【正文】 量取得的多組數(shù)據(jù)求出擬合曲線，從而確定不同溫度間隔內(nèi)的平均時(shí)延漂移常數(shù)。溫度時(shí)延漂移常數(shù)的測(cè)量原理是利用應(yīng)變測(cè)量?jī)x，在頻域法中，測(cè)量同一波長(zhǎng)下溫度變化引起的正弦波調(diào)制信號(hào)的相位移?ф，即：?ф=2πfΔτ =2πfkfLΔT ()將式()稍作變換得kf： ()式中：f為調(diào)制頻率；L為試樣光纖長(zhǎng)度；ΔT為溫度間隔。我們定義單位長(zhǎng)度單位溫度間隔時(shí)延變化量為光纖溫度時(shí)延漂移常數(shù)，記作Kf，單位為ps/(km眾所周知，光脈沖通過長(zhǎng)度為L(zhǎng)的光纖的群時(shí)延為: ()式中：L為光纖長(zhǎng)度，N為光纖材料群折射率，c為真空中的光速。當(dāng)今，隨著光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)的普及應(yīng)用，人們開始重視時(shí)鐘漂移問題，也開始研究光纖脈沖時(shí)延溫度特性。長(zhǎng)期以來，人們始終關(guān)心的光纖溫度特性包括溫度特性和時(shí)延溫度特性。試驗(yàn)結(jié)束后，按照式()計(jì)算出光纖的平均附加損耗量。 一個(gè)溫度循環(huán)的試驗(yàn)氣候室內(nèi)溫度循環(huán)曲線在一個(gè)溫度循環(huán)過程中要記錄好溫度點(diǎn)環(huán)境溫度TA、TB下經(jīng)過保溫時(shí)間t1后輸出光功率P0、PA、PB。然后以適當(dāng)?shù)募訜崴俾蕦夂蚴覝囟壬咧烈?guī)定的高溫TB，待室內(nèi)溫度穩(wěn)定后，使試樣光纖在TB溫度下保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間t1，再以適當(dāng)?shù)睦鋮s速率將氣候室溫度降至環(huán)境溫度。將處于環(huán)境溫度下的試樣光纖置入氣候室，并將試樣光纖兩端引出氣候室外，與穩(wěn)定光源和光檢測(cè)系統(tǒng)連接好或與光時(shí)域反射計(jì)連接好。試驗(yàn)條件。受試光纖可以以水平或垂直方式繞成最小彎曲直徑為150mm，以避免發(fā)生宏彎作用。試驗(yàn)結(jié)果可能會(huì)受到光纖彎曲半徑的影響。如果受試光纖經(jīng)滑石粉處理，那么應(yīng)從該試樣光纖中抽出一段未涂抹滑石粉的光纖進(jìn)行試驗(yàn)。3. 試驗(yàn)程序試樣為出廠長(zhǎng)度或按產(chǎn)品規(guī)定的長(zhǎng)度，并應(yīng)為可達(dá)到所需試驗(yàn)準(zhǔn)確度的適當(dāng)長(zhǎng)度。3℃內(nèi)。(1) 衰減測(cè)量裝置應(yīng)采用GB/T 《光纖總規(guī)范第4部分：傳輸特性和光學(xué)特性試驗(yàn)方法》中規(guī)定的傳輸功率監(jiān)視法和GB/T 。另外，我們還可以用光時(shí)域反射計(jì)(OTDR)直接測(cè)量不同溫度點(diǎn)的OTDR曲線，從而確定光纖的溫度附加損耗量。光纖的溫度衰減特性試驗(yàn)是將受試的整筒光纖放在氣候室內(nèi)，在溫度循環(huán)試驗(yàn)規(guī)定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)，以確定溫度變化時(shí)，光纖的附加損耗量。下面對(duì)光纖環(huán)境性能的測(cè)量原理、試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)程序等作簡(jiǎn)單介紹。浸水、高溫高濕、核輻射等。如果我們從理論和試驗(yàn)中找出致使光纖環(huán)境性能下降的原因所在，那么改善光纖環(huán)境性能的辦法也就指日可待了。為確保光纖能在各種嚴(yán)酷環(huán)境條件下正常工作，我們應(yīng)該模仿光纖實(shí)際使用場(chǎng)所的溫度、潮濕、高溫高濕、高溫、核輻射等環(huán)境條件設(shè)計(jì)出溫度循環(huán)、浸水、高溫高濕、高溫、核輻射等試驗(yàn)來檢驗(yàn)光纖對(duì)氣候的適應(yīng)性、耐核輻射等性能是否符合要求。第七章 光纖的環(huán)境性能第一節(jié) 光纖環(huán)境性能測(cè)試的目的隨著人們對(duì)信息需求的日益增長(zhǎng)及光纖通信技術(shù)的日趨成熟，光纖光纜正在以架空、直埋、管道、溝道、隧道、水下等敷設(shè)方式在各種各樣的實(shí)際使用環(huán)境中，織制著縱橫交錯(cuò)的光纜網(wǎng)絡(luò)。將試樣置于85℃下老化30天。該試驗(yàn)裝置由兩個(gè)夾具、一個(gè)加載重物和扭轉(zhuǎn)角測(cè)量?jī)x器組成。光纖殘余扭轉(zhuǎn)的測(cè)量原理是在受試光纖帶底部懸掛IN的荷載，使光纖帶發(fā)生扭轉(zhuǎn)，測(cè)量出扭轉(zhuǎn)角θ，用扭轉(zhuǎn)角θ除以光纖帶試樣長(zhǎng)度就可以計(jì)算出光纖帶的殘余扭轉(zhuǎn)。這種作用在光纜接續(xù)點(diǎn)或地上標(biāo)準(zhǔn)終接點(diǎn)或接頭盒處特別顯著。四、 光纖帶殘余扭轉(zhuǎn)1. 測(cè)量原理光纜中絞合的光纖帶長(zhǎng)度與敷設(shè)的光纜中的光纖長(zhǎng)度相等。然后再回到起始位置，這就構(gòu)成一個(gè)循環(huán)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，先將頂端夾具順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180176。 抗扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)裝置3. 試驗(yàn)程序從不同批次的光纖帶中選取5個(gè)有代表性試樣，每個(gè)試樣長(zhǎng)度為340mm。2. 試驗(yàn)裝置光纖帶扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置。三、 光纖帶抗扭轉(zhuǎn)1. 測(cè)量原理光纖帶在成纜、敷設(shè)、使用和維護(hù)中不可避免地受到扭轉(zhuǎn)的作用。剝離后的光纖帶的清潔應(yīng)用酒精擦清光纖上的殘留涂覆物，以使玻璃光纖能夠熔接。光纖帶可剝離性試驗(yàn)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下進(jìn)行。水老化法是將受試光纖帶浸泡在溫度為23177。2℃，非冷凝濕度為85177。3. 試驗(yàn)程序受試光纖帶試樣預(yù)處理方法有兩種：溫度濕度老化法和水老化法。二、 光纖帶可剝離性1. 測(cè)量原理使用專用的剝離工具，從未老化和老化的光纖帶上，以機(jī)械的方式剝?nèi)ヒ欢伍L(zhǎng)度大于25mm光纖帶的粘結(jié)材料、著色層和光纖預(yù)涂覆層，以驗(yàn)證光纖帶的可剝離性的優(yōu)劣。光纖分離過程不應(yīng)對(duì)光纖的傳輸和機(jī)械性能造成永久性的損傷。最后，比較所測(cè)的各光纖所需撕裂力的大小。 可分離性試驗(yàn)試樣制備可分離性試驗(yàn)程序如下：將每個(gè)試樣插入強(qiáng)度測(cè)量裝置上，在離分離起始點(diǎn)約3mm處位置將分開的光纖夾住，以100mm/min的速度慢慢地將光纖撕開至50mm的長(zhǎng)度，并連續(xù)記錄50mm的長(zhǎng)度上的撕裂力。對(duì)于x個(gè)光纖帶試樣（從批次中抽取，在產(chǎn)品規(guī)范中，x一般規(guī)定為3～5），用刀器將被試光纖帶中光纖一根根與光纖帶中其他光纖分開至長(zhǎng)度為25～30mm，以便于試驗(yàn)時(shí)夾持。2. 試驗(yàn)裝置光纖可分離性試驗(yàn)裝置應(yīng)包括一個(gè)具有合適夾具的張力強(qiáng)度測(cè)量裝置和一個(gè)放大倍數(shù)為100倍的顯微鏡。光纖帶可分離性試驗(yàn)的目的有兩個(gè)：(1) 保證要求分離的光纖帶具有足夠的抗撕裂性能。本章將簡(jiǎn)要介紹這些試驗(yàn)的測(cè)量原理、試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)程序。研究光纖帶機(jī)械性能的目的在于，從光纖帶結(jié)構(gòu)出發(fā)，通過模擬光纖帶在成纜、施工中受扭轉(zhuǎn)等條件進(jìn)行必要的試驗(yàn)來確保光纖帶的傳輸、機(jī)械性能及使用壽命。光纖帶便于剝離，即光纖涂覆層及光纖帶粘結(jié)材料能容易地剝除。如果光纖帶在成纜、施工、使用、維護(hù)中受扭轉(zhuǎn)、殘留扭轉(zhuǎn)等外力作用，那么會(huì)影響光纖的傳輸性能和機(jī)械使用壽命。按國家有關(guān)光纖性能的規(guī)定，光纖的翹曲度宜大于4m。將最大反射光束距離記作△s。用一根非翹曲光纖給出系統(tǒng)的標(biāo)定因子。 激光散射法試驗(yàn)裝置③ 試驗(yàn)程序光纖試樣被固定在一個(gè)旋轉(zhuǎn)夾持器中，夾持器應(yīng)允許試樣光纖繞夾具的軸旋轉(zhuǎn)360176。A. 光源光源選用的是分離的氦氖激光束作為光源，由一只氦氖激光器、光束分離器和一個(gè)三棱鏡組成。② 試驗(yàn)裝置激光束散射法測(cè)量光纖翹曲的試驗(yàn)裝置。 ()式中：Rc—曲率半徑；x—懸空距離；δf—光纖偏離量。偏離量δf可由下式計(jì)算： ()式中：D0和D1分別是最小偏離值和最大偏離值。旋轉(zhuǎn)試樣直到偏離讀數(shù)是在最大或最小位置，記錄此時(shí)的偏離值D0；在旋轉(zhuǎn)試樣約180176。將裸光纖端安放在光纖夾具中，端頭伸出夾具外適當(dāng)?shù)膽铱站嚯x，典型懸空距離是10～20mm。E. 視頻分析儀采用視頻圖像分析儀，可提供更精密的測(cè)量線定位可用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行過程控制、數(shù)據(jù)收集和計(jì)算。例如測(cè)微目鏡或圖像分析系統(tǒng)。該裝置由可視顯微鏡組成。C. 偏離測(cè)量裝置提供一種來測(cè)量光纖旋轉(zhuǎn)360176。的精確方法。若使用套筒，為減小測(cè)量偏離的易變性，需保證內(nèi)徑與光纖外徑的配合公差足夠小。 光學(xué)顯微鏡測(cè)量光纖翹曲試驗(yàn)裝置A. 光纖夾具用一合適的夾具來保持試樣光纖在一個(gè)恒定的軸上并允許光纖旋轉(zhuǎn)360176。② 試驗(yàn)裝置側(cè)視顯微技術(shù)中的光學(xué)顯微鏡測(cè)量光纖翹曲試驗(yàn)裝置。(1) 側(cè)視顯微技術(shù)① 測(cè)量原理側(cè)視顯微技術(shù)測(cè)量光纖的翹曲的測(cè)量原理是通過確定未支撐光纖端頭繞光纖軸旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的偏離量來確定未涂覆光纖的曲率半徑（翹曲）。3. 測(cè)量方法光纖翹曲的測(cè)量方法有側(cè)視顯微技術(shù)和激光束散射法。當(dāng)然，有翹曲的兩根光纖連接時(shí)，二者的相對(duì)位置情況多樣，但最壞的情況是兩者翹曲方向完全相反，這時(shí)產(chǎn)生的連接損耗最大。光纖翹曲特性對(duì)連接損耗的影響機(jī)理是由于光纖翹曲導(dǎo)致被連接兩光纖間的軸線傾斜。 光纖翹曲的圓形模型2. 作用光纖翹曲是光纖本身固有的自然彎曲特性，它對(duì)光纖的連接損耗的影響相當(dāng)大，特別是對(duì)多根光纖構(gòu)成的光纖帶的連接，由于各根光纖翹曲方向是隨機(jī)的，故對(duì)靠V槽定位和對(duì)準(zhǔn)的光纖帶中諸多的連接損耗的影響將更大。我們假設(shè)光纖伸出段彎曲后形成一個(gè)以R為半徑的圓周上的一段圓弧，（翹曲）R的值。當(dāng)光纖進(jìn)行熔接時(shí)，需要將待熔接的光纖端頭上的涂覆層剝?nèi)?，然后將其放在熔接機(jī)中的V型槽中的光纖定位器上夾好，被熔接的裸光纖將伸出一段長(zhǎng)度為x。為了更好地理解光纖翹曲的物理意義，我們以一圓形的模型來解析光纖的翹曲。四、光纖的翹曲1. 定義光纖的翹曲是剝除預(yù)涂覆層后的石英玻璃裸光纖自然彎曲的曲率半徑，以米表示。當(dāng)涂覆層完全從光纖上剝?nèi)r(shí)，試驗(yàn)完成。啟動(dòng)拉伸機(jī)，在光纖和剝離工具之間提供一個(gè)恒定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從光纖上剝?nèi)ネ扛矊?。光纖的另一端穿過剝離工具，并插入到光纖導(dǎo)向孔中。安裝之前，剝離工具兩刀刃周圍的區(qū)域應(yīng)無殘?jiān)?或累積物。5℃的溫度和30%～60%的相對(duì)濕度下至少預(yù)處理24h。拉伸試驗(yàn)應(yīng)按規(guī)定的速率在光纖與剝離工具之間提供相對(duì)運(yùn)動(dòng)（對(duì)于標(biāo)稱涂覆層直徑為250μm的光纖，可取的值為100mm/min或500mm/min，較粗涂覆層直徑的光纖剝離速率或取100mm/min）。從光纖上剝?nèi)ネ扛矊铀璧牧Σ糠秩Q于剝離速率。試樣總長(zhǎng)度由光纖固定端與剝離工具間的距離，要通過剝離工具所規(guī)定的待剝光纖長(zhǎng)度和在固定端把光纖繞到輪子上所需的長(zhǎng)度來確定。對(duì)于標(biāo)稱涂覆層直徑為250μm的光纖，所剝光纖長(zhǎng)度對(duì)剝離力影響很小。由于試驗(yàn)的可變性，故至少取10段試樣做試驗(yàn)，然后取平均值得到該試樣的試驗(yàn)結(jié)果。剝離工具應(yīng)安裝在拉力機(jī)固定架上，刀刃磨損到影響試驗(yàn)結(jié)果時(shí)，應(yīng)予以更換。剝離工具應(yīng)做到不損傷光纖包層表面，刀刃直徑大于被剝離光纖標(biāo)稱包層直徑50μm。例如，用一臺(tái)曲線記錄儀記錄最大力和平均力，以及剝離中力值波動(dòng)的幅度和頻率。(2) 力值傳感器采用一臺(tái)合適的能檢測(cè)出剝?nèi)ス饫w涂覆層時(shí)施加于光纖的力的傳感器。剝離工具應(yīng)在拉伸裝置的夾頭上夾緊，其刀刃與光纖軸垂直。拉伸裝置應(yīng)能提供恒定的剝離速率，沒有猛拉受試光纖或剝離工具的現(xiàn)象。它們的工作作用如下所述。2. 試驗(yàn)裝置光纖涂覆層剝離試驗(yàn)裝置。中值[1n(σi)] ()三、可剝性1. 測(cè)量原理光纖的可剝性的測(cè)量原理是利用立式拉力機(jī)提供受試光纖和剝離工具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來定量確定沿光纖縱向機(jī)械剝?nèi)ケＷo(hù)涂覆層所需的力。對(duì)每種標(biāo)稱應(yīng)力水平σi對(duì)應(yīng)的中值斷裂時(shí)間ti就被確定。斷裂應(yīng)力和靜態(tài)疲勞參數(shù)ns的計(jì)算步驟如下：A. 斷裂應(yīng)力斷裂應(yīng)力與動(dòng)態(tài)疲勞參數(shù)中計(jì)算方法相同。對(duì)一樣品組在給定的標(biāo)稱應(yīng)力水平下進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，只要中間樣品已斷裂，就可提前中止試驗(yàn)。換句話說，開始試驗(yàn)時(shí)可以用一個(gè)寬的應(yīng)力水平范圍，將斷裂太快或太慢的試驗(yàn)數(shù)據(jù)舍去。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的石英玻璃光纖，達(dá)到這一要求的負(fù)載范圍為30～50N。應(yīng)對(duì)至少五種不同的標(biāo)稱施加應(yīng)力水平σa進(jìn)行試驗(yàn)。在對(duì)光纖施加應(yīng)力的懸掛重物下放置記時(shí)器用來測(cè)量光纖斷裂時(shí)間。 靜態(tài)疲勞軸向張力法試驗(yàn)裝置。每種試驗(yàn)都由光纖夾具對(duì)光纖施加應(yīng)力和監(jiān)測(cè)光纖斷裂時(shí)間部分構(gòu)成。軸向張力法測(cè)量光纖靜態(tài)疲勞參數(shù)的測(cè)量原理是通過改變施加的應(yīng)力大小來檢驗(yàn)光纖的靜態(tài)疲勞性能。按ITUT (2000)規(guī)定光纖的動(dòng)態(tài)疲勞參數(shù)nd應(yīng)不小于20。威泊爾參數(shù)為： ()繪出每種應(yīng)力速率的威泊爾分布曲線，確定每種應(yīng)力速率的中值斷裂應(yīng)力σf()。然后，令中值斷裂應(yīng)力為σf()。若k(P)為整數(shù)，令 σf(P)=σFfk(P)為第k(P)序號(hào)的斷裂應(yīng)力。d. 曲線上標(biāo)出所需數(shù)據(jù)。b. 計(jì)算每一斷裂應(yīng)力的累積失效概率Fk：Fk=()/N k=2 ()式中：N—樣本大小。B. 給定應(yīng)變速率下的斷裂應(yīng)力繪制表征總體的威泊爾分布曲線需按以下步驟進(jìn)行：a. 將斷裂應(yīng)力從最低至最高值依次排列好，并按順序給定一個(gè)序號(hào)k，即第一號(hào)為最低斷裂應(yīng)力，第二號(hào)為低斷裂應(yīng)力等等。對(duì)試樣組的所有光纖重復(fù)上述試驗(yàn)程序，以獲得所有的光纖應(yīng)力與時(shí)間的關(guān)系曲線。將負(fù)載記錄儀置于零位。光纖的切線點(diǎn)應(yīng)與負(fù)載標(biāo)定時(shí)處于同一位置。軸向張力法測(cè)量光纖動(dòng)態(tài)疲勞參數(shù)的試驗(yàn)程序下：設(shè)定和記錄標(biāo)距長(zhǎng)度，設(shè)定和記錄應(yīng)變速率，將夾持輪返回到標(biāo)距長(zhǎng)度的間隔位置。2℃之內(nèi)；相對(duì)濕度的標(biāo)稱值應(yīng)在40%～60177。試驗(yàn)應(yīng)在恒定的環(huán)境條件下進(jìn)行。例如，%/min，先用次快速率（%/min）來試驗(yàn)一些試樣，以建立斷裂應(yīng)力范圍；然后用次快速率把光纖預(yù)加載到等于或小于在此速率下找到的最低斷裂應(yīng)力的80%；最后按規(guī)定的應(yīng)變速率進(jìn)行試驗(yàn)直至光纖斷裂。選擇有效的最大應(yīng)變速率時(shí)，應(yīng)考慮試驗(yàn)方法的各個(gè)方面，諸如設(shè)備的能力及試樣的材料特性等。C. 可變速度驅(qū)動(dòng)裝置速度控制單元的設(shè)定應(yīng)通過試驗(yàn)確定，以符合規(guī)定的應(yīng)變速率。在恒定的速率下移動(dòng)一個(gè)或兩個(gè)輪子來增加夾持輪子之間的間距，其初始間距等于光纖的標(biāo)距長(zhǎng)度。B. 力值傳感器力值傳感器用來測(cè)定每根被測(cè)光纖在軸向張力拉伸過程中直至斷裂時(shí)的抗拉應(yīng)力。對(duì)典型的石英玻璃光纖，光纖纏繞在輪子上或繞過滑輪時(shí)，彎曲應(yīng)力不應(yīng)超過175MPa（對(duì)125/250μm包層/涂覆層石英玻璃光纖，最小的輪子直徑為50mm）。光纖伸長(zhǎng)前兩輪軸芯之間 的光纖長(zhǎng)度定為標(biāo)距長(zhǎng)度。不受試驗(yàn)的一段光纖圍繞輪子纏繞幾圈，端頭用彈性或膠粘帶固定。試驗(yàn)裝置的主要組成有：試樣夾持裝置、力值傳感器、可變速度驅(qū)動(dòng)裝置等。這個(gè)試驗(yàn)方法適用于斷裂應(yīng)力值的對(duì)數(shù)與應(yīng)變速率的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系的那些光纖和應(yīng)變速率。(1) 動(dòng)態(tài)疲勞參數(shù)的軸向張力測(cè)試法① 測(cè)量原理軸向張力法是用來確定光纖在規(guī)定的恒定應(yīng)變速率下的動(dòng)態(tài)疲勞參數(shù)。ITUT ：動(dòng)態(tài)疲勞的軸向張力法、動(dòng)態(tài)疲勞的兩點(diǎn)彎曲法、靜態(tài)疲勞的軸向張力法、靜態(tài)疲勞的兩點(diǎn)彎曲法和靜態(tài)疲勞的均勻彎曲法。人們常常用靜態(tài)疲勞參數(shù)和動(dòng)態(tài)疲勞參數(shù)來表征光纖的疲勞性能。 未老化光纖的最低抗拉強(qiáng)度(GPa)光纖標(biāo)距長(zhǎng)度(m)威泊爾概率水平15%50%1020二、疲勞參數(shù)1. 定義在一定應(yīng)力條件下，光纖表面微裂