Главная  Развитие оптической связи 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [ 56 ] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86]

с уменьшением периода изменения температуры снижается амплитуда колебаний температуры грунта на заданной его глубине.

В результате обработки опытных данных, относящихся к среднеевропейской территории СССР, получено, что на глубинах, в пределах которых может быть проложен кабель, изменение среднемесячных годовых температур составляет 11 -13° С, а перепад температур за год может достигать 25° С (для азиатской части Союза 30° С).

Значение затухания качественных ОВ при указанных изменениях температуры изменяется незначительно. При этом имеется в виду волокно без защитного покрытия и микроизгибов.

В реальных условиях вследствие различных значений ТКЛР волокна и оболочки, связанных друг с другом в различной степени (зависящей от вида укладки волокна и состояния его поверхности), возникают внутренние напряжения в волокне, изменяющие значение показателя преломления.

Независимо от этого показатель преломления ОВ изменяется непосредственно под влиянием температуры (это изменение зависит ОТ значения термического коэффициента показателя преломления). В результате изменяются апертура волокна и длина волны отсечки (при одномодовом волокне). Как следствие таких нарушений изменяется коэффициент распространения одномодового волокна и модовая структура многомодового. Все это нарушает характеристики передачи и вызывает возрастание потерь на рассеяние, т. е. увеличивает затухание кабеля.

Изменение разности показателей преломления сердцевины и оболочки для многомодового волокна с сердцевиной из кремния и боросиликатной оболочкой 6(«j - «2) = 0,8 • Ш/З", где Т-температура, °С.

Так, в диапазоне температур от - 50 до -Ь 50° С S(«i -«2).+4% при исходном значении Ди = 0,008. Для боросиликатной сердцевины, легированной оксидом германия, температурная зависимость меньше.

Для одномодового волокна влияние температуры на 6(«i -«2) практически не нарушает одномодовый режим, но значение волны отсечки изменяется. Влияние температуры на появление термических напряжений, дающих свой вклад в изменение показателей преломления, количественно учесть достаточно сложно. Некоторой иллюстрацией такого влияния являются данные об изменении числовой апертуры при исходном ее значении NAQ,2. В реальном диапазоне температур

Возникновение упругих напряжений, связанных с воздействием температуры, следует отнести не только к волокну в защитной оболочке, но и ко всей конструкции кабеля,



ТКЛР элементов которой весьма отличны друг от друга,

а механические связи между элементами конструкции сложны. В этих условиях термическая деформация всей конструкции

кабеля приводит к сложным, трудноучитываемым и относитель-I но большим упругим деформациям в ОВ. В результате может * заметно увеличиться затухание ОК из-за роста потерь на

рассеяние.

9.3. ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ УСИЛИЙ

Как уже было сказано, упругие деформации, вызванные механическими усилиями, приводят к изменению длины волны отсечки, дополнительным потерям на рассеяние. Но в итоге, однако, влияние механических усилий может быть более существенным и разнообразным по своим проявлениям.

Источники механических напряжений могут быть первичными, связанными с остаточными деформациями, обязанными технологии производства кабеля; вторичными, возникшими в процессе прокладки и эксплуатации кабеля.

Остаточные деформации в волокнах в процессе производства ) кабеля могут возникнуть, например, при наложении на волокно V защитной оболочки (при плотной укладке волокон). Сущест- венным фактором при этой операции может явиться нагрев, при котором из-за различия ТКЛР материалов волокна и оболочки и при наличии участков адгезии возникают локальные остаточные напряжения. Другой причиной могут быть повивы волокна при малом шаге повива или при недостаточной открутке волокна (обязательной при повиве). / Причиной остаточной деформации, хотя и незначительной, но распределенной по длине, может быть длительное хранение кабеля на барабане, диаметр которого меньше допустимого.

При прокладке ОК, особенно при его протяжке в телефон-ной канализации, вследствие сил сопротивления необходимое прикладываемое к кабелю усилие в той или иной степени передается волокнам. Это усилие может достигать значений, при которых вероятны остаточные деформации в волокнах, а также в экстремальных случаях-деформация всей конструкции кабеля.

В процессе эксплуатации кабеля наиболее существенными являются усилия, связанные с появлением морозного пучения грунта или его непредсказуемыми сдвигами различного происхождения.

Кроме влияния деформаций на затухание кабеля и на его характеристики передачи следует учитывать снижение прочности волокна. Вероятность разрушения волокна заданной длины / под воздействием напряжения в течение времени t описывается I распределением Вейбулла: г 173



р{1; су; f)=l-exp

(9-1)

где. to-временная постоянная трещины, являющейся началом разрушения; т определяет плотность распределения дефектов по длине волокна; /о-длина данного волокна при испытании его на разрыв; и о-разрушающее напряжение при разрыве (на длине /о)-

Исследованиями было показано, что при воздействии первоначального напряжения сТд на эллиптическую трещину, радиус конца которой р, размер ее меняется во времени по закону

f={2Au„Y, (9.2)

где о„-разрушающее напряжение при глубине трещины Хд.

Время роста трещины от первоначального размера Хо до размера Хд, при котором происходит разрушение.

/ 2 /

\2Аа,

] хГ". (9.3)

Коэффициент = 20-25; А-постоянная, зависящая от материала волокна, наличия и степени влажности.

9.4. ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ

Основное влияние влаги сказывается на ускорении возможного разрушения волокна и на увеличении затухания из-за роста мощности рассеяния вследствие возникновения и развития неоднородной структуры поверхности внешней оптической оболочки. Адсорбция влаги или водных растворов поверхностно-активных веществ на поверхности волокна способствует образованию микротрещин и снижению его прочности. Так как в поле механических напряжений процессы диффузии ускоряются, то при наличии остаточных деформаций или при приложении внешних сил влага быстрее диффундирует по границам микротрещин, что, в свою очередь, ускоряет процессы разрушения волокна.

Можно сказать, что почти для всех существующих видов ОВ проникновение влаги может снизить их прочность (из-за развития микротрещин) на 15-30%.

В относительно сухом воздухе в неполярной среде и после гидрофобизации поверхности волокна указанные явления не наблюдаются. Следует отметить также, что влага уменьшает сопротивление изгибу волокна.

К рассмотренному влиянию влаги примыкает также воздействие жидких агрессивных сред (например, морская вода,



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [ 56 ] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86]

0.0009