影響不銹鋼光單元余長因素

【摘要】本文概述了不銹鋼光單元生產(chǎn)過程中，光單元余長產(chǎn)生的原理，重點闡述了光纖余長在形成過程中的一些影響因素，并針對這些因素提出了一些措施，從而保證光單元余長形成的穩(wěn)定和一致性，保證了光纜的使用壽命。

【關(guān)鍵詞】光纖余長；纖膏；導(dǎo)纖管；牽引輪牽

引言

眾所周知，光纖余長于一盤光纜而言，至關(guān)重要，直接決定了纜的使用壽命。一般，一盤光纜的結(jié)構(gòu)有中心管式和層絞式兩種結(jié)構(gòu)。中心管式光纜光單元生產(chǎn)時，余長設(shè)計在4-5‰左右，層絞式光單元設(shè)計在2-3‰左右，但是層絞式光纜還涉及到一個結(jié)構(gòu)余長，就是光單元與其他單絲混絞合時產(chǎn)生的余長。無論哪種結(jié)構(gòu)，最終，光纜中光纖的余長均保證在5‰左右，太大或是太小，于光纜都不是太好。光纖余長太大的話，由光纖彎曲引起的附加衰減會跟著變大，影響光纖傳輸性能，表1列出了普通G652和G655光纖在波長為1550nm窗口衰減特性與光纖最小彎曲半徑對應(yīng)關(guān)系；光纖余長太小的話，當(dāng)外界環(huán)境溫度變化或是光纜受力時，極易造成某根或是某些根光纖發(fā)生斷纖。通常，在一盤纜完成后對其做實驗需要滿足，以一定力施加到光纜上，在40%RTS作用時光纖無任何附加衰減，在60%RTS作用時附加衰減不得大于0.05dB/km，在90%RTS作用時無任何光纖斷纖和單絲斷線。因此，如何做出合適余長的光纜，是一些企業(yè)的重中之重。

1、光纜不銹鋼光單元形成原理

一般不銹鋼光單元形成的原理是變形法和熱松弛法。本文重點分析行變法，行變法主要依靠不銹鋼管在其彈性范圍內(nèi)的形變產(chǎn)生余長。行變法分為兩類，一類是通過輪牽先對光單元施加一個較大的力，然后經(jīng)過輪牽以后，這個力變小，在輪牽前后有一個張力差值，這樣不銹鋼管先拉伸后收縮，于是產(chǎn)生一定的余長，如圖1a；另外一種方法是，將不銹鋼管通過一組水平和垂直的導(dǎo)輪，通過增加、減少水平豎直輪的數(shù)量，抑或是調(diào)節(jié)水平豎直輪組對不銹鋼管的擠入量產(chǎn)生余長，如圖1 b。

2、影響不銹鋼光單元余長因素

2.1光纖放纖張力的影響

正常從光纖放線架上放出光纖的張力的范圍控制在30g-120g之間，放纖張力大，一方面抑制光纖向前移動，另一方面使得光纖貼近牽引輪內(nèi)側(cè)壁，產(chǎn)生負(fù)余長，對應(yīng)光纖的余長也就越小，太大的話對光纖本身也不好；相反，光纖放線張力太小的話，余長會適量變大，但是對光纖盤上光纖的排線造成較大影響。

2.2光纖導(dǎo)入管的影響

一般，光單元中的光纖是經(jīng)過導(dǎo)纖管導(dǎo)引進(jìn)去的，導(dǎo)入管的長度和內(nèi)徑?jīng)Q定了光纖經(jīng)過是受到摩擦阻力的大小。但是受一些空間的限制，光纖導(dǎo)管的內(nèi)徑不可以無限放大，因此，在實際生產(chǎn)中就得合理控制。通常，導(dǎo)纖管的長度越長，光纖經(jīng)過時摩擦阻力越大；光纖芯數(shù)越多或是導(dǎo)纖管內(nèi)徑越小，光纖所受阻力越大，對應(yīng)地，光纖的余長也就越小。

2.3填充油膏的粘度和溫度的影響

下圖2是不銹鋼光單元管內(nèi)油膏填充圖，圖中的小黑點代表的光纖油膏。

由圖可知，不銹鋼管在經(jīng)過兩次拉拔之后，管徑在逐漸地減少，隨著管徑的減少，纖膏在管內(nèi)的填充越來越密集，光纖通過時，纖膏對其的摩擦阻力越來越大。當(dāng)纖膏粘度大到一定程度后，光纖行動受阻，極大程度上影響光纖的余長。因此，造管在選擇光纖填充油膏時一定要考慮到纖膏的粘度。

當(dāng)然，我們知道粘度是與溫度直接相關(guān)的，下圖3是英國的一種BP纖膏粘度與溫度的關(guān)系（縱坐標(biāo)代表粘度，單位cp，橫軸代表溫度，單位℃）

在實際操作中，我們可以通過改變纖膏的溫度，對纖膏進(jìn)行預(yù)加熱，從而降低纖膏的粘度，一方面有利于光纖油膏的填充，另外一方面有利于減少其對光纖余長的影響。經(jīng)過一系列的生產(chǎn)經(jīng)驗積累，我們選擇了在25℃、50s-1下粘度在10000cp的纖膏，同時，將纖膏加熱板工藝溫度控制在100℃。

2.4輪牽的張力和收線張力的影響

下圖4是光單元經(jīng)過輪牽前后示意圖，光單元在經(jīng)過輪牽前后所受力是不一樣，主要依靠輪牽前后張力的差值產(chǎn)生余長，二者差值越大，光單元余長越大，正常情況下，輪牽后的張力就是收線的張力，控制在10kg左右，而輪牽前的張力就是根據(jù)實際需要，設(shè)置不同的數(shù)值從而滿足光單元余長的需要。除此之外，光單元牽引輪直徑以及在輪牽上纏繞圈數(shù)均對其余長產(chǎn)生有一定影響，在輪牽上纏繞圈數(shù)越多，余長越大。

2.5光纖芯數(shù)的影響

由同一規(guī)格造管模具拉拔相同管徑芯數(shù)不同的光單元時，在其他工藝一樣的前提下，芯數(shù)越多，余長對應(yīng)越大。光纖芯數(shù)越多，纖膏對其束縛力越大，在后期余長形成時產(chǎn)生的余長也就越大。

2.6光單元形變量的影響

由同一規(guī)格造管模具生產(chǎn)相同芯數(shù)不同管徑的光單元時，在其他工藝一樣的前提下，管徑越小，對應(yīng)的余長越大，主要是因為不銹鋼管是其彈性范圍內(nèi)經(jīng)過拉拔越大，后期收縮越大，因此余長也就相對較大。

2.7其他因素的影響

除了以上一系列的影響因素以外，像光纖經(jīng)過一些過渡導(dǎo)輪的摩擦以及光纖表面的靜電也是一定程度上影響光纖余長的重要因素。光纖表面的靜電會使得一些光纖相互吸引，前進(jìn)速度不一，在某些程度上也會使余長發(fā)生變化。

3、結(jié)束語

不銹鋼光單元余長存在意義重大，因此，在生產(chǎn)時必須嚴(yán)格控制相關(guān)的生產(chǎn)工藝。余長的存在，使得光纜在安裝過程中彎曲受力、運行過程拉伸受力安全可靠性。

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