ניתוח של כבלים אופטיים סיבים תחת מתחים מכניים וסביבתיים

המונחים: fiber Optic Cable Fails

כבלים אופטיים סיבים יוצרים את עמוד השדרה של רשתות התקשורת והמידע המודרניות, המאפשרים שידור גבוה, נמוך-עוצמה על פני יבשות ומרכזי נתונים.למרות היתרונות הטלוויזיונים שלהם, הכבלים האלה פגיעים למגוון של מנגנונים כישלונות המופעלים על ידי לחצים מכניים וסביבתיים.ניתוח כישלונות יסודי אינו רק תרגיל אקדמי - הוא צורך מעשי עבור מפעילי רשת אשר חייבים להבטיח זמן, תחזוקה, ולהגדיל את עלויות, ולהרחיב את אסטרטגיות החיים והעיצוב, ולכן שיטות בקרה טובות יותר.

המורכבות של מערכות אופטיות סיבים - מתפעלות מזכוכית או ליבה פלסטיק, קלדינג, ציפויי חיץ, אנשי כוח, ומעיל חיצוני - כלומר כי כישלון יכול להיווצר בשכבות מרובות. מדגיש מכני לעתים קרובות להתבטא במהלך ההתקנה או עקב טעינה סביבתית, בעוד מדגישים סביבתיים מדגימים חומרים על פני שנים של חשיפה. מאמר זה חוקר את המקורות העיקריים ללחץ, את הפרטים שהם מעוררים, דנים טכניקות אנליטיות עבור אבחון עבור אבחון ומניעה, ומניעות, מוטציות ומניעים.

מתח מכני: גורמים וקונקווינס

גידול ואפקטים

(ב) כבלים אופטיים נועדו לעמוד ברדיוס מסוים, אך מעל לגבול זה - בין אם באמצעות התקנה לא נכונה, מגבלות פיזיות או תנועת קרקע - מחנכים אות נשגבת:0 (מגדיפים) ממולקולקלים 1 (הרחבה של קליבר-רדיוס גלויה לעין) לגרום אור להימלט מהמרכז אל תוך הקלדה, אובדן מוגבר של סיביר:

אפילו התכתות זמנית במהלך ההתקנה יכולה ליצור נקודות מתח שאריות להתפתח נזק קבוע לאורך זמן.עבור כבלים בחוץ, רכיבה על אופניים תרמיים ועומס רוח יכול לגרום עייפות בנקודות הנדנדה, ובסופו של דבר מוביל לשבר ניהול רדיוס נכון - באופן זמני 10 פעמים קוטר הכבלים עבור מתקנים סטטיים ו 20 פעמים עבור דינמי - הוא קריטי.

כוחות Tensile ו-Compressive Forces

במהלך ההתקנה, כבלים חשופים למתחים שאסור לעלות על מפרט היצרן.לחץ מוגזם יכול לגרום לשקע סיבים, אשר משנה פרופילי אינדקס השבירה ולהגדיל את התגברות, או, במקרים חמורים, להוביל לפירוק סיבים מוחלטים.הזן מסוכן במיוחד במחברים ובשורות, שם המעבר הזכוכית ממצופה סיבים חשופים יוצרת נקודה חלשה.

כוחות מדכאים מתעוררים מכבלים מחוסצים תחת ציוד כבד, נגד קצוות חדים, או בתוך קונפדרציה ארוזה בקפידה, בעוד שהמתקפה החיצונית עלולה להופיע שלם, לחץ דחוס פנימי יכול לעוות את הליבה של הסיבים, יצירת נזק קבוע.הנזקים מדכאים לעתים קרובות מופיעים כנקודות אובדן גבוהות מקומיות שקשה לזהות עם סטנדרטיות של זמן אופטי (OTDR) אלא אם כן הם מעלים.

השפעה ויברציה

הלם מכני מהשפעות מקריות, פעילות בנייה או אירועים סיסמיים יכול לגרום שבר סיבים מיידיים.במתקנים אוויריים, רטט המושרה רוח בתדרים חוזרים יכול לגרום לבלוט בנקודות מגע, בהדרגה לציפויים למטה ולחשוף את הסיבים. עייפות רטט הוא מצב כשלון בעל השפעה טובה על כבלים מכווצים ופולטים.

מתח סביבתי: Degradation Pathways

טמפרטורה קיצונית

כבלים אופטיים סיבים פועלים בטווח רחב של טמפרטורה, אך קיצונים גורמים להתרחבות שונה בין הליבה זכוכית, ציפוי פולימרי, ואנשי כוח.FLT:0;0; Thermal רכיבה על אופניים מסיבית 1 יכול להוביל להיווצרות מיקרו-קלרק בכוס, במיוחד אם contaminants נמצאים. in Cold Climates, condensation בתוך כבלים יכול להקפיא, גרימת קרח כי סיבים חמים, דחוסים, עלולים, דחוסים, ולהפחית את הטמפרטורות פולימרים.

המקדם של התרחבות תרמית (CTE) לא מתאים בין סיבי סיליקה (~0.5 ppm / ° C) וציפוי חיץ טיפוסי (50-200 ppm / ° C) יוצר מדגישים בממשק.מעל מאות מחזורים, זה יכול להוביל לדהמה של הציפוי מן הציפוי של הציפוי, חשיפת הסיבים ללחות ולטיפול בנזקים.

תוקפנות ואלימות מים

Moisture הוא אולי האיום הסביבתי הנפוץ ביותר.מים נכנסים לכבלים באמצעות מחברים פגומים, מפרצות מעילים או הדבקה ב conduits. once inside, הוא הידרוליזה את הציפוי ה-crylate, מפחית את הדבקות לכוס, ומקדמת את ה-FLT:0staticFLT:1 - מנגנון צמיחה איטי שיכול לעכב שנים לאחר נזק ראשוני של מים, גם כן, כמו אובדן מתכתי אלומיניום (R) או ירידה במשקל 12 גרם).

טכניקות חסימת מים כגון ליבות מלאות ג'ל, קלטות נפיחות, חוטים חסימת מים יבש הפכו סטנדרטיים בכבלים בחוץ.עם זאת, מים תוקפנות עדיין יכולים להתרחש אם יש פגמים בתהליך הייצור או ההתקנה. ניטור לחות תקופתיים באמצעות רפלקומטריה זמן או חישה טמפרטורה מבוזרת יכול לזהות מים לפני שהוא גורם נזק בלתי הפיך.

קרינה אולטרה סגול

קרינה UV מאור השמש מדגימה את המעיל החיצוני של כבלים בחוץ, גרימת משטח סדק, brittlement, ואובדן של כוח רב-קרקעי זה תהליך פוטו-חמצן מואץ באזורים בעלי יכולת גבוהה וקווי- equatorial. בעוד שתוספים שחורים מספקים הגנה משמעותית, ה-UV בסופו של דבר מגיע לשכבות הבסיסיות, חשיפת אנשי כוח וסיבים ללחות פיזית.

בכבלים לא מדורגים במיוחד לשימוש חיצוני, חשיפה UV יכולה להוביל לכישלון מעיל בתוך חודשים.אפילו בכבלים עמידים UV, בדיקה עבור סדקים או פירוק הוא חיוני, במיוחד בנקודות הסיום ו- slack לולאות שבו החומר נחשף יותר.FLT:0Corning'sFLT:1 הנחיות על אחסון כבל ומתקן מדגיש הגנה UV עבור כל קטע שעשוי להיחשף לשמש ישיר.

חשיפה כימית

כבלים בסביבות תעשייתיות נחשפים לשמנים, לפתקים, לחמצות, לבסיסים שיכולים לתקוף את המעיל והציפוי.לדוגמה, נוזלים הידראוליים במכונות או דהו כימיקלים ליד כבישים יכולים לגרום לנפיחות, לרכך או לפצח.בבניינים בפנים, סוכני ניקוי או מטושטשים מחומרי בניין עשויים לפגוע בפסגת PVC או LSH (קטל עשן נמוך) לעתים קרובות נראה השפלה, כמו התמוטטות, או סדקים.

בדיקות תאימות חומריות הן קריטיות כאשר בחירת כבלים לסביבות קשות.מעילים מיוחדים - כגון פוליאורטן, צ'פלין, או פוליאתילן עמיד מבחינה כימית - זמינים עבור תרחישים חשיפה כימית.בדיקות חזותיות רגילות והחלפה תקופתית בסביבות אגרסיביות להפחית את הסיכון הזה.

מצבי כישלון נפוצים בפרט

מיקרובונדס ומקבונדס

כפי שהוצג קודם לכן, bends הם הגורם השכיח ביותר לאובדן אות.0.0. [MacrobendsFLT:1] מזוהה בקלות באמצעות OTDR עקבות המציגות אירועי אובדן חדים:2 [הבגדים]:2 [3] מטבוליטים 3 הם יותר בסובסידיות: הם מופיעים כעלייה הדרגתית של עלייה הדרגתית על פני חלק, לעתים קרובות מיוחסים לחיבור מלוכלך או אובדן גבוה של מיקרוסקופים, אפילו מפולנים, עלולים, או מפולנים, עלולים, או יותר, או מפולנים, או מפולנים, או מפולנים, עלולים לדחוסים לדחוסים, או לדחוסים, או לכדי לחץ גבוה, או לכדי לחץ גבוה, או לדחוסים, או לכדי לחץ גבוה, או לכדי לחץ נמוך יותר, או לכדי לחץ מפונקבוניים, או מפולנים.

המונחים: breakage

קרע סיבים שלמים מתרחש כאשר מתח פני השטח עולה על העוצמה של הסיבים, בדרך כלל סביב 5 עד 10% זן עבור סיבים prise. עם זאת, פגמים משטח (פגמים Griffith) יכול להפחית את הכוח באופן דרסטי.שבר לעתים קרובות קורה על פי חיבור ferrules, נקודות splice, או nds חדה.המשטח מציג תכונות אופייניות: אזור (Moth, סדקים), סדקים ראשוניים (Discot) ו-atrotic Zone) תחת מיקרוסקופית) , מיקרוסקופית (Ric) כישלונות (Dirt) sterret) ct) ct) , מיקרוסקופית (Ricdextext) sterret) , sterretext) sterretexretcindextradext) כישלונות (Dirdext) sterretextextextextext) , מיקרוסקופית (Dirtextcindextcindexating מיקרוסקופית (Rirtextextextcind) כישלונות (Remt) כישלונות (Ric) כישלונות (Remt) כישלונות

כשלון וכישלון

דלמינציה מתייחסת להפרדה של הציפוי העיקרי (בדרך כלל UV-cured acrylate) מן סיבי הזכוכית.זה יוצר פערים כי לחיחות מלכודות ולקדם עייפות סטטית.כישלון יכול לגרום ההזדקנות התרמית, התקפה כימית, או שחיקה מכנית.לאחר שהדלמנטון מתחיל, הסיבים חשופים ללחצים סביבתיים שמזרזים את הכשל מיקרוסקופ של סיבים יכול לחשוף אזורים שבהם הציפוי אינו דבק אחיד.

הידרוגן-Induced Attenuation

מולקולות הידרוגן מתפוגגות בסיבים של סיליקה, מה שגורם להפסדים בלתי הפיכים והבלתי ניתנים לעצימה, עלייה בהפסדים בולטים (כ-1240 ננומטר) להיעלם כאשר מקור המימן הוסר.הפסדים בלתי ניתנים להחלפה, הנגרמים על ידי תגובות כימיות עם פגמים בכוס, הופכים למקורות קבועים של מימן כוללים כוח מתכתי, מחוץ לחומרים של חומרים מטבוליים, ואבדים נמוכים יותר.

שיטות ניתוח כשל

OTDR ו- Optical Loss Testing

ה- OTDR הוא הכלי העיקרי לניתוח כשל שדה.זה שולח דופק לייזר על הסיבים והצעדים שמשתקף אור כדי ליצור עקבות של אובדן מול מרחק.אירועים אובדן פתאומי מצביעים על בועות מאקרו, מחברים, או הפסקות. אובדן Gradual עולה כי מיקרו-קרב או הזדקנות מימן. OTDR יכול גם לאתר תקלות עם דיוק ברמה גבוהה, המאפשר חפירה יעילה או החלפת, לא יכול להבחין בין נזק מסוים ללא תוספת.

מיקרוסקופיה ו- Fractography

עבור זיהוי מצב כישלונ מפורט, שברים סיבים נבדקים תחת מיקרוסקופים אופטיים וסריקה אלקטרונים.פרגנווגרפיה - הניתוח של משטחים שבר - יכול לקבוע אם הכישלון היה עקב עומס יתר של עשרות, עייפות, או קורוזיה מתח.נוכחות טבעות concentric (סימנים לטראגמי) מצביע על צמיחת סדקים. a Mirror-mist-Breakle נקודות לאירוע חד-פעמי.זה ניתוח קריטי לזיהוי גורמים לייצור שורש או פגמים התקנה.

בדיקות מתח סביבתי

בדיקות ההזדקנות המותקנות (למשל, חום לח, רכיבה תרמית, חשיפה UV) משמשים כדי להעריך עיצובים כבל לפני הפריסה. בדיקות אלה מדמות שנים של לחץ שדה בשבועות.תוצאות מידע על בחירת חומרים ושיפורים עיצוב.עבור כישלונות שדה, בדיקות סביבתיות תואמים יכול לשכפל את ההשפלה צפה, המאשר את הסיבה.

אסטרטגיות מניעה ומייגציה

עיצוב ובחירת חומרי

בחירת כבלים עם דירוגים מכניים וסביבתיים מתאימים לסביבת הפריסה היא קו ההגנה הראשון.לתרחישים גבוהים, הדור האחרון של סיבים רגישים בכפיית (G.657) סובלים רדיוי חזק יותר ללא הפסד. עבור סביבות קשות, חומרי מעיל חזקים (למשל, HDPE עבור בחוץ, Teflon עבור צמחיים כימיים) וציפוי עתירי זמן גבוהים (למשל, סוג פלדה) לעומת לחץ דם (כמו גם) ונקי מים.

התקנת הפרקטיקה הטובה ביותר

דבקות ביישומה של היצרן במהלך ההתקנה מונעת את רוב הכישלונות המכניים.נהגים מרכזיים כוללים: באמצעות משיכת קווים עם ניטור מתח, הימנעות מחוד חד עם הגנה בכבלים, שמירה על רדיוי nd מינימלי, ואבטחת לולאות slack. Post הסרת OTDR בדיקות אימותים כי לא קרה שום נזק.אימון עבור מתקנים על רגישות סיבי הוא חיוני.

מעקב ותחזוקה חיזוי

מערכות ניטור רציף באמצעות OTDR, מבוזרות חישה אקוסטית, או טמפרטורה מבוזרת חישה יכול לזהות aomalies לפני שהם הופכים לכשלים.לדוגמה, עלייה הדרגתית של התגברות במיקום מסוים עשוי להצביע על פיתוח מיקרובונדים או מים באגרסיביות.אזהרה מוקדמת מאפשרת בדיקות יזום.

בקרת הסביבה

במתקנים תת-קרקעיים, מערכות conduit עם ניקוז נאותה ואוורור למנוע הצטברות מים. עבור כבלים אוויריים, לחי רטט טבעות שופכות קרח להפחית את הלחץ המכאני.באקלים קיצוניים, מחסנים מבודדים או מסלול חום יכולים להפחית את הקיצוניות הטמפרטורה.

אפשרויות ל-Sefi Optic Reliability

מתקדם סיבים אופטיים הטכנולוגיה ממשיכה לשפר את חוסן.עיצובים של סיבים חדשים, כגון רב-core וסיבים דמויי-core, עשויים להציע רגישות nd מופחתת. ציפויים עצמיים שתיקון microcracks נמצאים בשלבים מוקדמים של מחקר. בצד הניתוח, למידת יישום נתונים OTDR יכול לחזות כישלון עם דיוק גבוה, המאפשרים תחזוקת חיזוי באמת.

מסקנה

ניתוח כשל של כבלים אופטיים תחת מתח מכני וסביבתי מגלה כי רוב הכשלונות ניתנים למנוע באמצעות עיצוב הולם, התקנה ותחזוקה. יחסי בין גורמים כגון כיפוף, מתח, לחות, UV וכימיקלים יכולים לדרג כבלים בדרכים צפויות. על ידי הבנת המנגנונים האלה - מיקרובנס, עייפות סטטית, ירידה מונעת מימן - מפעילי עבודה יכול ליישם אסטרטגיות להורדת תפקודים ממוקדים, כמו גם שיטות ניטור יעיל של חומרים מתקדמים, כדי למנוע תפקודים של תפקודים, כמו גם חומרים מתקדמים, כמו גם כדי לספק חומרים מתקדמים של תפקודים, לחץ דם יעיל של תפקודים, ואפקטים, כמו גם כן, כמו גם שיטות ניטור יעיל של תפקודים של תפקודים של תפקודים של חומרים מתקדמים של תפקודים של תפקודים של תפקודים, ואפקטיביים של תפקודים של תפקודים, לחץ דם יעיל, ואפקטיביים של תפקודים, כמו גם כן, ואפקטיביים של תפקודים מתקדמים, כדי למנוע, לחץ דם, כדי למנוע את שיטות ניטור יעיל של תפקודים של תפקודים מתקדמים של חומרים מתקדמים של חומרים מתקדמים של חומרים מתקדמים, כדי למנוע את שיטות ניטור יעיל של תפקודים מתקדמים, לחץ דם יציבים של תפקודים של תפקודים של תפקודים של תפקודים מתקדמים, לחץ דם יעיל, כדי למנוע את שיטות