Als mensen over pratenhoe glasvezelkabel te testen, bedoelen ze meestal OTDR-traceringen, invoegverlies of linkcertificering na installatie.
In werkelijkheid begint het serieuze kabeltestenveel eerderVóór de kabelmantel bestonden er zelfs krachtelementen en bepantsering. Een van de belangrijkste stappen voor detoekomstige kabelis deoptische vezelproef– een mechanische sterktetest op kale vezels die bepaalt hoe betrouwbaar de voltooide glasvezelkabel zal zijn tijdens trekken, buigen en langdurig gebruik-.
In dit artikel concentreren we ons op die ene stap:
hoe glasvezelkabel te testenop vezelniveau, door de proef-teststerkte te controleren van de vezels die in de kabel gaan.
Hoe kan ik glasvezelkabels testen op bewijs-teststerkte?
In de praktijk wordt de proef-teststerkte gecontroleerd op vezelniveau, vóór de bekabeling. Elke kale vezel die in een glasvezelkabel gaat, wordt over de volledige lengte uitgerekt tot een gespecificeerde trekspanning (bijvoorbeeld 0,69 GPa / 100 kpsi). Elke vezel die deze spanning niet kan overleven, breekt en wordt weggegooid. Alleen vezels die deze volledige-test op lengte doorstaan, worden in de kabelkern toegelaten, zodat de voltooide kabel bestand is tegen trek-, buig- en langdurige- gebruiksbelastingen.
Waar past proeftesten bij het testen van glasvezelkabels?
Een vereenvoudigde levenscyclus van aglasvezelkabelziet er zo uit:
Fase van blote vezels
Vezel tekening
Glasvezelproef (mechanische afscherming van toekomstige kabelvezels)
Optische tests op kale vezels (demping, geometrie, dispersie)
Fase van kabelproductie
Strengebestendige-geteste vezels in losse buizen of linten
Het toevoegen van versterkingselementen, vulstoffen, water-blokkering en mantels
Mechanische tests op afgewerkte kabel(trek, verbrijzeling, impact, buiging, temperatuurcycli)
Optische tests op afgewerkte kabel(demping, extra verlies na mechanische tests)
Fase van veldimplementatie
Installatie spanningscontrole
Acceptatietesten: OTDR, invoegverlies, reflectie
Periodieke controles tijdens de levensduur van de kabel
Deoptische vezelproefbehoort tot deblote vezel stadium, maar de resultaten ervan worden voor altijd in de kabel "ingebakken":
Elke vezel in een glasvezelkabel heeft een van beidevoorbijeen proof-test op een gedefinieerd stressniveau, of dat is het gevalmislukt en verwijderd.
Zodra deze vezels in een kabel zijn gewikkeld, kunt u die screeningstap niet opnieuw uitvoeren. De mechanische marge van de kabel staat al vast.
Dus als we zeggen"Hoe glasvezelkabels testen op bewijs-teststerkte"beschrijven we eigenlijk hoe de fabrikant de vezels test en filtert die het gedrag van de kabel onder spanning bepalen.
Wat is een glasvezeltest (vanuit kabeloogpunt)?
Vanuit breukmechanisch oogpunt is een proefproef een trekproef op glas met oppervlaktefouten.
Van eenglasvezelkabelvanuit oogpunt is het eenvoudiger om het als volgt te beschouwen:
De fabrikant rekt elke vezel uit tot een bepaald spanningsniveau (bijvoorbeeld0,69 GPa / 100 kpsi) over de gehele lengte.
Elke vezel die deze stress niet kan overleven, zal breken en zal dat doennooit worden gebruiktin een glasvezelkabel.
Prooftesten fungeren dus als eenmechanisch veiligheidshektussen blank glas en afgewerkte kabel:
Vezels die te zwak zijn om het redelijk trekken en hanteren van kabels te overleven, worden vroegtijdig verwijderd.
Vezels die de kabelkern binnendringen, hebben ten minste de gespecificeerde proef-sterkte aangetoond.
In uw gedetailleerde paragraaf '1.1.1 Bewijs-teststerkte van optische vezels' wordt precies uitgelegd hoe dit werkt in termen van defecten, dynamische vermoeidheid en scheurgroei. De volgende secties vertalen die theorie naarpraktische gevolgen voor de kabel.
Bewijs-teststerkte van optische vezels
Definitie en doel van optische vezelbestendigheid-Teststerkte
In optische vezels die silicaglas als medium gebruiken, bestaan onvermijdelijk defecten van verschillende grootte, vooral scheuren in het vezeloppervlak. De grootte en vorm van dergelijke defecten zijn willekeurig verdeeld. Om de sterkte van praktische optische vezels te garanderen, is het noodzakelijk om de sterkte van de optische vezels na het trekken on{2}} of offline- te screenen, om optische vezels te elimineren waarvan de sterkte lager is dan de gespecificeerde waarde, en om ervoor te zorgen dat de vezels die de fabriek verlaten kunnen worden gebruikt onder belastingstoestanden onder de proefsterkte- zonder te breken.
De Bellcore GR-20-CORE-standaard bepaalt dat de optische vezel een glasvezelproef over de volledige lengte moet doorstaan bij 0,69 GPa (100 kpsi).
De optische vezeltest past een screeningtest toe met een spanning van 100 kpsi op elk punt over de volledige lengte van de vezel, zodat de vezels die deze spanning niet kunnen weerstaan (equivalent aan scheuren groter dan 1 μm) op hun zwakke punten zullen breken, terwijl vezels die de prooftest doorstaan gegarandeerd normaal kunnen werken onder spanningen lager dan het prooftestniveau.
Dynamisch vermoeidheidsgedrag tijdens het testen van optische vezels
In feite is het proeftestproces- van optische vezels zelf een dynamisch vermoeidheidsproces. Tijdens proef-testen zullen, onder invloed van de proef-testspanning, de scheuren in de vezel groter worden, waardoor de sterkte van de vezel verder afneemt. De afname van de sterkte van de vezel tijdens het dynamische vermoeidheidsproces kan worden uitgedrukt met de volgende formule:
Sf⁻² − Si⁻²=− 1/B ∫₀ᵗ [σ(t)]ⁿ dt (1-1)
Dynamische vermoeidheidsvergelijking voor degradatie van de vezelsterkte
waarbij Si de sterkte van de vezel is vóór proef-testen;
Sf is de sterkte van de vezel na proof-testen;
σ is de spanning die wordt uitgeoefend tijdens de glasvezelproef;
n en B zijn constanten die de scheurgroei beschrijven.
Tijdens proef-testen omvat de spanning die op elk punt van de vezel wordt uitgeoefend drie processen: laden, vasthouden en lossen (zoals weergegeven in afbeelding. 1-1). De verandering in vezelsterkte voor en na proef-testen wordt gegeven door:
Sf⁻²=Si⁻² − 1/B [ σp⁽ⁿ⁺¹⁾ / ((n+1)σ₁) + σpⁿ t_d + σp⁽ⁿ⁺¹⁾ / ((n+1)σ₂) ] (1-2)
Relatie tussen vezelsterkte voor en na proeftesten
waarbij σ₁ de mate van spanningstoename in het laadgebied is, dus de laadtijd is t₁=σp / σ₁;
σ₂ is de snelheid waarmee de spanning afneemt in het ontlastgebied, dus de ontlaadtijd is t₂=σp / σ₂;
σp is de bewijs-teststress;
t_d is de houdtijd onder belasting.
Uit de curven in figuur. 1-1 blijkt dat in de belastings- en vasthoudgebieden alle vezels waarvan de sterkte lager is dan de proef-testspanning σp (inclusief sterktevermindering veroorzaakt door dynamische vermoeidheid in dit gebied) zullen breken, zoals aangegeven door de curven a en b. Er kunnen zich echter twee situaties voordoen in het ontlastgebied: de ene is zoals weergegeven door curve c, waarbij de vezel breekt in het ontlastgebied als gevolg van sterktevermindering veroorzaakt door dynamische vermoeidheid; de andere is zoals weergegeven door curve d, waarbij de sterkte afneemt tot onder de proeftestspanning σp als gevolg van dynamische vermoeidheid tijdens het lossen, maar de vezel nog steeds de proeftest doorstaat zonder te breken. Als gevolg hiervan kunnen er, zelfs in vezels die de proefproef hebben doorstaan, nog steeds locaties zijn waar de sterkte lager is dan de proef-proefspanning, wat leidt tot lokale ongeldigheid van de proefproef.
Effect van lostijd en bewijs-Teststress op screeningresultaten
Om dit probleem te begrijpen kunnen twee benaderingen worden gevolgd. Eén daarvan is het minimaliseren van de lostijd bij de glasvezelproef; dit is een van de belangrijkste technische indicatoren voor moderne testapparatuur voor het testen van optische vezels-. De andere is het selecteren van een geschikte feitelijke proef-teststress volgens verschillende proef-testniveaus en lostijden. Volgens de ervaring van Mingxun Company doorstaat een optische vezel met een minimale proef-teststerkte van 0,7 GPa bijvoorbeeld een proeftest bij 0,73 GPa (met een censurerende staartwaarde van ongeveer 4,3% en een ontlaadtijd van 75 ms), en een optische vezel met een minimale proef-teststerkte van 1,40 GPa doorstaat een proef-testspanning van 1,50 GPa (met een censurerende staartwaarde van ongeveer 7% en een ontlaadtijd van 25 ms).
Fig. 1-2 Statistische verdeling van de breeksterkte van optische vezels
Scheuren zorgen ervoor dat de minimale sterkte van de voltooide optische vezel hoger is dan het sterkteniveau van de proef-test.
Spanningsconcentratie bij oppervlaktescheuren in optische vezels
De scheurpunt van de optische vezel vormt een spanningsconcentratie-gebied, wat de factor is die het meest waarschijnlijk vezelbreuk veroorzaakt. De mate van spanningsconcentratie wordt gewoonlijk uitgedrukt door de spanningsintensiteitsfactor K_I:
K_I = σ√a (1-4)
Definitie van de modus I stressintensiteitsfactor
waar is een constante;
σ is de extern uitgeoefende spanning;
a is de scheurdiepte.
Bij een gegeven scheur breekt de vezel naarmate de spanning toeneemt en K_I toeneemt tot de kritische waarde K_C.
Statische vermoeidheid van optische vezels in glasvezelkabels
Tijdens het leggen en onderhouden van de optische kabel blijven de oppervlaktescheuren van de vezel groeien onder invloed van spanning en vocht, waardoor de sterkte van de vezel afneemt en uiteindelijk tot vezelbreuk leidt. Dit is het statische vermoeidheidsproces van de optische vezel.
De statische vermoeidheidseigenschappen van optische vezels:
De vermoeidheidskenmerken van optische vezels worden gewoonlijk beschreven door de volgende exponentiële functie:
V=da/dt=A K_Iⁿ (1-5)
Vergelijking van groeisnelheid van scheurgroei door statische vermoeidheid
waarbij a de scheurdiepte is;
A is een materiële constante;
K_I is de spanningsintensiteitsfactor, die afhangt van de scheurgeometrie, diepte en de grootte van de uitgeoefende spanning;
n wordt de spanningscorrosiecoëfficiënt of vermoeiingsweerstandsparameter- genoemd.
A en K_I worden bepaald door de structuur van kwartsglas, en voor een gegeven vezelstructuur kunnen A en K_I als constanten worden beschouwd.
De waarde van n hangt niet alleen af van de vezelstructuur, maar ook van de omgevingsomstandigheden van de spanning die op de vezel wordt uitgeoefend. Het is een belangrijke factor die rechtstreeks van invloed is op de levensduur van de optische vezel. Hoe groter de waarde van n, hoe sterker de weerstand tegen vermoeiing. De n-waarde van de optische vezel van Corning is 22, terwijl die van de met keramiek-gecoate optische vezel van Corning 29 is.
Belangrijkste factoren die de levensduur van optische vezels beïnvloeden
Samenvattend hangt de levensduur van de optische vezel voornamelijk af van de volgende drie factoren:
(1) Scheuren.
Scheuren omvatten de aanvankelijke oppervlakte- en interne gebreken die zijn ontstaan tijdens het trekken, coaten en hanteren van vezels, evenals aanvullende micro-defecten die kunnen worden geïntroduceerd tijdens de bekabeling en installatie. De grootte, dichtheid en verdeling van deze scheuren bepalen de initiële mechanische sterkte van de vezel en beïnvloeden sterk hoe snel de sterkte zal afnemen onder gebruiksomstandigheden. Een vezel met minder en kleinere scheuren heeft een veel grotere kans om de volledige levensduur van de glasvezelkabel zonder breuk te overleven.
(2) Stress.
Het niveau en de duur van de mechanische spanning die gedurende de hele levensduur op de vezel wordt uitgeoefend, zijn even belangrijk. Bij praktische glasvezelkabels komt deze spanning voornamelijk voort uit trekbelasting tijdens installatie, restspanning na trekken, thermische uitzetting en krimp, krimp van de mantel, wind- en ijsbelasting op luchtoverspanningen, evenals lokaal buigen en hanteren. Hoe hoger de aanhoudende spanning in het glas, hoe sneller scheuren zullen ontstaan en hoe korter de verwachte levensduur; Omgekeerd wordt de mechanische betrouwbaarheid van de kabel aanzienlijk verbeterd door de vezelspanning ruim onder de uit de proef-test-test te houden.
(3) Vocht.
Vocht in de omgeving versnelt spanningscorrosie bij scheuruiteinden en bevordert statische vermoeidheid. Hoewel glasvezelkabels gebruik maken van coatings, gels en water{1}}blokkerende elementen om de vezels te beschermen, kunnen watermoleculen nog steeds het glasoppervlak bereiken via coatingdefecten of op zeer lange termijn. Een vochtige omgeving, of herhaalde nat-droogcycli, zullen daarom de scheurgroeisnelheid bij een bepaald spanningsniveau verhogen. Een goed kabelontwerp en een juiste installatie – bijvoorbeeld het voorkomen van schade aan de mantel en het zorgen voor een effectieve waterblokkering – helpen de toegang van vocht tot het vezeloppervlak te beperken en verlengen zo de levensduur van de vezels in de kabel.
Waarom bewijs-teststerkte belangrijk is voor glasvezelkabels?
1. Installatie: Hoe hard je aan de kabel kunt trekken
Een glasvezelkabel is ontworpen met eennominale trekspanning– een waarde die de installateur niet mag overschrijden.
Achter dat ene getal schuilt een veronderstelling: de vezels in de kabel hebben op zijn minst een bepaalde waardebewijs-teststerkte.
Als de vezels niet proef-getest waren, of als het proef-niveau te laag was:
De kabel kan er van buitenaf (mantel, staaldraden, FRP) nog steeds mechanisch sterk uitzien.
Maar sommige vezels in de kern kunnen kapot gaannormale installatiespanning, ook al valt de kabel als geheel nog steeds binnen de nominale limiet.
Door een minimaal proof-testniveau af te dwingen, garandeert de fabrikant:
Dezwakste vezelszijn al kapot en afgewezenvóór de bekabeling.
De afgewerkte kabel kan veilig tot de nominale spanning worden getrokken zonder verborgen vezelbreuken in de kern te veroorzaken.
Met andere woorden,bewijs-teststerkte bepaalt de interne veiligheidsmargevoor de kabel tijdens installatie.
2. Lange-betrouwbaarheid en levensduur van de kabel
Een glasvezelkabel brengt het grootste deel van zijn leven onder water doorlage maar voortdurende spanning:
eigen gewicht op een overspanning, thermische uitzetting/krimp, lichte krimp van de mantel, restspanning door installatie, etc.
In uw technische sectie wordt uitgelegd dat:
Oppervlaktescheuren in de vezel groeien langzaam onder spanning en vocht (statische vermoeidheid).
De snelheid van de scheurgroei hangt af van de spanningsintensiteit en de omgeving.
Voor de afgewerkte kabel betekent dit:
Als vezels de kabel binnenkomen met grote initiële defecten (omdat ze niet effectief zijn getest-), kunnen deze defecten in de loop van de jaren toenemen.
Uiteindelijk kan de kabel eronder lijdenin-service glasvezelonderbrekingen: de omhulling en de sterkte-elementen zijn intact, maar een of meer vezels binnenin zijn gebroken.
Een hoger en goed-gecontroleerdbewijs-teststerktevermindert de omvang en het aantal kritieke fouten in de vezels die de kabel binnengaan.
Als resultaat:
De kabel is bestand tegen kleine extra spanningen als gevolg van temperatuur, kruip of krimp van de mantel.
De kans op spontane vezelbreuken in het midden van een overspanning neemt aanzienlijk af.
Proeftesten zijn dus niet alleen een interne fabrieksvereiste; het controleert rechtstreeks demechanische levensduurvan de glasvezelkabel in het veld.
3. Kabelkwalificatie en naleving van standaarden
Wanneer een kabel gekwalificeerd is volgens standaarden (Telcordia, IEC, enz.), omvat het testprogramma:
Trekproeven voor kabels: trek de kabel tot een bepaalde spanning en controleer het toegevoegde optische verlies.
Omgevingstests: temperatuurschommelingen, waterpenetratie, verbrijzeling, impact, enz.
Bij deze tests op kabel-niveau wordt ervan uitgegaan dat de vezels binnenin al een gedefinieerde grens hebben overschredenbewijs-testniveau.
Als de bewijstest- zwak of inconsistent is:
Hetzelfde kabelontwerp kan zich van haspel tot haspel heel anders gedragen.
Een kabel kan de typetest in het laboratorium doorstaan, maar toch onverwachte vezelbreuken of grote verliezen bij massaproductie en -implementatie vertonen.
Door de proefsterkte-te specificeren en te controleren, maakt de fabrikant deDe mechanische prestaties van de kabel zijn herhaalbaar:
Hetzelfde kabelontwerp zal zich consistent gedragen in verschillende productiebatches.
Klanten kunnen erop vertrouwen dat de nominale trekbelasting van de kabel echt overeenkomt met een veilige vezelspanning in de kabel.
4. Een eenvoudig getal dat de "verborgen sterkte" van de kabelkern beschrijft
Van buitenaf kunnen twee glasvezelkabels er identiek uitzien: dezelfde mantel, dezelfde bepantsering, hetzelfde aantal kernen.
Binnenin kunnen ze heel verschillend zijn:
Kabel A maakt gebruik van vezels die bestand zijn-getest op0,69 GPa (100 kpsi)
Kabel B maakt gebruik van vezels die bestand zijn-getest op1,0 GPa of hoger
Debewijs-testniveaugeeft je een snelle manier om dat verborgen verschil te begrijpen:
Hogere proef-teststerkte → sterkere, meer vermoeidheids-vezels →hogere interne robuustheid van de kabel.
Lagere proef-teststerkte → minder marge tegen hoge trekkracht, krappe bochten en langdurige- spanning.
Wanneer u glasvezelkabels van verschillende leveranciers vergelijkt, is het controleren van de glasvezeltestspecificatie- één manier om de werkelijke mechanische kwaliteit van de kabelkern te beoordelen.
Veelgestelde vragen
Hoe verhoudt het testen van optische vezels zich tot "hoe glasvezelkabel testen"?
Als we het hebben over *het testen van glasvezelkabels*, denken de meeste mensen aan OTDR, insertion loss of end{0}}to-end link tests. Het testen van de glasvezelbestendigheid gebeurt eerder in de keten, in het stadium van de blote vezel. Het is een mechanische screeningstap die bepaalt welke vezels in de kabelkern worden toegelaten. Met andere woorden, proeftesten is het verborgen deel van het testen van glasvezelkabels dat de interne mechanische marge van de kabel bepaalt voordat er veldtests worden uitgevoerd.
Wat gebeurt er met een vezel die de proof-test niet doorstaat? Komt het nog in de kabel?
Nee. Een vezel die de proef niet doorstaat, breekt tijdens het trekonderzoek en wordt afgekeurd. Dat stuk glasvezel is uitgesneden en zal in geen enkele glasvezelkabel worden gebruikt. Alleen vezels die de gespecificeerde proef-testbelasting over hun volledige lengte overleven, worden geaccepteerd voor bekabeling.
Is een hoger proof-testniveau altijd beter voor glasvezelkabels?
Hogere proof-testniveaus verwijderen meer zwakke vezels en verbeteren over het algemeen de mechanische robuustheid van de kabelkern. Ze verhogen echter ook de spanning op het glas tijdens de productie en kunnen de opbrengst verlagen of de kosten verhogen. In de praktijk kiest elke fabrikant een proof-testniveau dat:
- Voldoet aan de relevante normen en klantspecificaties
- Komt overeen met de mogelijkheden van de teken- en proeftestapparatuur-
- Biedt voldoende marge voor de beoogde kabeltoepassingen
Dus ‘hoger is beter’ geldt alleen binnen de grenzen van een stabiel, economisch productieproces.
Vervangen glasvezeltests trekproeven op afgewerkte glasvezelkabels?
Nee. Proeftests en kabeltrektests dienen verschillende doeleinden:
- Proeftest controleert de sterkte van de kale vezels en schermt zwak glas af.
- Kabeltrektests controleren hoe de afgewerkte **glasvezelkabel** zich onder spanning gedraagt, inclusief de effecten van sterkte-elementen, bufferbuizen, mantels en aansluitingen.
Een kabel kan alleen betrouwbare trekprestaties leveren als beide onderdelen op de juiste manier zijn uitgevoerd: sterke, proof-geteste vezels in een goed-ontworpen kabelstructuur.
Hoe beïnvloedt de proef-sterkte de maximale trekspanning van een glasvezelkabel?**
De nominale maximale trekspanning van een kabel wordt zo gekozen dat de spanning op de vezels binnenin ruim onder het niveau blijft dat wordt gebruikt bij proeftesten. Als de vezels een lage of inconsistente teststerkte- hebben, kunnen ze zelfs breken als de externe trekspanning binnen de gepubliceerde kabelspecificaties ligt. Met voldoende beproefde-vezels kan de kabelontwerper een trekspanning definiëren die veilig is voor het glas en toch praktisch is voor installatie.
Kan ik bewijs-testproblemen zien met OTDR of andere veldtests?
Normaal gesproken kan dat niet. Proof-mislukkingen in de fabriek komen voor: zwakke vezels breken tijdens de proeftest en worden weggegooid. Afgewerkte glasvezelkabels die op de locatie worden afgeleverd, mogen alleen vezels bevatten die de proof-test al hebben doorstaan. OTDR- en invoegverliesmetingen zullen splitsingen, connectoren, macro-buigingen en andere veldproblemen laten zien, maar ze zullen niet het proef-testproces zelf laten zien.
Hoe beïnvloeden spanning en vocht in de kabelomgeving de proef-teststerkte?
De proef-teststerkte definieert de uitgangstoestand van de vezel: hoe groot de resterende scheuren zijn en hoe sterk het glas onmiddellijk na productie is. Zodra de vezel zich in een kabel bevindt en is geïnstalleerd, kunnen er door langdurige blootstelling aan spanning en vocht langzaam maar zeker scheuren ontstaan (statische vermoeidheid). Als de initiële proef-sterkte hoog is en het kabelontwerp de vezelspanning en het binnendringen van water beperkt, blijft de scheurgroei laag en is de levensduur van de vezels in de kabel veel langer.
Hebben alle vezels in een multi-vezelkabel dezelfde teststerkte-?
Dat zouden ze moeten doen. In een gecontroleerd productieproces heeft elke vezelhaspel die in de bekabeling wordt gebruikt, dezelfde proof-testspecificatie doorstaan. Op die manier hebben alle vezels in een meer-vezelkabel een vergelijkbare mechanische sterkte en een vergelijkbare weerstand tegen vermoeidheid. Grote variaties in de proef-sterkte tussen vezels zouden leiden tot ongelijkmatige betrouwbaarheid en onvoorspelbaar kabelgedrag in het veld.
Waarom is bewijs-testinformatie belangrijk bij het selecteren van een glasvezelkabel?
Omdat het je iets vertelt over de **verborgen mechanische kwaliteit** van de kabelkern. Twee kabels zien er aan de buitenkant misschien identiek uit, maar als er één gebruik maakt van vezels die zijn -getest op een hoger en goed- niveau, biedt deze doorgaans een betere weerstand tegen grote trekkracht, krappe bochten en langdurige- spanning. Het controleren van de glasvezeltestspecificatie- is een eenvoudige manier om de interne robuustheid van verschillende glasvezelkabels te vergelijken, die verder gaat dan alleen het manteltype en het aantal vezels.