Методы испытания волоконно-оптических кабелей

Методы испытания волоконно-оптических кабелей

2009

1. Классификация испытаний ВОК

Одним из основных рычагов повышения качества ОК является их комплексная стандартизация, начиная от применяемых материалов и кончая эксплуатацией готовых изделий.

Условия проведения испытаний и перечень контролируемых параметров ОК оговаривается в стандартах частных и общих технических условий на изделия.

По характеру воздействующей на ОК нагрузки испытания подразделяются на механические, климатические, электрические и радиационные.

В зависимости от целей все испытания разбиты на две основные группы: исследовательские - для изучения определенных свойств изделий, и контрольные - для контроля качества изделий [1].

Наибольший интерес из числа исследовательских испытаний представляют:

* граничные - для определения зависимостей между предельно допустимыми значениями параметров изделий и эксплуатационными;

* сравнительные двух или более типов изделий, проводимые в идентичных условиях для сравнения характеристик качества;

* ускоренные, методы и условия проведения которых обеспечивают получение необходимого объема информации в более короткий срок, чем в предусмотренных условиях и режимах эксплуатации.

Более представительной группой являются контрольные испытания, к которым в первую очередь следует отнести такие испытания, как: приемо-сдаточные, периодические, типовые, испытания на надежность, ресурсные испытания.

Большое разнообразие условий эксплуатации и видов нагрузок, которым могут подвергаться ОК, не позволяет ограничиться проведением какого-либо одного вида испытания, для того чтобы гарантировать надежную работу изделий в различных случаях применения. Выбор видов и величины нагрузок в каждой категории испытаний должен учитывать многообразие условий возможного использования изделия, механизмы его отказов и желательность проверки изделия в условиях, приближающихся к наиболее тяжелым, встречающимся при эксплуатации ОК.

Совокупность испытаний, входящих в каждую категорию, может быть разделена на группы; последовательность их проведения специально оговаривается.

Для контроля соответствия ОК требованиям НТД действующие стандарты устанавливают обязательное проведение нескольких категорий испытаний:

приемо-сдаточные испытания, которым подвергается каждая партия изделий, предъявляемая к проверке. При этом проверяются либо все изделия, входящие в партию, либо их часть, в зависимости от того, являются ли испытания разрушающими или нет; последовательность приемо-сдаточных испытаний, принятая в стандартных ТУ, предусматривает первоочередное выявление наиболее грубых дефектов, таких как ошибки маркировки, наличие коротких замыканий и обрывов;

периодические испытания, которые проводятся обычно каждый месяц или квартал, а также в начале выпуска изделий на заводе-изготовителе и при возобновлении производства после временного его прекращения; результаты периодических испытаний распространяются на все партии, выпущенные в течение определенного времени. Периодические испытания включают в себя такие виды испытаний, при которых вырабатывается часть ресурса (длительная вибрация, многократные удары, термоциклы), и сравнительно дорогостоящие испытания, такие как испытания на работу при повышенной температуре и контроль оптических и электрических параметров ОК, поэтому они всегда являются выборочными;

типовые испытания, которые также являются выборочными, так как относятся к разрушающим, предназначены для оценки стойкости конструкции при различных видах механических и климатических воздействий; эти испытания проводятся сравнительно редко-перед началом серийного производства и в случае изменения конструкции изделий или применяемых материалов;

испытания на долговечность и сохраняемость, которые проводятся с целью подтверждения установленного в НТД значения минимальной наработки до отказа и срока сохранности ОК. Для оценки готовности производства к выпуску вновь разработанного изделия и соответствия его НТД проводят так называемые квалификационные испытания. В состав этих испытаний включают все виды испытаний, предусмотренных в НТД, за исключением проверки сохраняемости.

На этапе опытно-конструкторской работы и при модернизации конструкции или технологии ОК целесообразно проводить:

- ресурсные испытания, включающие в себя испытания на долговечность, сохраняемость и периодические испытания изделий, проводимые с целью оценки качества и надежности изделий при сравнении различных конструктивно-технологических решений в процессе модернизации изделий. На основании ресурсных испытаний принимается решение по улучшению качества и повышению надежности ОК;

- граничные испытания, предназначенные для определения максимальных эксплуатационных характеристик ОК; они весьма эффективны для оценки возможностей конструктивно новых изделий; при граничных испытаниях ОК оцениваются предельные нагрузки на изделия, на основании которых определяются безопасные величины нагрузок при эксплуатации (не вызывающие ухудшения качества и надежности применяемых изделий), виды нагрузок и режимы испытаний для выявления потенциально ненадежных изделий, виды и механизмы наиболее характерных отказов.

Готовые изделия, предъявляемые к приемочным испытаниям, должны быть предварительно подвергнуты цехом-изготовителем сплошному контролю по характеристикам, отнесенным в НТД к категории приемо-сдаточных испытаний. При необходимости также предусматривается сплошной или выборочный контроль по отдельным другим характеристикам из числа установленных НТД. Проверенные цехом-изготовителем изделия предъявляются на приемку, как правило, партиями. Каждая партия должна иметь соответствующую сопроводительную документацию. Испытания проводятся по специально разработанной программе испытаний (ПИ), в которой в общем случае должны быть предусмотрены:

* порядок подготовки к испытаниям (выдержка в нормальных условиях и т. п.);

* способ установки и крепления изделий при испытаниях;

* условия проведения испытаний (температура, влажность, ускорение, продолжительность испытаний);

* электрический режим испытаний (напряжение, ток, частота и т. д.);

* меры предосторожности при подготовке выводов ОВ;

* порядок включения наибольших напряжений.

Испытания, как правило, проводятся на испытательном стенде, представляющем собой устройство для установки изделия в заданных положениях, создания воздействий, отображения информации и осуществления управления процессом испытаний.

Помимо испытаний, проводимых изготовителем, ОК могут подвергаться проверке при входном контроле у потребителя. Цель входного контроля - дополнительная проверка поступающих изделий. При входном контроле не должны проводиться термоудары, термоциклы, длительная вибрация, механические удары, многократные проверки изделий испытательным напряжением и ресурсные испытания других видов. Недопустимы проверки изделий в режимах, отличающихся от указанных в ТУ. Используемая при входном контроле измерительная, испытательная аппаратура и стенды должны соответствовать требованиям на аналогичную аппаратуру и стенды поставщика.

Для обеспечения высокого качества выпускаемых изделий изготовитель ОК также вынужден вводить входной контроль полуфабрикатов, химреактивов, материалов и комплектующих изделий, применяемых при изготовлении выпускаемых изделий. Однако к этому вопросу следует подходить очень осторожно, ибо сложность, трудоемкость и стоимость таких испытаний часто бывают весьма высокими.

Как известно, качество ОК контролируется по конструктивным и электрическим характеристикам в соответствии с действующими ГОСТ или ТУ.

Принятые до последнего времени методы оценки имеют тот существенный недостаток, что они характеризуют качество кабеля лишь в один определенный момент времени - в момент измерений. С течением времени свойства кабеля под воздействием различных факторов могут изменяться и в большинстве случаев в нежелательную сторону. В зависимости от изменения оптических, электрических, механических и других параметров кабеля качество его может понизиться и он не будет удовлетворять предъявляемым к нему требованиям. Чтобы этого не случилось, ОК должен сохранять все свои основные характеристики в течение всего срока эксплуатации. В этом и состоит основная цель испытаний (проверки) кабеля на надежность. Контроль качества, установленный действующими ГОСТ или ТУ, сохраняет в данном случае все свои функции, но является более расширенным, так как проверяются не только требуемые характеристики в данный момент времени, но и их отклонения во времени.

Таким образом, методы, используемые при испытании на надежность в принципе должны отличаться от обычно принятых тем, что дополнительным новым параметром является время.

Если выпускаемые промышленностью кабельные изделия по опыту долголетней эксплуатации показали себя вполне надежными в тех условиях, для которых они предназначены, то необходимости в такой проверке качества во времени может и не быть. Совершенно иначе обстоит дело при внедрении новых типов ОК, не проверенных в эксплуатации. В данном случае проверка их надежности, т. е. пригодности для длительной эксплуатации, является совершенно необходимой. При этом должны быть выявлены все требуемые характеристики надежности.

Из сказанного выше следует, что описанные ниже методы и способы испытаний относятся к новым конструкциям кабеля и используются при решении вопроса о пригодности их к массовому серийному производству (после изготовления опытной партии).

Для оценки ОК могут быть использованы результаты лабораторных, заводских, полигонных или специальных полевых испытаний. Так, если оптические кабели связи отличаются большим сроком службы, определяемым несколькими десятками лет, то выбор методики и способов их испытаний в значительной степени осложняется. Длительные испытания связаны с большими практическими трудностями. Кроме того, в реальных условиях на ОК воздействует большое количество различных факторов, полностью учесть которые практически невозможно.

Получение экспериментальной оценки надежности ОК требует большого количества статистического материала. Это в свою очередь требует большого количества образцов испытуемого кабеля, получение которых весьма затруднительно, так как ОК является дорогим и довольно громоздким изделием. Ограниченность же экспериментальных статистических данных приводит к тому, что оказывается невозможным определение точного, вполне достоверного значения того или иного параметра надежности; приходится указывать лишь порядок или границы его возможных значений.

По указанным причинам до сих пор для ОК отсутствует какая-либо окончательно разработанная методика испытаний. Отсутствует и оценка ОК по количественным характеристикам надежности. В большинстве случаев ограничиваются проверкой образцов кабелей, исходя из условий работы, на различные механические, температурные, электрические и другие воздействия, с определением, главным образом, не количественных, а качественных характеристик надежности при различных воздействиях.

При этом в зависимости от типа ОК, его назначения и имеющихся возможностей применяются различные способы испытаний.

Сущность ускоренных испытаний на надежность состоит в том, что испытуемое изделие ставится в более тяжелые условия по сравнению с теми, в которых оно находится при реальной эксплуатации. Нагрузка на исследуемое изделие увеличивается настолько, что процесс ее влияния значительно ускоряется.

При этом одной из важнейших практических задач является разработка такой методики, при которой искусственно создаются форсированные режимы работы и устанавливаются соотношения, позволяющие перейти от результатов ускоренных испытаний к характеристикам, соответствующим нормальной эксплуатации.

Определенный вклад в разработку методов ускоренных испытаний ОК внесли авторы работ, в которых:

* разработаны и исследованы методы ускоренной оценки технического состояния ОК, базирующиеся на результатах незавершенных натурных и ускоренных форсированных испытаний (УФИ) кабелей;

* обоснованы уровни параметров - критериев отказа ОК с учетом их старения и температурных откликов на изменение температуры среды эксплуатации;

* предложены модели воспроизведения внешних воздействующих факторов в ходе УФИ ОК;

* разработана методика УФИ ОК, имитирующая экстремальные по ТУ или натурные условия эксплуатации кабелей;

* разработаны прогностические модели тренда и дрейфа любого контролируемого параметра в ходе испытаний ОК;

* выполнены теоретические исследования закономерностей изменения тренда и дрейфа коэффициента затухания ОВ в ОК на базе линейной и многофакторной экстраполяции прогностических моделей;

* на основании экспериментальных исследований, выполненных на образцах ОК типа ОК-50-1-1/О и ОК-50-1-2/О, доказана возможность использования для ускоренной оценки технического состояния ОК в первом приближении методов УФИ и незавершенных натурных испытаний, комбинированных с методом математического прогнозирования.

И тем не менее, такая общепринятая методика, позволяющая на основании испытаний строительных длин кабеля определять количественные характеристики надежности для ОК, отсутствует. Однако практика проверки новых типов кабелей наметила некоторую последовательность и способы испытаний с целью определения пригодности кабеля для последующей работы. Например, в соответствии с факторами, неблагоприятно воздействующими на ОК в процессе эксплуатации, для кабелей, прокладываемых непосредственно в земле, предлагается один перечень испытаний, а для кабелей подводной прокладки - другой. Испытанием кабеля на надежность проверяется устойчивость его оптических и электрических характеристик, или, иначе, их стабильность, а также устойчивость оболочки при воздействии различных факторов. В настоящей главе перечислено достаточно большое количество различных испытаний, однако это не означает, что каждый кабель должен подвергаться всем, без исключения, испытаниям. Так, если кабель в процессе эксплуатации не предполагается подвешивать на опорах ВЛ, то нет смысла в испытаниях на вибрацию и галопирование. Некоторые испытания могут быть объединены, например, при испытаниях на перемотки и растяжения.

Испытания ОК отличаются достаточно большой трудоемкостью и громоздкостью. Создание механических нагрузок требует довольно громоздких приспособлений и механизмов, в то же время для измерения изменения электрических параметров необходимо пользоваться очень точной аппаратурой и проводить достаточно сложные и громоздкие расчеты. При измерении некоторых характеристик ОК, например, затухания, требуются значительные его длины, порядка 1000 и более метров. При испытании больших длин на температурные воздействия требуются вместительные термокамеры, большие по размерам вибростенды для проверки виброустойчивости и т.д. Все это создает дополнительные трудности. Кроме того, большой расход дорогостоящего ОК связан со значительными затратами. Поэтому ускоренные испытания стараются проводить на возможно более коротких отрезках кабеля, что позволяет поставить на испытание большее количество образцов, а следовательно, получить более полные статистические данные и, как следствие этого, более достоверные результаты. Однако изменения оптических и электрических характеристик на коротких отрезках кабеля менее заметны и для их выявления требуется большая точность измерений. Возникает опасность получения ошибок за счет разделки и подключения концов кабеля. Поэтому приходится принимать особые меры предосторожности для избежания погрешности за счет концевого эффекта.

2. Цель и особенности основных видов испытаний ВОК

Как указывалось выше, при прокладке и монтаже кабель подвергается минимально двукратному изгибу, поэтому при испытаниях он должен выдержать также минимум два изгиба. Однако учитывая, что кабель является восстанавливаемым изделием с большим сроком службы, то в процессе долголетней эксплуатации он может подвергаться дополнительным изгибам во время ремонта и устранения повреждений. Не исключена перекладка ОК в колодцах кабельной канализации в связи с ремонтом или реконструкцией кабельной сети или других подземных сооружений. Поэтому необходимо, чтобы кабель при испытаниях выдерживал минимум три изгиба.

В мировой практике отдельные конструкции ОК подвергаются испытаниям на перемотки. Это испытание аналогично изгибу, но преследует другую цель. Обычно при испытании на изгиб проверяют механическую прочность оболочки, а при испытании на перемотки - стабильность оптических и электрических характеристик. Как правило, перемотка производится с первого барабана на второй и со второго снова на первый. При этом вторичное навивание кабеля (со второго барабана на первый) осуществляется с изгибом кабеля в противоположном направлении. Выбор радиуса изгиба при испытании кабеля на изгиб и перемотки зависит от типа кабеля. Для проверки прочности оболочки следует применять меньший радиус изгиба, т. е. создавать более жесткие условия испытаний, а для проверки стабильности оптических и электрических характеристик целесообразно принимать несколько больший радиус. Но при обоих видах испытаний радиус изгиба должен быть меньше допустимых по нормам для прокладки и монтажа кабеля.

Более жесткие требования при испытании изделия на изгиб вытекают из соображений получения более уверенных результатов, так как на практике не исключены случаи изгиба ОК с радиусом менее рекомендуемого нормами строительства и монтажа кабельных линий.

Такие случаи возможны при недостаточно аккуратной работе монтерского персонала, вынужденном обходе разного рода препятствий, выкладке ОК в колодцах, смещениях почвы при замерзании и оттаивании грунта и т. д. Обычно указанные изгибы бывают на небольшой длине кабеля и по этой причине, как правило, особо не влияют на его оптические и электрические характеристики, но могут вызвать повреждение оболочки.

Испытание на перемотки, целью которого является проверка степени изменения оптических и электрических характеристик кабеля (стабильность), должно отражать реальный процесс прокладки кабеля. При прокладке кабеля непосредственно в земле или в кабельной канализации он подвергается, как правило, однократной размотке. При этом не исключена возможность изгиба его в направлении, обратном намотке на барабан. В отдельных случаях, на складе или на линии, возможна, кроме того, перемотка кабеля с одного барабана на другой. Поэтому при испытаниях выполняется минимально двукратная перемотка.

Радиус изгиба при испытании на перемотки берется с меньшим запасом, так как при прокладке кабеля и перемотке его с барабана на барабан вероятность отступления от установленных норм меньше, чем при изгибе.

Во всех случаях испытания на изгиб один из концов ОК должен быть закреплен, что соответствует реальным условиям работы и, следовательно, тем напряжениям, которые возникают в кабеле. Так как прокладка и монтаж ОК в реальных условиях могут осуществляться при положительных и отрицательных температурах, то испытания его на механические воздействия следует также проводить при той и другой температурах. Разумеется, работы по прокладке и монтажу ОК не проводятся при самых низких и самых высоких температурах. Допустимая отрицательная температура прокладки ОК без подогрева ограничивается -10^оС. С учетом коэффициента запаса приемлемыми для испытаний на изгиб и перемотки можно считать температуры в пределах -20^оС ч + 40^оС. Испытания при более низких и более высоких температурах связаны со значительными трудностями и возможны лишь при наличии совершенных и вместительных термокамер.

Степень влияния механических воздействий на ОК проверяется путем тщательного осмотра поверхности оболочки и измерения электрических характеристик.

В качестве контрольных оптических и электрических характеристик следует принимать такие, которые с одной стороны поддаются наибольшим изменениям, так как это позволяет более точно выявить степень и характер изменений, происходящих в кабеле, а с другой - те из них, которые отнимают меньшее время на выполнение измерений. В соответствии с измеряемыми характеристиками и наличием измерительной аппаратуры должны выбираться длины образцов кабеля. Обычно, испытания на изгиб и перемотки проводят на строительных длинах кабеля не менее 1000 м, так как это позволяет с большей гарантией получать достоверные результаты о стабильности его оптических характеристик. Изменения в ОК могут произойти как вследствие поступления влаги внутрь него при повреждении оболочки, так и по причинам деформации ОВ, изоляции жил дистанционного питания.

В качестве критерия, определяющего поступление влаги внутрь сердечника через оболочку, служат результаты измерений коэффициента затухания ОВ и сопротивления изоляции шланга. Для большей уверенности в полученных результатах с целью суждения о происшедших внутри сердечника кабеля изменениях все прошедшие испытания образцы кабеля подвергаются проверке на электрическую прочность. Обычно на всех кабельных заводах имеются соответствующие установки, позволяющие легко и быстро выполнить такую проверку.

Проверка на пробивное напряжение в соответствии с ГОСТ 2990-55 производится переменным током с частотой 50 Гц.

При измерениях электрических характеристик следует тщательно избегать всякого рода погрешностей, искажающих результаты испытаний. Непременным условием должны быть измерения характеристик на одной и той же установке до и после испытаний. При этом должна быть проверена путем многократных измерений на контрольных образцах стабильность самой измерительной установки, установлены ее абсолютные и относительные погрешности, которые затем учитываются при оценке результатов измерений. Наличие контрольных образцов позволяет в любой момент времени проверить качество работы измерительной установки и тем самым избежать недопустимых погрешностей.

Исходными данными для испытания ОК на растяжение могут служить величины растягивающих усилий, предусмотренные в ТУ на кабель, и время его нахождения под нагрузкой. Время выдержки под нагрузкой учитывает возможные вынужденные остановки или прокладку ОК с помощью ручной лебедки. При испытании ОК на растяжение (Рекомендации МЭК 60794-1-2, метод Е1А (В)) кабель огибает шейки контрольных барабанов и блоков соответствующего радиуса, т.е. одновременно с растяжением он испытывает изгиб.

Как при испытании на изгиб и на перемотки, при испытании на растяжение в зависимости от потребности могут проверяться прочность защитной оболочки и другие характеристики в зависимости от назначения кабеля.

Испытание на вибрацию проводится, главным образом, с целью проверки способности, кабеля переносить напряжения, возникающие при его транспортировке и подвеске на опорах воздушных линий. Кабель при транспортировке может испытывать периодически повторяющиеся знакопеременные напряжения от вибрации с частотой колебаний (10-20) Гц и амплитудой до 3 мм.

В зарубежной практике при испытании кабелей связи на вибрацию принимают частоту колебаний 10 Гц с амплитудой 10 м, что соответствует ускорению:

, (1)

тогда:

. (2)

Полученная величина ускорения может быть использована при испытаниях на вибрацию и отечественных кабелей, так как условия их транспортировки и последующей работы не отличаются от зарубежных.

При испытании на вибрацию новых типов кабелей с металлопластмассовыми оболочками в зарубежной практике обычно считают, что кабель должен выдерживать 1-5 млн. колебаний. Это при частоте 10 Гц соответствует примерно 140 часам непрерывной вибрации. Такое время испытаний можно считать достаточным и для отечественных кабелей, так как в течение этого времени транспортировки кабель может быть доставлен от места его изготовления до места прокладки. Следовательно, исходными данными для испытаний на вибрацию можно принять ускорение, равное 4, и время вибрации порядка 140 час.

Для испытаний на вибрацию может быть использован вибростенд (рис. 1), состоящий из нижнего основания, к которому через пружинные подвесы, установленные в полых трубках, крепится верхняя подвижная плита. Внизу верхней подвижной плиты крепится двигатель постоянного тока с эксцентриками на оси. При вращении двигателя эксцентрики создают вибрацию верхней плиты, на которой укладывается испытуемый кабель.



Рис. 1. Внешний вид вибростенда

На рис. 2 показано устройство другого типа, которое также используется для испытаний на вибрацию.

Рис. 2. Внешний вид вибростанка

В этом устройстве на стальной плите С подвижно укреплена прямоугольная пластина П, которая одним концом шарнирно скреплена с плитой, а вторым свободным концом с помощью втулки В, через которую пропускается кабель, соединяется с последним. Концы кабеля покоятся во втулках З, укрепленных на стойках, установленных на стальной плите. На подвижной пластине П установлен двигатель постоянного тока М с эксцентриками на оси, которые создают вертикальные колебания пластины, а с нею и кабеля.

Меняя число оборотов двигателя постоянного тока, можно изменять частоту колебаний. Вибростанок, изображенный на рис. 2, более компактен и более удобен для испытаний кабеля на вибрацию в термокамере, например, при отрицательных температурах.

Для измерения в процессе испытаний частоты вибраций можно использовать обычный частотомер. Для этого вблизи колеблющейся пластины устанавливается динамический громкоговоритель. Колебания воздуха во время вибрации передаются на громкоговоритель, который преобразует эти колебания в электрические, передаваемые непосредственно на частотомер.

Амплитуду вибрации можно измерять с помощью мерного клина (рис. 3), который устанавливается на одном из ребер колеблющейся пластины. При вибрации с частотой 8 Гц и выше в направлении, показанном стрелками, глаз сохраняет способность зрительного восприятия всех положений клина и четко видит точку пересечения крайних положений клина на расстоянии l от острия. Если амплитуда вибрации А, высота клина h и основание L, то из подобия треугольников получаем:

. (3)

Таким образом, основание клина может быть отградуировано непосредственно в миллиметрах размаха, или амплитуды вибрационного смещения. Чем больше высота h, тем большую амплитуду можно измерять:

, (4)

Рис. 3. Мерный клин

Используя методы электротензометрирования, можно измерять напряжения, возникающие в оболочке кабеля при вибрации. Для этого могут быть использованы, например, проволочные датчики сопротивления. Эти датчики изготовляются из константановой проволоки диаметром 0,150,2 м, обладающей малым температурным коэффициентом. Проволока укладывается петлеобразной решеткой (рис. 4) между двумя склеенными полосками бумаги.

Рис. 4. Проволочный тензодатчик

Соединение датчиков с оболочкой кабеля производится посредством клея БФ-2. После наклейки датчика следует обеспечить просушку в течение примерно 24 часов при температуре воздуха не ниже +15^оС и нормальной влажности. Показания проволочных тензодатчиков основаны на увеличении омического сопротивления проволоки при ее растяжении. При исследуемых в оболочке деформациях изменение сопротивления датчика бывает порядка долей процента. Поэтому весьма важна независимость сопротивления от температуры. Для этой цели применяют мостовые схемы с температурной компенсацией, которая достигается включением двух одинаковых датчиков в смежные плечи моста (рис. 5). Один из датчиков не подвергается деформации, но находится в тех же температурных условиях, вследствие чего температурные изменения сопротивления уравновешиваются. Измерительный прибор (индикатор) при измерениях обычно включают через усилитель.



Рис. 5. Мостовая схема включения тензодатчиков с температурной компенсацией

Целью испытаний кабеля на истирание является выяснение степени подверженности разрушению верхней защитной оболочки от истираний при смещениях кабеля в грунте. Существенное значение это имеет для кабелей с металлопластмассовыми оболочками, у которых верхним защитным противокоррозийным покровом служит пластикат.

Испытания проводят по методике, рекомендованной МЭК 60794-1, методы Е2А(В).

Испытание кабелей с металлопластмассовыми оболочками на изгибы и вибрацию при проверке оболочки целесообразнее проводить при отрицательных температурах, соответствующих реальным условиям работы кабеля, поскольку при этих температурах понижается эластичность пластмассовых оболочек и они более подвержены повреждениям при такого рода механических воздействиях. Испытание на истирание целесообразнее проводить при положительных температурах, так как при большей гибкости оболочка от указанного вида воздействия разрушается более интенсивно.

Одним из основных факторов, неблагоприятно воздействующих на кабель в процессе его эксплуатации, является многократное изменение окружающей температуры и влажности.

С целью проверки стабильности электрических характеристик кабеля в течение длительного срока эксплуатации и проводится испытание новых конструкций кабелей на многократное охлаждение (замораживание) и нагревание.

Испытания проводят по методике МЭК 60794-1-2, метод Fl и ГОСТ 20.57.406-81.

Для ускоренных испытаний на стабильность параметров во времени, т. е. по существу для проверки старения кабеля с оценкой по избранным параметрам, требуется искусственно создать условия, в которых будет находиться кабель при нормальной его эксплуатации.

Испытание ОК на продольную водопроницаемость преследует цель проверки его длительной герметичности, так как попадание влаги внутрь кабеля неизбежно приводит к ухудшению его оптических и электрических характеристик и, в конечном счете, выходу его из строя.

Поэтому продольная водопроницаемость, т.е. скорость просачивания воды вдоль кабеля, имеет весьма важное значение для ОК. Испытание на продольную водопроницаемость особенно важно для кабелей, которые не могут содержаться под постоянным внутренним газовым давлением. При повреждении оболочки кабеля внутрь его может проникать вода, которая будет распространяться вдоль кабеля. В зависимости от скорости распространения воды находится длина поврежденного участка. При большей скорости распространения из строя выйдет больший участок кабеля, следовательно, потребуется больший расход кабеля и больше времени для устранения повреждения.

Для проверки на продольную водонепроницаемость можно использовать способ, приведенный в методах F5A(B).стандарта МЭК 60794-1-2.

3. Методы испытания ВОК

3.1 Общие положения

Все испытания, проверки и измерения, если в описании их методов нет особых указаний, должны проводиться в нормальных климатических условиях по ГОСТ 20.57.406 п. 1.43 или стандарту МЭК 60068-1 п. 5.3.

При испытании кабелей на стойкость к механическим воздействиям и воздействиям внешних факторов (ВВФ) необходимо руководствоваться следующим:

а) испытания следует проводить на отобранном барабане с кабелем длиной не менее 1000 м, если в методике не указана другая длина образца;

б) перед испытанием образец выдерживается в нормальных климатических условиях не менее двух часов, если в описании метода отсутствуют другие указания;

в) длина концов образцов ОК должна обеспечивать подключение к измерительному прибору каждого ОВ;

г) контроль целостности ОВ и измерение приращения затухания (ПЗ) в каждом ОВ каждого образца проводится по ГОСТ 26814 - 86 или по стандарту МЭК 60793 - С1А во время приложения или после снятия нагрузки или ВВФ, если в методике отсутствуют дополнительные требования к точкам времени измерений;

д) образец считается выдержавшим испытание, если в нем нет обрывов ОВ, приращение затухания оптического сигнала в ОВ не превышает допустимых значений, указанных в технической документации на ОК.

3.2 Методы измерения конструктивных параметров

3.2.1 Проверка кабеля и его элементов на соответствие конструкции

Проверка должна проводиться внешним осмотром без применения увеличительных приборов согласно МЭК 60811-1-1, ГОСТ 12177.

Конструктивные размеры ОК проверяются согласно ГОСТ 12177.

Запрещается проводить измерения в местах маркировки ОК.

Измерение диаметров ОК должно проводиться в двух взаимоперпендикулярных направлениях.

При измерении конструктивных размеров оптическими средствами образцы размещаются так, чтобы измеряемая поверхность была перпендикулярна оптической оси средства измерения.

Измерение стальной мерной лентой периметра поверхности ОК или его элементов должно проводиться путем наматывания ленты одним полным витком.

Измерение наружных размеров ОК должно проводиться в трех местах на расстоянии не менее 1000 мм.

Измерение наружных размеров элементов ОК должно проводиться на концах строительной длины ОК или образцов, которые были отобраны.

Толщины защитных покровов ОК и подушек защитных покровов должны определяться по результатам измерений длин периметров покрытий и после удаления этих покрытий, по подушке и после ее удаления, на образцах или на строительной длине в трех местах на расстоянии не менее 1000 мм.

Допускается определять толщины покрытий и подушки по результатам измерения диаметров по покрытию и после его удаления, по подушке и после ее удаления. За толщину следует принимать полуразницу соответствующих диаметров.

Образец считается выдержавшим испытание, если его размеры и размеры его элементов удовлетворяют требованиям технической документации на ОК.

3.2.2 Измерение геометрических размеров ОВ

Методы измерения геометрических параметров ОВ и ОК приведены в табл. 1.

Таблица 1. Методы измерения геометрических параметров ОВ и ОК

Параметр	Метод испытания
Диаметр оболочки ОВ	МЭК60793-1-А1, МЭК60793-1-А2
Некруглость оболочки ОВ	МЭК60793-1-A1, МЭК60793-1-А2
Диаметр ОВ по покрытию	МЭК 60793-1-АЗ
Некруглость покрытия ОВ	МЭК 60793-1-АЗ
Диаметр сердцевины многомодового ОВ	МЭК 60793-1-А1А
Некруглость сердцевины многомодового ОВ	МЭК 60793-1-А1В
Ошибка концентричностн сердцевины и оболочки многомодового ОВ	МЭК 60793 1-А1В
Диаметр окрашенного ОВ	ГОСТ 26792
Диаметр ОМ	МЭК 60811-1-1
Диаметр центального силового элемента	МЭК 60811-1-1
Диаметр внутренней защитной оболочки	МЭК 60811-1-1
Толщина бронепокрова	МЭК 60811-1-1
Толщина шланга	МЭК 60811-1-1
Наружный диаметр кабеля	МЭК 60811-1-1

Измерение геометрических размеров ОВ, которые размещаются в ОК, проводятся в соответствии с МЭК 60793-1, методы А1, А2, АЗ и ГОСТ 26792.

Образец волокна согласно МЭК 60793-1, методы А1, А2 помещается в ячейку с жидкостью, показатель преломления которой немного превышает показатель преломления оболочки волокна. Оптическая система ввода излучения фокусирует световой луч на плоском торце волокна. Оборудование позволяет сканировать по диаметру волокна фокусным пятном. Преломленное излучение собирается и подается в детектор. Сфокусированное пятно, перемещаясь по торцу волокна, позволяет получить профиль показателя преломления и определить соответствующие размеры волокна.

Образец волокна согласно МЭК 60793-1, метод А2 размещается так, чтобы при помощи оптической системы получить увеличенное изображение торца измеряемого волокна на плоскости. В плоскости изображения размещается детектор, который позволяет сканировать по изображению и таким образом определять соответствующие размеры волокна.

Образец считается выдержавшим испытание, если его конструктивные параметры удовлетворяют всем требованиям международных стандартов, НТД на ОВ.

3.3 Методы измерения оптических характеристик и параметров ВОК

Методы измерения передаточных и оптических характеристик приведены в табл. 2.

Таблица 2. Методы измерения передаточных и оптических характеристик

Характеристика	Метод испытания
Коэффициент затухания	МЭК 60793-1-С1А, МЭК 60793-1-С1С, ГОСТ 26814 п. 1.2, ГОСТ 26814 п. 2
Диаметр	МЭК 60793-1-С9В
Профиль показателя преломления модового поля	МЭК 60793-1-А1А, ГОСТ 26792, п. 7
Коэффициент хроматической дисперсии	МЭК 60793-1-С5С, ГОСТ 26792, п. 5.4
Длина волны отсечки	МЭК 60793-1-С7А
Длина волны нулевой дисперсии	МЭК 60793-1-С5А
Максимальный наклон дисперсионной кривой в точке нулевой дисперсии	МЭК 60793-1-С5А
Числовая апертура	МЭК 60793-1-С6, ГОСТ 26814 п. 3
Коэффициент широкополосности	МЭК 60793-1-С2А, ГОС126814 п. 4.2

3.3.1 Измерение коэффициента затухания

Измерение необходимо проводить в соответствии с методом обрыва МЭК 60793-1-С1А, ГОСТ 26S14, п. 1.2 или методом обратного рассеяния МЭК 60793-1-С1С, ГОСТ 26814, п. 2.

Метод обрыва основан на сравнении значения мощности оптического излучения, измеряемого на выходе длинного отрезка ОК, со значением мощности, измеренным на выходе его короткого участка, образованного в результате обрыва кабеля в начале измеряемого образца. Во время измерения необходимо обеспечить постоянность мощности, которая вводится в оптическое волокно измеряемого кабеля, и неизменность модового состава излучения.

Примечание. Метод применяют для измерения затухания оптических кабелей, не армированных оптическими соединителями.

Метод обратного рассеяния основан на регистрации обратнорассеянного излучения в оптическом волокне измеряемого кабеля при прохождении через него оптического импульса и измерении зависимости от времени интенсивности (мощности) этого излучения.

Примечание. Метод пригоден для определения распределения оптических потерь по длине кабеля, затухания кабеля, распределенных и локальных неоднородностей типа обрыва, мест сварки и расстояния до неоднородностей, измерения значения потерь на неоднородностях, а также длины волокна, целостности волокна и расстояния до мест обрыва.

3.3.2 Измерение диаметра модового поля (в соответствии с МЭК 60793-1, метод С9В).

В один из концов образца подается излучение. С другого конца световой поток через оптическую систему подается на детектор, который измеряет мощность светового потока. После этого проводится математическая обработка результатов.

3.3.3 Измерение профиля показателя преломления (в соответствии с методом ближнего поля с МЭК 60793-1, метод А1А, ГОСТ 26792)

Метод основывается на измерении распределения интенсивности излучения по торцу испытуемого волокна вдоль его диаметра. Длина образца испытуемого волокна должна быть достаточной для установки на нем фильтра мод оболочки и удобного манипулирования при измерениях (например, 2 м). На некотором расстоянии от торца (например, 0,5 м) устанавливают фильтр мод оболочки. Испытуемое волокно устанавливают входным торцом в устройство ввода, выходным торцом - в устройство крепления. Юстируют входной торец волокна в устройстве ввода по максимуму сигнала и фиксируют его положение. Юстируют выходной торец волокна. Устанавливают уровень освещенности, соответствующий диапазону линейности отклика регистрирующего устройства, регулируя интенсивность источника излучения. Регистрируют распределение интенсивности излучения по всему торцу волокна и вдоль выбранного направления.

3.3.4 Измерение коэффициента хроматической дисперсии (в соответствии с МЭК 60793-1, метод С5С и ГОСТ 26792 п. 5.4)

Образец волокна соответствующим образом соединяется с детектором и источником излучения при помощи селектора длин волн. Измеряется фазовый сдвиг между эталонным сигналом и сигналом в контрольном канале на рабочей длине волны. Для получения коэффициента хроматической дисперсии проводится математическая обработка данных.

3.3.5 Измерение длины волны отсечки (в соответствии с МЭК 60793-1, метод С7А)

Данным методом измеряется изменение передаваемой мощности на коротком отрезке испытываемого волокна по сравнению с опорным значением передаваемой мощности. В качестве опорного принимается значение выходной мощности Р₁(л) в отрезке волокна длиной 2 м, изогнутого без натяжения в петлю, состоящую из двух дуг радиусом по 140 мм. Затем в испытываемом волокне делают петлю более малого радиуса, например 30 мм, до получения моды LP₁₁, затем измеряют выходную мощность Р₂(л) в том же диапазоне длин волн. Длина волны отсечки определяется как наибольшая длина волны, при которой логарифмическое отношение Р₁(л) к Р₂(л) равняется 0,1 дБ.

3.3.6 Измерение длины волны нулевой дисперсии (в соответствии с МЭК 60793-1, метод С5А)

Метод основывается на измерении коэффициента хроматической дисперсии с целью аппроксимации зависимости от длины волны.

3.3.7 Измерение максимального наклона дисперсионной кривой в точке нулевой дисперсии (в соответствии с МЭК 60793-1, метод С5А)

Метод основывается на измерении коэффициента хроматической дисперсии с целью аппроксимации зависимости наклона коэффициента хроматической дисперсии от длины волны.

3.3.8 Измерение числовой апертуры (в соответствии с МЭК 60793-1, метод С6 и ГОСТ 26814 п. 3)

Метод основывается на определении зависимости интенсивности излучения в дальней зоне (в элементе телесного угла) от угла между оптическими осями волокна, измеряемого оптического кабеля и приемника излучения в плоскости, проходящей через эти оси.

3.3.9 Измерение коэффициента широкополосности (в соответствии с МЭК 60793-1, метод С2А, ГОСТ 26814 п. 4.2)

Метод основывается на последовательной регистрации импульсов оптического излучения на выходе волокна измеряемого кабеля и на выходе его короткого отрезка, образованного за счет обрыва в начале волокна, после чего вычисляют импульсный отклик в полосе пропускания.

3.4 Методы испытания ВОК на стойкость к механическим воздействиям

Методы испытания ОК на стойкость к механическим воздействиям приведены в табл. 3

Таблица 3. Методы испытания ОК на стойкость к механическим воздействиям

Название испытания	Метод испытаний
Стойкость к растягивающим усилиям	МЭК 60794-1-2-Е1А(В)
Стойкость к раздавливающим усилиям	МЭК 60794-1-2-E3, ГОСТ 12182.6
Стойкость к удару	МЭК 60794-1-2-Е4
Стойкость к циклическим изгибам	МЭК 60794-1-2-Е6, ГОСТ 12182.8
Стойкость к осевому кручению	МЭК 60794-1-2-Е7, ГОСТ 12182.7
Стойкость к знакопеременному изгибу	МЭК 60794-1-2-Е8
Стойкость к образованию петли	МЭК 60794-1-2-Е10
Стойкость к перематыванию	МЭК 60794-1-2-Е11, ГОСТ 12182.4
Стойкость к рывку	МЭК 60794-1-Е9
Стойкость к высокотемпературному и низкотемпературному изгибам	МЭК 60189-1, Е1А/ТIА-455-37А
Стойкость к истиранию	МЭК 60794-1-2-Е2
Стойкость к вытеканию компаунда	МЭК 60794-1-2-Е14
Стойкость трубки модуля к образованию петли	МЭК 60794-1-2-G7
Стойкость к изгибу под нагрузкой	МЭК 60794-1-2-Е18
Стойкость оболочки к перерезанию	МЭК 60794-1-2-Е12
Стойкость элементов ОК к изгибу	МЭК 60794-1-2-G1
Стойкость компаунда к вытеканию и испарению	МЭК 60794-1-2-Е15
Жесткость ОК	МЭК 60794-1-2-Е17А(В,С)
Стойкость к повреждению от выстрелов	МЭК 60794-1-2-Е13
Стойкость к вибрации	Веllсоге TR-NWT-001121
Стойкость к галопированию	Веllсоге TR-NWT-001121

3.4.1 Испытание ВОК на стойкость к растягивающим усилиям (в соответствии с МЭК 60794-1-2, метод Е1А(В))

Метод Е1А предназначен для определения изменения затухания, метод EIB - для определения удлинения волокна.

Длина образца должна быть достаточной для достижения требуемой точности измерения, но не менее 50 м. Оба конца образца должны быть подготовлены к испытанию.

Схема для испытания на стойкость к растягивающим усилиям в соответствии с МЭК 60794-1-2, метод El приведена на рис. 6.

Рис. 6. Схема испытания ОК на стойкость к растягивающим усилиям:

1 - тяговое устройство; 2 - фиксирующие барабаны; 3 - перемещающий механизм; 4 - измеритель затухания; 5 - барабан с ОК

Максимальная погрешность измерения нагрузки не должна превышать 3 %. Максимальная погрешность измерения длины ОК не должна превышать 0,01 %. Радиус шейки фиксирующих барабанов и блоков перемещающего механизма должны быть не меньше 20 номинальных диаметров кабеля.

Образец ОК устанавливается на устройство. На каждом конце устройства должны быть фиксаторы для ограничения перемещения ОК и его элементов во время испытаний. На шейках фиксирующих барабанов должно быть не менее трех витков ОК.

Перед испытанием ОВ подключаются к измерительному устройству.

Контроль затухания и удлинения ОВ должен проводиться на протяжении всего времени действия растягивающих усилий.

К образцу ОК должны прикладываться растягивающие усилия, которые должны плавно возрастать до уровня, указанного в технической документации на ОК. Требуемое растягивающее усилие поддерживается в течение 10 мин.

Примечание. Внутриобъектовые ОК выдерживаются под максимальной нагрузкой в течение 5 мин.

Удлинение ОВ не должно превышать 1/3 удлинения при тестировании. Удлинение ОК не должно превышать значения, при котором удлинение ОВ составляет 1/3 удлинения при тестировании.

Измеренное затухание сигнала в ОВ и удлинение ОВ должно фиксироваться как функция от растягивающей нагрузки.

Примечание. При испытании по методу Е1В должно быть оценено удлинение ОB под нагрузкой и остаточное удлинение после снятия нагрузки.

График зависимости удлинения кабеля и ОВ от нагрузки приведен на рис. 7.

Рис. 7. Зависимость удлинения ОВ и кабеля от нагрузки:

Т₀ - нагрузка, при которой ОВ начинает натягиваться; Т_мах - максимальная растягивающая нагрузка

Прирост затухания не должен превышать 0,1 дБ/км для одномодового ОВ и 0,2 дБ/км для многомодового ОВ во время действия нагрузки.

Образец считается выдержавшим испытание, если в нем нет обрывов ОВ и приращение затухания оптического сигнала в ОВ после снятия нагрузки не превышает 0,01 дБ/км для одномодового ОВ и 0,05 дБ/км для многомодового ОВ.

3.4.2 Испытание ВОК на стойкость к раздавливающим усилиям (в соответствии с МЭК 60794-1-2, метод ЕЗ или ГОСТ 12182.6)

Длина образца должна быть достаточной для достижения требуемой точности измерения.

Схема для испытания на стойкость к раздавливающим усилиям в соответствии с МЭК 60794-1-2, метод ЕЗ приведена на рис. 8.

Рис. 8. Схема испытания ОК на стойкость к раздавливающим усилиям: 1-раздавливающая нагрузка; 2-подвижная пластина; 3-базовая пластина; 4-образец кабеля

Размещение образца ОК должно обеспечивать его раздавливание между плоской стальной основой и подвижной стальной пластиной, к которой прикладывается раздавливающее усилие.

Край подвижной пластины (рис. 8) должен быть округленным с радиусом 5 мм. Плоская поверхность должна обеспечивать контакт с образцом ОК на участке 100 мм.

Образец ОК размещается между пластинами так, чтобы избежать возможности его перемещения на протяжении всего времени испытания. Раздавливающая нагрузка должна возрастать плавно, без резких изменений, до уровня, указанного в технической документации на ОК. Требуемое раздавливающее усилие поддерживается в течение 10 мин.

Примечание. Внутриобъектовые ОК выдерживаются под максимальной нагрузкой в течение минуты.

Раздавливающее усилие должно прикладываться в трех разных местах образца на расстоянии не менее 500 мм от места предыдущего раздавливания.

До, в процессе и после испытаний кабеля на стойкость к раздавливающим усилиям в ОВ измеряется затухание. После испытания защитный шланг осматривается на наличие дефектов.

Прирост затухания не должен превышать 0,1 дБ для одномодового ОВ и 0,2 дБ для многомодового ОВ во время действия нагрузки.

Образец считается выдержавшим испытание, если в нем нет повреждения защитного шланга, обрывов ОВ, и приращение затухания оптического сигнала в ОВ после снятия нагрузки не превышает 0,01 дБ для одномодового ОВ, и 0,05 дБ для многомодового ОВ.

3.4.3 Испытание ВОК на стойкость к удару (в соответствии с МЭК 60794-1-2, метод FA)

Длина образца должна быть достаточной для достижения требуемой точности измерения. Оборудование должно обеспечивать вертикальное падение груза с высоты 1 м на стальной посредник, который передает удар на ОК, размещенный сверху на плоской стальной плите.

Установка для испытания на стойкость к удару в соответствии с МЭК 60794-1-2, метод F4, при котором образец кабеля подвергается одному или нескольким ударам (менее 5), приведена на рис. 9. Установка позволяет грузу падать вертикально на образец кабеля.



Рис. 9. Схема испытаний ОК на стойкость к удару: 1 - опора; 2 - направляющее приспособление; 3 - груз; 4 - стальной посредник; 5 - стальная плита; б - образец ОК

Установка для испытания на стойкость к удару в соответствии с МЭК 60794-1-2, метод Е4, при котором образец кабеля подвергается многократным ударам (более 5), приведена на рис. 10. Установка позволяет грузу наносить многократные удары с помощью падающего груза.

Масса груза и высота падения, которые обуславливают значение начальной энергии, а также число ударов и радиус закругления ударной части R должны быть указаны в технической документации на ОК.

До и после испытаний кабеля на стойкость к удару в ОВ измеряется затухание. После испытания защитный шланг осматривается на наличие дефектов.

Образец считается выдержавшим испытание, если в нем нет повреждения защитного шланга, обрывов ОВ и приращение затухания оптического сигнала в ОВ после испытания не превышает 0,01 дБ для одномодового ОВ, и 0,05 дБ для многомодового ОВ.



Рис. 10. Схема испытаний ОК на стойкость к удару: 1-свободно вращающийся блок; 2-направляющее приспособление; 3-груз; 4-стальной посредник; 5- образец ОК; 6- стальная плита; 7-рычаг; 8-вращающийся механизм

Примечания: 1. След от металлической оснастки на защитном шланге не считается механическим повреждением. 2. Испытания могут проводиться с помощью ударной установки. Масса груза, высота падения, число ударов и их частота должны быть указаны в технической документации на ОК.

3.4.4 Испытание ВОК на стойкость к циклическим изгибам (в соответствии с МЭК 60794-1-2, метод Еб или ГОСТ 12182.8)

Длина образца должна быть достаточной для достижения требуемой точности измерения.

Схема для испытания на стойкость к циклическим изгибам в соответствии с МЭК 60794-1-2, метод Е6 приведена на рис. 11.

Образец ОК должен быть закреплен на стенде и находиться под нагрузкой. Масса груза и радиус изгиба R должны быть указаны в технической документации на ОК. Значения а и с устанавливаются в технической документации на кабель конкретной марки.



Рис. 11. Схема испытания ОК на стойкость к циклическим изгибам: 1-место фиксации; 2-образец ОК; 3-ось изгиба; 4-груз

Устройство должно обеспечивать изгиб образца на угол 90^о по обе стороны от вертикали.

Поворотное устройство должно иметь фиксатор для постоянной фиксации ОК на протяжении испытания.