重力机械对光缆产品研发与生产的影响

孙阳

【摘 要】随着社会的发展，各种基础建设项目也在快速发展着，比如说一些市政、管道的工程。这些工程虽然能给城市的发展带来好处，但也给直埋的电缆带来了一定的威胁，特别是对公路建设方面。本文从重力机械性能的定义出发，讲述了重力机械性能对光缆产品研发的影响测试，比如说：拉伸、压扁、反复弯曲、扭转等外力作用方式的影响。之后阐述了进行这些测试原理，即光纤衰减、光纤应变、光缆应变、光纤色散等。从多个角度全面、深入的介绍了重力机械对光缆产品研发与生产的影响。

【关键词】重力机械；光缆产品；研发；生产

电力通信的快速发展，使得越来越多的光缆产品被应用在电力线路中。目前，国内较为常用的是全介质自承式光缆、光纤复合架空地线光缆。强电场合，比如说电力和铁路通信系统，或者是跨越复杂地形、大江大河等大跨距场合时，主要使用的是全介质自承式电缆。光纤复合地线是在电力输送地线中包含供通信用的光纤单元。它是通过复合在地线中的光纤来传递信息，也是作为输电线路的防雷线，保护输电导线免遭雷电袭击。这两种电缆都是利用电力杆路来架设的，需要光缆能实现耐腐蚀、大跨度。因此，对这种光纤的机械性能测试是非常重要的。

1.重力机械性能

光缆无论在制造、运输、施工，还是在使用的过程中，都会受到各种各样、不同程度的外机械力的作用，使得其传输的性能、使用寿命会发生变化。这些外力的作用状态大致有：压扁、拉伸、振动、弯曲、扭转等几种常见方式。

根据实际的铺设、维修等使用情况以及实际环境条件的限制，需要对光缆的机械性能做出一定的要求。如果在使用过程中，光纜受到的张力很大，当超过了自身的极限值时，光缆很有可能会失去原有的功能，甚至是出现断裂现象。在光纤的安装或者维修过程中，光缆还会在外力的作用下，加上光缆自身的脆性，使得光纤受损，影响其的功能发挥。

2.重力机械性能对光缆产品研发的影响测试

2.1压扁

鉴定光缆的抗压性能是压扁试验的主要目的。试验期间光缆内的光纤不被破坏，且应该保证衰减变化的数值在合理的范围内。压扁试验的程序是：将试验样品放置于水平的钢制基板和可移动的钢制平板之间，利用重型工具在不同的负荷量下对其进行挤压。施加的负荷是在三个不同的区域上，持续时间超过1min，间隔超过500s，在挤压5min后测试衰减变化。

2.2拉伸

在光缆的一定拉伸范围内进行试验，检验出性能衰减和和光纤应变在光缆上的负载的函数关系，叫做拉伸试验。这是一种非破坏性的试验。具体的步骤如下：在拉伸装置的两端，固定和夹持试验光缆，防止光缆中的元件发生纵向滑动；然后将试验光纤和光学监测装置连接起来，完成安装。接下来，按照5mm/min-10mm/min的拉伸速度，连续不间断的拉伸光纤的负荷至一定的标准值，并在此保持1min以上时间，每次都记录下相应拉伸负荷下的衰减变化和光纤应变数据。最后，将所有的数据计算、绘制出拉伸负荷和衰减变化、光纤应变的函数关系，分析光缆的机械性能。

2.3反复弯曲

测定光缆抗反复弯曲性能是此试验的主要目的。能够测定出光缆的物理损伤或者试验样品的衰减增加是此试验的结论要求。具体程序如下：光缆试验样品一定要按照规定截取长度，然后将其固定在特定的试验装置上。试验样品从垂直的位置弯曲到右侧的极限位置，2秒之后将样品弯曲到左侧的极限位置，之后再返回到初始位置，形成一次循环的、反复弯曲的过程。弯曲的变化速度应该维持在2秒一次的循环时间内，按照试验的规定要求，对弯曲的角度、循环的次数、重物的质量和弯曲的半径进行特定规划。每一次循环后都需要记录下当时的光缆性能是否变化，变化值是多少等数据。

2.4扭转

测定光缆的抗扭转性能需要对光缆进行扭转实验。试验要求在合理的、有效的范围内，测出样品的物理损伤或者是衰减的增加值。将按照规定截取有效长度的光缆试验样品，然后在试验装置的固定夹头一端夹持住光缆样品，另一端则通过连接器或者其他端接件固定在能够转动的夹头上。按照规定的要求，让处于起始位置的光缆进行一定时间的顺时针旋转，然后再在同样的时间内进行逆时针旋转，最后回到起始位置。这个完整的过程就是一个循环周期。

3.测试原理

3.1光纤衰减

光纤的衰弱是指光电信号沿着光纤传输时，光功率的损耗。衰减表明了光纤对光能的传输损耗，是光纤的一个重要参数。光纤衰减的重要作用主要体现在对光纤质量的评定和和对光通信系统的中继距离的确定。光纤传输特性的主要参数就是指光纤在其工作波长下的衰减系数。截断法、插入法、后向散射法是用于测量光纤损耗的三种主要方法。

3.2光纤应变

光纤应变的定义是指光纤在受到外力拉伸的时候，单位长度的光纤所发生的伸长量变化。光纤的伸长量并不能用具体的长度测量仪器进行测量，因为它是被包容在光缆之中的。因此，只能变相的采用测量光纤传输中的正弦调制光信号的变化值的方法，进一步算出光纤长度的变化。

3.3光缆应变

光缆应变的测量，在拉伸试验中，是在水平部分的试验光缆样品外护套上进行的，可以直观的测量试验的数据。试验装置中的两个轮式位移光栅传感器可以通过调节支架对试验样品进行固定，仪表部分主要是处理传感器输送过来的信号，转换后送往计算机进行处理或绘制成应变测试图像。

3.4光纤色散

光纤中传输的信号是由不同频率、不同信号能量的模式成分组成的。因为速度的不同而产生不同速度的传输信号，导致在信号传输过程中的波形失真现象。这种脉冲展宽的物理现象叫做色散。测试的过程可以通过测量同一正弦调制信号在不同波长下的相移得出群延时和波长的关系，进而计算出色散系数。

4.结论

重量轻、容量大、传输距离远、不容易受电磁干扰等是光纤通信的有点，也是其被广泛应用的主要原因。目前，国内通信行业的主干线路，基本上采用的都是光纤运输。光纤的运用也能够满足电力部门对通信的需求。对于这些可能会对光缆产品造成影响的重力机械，应该深入的研究，并制定出相应的措施来防御。而且因为光纤自身的特殊属性，对架设的条件、光缆的机械性能都有一些更高的要求。因此，准确、快速的对光缆性能进行测试，并采取措施改善并运用，是光缆行业的当务之急。这也对光缆的研发和生产提出了更高的要求。 [科]

【参考文献】

[1]刘殿文.电信光缆检修维护管理[J].科技致富向导，2013，（14）：66.

[2]彭汐单，杨济海.普通光缆的光纤应力侵蚀影响分析及对策[J].江西电力，2014，（5）：64-65，84.

[3]侯龙威.浅谈光缆的防护技术[J].信息通信，2013，（1）：172-173.