Når folk snakker omhvordan teste fiberoptisk kabel, betyr de vanligvis OTDR-spor, tap av innsetting eller koblingssertifisering etter installasjon.
I virkeligheten starter seriøs kabeltestingmye tidligere, før kabelkappen, styrkeelementer og armering i det hele tatt eksisterer. Et av de viktigste trinnene forfremtidig kabeleroptisk fibersikker test– en mekanisk styrketest på bare fibre som avgjør hvor pålitelig den ferdige fiberoptiske kabelen vil være under trekking, bøying og lang-service.
I denne artikkelen fokuserer vi på det eneste trinnet:
hvordan teste fiberoptisk kabelpå fibernivå, ved å sjekke bevis-teststyrken til fibrene som går inn i kabelen.
Hvordan teste fiberoptisk kabel for bevis-teststyrke?
I praksis kontrolleres-teststyrken på fibernivå før kabling. Hver bare fiber som skal gå inn i en fiberoptisk kabel, strekkes i hele sin lengde til en spesifisert strekkspenning (for eksempel 0,69 GPa / 100 kpsi). Enhver fiber som ikke kan overleve denne påkjenningen, går i stykker og kasseres, og bare fibre som består denne full-testen får lov til å gå inn i kabelkjernen, noe som sikrer at den ferdige kabelen tåler nominell trekking, bøyning og langsiktig- bruksbelastning.
Hvor bevistesting passer i fiberoptisk kabeltesting?
En forenklet livssyklus for enfiberoptisk kabelser slik ut:
Bar fiber stadium
Fibertegning
Optisk fibersikker test (mekanisk skjerming av fremtidige kabelfibre)
Optiske tester på bare fiber (dempning, geometri, spredning)
Kabelproduksjonsstadiet
Trådsikre-fibre i løse rør eller bånd
Legger til styrkemedlemmer, fyllstoffer,-vannblokkering og jakker
Mekaniske tester på ferdig kabel(strekk, knusing, støt, bøying, temperatursykling)
Optiske tester på ferdig kabel(demping, ytterligere tap etter mekaniske tester)
Feltdistribusjonsstadiet
Installasjonsspenningskontroll
Aksepttesting: OTDR, innsettingstap, refleksjon
Periodiske kontroller i løpet av kabelens levetid
Deoptisk fibersikker testtilhørerbarfiberstadiet, men resultatene er "bakt inn" i kabelen for alltid:
Hver fiber inne i en fiberoptisk kabel har entenbeståtten bevistest på et definert stressnivå, eller det harmislyktes og ble fjernet.
Når disse fibrene er strandet i en kabel, kan du ikke gjøre om det skjermingstrinnet. Kabelens mekaniske margin er allerede bestemt.
Så når vi sier"hvordan teste fiberoptisk kabel for bevis-teststyrke", vi beskriver egentlig hvordan produsenten tester og filtrerer fibrene som vil bestemme kabelens oppførsel under spenning.
Hva er en optisk fibersikker test (fra et kabelsynspunkt)?
Fra et bruddmekanisk synspunkt er en bevistest en strekkprøve på glass med overflatefeil.
Fra enfiberoptisk kabelsynspunkt, er det enklere å tenke på det slik:
Produsenten strekker hver fiber til et definert spenningsnivå (for eksempel0,69 GPa / 100 kpsi) langs hele lengden.
Enhver fiber som ikke kan overleve dette stresset vil bryte og vilaldri brukesinne i en fiberoptisk kabel.
Så bevistesting fungerer som enmekanisk sikkerhetsportmellom bart glass og ferdig kabel:
Fibre som er for svake til å overleve rimelig kabeltrekking og håndtering, fjernes tidlig.
Fibre som kommer inn i kabelkjernen har demonstrert minst den spesifiserte teststyrken-.
Den detaljerte delen "1.1.1 Proof-teststyrke for optisk fiber" forklarer nøyaktig hvordan dette fungerer når det gjelder defekter, dynamisk tretthet og sprekkvekst. De neste avsnittene oversetter denne teorien tilpraktiske konsekvenser for kabelen.
Bevis-teststyrken til optisk fiber
Definisjon og formål med optisk fibersikker-teststyrke
I optiske fibre som bruker silikaglass som medium, eksisterer det uunngåelig defekter av forskjellige størrelser, spesielt sprekker på fiberoverflaten. Størrelsen og formen på slike defekter er tilfeldig fordelt. For å sikre styrken til praktiske optiske fibre, er det nødvendig å utføre on-line eller off-styrkescreening av de optiske fibrene etter trekking, for å eliminere optiske fibre hvis styrke er lavere enn den angitte verdien, og for å sikre at fibrene som forlater fabrikken kan brukes under belastningstilstander under prøvestyrken-.
Bellcore GR-20-CORE-standarden fastsetter at den optiske fiberen må bestå en full-lengde optisk fibertest ved 0,69 GPa (100 kpsi).
Den optiske fibertesten bruker en screeningtest med en spenning på 100 kpsi til hvert punkt langs fiberens fulle lengde, slik at de fibrene som ikke tåler denne påkjenningen (tilsvarer å ha sprekker større enn 1 μm) vil knekke ved sine svake punkter, mens fibre som består bevistesten kan garanteres å fungere normalt under spenninger lavere enn testnivået.{2}}
Dynamisk tretthetsatferd under testing av optisk fiber
Faktisk er prøvetestingen- av optisk fiber i seg selv en dynamisk utmattelsesprosess. Under bevis-testing, under påvirkning av bevis-testspenningen, vil sprekkene i fiberen vokse, noe som reduserer styrken til fiberen ytterligere. Nedgangen i fiberstyrken under den dynamiske utmattelsesprosessen kan uttrykkes med følgende formel:
Sf⁻² − Si⁻²=− 1/B ∫₀ᵗ [σ(t)]ⁿ dt (1-1)
Dynamisk utmattelsesligning for nedbrytning av fiberstyrke
der Si er styrken til fiberen før bevis-testing;
Sf er styrken til fiberen etter bevis-testing;
σ er spenningen som påføres under den optiske fibertesten;
n og B er konstanter som beskriver sprekkvekst.
Under bevis-testing inkluderer spenningen som påføres hvert punkt av fiberen tre prosesser: lasting, holding og lossing (som vist i fig. 1-1). Endringen i fiberstyrke før og etter prøvetesting- er gitt av:
Sf⁻²=Si⁻² − 1/B [ σp⁽ⁿ⁺¹⁾ / ((n+1)σ₁) + σpⁿ t_d + σp⁽ⁿ⁺¹⁾ / ((n] (1-2)) σ{6})
Forholdet mellom fiberstyrke før og etter bevistesting
hvor σ₁ er spenningsøkningshastigheten i belastningsområdet, så belastningstiden er t₁=σp / σ₁;
σ₂ er spenningsreduksjonshastigheten i losseområdet, så lossetiden er t₂=σp / σ₂;
σp er beviset-testbelastningen;
t_d er holdetiden under belastning.
Fra kurvene vist i fig. 1-1 kan det sees at i belastnings- og holdeområdene vil alle fibre hvis styrke er lavere enn prøvespenningen σp (inkludert styrkereduksjon forårsaket av dynamisk tretthet i dette området) brytes, som indikert av kurvene a og b. Imidlertid kan to situasjoner oppstå i losseområdet: den ene er som vist ved kurve c, hvor fiberen bryter i losseområdet på grunn av styrkereduksjon forårsaket av dynamisk tretthet; den andre er som vist av kurve d, hvor styrken avtar til under prøvespenningen -p på grunn av dynamisk utmatting under lossing, men fiberen består fortsatt prøvetesten uten å gå i stykker. Som et resultat, selv i fibre som har bestått bevistesten, kan det fortsatt være steder der styrken er lavere enn bevistesten-, noe som fører til lokal ugyldiggjøring av bevistesten.
Effekt av lossetid og bevis-Testbelastning på screeningsresultater
For å forstå dette problemet kan to tilnærminger tas. Den ene er å minimere lossetiden i den optiske fibertesten; dette er en av de viktigste tekniske indikatorene for moderne optisk fibersikkert-testutstyr. Den andre er å velge en passende faktisk bevis-testbelastning i henhold til forskjellige bevis-testnivåer og lossetider. For eksempel, ifølge erfaringene fra Mingxun Company, består en optisk fiber med en prøvestyrke på minimum-0,7 GPa en prøvetest ved 0,73 GPa (med en sensureringshaleverdi på ca. 4,3 % og en utlastingstid på 75 ms), og en optisk fiber med en minimumsprøvestyrke på GPas a40{11}. bevis-teststress på 1,50 GPa (med en sensureringshaleverdi på ca. 7 % og en lossetid på 25 ms).
Fig. 1-2 Statistisk fordeling av optisk fiberbruddstyrke
Sprekker sikrer at minimumsstyrken til den ferdige optiske fiberen er høyere enn prøvestyrkenivået-.
Spenningskonsentrasjon ved overflatesprekker i optiske fibre
Sprekkspissen av den optiske fiberen danner et spennings-konsentrasjonsområde, som er den faktoren som mest sannsynlig forårsaker fiberbrudd. Graden av stresskonsentrasjon uttrykkes vanligvis av stressintensitetsfaktoren K_I:
K_I = σ√a (1-4)
Definisjon av Mode I Stress Intensity Factor
hvor er en konstant;
σ er den eksternt påførte spenningen;
a er sprekkdybden.
Ved en gitt sprekk, når spenningen øker, når K_I øker til sin kritiske verdi K_C, brytes fiberen.
Statisk tretthet av optiske fibre i fiberoptiske kabler
Under legging og service av den optiske kabelen fortsetter overflatesprekkene til fiberen å vokse under påvirkning av stress og fuktighet, noe som fører til at fiberens styrke reduseres og til slutt fører til fiberbrudd. Dette er den statiske utmattelsesprosessen til den optiske fiberen.
De statiske tretthetsegenskapene til optisk fiber:
Tretthetsegenskapene til optisk fiber er vanligvis beskrevet av følgende eksponentielle funksjon:
V=da/dt=A K_Iⁿ (1-5)
Statisk utmattelse Crack Growth Rate Ligning
hvor a er sprekkdybden;
A er en materialkonstant;
K_I er spenningsintensitetsfaktoren, som avhenger av sprekkgeometrien, dybden og størrelsen på den påførte spenningen;
n kalles spenningskorrosjonskoeffisienten eller utmattelsesmotstandsparameteren-.
A og K_I bestemmes av strukturen til silikaglass, og for en gitt fiberstruktur kan A og K_I betraktes som konstanter.
Verdien av n avhenger ikke bare av fiberstrukturen, men også av miljøforholdene for spenningen som påføres fiberen. Det er en viktig faktor som direkte påvirker levetiden til den optiske fiberen. Jo større verdien av n, desto sterkere er utmattelsesmotstanden. n-verdien til Cornings optiske fiber er 22, mens verdien for Cornings keramiske-belagte optiske fiber er 29.
Nøkkelfaktorer som påvirker levetiden for optisk fiber
Oppsummert avhenger levetiden til den optiske fiberen hovedsakelig av følgende tre faktorer:
(1) Sprekker.
Sprekker inkluderer den første overflaten og indre feil som dannes under fibertrekking, belegg og håndtering, samt ytterligere mikro-defekter som kan oppstå under kabling og installasjon. Størrelsen, tettheten og fordelingen av disse sprekkene bestemmer den innledende mekaniske styrken til fiberen og påvirker sterkt hvor raskt styrken vil avta under bruksforhold. En fiber med færre og mindre sprekker har mye høyere sannsynlighet for å overleve hele levetiden til den fiberoptiske kabelen uten brudd.
(2) Stress.
Nivået og varigheten av den mekaniske spenningen som påføres fiberen gjennom hele levetiden er like viktig. I praktiske fiberoptiske kabler kommer denne påkjenningen i hovedsak fra strekkbelastning under installasjon, gjenværende tøyning etter trekking, termisk ekspansjon og sammentrekning, kappekrymping, vind- og isbelastninger på luftspenn, samt lokal bøyning og håndtering. Jo høyere vedvarende spenning i glasset, desto raskere vil sprekker vokse og jo kortere forventet levetid; omvendt, å holde fiberbelastningen godt under de bevis-test-avledede grensene forbedrer den mekaniske påliteligheten til kabelen betydelig.
(3) Fuktighet.
Fuktighet i miljøet akselererer spenningskorrosjon ved sprekkspisser og fremmer statisk tretthet. Selv om fiberoptiske kabler bruker belegg, geler og vann-blokkerende elementer for å beskytte fibrene, kan vannmolekyler fortsatt nå glassoverflaten gjennom beleggsfeil eller over svært lange tidsskalaer. Et fuktig miljø, eller gjentatte våt-tørre sykluser, vil derfor øke sprekkveksthastigheten for et gitt stressnivå. God kabeldesign og riktig installasjon – for eksempel unngå kappeskader og sikre effektiv vannblokkering – bidrar til å begrense fukttilgangen til fiberoverflaten og dermed forlenge levetiden til fibrene inne i kabelen.
Hvorfor bevis-teststyrke er viktig for fiberoptiske kabler?
1. Installasjon: Hvor hardt du kan trekke kabelen
En fiberoptisk kabel er designet med envurdert trekkspenning– en verdi installatøren ikke må overstige.
Bak det enkelttallet ligger en antagelse: fibrene inne i kabelen har minst en vissbevis-teststyrke.
Hvis fibrene ikke ble testet-, eller hvis testnivået- var for lavt:
Kabelen kan fortsatt se mekanisk sterk ut fra utsiden (kappe, ståltråder, FRP).
Men noen fibre i kjernen kan bryte undernormal installasjonsspenning, selv om kabelen som helhet fortsatt er innenfor den nominelle grensen.
Ved å håndheve et minimumsbevis-testnivå, sikrer produsenten:
Desvakeste fibrehar allerede brutt og blitt avvistfør kabling.
Den ferdige kabelen kan trygt trekkes til sin nominelle spenning uten å forårsake skjulte fiberbrudd inne i kjernen.
Med andre ord,bevis-teststyrke angir den interne sikkerhetsmarginenfor kabelen under installasjonen.
2. Langsiktig-kabelpålitelighet og levetid
En fiberoptisk kabel tilbringer mesteparten av livet underlav, men kontinuerlig belastning:
egenvekt på et spenn, termisk ekspansjon/sammentrekning, svak kappekrymping, gjenværende spenning fra installasjon, etc.
Den tekniske delen din forklarer at:
Overflatesprekker i fiberen vokser sakte under stress og fuktighet (statisk tretthet).
Sprekkveksthastigheten avhenger av stressintensitet og miljø.
For den ferdige kabelen betyr dette:
Hvis fibre kom inn i kabelen med store initiale defekter (fordi de ikke ble effektivt bevist-testet), kan disse defektene vokse i løpet av år med drift.
Til slutt kan kabelen lidei-tjenestefiberbrudd: hylsen og styrkeelementene er intakte, men en eller flere fibre på innsiden har knekket.
En høyere og godt-kontrollertbevis-teststyrkereduserer størrelsen og antallet kritiske feil i fibrene som går inn i kabelen.
Som et resultat:
Kabelen tåler små ekstra belastninger fra temperatur, kryp eller krymping av hylster.
Sannsynligheten for spontane fiberbrudd i midten av et spenn synker betydelig.
Så bevistesting er ikke bare et internt fabrikkkrav – den kontrollerer direktemekanisk levetidav den fiberoptiske kabelen i felten.
3. Kabelkvalifisering og standardsamsvar
Når en kabel er kvalifisert mot standarder (Telcordia, IEC, etc.), inkluderer testprogrammet:
Kabelstrekktester: Trekk kabelen til en spesifisert spenning og kontroller ekstra optisk tap.
Miljøtester: temperatursykling, vanninntrengning, knusing, støt, etc.
Disse kabel-nivåtestene antar at fibrene på innsiden allerede har bestått en definertbevis-testnivå.
Hvis bevis-testingen er svak eller inkonsekvent:
Den samme kabeldesignen kan oppføre seg veldig forskjellig fra spole til spole.
En kabel kan bestå typetesten i laboratoriet, men likevel vise uventede fiberbrudd eller høyt tap i masseproduksjon og distribusjon.
Ved å spesifisere og kontrollere bevis-teststyrke, lager produsentenkabelens mekaniske ytelse repeterbar:
Den samme kabeldesignen vil oppføre seg konsekvent på tvers av forskjellige produksjonspartier.
Kundene kan stole på at den nominelle kabelstrekkbelastningen virkelig tilsvarer en sikker fiberstrekk inne i kabelen.
4. Et enkelt tall som beskriver den "skjulte styrken" til kabelkjernen
Fra utsiden kan to fiberoptiske kabler se identiske ut: samme kappe, samme armering, samme kjerneantall.
Innvendig kan de være veldig forskjellige:
Kabel A bruker fibersikker-testet på0,69 GPa (100 kpsi)
Kabel B bruker fibersikker-testet på1,0 GPa eller høyere
Debevis-testnivågir deg en rask måte å forstå den skjulte forskjellen på:
Høyere bevis-teststyrke → sterkere, mer tretthetsbestandige-fibre →høyere indre robusthet av kabelen.
Lavere bevis-teststyrke → mindre margin mot høye trekk, trange bøyninger og lang-belastning.
Når du sammenligner fiberoptiske kabler fra forskjellige leverandører, er det å sjekke den fibersikre-testspesifikasjonen en måte å bedømme den sanne mekaniske kvaliteten til kabelkjernen.
FAQ
Hvordan forholder testing av optisk fibersikkerhet seg til "hvordan teste fiberoptisk kabel"?
Når vi snakker om *hvordan man tester fiberoptisk kabel*, tenker de fleste på OTDR, innsettingstap eller slutt-til-koblingstester. Testing av optisk fibersikkerhet skjer tidligere i kjeden, på bare fiberstadiet. Det er et mekanisk skjermingstrinn som bestemmer hvilke fibre som tillates inn i kabelkjernen. Med andre ord, bevistesting er den skjulte delen av fiberoptisk kabeltesting som bestemmer kabelens interne mekaniske margin før noen felttester utføres.
Hva skjer med en fiber som ikke består bevistesten? Går den fortsatt inn i kabelen?
Nei. En fiber som ikke består proof-testen går i stykker under strekksilingen og blir avvist. Den delen av fiber er kuttet ut og vil ikke bli brukt i noen fiberoptisk kabel. Bare fibre som overlever den spesifiserte prøvebelastningen- over hele lengden godtas for kabling.
Er et høyere bevis-testnivå alltid bedre for fiberoptiske kabler?
Høyere bevis-testnivåer fjerner mer svake fibre og forbedrer generelt den mekaniske robustheten til kabelkjernen. Imidlertid øker de også belastningen på glasset under produksjon og kan redusere utbytte eller øke kostnadene. I praksis velger hver produsent et bevis-testnivå som:
- Oppfyller relevante standarder og kundespesifikasjoner
- Tilsvarer evnen til tegnings- og prøvetestingsutstyret-
- Gir nok margin for de tiltenkte kabelapplikasjonene
Så "høyere er bedre" gjelder bare innenfor grensene for en stabil, økonomisk produksjonsprosess.
Erstatter fibersikker testing strekktester på ferdig fiberoptisk kabel?
Nei. Bevistesting og kabelstrekktester tjener forskjellige formål:
- Bevistest sjekker den bare fiberstyrken og siler ut svakt glass.
- Kabelstrekktest sjekker hvordan den ferdige **fiberoptiske kabelen** oppfører seg under spenning, inkludert effekten av styrkeelementer, bufferrør, jackets og termineringer.
En kabel kan bare ha pålitelig strekkytelse hvis begge delene er utført på riktig måte: sterke, testede-fibre inne i en godt-designet kabelstruktur.
Hvordan påvirker-teststyrken den maksimale trekkspenningen til en fiberoptisk kabel?**
Den nominelle maksimale trekkspenningen til en kabel er valgt slik at belastningen på fibrene på innsiden holder seg godt under nivået som brukes i prøvetesting. Hvis fibrene har lav eller inkonsekvent prøvestyrke-, kan de gå i stykker selv når den eksterne trekkspenningen er innenfor den publiserte kabelklassifiseringen. Med tilstrekkelig beviste-fibre kan kabeldesigneren definere en trekkspenning som er trygg for glasset og fortsatt praktisk for installasjon.
Kan jeg se bevis-testproblemer med OTDR eller andre felttester?
Normalt kan du ikke. Bevistestfeil- oppstår på fabrikken: svake fibre knekker under prøvetesting og kasseres. Ferdige fiberoptiske kabler levert til stedet skal kun inneholde fibre som allerede har bestått bevistesten. OTDR- og innsettingstapsmålinger vil vise skjøter, koblinger, makro-bøyninger og andre feltproblemer, men de vil ikke vise selve bevis-testprosessen.
Hvordan samhandler stress og fuktighet i kabelmiljøet med bevis-teststyrke?
Proof-teststyrke definerer starttilstanden til fiberen: hvor store de gjenværende sprekkene er og hvor sterkt glasset er umiddelbart etter produksjon. Når fiberen er inne i en kabel og installert, kan langsiktig-eksponering for stress og fuktighet sakte øke disse sprekkene (statisk tretthet). Hvis den første prøvestyrken- er høy og kabeldesignet begrenser fiberstrekk og vanninntrenging, forblir sprekkveksthastigheten lav og levetiden til fibrene i kabelen er mye lengre.
Har alle fibre i en multi-fiberkabel samme teststyrke-?
Det burde de. I en kontrollert produksjonsprosess har hver fibersnelle som går inn i kabling bestått den samme testspesifikasjonen-. På den måten har alle fibre i en fler-fiberkabel sammenlignbar mekanisk styrke og lignende motstand mot utmatting. Store variasjoner i bevis-teststyrke mellom fibre vil føre til ujevn pålitelighet og uforutsigbar kabeloppførsel i felten.
Hvorfor er bevis-testinformasjon viktig når du velger en fiberoptisk kabel?
Fordi det forteller deg noe om den **skjulte mekaniske kvaliteten** til kabelkjernen. To kabler kan se identiske ut fra utsiden, men hvis man bruker fibersikker-testet på et høyere og godt-nivå, gir det vanligvis bedre motstand mot høye trekk, tette bøyninger og langvarig-belastning. Å sjekke den fibersikre-testspesifikasjonen er en enkel måte å sammenligne den interne robustheten til forskjellige fiberoptiske kabler, utover bare kappetype og fiberantall.