Задание: Научится сращиванию оптических волокон. Подготовка к работе: Изучить рекомендуемую литературу icon

Задание: Научится сращиванию оптических волокон. Подготовка к работе: Изучить рекомендуемую литературу


3 чел. помогло.
Смотрите также:
Крыло слева, домашнее задание справа...
Выполнить задание Задание Проработать рекомендуемую литературу...
Самостоятельной работы...
Опережающее задание : изучить дополнительную литературу и материал учебника по теме...
Составить конспект, в котором раскрыть учебные вопросы...
«Формы и структуры инновационного менеджмента»...
Методические рекомендации для выполнения контрольной работы по дисциплине «Управление...
Задачи, поставленные в работе: Подобрать и изучить литературу по теме...
Курсовая работа...
Лазеры на основе оптических волокон, легированных ионами гольмия...
Программа курсовых работ по теме «Персональный менеджмент»...
Опережающее задание: Разбиться на команды, изучить карту Древнего Египта...



Загрузка...
скачать
Федеральное агентство связи

ГОУ СПО «Чебоксарский электротехникум связи»


СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ

Цикловой комиссией Зам. директора по УПР Телекоммуникационных технологий _____________ А.А. Алексеев

(название цикловой комиссии)

_____________Н.Ф. Громова «___»__________2010 г.

(подпись) цикловой комисси

«___»__________2010 г.


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14


По предмету:__ Линейные сооружения связи


Наименование работы:

Сварка волоконно-оптического кабеля.



Для специальностей: СС и СК, МТКС


Работа рассчитана на 6 часов


Разработал преподаватель

________Кондина В.Г.

(подпись, Ф.И.О.)

«____»___________2010 г.


г.Чебоксары.


Лабораторная работа № 14.

^ Сварка волоконно-оптического кабеля.


1. Цель работы:

Изучить сварку оптического волокна на базе сварочного аппарата типа FSM-18S.

2. Стандартная комплектация сварочного аппарата: зажимы волокна, держатели волокна, термоусаживаемые гильзы- КДЗС, инструмент для зачистки, инструмент для скалывания волокна, средства для очистки волокна, куски волоконно-оптических кабелей длинной 1000- 1500мм.


3. Задание:

Научится сращиванию оптических волокон.


4. Подготовка к работе:

4.1. Изучить рекомендуемую литературу.

4.2 Подготовить бланк отчета

4.3. Ответить на вопросы допуска:

4.3.1. Какие типы сварочных аппаратов вы знаете ?

4.3.2. Преимущество сварочных аппаратов типа FSM-18S ?


^ 5. Типы сварочных аппаратов. 5.1. Классификация сварочных аппаратов

Ручное управление

Полуавтоматические

Автоматические

Первые модели аппаратов были предназначены для сварки многомодовых оптических волокон и использовали имен­но эту систему юстировки V-образные канавки для сварки : Fujikura FSM05VII, КСС-111, Сова-10.


В настоящее время усовершенствованные модели подоб­ных сварочных аппаратов по-прежнему производятся. Они предназначены для сварки волокон ОК ВОЛП LAN и MAN, характеризуемых менее жесткими нормами на вно­симые потери (для сравнения - норма на стык ММ ОВ 0,3 дБ, SM ОВ 0,2 дБ для MAN, в то время как для магистрали данная норма составляет не более 0,1 дБ) Очевидно, стои­мость подобных аппаратов существенно (на порядок) ни­же.

Точность юстировки зависит от качества и чистоты кана­вок, а также от идентичности и эксцентриситета соединяе­мых волокон.

Грязь в канавках не позволяет выполнить качественную юстировку сращиваемых ОВ


Эксцентриситет реальных ОВ не позволяет широко пользовать V-образные канавки для сварки SM ОВ.



^ Рис.5.1 LID-система


Данный метод заключается в регистрации оптимального положения сращиваемых ОВ путем непосредственной оценки мощности оптического излучения при прохожде­нии его через зону стыка.

Сигнал с выхода источника излучения (Л=1300 нм) вво­дится через изгиб в сердцевину ОВ слева без нарушения состояния акрилового покрытия, проходит зону стыка, по­ступает в ОВ справа и выводится также через изгиб на фо­топриемник, где и регистрируется его мощность.




Рис.5.2 LID-система


LID-система был реализована в сварочных аппаратах RXS (Siemens). В настоящее время подобные аппараты выпус­каются кампанией Corning.




Рис.5.3 Сварочные аппараты компании Corning.


Система PAS

Данный способ юстировки разработан в середине 80-х японской фирмой Fujikura.


Технически реализуется следующим образом: соединяе­мые ОВ, установленные с некоторым зазором относитель­но друг друга, помещают в параллельный пучок света мощного светодиода, излучение с выхода которого падает перпендикулярно на торцы волокон.

При пересечении ОВ свет преломляется в соответствии с профилем показателя преломления волокна, при этом и сердцевина, и оболочка действуют как фокусирующие линзы.


Свет, проходящий сквозь сердцевину, фокусируется в большей степени, благодаря увеличенному значению пока­зателя преломления.


Из-за более короткого фокусного расстояния этих лучей границы сердцевины кажутся более темными в центре фо­кусной линии.


Результирующее изображение формируется либо системой зеркал, либо непосредственным мониторингом волокон двумя камерами с высокой разрешающей способностью. Микропроцессор сварочного аппарата анализирует полу­ченные изображения и оценивает геометрию соединяемых волокон.





Рис.5.4 Способ юстировки.

Рис.5.4 а) Способ юстировки.


Рис.5.5. Сварочные аппараты.




Рис.5.5.а) Сварочный аппарат.


Выравнивание по нагретым сердцевинам


Данный способ юстировки реализован в автоматических сварочных аппаратах Ericsson FSU.




Рис.5.6. Юстировка.


^ 5.2. СВАРКА ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН.


5.2.1. Сварка оптических волокон



Рис. 5.7. Принцип сварки ОВ.


Процесс сварки заключается в сближении волокон с пред­варительно подготовленными торцевыми поверхностями на заданное расстояние, юстировке и последующей подаче дугового разряда между электродами. Последний обеспечивает нагрев волокон в зоне обжига до температуры плавления кварца (1600°С...2000°С). Это приводит к возникновению сил поверхностного натяже­ния, которые уменьшают имеющееся смещение осей сра­щиваемых ОВ и формируют зону стыка.


В общем случае процесс сварки включает в себя следую­щие этапы:

подготовка концов сращиваемых ОВ (удаление остат­ков гидрофоба, грязи и снятие акрилового покрытия, протирание спиртом до характерного скрипа)

скол (отклонение от нормали не более чем на 2°)

размещение волокон в V-образных канавках юстиро-вочных кареток сварочного аппарата

юстировка

обжиг

сварка

анализ качества полученного соединения

защита зоны стыка (гильза), размещение в гребенке и укладка запаса ОВ в кассету


^ 5.2.2. Сварное соединение волокон.


Сварка (fusion splicing) оптических волокон основана на их точном центрировании, после чего волокна свариваются друг с другом при помощи дугового разряда между электродами. Центрирование волокон представляет из себя либо автоматическое центрирование, либо центрирование в V-образном пазу.

Наиболее распространенный метод автоматического центрирования

основан на так называемой системе РАS, когда место сращивания волокон освещается сбоку при помощи зеркал с двух сторон. При этом на экране,

находящемся на противоположной стороне от места сращивания камеры,

появляется изображение, определяемое профилем преломления оптического волокна, по которому прибор может установить положение сердцевины волокна.

Более простой в использовании метод центрирования в V-образном пазу

(V-groove) требует высокого качества геометрии волокна для обеспечения приемлемых характеристик сварного соединения, рис. 5.8.


Рис. 5.8. Влияние геометрии волокна на качество сварки методом V- groove:

а) при разбросе значений диаметров оболочки волокна;

б) при отклонении концентричности сердцевина/оболочка от нормы;

в) при неоднородностях оболочки








Три геометрические характеристики волокна влияют на качество сварки методом V-groove:

разброс значений диаметров оболочки волокна (cladding diameter distribution);

концентричность сердцевина/оболочка (core/clad concentricity);

неоднородности оболочки волокна (fiber curl) - утолщения или полости.

Приемлемым для метода V-groove является значение диаметра оболочки

125,0±1,0 мкм, хотя это и более строгое требование, чем установленное Bellcore

TR-20 в 1994 году.

Такое же отклонение в 1,0 мкм допустимо для концентричности сердцевина/оболочка, хотя и обсуждается вопрос уменьшить это значение до 0,8

мкм .

Неоднородность оболочки обычно проявляется реже и только на определенных участках волокна. Влияние этого фактора меньше, чем двух

предыдущих, для волокон ведущих фирм-производителей.

Отметим, что влияние отклонения от идеальной геометрии волокна по трем

перечисленным характеристикам

практически не ухудшает качества сварки при

использовании процедуры автоматического центрирования, поскольку центрирование контролируется положением сердцевин волокон.

После сварки оголенное волокно должно быть механически защищено, для

чего чаще всего используют

термоусаживающиеся защитные гильзы (также

широко используется термин КДЗС - комплект для защиты стыка). Термоусадка этих гильз происходит в предназначенной для этой цели специальной печи, которая обычно является одним из узлов сварочного аппарата.

Сварка создает неразрывное соединение и поэтому обеспечивает наилучшие характеристики по вносимым и обратным потерям по сравнению с разъемным

соединением или механическим сплайсом. Как правило, сварка используется в местах соединения участков оптических кабелей при их пролегании вне зданий и в местах оконцевания кабелей внутри зданий. При наружном соединении места

сварки

защищаются герметичными муфтами. Если же сварные соединения

выполнены внутри здания, они помещаются в специальные сплайс боксы. Не всегда решение выбора сварки или разъемного соединения бывает простым. В неоднозначных ситуациях следует учитывать преимущества и недостатки каждого типа соединения (табл. 5.1) наряду с общими требованиями по эксплуатации волоконно-оптической кабельной системы в целом.

Таблица 5.1. Сравнение разъемного соединения и сварки


^ Преимущества разъемного соединения

Преимущества сварного соединения

Существует разрыв

Непрерывное соединение

Простое подключение после монтажа

Меньшие вносимые потери

Легкая конфигурация

Меньшие обратные потери

Предусматривает стандартные типы

соединений

Легче достигается герметичность

Допускается заводская прединсталляция

Более компактное в расчете на одно

соединение



Может показаться странным наличие в качестве преимуществ двух первых

диаметрально противоположенных пунктов у разъемного и сварного соединения.

Однако каждая из характеристик положительно проявляется в определенных приложениях. Например, лучшей защитой для проходного соединения кабелей, проложенных в грунте, будет сварка. В то же время, при построении локальной сети разъемное соединение для подключения сетевых узлов будет более гибким и даст возможность перемещать сетевое оборудование в пределах здания.

Преимущество малых вносимых потерь у сварного соединения особенно сильно проявляется при построении протяженных оптических магистралей с

расстоянием между ретрансляторами в несколько десятков километров. На подобных участках может располагаться до нескольких десятков сегментов строительных длин одномодового ВОК.

Получение сварных соединений высокого качества упрощается благодаря постоянному совершенствованию сварочных аппаратов, процедур и практики сварки. Кроме этого, непрерывно улучшается контроль за геометрией в процессе

производства волокна и его качество.

В результате на сегодняшний день характерные значения вносимых потерь находятся в диапазоне от 0,05 до 0,1 дБ как для одномодового, так и для многомодового волокна.

Одноволоконная дуговая сварка - один из наиболее распространенных методов сварки, предполагающий сварку одной пары волокон. Одноволоконная дуговая сварка допускает как использование метода автоматического

центрирования, так метода V-groove.

Многоволоконная дуговая сварка - менее распространенный, хотя и стремительно набирающий силу метод создания неразрывного соединения,

предполагающий одновременную сварку сразу нескольких пар волокон (от 4 до

12 пар). Сварочные аппараты, использующие многоволоконную сварку,

предназначены для сращивания ленточных волокон и могут также использовать любой из методов центрирования волокна. Аппараты с автоматическим центри-

рованием (автоматы) более дорогие, чем аппараты, использующие метод V- groove. Совершенствование качества производимого волокна способствует росту

спроса на сварочные аппараты, использующие многоволоконную сварку с методом центрирования V-groove. Основная область применения таких аппаратов

- сварка ленточных ВОК и ВОК с большим количеством волокон(36,72,144).


^ 5.2.3.Количественные оценки качества сварки.


Качество сварки определяется: вносимыми потерями и натяжным усилием. Обратные потери при сварном соединении пренебрежимо малы (< -70 дБ), так как главный фактор обратных потерь, свойственный разъемным соединениям - воздушный зазор - отсутствует. Вклад в обратные потери дает френелевское рассеяние, связанное с разницей в показателях преломления волокон. Однако поставляемое одномодовое волокно имеет очень высокую стабильность

показателя преломления n/n < 0,001. Кроме этого, скачок в показателях

преломления сглаживается благодаря диффузии, протекающей во время сварки.


Вносимые потери, как и потери при организации разрывного соединения,

подразделяются на внутренние и внешние потери.

Внутренние потери. Для многомодового градиентного волокна внутренние, или волоконно-зависимые потери, определяются парным различием числовых апертур, эксцентриситетов, диаметров (концентричностей) и показателей преломления у сращиваемых волокон. Некоторые сварочные аппараты

осуществляют

выравнивание по осям-сердцевин, и,

таким образом,

ослабляют

фактор наличия разности эксцентриситетов. Но невозможно устранить потери из- за скачка диаметров и числовых апертур. Эти потери зависят от направления и естественно возникают, когда свет переходит из волокна с большим диаметром в волокно с меньшим или из волокна с большей апертурой в волокно с меньшей апертурой. Потери носят аддитивный характер в том смысле, что если, например, сращиваемые многомодовые волокна проявляют отклонения как в диаметрах, так и в числовых апертурах, то вклад во внутренние потери будет представлен суммой отдельных потерь из-за отклонения в диаметрах и отклонения в числовых апертурах. Теоретические оценки вклада во внутренние потери двух основных факторов (разницы диаметров и разницы апертур).

Для одномодового ступенчатого волокна доминирующим фактором внутренних потерь является различие в диаметрах модовых полей (MFD, mode

field diameter). Внутренние потери (усредненные по обоим направлениям), в зависимости от отношения MFD волокон.

Ведущие фирмы-производители оптического волокна выпускают

одномодовое волокно с достаточно

высокой стабильностью значений MFD.

Например, в наихудшем случае волоконно-зависимые потери при сварке волокон с MFD 9,3 ± 0,5 мкм составляют 0,04 дБ.

Внешние потери возникают вследствие несовершенства самого процесса сварки. Они включают осевое, угловое отклонение, загрязнение и деформацию

сердцевин волокон. Влияние этих факторов может быть уменьшено благодаря индивидуальному мастерству и опыту специалиста, выполняющего сварку, или благодаря качеству автоматического сближения и выравнивания волокон и циклам дуговой сварки при использовании современных сварочных аппаратов-

автоматов.

Натяжное усилие, необходимое для разъединения сваренных волокон,

также характеризует качество сварки. Чем выше значение разрывного усилия, тем выше качество сварки. Естественно, нет смысла разрывать готовое соединение, но

можно делать контрольные измерения, тем самым определяя, насколько качественно может быть выполнена сварка для данных типов волокон. Причиной

разрыва является повышенная концентрация и большие размеры микротрещин на поверхности в окрестности места сварки.

^ 5.2.4. Этапы процесса сварки волокна.


В общем случае процесс сварки включает в себя следую­щие этапы:

подготовка концов сращиваемых ОВ (удаление остат­ков гидрофоба, грязи и снятие акрилового покрытия, протирание спиртом до характерного скрипа)

скол (отклонение от нормали не более чем на 2°)

размещение волокон в V-образных канавках юстиро-вочных кареток сварочного аппарата

юстировка

обжиг

сварка

анализ качества полученного соединения

защита зоны стыка (гильза), размещение в гребенке и укладка запаса ОВ в кассету


^ 1. Удаление защитного покрытия.

3 способа: термический, механический, химический


Наиболее широко распространены первые два: термиче­ский подготовка ОВ ленточных ОК, механический - ОВ традиционных ОК.


Для удаления акрилового покрытия механическим спосо­бом используются прецизионные инструменты - Stripper.

Посторонние примеси, частицы на поверхности свариваемого ОВ могут стать центром развития процесса расстекловывания, что значительно снизит прочность места сварки. Плохая очистка (остатки материала защитного покрытия или просто посторонние частицы) служит причиной образования пузырей воздуха в месте сварки, и других включений, что увеличивает вносимые потери на стыке. Поэтому зачищенные концы ОВ тщательно протирают чистым материалом, смоченным спиртом. На поверхности ОВ нельзя также допускать наличие трещин, которые могут возникать при снятии покрытия, так как они уменьшают прочность места сварки.



А) Б) В)


Рис.5.9. Последовательность операций по снятию защитного покрытия с ОВ при помощи стриппера: а - вставка ОВ в раскрытый стриппер; б - закрытие стриппера; в -протягивание ОВ через стриппер.

2. Скол

Качество скола во многом определяет качество стыка


Для получения хорошо обработанной торцевой поверхности ОВ проводят операцию скалывания: на поверхность световода с удаленным первичным покрытием наносят насечку с последующим приложением к ней растягивающей, изгибающей или комбинации этих нагрузок, вызывающих рост трещины и облом световода в данном месте. Торцевая поверхность должна быть плоской, гладкой и перпендикулярной оси ОВ. При скалывании поверхность торца может быть зеркальной (давление резца оптимально и диаметр ОВ близок к номинальному), с ребристой и волнистой зонами (не подобрано давление резца на ОВ либо диаметр ОВ отклоняется от номинального значения), иметь небольшой выступ (отклонение диаметра ОВ от номинального). Зеркальная зона обеспечивает наилучшие условия для соединения ОВ, ребристая зона характеризует область, где трещина начинает разветвляться, волнистая является промежуточной между двумя первыми (рис. 5.9).


В практике находят применение механические и электронные устройства для скола ОВ.

Механические устройства для скола ОВ. Образование ровного и перпендикулярного относительно оси скола обеспечивается за счет нанесения резцом на поверхности предварительно напряженного, растянутого и изогнутого ОВ, надреза. Резец с определенным углом заточки выполнен в виде стальной пластинки с алмазным напылением или из специального твердого сплава. Инструмент такого типа показан на рис. 5.10.




Рис. 5.10. Механический инструмент для скола ОВ: а - общий вид; б - процесс скола.


Инструмент состоит из основания 1, на котором жестко закреплены планка 2 и прикрепленная на ней пластина 3. На конце этой пластины закреплена подложка 4, которая имеет направляющую канавку для укладки ОВ. Прижим 5, прижимаемый пружиной б, и крышка 9, на которой укреплен резец 7, соединены основанием 1 посредством оси 8. Крышка 9 прижимом 5 фиксирует волокна в положении зажима.

Оптическое волокно, освобожденное от защитного покрытия на требуемую длину, вставляют в направляющую канавку 10 на подложке 4. Затем нажимают крышку 9 до тех пор, пока она не зафиксирует положение волокна прижимом 5. Продолжая нажимать крышку (с усилием не более 0,36...0,4 Н), на ОВ резцом 4 наносят надрез. Затем, сгибая и прижимая пальцем ОВ к подложке 4, производят его облом (скол). После этого крышкуоткрывают и убирают остаток волокна.

Скол, выполненный таким инструментом полностью вручную, позволяет получить необходимое качество только при достаточно высокой квалификации специалиста. Известны также ручные полуавтоматические инструменты для скола ОВ. В них обеспечивается фиксация волокна с удаленным покрытием. При нажатии рычага (кнопки) управления инструмента, одновременно с натяжением волокна, резцом наносится надрез (насечка) на его поверхности. Растягивающие усилия, прикладываемые к ОВ, и сила удара резца относительно ОВ после нанесения насечки, увеличивает рабочий участок режущей поверхности и срок службы инструмента. Инструмент позволяет стабильно получать хорошие сколы ОВ и не предъявляет жестких требований к квалификации персонала.

Подобного типа прецизионный скалыватель модели СТ-07 японской фирмы «Fujikura», получивший широкое практическое применение, показан на рис. 5.11. В этой модели скалывателя предусмотрены две направляющие для ОВ. Одна для ОВ с диаметром по покрытию 900 мкм, другая - для ОВ с диаметром по покрытию 250 мкм.




Рис. 5.11. Скалыватель ОВ фирмы «Fujikura»: 1 - зажим ОВ; 2 - нож; 3 - кнопка; 4 - наковальня; 5 - направляющие желобки; 6-эластомерная подложка; 7- циркулярный нож; 8-стопорный винт.

^ Операция по сколу ОВ сводится к следующему:


1) открыть зажим 1 на наковальне 4, продвинуть нож 2 в направлении противоположном указанной стрелке, разместить ОВ параллельно направляющим желобкам 5;

2) закрыть зажим и медленно продвинуть нож 2 в направлении стрелки, чтобы сделать на ОВ насечку;

3) нажать на кнопку 3, чтобы отломить (сколоть) ОВ; нажимать

на кнопку до тех пор, пока зажим ^ 1 автоматически не поднимется.

Если качество скола окажется низким, то следует освободить стопорный винт. Циркулярный нож 7 и эластомерную подложку чистить следует только хлопковой тканью, смоченной спиртом.

^ Электронные устройства скола ОВ. Стабильно высокое качество сколов ОВ можно получить при использовании автоматических устройств -электронных скалывателей. Волокно с удаленным покрытием фиксируется в инструменте. Под действием электронно-управляемого двигателя резец вибрирует с низкой частотой и нарастающей амплитудой, приближаясь к волокну, которое натягивается синхронно с частотой вибрации резца. При нанесении резцом насечки на поверхности волокна под действием растягивающих усилий ОВ обламывается.

На рис. 5.12 показан общий вид отечественного электронного устройства для скола ОВ типа УЭС-1. Это устройство позволяет осуществлять скалывание с помощью резца, оснащенного алмазным лезвием высокой прочности и вибрирующего с ультразвуковой частотой. Для возбуждения колебаний в устройстве применены пьезоэлектрические элементы. Колебания вибратора вместе с встроенным в него резцом поддерживаются электронной схемой во время скалывания и автоматически

прекращаются по окончании цикла, что позволяет рационально использовать электропитание. На лицевой панели устройства расположен индикатор, который сигнализирует о колебаниях резца. Вибрирующее алмазное лезвие плавно подходит к предварительно натянутому ОВ, и в момент касания происходит скалывание без сжимаемой нагрузки и без внедрения лезвия в волокно.





Рис. 5.12. Электронное устройство для скола ОВ.




3. Юстировка - процесс центрирования осей сращиваемых ОВ - во многом определяет качество сварного соединения.


Различают следующие способы юстировки ОВ:

V-образные канавки (V-grooves)

LID-система (Local Light Injection and Detection Sys­tem)

Система PAS (Profile Alignment System)

Юстировка по нагретым сердцевинам.


^ V-образные канавки


Волокна укладываются в прецизионные V-образные ка­навки, затем производится их сведение (вручную операто­ром или автоматически) и выполняется сварка.


Оптические волокна




Рис.5.13. Система юстировки на основе V-образных канавок


^ 4. Сращивания ОВ.

В настоящее время для соединения ОВ кабелей связи применяется способ - сварка ОВ и соединение с помощью механических сростков.

Сварка ОВ. Сварку проводят с помощью электрической дуги.

Методы сварки электрической дугой многомодовых ОВ основаны на явлении возникновения сил поверхностного натяжения расплавленного кварца, которые уменьшают имеющееся смещения осей свариваемых волокон. Действие этих сил может регулироваться выбором оптимальных значений и тщательным контролем расстояния между электродами, величины тока электрической дуги, длительности предварительного оплавления торцов ОВ, длины хода сжатия (усилия сдавливания ОВ), времени нагрева при сварке и температуры нагрева ОВ. Возникающих центрирующих усилий вполне хватает, чтобы вносимые в месте сварки многомодовых ОВ потери были незначительны. Для сварки многомодовых ОВ можно применить отечественный комплект для сварки световодов КСС-111. При использовании данного комплекта юстировка сращиваемых волокон осуществляется вручную с визуальным контролем качества юстировки с помощью микроскопа в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Сварка ОВ может быть осуществлена как в автоматическом режиме, так и при ручном управлении. При этом электронная схема блока сварки позволяет-регулировать следующие параметры: ток оплавления и сварки, время горения дуги в режиме оплавления и сварки, скорость сдвига волокон при сварке.

При сварке сдномодовых волокон необходимо обеспечить весьма малые значения осевого и углового смещений. Например, осевое смещение свариваемых одномодовых ОВ не должно превышать 0,1 мкм. Жесткий допуск по смещению продольных осей соединяемых одномодовых ОВ обусловлен тем, что силы поверхностного натяжения не могут обеспечить для данного типа волокна с диаметром сердцевины 6...10 мкм точную юстировку. Такие допуски при юстировке одномодовых ОВ не могут быть достигнуты вручную.

В комплектах для сварки одномодовых ОВ используются системы автоматической юстировки со специальными микроподвижками, системой контроля качества юстировки и электронным блоком управления. Известно два основных способа контроля качества автоматической юстировки ОВ.

При первом способе качество юстировки оценивают по уровню мощности оптического сигнала, проходящего через стык ОВ, а ввод и вывод оптического излучения в ОВ, осуществляют через участки изгиба волокна в специальных устройствах (рис. 5.14). Этот способ достаточно прост и эффективен. Он позволяет осуществлять пороговую оценку затухания в месте сварки.

При втором способе принцип работы системы контроля заключается в следующем. Если пучок света падает перпендикулярно на торец ОВ, то возникает отраженный поток света, анализ распределения мощности которого позволяет определять профиль показателя преломления и выявлять максимум оптической мощности, то есть оптическую ось. Технически этот способ регулируется следующим образом. Параллельный пучок света от боковой лампы падает перпендикулярно на торцы соединяемых волокон. Рассеянное отраженное излучение попадает в объектив телекамеры, следящей за определенной точкой торца ОВ.

Телекамера продвигается вокруг волокна для получения изображения стрех точек. Объектив телекамеры автоматически фиксируется на определенной точке торца ОВ. Поэтому оси свариваемых волокон автоматически центрируются относительно друг друга. Разработанная система получила название PAS. Этот способ применим для сварки ОВ с любым профилем показателя преломления.




^ Рис. 5.14. Схема контроля качества юстировки по результатам измерения

мощности оптического сигнала: 1 - концы свариваемых ОВ; 2 - устройство ввода (вывода) излучения в ОВ на изогнутом участке; 3 - источник оптического излучения; 4 - приемник оптического излучения; 5 - электроды сварочные; 6 - неподвижное устройство фиксации ОВ; 7- подвижное устройство фиксации ОВ, перемещающееся в плоскостях х, у, z; 8 - блок управления с устройством

вывода информации.

В настоящее время на российском рынке широко представляются автоматические сварочные аппараты для сварки ОВ различных фирм-производителей. Наиболее широко применяются при строительстве новых и эксплуатации действующих ВОЛП в России сварочные аппараты различных модификаций японской фирмы «Fujikura» и американской корпорации «Wavitek». Известны также сварочные аппараты японской фирмы «Sumitoma», германской фирмы «Siemens», шведской фирмы « Ericsson » и другие.

В табл. 5.2 приведены основные технические характеристики наиболее часто применяемых сварочных аппаратов.

Охарактеризованные сварочные аппараты осуществляют автоматическую юстировку пары ОВ и автоматическую их сварку в течение 25... 30 с, обеспечивают хранение в памяти по 100 и более данных по сварке и проверку места сварки ОВ на разрыв. Отображается процесс сварки на мониторе сварочного аппарата, имеется возможность

Вывода.


Таблица 5.2. Основные

характеристики сварочных аппаратов







Марка сва­рочного

аппарата (фирма, страна)

Тип свариваемых ОВ

Величина средних потерь в месте сварки, дБ

Масса, кг

Размеры, мм

FSM-40S (Fujlkura, Япония)

одно и многомодовые, со смещенной и ненулевой смещенной дисперсией, легированные Эрбием

0,01...0,04 (в зависимости от типа ОВ)

4,4

172x186x 180

FSM-30S (Fujikura, Япония)

одно и многомодовые, со смещенной и ненулевой смещенной дисперсией, легированные Эрбием

0,01.. .0,05 (в зависимости от типа ОВ)

8

210x187x 173

FSM-15S (Fujikura, Япония)

одно и многомодовые, со смещенной дисперсией

0,03 -одномодовые; 0,05-многомодовые; 0,08 - со смещенной дисперсией

5,1

180x186x 110

FSM-05SVHII

(Fujikura,

Япония)

Кварцевые одно и многомодовые

0,12 - одномодовые; 0,05- многомодовые

1,9

205x165x 165

S174H

(корпорация

«Wavitek»,

«Furukawa»,

Япония)

одно и многомодовые

0,02 - одномодовые; 0,01- многомодовые

7,5

200x190x 180

S148

(корпорация «Wavitek», «Furukawa», Япония)

одно и многомодовые

0,04 - одномодовые; 0,03 -многомодовые

3,6

220x190x 150

S175

(корпорация «Wavitek», «Furukawa», Япония

одно и многомодовые

0.01...0.05­в зависимости от типа ОВ

6,3

181x285x 181

TYPE 36

(Sumitomo,

Япония)

одно и многомодовые ОВ, со смещенной и ненулевой смещенной дисперсией

0,02 - одномодовые; 0,01- многомодовые; 0,05 - со смещенной дисперсией

6,5

190x190x 175

А60

(Siemens, Германия)

одно и многомодовые

0.01...0.05­в зависимости от типа ОВ

14,5

420x320x 180

X-77

(Siemens, Германия)

одно и многомодовые

0.01...0.05­в зависимости от типа ОВ

1.7

173x185x 90

Сова-2П (Россия)

одно и многомодовые

0.8- одномодовые; 0.03 - многомодовые

9

280x205x 160



^ 5. Защита мест сварки ОВ.

Места соединения ОВ можно защитить одним из следующих

Таблица | 5.3. Основные характеристики оптических муфт.


\ Фирма

Тех-Г ничес- \. кие ха- \ ч рактерис- N. тики \

ЗМ

АО

"Стройдеталь"

АМР

Raychem

АО

"Лен-теле­фон-строй"

Марка муфты

2178-S

ММЗОК

MTOK-

96 (тупико­вая)

МОГ* (стан­дарт­ная)

TRP

FOSC 400 (тупиковая)

МОМЗ



















А4

В2

Д5




Габаритные Размеры, мм

557 х х215 х219

0 425; высота 66

0 162;

высота

507,

с защ.

Чугун.

Муфтой

0192

высота

590

113 0 90




420

X

0

180

420

X

0

180

420

X

0 180

48х24 х13

Область Применения

Грунт, канали зация. воздух

Магист­раль, зона

Магист­раль, зона

Зона, город

Магис траль зона, город

Магистраль, зона,

город

Зона, Город

Температур­ный диапазон,

°с

-40­+70

-60­+60

-60­+50

60­+50

-15­+45










-50 - +50

Механическая Прочность




60% от усилия тяжения кабеля

60% от усилия тяжения кабеля

60% от усилия тяжения кабеля













60% от

усилия

тяже-ния

кабеля

Максимальное число сращи­ваемых воло­кон

192 (от 2до192 в зави­симости от чис­ла кас­сет

32

96

32, 48, 64

72(6 кассет по 12 воло­кон)

32

96

576

48

Число портов

4

4

3

3

4

5

3-5

6

2,4

Число кассет

2-4

1

3

1.2,3

6

2

4

6

1-3

Масса, кг

7,7

13,8-14,8 (зависит опив)

1,8(без чугунины)

2,1




(10­25)

(10­25)

(10­25)




Основной Материал

Поли-пропи­лен

Стекло­пластик

Полиэти­лен высо­кого дав­ления, чугун

Поли­этилен

Поли-пропи­лен

Полипропилен

Нержавею

щая

сталь




Reich le & De-Aftssari

Fujikura

Nokia

Ericsson

R30213,

R3Q209,

R3Q211,

R30212

(npo-

«эднье)

R30213, R30209, R30211,

R30212

(npo-ходньге)

FSCO -CB (ком­пакт­ная)

FSCO -SS

(на за стеж­ках)

FSCO

-12В2 (тон­кий)

FSCO -12В2 (боль шой ем­кости)

ХОК

-103

(4 типа 1 зависи­мости от числа ввод

ХОК

-107

(Зтипав зависи­мости or числа вводов)

ХОК -112

NCD

503

NCD

504

0155, 400

0470, 400

0215, 400

0215,

0155, 300

0170, 300

0215, 400

340x x140x

x126

420х

х158х

х154

бЗЗх х120х

х130

750х

х220х

Х166

560х х230х

х100

560х х230х

х140

090,

480

342х

х242 х110

342х х262

х140

Грунт, какализация, Воздух

Канализация, воздух

Грунт, канализация, оедух

Грунт,

канал*яция, Воздух

I-60-+60

-

-

-

-

-

-




_

-60-+50


































27,72, 144288

24,72, 144

72

96

156

360

72

144

12

72

96

4,5

3,4,5

2

2

2

4

2-4

2-4




1-4




2,6

12,2x12

2.6,12

6

8

13

30

3(по24 сростка)

6(гс24 сростка)




6,8

4

4x12; 2x x22+3x

22,

1x32+6x

x22,

1x32+6x

x22

3x22 4x22 5x22

8-21

8,6-25

8-30

8-30

20***

27***

19***

17*25

24




























4,5+5

3.2

Пластмасса

Пластмасса

Нержавеющая сталь

Чер-ньйго-лиэтии-

лен

Нерж. статье пласт, покрьк тием

Чер­ный поли­то-гипен


Регулировка кассеты производится: поворотом оголовника вокруг горизонтальной оси; перемещением хомута в пазу кронштейна по высоте; передвижением кронштейна по столешнице.


1)Установка кабелей. Установка кабелей может производится как справа, так и слева. После установки кассеты ОВ возле СА снимается обечайка 7 и вводится ОК согласно установленному размеру; на проволоки брони одевается внутренний конус.


2) Монтаж бронепокрова. С помощью- приспособлений, изображённых на рис. 5.9 ,а и рис. 5.9,6 выполняется монтаж бронепокрова вокруг внутреннего конуса.


3) Герметизация кожуха муфты. После выполнения указанных выше операций муфта устанавливается вертикально. Внутренний объём оголовника заливается саморасширяющимся герметиком. После заливки отверстие в обечайке закрывается пробкой, в которой необходимо сделать отверстие диаметром 2 мм для выхода воздуха, затем производят трёхкратное покачивание муфты на угол 120° в обе стороны. Время отверждения герметика 40 мин.

Канавку, образованную оголовником и обечайкой плотно заполнить отрезками (6x38 мм -13 шт.) ленты уплотняющей мастичной 2900R . Затем плотно прижать к оголовнику кожух и произвести наружную герметизацию стыка «оголовник-кожух» лентой марки VM и ТУТ 170/58, либо термоусаживаемой манжетой 168/42, либо тремя слоями термоусаживаемой ленты «Радлен», либо холодным способом с применением материала «Armorcast». Муфта поставляется с трубкой ТУТ 170/58.

При применении термоусаживаемых материалов примыкающие поверхности кожуха и оголовника должны быть зачищены металлической щёткой или наждачной шкуркой и прогреты пламенем газовой горелки (паяльной лампы). При использовании ленты «Радлен» необходимо нанести слой клея-расплава ГИПК-14-16. После усадки термоусаживаемых материалов муфту нужно выдержать в вертикальном положении 10-15 минут.

Смонтированную муфту для кабеля 2-3 типа нужно вложить в муфту чугунную защитную, входящую в комплект муфты МТОК.

Смонтированную муфту через 40 минут необходимо вынести из спецмашины или палатки. Для случая подземной прокладки кабеля муфта укладывается в соответствии с рис. 5.15.





Рис. 5.15. Укладка муфты в котловане.


^ 6. Основные операции сварки оптических волокон на аппарате FSM – 18S.


  1. Включение сварочного аппарата.


Нажмите кнопку О и удерживайте ее до тех пор, пока индикатор на панели управления не загорится зеленым цветом. На экране возникнет следующее сообщение:





*Это сообщение будет появляться трижды в месяц при включении аппарата.

• В зависимости от региона, предназначенного для использования аппарата, выбор различных языков экранного меню может быть ограничен заводом-изготовителем.


После выбора [Да] происходит подготовка моторов аппарата к работе и возникает экран ГОТОВ. При этом на экране индицируется тип питания: от сети переменного тока или от аккумуляторной батареи. При выборе [Нет] сварочный аппарат выключается.


Угол наклона монитора


Отрегулируйте угол наклона монитора так, чтобы изображение на экране было хорошо видно.





Регулировка яркости экрана

Иногда необходимо отрегулировать яркость экрана в зависимости от условий освещенности. Для изменения яркости воспользуйтесь клавишами ↑ и ↓, и затем нажмите клавишу == для сохранения значения.

Режим сварки

Выберите требуемый режим сварки в зависимости от типов волокон. Выбранный режим отображается в меню ГОТОВ.


Режим нагревателя


В зависимости от типа КДЗС установите режим нагревателя. Текущий режим отображаеся в меню ГОТОВ.


4. Очистка оптического волокна.

5. Установка КДЗС на волокно.

Проденьте конец одного из свариваемых волокон через КДЗС.




Протрите оптическое волокно безворсовой салфеткой, смоченной в спирте, на участке длиной -100 мм от конца волокна. Посторонние частицы, находящиеся на поверхности защитного покрытия волокна, могут попасть внутрь КДЗС, что в будущем может привести к поломке сваренного волокна или к увеличению потерь.


6. Снятие покрытия и очистка волокна.

6
-1. При работе со штатными зажимами волокна Снимите стриппером защитное покрытие волокна (акрилат) на длину 30-40 мм. Тщательно протрите зачищенное волокно безворсовой салфеткой, смоченной в спирте. Каждый раз используйте новую салфетку. Не используйте салфетку повторно.

6-2. Съемные держатели волокна (Fiber holder FH-60-250, FH-60-900). (1) Установите волокно в канавку держателя волокна так, чтобы неочищенное волокно выступало на 30-40 мм за край держателя, и затем закройте прижимную крышку

• Закрывая прижимную крышку держателя, прижимайте волокно большим ^ пальцем для фиксации в канавке держателя (см. рисунок ниже)

(2) Снимите стриппером защитное покрытие волокна


Прижмите пальцем


• Используйте подходящий тип держателя волокна в зависимости от диаметра покрытия волокна (250 или 900 мкм)




Прижмите пальцем










7. Скалывание волокна.






Рычаг

(
1) Чтобы разблокировать рычаг скалывателя, слегка нажмите на него и сдвиньте стопор


(2) Нажмите на кнопку каретки блока ножа до момента ее фиксации.

(3) Установите подготовленное волокно в скалыватель.

* При использовании держателя волокна, убедитесь, что защитное покрытие волокна не ложится на прижимную площадку.

(4) Нажмите на рычаг скалывателя.

(5) Отпустите рычаг скалывателя. Возвратная пружина вернёт его в исходное положение.

(6) Обрезанная часть оптического волокна подаётся в контейнер для сбора остатков волокна автоматически.

* Если вернуть рычаг скалывателя в исходное положение, не нажав его до упора, скол волокна может оказаться накачественным.

* Чаще освобождайте контейнер для остатков волокна от его содержимого.

* Используйте градуированную в миллиметрах шкалу на скалывателе для получения скола нужной вам длины.





^ 8. Установка волокон в сварочный аппарат.

8-1. Штатные зажимы волокна.

(1)Откройте ветрозашитную крышку и зажимы волокна.

(2)Поместите сколотое волокно в V-образную канавку так, чтобы конец волокна находился между краем канавки и осью электродов.






  • Если оболочка волокна имеет остаточную кривизну, поместите волокно изгибом вверх, чтобы конец волокна смотрел вниз.

  • Оберегайте конец волокна от контакта с какой либо поверхностью для предотвращения его загрязнения или повреждения.

  1. Удерживая волокно, закройте зажим оболочки волокна. Убедитесь, что волокно лежит на дне V-образной канавки. Если волокно установлено неправильно, установите волокно заново.

  2. Установите второе волокно, повторив действия пп. (1)-(3).

(5)Закройте ветрозащитную крышку. Процесс сварки волокон начнется автоматически.






  • Чтобы отключить функцию «Автостарт», установите значение (Выкл.) напротив функции (Автостарт) в (Меню сварки).


8-2. Съёмные держатели волокна (Fiber holder FH-60-250, FH-60-900).

(1) Отверните винты, крепящие штатные зажимы волокна, и снимите зажимы с аппарата.

(2)Установите в аппарат требуемые Вам держатели волокна ( FH-60-250 или FH-60-900).

* Оберегайте конец волокна от контакта с любой поверхностью для предотвращения его загрязнения или повреждения.

(3)Закройте ветрозащитную крышку.

Процесс сварки волокон начнётся автоматически.



8-3. Фиксаторы рычагов прижима волокна.

Рычаги прижимов волокна крепятся к ветрозащитной крышке и обеспечивают прижим волокон в канавки при закрытии крышки. Однако, на верхней части ветрозащитной крышки имеются фиксаторы, которые позволяют отсоединить рычаги прижимов волокна от ветрозащитной крышки. Так рекомендуется поступать, например, когда волокно имеет остаточную кривизну, для того, чтобы до закрытия ветрозащитной крышки оператор мог удостовериться, что волокно надежно прижато ко дну V-образных канавок.


9. Сварка волокон. Для обеспечения высокого качества срарного соединения, аппарат FSM-60S обладает системой обработки изображения свариваемых волокон. Однако, некоторые дефекты не определяются автоматикой аппарата, и поэтому процесс и результат сварки необходимо контролировать визуально. Ниже описана стандартная процедура сварки.

(I) Установленные волокна сближаются друг с другом. После окончания очистительного разряда волокна останавливаются в определенном положении. Затем проверяется качество сколов. Если измеренный угол скола превышает установленный порог или обнаружена трещина, то процесс сварки останавливается, аппарат выводит сообщение об ошибке и подает звуковой сигнал.

Если сварочный аппарат не выдает сообщение об ошибке, то визуально проверьте наличие приведенные ниже дефектов. При наличии дефектов удалите волокно из аппарата и повторно подготовьте его.





(2) После проверки качества сколов экран может быть выведено значение осевого смещения волокон.





  1. После сведения волокон сварочный аппарат производит их сварку дуговым разрядом.

  2. После завершения сварки на экран выводится значение оценки вносимых потерь. Потери на сварном соединении зависят от определенных факторов, приведенных на следующих страницах. Эти факторы учитываются при выполнении аппаратом расчетов (оценки) потерь на сварном соединении. Расчет оценочных потерь на сварном соединении производится на основе геометрических характеристик свариваемых волокон, в частности, их диаметров модовых пятен.

Если значение произведенной аппаратом оценки вносимых потерь превысит установленный порог, то выводится сообщение об ошибке.

Сварочный аппарат выводит сообщение об ошибке также при обнаружении ненормального состояния сварного шва (например: Пузырь, Утолщение и т.п.).

Если дефект сварного соединения не обнаружен аппаратом, но наблюдается визуально, рекомендуется переделать сварку.

Иногда потери на сварном соединении можно уменьшить с помощью повторной дуги.

Для включения повторной дуги нажмите |ARC|. После повторного разряда проверка сварного соединения и оценка потерь повторяются.

При возникновении следующего сообщения потери на сварном соединении могут быть выше нормы:





Большие потери на сварном соединении: Причина и устранение.





  • Вертикальная линия, появляющаяся иногда в месте сварки многомодовых или разнородных ( с различным диаметром) волокон, не влияет на качество сврного соединения, то есть на вносимые потери и механическую прочность.


Сохранение результатов сварки.

Результаты сварки могут быть сохранены в памяти в соответствии с описанной ниже процедурой.

  • После сохраненного 2000-ого результата сварки, 2001-ый результат сохраняется поверх 1-го сохраненного результата сварки.


Автоматическое сохранение (без ввода комментария).


Результат сварки автоматически сохраняется после завершения сварки в меню (Завершено) при нажатии на ^ SET или RESET или при открытии защитной крышки. Вместе с результатами сохраняется последний введенный коментарий.



^ 10. Извлечение сварного волокна


(1) Откройте крышку нагревателя волокна

(2) Откройте ветрозащитную крышку

(3) Возьмите левой рукой левое волокно около края защитной крышки и откройте левый зажим оболочки.


* Продолжайте удерживать волокно

до тех пор, пока не положите

его в нагреватель.


(4) Откройте правый зажим оболочки

(5)Возьмите правое волокно правой рукой и извлеките волокно из аппарата.


11. Термоусадка КДЗС.


  1. Надвиньте гильзу КДЗС на место сварки и поднесите волокно вместе с КДЗС к нагревателю. Гильза КДЗС должна располагаться по центру нагревателя.

  2. Медленно протяните сваренное волокно вправо до тех пор, пока левая рука не достигнет края нагревателя. Опустите слегка натянутое волокно с КДЗС в нагреватель. При этом крышки нагревателя закроются автоматически. Нагрев печи включится автоматически после закрытия его крышки (если включена функция «Автостарт»).

• Чтобы отключить функцию «Автостарт» установите значение [Выкл] напротив функции [Автостарт] в [Меню нагревателя]. Для включения нагревателя нажмите клавишу |НЕАТ|.


Протянте сварное волокно вправо до тех пор, пока рука не упрётся в нагреватель.

* Убедитесь, что сварной шов находится в центре КДЗС.

* Убедитесь, что силовой элемент находится в нижней части КДЗС.


  1. Во время работы нагревателя на клавише (HEAT) горит оранжевый светодиод, а в правом нижнем углу экрана отображается индикатор работы нагревателя.


* Печь не включается на нагрев при открытой крышке.

* При нажатии |НЕАТ во время нагрева, индикатор |НЕАТ начинает мигать.

* При повторном нажатии |НЕАТ| процесс нагрева прерывается.

После завершения нагрева включается звуковой сигнал и гаснет оранжевый индикатор HEAT.

(4) Откройте нагреватель и, слегка растягивая, аккуратно удалите волокно с усаженной трубкой.

• КДЗС может прилипнуть ко дну нагревателя. Для удаления КДЗС воспользуйтесь очистительной ватной палочкой.


  1. Визуально проверьте усаженную трубку на отсутствие пузырей и посторонних частиц.









^ 6. Контрольные вопросы:


1. Какие основные требования предъявляются к неразъемным (сварным) соединениям ОВ?

2. Как подготавливаются ОВ к сращиванию (сварке)?

3. Как осуществляется снятие защитного покрова ОВ при помощи стриппера?

4. Как осуществляется скол и какие требования предъявляются к сколу

ОВ?

5. Как осуществляется сварка ОВ?

6. Каковы особенности сварки одномодовых ОВ?

7. Какие способы юстировки ОВ применяются в сварочных аппаратах?

8. Какие сварочные аппараты получили наибольшее применение при строительстве и эксплуатации ВОЛП?

9. Как осуществляется защита ОВ в месте сварки?

10. Дать краткую характеристику сварочному аппарату типа FSM-18S . 11. Какие оптические муфты применяются на российском рынке?

12. Дайте краткую характеристику оптической муфте МТОК-96.

Назовите последовательность основных операций при монтаже оптической муфты.

Назовите последовательность основных операций при сварке оптического волокна.


7. Литература:


7.1. Строительство ВОЛП. –Самара, 2009 г.

7.2. Руководство пользователя сварочным аппаратом типа FSM-18S .

7.3. Андрюшенко Л.М.; Гроднев ИИ; Панцилэв ИП «Волоконно-оптические линии связи» - Изд. «Радио и связь», Москва 1987г.

7.4. Э.Л.Портнов; « Оптические кабели связи. Конструкции и характеристики»-Москва 2002г.

7.5. Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети.




Скачать 450,3 Kb.
оставить комментарий
Кондина В.Г
Дата22.09.2011
Размер450,3 Kb.
ТипЛабораторная работа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

хорошо
  1
отлично
  6
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх