarforskriftinni er einföld leið til að bera saman innri styrkleika mismunandi ljósleiðarakapla, fyrir utan bara gerð jakka og fjölda trefja.