重力機械對光纜產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)的影響

孫陽

【摘 要】隨著社會的發(fā)展，各種基礎(chǔ)建設(shè)項目也在快速發(fā)展著，比如說一些市政、管道的工程。這些工程雖然能給城市的發(fā)展帶來好處，但也給直埋的電纜帶來了一定的威脅，特別是對公路建設(shè)方面。本文從重力機械性能的定義出發(fā)，講述了重力機械性能對光纜產(chǎn)品研發(fā)的影響測試，比如說：拉伸、壓扁、反復彎曲、扭轉(zhuǎn)等外力作用方式的影響。之后闡述了進行這些測試原理，即光纖衰減、光纖應(yīng)變、光纜應(yīng)變、光纖色散等。從多個角度全面、深入的介紹了重力機械對光纜產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)的影響。

【關(guān)鍵詞】重力機械；光纜產(chǎn)品；研發(fā)；生產(chǎn)

電力通信的快速發(fā)展，使得越來越多的光纜產(chǎn)品被應(yīng)用在電力線路中。目前，國內(nèi)較為常用的是全介質(zhì)自承式光纜、光纖復合架空地線光纜。強電場合，比如說電力和鐵路通信系統(tǒng)，或者是跨越復雜地形、大江大河等大跨距場合時，主要使用的是全介質(zhì)自承式電纜。光纖復合地線是在電力輸送地線中包含供通信用的光纖單元。它是通過復合在地線中的光纖來傳遞信息，也是作為輸電線路的防雷線，保護輸電導線免遭雷電襲擊。這兩種電纜都是利用電力桿路來架設(shè)的，需要光纜能實現(xiàn)耐腐蝕、大跨度。因此，對這種光纖的機械性能測試是非常重要的。

1.重力機械性能

光纜無論在制造、運輸、施工，還是在使用的過程中，都會受到各種各樣、不同程度的外機械力的作用，使得其傳輸?shù)男阅?、使用壽命會發(fā)生變化。這些外力的作用狀態(tài)大致有：壓扁、拉伸、振動、彎曲、扭轉(zhuǎn)等幾種常見方式。

根據(jù)實際的鋪設(shè)、維修等使用情況以及實際環(huán)境條件的限制，需要對光纜的機械性能做出一定的要求。如果在使用過程中，光纜受到的張力很大，當超過了自身的極限值時，光纜很有可能會失去原有的功能，甚至是出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。在光纖的安裝或者維修過程中，光纜還會在外力的作用下，加上光纜自身的脆性，使得光纖受損，影響其的功能發(fā)揮。

2.重力機械性能對光纜產(chǎn)品研發(fā)的影響測試

2.1壓扁

鑒定光纜的抗壓性能是壓扁試驗的主要目的。試驗期間光纜內(nèi)的光纖不被破壞，且應(yīng)該保證衰減變化的數(shù)值在合理的范圍內(nèi)。壓扁試驗的程序是：將試驗樣品放置于水平的鋼制基板和可移動的鋼制平板之間，利用重型工具在不同的負荷量下對其進行擠壓。施加的負荷是在三個不同的區(qū)域上，持續(xù)時間超過1min，間隔超過500s，在擠壓5min后測試衰減變化。

2.2拉伸

在光纜的一定拉伸范圍內(nèi)進行試驗，檢驗出性能衰減和和光纖應(yīng)變在光纜上的負載的函數(shù)關(guān)系，叫做拉伸試驗。這是一種非破壞性的試驗。具體的步驟如下：在拉伸裝置的兩端，固定和夾持試驗光纜，防止光纜中的元件發(fā)生縱向滑動；然后將試驗光纖和光學監(jiān)測裝置連接起來，完成安裝。接下來，按照5mm/min-10mm/min的拉伸速度，連續(xù)不間斷的拉伸光纖的負荷至一定的標準值，并在此保持1min以上時間，每次都記錄下相應(yīng)拉伸負荷下的衰減變化和光纖應(yīng)變數(shù)據(jù)。最后，將所有的數(shù)據(jù)計算、繪制出拉伸負荷和衰減變化、光纖應(yīng)變的函數(shù)關(guān)系，分析光纜的機械性能。

2.3反復彎曲

測定光纜抗反復彎曲性能是此試驗的主要目的。能夠測定出光纜的物理損傷或者試驗樣品的衰減增加是此試驗的結(jié)論要求。具體程序如下：光纜試驗樣品一定要按照規(guī)定截取長度，然后將其固定在特定的試驗裝置上。試驗樣品從垂直的位置彎曲到右側(cè)的極限位置，2秒之后將樣品彎曲到左側(cè)的極限位置，之后再返回到初始位置，形成一次循環(huán)的、反復彎曲的過程。彎曲的變化速度應(yīng)該維持在2秒一次的循環(huán)時間內(nèi)，按照試驗的規(guī)定要求，對彎曲的角度、循環(huán)的次數(shù)、重物的質(zhì)量和彎曲的半徑進行特定規(guī)劃。每一次循環(huán)后都需要記錄下當時的光纜性能是否變化，變化值是多少等數(shù)據(jù)。

2.4扭轉(zhuǎn)

測定光纜的抗扭轉(zhuǎn)性能需要對光纜進行扭轉(zhuǎn)實驗。試驗要求在合理的、有效的范圍內(nèi)，測出樣品的物理損傷或者是衰減的增加值。將按照規(guī)定截取有效長度的光纜試驗樣品，然后在試驗裝置的固定夾頭一端夾持住光纜樣品，另一端則通過連接器或者其他端接件固定在能夠轉(zhuǎn)動的夾頭上。按照規(guī)定的要求，讓處于起始位置的光纜進行一定時間的順時針旋轉(zhuǎn)，然后再在同樣的時間內(nèi)進行逆時針旋轉(zhuǎn)，最后回到起始位置。這個完整的過程就是一個循環(huán)周期。

3.測試原理

3.1光纖衰減

光纖的衰弱是指光電信號沿著光纖傳輸時，光功率的損耗。衰減表明了光纖對光能的傳輸損耗，是光纖的一個重要參數(shù)。光纖衰減的重要作用主要體現(xiàn)在對光纖質(zhì)量的評定和和對光通信系統(tǒng)的中繼距離的確定。光纖傳輸特性的主要參數(shù)就是指光纖在其工作波長下的衰減系數(shù)。截斷法、插入法、后向散射法是用于測量光纖損耗的三種主要方法。

3.2光纖應(yīng)變

光纖應(yīng)變的定義是指光纖在受到外力拉伸的時候，單位長度的光纖所發(fā)生的伸長量變化。光纖的伸長量并不能用具體的長度測量儀器進行測量，因為它是被包容在光纜之中的。因此，只能變相的采用測量光纖傳輸中的正弦調(diào)制光信號的變化值的方法，進一步算出光纖長度的變化。

3.3光纜應(yīng)變

光纜應(yīng)變的測量，在拉伸試驗中，是在水平部分的試驗光纜樣品外護套上進行的，可以直觀的測量試驗的數(shù)據(jù)。試驗裝置中的兩個輪式位移光柵傳感器可以通過調(diào)節(jié)支架對試驗樣品進行固定，儀表部分主要是處理傳感器輸送過來的信號，轉(zhuǎn)換后送往計算機進行處理或繪制成應(yīng)變測試圖像。

3.4光纖色散

光纖中傳輸?shù)男盘柺怯刹煌l率、不同信號能量的模式成分組成的。因為速度的不同而產(chǎn)生不同速度的傳輸信號，導致在信號傳輸過程中的波形失真現(xiàn)象。這種脈沖展寬的物理現(xiàn)象叫做色散。測試的過程可以通過測量同一正弦調(diào)制信號在不同波長下的相移得出群延時和波長的關(guān)系，進而計算出色散系數(shù)。

4.結(jié)論

重量輕、容量大、傳輸距離遠、不容易受電磁干擾等是光纖通信的有點，也是其被廣泛應(yīng)用的主要原因。目前，國內(nèi)通信行業(yè)的主干線路，基本上采用的都是光纖運輸。光纖的運用也能夠滿足電力部門對通信的需求。對于這些可能會對光纜產(chǎn)品造成影響的重力機械，應(yīng)該深入的研究，并制定出相應(yīng)的措施來防御。而且因為光纖自身的特殊屬性，對架設(shè)的條件、光纜的機械性能都有一些更高的要求。因此，準確、快速的對光纜性能進行測試，并采取措施改善并運用，是光纜行業(yè)的當務(wù)之急。這也對光纜的研發(fā)和生產(chǎn)提出了更高的要求。 [科]

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