การยืดอายุของสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติก
วิธีการรับประกันอายุการใช้งานของสายเคเบิลใยแก้วนำแสงมากกว่า 20 ปี
ในระบบการสื่อสารทางแสงทางไกลลักษณะการส่งสัญญาณด้วยแสงไฟเบอร์ออพติกควรมีความมั่นคงในระยะยาวโดยเฉพาะอย่างยิ่งสายเคเบิลใยแก้วนำแสงฝังที่ฝังอยู่ในระยะไกลและระบบเคเบิลใต้น้ำ โดยทั่วไปมีอายุการใช้งานที่ยาวนานของสายเคเบิลและหวังว่าจะมีการใช้งานอย่างปลอดภัยมากกว่า 20 ปีในขณะที่สายเคเบิลใต้น้ำจำเป็นต้องปรับปรุงอายุการใช้งานของบริการเป็น 25 ปีและต้องใช้เวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลว 10 ปี ดังนั้นวิธีการ enxtend ชีวิตของสายเคเบิลวิธีการใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงอย่างถูกต้องเป็นปัญหาทางเทคนิคที่สำคัญที่คนดูแลเกี่ยวกับจากด้านของโครงสร้างของสายเคเบิลภายใต้การพูดคุยเกี่ยวกับวิธีการยืดอายุการบริการของ สายเคเบิล
มีสามปัจจัยที่มีผลต่ออายุการใช้งานของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง
ใยแก้วนำแสงเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของวัสดุในสายเคเบิลใยแก้วนำแสงเพื่อปรับปรุงอายุการใช้งานของสายเคเบิลพื้นฐานที่สำคัญที่สุดคือการปรับปรุงอายุการใช้งานของใยแก้วนำแสง
ปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลต่ออายุการใช้งานของใยแก้วนำแสงคือ:
1. microcracks พื้นผิวไฟเบอร์อยู่และการขยายตัว;
2. บรรยากาศของโมเลกุลไอน้ำบนพื้นผิวของเส้นใยและการแกะสลัก;
3. สายเคเบิลที่ไม่มีเหตุผลวางความเครียดที่เหลือจากผลกระทบระยะยาว ฯลฯ
ด้วยเหตุผลเหล่านี้ทำให้ความแข็งแรงเชิงกลของใยแก้วนำแสงควอตซ์ลดลงการลดทอนค่อยๆเพิ่มขึ้นในที่สุดจะทำให้ไฟเบอร์แตกอายุการใช้งานของสายเคเบิล เนื่องจากพื้นผิวของเส้นใยจะมีรอยแตกขนาดเล็กเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศการเจริญเติบโตช้าลงทำให้รอยแตกขยายตัวต่อเนื่องการเสื่อมสลายของความแข็งแรงเชิงกลของเส้นใยอย่างค่อยเป็นค่อยไป ตัวอย่างเช่นเส้นใยควอทซ์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง125μmหลังจากสามปีของการเปลี่ยนแปลงอย่างช้า ๆ ในอนาคตความต้านทานแรงดึงของเส้นใยจาก 180kpsi (เทียบเท่ากับความต้านทานแรงดึง 1530g) ลดลง 60kpsi (เทียบเท่ากับความต้านทานแรงดึง 510 กรัม) การเปลี่ยนแปลงที่ช้าเช่นนี้เกิดจากหลักการลดความแข็งแรงทางกลของเส้นใยคือ: เมื่อรอยแตกขนาดเล็กของเส้นใยไมโครไฟเบอร์ (หรือข้อบกพร่อง) ภายใต้ความเค้นจากภายนอกการแตกหักจะไม่เกิดขึ้นในทันทีเมื่อความเค้นถึงค่าวิกฤต หยุด เส้นใยซิลิกาสัมผัสกับความเครียดคงที่น้อยกว่าค่าวิกฤตรอยแตกบนพื้นผิวจะเกิดขึ้นอย่างช้า ๆ ขยายความลึกของค่าแตกหักแตกที่สำคัญซึ่งเป็นกระบวนการของการสลายตัวของความแข็งแรงเชิงกลของเส้นใย ความแข็งแรงเชิงกลของควอตซ์ใยแก้วนำแสงลดลงเนื่องจากความเครียดของน้ำและสภาพแวดล้อมในบรรยากาศภายใต้การกระทำร่วมกันของโมเลกุลการกัดเซาะและไอน้ำ
วิธีการยืดอายุการใช้งานของเส้นใยนำแสง
เมื่อเส้นใยในสภาพแวดล้อมสูญญากาศเนื่องจากไม่มีโมเลกุลของน้ำเพื่อให้เกิดความเครียดจะไม่เกิดการกัดเซาะพารามิเตอร์ของความเหนื่อยล้าของ N เป็นค่าสูงสุดเส้นใยยังมีความแข็งแรงสูงสุดเมื่อความแข็งแรงคือความแข็งแรงของ เส้นใยเฉื่อยที่เรียกว่าศรี เส้นใยในสภาพแวดล้อมการใช้งานและมีอายุการใช้งานของ ts และเส้นใย stress inert มีความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มของ Si: lgts = -nlgσ + lgB + (n-2) lgSi สองหลังเป็นค่าคงที่ของสูตรข้างต้น เมื่อความเครียดคงที่ stress อายุการใช้งานของไฟเบอร์และความล้าของเส้นใยจะมีเพียงค่าพารามิเตอร์ N ยิ่งค่าของ N มากขึ้นใยแก้วนำแสงก็จะมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นของ ts
ดังนั้นการปรับปรุงอายุการใช้งานของใยแก้วนำแสงในสองวิธี:
ครั้งแรกเมื่อพารามิเตอร์ความเมื่อยล้าได้รับการแก้ไขอายุการใช้งานของใยแก้วนำแสงจะถูกเปิดเผยเฉพาะกับความเครียด TS σและดังนั้นการลดความเครียดที่กระทำกับเส้นใยนำแสงคือการปรับปรุงอายุการใช้งานของวิธีการของเส้นใยนำแสง เมื่อคนสร้างใยแก้วนำแสงบนพื้นผิวของเส้นใยเพื่อสร้างแรงกดดันในการต่อสู้กับความเครียดแรงดึงลดความเครียดแรงดึงในระดับที่มีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้จึงสร้างแรงกดดันบนเทคโนโลยีชั้นหุ้มเพื่อผลิตเส้นใยนำแสง
หากตั้งค่าให้ทนทานต่อความเครียดของเส้นใย lifea, ชีวิต t1, เมื่อหุ้มเส้นใยมีแรงกดดันอัดσR, ชีวิตของเส้นใย t2: t2 = t1 [(σa-σR) / σa] -n
จากนั้น (σa-σR) สำหรับเส้นใยที่จะทนต่อความเครียดสุทธิจริง มันแนะนำว่า: ความเครียดจากการบีบอัดหุ้มใยแก้วนำแสงกว่าชีวิตอีกต่อไป ในปีที่ผ่านมาบางคนทำชั้นการบีบอัดพื้นผิวใยควอตซ์ GeO2 เจือด้วยควอตซ์ทำด้วยใยแก้วนำแสงควอตซ์ TiO2 ยาหุ้มความต้านทานแรงดึงของเส้นใยตัวเองจาก 50kpsi เพิ่มขึ้นเป็น 130kpsi (ความต้านทานแรงดึงเพิ่มขึ้นอย่างมากจาก 430 กรัมถึง 1100 กรัม) ความเมื่อยล้าของใยแก้วนำแสงคงที่จาก n = 20 ～ 25 เพิ่มเป็น n = 130
ประการที่สองเพื่อปรับปรุงพารามิเตอร์ความเมื่อยล้าคงที่และเส้นใยแสงเพื่อปรับปรุงอายุการใช้งานของเส้นใย ดังนั้นคนในการผลิตเส้นใยแสงเส้นใยควอทซ์ตัวเองพยายามที่จะตัดบรรยากาศเพื่อให้จากสภาพแวดล้อมในบรรยากาศค่าที่เป็นไปได้ของพารามิเตอร์วัสดุ n จากสภาพแวดล้อมเป็นพารามิเตอร์ของวัสดุเส้นใยของตัวเองสามารถทำให้ค่าของ n มีขนาดใหญ่ขึ้นส่งผลให้พื้นผิวของเส้นใยของ“ เทคโนโลยีการเคลือบซีล”
กว่าทศวรรษที่ผ่านมาการใช้ "เทคโนโลยีการเคลือบตราประทับ" เพื่อผลิตใยแก้วนำแสงมีความก้าวหน้าอย่างมาก ขยายโดยวัสดุเคลือบโลหะไปยังโลหะออกไซด์คาร์ไบด์อนินทรีย์ไนไตรด์อนินทรีย์คาร์ไบด์ออกไซด์ของไนโตรเจนและคาร์บอนอสัณฐาน CVD ฝาก โครงสร้างชั้นเคลือบของชั้นเคลือบโลหะโดยชั้นเคลือบตราเดียวกับการพัฒนาของชั้นเคลือบอินทรีย์รวมกับโครงสร้างชั้นเคลือบคอมโพสิตมูลค่าเส้นใยของการใช้งานจริงมากขึ้นคุณสมบัติใยแก้วนำแสงคุณสมบัติทางกลและความต้านทานความล้า ปรับตัวดีขึ้น
ตัวอย่างเช่น:
1. ใยแก้วนำแสงเคลือบโลหะ: อลูมิเนียมใยแก้วนำแสงเคลือบสามารถทนต่อการทดสอบความเครียด 1Gpa (150kpsi) จมอยู่ในน้ำที่อุณหภูมิ 350 ℃การใช้อายุขัยที่ 10 ปี
2. ออกไซด์ของโลหะและเส้นใยอนินทรีย์อื่น ๆ ที่เคลือบด้วย C4H10 และวางบนพื้นผิวของเส้นใย SiH4 Si0.21O0.22C0.77 ชั้นเคลือบปิดผนึกถูกเคลือบด้วยชั้นอินทรีย์ซึ่งมีค่า n ของเส้นใยถึง 256
3. เมื่อผนึกด้วยชั้นเคลือบของเส้นใยโบรอนไนไตรด์: 200kpsi สามารถทนต่อความตึงค่า n สามารถเพิ่มได้ถึง 100 หรือมากกว่า อีกตัวอย่างหนึ่งคือเคลือบด้วยไฟเบอร์ TIC 400 ~ 500kpsi ที่ปิดผนึกมีความแข็งแรง 100 ℃กันน้ำ
4. ซีลใยแก้วนำแสงเคลือบคาร์บอนอสัณฐาน: วัสดุเคลือบอนินทรีย์ชั้นเคลือบคาร์บอนสัณฐานไม่เพียง แต่คุณสมบัติใยแก้วนำแสงและความแข็งแรงเชิงกลของผลกระทบที่เกิดความเสียหายเพียงเล็กน้อยและแสดงคุณสมบัติต้านทานน้ำที่ดีเยี่ยมและความต้านทานต่อไฮโดรเจน เทคโนโลยีนี้ได้มาจากการผลิตภาคอุตสาหกรรม ความต้านทานแรงดึงทั่วไปของเส้นใยได้ถึง 500-600kpsi, ค่า n แบบไดนามิกของ 350 ถึง 1,000 หลังจาก 25 ปีที่อุณหภูมิห้อง, คาร์บอนไฟเบอร์การเจาะทะลุทะลวงไฮโดรเจนเคลือบไฮโดรเจนเป็นเพียงเส้นใยธรรมดา 1/10000; ในสายเคเบิลใยแก้วนำแสงเส้นใยเหล่านี้อาจช่วยให้ความดันไฮโดรเจนสูงกว่าเส้นใยปกติ 100 เท่า ด้วยสายเคเบิลใยแก้วนำแสงนี้สามารถลดลงได้อย่างเหมาะสมกับสภาพหรือภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงขึ้น
การใช้การเติบโตของพื้นผิวเส้นใย“ ชั้นหุ้มความเครียด” และ“ เทคนิคการเคลือบปิดผนึก” จะช่วยแนะนำอายุการใช้งานของใยแก้วนำแสงต่อไปนี้สูตร: t2 / t1 = 19.36 ×10IRσa7สูตรσaเป็นความเครียดหรือความเค้น whicha ซึ่งสามารถคำนวณได้ด้วยความสัมพันธ์ t2 / t1 เส้นใยดังกล่าวมีอายุการใช้งานนานถึง 40 ปีและสามารถใช้กับสายเคเบิลใต้น้ำและการสื่อสารทางทหาร
การศึกษาอื่น ๆ ยังแสดงให้เห็นว่าการผลิตใยแก้วนำแสงโดยใช้เจอร์เมเนียม (GeO2) และฟลูออรีน (F) เป็นสารกระตุ้นและไม่มีฟอสฟอรัส (P2O5) เป็นสารเจือปนเนื่องจากฟอสฟอรัส“ น้ำ (H2O)” ดีเส้นใยที่ไวต่อความชื้น ทำให้แกน P-OH ภายในการดูดซับลดทอนเพิ่มขึ้นเส้นใยเปลี่ยนช้า อายุการใช้งานที่ยาวนานของเส้นใยนำแสงเพื่อกำจัดด้วยวัสดุผสมฟอสฟอรัส
ในกระบวนการผลิตใส่ใจกับสายเคเบิลกันน้ำเพื่อลดความเค้นตกค้าง แรกคือการออกแบบแกนเคเบิลให้แน่ใจว่าได้ใช้โครงสร้างที่หลวมเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความเครียดตกค้างสายเคเบิลควั่นเมื่อฉันต้องการที่จะเลือกความยาวที่เหมาะสมของเส้นใย แต่ยังสามารถลดผลกระทบความเครียดแรงดึง; ในแกนเคเบิลที่เต็มไปด้วยเจลปิโตรเลียมวัตถุประสงค์คือการพิสูจน์กันน้ำ, สารประกอบต่อต้านไฮโดรเจนที่มีส่วนผสม (ของเหลวที่ปนเปื้อน) การแกะสลัก; ใช้เหล็กเคลือบพลาสติกอลูมิเนียมยังให้ความชื้นเพิ่มความต้านทานสายเคเบิลให้กับความดันด้านข้างความจุแรงดึง; บางโรงงานในช่วงเวลาแกนสายเคเบิลหนึ่งเมตรเพื่อเพิ่มชั้นกาวร้อนละลายน้ำปิดกั้นชั้นเพื่อป้องกันไม่ให้สายเคเบิลหลักเจาะน้ำตามยาว; การเลือกค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นขนาดเล็กของวัสดุเพื่อความแข็งแรงขององค์ประกอบแกนเคเบิลวัตถุประสงค์คือเพื่อปกป้องเส้นใยขจัดความตึงเครียดภายนอก ในที่สุดก็ควรสังเกตว่าวัตถุดิบเส้นใยที่ผลิตแต่ละตัวจะต้องมีอายุมากกว่า 30 ปีต้องมีความมั่นคงสูงของคุณสมบัติทางกายภาพและคุณสมบัติทางเคมี การควบคุมคุณภาพของกระบวนการผลิตบนถนนอย่างเคร่งครัดเท่านั้นจึงสามารถยืดอายุของสายเคเบิลได้
