Wydłużenie żywotności kabli światłowodowych
Jak zapewnić żywotność kabla światłowodowego przez ponad 20 lat
W systemach komunikacji optycznej na duże odległości, charakterystyką transmisji światłowodowej powinna być stabilność długoterminowa, szczególnie systemy światłowodowe zakopane na duże odległości i systemy kabli podmorskich, długa żywotność stawia wyższe wymagania dla kabla światłowodowego. Zasadniczo ląduj żywotność kabla i mam nadzieję, że będziesz mieć ponad 20 lat bezpiecznego użytkowania, podczas gdy kabel podmorski jest wymagany, aby wydłużyć jego żywotność do 25 lat, a jego średni czas między awarią wynosi 10 lat. Dlatego, jak przedłużyć żywotność kabla, jak prawidłowo używać kabla światłowodowego, to ważne kwestie techniczne, na które ludzie zwracają uwagę, od aspektów struktury kabla pod rozmową o tym, jak przedłużyć żywotność kabla kabel.
Istnieją trzy czynniki wpływające na żywotność światłowodu
Światłowód jest jedną z najważniejszych kompozycji materiału w kablu światłowodowym, w celu poprawy żywotności kabla, najbardziej fundamentalną jest poprawa żywotności światłowodu.
Głównymi czynnikami wpływającymi na żywotność światłowodu są:
1. istnienie i rozwój mikropęknięć na powierzchni włókien;
2. Atmosfera cząsteczek pary wodnej na powierzchni włókna i trawienia;
3. Nieuzasadnione naprężenia związane z układaniem kabli pozostawione na skutek efektów długoterminowych itp.
Z tych powodów, zmniejszając wytrzymałość mechaniczną światłowodu na bazie szkła kwarcowego, stopniowo zwiększano tłumienie, aż do zerwania włókna, żywotności zakończenia kabla. Ze względu na powierzchnię włókna zawsze pojawią się mikropęknięcia, występujące w atmosferze powolny wzrost pęknięcia, pęknięcie nadal się rozszerza, stopniowe pogorszenie wytrzymałości mechanicznej włókna. Na przykład włókno kwarcowe o średnicy 125 μm, po trzech latach powolnych zmian w przyszłości wytrzymałość na rozciąganie włókna z 180 kpsi (równowartość wytrzymałości na rozciąganie 1530 g), spadła o 60 kpsi (równowartość wytrzymałości na rozciąganie 510 g). Tak powolne zmiany spowodowane zasadą mechanicznej redukcji wytrzymałości włókna to: Kiedy mikropęknięcia (lub defekty) powierzchni włókna, pod naprężeniem zewnętrznym, pęknięcie nie następuje natychmiast, tylko gdy naprężenie osiągnie krytyczną wartość pęknięcia, włókno będzie złamać. Włókna krzemionkowe narażone na stałe naprężenie mniejsze niż wartość krytyczna, pęknięcia powierzchniowe będą się powoli rozszerzać, głębokość wartości krytycznej pęknięcia pęknięcia, która jest procesem degradacji wytrzymałości mechanicznej włókna. Spadek wytrzymałości mechanicznej światłowodu kwarcowego jest spowodowany stresem wody i środowiska atmosferycznego pod wspólnym działaniem erozji i cząsteczek pary wodnej.
Metoda przedłużenia żywotności światłowodu
Gdy włókno w środowisku próżni, ponieważ nie ma cząsteczek wody, aby nie dochodziło do erozji naprężenia, parametry zmęczeniowe N są wartością maksymalną, włókno ma również najwyższą wytrzymałość, gdy siła jest siłą włókna obojętne, zwane Si. Włókna w środowisku użytkowania i mają żywotność ts, a naprężenia σ włókna obojętne mają następujący związek między intensywnością Si: lgts = -nlgσ + lgB + (n-2) lgSi dwa ostatnie są powyższymi stałymi formułami , przy poddaniu ciągłemu naprężeniu σ żywotność włókna i zmęczenie włókna ts mają wartość tylko parametru N. Im większa wartość N, tym światłowód ma dłuższą żywotność ts.
Dlatego poprawa żywotności światłowodu na dwa sposoby:
Po pierwsze, gdy parametr zmęczenia n jest ustalony, żywotność światłowodu jest narażona tylko na naprężenie ts σ, a zatem zmniejszenie naprężenia wywieranego na światłowód ma na celu poprawę żywotności metody światłowodu. Kiedy ludzie wytwarzają włókno światłowodowe na powierzchni włókna, aby utworzyć naprężenie ściskające w celu zwalczania naprężenia rozciągającego, zmniejsz naprężenie rozciągające na poziomie, który jest tak mały, jak to możliwe, generując w ten sposób naprężenie ściskające w technologii warstwy okładzinowej w celu wytworzenia włókien optycznych.
Jeśli ustawiony na wytrzymanie naprężenia włókna σa, żywotności t1, gdy okładzina włókna ma naprężenie ściskające σR, żywotność włókna t2: t2 = t1 [(σa-σR) / σa] -n
W tym (σa-σR), aby włókno wytrzymało rzeczywiste naprężenie netto. Sugeruje się, że: światłowód naprężający okładzinę ściskającą niż żywotność. W ostatnich latach niektórzy ludzie wykonują kwarcową warstwę kompresyjną z domieszką GeO2, zrobiono to za pomocą kwarcowej domieszki TiO2 domieszkowanej wytrzymałością na rozciąganie samego włókna z 50 kpsi zwiększoną do 130 kpsi (znaczna wytrzymałość na rozciąganie wzrosła z 430 g do 1100 g), również światłowód statyczny Zmęczenie z n = 20 ～ 25 podniesione do n = 130.
Drugi, w celu poprawy parametru zmęczenia statycznego n włókien optycznych w celu poprawy żywotności włókna. Dlatego ludzie przy wytwarzaniu włókien optycznych, same włókna kwarcowe starają się odciąć atmosferę, aby z otoczenia atmosferycznego możliwa wartość n parametrów materiału ze środowiska do parametrów samego materiału włóknistego mogła sprawić, że wartość n staje się duży, co powoduje powstanie powierzchni włókna w „technologii powlekania uszczelnień”.
W ostatnim dziesięcioleciu ogromna poprawa osiągnęła „technologia powlekania uszczelnień” do produkcji światłowodów. Rozszerzony przez metalowy materiał powłokowy na tlenki metali, węgliki nieorganiczne, azotki nieorganiczne, węgliki, tlenki azotu i amorficzny węgiel osadzony na CVD. Struktura warstwy powłokowej metalowej warstwy powłokowej przez pojedynczą warstwę uszczelniającą do rozwoju organicznej warstwy powłokowej jest połączona ze strukturą kompozytowej warstwy powłokowej, wartość włókna bardziej praktycznego zastosowania, właściwości optyczne włókna, właściwości mechaniczne i wytrzymałość zmęczeniowa ulepszony.
Na przykład:
1. Światłowód powlekany metalem: światłowód powlekany aluminium może wytrzymać test warunków skrajnych 1Gpa (150 kpsi) zanurzony w wodzie, w temperaturze 350 ℃ do użycia, oczekiwana żywotność po 10 latach.
2. Tlenki metali i inne włókna nieorganiczne pokryte: C4H10 i osadzone na powierzchni włókna SiH4 Si0.21O0.22C0.77 warstwa uszczelniająca została pokryta warstwą organiczną, wartość n włókna wynosiła 256.
3. Po uszczelnieniu warstwą powłoki z włókien azotku boru: 200 kpsi może wytrzymać napięcie, wartość n można zwiększyć do 100 lub więcej. Kolejny przykład jest pokryty uszczelniającym włóknem TIC 400 ~ 500 kpsi o wytrzymałości 100 ℃ wodoodpornej.
4. Uszczelnij włókno optyczne pokryte amorficznym węglem: nieorganiczny materiał powłokowy, amorficzna warstwa węglowa to nie tylko właściwości optyczne włókna, a wytrzymałość mechaniczna efektu jest niewielka, a także wykazuje doskonałe właściwości wodoodporności i odporność na wodór. Ta technologia pochodzi z produkcji przemysłowej. Typowa wytrzymałość włókien na rozciąganie osiągnęła 500-600 kpsi, dynamiczna wartość n od 350 do 1000. Po 25 latach w temperaturze pokojowej wodór stanowiący uszczelnienie penetracji włókna węglowego jest zwykłym włóknem 1/10000; w kablu światłowodowym włókna te mogą pozwolić, aby ciśnienie wodoru było 100 razy wyższe niż normalne włókno. Za pomocą tego kabla światłowodowego można odpowiednio zredukować do warunków lub w warunkach wyższych temperatur.
Stosując wzrost powierzchni włókien „warstwę pokrycia naprężeniem” i „technikę uszczelniania powłok”, żywotność światłowodu można wprowadzić według wzoru: t2 / t1 = wzór 19,36 × 10IRσa7, σa jest naprężeniem lub naprężeniem. Whicha, które można obliczyć za pomocą zależności t2 / t1. Takie włókna mają żywotność do 40 lat i mogą być używane do kabli podwodnych i łączności wojskowej.
Niektóre inne badania wykazały również, że wytwarzanie światłowodu przy użyciu germanu (GeO2) i fluoru (F) jako środka domieszkującego i bez fosforu (P2O5) jako domieszki, ponieważ fosfor „woda (H2O)” dobry, włókno podatne na wilgoć , powodując wzrost tłumienia wewnętrznej absorpcji wiązań P-OH, włókno powoli się zmienia. Tak długa żywotność światłowodu, aby wyeliminować z mieszanymi materiałami fosforowymi.
W procesie produkcji zwracaj uwagę na wodoodporny kabel, aby zmniejszyć naprężenia resztkowe. Pierwszym z nich jest konstrukcja rdzenia kabla, pamiętaj, aby użyć luźnej struktury, aby zapobiec pozostawieniu naprężeń szczątkowych, Kabel splatany, gdy chcę wybrać rozsądną długość włókna, ale także może zmniejszyć efekt naprężenia rozciągającego; w rdzeniu kabla jest wypełniony żelem naftowym, ma to na celu zapewnienie wodoodpornego, wodoodpornego, zawierającego wodór związku (zanieczyszczona ciecz); zastosowanie stali powlekanej tworzywem sztucznym, aluminium również na wilgoć, zwiększona odporność kabla na nacisk boczny, wytrzymałość na rozciąganie; niektóre fabryki w rdzeniu kabla odstępują jeden metr, aby dodać warstwę blokującą wodę kleju topliwego, aby zapobiec wnikaniu wody w rdzeń kabla; wybór małego współczynnika rozszerzalności liniowej materiału na wytrzymałość elementu rdzenia kabla, ma na celu ochronę włókna, eliminując napięcie zewnętrzne. Na koniec należy również zauważyć, że każdy z wytworzonych surowców włóknistych sam musi mieć ponad 30 lat życia, musi mieć wysoką stabilność właściwości fizycznych i chemicznych. Tylko poprzez ścisłą kontrolę jakości procesu produkcyjnego drogi może przedłużyć żywotność kabla.
