Механические характеристики кабеля
А теперь поговорим о механических характеристиках волоконно-оптического кабеля. Эти характеристики отображают то, как волоконно-оптический кабель реагирует на механические воздействия: растяжение/сдавливание, изгиб и кручение. В результате изменения температуры окружающей среды происходит естественное увеличение или уменьшение длины кабеля. Поэтому в группу этих характеристик также входит температурный диапазон, в котором можно хранить, эксплуатировать и монтировать кабель.
В приведен основной перечень механических характеристик, которые можно встретить в техническом описании волоконно-оптического кабеля, и указаны соответствующие разделы стандартов, в которых описаны методики их измерения.
В таблице также представлены русскоязычные названия параметров кабеля, которые отражают их практическое значение. Кстати, за небольшим исключением, почти все поставщики волоконно- оптических кабелей не перевели на русский язык свою сопроводительную документацию. Это очень затрудняет выбор нужного оборудования и для конечных потребителей, и для системных интеграторов.
В колонках "Пример" и "Критерий оценки" приведены ориентировочные значения параметров волоконно-оптического кабеля, которые можно встретить в технических описаниях. Механические характеристики волоконно-оптических кабелей специального назначения здесь не рассматриваются.
Величина допустимого продольного растяжения (Tensile performance) характеризует максимальное усилие, которое можно приложить в продольном направлении кабеля и при котором не произойдет изменение характеристик оптического волокна. При растяжении кабеля в первую очередь происходит воздействие на саму оболочку, и только потом - на оптическое волокно.
Пример зависимости растяжения волокна и кабельной оболочки от прилагаемого усилия приведен на рисунке справа внизу. Из него видно, что при растяжении кабеля с силой, меньшей 1,5 кН, натяжения оптического волокна не происходит. Это граничное значение и указывают как предел прочности на разрыв.
Почему не сразу происходит растяжение оптического волокна? Длина волокна в кабеле превышает длину его оболочки - световоды свободно располагаются в гелезаполненной трубке в виде спирали (рис. а). При растяжении кабельной оболочки волоконная спираль распрямляется (рис. б), при сжатии - наоборот, сжимается (рис. в).
Поэтому, когда прикладывается растягивающее усилие к оболочке, световод сначала распрямляется и только потом начинает удлиняться сам. По некоторым критериям растяжение оптического волокна на величину до 0,5% также является допустимым, и тогда пределом прочности на разрыв кабеля по тому же рисунку можно считать уже 2 кН.
Иногда указывают два значения предела прочности на разрыв: кратковременное и длительное. Говоря о данной характеристике волоконно-оптического кабеля, важно заметить, что речь не идет о физическом разрыве кабеля или даже самого волокна.
Относительно такой характеристики, как сдавливающее усилие (Crush), потребители иногда заблуждаются, что может быть вызвано как недостатком знаний, так и неправильным ее определением со стороны продавцов волоконно-оптических кабелей. Часто данную характеристику путают с предельной прочностью на разрыв. На самом деле сдавливающее усилие характеризует допустимую силу, с которой можно сдавить в поперечном направлении кабель при условии, что величина затухания в волокне останется в пределах нормы. Так как размер тестового пресса равен 100 мм, в качестве единицы измерения сдавливающего усилия часто применяют величину давления, измеренную в кН на 100 мм.
Ударная нагрузка (Impact) характеризует защищенность кабеля от ударов. Например, ударная нагрузка, равная 2 Нм, означает, что при свободном падении на кабель груза массой 2 кг с высоты 100 мм параметры оптического волокна не изменятся. Такое испытание проводится минимум три раза.
Максимальный изгиб кабеля (Cable bend) является еще одним важным параметром, который характеризует предельно допустимый радиус кривизны укладки кабеля. Его необходимо учитывать, когда речь идет о прокладке волоконно-оптического кабеля, например, в трубопроводах или кабельных каналах.
Величина минимально допустимого радиуса изгиба часто находится в пределах 15-20 диаметров от внешней оболочки кабеля. Если пренебречь этим параметром, может нарушиться целостность световодов в кабеле.
Кручение (Torsion) определяет способность оболочки кабеля обеспечивать защиту волокна при скручивании оболочки вокруг своей оси. Для кабеля с металлической броней допустимый угол скручивания меньше, чем для кабеля без брони.
Параметры температурного цикла (Temperature cycling) определяют стабильность коэффициента затухания волокна при эксплуатации кабеля в различных температурных условиях. Изменение температуры окружающей среды в первую очередь приводит к скручиванию, растяжению или сжатию кабельной оболочки, а это, как уже отмечалось, оказывает влияние на характеристики волокна.
Надо отметить, что в сопроводительной документации на оптический кабель указывается минимальное и максимальное значение эксплуатационной температуры. Согласно методике измерения этого параметра, относительное изменение затухания в волокне в этом диапазоне температур не превышает нескольких десятых дБ/км. Иногда в характеристиках кабеля, кроме данного показателя, указывают еще и диапазоны температур для хранения, монтажа и эксплуатации.
Зависимость растяжения волокна и оболочки кабеля от прилагаемой силы растяжения
Защита от проникновения влаги (Water penetration) является важным параметром для волоконно-оптического кабеля, особенно если он предназначен для применения вне помещений. В лаборатории тестовый отрезок кабеля помещается в воду на глубину около одного метра. Оптические волокна не должны вступить в контакт с водой в течение одних или нескольких суток.
Положение оптического волокна в трубке
