Содержание кабелей под избыточным воздушным давлением
Содержание кабельных линий под постоянным избыточным воздушным давлением позволяет контролировать герметичность оболочек кабелей, при повреждении оболочки предохраняет сердечник кабеля от проникновения влаги, а также позволяет определять место повреждения оболочки.
Установка кабельных линий под постоянное избыточное воздушное давление, монтаж газонепроницаемых муфт и содержание этих линий под давлением, определение района и отыскание мест негерметичности оболочки кабеля, а также восстановление герметичности кабельных линий должны производиться в соответствии с указаниями [13]. Сведения о содержании кабелей под постоянным избыточным воздушным давлением заносятся в таблицу в соответствии с приложением К.
Под постоянным избыточным воздушным давлением должны содержаться заведенные в помещение ввода кабелей телефонной станции многопарные кабели без гидрофобного заполнения емкостью 100 и более пар и кабели типов ТЗ и МКС.
Для содержания кабельных линий под постоянным избыточным воздушным давлением на местных телефонных сетях емкостью 1000 и более номеров применяют стационарные КСУ с нагревными осушительными камерами, наполненными силикагелем, и механическим КЭП, управляющим работой камер, а также более совершенные установки без КЭП, к которым относятся:
– КСУ с микропроцессорным управлением (КСУ-60 Э);
– унифицированные КСУ с безнагревной регенерацией силикагеля;
– безнагревные короткоцикловые КСУ (КСУ-БК, Ультра);
– КСУ мембранные типа МСУ, "Суховей", "Пассат", "Мистраль".
Величина избыточного воздушного давления, подаваемого в кабельные линии, должна быть 0,035-0,05 МПа (0,35 - 0,5 кгс/см2) в зависимости от материала оболочки кабелей и длины линии.
В процессе эксплуатации контроль за герметичностью кабельных линий осуществляется по показаниям ротаметров установки для содержания кабельных линий под избыточным воздушным давлением. Форма журнала наблюдения за состоянием воздушного давления в кабелях приведена в приложении М.
Кабельная линия считается герметичной, если утечка газа из нее не превышает 0,04 л/мин (эбонитовый или фторопластовый поплавок ротаметра находится на шкале не выше деления 0).
При утечке газа до 0,2 л/мин кабельная линия считается негерметичной и требует текущего ремонта (поплавок ротаметра находится на шкале не выше деления 20).
Кабельная линия, имеющая утечку более 0,2 л/мин, считается аварийной.
Конструкция и типы волоконных световодов
Основным конструктивным элементом оптических кабелей связи является стекловолокно, цилиндрической формы по которому передаются волны микронных длин. Стекловолокно состоит из сердцевины и оболочки, которые имеют разные значения коэффициент преломления n1>n2 . Сердцевина является направляющей средой для распространения световой энергии. Оболочка служит для предотвращения высвечивания световой энергии за пределы сердцевины. На границе раздела сред происходит отражение световых лучей. Первичное защитное полимерное покрытие защищает стекловолокно от механических повреждений и придает стекловолокну гибкость. С целью облегчения идентификации волокон внешнее защитное покрытие окрашивается в различные цвета. В зависимости от коэффициента преломления волокна бывает: ступенчатого и градиентного типа. В ступенчатых показатель преломления сердцевины постоянен и имеет резкий переход от сердечника к оболочке. В градиентном стекловолокне коэффициент преломления меняется по радиусу плавно от центра к периферии.
По числу направляющих мод (волн) ступенчатые волокна делятся на: одномодовые и многомодовые. В одномодовом диаметр сердцевины стекловолокна соизмерим с длиной волны и составляет 8-10 мкм. В многомодовом диаметр сердцевины стекловолокна больше длины волны и составляет 50мкм. Градиентные волокна – являются многомодовыми. В ступенчатом многомодовом световоде лучи резко отражаются от границы сердечник- оболочка, причем пути следования различных лучей различны., и поэтому они приходят к концу линии со сдвигом во времени. Это приводит к искажению передаваемого сигнала (дисперсии).
Градиентные световоды также являются многомодовыми. Но здесь лучи распространяются по волнообразным траекториям. Причем лучи, находящиеся близко от оси световода, проходят меньший путь, но в области с большим показателем преломления, а периферийные лучи имеют большой путь, но в среде с меньшим показателем преломления. В результате скорость распространения различных лучей выравнивается и они приходят к концу линии практически в одно и тоже время. Вследствие этого, искажения передаваемого сигнала в градиентных световодах меньше, чем в ступенчатых.
По одномодовым световодам в идеальном случаи распространяется только одна волна. Они обладают значительно меньшим коэффициентом затухания(в зависимости от длины волны в 2-4 и даже в 7-10 раз ) по сравнению с многомодовыми и наибольшей пропускной способностью, так как в них почти не искажается сигнал. Но для этого диаметр сердцевины световода(его называют диаметром поля моды или модового пятна) должен быть соизмерен с длиной волны(во всяком случаи d λ<10). Практически dс =8…10мкм.
По своему профилю одномодовые световоды более разнообразны: есть ступенчатого профиля, есть условно W- образного или двухступенчатого (с так называемой депресированной двойной оболочкой и с тремя показателями преломления n1>n3>n2 ) и наконец , треугольного.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ СВЯЗИ
Затухание в волоконных световодах. Суммарные составляющие затухания
Затухание сигналов в ОК обусловлено собственными потерями мощности в ОВ и дополнительными потерями(кабельными), возникающими в результате сборки ОВ в кабеле. Таким образом, коэффициент затухания ОВ в ОК:
α= αс+ αдоп; дБ/км
Собственные потери мощности определяются в основном двумя факторами: поглощением энергии в материале ОВ и рассеянием энергии в окружающем пространстве. Потери на поглощение состоят из потерь в самом материале(ультрафиолетовое и инфракрасное поглощение) и потерь, связанных с поглощением света на примесях. Примесные центры , в зависимости от типа примеси поглощают свет на определенных, присущей каждой примеси, длинах волн. Даже ничтожные концентрации примеси приводят к появлению пиков на кривой потерь.(Наиболее заметное поглощение соответствует примесям ОН (гидроксильных групп)).
Соответствующий водный пик в районе λ=1.39 мкм присутствует у всех современных ОВ, изготовленных по промышленной технологии.
Собственные потери на поглощение быстро растут в инфракрасной области. При λ>1.8 мкм обычное кварцевое ОВ становится непрозрачным. Потери при рассеивании вызываются микроскопическими неоднородностями, которые неизбежно появляются во время изготовления ОВ. Свет падая на такие неоднородности, отражается во всех направлениях. Эти потери называются релеевскими и зависят от длины волны по закону λ-4 .
Рисунок 1 - Экспериментальная зависимость собственных потерь
Как видно из рис. в длинноволновой области спектра 1.3-1.6 мкм два минимума потерь (окна прозрачности). По сравнению с длиной волны λ=0.85 мкм, которая первая начала использоваться в ВОСП, собственные потери при λ=1.3 мкм уменьшаются в 3 раза, а при λ=1.5 мкм в 8-10 раз. Кривая зависимости x=x(λ) имеет области минимума (окна прозрачности) первое на длине волны 0.85 мкм, второе на длине волны 1.3 мкм.
Дополнительные (кабельные потери) мощности возникают в результате наложения на ОВ защитного полимерного покрытия и деформации ОВ при сборке ОК. Защитное покрытие предназначено для повышения механической надежности ОВ и уменьшения взаимных(перекрестных) помех между ними при плотной укладке в ОК. Чем большая толщина оболочки ОВ, тем меньше дополнительные потери в защитном покрытии.
Деформации ОВ при изготовлении (микроизгибы, скрутка, сжатие) являются другой причиной появления дополнительных потерь. При соответствующем выборе кабельных материалов, конструкции и технологии изготовления ОК, эти потери в многомодовых и одномодовых ОВ составляют не больше 20% от полных потерь. При строительстве и эксплуатации оптических КЛС возможно появление та называемых эксплуатационных потерь. Эти потери связаны с макроизгибами ОВ (радиус изгиба >> 1мм), которые неизбежно появляются при прокладке ОК.
Затухание сигналов в ВС ОК является одним из основных факторов определяющих максимальное расстояние на которое можно передавать сигналы без промежуточных регенераторов. Затухание световодных трактов обусловлено собственными потерями и дополнительными потерями (кабельными). Потери в ОК обусловлены неоднородностями материала размеры которых меньше длинны волны. Потери на поглощение зависят от наличия посторонних примесей и могут достигать значительной величины. Кабельные потери обусловленные деформацией ОВ в процессе изготовления ОК, скруткой, изгибами, термомеханическом воздействии на волокно, при наложении оболочек и покрытий. При строительстве ОКЛ возможно появления эксплуатационных потерь, это связано с изгибами ОВ, при прокладке кабелей со временем происходит постепенное ухудшение передаточных характеристик ВС. Существуют окна прозрачности , в которых световой поток испытывает наименьшее затухание на длине волны 0.85 - 3-5дБ, 1.3 - 0.36дБ, 1.55 - 0.2-дБ.