När folk pratar omhur man testar fiberoptisk kabel, de betyder vanligtvis OTDR-spår, insättningsförlust eller länkcertifiering efter installation.
I verkligheten börjar seriösa kabeltestningmycket tidigare, innan kabelmanteln, förstärkningselementen och bepansringen ens existerar. Ett av de viktigaste stegen förframtida kabelär denoptisk fibersäker test– ett mekaniskt hållfasthetstest på bara fibrer som avgör hur tillförlitlig den färdiga fiberoptiska kabeln kommer att vara under dragning, böjning och lång-service.
I den här artikeln fokuserar vi på det enda steget:
hur man testar fiberoptisk kabelpå fibernivå, genom att kontrollera prov-teststyrkan för fibrerna som går inuti kabeln.
Hur testar man fiberoptisk kabel för bevis-teststyrka?
I praktiken kontrolleras bevis-teststyrkan på fibernivå, innan kablage. Varje bar fiber som kommer att gå in i en fiberoptisk kabel sträcks längs hela sin längd till en specificerad dragspänning (till exempel 0,69 GPa / 100 kpsi). Alla fibrer som inte kan överleva denna påfrestning går sönder och kasseras, och endast fibrer som klarar detta fullständiga-täthetstest släpps in i kabelkärnan, vilket säkerställer att den färdiga kabeln tål nominell dragning, böjning och långtidsbelastning.
Var provprovning passar i fiberoptisk kabeltestning?
En förenklad livscykel för enfiberoptisk kabelser ut så här:
Bar fiber stadium
Fiberritning
Optisk fibersäker test (mekanisk skärmning av framtida kabelfibrer)
Optiska tester på bar fiber (dämpning, geometri, dispersion)
Kabeltillverkningsstadiet
Trådsäkra -testade fibrer till lösa rör eller band
Lägger till styrka, fyllmedel, vatten-blockering och jackor
Mekaniska tester på färdig kabel(dragstyrka, krossning, slag, böjning, temperaturcykling)
Optiska tester på färdig kabel(dämpning, ytterligare förlust efter mekaniska tester)
Utplaceringsstadiet på fältet
Installationsspänningskontroll
Acceptanstestning: OTDR, insättningsförlust, reflektans
Regelbundna kontroller under kabelns livslängd
Deoptisk fibersäker testtillhörbarfiberstadiet, men dess resultat "bakas in" i kabeln för alltid:
Varje fiber inuti en fiberoptisk kabel har antingengodkändesett bevistest på en definierad stressnivå, eller så har detmisslyckades och togs bort.
När de fibrerna väl är tvinnade i en kabel kan du inte göra om det skärmningssteget. Kabelns mekaniska marginal är redan bestämd.
Så när vi säger"hur man testar fiberoptisk kabel för bevis-teststyrka", vi beskriver egentligen hur tillverkaren testar och filtrerar fibrerna som kommer att avgöra kabelns beteende under spänning.
Vad är ett optiskt fibersäkert test (ur en kabelsynpunkt)?
Ur brottmekanisk synvinkel är ett bevisprov ett dragprov på glas med ytfel.
Från enfiberoptisk kabelsynvinkel är det enklare att tänka på det så här:
Tillverkaren sträcker varje fiber till en definierad spänningsnivå (till exempel0,69 GPa / 100 kpsi) längs hela dess längd.
Varje fiber som inte kan överleva denna stress kommer att gå sönder och kommeraldrig användasinuti en fiberoptisk kabel.
Så bevistestning fungerar som enmekanisk säkerhetsgrindmellan blankt glas och färdig kabel:
Fibrer som är för svaga för att överleva rimlig kabeldragning och hantering tas bort tidigt.
Fibrer som går in i kabelkärnan har visat åtminstone den specificerade teststyrkan-.
Ditt detaljerade avsnitt "1.1.1 Bevis-teststyrka hos optisk fiber" förklarar exakt hur detta fungerar när det gäller defekter, dynamisk trötthet och spricktillväxt. De nästa avsnitten översätter den teorin tillpraktiska konsekvenser för kabeln.
Bevis-styrkan hos optisk fiber
Definition och syfte med optisk fibersäkring-Teststyrka
I optiska fibrer som använder kiselglas som medium finns det oundvikligen defekter av olika storlekar, speciellt sprickor på fiberytan. Storleken och formen på sådana defekter är slumpmässigt fördelade. För att säkerställa styrkan hos praktiska optiska fibrer är det nödvändigt att utföra on-line eller off{3}}styrkescreening av de optiska fibrerna efter dragning, för att eliminera optiska fibrer vars styrka är lägre än det angivna värdet, och för att säkerställa att fibrerna som lämnar fabriken kan användas under belastningstillstånd under provhållfastheten-.
Bellcore GR-20-CORE-standarden stipulerar att den optiska fibern måste klara ett fullängdstest av optisk fiber vid 0,69 GPa (100 kpsi).
Det optiska fiberbeständighetstestet tillämpar ett screeningtest med en spänning på 100 kpsi till varje punkt längs fiberns hela längd, så att de fibrer som inte kan motstå denna belastning (motsvarande att ha sprickor större än 1 μm) kommer att gå sönder vid sina svaga punkter, medan fibrer som klarar prooftestet kan garanteras fungera normalt under spänningar som är lägre än testet.{2}}
Dynamiskt trötthetsbeteende under optisk fiberprovning
Faktum är att provtestningen- av optisk fiber i sig är en dynamisk utmattningsprocess. Under prov-testning, under inverkan av prov-testspänningen, kommer sprickorna i fibern att växa, vilket ytterligare minskar fiberns styrka. Minskningen av fiberns styrka under den dynamiska utmattningsprocessen kan uttryckas med följande formel:
Sf⁻² − Si⁻²=− 1/B ∫₀ᵗ [σ(t)]ⁿ dt (1-1)
Dynamisk trötthetsekvation för nedbrytning av fiberstyrka
där Si är fiberns styrka före bevis-testning;
Sf är fiberns styrka efter prov-testning;
σ är den påkänning som appliceras under testet för den optiska fiberbeständigheten;
n och B är konstanter som beskriver spricktillväxt.
Under prov-testning inkluderar stressen som appliceras på varje punkt i fibern tre processer: lastning, hållning och lossning (som visas i fig. 1-1). Förändringen i fiberstyrka före och efter prov-testning ges av:
Sf⁻²=Si⁻² − 1/B [ σp⁽ⁿ⁺¹⁾ / ((n+1)σ₁) + σpⁿ t_d + σp⁽ⁿ⁺¹⁾ / ((n] (1-2)) σ{6})
Förhållandet mellan fiberstyrka före och efter provtestning
där σ^ är spänningsökningshastigheten i belastningsområdet, så laddningstiden är t₁=σp / σ₁;
σ₂ är spänningsminskningshastigheten i avlastningsområdet, så avlastningstiden är t₂=σp / σ₂;
σp är beviset-testspänningen;
t_d är hålltiden under belastning.
Från kurvorna som visas i fig. 1-1 kan det ses att i belastnings- och hållområdena kommer alla fibrer vars hållfasthet är lägre än testspänningen σp (inklusive hållfasthetsminskning orsakad av dynamisk utmattning i detta område) att gå sönder, vilket indikeras av kurvorna a och b. Emellertid kan två situationer uppstå i avlastningsområdet: en är som visas av kurva c, där fibern går sönder i avlastningsområdet på grund av hållfasthetsminskning orsakad av dynamisk utmattning; den andra är som visas av kurvan d, där hållfastheten minskar till under proof-testspänningen σp på grund av dynamisk utmattning under avlastning, men fibern klarar fortfarande prooftestet utan att gå sönder. Som ett resultat, även i fibrer som har klarat provtestet, kan det fortfarande finnas platser där styrkan är lägre än provningstestet-, vilket leder till lokal ogiltigförklaring av provtestet.
Effekt av lossningstid och bevis-Testbelastning på screeningresultat
För att förstå detta problem kan två tillvägagångssätt användas. En är att minimera lossningstiden i det optiska fibertäthetstestet; detta är en av de viktigaste tekniska indikatorerna för modern optisk fibersäker-testutrustning. Den andra är att välja en lämplig faktisk bevis-testspänning enligt olika bevis-testnivåer och lossningstider. Till exempel, enligt erfarenheten från Mingxun Company, klarar en optisk fiber med en minsta provstyrka- på 0,7 GPa ett provtest vid 0,73 GPa (med ett censurvärde på cirka 4,3 % och en avlastningstid på 75 ms) och en optisk fiber med en minsta provstyrka på GPas a40. proof-testspänning på 1,50 GPa (med ett censurvärde på cirka 7 % och en avlastningstid på 25 ms).
Fig. 1-2 Statistisk fördelning av optisk fiberbrottstyrka
Sprickor säkerställer att minimistyrkan för den färdiga optiska fibern är högre än provhållfasthetsnivån-.
Spänningskoncentration vid ytsprickor i optiska fibrer
Sprickspetsen på den optiska fibern bildar ett spännings-koncentrationsområde, vilket är den faktor som mest sannolikt orsakar fiberbrott. Graden av stresskoncentration uttrycks vanligtvis av stressintensitetsfaktorn K_I:
K_I = σ√a (1-4)
Definition av Mode I Stress Intensity Factor
där är en konstant;
σ är den externt applicerade spänningen;
a är sprickdjupet.
Vid en given spricka, när spänningen ökar, när K_I ökar till sitt kritiska värde K_C, går fibern sönder.
Statisk trötthet hos optiska fibrer i fiberoptiska kablar
Under läggning och service av den optiska kabeln fortsätter fiberns ytsprickor att växa under inverkan av stress och fukt, vilket gör att fiberns styrka minskar och så småningom leder till fiberbrott. Detta är den statiska utmattningsprocessen för den optiska fibern.
De statiska utmattningsegenskaperna hos optisk fiber:
Utmattningsegenskaperna hos optisk fiber beskrivs vanligtvis av följande exponentiella funktion:
V=da/dt=A K_Iⁿ (1-5)
Ekvation för tillväxthastighet för statisk utmattning av sprickor
där a är sprickdjupet;
A är en materialkonstant;
K_I är spänningsintensitetsfaktorn, som beror på sprickgeometrin, djupet och storleken på den applicerade spänningen;
n kallas spänningskorrosionskoefficienten eller utmattningsbeständighetsparametern-.
A och K_I bestäms av strukturen hos kiseldioxidglas, och för en given fiberstruktur kan A och K_I betraktas som konstanter.
Värdet på n beror inte bara på fiberstrukturen utan också på miljöförhållandena för den påkänning som anbringas på fibern. Det är en viktig faktor som direkt påverkar livslängden för den optiska fibern. Ju större värdet på n, desto starkare utmattningsmotstånd. n-värdet för Cornings optiska fiber är 22, medan värdet för Cornings keramiska -belagda optiska fiber är 29.
Nyckelfaktorer som påverkar livslängden för optisk fiber
Sammanfattningsvis beror livslängden för den optiska fibern huvudsakligen på följande tre faktorer:
(1) Sprickor.
Sprickor inkluderar den initiala ytan och inre defekter som bildas under fiberdragning, beläggning och hantering, såväl som ytterligare mikro-defekter som kan uppstå under kablage och installation. Storleken, densiteten och fördelningen av dessa sprickor bestämmer fiberns initiala mekaniska hållfasthet och påverkar starkt hur snabbt hållfastheten avtar under driftförhållanden. En fiber med färre och mindre sprickor har mycket högre sannolikhet att överleva den fiberoptiska kabelns hela livslängd utan brott.
(2) Stress.
Nivån och varaktigheten av den mekaniska påfrestning som anbringas på fibern under hela dess livstid är lika viktig. I praktiska fiberoptiska kablar kommer denna spänning främst från dragbelastning vid installation, kvarvarande töjning efter dragning, termisk expansion och sammandragning, mantelkrympning, vind- och isbelastningar på antennområden, samt lokal böjning och hantering. Ju högre ihållande spänningen i glaset är, desto snabbare växer sprickor och desto kortare förväntad livslängd; omvänt, att hålla fibertöjningen långt under de prov-test-härledda gränserna förbättrar kabelns mekaniska tillförlitlighet avsevärt.
(3) Fukt.
Fukt i miljön påskyndar spänningskorrosion vid sprickspetsar och främjar statisk utmattning. Även om fiberoptiska kablar använder beläggningar, geler och vatten-blockerande element för att skydda fibrerna, kan vattenmolekyler fortfarande nå glasytan genom beläggningsdefekter eller under mycket långa tidsskalor. En fuktig miljö, eller upprepade våt-torr-cykler, kommer därför att öka spricktillväxthastigheten för en given stressnivå. Bra kabeldesign och korrekt installation – för att till exempel undvika mantelskador och säkerställa effektiv vattenblockering – bidrar till att begränsa fukttillgången till fiberytan och förlänger därmed livslängden på fibrerna inuti kabeln.
Varför är det viktigt att testa styrka för-fiberoptiska kablar?
1. Installation: Hur hårt du kan dra i kabeln
En fiberoptisk kabel är utformad med ennominell dragspänning– ett värde som installatören inte får överskrida.
Bakom det enda talet ligger ett antagande: fibrerna inuti kabeln har åtminstone en vissbevis-teststyrka.
Om fibrerna inte testades- eller om testnivån för-bevis var för låg:
Kabeln kan fortfarande se mekaniskt stark ut från utsidan (mantel, ståltrådar, FRP).
Men vissa fibrer i kärnan kan gå söndernormal installationsspänning, även om kabeln som helhet fortfarande är inom sin nominella gräns.
Genom att upprätthålla en lägsta bevisnivå-försäkrar tillverkaren:
Desvagaste fibrernahar redan brutit och blivit avvisadinnan kablage.
Den färdiga kabeln kan säkert dras till sin nominella spänning utan att orsaka dolda fiberbrott inuti kärnan.
Med andra ord,proof-teststyrkan anger den interna säkerhetsmarginalenför kabeln under installationen.
2. Lång-kabeltillförlitlighet och livslängd
En fiberoptisk kabel tillbringar större delen av sitt liv underlåg men kontinuerlig belastning:
egenvikt på ett spann, termisk expansion/sammandragning, lätt mantelkrympning, kvarvarande spänning från installation, etc.
Ditt tekniska avsnitt förklarar att:
Ytsprickor i fibern växer långsamt under stress och fukt (statisk utmattning).
Spricktillväxthastigheten beror på stressintensitet och miljö.
För den färdiga kabeln betyder detta:
Om fibrer kom in i kabeln med stora initiala defekter (eftersom de inte var effektivt bevis-testade) kan dessa defekter växa under flera år av drift.
Så småningom kan kabeln bli lidandei-servicefiberavbrott: höljet och förstärkningselementen är intakta, men en eller flera fibrer inuti har spruckit.
En högre och väl-kontrolleradbevis-teststyrkaminskar storleken och antalet kritiska brister i fibrerna som går in i kabeln.
Som ett resultat:
Kabeln tål små extra påfrestningar från temperatur, krypning eller krympning av höljet.
Sannolikheten för spontana fiberbrott i mitten av ett spann minskar avsevärt.
Så bevistestning är inte bara ett internt fabrikskrav – det styr direktmekanisk livslängdav den fiberoptiska kabeln i fält.
3. Kabelkvalificering och standardöverensstämmelse
När en kabel är kvalificerad mot standarder (Telcordia, IEC, etc.), inkluderar testprogrammet:
Kabeldragprover: dra kabeln till en specificerad spänning och kontrollera extra optisk förlust.
Miljötester: temperaturcykler, vatteninträngning, krossning, stötar, etc.
Dessa kabel-nivåtest förutsätter att fibrerna inuti redan har klarat en definieradbevis-testnivå.
Om bevis-testningen är svag eller inkonsekvent:
Samma kabeldesign kan bete sig mycket olika från rulle till rulle.
En kabel kan klara typtestet i labbet men ändå visa oväntade fiberbrott eller stora förluster i massproduktion och driftsättning.
Genom att specificera och kontrollera bevis-teststyrkan gör tillverkarenkabelns mekaniska prestanda repeterbar:
Samma kabeldesign kommer att fungera konsekvent över olika produktionsbatcher.
Kunderna kan lita på att den märkta kabeldragbelastningen verkligen motsvarar en säker fibertöjning inuti kabeln.
4. Ett enkelt tal som beskriver den "dolda styrkan" hos kabelkärnan
Från utsidan kan två fiberoptiska kablar se identiska ut: samma mantel, samma armering, samma antal kärnor.
Inuti kan de vara väldigt olika:
Kabel A använder fibersäker-testad vid0,69 GPa (100 kpsi)
Kabel B använder fibersäker-testad vid1,0 GPa eller högre
Debevis-testnivåger dig ett snabbt sätt att förstå den dolda skillnaden:
Högre bevis-teststyrka → starkare, mer utmattningsbeständiga-fibrer →högre inre robusthet hos kabeln.
Lägre bevis-teststyrka → mindre marginal mot höga drag, snäva böjar och långvarig-belastning.
När du jämför fiberoptiska kablar från olika leverantörer är en kontroll av testspecifikationen för fibersäker- ett sätt att bedöma den verkliga mekaniska kvaliteten på kabelkärnan.
FAQ
Hur förhåller sig testning av optisk fiberbeständighet till "hur man testar fiberoptisk kabel"?
När vi pratar om *hur man testar fiberoptisk kabel* tänker de flesta på OTDR, insättningsförlust eller slut-till-länktest. Testning av optisk fibersäkring sker tidigare i kedjan, i barfiberstadiet. Det är ett mekaniskt skärmningssteg som avgör vilka fibrer som får komma in i kabelkärnan. Med andra ord är provtestning den dolda delen av fiberoptisk kabeltestning som bestämmer kabelns interna mekaniska marginal innan några fälttester görs.
Vad händer med en fiber som inte klarar provtestet? Går den fortfarande in i kabeln?
Nej. En fiber som inte klarar provtestet går sönder under dragscreeningen och avvisas. Den delen av fibern är utskuren och kommer inte att användas i någon fiberoptisk kabel. Endast fibrer som överlever den angivna testspänningen- över sin fulla längd accepteras för kablage.
Är en högre testnivå-alltid bättre för fiberoptiska kablar?
Högre testnivåer för-bevis tar bort mer svaga fibrer och förbättrar generellt den mekaniska robustheten hos kabelkärnan. Men de ökar också belastningen på glaset under tillverkningen och kan minska utbytet eller öka kostnaderna. I praktiken väljer varje tillverkare en bevis-testnivå som:
- Uppfyller relevanta standarder och kundspecifikationer
- Matchar förmågan hos ritnings- och testutrustningen-
- Ger tillräckligt med marginal för de avsedda kabelapplikationerna
Så "högre är bättre" är sant endast inom gränserna för en stabil, ekonomisk produktionsprocess.
Ersätter fibertät testning dragprov på färdig fiberoptisk kabel?
Nej. Bevistestning och kabeldragprover tjänar olika syften:
- Bevistest kontrollerar styrkan på fibrerna och silar bort svagt glas.
- Kabeldragtest kontrollerar hur den färdiga **fiberoptiska kabeln** beter sig under spänning, inklusive effekterna av hållfasthetselement, buffertrör, mantel och avslutningar.
En kabel kan bara ha tillförlitlig dragprestanda om båda delarna är gjorda på rätt sätt: starka, säkra-testade fibrer inuti en väl-konstruerad kabelstruktur.
Hur påverkar prov-styrkan den maximala dragspänningen för en fiberoptisk kabel?**
Den nominella maximala dragspänningen för en kabel är vald så att belastningen på fibrerna inuti håller sig långt under den nivå som används vid provprovning. Om fibrerna har låg eller inkonsekvent testhållfasthet- kan de gå sönder även när den externa dragspänningen ligger inom den publicerade kabelklassificeringen. Med tillräckligt säkra-testade fibrer kan kabeldesignern definiera en dragspänning som är säker för glaset och fortfarande praktisk för installation.
Kan jag se bevis-testproblem med OTDR eller andra fälttester?
Normalt kan du inte. Bevis-testfel inträffar på fabriken: svaga fibrer går sönder under provtestning och kasseras. Färdiga fiberoptiska kablar som levereras till platsen bör endast innehålla fibrer som redan har klarat provtestet. OTDR- och insättningsförlustmätningar visar skarvar, kopplingar, makro-böjar och andra fältproblem, men de visar inte själva testprocessen-.
Hur samverkar stress och fukt i kabelmiljön med bevis-teststyrka?
Bevis-teststyrka definierar fiberns starttillstånd: hur stora de återstående sprickorna är och hur starkt glaset är direkt efter tillverkningen. När fibern väl är inuti en kabel och installerad kan långvarig-exponering för stress och fukt sakta öka dessa sprickor (statisk utmattning). Om den initiala testhållfastheten- är hög och kabelkonstruktionen begränsar fibertöjning och vatteninträngning, förblir spricktillväxthastigheten låg och livslängden för fibrerna i kabeln är mycket längre.
Har alla fibrer i en fler-fiberkabel samma teststyrka-?
Det borde de. I en kontrollerad produktionsprocess har varje fiberrulle som går in i kablage klarat samma prov-testspecifikation. På så sätt har alla fibrer i en fler-fiberkabel jämförbar mekanisk styrka och liknande motståndskraft mot utmattning. Stora variationer i prov-styrka mellan fibrer skulle leda till ojämn tillförlitlighet och oförutsägbart kabelbeteende i fält.
Varför är bevis-testinformation viktig när man väljer en fiberoptisk kabel?
För det säger dig något om den **dolda mekaniska kvaliteten** hos kabelkärnan. Två kablar kan se identiska ut från utsidan, men om man använder fibertäta-testade på en högre och väl-kontrollerad nivå, ger det vanligtvis bättre motstånd mot höga drag, snäva böjar och långvarig-påkänning. Att kontrollera den fibersäkra testspecifikationen- är ett enkelt sätt att jämföra den interna robustheten hos olika fiberoptiska kablar, utöver bara manteltyp och fiberantal.