■ 王小泉 謝曉紅 （南京烽火藤倉光通信有限公司 江蘇 南京 210038）

曹姍姍 （中天科技集團(tuán)股份有限公司 江蘇 南通 226009）

李春生 （北京郵電大學(xué)研究所 北京 100876）

微彎測(cè)試方法C解析與優(yōu)化

■ 王小泉 謝曉紅 （南京烽火藤倉光通信有限公司 江蘇 南京 210038）

曹姍姍 （中天科技集團(tuán)股份有限公司 江蘇 南通 226009）

李春生 （北京郵電大學(xué)研究所 北京 100876）

微彎測(cè)試作為中國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)TC6/WG3的研究項(xiàng)目,由6家光纖制造商和3家實(shí)驗(yàn)室共同建立一個(gè)研究小組，研究光纖微彎測(cè)試方法，微彎測(cè)試方法在IEC TR 62221被提及，測(cè)試方法主要有四種，這篇論文主要研究IEC TR 62221中的方法C，針對(duì)現(xiàn)有的方法C，通過實(shí)驗(yàn)了解此方法存在的問題分，提出方法C做改進(jìn)意見，并對(duì)改進(jìn)前后的數(shù)據(jù)做對(duì)比，為保證測(cè)試的一致性，確定實(shí)驗(yàn)裝置的要求以及實(shí)驗(yàn)方法的要求以及實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的問題做了詳細(xì)說明。

微彎測(cè)試方法C 濾膜 IEC TR 62221 應(yīng)力

前言

隨著光通信行業(yè)的迅猛發(fā)展，微彎測(cè)試被越來越多的人提及，在光纖通信系統(tǒng)中，光纖的微彎損耗的累計(jì)可以導(dǎo)致光纖傳輸整體損耗的增加，最終影響光纖通信鏈路的各項(xiàng)傳輸性能。導(dǎo)致光纖微彎的原因包括非均勻的外部壓力，例如光纜護(hù)套料帶來的壓力，光纖和光纖的接觸等，并且這種微彎損耗在低溫下尤其明顯。但是關(guān)于微彎損耗的 測(cè)試確沒有一個(gè)具體明確的方法，IEC也有關(guān)于微彎測(cè)試的技術(shù)報(bào)告，其中有四種測(cè)試方法被提及。中國的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)CCSA也關(guān)注改性能參數(shù)，并成立了研究小組對(duì)此標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法進(jìn)行研究，在研究過程中我們發(fā)現(xiàn)方法C被提及的比較少，大家普遍認(rèn)為方法C測(cè)試樣品比較小，測(cè)試精度不夠，我們對(duì)IEC微彎測(cè)試報(bào)告中提到的四種方法做了綜合分析，認(rèn)為該方法測(cè)試速度快，測(cè)試成本低，更有利于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試。因此本文對(duì)方法C做一個(gè)全方位的解析，并能提出更優(yōu)化的微彎測(cè)試方法C,保證測(cè)試的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。

正文

我們知道IEC關(guān)于微彎測(cè)試方法C的裝置如圖1所示。主要由基座，蓋板、硬化橡膠、金屬網(wǎng)格，測(cè)試數(shù)據(jù)用光功率計(jì)。

圖1 方法C裝置示意圖

金屬基座4平臺(tái)上，要求表面光滑，兩個(gè)定位柱固定5在基座平臺(tái)上，基座上鋪設(shè)硬化橡膠3，硬度要求是肖氏硬度73-78，它相對(duì)于固定柱5不能移動(dòng)，在橡膠上面作一個(gè)標(biāo)記，改標(biāo)記是一個(gè)直徑98（mm）的圓，并將橡膠片的一部分去除，放置光纖交叉，這使光纖長(zhǎng)度減少大約8mm，橡膠片表面應(yīng)光滑。把已經(jīng)濾膜過的光纖固定在標(biāo)記的圓上，需要幾片膠帶固定，然后在把圖1-4的金屬網(wǎng)格2放在光纖上，再把標(biāo)稱1公斤的蓋板1放在上面，測(cè)試光纖的微彎損耗，在逐步放5*1kg的負(fù)重，實(shí)驗(yàn)前光纖經(jīng)過60mm的柱子繞一圈，濾掉高階模后測(cè)試附加的微彎損耗。為了改進(jìn)方法C的準(zhǔn)確性，我們對(duì)IEC的測(cè)試方法做一個(gè)全面的解析。

首先，測(cè)試方法分析。

我們必須驗(yàn)證這種測(cè)試方法能真正測(cè)試光纖的微彎損耗。為此我們?cè)O(shè)計(jì)了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在IEC給定的實(shí)驗(yàn)方法中，去掉金屬網(wǎng)格和加上金屬網(wǎng)格看看光纖的損耗功率是否增加，因?yàn)榻饘倬W(wǎng)格的目的就是為了增加光纖的微彎。數(shù)據(jù)對(duì)比如圖2

圖2 加金屬網(wǎng)格和不加的功率值

從測(cè)試4kg的壓力下不加金屬網(wǎng)格數(shù)據(jù)在保留兩位數(shù)誤差的情況下，沒有變化，但是加金屬網(wǎng)格的變化就比較明顯，說明方法C能測(cè)試光纖的微彎值。

在測(cè)試過程中我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的測(cè)試方法有以下幾點(diǎn)缺陷：1、光纖繞成98mm的圓時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤差，不同的人在繞圈時(shí)大小不同形狀也可能有差異，且繞圈會(huì)增加光纖的扭轉(zhuǎn)使光纖測(cè)試數(shù)據(jù)有偏差，重復(fù)性降低，精度也會(huì)降低；2、膠帶的使用也使光纖的受力不均勻，同時(shí)微彎的形成也不準(zhǔn)確；3、橡膠片上裁標(biāo)記的圓圈長(zhǎng)度少8mm的缺口也增加了不確定因素。我們認(rèn)為做直線的效果會(huì)更好，因?yàn)閮牲c(diǎn)確定一條直線，且兩點(diǎn)間的距離在一定長(zhǎng)度之間不需要確定，這樣我們可以把固定用的膠帶貼在非測(cè)試位置處，降低膠帶對(duì)測(cè)試值得影響，直線也不易于光纖產(chǎn)生扭曲，減少誤差，因此我們改動(dòng)原有IEC的測(cè)試方式改為如圖三所示的測(cè)試方式。

圖3 改進(jìn)后的裝置圖

為了驗(yàn)證是否改進(jìn)的方法重復(fù)性更好，我設(shè)計(jì)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在其它測(cè)試條件都相同的情況下，用兩種方法，即直線和繞圈分別測(cè)試同一盤光纖，兩種測(cè)試方法各做10組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)對(duì)比如下圖4所示；

圖4 是兩種測(cè)試方法的對(duì)比

光纖繞圓圈的方式和直放的方式在同一臺(tái)測(cè)試儀器上測(cè)試，圓圈的方式離散型較大，直線放置的方法重復(fù)性更好，因此此方法有改進(jìn)的必要。

其次，分析各元器件的不確定度。

1、基座和蓋板IEC提出的是鋼板，但是我們發(fā)現(xiàn)鋼板的平整度和光滑度都不容易確認(rèn)，我們做過3套設(shè)備，測(cè)試值差異很大，要求廠家加工的平整度及光滑度實(shí)際上很難達(dá)到，在研究平整度及光滑度的過程中我們發(fā)現(xiàn)玻璃更適合我們的測(cè)試需求，玻璃的平整度、均一性和光滑度上都更容易控制。經(jīng)過對(duì)比實(shí)驗(yàn)我們認(rèn)為玻璃作為基座和蓋板更適合，我們選用普通的浮法玻璃基座和蓋板進(jìn)行測(cè)試，鋼板和玻璃兩種不同的基座和蓋板條件下的測(cè)試結(jié)果，見圖5。我們用玻璃板做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)在其它條件相同的情況下玻璃測(cè)試同一根光纖，測(cè)試值比較明顯，偏差比較小，測(cè)試數(shù)據(jù)變化不大。

圖5 金屬板和玻璃板測(cè)試比較

2、金屬網(wǎng)格；金屬網(wǎng)格和光纖所處的相對(duì)位置對(duì)測(cè)試紙影響比較大⑴，因此IEC的方法中用圓圈的方式，但是圓圈的方式存在前面講的缺陷，結(jié)合IEC微彎測(cè)試方法B，我覺得用標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的砂紙效果可能會(huì)更好，因?yàn)樯凹埖呐帕惺请S機(jī)的，這樣就可以避免金屬網(wǎng)格規(guī)律排列產(chǎn)生的誤差，針對(duì)這一可能做了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，在同樣條件下，使用同一盤光纖，用金屬網(wǎng)格和砂紙分別做實(shí)驗(yàn)，測(cè)試同一盤光纖的2組數(shù)據(jù)，移動(dòng)金屬網(wǎng)格或砂紙，金屬網(wǎng)格的變化更明顯，砂紙幾乎無變化，數(shù)據(jù)如圖六。同時(shí)我們對(duì)金屬網(wǎng)格和砂紙?jiān)跍y(cè)試區(qū)不同的位置進(jìn)行測(cè)試，不移動(dòng)砂紙或金屬網(wǎng)格，但是移動(dòng)砝碼所放置的位置，金屬網(wǎng)格的變化也是比較明顯的，測(cè)試結(jié)果見圖7。

圖6 移動(dòng)金屬網(wǎng)格和砂紙位置

圖7 移動(dòng)砝碼位置

從圖上可以看出砂紙的重復(fù)性在光纖直線放置過程中明顯好于金屬網(wǎng)格。

3、硬化橡膠；在技術(shù)報(bào)告中提及，但是實(shí)際上要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)中的肖氏硬度73-78很難，我們知道肖氏硬度和洛氏硬度的轉(zhuǎn)化公式如下

1）、肖氏硬度（HS）= 布氏硬度（BHN）/10+12

2）、肖氏硬度（HS）= 洛氏硬度（HRC）+15

3）、布氏硬度（BHN）= 洛克氏硬度（HV）

這種硬度轉(zhuǎn)化成洛氏硬度大約為60左右，已經(jīng)達(dá)到不銹鋼的硬度的要求，且這種橡膠是非標(biāo)橡膠，如果制造過程中出現(xiàn)表面不平整，很難處理，且因?yàn)榉菢?biāo)，每次都需要定制，成本很高且每一批次之間的差異會(huì)比較大，造成了測(cè)試中的不穩(wěn)定因素，不適合作為標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法。

我們把鋼板改為玻璃后，檢測(cè)成本更低，制造成本也低，且玻璃的硬度也接近硬化橡膠的硬度，因此可以直接把光纖放置在基座上直接測(cè)試如圖8。

對(duì)于為什么IEC方法C中要放置硬化橡膠我不是很清楚，但是我們想他們的目的無非就是想要在是在一個(gè)平面上能安全、準(zhǔn)確的測(cè)試光纖的微彎損耗，不出現(xiàn)測(cè)試過程中斷纖想象，我們用玻璃板做實(shí)驗(yàn)，在玻璃板上鋪一張70g的A4紙，A4紙的目的是畫上測(cè)試線，便于光纖的放置，光纖的放置位置如圖八。加5kg的砝碼放置10分鐘，然后再拿走砝碼，測(cè)試值可以回到初始值，說明直接把光纖放在玻璃板上不會(huì)使光纖損傷，測(cè)試值有效。因此我們建議取消硬化橡膠這個(gè)測(cè)試原件。

圖8 玻璃板微彎測(cè)試裝置

第三；測(cè)試中要注意的問題。

通過各種實(shí)驗(yàn)方法和不同元器件的測(cè)試,我們基本確定了優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)方法,但是測(cè)試測(cè)試過程中,要注意以下的幾點(diǎn)

1、測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)度也會(huì)影響到測(cè)試值，我們測(cè)試一段光纖，所有準(zhǔn)備工作完成后，再蓋板上放測(cè)試砝碼，等待不同的時(shí)間讀取，測(cè)試的數(shù)據(jù)確實(shí)會(huì)有所變化，見圖9。

圖9 測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)短的功率變化

2、測(cè)試時(shí)玻璃板要保證無灰塵，無異物。因?yàn)檫@些東西都會(huì)使測(cè)試的數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差。

3、因?yàn)槲澋臏y(cè)試值比較小，V槽對(duì)接的精度不夠，一般需要對(duì)光纖和功率計(jì)上的接續(xù)纖熔接。以保證測(cè)試的

10.3969/j.issn.1673-5137.2016.05.004