室内通信用单芯软光缆生产综述

孙华辰

（江苏大学 电气信息工程学院，江苏 镇江 212013）

0 引 言

随着5G时代的来临，宽带网络建设和智能建筑得以持续迅猛发展。室内单芯软光缆因其用途多、使用范围广、使用量大、结构简单、价格便宜、重量轻等具有很大的市场容量，也成为室内通信的重要传输路径。室内单芯软光缆可广泛运用于室内布线、跳线、通信设备和数据设备内的连线及数据线、用户引入端等地方，是室外与通信终端设备之间数据传输的桥梁。随着光纤化的不断深入，室内单芯软光缆的用途和用量将会进一步扩大化。

室内单芯软光缆具有紧套和松套结构之分。紧套结构由涂覆光纤、紧套层、加强构件和护套按照一定的工艺流程组合而成，而松套结构由涂覆光纤、填充复合物、松套管、加强构件和护套按照一定的工艺流程组合而成。由于松套结构的室内单芯软光缆含有油膏等填充复合物和松套管，结构复杂、价格贵，室内使用繁琐且不卫生。紧套结构的室内单芯软光缆（以下简称软光缆）则结构简单、价格便宜，使用便捷、无污染，更加符合室内使用环境。

1 软光缆生产设备

软光缆的生产加工由软光缆生产线完成。软光缆生产线按照生产流程依次包括紧包光纤放线架、纱线放线架、挤出机、主控制柜、两级水槽、测径仪、喷码机、牵引轮和收线架等电气元器件和机械设备。各部件之间需要按照特定工艺参数设置相应温度、张力及其他数据，且在安装时要保证各个部件有序排列，并通过拉中心线的方式确保安装位置正确，否则无法生产出合格的软光缆成品。

合格的软光缆一般满足以下三方面要求：

（1）1 550 nm波长、1 310 nm波长下，光纤损耗在正常范围内，且测试无台阶、无断点；

（2）软光缆外观光滑圆整，护套料塑化正常、无破损，长度不得低于正常要求值；

（3）符合工艺中关于外径、壁厚、同心度、高温收缩等参数的相关要求，且无粘纱和粘光纤现象。

软光缆生产线各设备之间以挤出机为核心，其余被分为挤出前级和挤出后级。

1.1 挤出机

挤出机的选型根据所要达到的护套外径、壁厚及护套材料的腐蚀程度等参数而定。软光缆生产线使用的挤出机，一般采用小型挤出机即可满足正常要求。挤出机中经常需要调节和更换的位置是机头上的模套和模芯。模套和模芯是生产前期准备工作的重要关注对象，其调节可影响软光缆成品的同心度、外径、壁厚和损耗等工艺参数。

挤出机的作用是按照一定的机身和机头温度要求，将护套料颗粒塑化成半流体状，作为软光缆结构中最外层护套。半流体状的护套料通过挤出机上的模芯、模套等关键部件挤出成管状护套，并通过调偏心的方式保证挤出的管状护套同心度在正常要求范围内。挤出的管状护套正好可以套接在穿过模芯孔的紧包光纤和纱线上，且不得出现粘连现象。

1.2 挤出前级

挤出前级是指软光缆结构中各部分的智能准备区域，主要包括紧包光纤放线架、纱线放线架和稳线架。其中，紧包光纤放线架和纱线放线架主要是为了将紧包光纤和纱线有序地穿入挤出机，并配合适当的张力要求和张力动态调节功能完成智能准备工作；稳线架是将紧包光纤放线架和纱线放线架中释放的紧包光纤和纱线有序地汇集起来，保证从挤出机机头模芯孔的正中心穿过，为后续软光缆成型做准备。

在软光缆生产过程中，紧包光纤放线架和纱线放线架的张力动态调节功能至关重要，关乎软光缆成品外径是否均匀、成品是否粘纱和粘光纤，进而影响软光缆的测试损耗是否正常。稳线架的结构和功能较为简单，但前期安装较为麻烦，不仅需要用膨胀螺丝固定于地面，而且需要确保与挤出机模芯的正中心位于同一条水平线，否则极易出现软光缆成品粘纱或粘紧包光纤的情况。

1.3 挤出后级

挤出后级是指软光缆挤出雏形产生后如何保证合理地形成稳定成品，所要达到的功能主要包括护套料合理地降温凝固、外径保持正常范围、字体保证正常喷印和收线正常。每个功能都需要配套的设备来完成。由于软光缆生产速度较快，每种设备都需要配合生产速度来设定相应的参数，以达到最佳匹配。

1.3.1 合理地降温凝固

合理地降温凝固是指运用两级水槽作为降温设备，将挤出机挤出的半流体管状护套及其内部穿入的紧包光纤和纱线进行降温。降温通过热传递原理实现，降温过程不能过快或过慢。过快的降温会导致半流体管状护套收缩变形，造成表面不光滑圆整；过慢的降温会导致降温不完全，经过牵引轮后会压扁变形，或进入收线盘后受压变形，并可能导致护套与内部的紧包光纤和纱线粘连在一起，造成测试损耗增大。两级水槽的长度和水温根据生产速度来设定。此外，两级水槽要具备水循环和加热、制冷功能，还要具备水温动态调节功能，保证水温恒定不变。

1.3.2 外径保持正常范围

在软光缆正常生产过程中，生产速度根据牵引轮的转速而定。生产速度的稳定需要牵引轮转速的恒定不变，而外径的大小主要依靠牵引轮与挤出机之间的匹配来完成。调节挤出机的挤出量需要通过主控制柜上的显示页面和操作键盘来完成。当挤出数据稳定时，挤出机的挤出量在理论上是恒定的。但是，由于设备本身精准度的问题，挤出数据稳定时，挤出量依旧会存在微微变化，而这种变化会导致软光缆外径的快速变化。因此，为了得到更加稳定的外径，在牵引轮转速稳定的前提下，需要对挤出机的挤出量进行在线动态微调。外径变小时将挤出数据微微增大，外径增大时将挤出数据微微减小，从而保证软光缆外径始终维持在一定范围。

1.3.3 字体保证正常喷印

字体喷印工作由喷码机完成。根据客户的需求，一般需要向软光缆的护套上喷印一些字体，这些字体以英文字母、拼音和数字为主，意在显示客户的一些基本信息和软光缆的一些基本型号。由于软光缆外径较细，且高速生产时存在缆身抖动情况，再加上喷码机本身质量问题和维护不到位、不及时等因素，实际生产中会出现较多喷印不清晰、漏喷、错喷等问题。喷印事故造成的问题缆虽然不影响软光缆本身的通信功能和正常使用，但影响其美观，且不符合客户要求。为了避免浪费，类似于这种喷印事故的问题缆一般可以通过擦字后重新喷印的方式加以弥补。但是，这种重新喷印的方式会大幅增加成本投入，如果操作不当，不但无法重新利用，还有可能对软光缆造成不可逆转的二次破坏，严重时会导致缆身扭曲变形、紧包光纤信号中断等，从而形成废缆。因此，字体喷印须以细心谨慎为主。

1.3.4 收线正常

收线通过双盘切换或其他收线设备来完成，是软光缆生产的最后一道工序。收线张力和排线问题是收线影响软光缆质量的两个重要原因。若采用双盘切换，相关数据设置好后，排线问题将迎刃而解。收线张力需要保证排线稳定的前提下尽可能小，以减小上盘后软光缆之间互相挤压的力度，避免因受压而造成软光缆在某一点处出现测试台阶或大损耗。

2 问题分析

软光缆虽然没有过于复杂的工艺，但是融合了最基本的挤出原理。软光缆采用的护套料具有性质软、伸缩性较强等特点，再加上缆身直径较小、壁厚较薄，实际生产时会出现各种细节问题。这种细节主要体现在设备、工艺、操作等方面，而每一处细节的忽略都极易造成软光缆的质量问题。因此，软光缆的生产过程完全能够体现出挤出工艺中出现的绝大部分问题。

实际生产中会因为设备零部件突然损坏或失控、工艺参数设置不到位、操作不认真不仔细等各种原因而导致出现测试台阶和大损耗、外径不匀等现象，且很难在停机时查找出导致这些问题的具体原因。此外，当问题较大、较为繁杂时，还需要在线跟踪观察或重新调试，而这必然引起更大的浪费。因此，对软光缆而言，生产经验和对问题的可控度异常重要。下面根据实际生产经验，将出现测试台阶和大损耗、外径不匀的部分原因展开具体分析。

2.1 测试台阶和大损耗

测试有台阶和大损耗是指软光缆成品后，通过OTDR测试其内部的光纤损耗。当光纤受压或受力超出能够承受的最大压力且又不会将其压断时，会在测试时的线条上出现陡然塌陷的情形，即测试台阶。当有台阶时，测试损耗一般会变大。此外，如果光纤内部受力过大且是均匀受力，则测试可能无台阶，却会出现整体损耗偏大的情况，即为测试大损耗。产生的具体原因主要包括收线张力过小、收线张力过大、紧包光纤放线张力过大、粘纱和紧包光纤。

（1）收线张力过小、收线张力过大。对于双盘切换或其他收线设备而言，当收线张力过小时，会出现上盘后缠绕不紧密、排线到边时松弛或换盘时跨线等问题。排线松弛会造成某圈缆出现非正常鼓起现象，引起排线蓬松、混乱、受压，从而使光纤受力引起台阶和损耗；当收线张力过大时，会拉伸护套，待收线结束后，护套因自然收缩而使得相互挤压力变大，从而易引起光纤受力，产生台阶和大损耗。

（2）紧包光纤放线张力过大。当紧包光纤放线张力过大时，紧包光纤被拉长，收线结束后，紧包光纤自然收缩而使得相互挤压力变大，从而容易引起光纤受力，产生台阶和大损耗。

（3）粘纱和紧包光纤。粘纱和紧包光纤也是引起台阶和大损耗的重要原因。当热水槽和前级冷水槽淹没不及时或不完全时，会造成护套料在挤出后无法按工艺要求及时凝固或凝固不均匀。凝固不及时可能会导致纱线在某一点上黏连护套内壁，凝固不均匀会导致护套收缩不均匀而造成缆身侧向扭曲并粘纱，这主要是由生产人员拉牵引后未及时关注好细节问题而造成的。当收线排线不整齐尤其是最内侧排线不整齐时，会使最内侧一层缆呈大间距螺旋状排列，容易导致上层缆身出现类似于弯折的现象。

因此，避免测试台阶和大损耗，要从设备本身的稳定性和操作人员的规范性抓起。

2.2 外径不匀

软光缆与接头配合使用，才能将通信信号传递给终端服务器。在对软光缆缆身两端做接头时，要求软光缆缆身外径要与接头的尺寸匹配。过大的外径无法穿入接头，过小的外径在穿入接头后会松弛而无法受力，因此软光缆外径要求较严格。实际生产中，因为放线抖动、牵引打滑、胶料等原因，会造成外径不匀的情况。

（1）放线抖动。当紧包光纤或纱线放线架出现异常抖动且抖动幅度较大时，进入模芯的紧包光纤和纱线会带动挤出的护套一起摆动，从而引起外径不匀。

（2）牵引打滑。当牵引打滑时，会使放线速度跟不上挤出速度，从而引起大外径。

（3）胶料。长期不擦机、操作不到位时，料在机身机头内处于长时间高温烘烤而无法及时排出的状态，易产生胶料，而胶料会在挤出时偶尔或经常被带出，使得软光缆表面产生较大凸起而引起外径不匀。

要想防止外径不匀的出现，需要从设备维护及人员操作细节上入手。

3 结 论

本文根据实际生产经验，详细介绍了室内通信用单芯软光缆的主要生产设备及其在生产中发挥的功能，并以此为基础总结了实际生产中遇到的具体问题，分析了测试台阶和大损耗、外径不匀等问题产生的原因及结果，论述了问题的根源。针对这些问题主要由设备、工艺、操作等多种环节相互交叉而导致的情况，提出了具体解决方案，以期提供借鉴。