Механическая прочность и срок службы оптических волокон

Теоретическая и реальная прочность оптического волокна на разрыв. Для кварцевых оптических волокон принято рассматривать теоретическую и реальную прочность на разрыв. Теоретическая прочность составляет около 20 ГПа. Однако реальная прочность кварцевых волокон в несколько раз меньше теоретической, для лучших образцов кварцевых волокон она не превышает 5 ГПа. Прочность реально изготовленного волокна снижается из-за наличия поверхностных объемных дефектов в заготовках и готовом волокне, а также из-за воздействия внутренних напряжений, возникающих в волокне в процессе вытяжки из заготовок. Неоднородности материалов в стекле или дефекты поверхности стекла создают механически ослабленные места вдоль оптического волокна. О механической прочности оптического волокна можно говорить лишь с определенной степенью вероятности, поскольку местоположения нерегулярностей и их величины имеют случайный характер.

Испытание оптического волокна на прочность и расчет вероятности разрушения волокна. Проверка волокна на прочность и его отбраковка осуществляются путем перемотки волокна через систему роликов с заданной величиной натяжения, которая устанавливается исходя из расчетного срока службы кабеля.

Международный союз электросвязи рекомендует испытывать оптические волокна на механическую прочность при следующих условиях:

· напряжение растяжением не менее 0,35 ГПа (что приблизительно соответствует деформации ~ 0,5%);

· номинальная длительность испытания составляет 1 с.

Так как после прохождения испытаний волокна на прочность гарантирован определенный наибольший размер трещины, то может быть рассчитан его минимальный срок службы. Для выполнения расчетов должны быть известны следующие три величины:

· напряжение растяжения (относительное удлинение) при заводских испытаниях волокна на прочность;

· напряжение растяжения, приложенное к волокну в процессе срока службы;

· коэффициент устойчивости оптических волокон к статической коррозии.

Чем при большей величине силы растяжения (относительного удлинения) выполнено испытание волокна на прочность, тем больше срок службы оптического волокна в кабеле при прочих равных условиях.

Чем большая итоговая сила растяжения приложена к волокну в процессе эксплуатации кабеля, тем меньше срок службы кабеля. Итоговое напряжение растяжения зависит от остаточной деформации волокна. Причиной остаточной деформации волокна может быть растяжение, скручивание и изгибание, которые возникают при изготовлении, прокладке и эксплуатации кабеля. Остаточная деформация волокна сокращает срок его службы вследствие ускоренного роста трещин из-за присутствия загрязняющих веществ в окружающей среде. Кроме того, остаточная деформация снижает допустимый уровень динамической деформации, которую может выдержать волокно до его разрыва. Наименьшие итоговые остаточные напряжения растяжения в зависимости от способа прокладки оптического кабеля имеют место при прокладке кабеля в трубопроводах методом вдувания, а наибольшие напряжения растяжения в процессе эксплуатации может испытывать самонесущий подвесной кабель при воздействии гололедной и ветровой нагрузки, а также в случае ослабления по той или иной причине упрочняющих элементов при прокладке или эксплуатации.

Динамическая деформация волокна также уменьшает срок службы волокна. Она может возникать при ударах и толчках во время прокладки а также в течение срока эксплуатации самонесущих кабелей. Динамическая деформация возникает при самопроизвольной вибрации самонесущего кабеля, а также при воздушных вводах кабеля за счет падения гололеда с выше расположенных проводов и падения глыб льда с крыш. Для защиты оптического кабеля на вводах необходимо предусмотреть подвеску металлического троса выше ОКС. Динамическая деформация, наряду со статической деформацией, вызывает ускоренный рост трещин, а при превышении определенного значения может произойти разрыв оптического волокна. Поэтому в процессе прокладки, монтажа и эксплуатации оптического кабеля его нельзя подвергать воздействию ударных нагрузок.

Читайте также

Проектирование устройства автоматической компенсации доплеровской частоты для СДЦ РЛС 5Н84А
Широкое применение радиолокационной техники в военных целях (воздушная и наземная разведки, навигация, вывод на траекторию ракет различного назначения) вызвало в последние годы бурное р ...

Построение внутренней памяти процессорной системы, состоящей из ПЗУ и статического ОЗУ
Построить внутреннюю память процессорной системы, состоящую из ПЗУ и статического ОЗУ. Процессорная система работает в реальном режиме. Разрядность ША - 20, ШД - 8. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: ...

Разработка компьютерной сети по технологии ArcNet с подключением к Internet
Организация компьютерных сетей. Назначение: Создание компьютерных сетей вызвано практической потребностью пользователей удаленных друг от друга компьютеров в одной и той же информ ...

Основные разделы

Все права защищены! (с)2019 - www.generallytech.ru