怎么说“光纤极客”|第3篇:光纤可靠性
欢迎回来,光纤爱好者们!
本系列的第1篇文章重点介绍了带宽需求的增长和光纤弯曲引起的衰减, 以及固有的散射和吸收机制. 本文重点介绍了光纤中存在的几种色散类型.
本文是本系列的第三篇,将重点讨论纤维的强度和可靠性.
纤维的可靠性
除了专门用于短期使用的产品, 寿命和耐用性对用户来说通常是相当重要的. 至于光纤, 电缆光纤的安装通常既耗时又昂贵, 所以可靠性和寿命可能更重要.
从历史上看,这导致了对光纤寿命的大量关注, 虽然在过去的30 - 40年里,用于制造光纤的材料一直在不断改进, 即使是最早的一些光纤电缆的寿命也令人印象深刻.
不像大多数其他纤维的特性, 我们在这里处理的是统计性质,测量起来既困难又费时, 而且一根纤维的确切寿命是无法预测的.
因此,这与其他产品的寿命考虑没有什么不同, 但失败的后果通常更为严重.
光纤以其卓越的可靠性而闻名,这并不是靠运气得来的. 对于大多数终端用户来说,光纤只是工作而已,他们不会过多考虑这个话题. 然而, 这种性能是基于对玻璃机械性能的深入了解而达到分子水平的. 研究人员花了整个职业生涯来获取这种理解,并将这些知识转化为产品设计, 制造业, 以及安装建议.
为什么纤维会断裂??
对于初学者来说, 纯净的玻璃光纤比钢更坚固, 当测量直径到直径. 虽然玻璃的实际固有强度可以根据样品制备而变化, 它通常大于700,000磅/平方英寸(PSI), 与70相比,000- 85,000 PSI用于冷轧钢.
虽然玻璃很坚固, 它很脆,所以它不能被拉伸很长时间而不断裂. 不完美和机械缺陷可能会大大削弱玻璃,就像杂质一样,甚至小到微米的几分之一.
为了将杂质的数量限制到绝对最小, OFS使用合成二氧化硅来制造我们的玻璃. 因此,合成二氧化硅(SiO2)是由纯度达到十亿分之一的超纯化学物质制成的, 纤维的核心是纯到万亿分之一的水平. 这就好比一个20英尺的标准集装箱里装满了好米,却只放了一粒坏米. 通过保持如此高的玻璃纯度, 纤维因杂质而变弱的风险被降到最低. 其他制造方法可能无法提供类似的高纯度成品玻璃纤维.
但是杂质并不是导致纤维断裂的唯一原因. 玻璃表面通常包含许多不同大小的裂缝. 对于玻璃纤维表面也是如此, 当对纤维施加压力时, 裂缝会越来越大. 正如所料, 在纤维上施加较大的应力会导致纤维裂纹和其他缺陷比仅施加较小的应力时生长得更快.
裂缝生长的速度可能会有很大的不同, 这似乎并不总是显而易见的. 稍后会详细介绍.
另一个看起来不太明显的问题是,只要弯曲纤维,应力也会施加到纤维上. 如图3所示,纤维弯曲的最外表面会被拉伸并产生张力,而最内表面会被压缩. 压缩不会使纤维表面的裂缝变大,但拉伸会.
似乎更明显的是,沿着纤维长度施加的张力(通常是通过拉纤维)也会导致裂缝和缺陷的生长.
当裂缝或缺陷变大时,纤维的强度就会降低,因为纤维的横截面变小了,把纤维连在一起. So, 有大裂缝或缺陷的纤维比只有小裂缝(或没有)的原始纤维在较低的应变下断裂.
确保纤维中不存在大的裂纹或缺陷, 在实际制造纤维之后,还要添加一个称为“证明测试”的制造步骤. 在验证测试期间, 每1 - 2米的纤维截面都要承受较大的应变. 大到使纤维长1%. 在如此大的应变下,纤维中的裂纹和缺陷会迅速生长, 如果裂缝足够大,纤维就会断裂. 这确保了经过验证测试后,纤维中不再存在大的裂缝或缺陷. 然而, 小的裂缝和缺陷仍然会存在,这就是为什么玻璃生产方法如此重要. 玻璃越纯净,长期出现问题的可能性就越小.
证明测试本身很简单. 纤维通常被引导在一个滑轮上,滑轮上有1公斤的重量,用于100 kpsi的抗压测试(图6)。.
用于海底电缆的纤维通常经过更严格的证明测试(延伸率为2%),以确保更好的使用寿命.
在标准应用和电缆结构中使用的未经1% (100 kpsi)测试的无损光纤将具有非常长的使用寿命-通常为40年或更长时间. 但是纤维可能会受损. 如果在验证测试之前发生这种情况,纤维就会断裂,问题就消除了.
但是,在很少的情况下,纤维在测试后会受到损坏. 为了方便和安全的处理和运输,纤维缠绕在线轴上,如果缠绕的纤维“包”受到机械冲击的影响,例如,如果纤维线轴意外掉落并撞到桌子的角落,这可能会在纤维表面产生大的裂缝, 纤维可能突然不再具有预期的强度.
同样的, 纤维的实际玻璃表面可能被“划伤”——可能在纤维表面留下大裂缝. 这种划痕可能有不同的原因,但最明显的原因可能是用于剥离玻璃纤维涂层的工具可能会无意中在纤维表面造成划痕. 也, 尖锐的小物体可能会穿透纤维涂层,如果纤维被强行压在上面——同样可能划伤玻璃纤维表面.
在“松管”电缆结构中,纤维被放置在塑料管中, 它们螺旋缠绕在电缆芯上. 这样的螺旋结构确保了电缆在安装过程中可能会被拉扯——从而被拉长——在张力传递到实际的纤维之前. 效果是一样的,在一个经典的“螺旋”电话听筒线,可以延长相当长的方式,而不把额外的压力在电线内的铜线.
大多数电缆结构都类似地能够在将任何额外的应变传输到纤维本身之前“吸收”电缆上的显著应变, 一般来说,这样的“最大拉力”总是为电缆指定的-尽管可能使用不同的名称.
不过, 一个小的风险确实存在,例如,如果重型机械拉伸电缆的部分,使实际的纤维无意中受到过大的张力, 导致纤维表面裂纹快速增长. 结果是, 光纤寿命可能已经缩短——可能不会在电缆或光纤本身留下痕迹. 然而,有了现代化的设备、培训和知识,纤维损伤问题已经非常罕见了.
在某些情况下, 热差异可能导致电缆相对于闭包的移动, 这可能会使纤维不时地承受额外的张力.
由于螺旋结构存在于许多电缆结构中,光纤沿着整个电缆长度有效地位于大直径弯曲处. 此外, 通常的做法是将少量多余的纤维卷绕在50mm或60mm的线圈中. So, 在现实中, 光纤在其使用寿命期间几乎总是处于恒定但很小的应力下. 由于弯曲直径通常很大,因此未损坏的纤维的寿命仍然很长. 因此,在这种条件下,高质量纤维的断裂风险可以忽略不计. 这是为成千上万的用户传输信号的电缆的一个非常重要的特性.
然而,对于损坏的纤维,可能会出现相当令人困惑的情况. 光纤可以完全安装,控制测量,所有参数看起来都很好. 然而, 由于损坏,纤维可能含有相当大的裂缝, 这可能会传播从而削弱纤维. 即使是常用的电缆结构和接头卡带, 受损的纤维可能会很快断裂. 有可能在安装几个月后,当安装时一切似乎都井然有序,甚至从那以后没有人真正碰过纤维时,纤维断裂就开始出现.
有些光纤电缆专门用于需要小弯曲直径的应用场合. 这可能是连接蜂窝塔或5G小型基站的电缆,尤其是安装在家庭和公寓中的电缆,在这些地方,电缆必须紧密地绕着门框布线, 窗户和天花板,使电缆尽可能不可见. 细至0.6毫米可用,弯曲半径可紧至2.5 mm, 同时保持故障风险,这仍然比典型的电子消费设备小得多.
图8显示了典型寿命试验的结果. 该测试记录了高质量纤维在不同直径弯曲时的寿命. 值得注意的是,寿命很大程度上取决于弯曲半径. 用于测试中的纤维, 通过改变弯曲半径1,寿命从1分钟变为40年.0 mm ~ 1.8 mm. 尽管很长的寿命预测有些值得怀疑, 很明显,弯曲半径为2.5mm -就像一些超弯曲不敏感纤维推荐的那样-仍然可以提供很长的使用寿命.
然而, 对用户来说,在一段合理的时间内预测预期故障的数量可能比关注生命周期更有趣. 例如, 计算机硬盘驱动器通常用年化故障率(AFR)来表示一年内预期的平均故障次数. 一些调查显示,预计在一年内,此类故障的发生率约为1%.
来比较纤维, 使用国际公认的终身模型, 一种公寓内使用的光纤电缆,例如有12个四分之一圈弯曲度为2.5毫米半径在30年内的预期故障率为45 PPM. 这是0.超过30年的失效风险为0.0045%(不是仅仅1年).
因此,在典型的室内家庭装置中,光纤电缆的弯曲半径低至2.与我们在日常生活中所知道和使用的典型家用电子设备相比,5mm的故障风险仍然非常低. 而且由于光纤断裂(非常罕见)只会影响少数用户, 使用细电缆和2 .有几乎看不见的电缆安装的可能性.对于许多用户来说,5毫米半径的弯曲超过了失败的小风险.
LC褶 & 切割终止说明
50岁和62岁.5µm GiHCS®,200µm HCS®LC连接器
重要的安全和保修信息
请先阅读!
请务必完全阅读并理解终止说明. 不正确的组装将导致不良的端接结果,并造成端接套件组件的损坏.
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在终止过程中,请务必佩戴护眼装置. Bare 光纤 is sharp 和 may splinter; h和le very carefully 和 make use of 的 provided fiber optic shard disposal container.
欲了解更多信息,请联系您所在地区的销售代表或致电工厂寻求技术支持:
周一至周五,上午8:00至下午5:00.
860-678-6636
770-798-5555[美国及加拿大以外地区]
内容
LC终止试剂盒目录
相关产品及配件(另售)
LC和LC双工连接器
插入损耗测试仪
终止指令
第一步:滑动应变缓解靴
步骤2:拆除外电缆护套
步骤3:取出ETFE缓冲液
步骤4:安装连接器本体
第五步:切割光纤
第六步:安装防卡闩或双工夹
维护 & 故障排除指南
刀具清洗的重要性
切割工具清洁套件
故障排除
LC终止试剂盒目录
包内容
零件编号/描述
DT03732-LC1 . . . . . . . . . . . GiHCS LC终止试剂盒
DT03732-LC2 . . . . . . . . . . 仅限GiHCS LC切割工具
P76859 . . . . . . . . . . . . . . GiHCS LC使用手册
AP01224 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 剥线工具
BT03865-07 . . . . . . . . . 卷曲工具LC(黑色手柄)
CP01229-22 . . . . . . . . . ETFE缓冲剥离器,带尖头工具和刷子
AP01225 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 剪刀
K60791 . . . . . . . . . . . 光纤碎片处理单元
K60792 . . . . . . . . . . . . . 酒精准备垫(每盒100个)
其他所需物品(不包括在工具包中):安全眼镜,记号笔
立即订购OFS LC终止套件DT03732-LC1
相关产品及配件(另售)
零件编号/描述
P26763-01 . . . . . . . . LC Simplex连接器(米色开机)
P26763-02 . . . . . . . . . LC Simplex连接器(黑靴)
P26764-01 . . . . . . . LC双工连接器(2个米色靴子)
P26764-02 . . . . . . . LC双工连接器(2个黑靴)
P26764-03 . . . . . . . . . . . . LC双工连接器(1米色+ 1黑色靴子)
P10188-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 插入损失测试试剂盒50和62.5µm GiHCS LC连接器
P16247 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 刀具清洁套件(包括清洗液和安全清洁拭子)
步骤1:安装应变释放引导
将应变释放导套(锥形端先)滑到电缆端上,并滑出约3英寸(76毫米).
步骤2:拆除外部电缆护套
- 标记电缆外护套2.5英寸[63].距离电缆端头5mm],用记号笔标记
- 使用第二洞(标记为1).6)从开口处的电缆护套工具上取下2条.5英寸[63].5毫米]的外护套.
步骤3:取出ETFE缓冲液
- 将缓冲光纤穿过ETFE缓冲带工具的导管, 一直插进去,直到电缆护套从里面露出来.
- 固定电缆, 挤压工具手柄切割ETFE缓冲层,然后直接拉出ETFE缓冲层.
- 酒精垫折成两半, 擦拭刚刚除去ETFE缓冲液的纤维表面.
步骤4:安装连接器本体
- 如图所示,将连接器本体组件定位到压接工具套中. 轻轻关闭压接工具手柄,将连接器固定在巢内,但不要进行压接
- 将剥离的光纤插入连接器体组件,直到电缆护套底部在连接器内部
- 挤压压接工具的手柄以进行压接. 压接工具将不会释放,直到完全压接.
- 从压接工具套上拆卸连接器. 向上滑动
- 将BOOT安装到连接器上.
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- 如图所示,将连接器本体组件定位到压接工具套中. 轻轻关闭压接工具手柄,将连接器固定在巢内,但不要进行压接
- 将剥离的光纤插入连接器体组件,直到电缆护套底部在连接器内部
- 挤压压接工具的手柄以进行压接. 压接工具将不会释放,直到完全压接.
- 从压接工具套上拆卸连接器. 向上滑动
- 将BOOT安装到连接器上.
第五步:切割光纤
- 保持切割工具在水平位置, 握紧手柄,同时让你的食指自由地触发扳机
- 如图所示,轻轻将连接器本体插入切割工具中. 确保连接器完全插入并释放连接器本体
- 用食指慢慢按下扳机进行劈刀操作. 当光纤折断时,切割过程就完成了
- 从连接器. 现在还不扣扳机吗!
- 在释放触发器之前,从连接器上拆卸连接器本体
- 在释放触发器的同时,劈开工具并抓住光纤碎片.
- 轻轻地从刀具上取下纤维屑,同时使其远离刀具的金刚石刀片. 将废弃的光纤放入光纤碎片容器中,以便安全处理.
第六步:安装防卡闩或双工夹
单纯形连接器:
•如图所示,将夹子稍微展开.
•将卡扣绕在连接器周围,对齐如图所示.
•缠绕并扣紧以确保安全.
双连接器:
•如图所示,将夹子稍微展开.
•将卡扣安装在连接器周围,对准如图所示方向.
•缠绕并扣紧以确保安全.
PDF文档还包括切割工具清洁指南:
为了清洁您的刀具,请订购OFS刀具
工具清洁套件(部分#P16247),其中包括推荐的清洗液, 拭子, 完整的说明.
PDF文档还包括光纤故障排除指南:
- 暗光终止和无光终止
- 切割质量差或插入损失高
- 如果纤维不开裂
- 劈裂后纤维是否突出或凹陷