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光缆基础知识共21页
光缆Q&A
教师范读的是阅读教学中不可缺少的部分,我常采用范读,让幼儿学习、模仿。
如领读,我读一句,让幼儿读一句,边读边记;第二通读,我大声读,我大声读,幼儿小声读,边学边仿;第三赏读,我借用录好配朗读磁带,一边放录音,一边幼儿反复倾听,在反复倾听中体验、品味。
1.1什么是光缆
与当今“教师”一称最接近的“老师”概念,最早也要追溯至宋元时期。
金代元好问《示侄孙伯安》诗云:
“伯安入小学,颖悟非凡貌,属句有夙性,说字惊老师。
”于是看,宋元时期小学教师被称为“老师”有案可稽。
清代称主考官也为“老师”,而一般学堂里的先生则称为“教师”或“教习”。
可见,“教师”一说是比较晚的事了。
如今体会,“教师”的含义比之“老师”一说,具有资历和学识程度上较低一些的差别。
辛亥革命后,教师与其他官员一样依法令任命,故又称“教师”为“教员”。
用适当的材料和缆结构,对通信光纤进行收容保护,使光纤免受机械和环境的影响和损害,适应不同场合使用。
要练说,得练看。
看与说是统一的,看不准就难以说得好。
练看,就是训练幼儿的观察能力,扩大幼儿的认知范围,让幼儿在观察事物、观察生活、观察自然的活动中,积累词汇、理解词义、发展语言。
在运用观察法组织活动时,我着眼观察于观察对象的选择,着力于观察过程的指导,着重于幼儿观察能力和语言表达能力的提高。
1.2影响光纤性能和寿命的因素
A)应力:
导致光纤断裂或衰减增加
B)水和潮气:
使光纤易于断裂(变脆),影响寿命
C)氢气(压):
光纤在一定具有压力的氢气作用下,光纤衰减曲线会在1240nm处产生突变的吸收峰,使1310nm及1550nm波长处的衰减明显增加。
1.3光缆设计的基本原则
针对光纤的弱点,光缆设计应遵循以下原则:
A)为光纤提供机械保护,使光纤在各种环境下免受应力;
B)必须防止水分和潮气侵入;
C)必须避免光缆中产生氢气,尤其避免形成氢压。
1.4光缆的基本性能
包括:
光缆中的光纤传输特性、光缆的机械特性、光缆的环境特性和光缆的电气特性
1.5光缆机械性能的实现
A)加强芯——主要抗拉元件
B)套管——将光纤外界隔绝,提供最基本的保护
C)余长控制——二套及成缆
D)金属带纵包——防潮、防水、抗侧压、抗冲击
E)护套——抗侧压、抗冲击、抗弯曲
1.6光缆的防潮措施
A)径向防水——纤膏及缆膏填充、金属带纵包、PE护套
B)轴向防水——纤膏及缆膏填充、阻水环、阻水带、阻水纱、单根加强芯
1.7光缆避免形成氢压的措施
A)氢气源于光缆材料
B)严格挑选材料,控制材料析氢量,控制不同材料间的反应析氢
C)特别是金属件的析氢控制(镀锌钢丝加强芯的禁用)
1.8光缆的分类
A)按光纤在光缆中的状态分:
紧结构、松结构、半松半紧结构
B)按缆芯结构分:
中心管式、层绞式、骨架式
C)按光缆敷设条件分:
架空、管道、直埋和水底光缆
D)按光缆使用环境场合分:
室外光缆、室内光缆
1.9光缆的相关标准
A)国际标准
IEC60794(IEC-InternationalElectrotechnicalCommission)
ITU-TK.25(ITU-InternationalTelecommunicationsUnion)
IEEEP1222(IEEE-InstituteofElectricalandElectronicsEngineers)
B)国内标准
国家标准GB/T7424.1-2019
行业标准YD/T
1.10光缆的寿命
光缆的寿命主要由两方面决定:
一是光缆所使用的材料寿命,另一是光缆中光纤的寿命。
光缆材料寿命包括,光缆所使用各种材料本身寿命和它们之间之间相互作用对寿命的影响。
光缆中光纤寿命,则主要由光纤在其服务期间所受到的应力(应变)确定。
二、光缆生产工艺及设备(10)
2.1光缆生产的主要工序
依次为光纤着色、二次套塑、缆芯绞合、护层、测试和包装。
2.2长飞公司的主要光缆设备种类及数量
名称
型号
数量
用途
着色机
芬兰OFC-50
6
光纤着色
二次套塑机
芬兰OFC-40
7
生产光纤套管
SZ绞合线
芬兰OFC-70
4
绞合套管
护套线
芬兰OFC-90
10
光缆护套
120头纺伦丝铠装机
美国TPC公司
1
生产ADSS纺纶铠装
带状光缆生产线
日本住友
1
生产骨架式带状光缆
成带机
日本住友
1
生产光纤带
2.3光纤着色工艺
长飞公司的光纤着色采用紫外光固化油墨,其基本成分为:
丙烯酸盐+光固化剂+颜料,着色厚度为3~5μm。
2.4二次套塑工艺
二次套塑就是选用合适的高分子材料(PBTP,聚对苯二甲酸丁二醇酯),采用挤塑方法,在合理的工艺条件下,给光纤套上一个合适的与光纤长度相等的松套管,并同时在松套管中注入触变型纤膏。
松套管(相对于光纤的)余长范围为:
±0.2%
2.5缆芯绞合工艺
将多根松套管或填充绳按一定的绞合节距绞合在加强芯周围,并填充缆膏,主要目的在于:
A)增加光缆的可弯曲度
B)提高光缆的抗拉能力,改善光缆的温度特性
2.6护层工艺
按照光缆的使用环境,在缆芯外加上不同的保护层,以便对光纤进行更好的保护;包括:
金属带(钢带、铝带)纵包,内护套及外护套。
护层作为光缆抵御外界各种特殊复杂环境的作用的保护层必须具有优良的机械性能、环境性能、化学性能。
护套材料主要采用MDPE(中密度聚乙烯)。
2.7生产中光缆测试项目
在着色、二套、成缆、护层工艺后均作光纤衰减(1310nm和1550nm)测试,G.655光纤在入库前加测每根光纤的PMD。
2.8不同PE护套材料的比较
LDPE:
低密聚乙烯,柔顺性和延伸性较好;
HDPE:
高密聚乙烯,较好的刚性、韧性以及较大的抗张强度,而且模量大,耐磨性好;
LLDPE:
线性低密聚乙烯,性能介于LDPE和HDPE之间,兼有LDPE的柔韧性和HDPE的优良的抗张强度;
MDPE:
中密聚乙烯,较好的耐环境应力开裂性、刚性、耐热性和耐低温性,但熔体粘度高,加工性能差。
2.9喷字和印字的比较
印字是利用印模将色带压到缆皮上,会在缆皮上形成微小压痕,但不会对光缆性能产生影响;喷字是将颜料用喷码机喷到缆皮表面,不会破坏缆皮。
因此,从耐磨的角度来看,印字要优于喷字。
一般情况下,印字多用于室外光缆(PE缆皮),喷字多用于室内光缆(PVC缆皮)。
2.10无卤阻燃护套材料
无卤阻燃护套料是无毒无烟的洁净阻燃材料,遇火燃烧时,护套料中添加的无机阻燃剂Al(OH)3、Mg(OH)2在燃烧时会释放出结晶水,吸收大量热量,抑制燃烧护套料的温度上升,从而阻止燃烧。
四、松套层绞光缆(14)
4.1套管色谱(新标准)
A)国标全色谱:
蓝\橙\绿\棕\灰\白\红\黑\黄\紫\粉红\水绿
B)领示色谱:
红绿填充绳或套管的领示色谱(F/T领示色谱)为长飞的标准领示色谱,其具体规定见下面:
a.
若缆内有两根或两根以上的填充绳时,采取红绿填充绳领示,套管全为本色,除了领色的填充绳外,其余的填充绳也全为本色。
b.若缆内只有一根填充绳时,采取一根红色填充绳和一根绿色套管领示,除了领色的绿套管外,其余的套管全为本色。
c.若缆内没有填充绳时,采取红绿套管领示,除了领色的红绿套管外,其余的套管全为本色。
4.2套管内光纤的排列(新标准)
A)国标全色谱套管内光纤的排列:
一般以国标全色谱套管排列顺序(蓝\橙\绿\棕\灰\白\红\黑\黄\紫\粉\水绿)先排6纤/管(ф2.1MM套管)或12纤/管(ф2.6MM套管),后排先排4纤/管(ф2.1MM套管)或10纤/管(ф2.6MM套管);
B)领示色谱套管内光纤的排列:
F/T领示色谱套管内光纤的排列一般以红绿本色为顺序,先排6纤/管(ф2.1MM套管)或12纤/管(ф2.6MM套管),后排先排4纤/管(ф2.1MM套管)或10纤/管(ф2.6MM套管)。
4.3套管和填充绳的排列(新标准)
A)国标全色谱套管排列:
蓝\橙\绿\棕\灰\白\红\黑\黄\紫\粉\水绿套管和可能有的本色填充绳按顺时针方向排列为A端;反之为B端;
B)F/T领示色谱排列:
以红色的填充绳或套管、绿色的填充绳或套管、大芯数的本色套管、小芯数的本色套管和本色填充绳为顺序,按顺时针方向排列为A端。
反之为B端。
4.4普通松套层绞光缆的护套厚度(新标准)
96芯及以下的GYTA、GYTS、GYFTA、GYFTS的PE护套厚度长飞标准从原标称2.0mm改为1.8mm;平均值从1.9mm改为1.6mm;最小值从1.8mm改为1.5mm;
其它型号普通松套层绞光缆的护套厚度为标称2.0mm;平均1.9mm;最小1.8mm。
4.5松套管直径vs.光纤芯数
松套管内径/外径(mm)
最大光纤芯数
1.5/2.1
6
2.0/2.6
12
4.6加强芯直径vs.光缆抗拉强度
加强芯直径(mm)
光缆抗拉强度(N,长期/短期)
金属加强芯(磷化钢丝)
1.6
600/1500
2.25
1000/3000
非金属加强芯(FRP)
2.8
600/1500
3.7
1000/3000
4.7光缆类型与机械强度
光缆类型
抗拉强度(N)
抗压强度(N)
长期
短期
长期
短期
GYTA
600
1500
300
1000
GYTS
600
1500
300
1000
GYTY53,GYTA53
1000
3000
1000
3000
GYTY53+33,GYTA53+33,GYTA33(1T水缆)
4000
10000
3000
5000
GYTY53+33,GYTA53+33,GYTA33(2T水缆)
10000
20000
3000
5000
GYTY53+33,GYTA53+33(4T水缆)
20000
40000
5000
8000
4.8非金属加强芯光缆产品系列
非金属加强芯结构光缆包括:
GYFTY-4~144芯、GYHTY-4~36芯、GYFTA-4~144芯、GYHTA-4~36芯、GYFTY53-4~144芯、GYFTA53-4~144芯。
4.9全非金属光缆标准结构
A)GYFTY(无芳纶或玻璃纱加强),标称短期压扁力均为1000N
芯数
单元数
加强芯FRP直径(mm)
标称短期拉力(N)
护套厚度(mm)
2-36F
小7单元
2.8
1500
护套总厚度标称2.0,平均1.9,最小1.8
38-48F
小8单元
3.7
标称1500
(实际达3000)
50-72F
大6单元
2.8
1500
74-96F
大8单元
3.7FRP套塑到4.5
3000
98-120F
大10单元
3.7FRP套塑到6.1
3000
122-144F
大12单元
3.7FRP套塑到8.1
3000
B)GYHTY(有芳纶加强),标称短期压扁力均为1000N
芯数
单元数
加强芯FRP直径(mm)
芳纶铠装
标称短期拉力(N)
护套厚度(mm)
2-36F
小6单元
2.25
3220DTEX,6根,放入缆芯与护套之间
1500
标称2.0,平均1.8,最小1.6
4.10非金属加强芯管道光缆标准结构
A)GYFTA(无芳纶或玻璃纱加强),标称短期压扁力均为1000N
芯数
单元数
加强芯FRP直径(mm)
标称短期拉力(N)
护套厚度(mm)
标称1.8,平均1.6,最小1.5
2-36F
小7单元
2.8
1500
38-48F
小8单元
3.7
标称1500(实际达3000)
50-72F
大6单元
2.8
1500
74-96F
大8单元
3.7FRP套塑到4.5
3000
98-120F
大10单元
3.7FRP套塑到6.1
3000
标称2.0,平均1.9,最小1.8
122-144F
大12单元
3.7FRP套塑到8.1
3000
B)GYHTA(有芳纶加强),标称短期压扁力均为1000N
芯数
单元数
加强芯FRP直径(mm)
芳纶铠装
标称短期拉力(N)
护套厚度
(mm)
2-36F
小6单元
2.25
3220DTEX,6根,放入缆芯与铝带之间
1500
标称1.8,平均1.6,最小1.5
4.11非金属加强芯直埋光缆标准结构
A)GYFTA53(无芳纶或玻璃纱加强),标称短期压扁力均为3000N
芯数
单元数
加强芯FRP直径(mm)
短期拉力(N)
护套厚度(mm)
2-48F
小8单元
3.7
3000
内护标称1.0,外护标称2.0.
50-96F
大8单元
3.7FRP套塑到4.5
3000
98-120F
大10单元
3.7FRP套塑到6.1
3000
122-144F
大12单元
3.7FRP套塑到8.1
3000
B)GYFTY53(无芳纶或玻璃纱加强),标称短期压扁力均为3000N
芯数
单元数
加强芯FRP直径(mm)
短期拉力(N)
护套厚度(mm)
2-48F
小8单元
3.7
3000
内护标称1.0,外护标称2.0.
50-96F
大8单元
3.7FRP套塑到4.5
3000
98-120F
大10单元
3.7FRP套塑到6.1
3000
122-144F
大12单元
3.7FRP套塑到8.1
3000
4.12关于小7单元非金属加强芯光缆
经调整,36芯以下GYFTY和GYFTA两种产品的结构改为小7单元的结构——小7单元结构的中心加强芯采用2.8MM的FRP,短期拉力可达1500N,满足国标和行标的要求。
以前所采用的小6单元的结构(加强芯为2.25MM的FRP)其短期拉力只能满足1000N,不满足标准要求。
为了达到要求,此前我们或采用小8单元(中心加强芯为3.7MM的FRP)结构,或采用小6单元加芳纶的GYHTY或GYHTA结构,成本较高。
为降成本,此后36芯以下的GYFTY和GYFTA均采用小7单元结构。
本来小7单元结构可以覆盖42芯以下的芯数,但为了工艺上填充油膏的方便,所以小7单元结构只生产到36芯以下。
36芯以上(38~48芯)采用小8单元结构。
4.13松套层绞光缆描述
例:
GYTA53:
是将单模或多模光纤套入由高模量的塑料做成的松套管中,套管内填充阻水化合物。
缆芯的中心是一根金属加强芯,对于某些芯数的光缆来说,金属加强芯外还需挤上一层聚乙烯。
松套管(和填充绳)围绕中心加强芯绞合成紧凑和圆形的缆芯,缆芯内的缝隙充以阻水填充物。
涂塑铝带(APL)纵包后挤上一层聚乙烯内护层,双面涂塑钢带(PSP)纵包后聚乙烯外护套成缆。
4.14光纤vs.普通松套层绞光缆结构
光纤数
钢丝
(mm)
涂塑钢丝
(mm)
松套管尺寸
(mm)
最大套管数
4-30
1.6
/
1.5/2.1
5
32-36
2.25
/
1.5/2.1
6
38-48
2.25
3.7
1.5/2.1
8
50-72
2.25
2.8
2.0/2.6
6
74-96
2.25
4.5
2.0/2.6
8
98-120
2.25
6.1
2.0/2.6
10
122-144
2.25
8.0
2.0/2.6
12
146-216
2.25
2.8
2.0/2.6
18
五、
中心束管光缆(5)
5.1松套层绞式光缆vs.中心束管式光缆
比较项目
松套层绞式光缆
中心束管式光缆
光纤衰减特性
光纤在松套管中得到良好的保护,光缆中每一根光纤的衰减值较为一致
当芯数较大时,容易出现部分光纤衰减超标的情况
光缆拉伸窗口
通过松套管余长参数和松套管绞合节距参数的合理安排,能实现较大的光缆拉伸窗口(5%-8%)
通过波状放纤和加大中心束管内径的方式等方式获得光缆拉伸窗口(3%-5%)
抗拉性能
较大的光缆拉伸窗口保证了光缆出色的抗拉性能(在光缆受到最大拉力时,光纤应变≈0)
一般
温度性能
较大的光缆拉伸窗口保证了光缆出色的温度性能(光缆在-40℃~+70℃的温度范围内,衰减变化在±0.02dB之间)
一般
抗压性能
良好
优良
安装使用
光纤和松套管由色标区分,识别容易,便于施工和使用
所有光纤成束放入中心束管中,当光缆芯数较大时,难于分辨
致命缺陷
无
由于中心束管与外部加强件和护套间无法紧密结合,在使用中容易出现在接头盒处发生中心束管回缩,拉断光纤的现象
5.2中心束管光缆的命名及应用(新标准)
GYXTY:
Y护套中心束管光缆(非铠、架空);
GYXTW:
W护套中心束管光缆(轻铠、架空、管道、直埋);
GYXLT:
螺旋管W护套中心束管光缆(轻铠、架空、管道、直埋)。
5.3中心束管光缆结构
例:
GYXTW光缆——是将单模或多模光纤套入由高模量的塑料做成的松套管中,套管内填充阻水化合物。
松套管外用一层双面涂塑钢带纵包,钢带和松套管之间加阻水材料以保证光缆的紧凑和纵向阻水,两侧放置两根平行钢丝后护套成缆。
5.4束管直径vs.光纤芯数
光纤数
松套管尺寸(mm)
2-12
2.0/3.0
14~24
2.8/4.0
26~36
3.8/5.0
38~48
4.8/6.0
5.5中心束管光缆束管回缩问题的解决
由于束管材料PBTP的热膨胀系数较大,在温度变化时会有明显的热胀冷缩的现象。
在光缆结构不够紧密的情况下,以敷设完成的光缆中的中心束管可能发生回缩的现象,导致线路衰减增加甚至断纤。
为解决这一问题,长飞公司专门重新设计了中心束管光缆结构,通过采用阻水纱加阻水环的方式,使束管与钢带和护套连接,获得了紧密的光缆结构,从而杜绝了束管回缩的现象。
六、光纤带骨架光缆(11)
6.1骨架带缆产品结构
GYDGA光缆的结构如下:
单模光纤带放入由高密度聚乙烯(HDPE)制成的骨架槽内,骨架中心是单根钢丝或多股绞合钢丝。
在骨架外绕包一层阻水带,双面涂塑铝带(APL)纵包后挤制聚乙烯护套。
在铝带与阻水带之间放置撕裂绳以便于护套开剥。
6.2骨架式带缆vs.松套/束管带缆
骨架式带状
松套带状
光缆结构
骨架式带状
最大芯数
1000芯~3000芯
432芯(24芯带)
带状纤保护
骨架槽适合放置
叠带光纤
叠带的四周易受力
光缆直径
300芯光缆19mm
600芯光缆23.5mm
28mm
带状光纤
采用4芯、6芯或8芯带
为了做成大芯数光缆,只有采用12芯带
接续成功率
易于接续,每纤接续损耗均匀,成功率高
接续效率高,但成功率低,全纤接续损耗不均匀
阻水措施
可以制作成干式缆,大大方便接续操作
松套管内必须填充纤膏,施工不便
光缆分歧
便于光缆分歧,直通光纤可以不切断
分歧困难
光缆机械性能
抗侧压能力强
6.3光纤带结构
使用紫外光固化粘结剂粘结光纤,其结构分为两类:
粘边型和包封型
粘边型包封型
6.4光纤带色谱
采用国标领示色谱:
领示色采用国标全色谱(蓝\橙\绿\棕\灰\白\红\黑\黄\紫\粉红\水绿),间隔色为白色(G.652光纤)或水绿(G.655光纤),另:
领示色为白色的光纤带色谱为白蓝白红。
6.5骨架带缆的特点
A)采用骨架式结构,抗侧压性能好;
B)干式的阻水结构,克服传统光缆油膏不易清除的缺点,便于施工和维护;
C)光缆相对直径小,节约有限的管孔资源,光缆可扩展至1000-3000芯;
D)光纤带在骨架槽内叠放整齐,易于区分;
E)螺旋的绞合方式,在骨架槽剪断后,很容易实现光纤分歧;
F)300芯以下采用4芯带或6芯带,300芯以上采用6芯带或8芯带,接续效率高,光纤组合方便,可节约光纤资源。
6.6骨架带缆的光学特性
由于光纤成带时会受到额外的应力,因此,带缆的光学特性稍劣于单芯光纤,具体指标如下:
项目
G.652
G.655
衰减
@1310nm
≤0.38dB/km
@1550nm
≤0.25dB/km
≤0.25dB/km
温度循环的附加衰减
(-40℃~+60℃)
≤0.1dB/km
≤0.1dB/km
6.7带纤的接头损耗
带纤的接头损耗较大,为:
平均值≤0.08dB,最大值≤0.15dB(双向平均值,工厂条件)
6.8骨架带缆的阻水
不同填充光缆利用纤膏和缆膏的填充阻水,骨架带缆采用阻水带阻水。
阻水带采用聚酯纤维无纺布为基带,在基带上附着吸水树脂。
吸水树脂遇水后会迅速吸收水分,其体积会膨胀数百倍甚至上千倍,将光缆中的缝隙填满,达到阻水的目的。
长飞的骨架带缆严格按照GB/T8405.4标准进行了渗水试验,试验结果大大优于标准要求。
6.9骨架带缆产品系列及结构(NEW)
光缆型号
骨架槽数
每槽最大
光纤层数
钢丝
mm
光缆直径
mm
光缆重量
kg/km
4芯带系列
GYDGY-24Xn-4F
3
2
1.6
9.0
111.0
GYDGA-48Xn-4F
6
2
2.6
13.0
167.0
GYDGA-72,96Xn-4F
6
4
2.6
13.6
180.0
GYDGA-144Xn-4F
6
6
2.6
14.5
208.0
GYDGA-216Xn-4F
9
6
2.6
18.0
282.0
GYDGA-288Xn-4F
12
6
2.6
20.5
385.0
GYDGA-300Xn-4F
13
6
2.6
21.0
385.0
6芯带系列
GYDGA-48~72Xn-6F
3
4
2.3
14.0
190.0
GYDGA-96~120Xn-6F
5
4
2.6
14.5
220.0
GYDGA-120~144Xn-6F
6
4
2.6
17.0
260.0
GYDGA-156~216Xn-6F
6
6
2.6
18.0
306.0
GYDGA-252~324Xn-6F
9
6
2.6
21.0
440.0
8芯带系列
GYDGA-432,480Xn-8F
6
10
7×Φ1.2
21.5
400.0
6.10骨架带缆的肋标
骨架带缆采用肋标来标识骨架槽。
肋标由三条印在骨架槽上的黑线组成。
夹在两个黑线间的骨架槽为1号槽,槽号按照从1号槽至第三条黑线较近的方向递增。
递增方向为顺时针,则该段为光缆的A端,逆时针为B端。
6.11骨架带缆为何采用领示色谱
带缆中的光纤可采用全色谱或领示色谱标识。
其中,全色谱标识规则是光纤带中的光纤为全色谱标识,叠带中的光纤带采用在带上印字来区别。
由于骨架带缆此用的光纤带芯数较少,多为4芯、6芯,因而光纤带较窄,不利于在带上清
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