光纤电缆的敷设与端接论文

光纤电缆的敷设与端接中国核工业二三建设有限公司作者：刘红章2017年09月20日光纤电缆的敷设与端接内容摘要：光纤的应用在各种通讯设备工程中被广泛应用，因此光纤电缆的敷设和端接工作必不可少，光缆的敷设与端接是通讯安装的重要环节，安装的好坏直接影响控制系统信号的传输，以及各子系统信息的传输，速度和传输质量，从而影响通讯中心的安全运行。为保证光纤电缆的安装质量，本文系统且详细地介绍光纤电缆的特点及敷设、端接的注意事项，为光纤电缆的施工提供参考依据。1 前言随着光纤技术的发展，光纤以优异的传输速度、突破性的传输容量、超长距离传输以及重量超轻等优异的特性，逐步替代传统的金属电缆传输。随着国内通讯技术的不断成熟，光纤也被逐步的引入到各个控制和应用领域中来，并有逐步扩大的趋势。但由于光纤电缆是由一组光导纤维组成，很容易在外力作用下，卷曲、扭绕、充气甚至断裂，因此光纤的施工要求相对严格，或者叫苛刻。为此，本文从光纤电缆的构成、特点、敷设要求、端接要求等方面系统地介绍光纤电缆的构造和施工管理要求。为后续施工提供参考。最后总结了以往光纤电缆施工中存在的问题，并分析产生的原因，以及后续施工中的注意事项。2 光纤电缆介绍2.1光纤的结构 光纤裸纤一般分为三层：中心高折射率玻璃芯，中间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125m），最外是加强用的树脂涂层。入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以，这个角度被称为光纤的数值孔径。光纤的数值孔径大些,对光纤的对接是有利的。2.2光纤电缆的特点光纤的优点在于通频带很宽，不受电磁场和电磁辐射的影响，光纤通讯不带电，使用安全，耐化学腐蚀，使用寿命长。2.3光纤的种类根据光在光纤中的传输模式，光纤分为单模光纤和多模光纤。 单模光纤：中心玻璃较细（芯径一般为9或者10m,包层直径为125m），只能传输一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但其色度色散起主要作用，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽越窄，稳定性越好。 多模光纤：中心玻璃芯较粗（50或62.5m ,包层直径为125m ），可传输多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。3 光缆的敷设 3.1技术要求3.1.1温度要求正常情况下，环境温度低于-5时不能敷设光缆。如果在敷设前电缆盘已存放在温暖房间（+20）内24小时以上，此时可在温度低于-5时敷设光缆。3.1.2光纤敷设的特殊要求 光缆一般要求，其最大允许拉力500N。 光缆要求最小动态弯曲半径不小于220mm，静态弯曲半径不大于110mm。3.1.3光缆敷设 开始敷设光缆前 对于长光缆（L1000m），检查光缆的直线衰减特性，记录并与厂家提供的文件相比较，若不在接收的规定内应拒收。 对于短电缆（L1000m）微小的线性衰减无法测量，可用稳定光源和光电万用表来进行光纤的连续性检查，不连续的光纤应拒收。光缆敷设过程中 将光缆固定在托盘的所有规定点（转弯、垂直引上、下处）。 光缆在穿过墙壁时须加保护管，光缆穿过以后，保护管口应封堵。 光缆敷设时必须避免：卷曲、扭绕，充气（有可能引起光纤损伤或在光缆与连接器连接处的光缆未端光纤断开）。 光缆放在锋利的边角上与粗糙的平面或锋利的边角磨擦（光缆外护套损伤）。 接触溶剂。3.2敷设注意事项 光缆检测合格，现场托盘路径检查正确，托盘施工（转弯、连接）满足敷设需要。 电缆盘是敷设人员手动转动的，而不能用力拉光缆，是在手上传递。 如果光缆按卷式供货，严禁用力拉电缆敷设，以致产生螺旋弹性作用，导致光缆扭转把拉力作用于光纤。 光缆不允许靠在锋利的边角上。 如果光缆上装有接头盒，禁止拉接头盒敷设（将会导致光纤断裂）。 光缆敷设步调应是规则和匀速的，光缆既不能磨擦也不能撞击地面和障碍物，在敷设操作中不得扭结。 在特殊部位（变向、转弯、穿管等）保证光缆平稳通过，不得有任何拖拉，扭环或扭转。 敷设之后，光缆被固定在托盘底部，在整个路径上是松驰的，光缆两端头均要保护。 光缆敷设就位后须立即固定，尤其是垂直方向。 测量光缆的衰减特性（或连续性）后，应立即上盖板，上盖时应注意不得挤伤光缆。 光缆两端应有标识并留有足够的长度（15-20m），这有别于普通电缆。 拐角处的转弯半径为光缆直径的20倍。 光缆布放牵引力度不得大于120Kg。 布放长度应为实际距离的1.2倍，这有别于普通电缆。 室内终端处预留应不小于6m，这有别于普通电缆。 室内终端应加装终端盒固定光纤及盘纤用，因光纤的衰减的固有特性要求，终端处预留约1.5m左右的电缆，以减少光纤衰减值。4 光纤连接（即光纤头端接） 4.1光纤连接永处性光纤连接的种类主要两种方法：。 尾纤连接（又叫热熔） 这种连接是用放电的方法将两根光缆的连接点融化并连接在一起。一般用在长途连接、永久或半永久固定连接。其主要特点是连接衰减在所有的连接的方法中最低，典型值为0.01-0.3dB/点。 连接时，需用光纤熔接机和专业人员进行操作，而且连接点也需要专用容器保护起来。本文重点讲述。 现场端头制作（即现场组装，研磨） 即光纤连接头在现场进行制作，将光纤端头组件现场组装，并对光纤端面进行研磨，将光纤连接器和光纤进行接续然后磨光的过程。这是一项技术含量很高的复杂工艺。本文不再赘述。4.2尾纤连接（又叫热熔）1）在光纤上预先套上对光缆接续部位进行补强的带有钢丝的热缩套管（注意保护管内部的清洁）；2）除去涂覆层，用被覆钳垂直钳住光纤快速剥除40mm-100mm长的一次涂覆和二次涂覆层，用浸泡酒精的棉球或镜头纸用力擦试光纤，将纤芯擦拭干净，且注意光纤的表面不应有裂口，划痕。保护套示意图(第一步示意图) 去被覆层(第二步示意图) 切割长度(下面第三步示意图)3）切割光纤，制作端面，光纤端面制作的好坏将直接影响接续质量，所以在熔接前一定要做好合格的端面。用专用的剥线钳剥去涂覆层，再用沾酒精的清洁棉在裸纤上擦拭几次，用力要适度，然后用精密光纤切割刀切割光纤(随熔接机专供)，对0.25mm（外涂层）光纤，切割长度为8mm-16mm，对0.9mm（外涂层）光纤，切割长度只能是16mm。（必须确保端面平整，且角度小于1，注意要先清后切）4）将欲接的两根光纤放入熔接机中进行熔接，此由熔接机自动操作或人工调整。 选择适合光纤型号（SM,MM,DS,NZDS,EDF和EXF等）的熔接程序。 将光纤放在熔接机的V形槽中，小心压上光纤压板和光纤夹具，要根据光纤切割长度设置光纤在压板中的位置，关上防风罩，即可自动完成熔接。放入时光纤端面不能够接触到型槽底部，要突出型槽一些。注意：型槽要保持清洁。一般用专用清洁工具，没有的话可以用酒精棒，也可以用裸光纤来清洁，一般多用空气气囊吹气，但是避免用口吹气，那样有湿气。清洁型槽，熔接机调芯方向的上下驱动范围各只有数十微米，稍有异物就会使光纤图像偏离正常位置，造成不能正常对准。5）最后，在全部纤芯接续完毕后，收入收容盘内，用光功率计或OTDR仪表进行测试，不合格的要进行重新收容或重新接续，直到合格为止。单模光纤接续损耗指标现一般定为0.08dB,在施工中，可根据实际情况规定指标，但一般都不大于0.08dB。6）补充知识点:光纤接续损耗是由于接续点不完善而产生的损耗，影响接续点不完善的因素很多，归纳起来有两大类，即外因和内因。内因是指光纤本身的不完善，不能通过改善接续工艺来减少损耗，它包括芯径失配，折射率分布失配，光纤同心度不良，模场直径失配，所以在接续测试中，接续损耗值会出现大正大负的现象。通过多次接续只能使单向值小些，平均值趋于零，但正负现象不能避免，正负现象对光纤传输损耗有一定的影响。在工程中，光缆配盘时应尽量选用同一批出厂的光缆，A、B端尽量一一对应，人为的完善接续工艺以减少接续损耗。外部因素是指非光纤本身不完善，而是接续工艺不良造成的，包括芯位置横向、纵向、光纤轴向角的偏差，光纤端面污染，这是由于在接续过程中属于熔接机的维护不及时、操作不当等人为因素造成接续损耗过大。4. 3 光纤测试： 光纤测试，是光纤端头制作，必不可少的步骤，现就测试方式作一简介：1）人工简易测量：这种方法一般用于快速检测光纤的通断和施工时用来分辨所做的光纤。它是用一个简易光源从光纤的一端打入可见光，从另一端观察哪一根发光来实现。这种方法虽然简便，但它不能定量测量光纤的衰减和光纤的断点。2）精密仪器测量：使用光功率计或光时域反射图示仪（OTDR）对光纤进行定量测量，可测出光纤的衰减和接头的衰减，甚至可测出光纤的断点位置。这种测量可用来定量分析光纤网络出现故障的原因和对光纤网络产品进行评价。光功率计的检测方法：首先光功率计包括光源与功率计两个部分，光源为发光部分，设有三个波长（850、1310、1550mm），功率计为接收部分同样设有三个波长，检测时要设定相同的光波长以对应,同时还要设定折射率n和后向散射系数n和后向反射系数(后两个值由光纤厂家提供)。光功率计可表现两种形式的值，即dB/-dBm，dB为衰减值，-dBm为接收功率值。有的光功率计则只表现光功率一种形式（-dBm），两种值的检测方法基本相同，只是选择按键不同。检测时先在光源的一端加一段光纤跳线连接光源与光功率计之间，读数选择-dBm记录下来数值，选择dB键自动纪录此值并做为基准值后；然后将跳线与欲检测的光纤头对接，再走到另一端接收，如已按dB选则键，则可直接读出衰减值。以上衰减包括：光纤头的每次对接点衰减约1dB，此对接点衰减的大小是由陶瓷芯在耦合器的同心度决定的。该光纤本身的衰减；（3）光纤头制作的衰减（较好的做头衰减为0.3dB左右）。下表摘自98年1月1日起实施的中华人民共和国通信行业标准，大楼通信综合布线系统总规范：光缆布线链路的衰减布线链路长度m衰减（dB）单模光缆多模光缆1310nm1550nm850nm1300nm水平1002.22.52.52.2建筑物主干5002.73.93.92.6建筑物主干15003.63.67.43.64.4 接续过程中常见的问题及预防措施下面主要谈一下接续中常见的问题及预防措施，以日本藤仓自动熔接机为例，芯位置的横向偏差、纵向偏差、轴向角的偏差，是由于电极位置不适，熔接机聚焦不好等情况所造成的，在开始接续前，可先进行模场实验，选择适合接续被接光纤的模式及各种参数。然后对熔接机进行维护菜单的各项维护检测，如驱动复原程序维护，调整熔接机的聚焦状态；灰尘检查维护，使熔接机的镜头、电极等灰尘污染进行清洁；电极位置的放电实验，来调整合适的电极位置。 在光纤熔接过程中，放电时间、放电强度、推进量三个参数是不容忽视的重要因素，直接影响着光纤接头的机械强度和损耗大小，放电时间的长短与光纤接头的强度是正比关系，但是时间过长会使光纤因高温老化，所以，兼顾两者，通常将放电时间控制在2-5S。放电强度也要选择适当，过强会使光纤老化，过弱使光纤接续完成不好，影响接续损耗，通常根据实际情况来确定它的取值，一般在45-65之间。 推进量是指光纤被放入熔接机熔接时，必须随着光纤的熔接，将光纤进行推进，推进量大了会使光纤接头偏粗，小了则接头偏细。一般推进量控制15-20m范围。通过对这些数值的选择适当，来达到减小接续损耗的目的。其次，对接续人员要严格要求，严格按照操作规范和操作规程进行接续。如放置光纤时，位置要摆放适当，光纤距电极位置过大过小都不能接续；一纤接续完毕时，必须等待屏幕上显示复原待机后再开启盖子取出光纤；还有在热融热缩管后，必须等待其冷却后在取出等等。 最后值得注意的是热缩管也要讲究干净、清洁、无尘，否则热熔时，尘土对接续点有损伤，引起损耗增大。收容到收容盘时，尽量收成大圈，避免小圈所引起的损耗增大。光纤在收容盘中要用胶带使之固定好，不能出现上弹趋势，避免日后损伤。 5