1

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Улан-Удэнский колледж железнодорожного транспорта

Улан-Удэнского института железнодорожного транспорта –

филиала Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Иркутский государственный университет путей сообщения»

(УУКЖТ УУИЖТ ИрГУПС)

П.М. Дмитриев

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторных и практических работ

МДК.01.01 «Теоретические основы монтажа, ввода в действие и эксплуатации

устройств транспортного радиоэлектронного оборудования» (по видам

транспорта)

Тема 1.5 «Техническая эксплуатация и обслуживание волоконно-оптических ли-

ний передачи»

для специальности

11.02.06 Техническая эксплуатация транспортного радиоэлектронного

оборудования (по видам транспорта)

Базовый уровень

среднего профессионального образования

Очная форма обучения на базе

основного общего образования

УЛАН-УДЭ 2014

2

РАССМОТРЕНО

цикловой методической комиссией

специальности 11.02.06 Техническая эксплуа-

тация транспортного радиоэлектронного обо-

рудования ( по видам транспор-

та)_______________

протокол № 1 от « 01 » сентября 2014 г

Председатель ЦМК

__________________ Т.Ф.Сластина (подпись) (И.О.Ф.)

СОГЛАСОВАНО

Зам. директора колледжа по УР

____________ О.Н.Иванова

(подпись) (И.О.Ф.)

« 01» сентября 2014 г.

СОГЛАСОВАНО

Зам. директора колледжа по МР

____________ В.А.Ларченко

(подпись) (И.О.Ф.)

« 01»сентября 2014 г.

Автор: Дмитриев П.М., преподаватель высшей квалификационной категории

УУКЖТ УУИЖТ

3

Содержание

Пояснительная записка 4

Лабораторная работа 1 Исследование конструкции и работы пере-

дающего оптоэлектронного модуля

7

Лабораторная работа 2 Исследование конструкции и работы при-

емного оптоэлектронного модуля.

12

Практическая работа 1 Определение характеристик оптического

волокна по его маркировке в различных стандартах.

19

Практическая работа 2 Ознакомление с методикой проведения

соединений оптических волокон (ОВ) (метод сварки)

27

Практическая работа 3 Ознакомление с методикой проведения

соединений оптических волокон (ОВ) (механическое соединение)

51

Список использованной литературы 59

4

Пояснительная записка

Методические указания по выполнению практических и лабораторных

работ разработаны в соответствии с рабочей учебной программой ПМ.01

Монтаж, ввод в действие и эксплуатация устройств транспортного радиоэлек-

тронного оборудования, специальности 11.02.06 Техническая эксплуатация

транспортного радиоэлектронного оборудования (по видам транспорта), и

требованиями к результатам программы подготовки специалистов среднего

звена ФГОС СПО по данной специальности.

Цель данных методических указаний – оказать помощь обучающимся

при выполнении практических работ и закреплении теоретических знаний по

основным разделам МДК.01.01 «Теоретические основы монтажа, ввода в дей-

ствие и эксплуатации устройств транспортного радиоэлектронного оборудо-

вания» (по видам транспорта)

Работы проводятся в специально оборудованном кабинете-лаборатории

«Электропитания устройств радиоэлектронного оборудования», формой орга-

низации обучающихся на работах является – групповая (4-5 человек), индиви-

дуальная.

Выполнение лабораторных и практических работ направлено на форми-

рование общих и профессиональных компетенций:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей

профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые

методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффек-

тивность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и

нести за них ответственность.

ПК 1.1 Выполнять работы по монтажу, вводу в действие, демонтажу

транспортного радиоэлектронного оборудования, сетей связи и систем пере-

дачи данных.

5

ПК 1.2 Выполнять работы по монтажу кабельных и волоконно-

оптических линий связи.

В результате выполнения лабораторных и практических работ студент

должен:

иметь практический опыт:

монтажа и ввода в действие транспортного радиоэлектронного оборудования,

кабельных и волоконно-оптических линий связи;

выявления и устранения механических и электрических неисправностей в ли-

нейных сооружениях связи;

уметь:

- выбирать необходимый тип и марку волоконно-оптических кабелей в

зависимости от назначения, условий прокладки и эксплуатации, «читать»

маркировку кабелей связи;

знать:

- правила строительства и ремонта кабельных и волоконно-оптических

линий передачи;

Каждая работа завершается составлением письменного отчета с

последующей его защитой и получением оценки. В отчёте следует указать

номер работы, тему, цель, содержание в соответствии с методическими

указаниями. Отчет на листах формата А4 оформляется в соответствии с

Положением «Требования к оформлению текстовой и графической

документации. Нормоконтроль».

С учётом материальной базы практические занятия могут проводиться

фронтально на реальном оборудовании либо виртуально.

Все виды работ должны проводиться с соблюдением действующих

правил охраны труда, санитарных норм и пожарной безопасности. К

практическим занятиям допускаются обучающиеся, прошедшие обучение и

инструктаж по охране труда.

6

Критерии оценок:

«отлично» выставляется, если студент умеет самостоятельно решать

практические задачи, свободно использует справочную литературу, делает

обоснованные выводы из результатов расчётов;

«хорошо» выставляется, если студент умеет самостоятельно решать

практические задачи с некоторыми недочётами, ориентироваться в справоч-

ной литературе, правильно оценивать полученные результаты расчётов и сде-

лать выводы;

«удовлетворительно» выставляется, если студент с помощью препода-

вателя показал умения получить правильные решения конкретной практиче-

ской задачи, пользоваться справочной литературой, правильно оценить полу-

ченные результаты расчётов и сделать выводы или самостоятельно с допуще-

нием ошибок;

«неудовлетворительно» выставляется, если студент не выполнил прак-

тическую задачу, не умеет пользоваться справочной литературой, делать вы-

воды.

Перечень практических работ для очной

формы обучения

Коды формируе-

мых компетенций

Кол-во часов

для очной фор-

мы обучения

Лабораторная работа 1 Исследование конст-

рукции и работы передающего оптоэлектронно-

го модуля

ОК 1., ОК 2., ОК

3., ПК 1.1. 2

Лабораторная работа 2 Исследование конст-

рукции и работы приемного оптоэлектронного

модуля.

ОК 1., ОК 2., ОК

3., ПК 1.1. 4

Практическая работа 1 Определение характери-

стик оптического волокна по его маркировке в

различных стандартах.

ОК 1., ОК 2., ОК

3., ПК 1.2. 2

Практическая работа 2 Ознакомление с методи-

кой проведения соединений оптических воло-

кон (ОВ) (метод сварки)

ОК 1., ОК 2., ОК

3., ПК 1.2. 2

Практическая работа 3 Ознакомление с методи-

кой проведения соединений оптических воло-

кон (ОВ) (механическое соединение)

ОК 1., ОК 2., ОК

3., ПК 1.2. 2

Всего: 12

7

Лабораторная работа 1

Тема: Исследование конструкции и работы передающего оптоэлектрон-

ного модуля.

Цель: Провести исследование показателей статических и динамических

характеристик оптических излучателей, познакомится с конструкцией и

принципами работы передающего оптоэлектронного устройства.

Оборудование:

1. Макет передающего оптоэлектронного модуля;

2.Тестер электрический, тип В830

3.Тестер оптический, тип ХХХХХХ

4.Патч-корт с коннекторами. тип FS

7. Журнал и инструкции по технике безопасности.

Краткие теоретические сведения:

Передающее оптоэлектронное устройство (ПОУ) в радиотехнической

системе выполняет функцию преобразования электрического сигнала в опти-

ческий сигнал и его передачи. Технические и эксплуатационные характери-

стики ПОУ, формируют источники оптического излучения (оптические излу-

чатели). Они определяют основные свойства ПОУ: эффективность преобра-

зования электрической энергии в оптическое излучение; длину волны и ши-

рину спектра излучения; направленность излучения; быстродействие (полосу

рабочих частот модуляции); долговечность и устойчивость к внешним воз-

действиям. Перечисленными свойствами обладают полупроводниковые уст-

ройства, такие как светоизлучающие диоды, суперлюминесцентные диоды,

полупроводниковые лазеры. Важнейшие эксплуатационные характеристики

источников оптического излучения, используемых в ПОУ:

- спектральная характеристика излучателя – зависимость спектральной

плотности мощности излучения от длины волны. Спектральная

характеристика может быть представлена подробно в виде графической

8

зависимости или упрощенно, через центральную (среднюю) длину волны 0 и

ширину спектра (по уровню 0,5 от максимума спектральной плотности

мощности) 0 . Ширина и форма спектральной характеристики у СИД и ЛД

различны.

- ватт-амперная характеристика – зависимость выходной оптической

мощности от тока накачки;

диаграмма направленности излучения

– распределение оптической мощности излучателя в пространстве.

Может характеризоваться телесным углом, в котором сосредоточена половина

мощности, а также зависимостью силы излучения от угла между данным

направлением и нормалью к поверхности излучателя. В соответствии с

рисунком 1 показана электрическая, принципиальная схема макета

передающего оптоэлектронного устройства.

Рисунок 1 - Электрическая принципиальная схема макета передающего

оптоэлектронного устройства

Питание устройства осуществляется от сетевого адаптера +12В, подача

напряжения на схему производится включением тумблера «Питание» и кон-

9

тролируется визуально по загоранию светодиода красного цвета на боковой

стенке макета. В качестве оптического излучателя для проведения лаборатор-

ной работы применяется лазерный диод на длину волны 650 нм, подключен-

ный к оптическому выходу макета. К выходу сменного излучателя можно

подключить входящие в комплект макета красный и зелёный светодиоды, а

также лазерный диод красного цвета (сменные излучатели используются при

проведении лабораторных работ с применением макета оптоэлектронного

приёмного устройства).Выбрать соответствующий выход можно тумблером

«Выбор излучателя». Переменный резистор R позволяет изменять величину

постоянного тока накачки излучателя. Значение тока накачки, протекающего

через излучатель, контролируется по величине падения напряжения на рези-

сторе R (номиналом 100(Ом)). Данное напряжение выведено на клеммы X3 и

X4. Напряжение на излучателе контролируется подключением вольтметра к

клеммам X1 и X2. Подача на разъем X5 «U мод» переменного напряжения от

внешнего генератора обеспечивает модуляцию тока накачки.

Порядок выполнения работы:

1. Изучить электрическую принципиальную схему макета передающе-

го оптоэлектронного устройства, представленную на рисунке 1.

2.Собрать экспериментальную установку в соответствии со структурной

схемой, показанной на рисунке 2.

Рисунок 2 - Структурная схема экспериментальной установки

3. После сборки экспериментальной установки включить оптический

тестер, и дать ему прогреться перед началом измерений не менее 15 минут. С

ПОУ

Тестер

электрический

Оптический

тестер

10

На

пр

яж

ени

е U

(В

)

Сила тока I (А)

2

4

6

8

10

12

0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

помощью преподавателя переключить оптический тестер на режим

измерения оптической мощности. К входу оптического тестера подключить

волоконно-оптический кабель. Второй конец кабеля подключить к

оптическому выходу макета передающего устройства.

4. Переключить выход излучателя оптического передатчика на

волоконно-оптическую линию соответствующим тумблером «Выбор

излучателя» расположенным на левой стороне корпуса, переведя его в

сторону выбранного выхода.

5. Плавно вращая регулятор резистора R ,замерить максимальную

мощность на разъёме «Оптический выход» макета передающего устройства с

помощью оптического тестера.

6. Попеременно подключая тестер В830 к контрольным точкам Х1-Х2 и

Х3-Х4, определить зависимость напряжения на выходе излучателя макета

оптического передатчика от величины тока накачки. Результаты измерений

занести в таблицу 1.

Таблица 1 — Зависимость напряжения излучателя от тока накачки

I,А

U,В

График данных таблицы должен быть составлен в соответствии с ри-

сунком 3.

Рисунок 3 – График зависимости напряжения от силы тока

11

График строится вручную на формате А4, Для более точного изображе-

ния рекомендуется использовать миллиметровую бумагу. Составить отчёт по

проделанной работе.

Содержание отчета:

В отчете необходимо представить:

1. Цель лабораторного занятия;

2. Электрическая схема оптоэлектронного модуля;

3. Таблица вольт-амперная характеристика, с занесенными данными;

график вольт-амперная характеристики;

4. Ответы на вопросы;

5. Выводы по проделанной работе.

Контрольные вопросы:

1. Что такое оптоэлектронное устройство и где данное устройство

обычно применяется?

2. Типы оптических излучателей, применяемых в современных

оптоэлектронных устройствах?

3. От чего зависит длина волны полупроводникового оптического

излучателя?

4. Влияние температуры на параметры полупроводниковых

излучателей?

5. Основные технические характеристики оптических излучателей?

12

Лабораторная работа 2

Тема: Исследование конструкции и работы приемного оптоэлектронно-

го модуля.

Цель работы: Изучить конструкцию фотоприемных устройств и про-

вести экспериментальные исследования показателей характеристики фото-

приемного устройства с использованием трансимпедансного усилителя.

Оборудование: макет фотоприемного устройства, закрепленный на

оптической скамье; генератор оптических сигналов ОГ4-162; с выводом

оптического сигнала через волоконно-оптический кабель; генератор сигналов

низкочастотный ГЗ-118 или аналогичный; осциллограф С1-82 или

аналогичный; p-I-n фотодиод ФД 256.

Краткие теоретические сведения:

Фотоприемное устройство (ФПУ) или приемный оптоэлектронный

модуль (ПРОМ) в радиотехнической системе выполняет функции приема

оптического сигнала и его преобразования в электрический сигнал. На

рисунке 4 дана обобщенная структурная схема ФПУ.

Рисунок 4 - Структурная схема фотоприемного устройства

В состав представленного на обобщенной схеме ФПУ входят следую-

щие основные узлы: оптическая система О, фотоприемник ФП, усилитель

предварительный УП, усилитель основной УО, фильтр Ф, схема автоматиче-

ской регулировки усиления АРУ и усилитель выходной УВ.

Оптическая система предназначена для концентрации мощности

оптического сигнала на чувствительной поверхности фотоприемника,

который преобразует принимаемый оптический сигнал в электрический ток,

13

пропорциональный мощности оптического сигнала. В качестве

фотоприемников чаще всего используются различные фотодиоды.

Предварительный усилитель совместно с основным усилителем усиливают

слабый сигнал фотоприемника до величины, достаточной для его дальнейшей

обработки в системе. Фильтр служит для формирования необходимой

частотной характеристики ФПУ. Выходной усилитель обеспечивает

согласование выхода ФПУ с нагрузкой. Схема (АРУ) предназначена для

компенсации возможных изменений коэффициента преобразования ФПУ

(вызванных, например, изменением температуры или питающего

напряжения), либо для поддержания постоянной амплитуды сигнала на

выходе ФПУ при изменениях мощности оптического сигнала.

Основные требования, предъявляемые к фотоприемному устройству

следующие:

- высокая эффективность преобразования оптических сигналов в

электрические (высокая чувствительность в рабочем диапазоне длин волн);

- низкий уровень собственных шумов;

высокая стабильность характеристик при изменении внешних условий;

- по возможности высокое быстродействие.

Предварительный усилитель является ключевым элементом в решении

задачи обеспечения низкого уровня шумов на выходе ФПУ. Выход

фотоприемника – это точка, где полезный сигнал весьма слаб и в наибольшей

степени подвержен влиянию шумов. Именно в этой части ФПУ наиболее

ощутимы шумы, возникающие при преобразовании оптических сигналов в

электрические. При приеме оптических сигналов наблюдается два типа

шумов: дробовые и тепловые. Природой возникновения дробового шума

является дискретный характер оптического сигнала, состоящего из фотонов.

Источником теплового шума является тепловое хаотическое движение

электронов. При построении предварительных усилителей ФПУ наибольшее

распространение получили схемы на основе трансимпедансного усилителя.

14

Трансимпедансный усилитель является преобразователем тока в напряжении.

Упрощенная схема трансимпедансного усилителя приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 — Упрощенная схема трансимпедансного усилителя

Питание фотоприемного устройства осуществляется от двух элементов

питания 9В типа «Крона». Подача питания на схему осуществляется

переводом тумблера в положение «ВКЛ». В качестве фотоприемника

использован p-i-n фотодиод ФД 256. Джампер JP1 позволяет изменять режима

смещения фотодиода. В положении джампера 1 (перемычка установлена

между выводами 1 и 2) напряжение смещения равно нулю. В положении 2

(перемычка установлена между выводами 2 и 3) на фотодиод подается

обратное напряжение смещения, равное напряжению питания (9 В). Джампер

JP2 предназначен для выбора параметров цепи обратной связи

трансимпедансного усилителя. При положении джампера 0 (перемычка

отсутствует) величина резистора обратной связи R составляет 10 Мом. При

положении джампера 1 (перемычка установлена между выводами 1 и 2)

параллельно резистору в цепи обратной связи R=10 Мом включается резистор

10 кОм и частотно-корректирующий конденсатор 6.8 пФ. При положении

джампера 2 (перемычка установлена между выводами 2 и 3) параллельно

резистору 10 МОм подключается только резистор 10 кОм без частотно

корректирующего конденсатора.

Полная электрическая, принципиальная схема макета фотоприемного

устройства показана на рисунке 6.

15

Рисунок 6 — Электрическая принципиальная схема макета

фотоприемного устройства

Порядок выполнения работы:

1. Собрать экспериментальную установку в соответствии со структур-

ной схемой, показанной на рисунке 7.

генератор

низкочастотных

сигналов

генератор

оптических

сигналов

ФПУ Осциллограф

Рисунок 7 - Структурная схема экспериментальной установки

Далее вход модуляции генератора оптических сигналов подключить к

выходу низкочастотного генератора. Это обеспечивает изменение уровня

мощности оптического сигнала по гармоническому закону. К выходу

16

оптического генератора подключить волоконно-оптический кабель. Второй

конец кабеля подключить к оптическому разъему макета фотоприемного

устройства. Для измерения временных и амплитудных характеристик

выходного сигнала фотоприемного устройства используется осциллограф,

вход которого необходимо подключить при помощи коаксиального кабеля к

выходному разъему макета фотоприемного устройства «Uвых».

Переключатель питания макета фотоприемного устройства должен

находиться в выключенном положении. После сборки экспериментальной

установки включить генератор оптических сигналов, генератор сигналов

низкочастотный и осциллограф и дать им прогреться перед началом

измерений не менее 15 минут.

Внимание! Включение приборов разрешается только после проверки

преподавателем правильности сборки экспериментальной установки.

2. Провести исследование функции преобразования фотоприемного

устройства, для этого: установить джампер JP1 в положение 1. Установить

джампер JP2 в положение 0 (перемычка не установлена). Включить питание

макета фотоприемного устройства. Аттенюатор оптического генератора

установить в положение 0. Измерить зависимость уровня постоянного

напряжения на выходе макета фотоприемного устройства от уровня

оптической мощности. Для изменения уровня оптической мощности

использовать аттенюатор оптического генератора. Для определения значения

оптической мощности, соответствующей показаниям аттенюатора,

использовать калибровочную таблицу 2. В таблице величина К .отн показывает

относительный коэффициент передачи оптической мощности.

Таблица 2 — Калибровочную таблицу

Шкала 0 1 2 3 4 5 6 7 8

К. отн. 1 0,73 0,4 0,22 0,14 0,11 0,09 0,07 0,06

Шкала 9 10 12 14 16 18 20 25 30

К. отн. 0,05 0,04 0,031 0,023 0,019 0,014 0,012 0,008 0,006

17

3. Провести исследования показателей амплитудно-частотной

характеристики (АЧХ) фотоприемного устройства, для этого: установить

джампер JP1 в положение 1, затем установить джампер JP2 в положение 0

(перемычка не установлена). Далее установить частоту низкочастотного

генератора равной 100 Гц. Включить питание макета фотоприемного

устройства. Аттенюатором оптического генератора установить размах

переменного сигнала с выхода фотоприемного устройства равным около 1 В.

Исследовать влияние на АЧХ и коэффициент преобразования фотоприемным

устройством величины резистора обратной связи и корректирующей емкости.

Для этого последовательно снять зависимость амплитуды сигнала с выхода

фотоприемного устройства от частоты модуляции оптического сигнала при

джампере JP2 в положении 0,1 и 2. Измерения проводить в диапазоне частот

от 10 Гц до 2 МГц. Изменение коэффициента преобразования оценить по

изменению уровня переменной составляющей выходного напряжения ФПУ

при различных номиналах резистора обратной связи. Исследовать влияние на

АЧХ фотоприемного устройства напряжения смещения фотоприемника. Для

этого повторить предыдущие измерения при джампере JP1 в положении 2.

4. Исследовать уровень шума на выходе фотоприемного устройства, для

чего: установить джампер JP1 в положение 1. Отключить волоконно-

оптический кабель от входа фотоприемного устройства. Закрыть вход

фотоприемного устройства светонепроницаемой заглушкой. Уровень шума

оценивается по размаху шумовой составляющей выходного напряжения

фотоприемного устройства.

Исследовать влияние параметров цепи обратной связи

трансимпедансного усилителя на уровень шума. Для этого измерить размах

выходного напряжения шума фотоприемного устройства (напряжение от пика

до пика) при джампере JP2 в положение 0 (перемычка не установлена), 1 и 2.

Исследовать влияние на уровень шума напряжения, смещения

фотоприемника. Для этого измерить размах выходного напряжения шума

18

фотоприемного устройства при джампере JP1 в положение 2 и джампере JP2 в

положении 0. Сравнить результаты измерения с результатами, полученными

при джампере JP1 в положении 1. По полученным значениям размаха

напряжения шума вычислить эффективное значение шума. При расчете

учесть, что эффективное значение шума в 10 раз меньше соответствующего

ему размаха напряжения. Вычислить токовый шум приведенный ко входу

усилителя и спектральную плотность шума для всех режимов работы

трансимпедансного усилителя.

Содержание отчета:

В отчете по лабораторной работе должны быть представлены:

тема, и цель работы;

структурная схема эксперимента;

таблица экспериментальных результатов;

результаты исследования АХЧ представленные в виде графиков;

выводы по проделанной работе.

Контрольные вопросы:

1. Назначение ПРОМ (приемного оптического модуля).

2. Из каких составных элементов состоит ПРОМ?

3. Какие основные требования предъявляются к ПРОМ?

4. Какие полупроводниковые приборы используют в ПРОМ в качестве

приемников излучения?

5. Какие параметры в ПРОМ являются основными?

6. Основные технические характеристики фотоприемных устройств.

7. Источники шума в фотоприемном устройстве и их природа.

19

Практическая работа 1

Тема: Определение характеристик оптического волокна по его

маркировке в различных стандартах.

Цель работы: научиться определять по заданной маркировке

характеристики оптического волокна.

Оборудование: образцы оптических волокон, кабелей разных типов,

таблицы маркировки оптических волокон разных стандартов, таблицы

параметров оптических волокон разных стандартов, характеристики

оптического волокна, технические характеристики оптических кабелей

используемых для прокладки в разных условиях.

Краткие теоретические сведения:

Основной элемент оптического кабеля связи ОКС — оптическое волок-

но (ОВ), изготовленное из высококачественного кварцевого стекла, обеспечи-

вающие распространение вдоль него световых сигналов. Различают одномо-

довые и многомодовые градиентные ОВ.

Многомодовое волокно — волокно с большим диаметром сердцевины

по которой проходит свет. Такое название объясняется спецификой

прохождения электромагнитной волны по сердечнику волокна. В стандартном

многомодовом волокне со ступенчатым профилем преломления, лучи света

распространяются по сердцевине волокна благодаря эффекту полного

внутреннего отражения.

Одномодовое волокно — основной диаметр сердцевины которого,

приблизительно в десять раз меньше длины волны, проходящего по нему

света.

Для них широко используются кварцевые стекла. Кроме того, многомо-

довые ступенчатые ОВ могут иметь кварцевую середину и полимерную обо-

лочку или полностью изготовляются из полимерных материалов или много-

компонентных стекол.

20

Геометрические размеры, параметры передачи и характеристики ОВ,

применяемых в магистральных, зоновых и городских ОК, должны соответст-

вовать одной из следующих Рекомендаций Международного союза по элек-

тросвязи (МСЭ-Т):

- G.651. Характеристики многомодового градиентного оптического во-

локна и кабеля 50/125 мкм;

- G.652. Характеристики одномодового оптического волокна;

- G.653. Характеристики одномодового оптического волокна со сдвигом

дисперсии;

- G.654. Характеристики одномодового оптического волокна с затухани-

ем, минимизированным на волне 1,55 мкм;

- G.655. Характеристики одномодового оптического волокна с нулевой

дисперсией;

- G.656. С более жесткими требованиями по коэффициенту затухания.

Геометрические размеры и параметры передачи многомодовых ступен-

чатых ОВ, изготовленных с применением полимерных материалов или много-

компонентных стекол, не нормируются, а в каталогах фирм производителей

приводят рекомендации по их выбору.

Оптическое волокно характеризуется тремя основными параметрами

передачи: затуханием, дисперсией и шириной полосы пропускания. Эти пара-

метры определяют возможности практического использования оптического

кабеля и прежде всего максимальное расстояние, на которое можно переда-

вать сигналы без промежуточных регенераторов или усилителей.

На практике стремятся к тому, чтобы максимальная кратковременная

деформация ОВ не превышала 1%, а длительная деформация составляла не-

большую долю от максимальной деформации. Чувствительны ОВ и к таким

воздействующим факторам, как изгибы, перепады температур и влияние во-

дорода, выделяемого элементами, входящими в конструкцию кабеля. Эти

21

свойства ОВ и предопределяют конструкции ОКС при использовании в раз-

личных средах.

Для обеспечения стабильной работы ОВ и уменьшения опасности их

разрыва под воздействием продольных и поперечных сил волокна защищают

первичным и вторичным покрытиями. Первичное покрытие накладыва-

ется сплошным слоем непосредственно на оболочку ОВ после его вытяжки,

предохраняет его поверхность от повреждения и придает ему дополнитель-

ную механическую прочность.

Каждый класс (тип) оптических волокон может иметь различные

подклассы (категории), в которых волокна могут отличаться по некоторым

характеристикам.

Цветовой счёт в оптоволоконных кабелях.

Цвет окраски оптических шнуров (патчкордов) и пигтейлов:

Цвет окраски оптических шнуров (патчкордов), а так же пигтейлов за-

висит от типа оптоволокна находящегося в нём. Наиболее распростране-

ны жёлтый (одномодовое волокно) и оранжевый (многомодовое оптоволок-

но) цвет оболочки. Тем не менее и ранее, и в настоящее время использовалась

и другая расцветка. Например, многомодовый шнур мог быть окрашен в чёр-

ный цвет.

В настоящее время так же может быть использованы цвета:

синий и чёрный - шнур с многмодовым оптоволокном, с сердцевиной диа-

метром 62,5 мкм (американо-японский стандарт) голубой - многомодовый

OPTI-CORE ™ 10GIG ™ 50/125 мкм OM3, в соответствии с таблицей 3.

Таблица 3 — Маркировка цветовым кодом в зависимости от класса оп-

тического волокна

Тип и класс волокна Диаметр волокна, мкм Цвет оболочки

Многомодовое, класс Ia

50/125 Оранжевый

62,5/125 Серый

85/125 Голубой

100/140 Зеленый

22

Одномодовое, класс IVa Все указанные диаметры

Желтый

Одномодовое, класс IVb Красный

Цветовая идентификация ОВ:

Последовательностей цветовой идентификации раскраски оптических

волокон много, к тому же с увеличением количества производителей оптово-

локонных кабелей их число увеличивается.

При монтаже оптоволоконного кабеля, насколько это возможно стара-

ются сваривать волокна «цвет в цвет» и, конечно же, выбранная последова-

тельность счёта должна документироваться.

Впрочем есть и официальные рекомендации по этому вопросу в ГОСТ Р

53246-2008.

В соответствии с рисунком 8, значок “ ” обозначает наличие меток,

обычно наносящихся на второй дюжине волокон модуля. Метки наносятся на

волокно с интервалом от 25 до 60 мм.

Рисунок 8 — Цветовое кодирование в оптоволоконных кабелях «Стар-

линк» и «Инкаб», «Интегра-Кабель»

Цветовая идентификация оптических волокон и модулей в кабелях «Оп-

тен». В этой фирме отошли от простого счёта идентификации и набор цветов

в их кабелях меняется в зависимости от количества оптических волокон, в со-

ответствии с рисунком 9.

23

Рисунок 9 — Цветовая идентификация оптических волокон и модулей в

кабелях "Оптен"

Порядок цветов ОВ в оптоволоконном модуле ЗАО "ОКС 01". При этом

при той же маркировке кабеля порядок цветов ОВ в модуле ЗАО "ОКС 01"

(маркировка ДПС, ТОС, ДПЛ) другой, и то же зависит от числа волокон, в со-

ответствии с рисунком 10.

Рисунок 10 — Порядок цветов ОВ в оптоволоконном модуле ЗАО «ОКС

01»

24

Цветовая кодировка оптических волокон в оптоволоконных кабелях

Самарской Оптической Кабельной Компании.

Рисунок 11 — Цветовое кодирование в оптоволоконных кабелях Самар-

ской Оптической Кабельной Компании

По требованию заказчика цветовая кодировка может быть изменена.

Цветовая кодировка различных фирм производителей ОК:

Рисунок 12 — Цветовая кодировка оптических волокон ЗАО «Заво-

дЮжкабель».

По требованию заказчика сочетание цветов может быть изменено.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Нат

урал

ьны

й

зелён

ый

кр

асн

ый

син

ий

би

рю

зовы

й

жел

тый

кор

ич

нев

ый

оран

жев

ый

ро

зовы

й

фи

олет

овы

й

серы

й

чер

ны

й

Рисунок 13 — Расцветка оптических волокон в оптических кабелях

ОАО «Электрокабель» Кольчугинский завод

25

Рисунок 14 — Цветовое кодирование по IEC 60304

Рисунок 15 — Цветовое кодирование по Belden (США). Использовано в

кабеле FinMark

Рисунок 16 — Цветовое кодирование по nkt (ФРГ)

26

Рисунок 17 — Цветовое кодирование по R&M (Швейцария)

В кабелях типа Loose Tube, где может быть несколько оптических мо-

дулей вводится цветовой ключ. Это пара оптических модулей (или технологи-

ческих заполняющих модулей без волокон) зеленого и красного цвета от ко-

торых можно производить отсчет остальных неокрашенных модулей.

Порядок выполнения работы:

В соответствии с полученными образцами оптических волокон, кабелей

разных типов, используя таблицы маркировки оптических волокон разных

стандартов, характеристики оптического волокна, технические

характеристикам оптических кабелей используемых для прокладки в разных

условиях, дать описание в соответствии с таблицей 4.

Таблица 4 — Стандарт оптического волокна

Ста

нд

арт

оп

тич

е-

ско

го в

оло

кн

а

Наз

нач

ени

е и

об

-

лас

ть и

спо

льз

ован

ия

дан

но

го в

олокн

а

Ди

амет

р с

ерд

це-

ви

ны

d1

Ди

амет

р о

бо

лоч

ки

d2

Час

тота

элек

тро

-

маг

ни

тно

й в

олн

ы с

вет

о-

во

да,

f (

Гц

)

Дли

на

во

лн

ы, α

(мкм

)

Ти

п за

щи

тно

го

покры

тия

Ко

эфф

иц

иен

т за

-

тухан

ия

1 2 3 4 5 6 7 8

27

Содержание отчета:

1. Тема

2. Цель работы

3. Результаты проделанной работы

Вывод

Контрольные вопросы:

1. Что называется оптическим волокном?

2. Какие стандарты ОВ вы знаете?

3. В чем различия, одномодового оптического волокна от многомодово-

го, в стандарте ISO/IEC?

28

Практическая работа 2

Тема: Ознакомление с методикой проведения соединений оптических

волокон (ОВ) (метод сварки).

Цель: изучить конструкцию волоконно-оптических кабелей, освоить ме-

тодику соединения оптических волокон.

Оборудование: натуральные образцы отрезков волоконно-оптических

кабелей разных типов используемых для прокладки в разных условиях; учеб-

ное пособие «Монтаж, восстановление и измерение волоконно-оптических

кабелей ВОЛП ЖТ» из-ва Маршрут, 2003 г.; сварочный аппарат Fujikura FSM-

30S, соединительные муфты, коммутационно-распределительные устройства,

зажимы, шнуры световодные соединительные (ШСС), разъемы разного типа,

адаптеры, механические соединители, термоусаживаемые трубки, стриппер Т-

типа, фольга для защиты кабеля, наждачная полоска, чистящая салфетка,

клей.

Краткие теоретические сведения:

Одной из важнейших операций при монтаже ВОЛС, определяющих па-

раметры и качество ВОЛС, является операция сращивания волокон оптиче-

ских кабелей. В настоящее время для сращивания ОВ используется два спосо-

ба соединения: разъемные и неразъемные. Неразъемные соединения ОВ осу-

ществляются методом сварки и с помощь механических соединителей.

Соединение ОВ с помощью сварки — наиболее распространенный

метод применяемый на линиях связи. Сваривание ОВ производится путем на-

грева их до расплавления с помощью электрической дуги, газовой горелки

или лазерного излучения.

Сварка ОВ при помощи газовой горелки — позволяет получить соеди-

нения, отличающиеся высокой механической прочностью. Но этот метод не

позволяет добиться точной юстировки, даже незначительное смещение цен-

тров волокон приводит к увеличению потерь, поэтому применяется в основ-

ном при монтаже многомодовых оптических кабелей. А поскольку большее

29

применение получают одномодовые каналы, то этот способ соединения опто-

волокна используется все реже.

Сварка ОВ в поле электрического разряда — выполняется с помощью

специального сварочного аппарата за счет нагрева (сваривания) оптических

волокон электрическим разрядом (электрической дугой). Недостатком этого

метода является то, что современные аппараты, применяемые для сварки,

стоят очень дорого.

Сварка ОВ с помощью лазера — на лазерный луч не влияют магнитные

поля, это обеспечивает высокое качество сварочного шва и значительное

снижение размеров вносимых потерь (0,05 дБ и менее). Из-за высокой

стоимости оборудования и больших размеров сварочных аппаратов данный

метод применяется только при создании высокоскоростных ВОЛС.

Классификация сварочных приборов:

Аппараты для сварки оптических волокон – это высокотехнологичные

устройства, задача которых заключается в автоматизации комплекса работ —

от совмещения торцов волокна до защиты соединения. Современный аппарат

для сварки оптических волокон позволяет сращивать волокна всех известных

типов:

- одномодовые (G.652 (G.652D), G.657 (G.657A));

- многомодовые (G.651);

- со смещенной областью дисперсии (G.653);

- со смещенной ненулевой дисперсией (G.655).

Сварочные аппараты оснащены цветным жидкокристаллическим

(ЖК) дисплеем, который позволяет визуально контролировать все этапы свар-

ки оптических волокон. Благодаря встроенным в аппарат видеокамерам

оператор может наблюдать за процессом с помощью цветного экрана, и пол-

ностью контролировать процессы юстировки, стыковки и сварки оптических

волокон. Применение в сварочных аппаратах видеосистемы позволяет перед

началом сварки визуально контролировать результат центрирования, тип

30

сердцевины, качество торцов и микрозагрязнения свариваемых оптических

волокон, а по окончании сварки оценить качество свариваемых соединений.

Кроме того, ряд сварочных аппаратов представляет в цифровом виде значение

угла скола и сдвиге осей оболочек (сердцевины) волокон до и после сварки, а

также расчетное значение потерь в месте сварки. Устройство имеет понятное

и удобное меню. Такие аппараты для сварки оптоволокна содержат програм-

мы управления сварочным процессом как для основных типов выпускаемых

ОВ, так и для оптических волокон специальных типов, а также предусматри-

вают возможность установить дополнительно собственную индивидуальную

программу сварки оптоволокна.

По внешней оболочке По сердцевине

Система RTCReal Time Control - по тепловому

изображению сердцевины волокна

Система LIDLocal Light Injection and Detection - по

анализу прохождения света

V-образная канавка

Система L-PASLens Prof ile Aligment System - по

внутреннему профилю преломления

2. Классификация сварочных приборов.

Система PASProfile Aligment System - по внешнему

профилю преломления

Критерий оценки волокна

Метод юстировки волокон

Рисунок 18 — Классификация сварочных приборов

В автоматических сварочных аппаратах выравнивание волокон может

выполняться по оболочке с их центрированием в V-образном пазу, а также

по сердцевине: по профилю преломления волокна (Profile Alignment System,

PAS) или максимизацией передаваемого через выравниваемые волокна сигна-

ла (Local Injection and Detection, LID), данная классификация представлена в

соответствии с рисунком 18.

31

Юстировка по оболочке ОВ является пассивным видом, осуществляе-

мым с помощью V-образных направляющих, которые фиксируют концы сра-

щиваемых ОВ. Данный вид юстировки используется преимущественно для

сварки оптоволокна на городских и локальных сетях, где высоких требований

к вносимым сварным соединением потерям не предъявляется.

Система LID. Принцип работы: оптический сигнал вводится через обо-

лочку (за счет изгиба оптоволокна) одного из сращиваемых ОВ, а принимает-

ся – через оболочку другого сращиваемого ОВ. Затем происходит обработка

оптического сигнала микропроцессором с последующей отработкой сигналов

управления микропроцессора с помощью исполнительных устройств.

Для ввода и вывода сигналов используются изгибные ответвители. Не-

достаток такого подхода состоит в том, что метод LID допускает работу не со

всеми типами одномодовых световодов, не позволяя применять автоматику к

волокнам в буферном покрытии 0,9 мм, а использование изгибного ответвите-

ля увеличивает риск возникновения скрытых дефектов в световоде. Однако

этот метод позволяет решить проблему, связанную с тем, что силы поверхно-

стного натяжения стремятся совместить оси оболочек, и, следовательно, раз-

вести (при наличии в волокнах эксцентриситета) оси сердцевины волокон.

Как результат — дополнительные потери на шве. Поэтому при данном методе

предусмотрена коррекция эксцентриситета. Оси волокон предварительно раз-

водятся на такое расстояние, на которое согласно компьютерному расчету на-

до развести оси сердцевины волокон так, чтобы силы поверхностного натяже-

ния совместили их при сварке.

Система PAS. В большинстве аппаратов применяется система выравни-

вания волокон по изображению в параллельном пучке света PAS-система.

При таком методе юстировки волокна освещаются сбоку параллельным

пучком света так, что из-за разницы показателей преломления оболочка и

сердцевина фокусируют свет, действуя как цилиндрические линзы. При этом

формируется изображение, на котором видны границы сердцевины и оболоч-

32

ки волокна, что позволяет определить эксцентриситет в каждом из волокон.

Анализ изображения линии, выполняемый с помощью телекамеры и встроен-

ного контроллера сварочного аппарата, позволяет осуществить юстировку

световодов. Одновременно контроллер системы управления аппарата оцени-

вает качество скола торцевой поверхности волокон и в случае выявления ка-

ких-либо дефектов прекращает процесс сварки. Она используется и для гру-

бой юстировки, и для тонкой подстройки волокон.

Схема центрирования по внешнему излучению (PAS метод).

Для быстрого перехода от одного режима сварки к другому во всех автомати-

ческих сварочных аппаратах встроены программы сварки стандартных опти-

ческих волокон. Для задания иного режима предусмотрено запоминание уста-

новленных параметров, которые затем доступны при сварке аналогичных во-

локон, что естественно ускоряет проведение сварочных работ.

В современных сварочных аппаратах управление процессом сварки

производится с учетом контролируемых параметров внешней среды (влаж-

ность, температура, атмосферное давление и др.).

Факторы, оказывающие влияние на процесс сварки

Существует множество факторов влияющих на процесс сварки:

- самоцентрирование (влияние сил поверхностного натяжения расплава

стекла);

- эксцентриситет сердцевины оптоволокна; качество поверхности тор-

цов ОВ;

- качество подготовки оптоволокна (наличие/отсутствие микротрещин);

- чистота V-образных ложементов ОВ (отсутствие загрязнений);

- термические характеристики оптоволокна; качество электродов.

В процессе изготовления оптических волокон имеют место некоторые

отклонения от их номинальных размеров. Допускаемое отклонение составляет

всего лишь тысячные доли миллиметра, но и такие отличия могут повлиять на

потери сростка ОВ. В целом влияние на величину потерь, вносимых сростком

33

оптоволокна, оказывают как отличия в геометрических характеристиках оп-

тического волокна, так и погрешности его юстировки и монтажа.

Комплект инструментов для разделки ВОК:

Для разделки кабеля, как и для сварки, требуется ряд специфических

инструментов, в соответствии с рисунком 19. Примером является чемодан с

инструментами «НИМ-25», в нём содержатся все нужные стрипперы, тросо-

кусы, отвёртки, бокорезы, плоскогубцы, макетный нож и прочий инструмент,

а также помпа или пузырёк для спирта, запас растворителя гидрофоба «D-

Gel», нетканные безворсовые салфетки, изолента, самоклеящиеся цифры-

маркеры для кабелей и модулей и прочие расходные материалы. При разделке

кабелей важно выдержать длины элементов кабеля в соответствии с требова-

нием инструкции к муфте.

Рисунок 19 — Кейс, для хранения и транспортировки инструментов для

разделки ВОК и монтажа муфт

Комплект инструментов «НИМ-25»

Кусачки KNIPEX (тросокусы) используемые для обрезки силового эле-

мента, проволочной брони ВОК, в соответствии с рисунком 20. При срезании

троса важно не повредить кабель.

34

Рисунок 20 − Кусачки KNIPEX

Стриппер MILLER для удаления 250мм оболочки волокна, в

соответствии с рисунком 21.

Рисунок 21 − Стриппер MILLER

Стриппер Т-типа для снятия оболочек модулей, приведен в

соответствии с рисунком 22.

Рисунок 22 − Стриппер Т-типа

Стриппер прищепка IDEAL для удаления внешних модулей от 3 до 6

мм, приведен в соответствии с рисунком 23. Компактная, легкая конструкция.

Настраиваемые лезвия выставляются на заданную глубину и гаранти-

руют разрез без повреждения жилы. Предназначены для работы с большим

рядом кабелей, включая различные оптоволоконные кабели, витые пары, си-

ловые и коаксиальные кабели.

35

Рисунок 23 − Стриппер прищепка IDEAL

Салфетки безворсовые используются для протирания оптических воло-

кон, коннекторов в соответствии с рисунком 24. Сухие безворсовые салфетки

не оставляют ворсинок на волокне как это делают бумажные или тканевые

салфетки. При монтаже необходимо обязательно использовать салфетки смо-

ченные в спирте для обезжиривания волокна перед приклеиванием коннекто-

ра, так же салфетки необходимы для протирки волокна при сварке волокон.

При любой коммутации необходимо протирать салфетками торец волокна в

коннекторе для удаления пыли. Так же необходимо использовать салфетки

при каждом измерении.

Практически любую операцию по обслуживанию волокна необходимо

проделывать протирая волокна салфеткам.

Рисунок 24 − Салфетки безворсовые

Дозатор спирта (225г.), в соответствии с рисунком 25.

Герметично закрывающаяся емкость для хранения и работы со спиртом.

Насос позволяет легко и быстро смочить спиртом салфетку, сделан из хими-

чески неактивного полимера.

36

Рисунок 25 − Дозатор спирта (225г.)

Пинцет, в соответствии с рисунком 26. Необходим для манипуляций с

мелкими объектами. Используется при скалывании оптического волокна для

удаления остатков волокна. Позволяет избежать контакта с кусочками волок-

на.

Рисунок 26 − Пинцет

Бокорезы – снятие изоляции с проводов, перекусывание проволочной

брони ВОК, стяжек, ЦСЭ, в соответствии с рисунком 27.

Рисунок 27 – Бокорезы

Набор отверток (7 штук) для монтажа кроссов, муфт; крепления цен-

тральных силовых элементов, в соответствии с рисунком 28.

37

Рисунок 28 – Набор отверток

Ножницы, в соответствии с рисунком 29. Обладая нескользящими лез-

виями, ножницы Clauss 861/2SF обеспечивают надежное разрезание кевларо-

вых нитей. Инструмент сделан из долговечной тугоплавкой высокоуглероди-

стой стали. Кевлар не следует срезать ножом или простыми ножницами без

керамических накладок на лезвиях, так как кевлар быстро тупит металличе-

ский режущий инструмент. В зависимости от конструкции муфты может по-

требоваться оставить часть кевлара определённой длины для фиксации, про

это будет сказано в инструкции по монтажу муфты.

Рисунок 29 − Ножницы Clauss 861/2SF

Рулетка – необходима для замеров необходимой длины при разделки

ВОК, в соответствии с рисунком 30.

Рисунок 30 – Рулетка

Ножовка для отпиливания вводов муфт, ВОК, в соответствии с

рисунком 31.

38

Рисунок 31 – Ножовка

Плоскогубцы, в соответствии с рисунком 32. Плоскогубцы специаль-

ные комбинированные для слесарно-монтажных работ. Боковыми ножами

можно откусывать мягкую стальную проволоку диаметром до 3 мм.

Рисунок 32 – Плоскогубцы

Нож кабельный Kabifix FK 28 (производства компании «Cimco», Гер-

мания) — предназначен для поперечной продольной разрезки внешней обо-

лочки многожильного кабеля диаметром 6-28 мм, в соответствии с рисунком

33. Такой нож имеет вращающееся во все стороны лезвие, которое можно от-

регулировать по длине в соответствии с толщиной внешней оболочки кабеля,

и прижимной элемент для удержания на кабеле. Кабельным ножом для снятия

внешней оболочки кабеля делается круговой разрез на кабеле, а затем от него

– два параллельных разреза с противоположных сторон кабеля в сторону кон-

ца кабеля.

39

Рисунок 33 − Нож кабельный Kabifix FK 28

Роликовый нож (труборез) – осуществление поперечного надреза алю-

миниевой трубки кабеля ОКГТ, в соответствии с рисунком 34.

Рисунок 34 − Роликовый нож (труборез)

Скалыватель – обеспечивает типовую точность скола с погрешностью

0,2 градуса от прямого угла, в соответствии с рисунком 35.

Рисунок 35 – Скалыватель

Технический фен в форме пистолета с замкнутой рукояткой. Индивиду-

альная простая настройка программ для 4 областей применения. Десять уров-

40

ней регулирования потока воздуха и температуры обеспечивают точное вы-

полнение работы, в соответствии с рисунком 36.

Автоматическое выключение нагрева при перегревании продлевает

срок службы.

Особые преимущества:

- возможность сохранения данных 4 основных типов применения. Таким

образом, сразу точно устанавливаются параметры воздуха и температуры;

- ЖК дисплей;

- точность регулировки температуры и воздуха;

- эргономичный дизайн/рукоятка с мягкой накладкой;

- съемный фильтр для грубой пыли;

- защита от перегрева;

- ступень холодного воздуха; включение режима охлаждение спирали,

накаливание (около 1 минуты).

Рисунок 36 – Технический фен Bosch 660

Также в комплект инструментов «НИМ-25» могут входить лента изоля-

ционная, фонарь, набор луп FIS (2X, 5X, 10X), комплект, коробка для термо-

усаживаемых гильз, жидкость для удаления гидрофобного заполнителя (1л),

этикетки маркировочные самоклеющиеся, батарейка тип АА, 1,5В.

Порядок выполнения работы:

А. Если кабель длительный промежуток времени находился в условиях

сырости либо его торец не был гидроизолирован, то, если позволяет запас, с

41

помощью ножовки нужно отрезать приблизительно 1 м данного кабеля. Это

обусловлено тем, что продолжительное воздействие влаги оказывает отрица-

тельное влияние на оптические волокна (могут помутнеть), а также на иные

элементы кабеля.

Б. Если в конструкцию кабеля входит трос для подвески (такой кабель в

поперечном сечении выглядит в форме цифры «8»: нижняя часть – кабель,

верхняя – трос), то его выкусывают тросокусами и срезают ножом.

Важно! В момент срезания троса не повредите кабель.

В. Внешнюю оболочку кабеля снимают соответствующим ножом-

стриппером. С его помощью делается круговой разрез на оптическом кабеле, а

от него затем – параллельно два разреза с противоположных сторон кабеля в

сторону его конца, чтобы внешняя кабельная оболочки распалась на две поло-

винки.

Рисунок 37 — Снятие внешней оболочки кабеля ножом-стриппером

Важно! Перед разделкой кабелей, в том числе разных марок, важна пра-

вильная регулировка длины лезвия стриппера. Если лезвие будет слишком ко-

ротким, то внешняя оболочка кабеля на две половинки легко не распадется.

Если же лезвие будет слишком длинным, то есть опасность повреждения мо-

дулей в кабеле или затупления лезвия о металлическую броню.

42

Г. В случае разделки самонесущего кабеля с кевларом последний среза-

ют тросокусами или специальными ножницами с керамическими лезвиями.

Это обусловлено тем, что кевлар довольно быстро затупляет металлические

лезвия.

Кабель для прокладки в телефонной канализации, имеющий в качестве

брони только металлическую гофру, можно продольно разрезать с помощью

специального инструмента – усиленного плужкового ножа, но делать это

нужно очень аккуратно. В случае если кабельная броня состоит из круглых

проволок, их целесообразно откусывать с помощью тросокусов небольшими

партиями от 2 до 4 проволок. С использованием бокорезов это сделать тяже-

лее, а потому дольше по времени.

Д. Для снятия внутренней тонкой оболочки, которая есть в некоторых

кабелях, используется отдельный нож-стриппер с правильно выставленной

длиной лезвия. Эта длина будет меньше, чем в ноже для снятия внешней ка-

бельной оболочки, так как данная внутренняя оболочка значительно тоньше и,

кроме того, под ней расположены уже сами модули с оптическими волокнами.

Е. С помощью салфеток и жидкости для удаления гидрофобного запол-

нителя (D-Gel) удаляются нитки, пластмассовая пленка, другие вспомогатель-

ные элементы. Гидрофоб удаляется растворителем D-Gel, имеющим запах

апельсина. Это токсичная жидкость, которая при отсутствии перчаток и попа-

дании на руки тяжело с них смывается. А ведь для последующей операции по

сварке волокон требуется чистота рук и рабочего места. Поэтому пользовать-

ся растворителем рекомендуется в перчатках. Удалив нитки и разделив жгут

модулей на отдельные модули нужно каждый из них протереть салфеткой ли-

бо ветошью с D-Gel, а затем также спиртом до чистого состояния.

Ж. Стриппером для модулей каждый модуль на нужной длине надкусы-

вается, после чего он легко стягивается с волокон. Модули-пустышки выку-

сываются под корень, главное быть точно уверенным, что в них нет волокон.

43

Важно! Важным является правильный выбор диаметра выемки для над-

кусывания модуля: при выемке большего диаметра модуль не надкусится до

состояния, в котором его будет легко снять; при выемке меньшего диаметра

существует риск повреждения находящихся в модуле волокон. Также в мо-

мент надкусывания одного из модулей активной помехой будут другие моду-

ли, которые нужно придерживать рукой. В связи с этим рекомендуется, при

наличии возможности, разделку производить вдвоем. Если кабель имеет один

модуль в виде жесткой пластиковой трубки, то для нормального снятия такого

модуля нужно надрезать его по кругу с помощью маленького трубореза (не

входит в комплект НИМ-25), а после этого с осторожностью надломить в мес-

те круговой риски. В момент стягивания модулей нужно оценить целостность

волокон и то, что из стянутого модуля не торчит ни одно из волокон. В от-

дельных случаях (низкая температура, мало гидрофоба, большая длина моду-

ля) стягивание модуля может осуществляться с усилием. Но тянуть сильно ни

в коем случае нельзя, так как даже если волокна не порвутся, то растяжение

может оказать влияние на их затухание в данном месте. В этом случае реко-

мендуется модуль надкусывать и снимать в несколько приемов и медленно.

Также следует обращать внимание на длину волокон при разделке кабеля.

Она не должна быть меньше, чем указана в инструкции (в основном от 1,5 до

2 м). Меньшая длина волокон нежелательна, так как при укладке не будет

возможности маневра, чтобы красиво уложить волокна в кассету.

З. Волокна нужно тщательно протереть. Сначала они протираются с по-

мощью сухой безворсовой салфетки, а затем салфетками, смоченными в спир-

те (изопропиловом или этиловом). Именно данный порядок является верным,

так как при первом протирании на салфетке остается большая капля гидрофо-

ба и спирт тут не нужен, а далее на последующих салфетках используется

спирт для растворения остатков гидрофоба. Сам спирт быстро испаряется с

волокон. Важно! Для качественной последующей сварки чистота и целост-

ность волокон имеют огромное значение. Нужно посмотреть, не повреждено

44

ли лаковое их покрытие, нет ли грязи и сломанных частей. В противном слу-

чае можно создать себе в последующем дополнительную работу по разварке и

переразделке.

И. Далее на разделанные кабели необходимо надеть специальные клее-

вые термоусадки, зачастую входящие в комплект оптической муфты. В случае

если муфтой предусматривается зажим кабеля в сырой резине с герметиком,

термоусадка не требуется.

Важно! Не забывайте надеть термоусадку. Когда оптическая муфта сва-

рена, данная термоусадка надвигается на патрубок данной муфты и усажива-

ется с помощью газовой горелки (паяльной лампы, промышленного фена).

Этим обеспечивается герметичность ввода кабеля и его дополнительная фик-

сация.

Подготовка оптических волокон к сварке:

Снятие защитного покрытия.

Снятие защитного покрытия сращиваемых оптических волокон выпол-

няется с помощью стриппера для зачистки оптического волокна, который по-

зволяет быстро и просто удалять защитное покрытие с оптического волокна

любого типа с внешним диаметром оболочки от 0,125 до 0,9 мм.

При зачистке стриппер держат под углом 45° к волокну и снимают за-

щитное покрытие с конца волокна, оставляя при этом оголенное волокно дли-

ной до 4 см.

Механическая зачистка нашла широкое применение при подготовке

торцов волокон в полевых условиях. Но при таком методе очистки нельзя ис-

ключить возможность повреждения волокон режущими лезвиями.

Вследствие плохой зачистки волокна в зоне сварки могут возникнуть

инородные вкрапления, что может ослабить механическую прочность шва, а

если оно расположено в области сердцевины, то привести к дополнительным

потерям.

45

Для химической зачистки применяются растворители красок, которые

содержат в качестве активного вещества метилен хлорид. После замачивания

концов стекловолокон в емкости с растворителем в течение минуты происхо-

дит размягчение первичного защитного покрытия, которое при незначитель-

ных усилиях снимается с волокна. При заводском способе зачистки в качестве

активного вещества с соответствующими предосторожностями применяют

горячую серную кислоту.

Применение химических стрипперов обеспечивает наивысшую проч-

ность сварки.

Применение термо-стрипперов обеспечивает высококачественную зачи-

стку оптического волокна, включая ленточное волокно, от защитного покры-

тия. В отличие от механических стрипперов не повреждает волокно, что зна-

чительно повышает надежность сварного соединения. Возможность регули-

ровки температуры позволяет устанавливать оптимальный режим в зависимо-

сти от типа волокна и внешних условий.

После зачистки с волокна необходимо удалить остатки защитного по-

крытия, что можно сделать с помощью безворсовой салфетки, смоченной

спиртом, или ультразвукового очистителя волокна.

Подготовка торцов волокон:

Необходимым подготовительным мероприятием для соединения

оптических волокон между собой является подготовка торцов волокон

(скалывание), применяющееся для получения торцевой поверхности

световода с отклонением от перпендикуляра не более 0,5-1° и минимальной

шероховатостью. Наличие такой поверхности является необходимым

условием для достижения малой величины потерь в сростке неразъемного

соединителя.

Существует три основных метода: метод засечки и обламывания, ис-

пользование автоматического устройства скола и метод шлифовки и полиров-

ки. Методика засечки и обламывания и автоматический скол используются

46

для соединения стеклянных волокон, тогда как шлифовка и полировка приме-

няется для пластиковых волокон и коннекторов.

Метод засечки и обламывания.

На очищенной стеклянной оболочки делается засечка с помощью

твердого режущего материала, обычно алмаза, сапфира или лезвия их карбида

вольфрама. Волокно удерживается под умеренным давлением пока по нему

проходит режущее лезвие, затем давление возрастает и волокно

обламывается. К такому методу относят пластину и ручку-скалыватель. Свое

название последний получил из-за внешнего сходства с авторучкой. Он

снабжается обычным или завинчивающимся колпачком, защищающим резак

и имеющим зажим для крепления в кармане. Наиболее распространенные

ручки выпускаются в двух модификациях: с ножевидным жалом из

твердосплавного металла или керамики и с острием из синтетического

корунда.

Ручки-скалыватели не позволяют получить высокое качество скола, и

потому были разработаны более сложные и точные устройства.

Автоматическое устройство скола.

Скалывание выполняется полуавтоматическим или ручным

инструментом. Принцип действия прецизионного скалывателя основан на

нанесении на поверхность волокна, предварительно очищенную от защитных

оболочек и обезжиренную спиртом, неглубокой насечки с последующим

приложением к этой области растягивающего или изгибающего усилия. Под

воздействием создаваемой нагрузки происходит рост трещины и образуется

ровный перпендикулярный оси световода скол в месте насечки.

Известны электронные, ультразвуковые и механические устройства скола

волокна, причем существуют варианты для обработки как одиночного волокна,

так и группы волокон ленточного кабеля сразу. На практике получили

распространение механические устройства, которые обрабатывают один

47

световод, они реализованы по двум основным кинематическим схемам: с

поворотным и продольно-скользящим резаками.

Скалыватели с поворотным резаком имеют две основные

конструктивные разновидности.

В первой из них использовано гибкое пластинчатое основание и

скрепленная с ним на оси подпружиненная крышка с резаком. Для получения

скола волокно, очищенное от защитных покрытий на длину 20...30 мм,

укладывают на основание в V-образную направляющую канавку, фиксируют

прижимом, опускают крышку, делая при этом насечку на оболочке, после

чего изгибают пластинку основания для получения скола.

Во втором варианте скалывателей с поворотным резаком световод фик-

сируют зажимами в двух точках. Второй зажим выполнен подвижным. После

надсекания волокна этот зажим тянут в осевом направлении. Необходимая

для нормальной работы прибора ориентация волокна задается трубчатой на-

правляющей.

В конструкциях с продольно-скользящим резаком разделанное волокно

сначала укладывают в V-образную канавку с двумя концевыми опорами, фик-

сируют на этих опорах и в V-образной канавке вспомогательной и основной

опускающимися крышками (последняя снабжена магнитным фиксатором),

надсекают снизу между опорами дисковидным резаком из твердосплавного

материала, закрепленным на подвижных салазках, а потом обламывают верх-

ним подвижным прижимом. Для создания оптимальных условий удержания

волокна в рабочем положении использован магнитный фиксатор основной

крышки. Скалыватель снабжен также открывающим механизмом, срабаты-

вающим после скола волокна при дальнейшем нажатии на подвижный при-

жим. В некоторых конструкциях для открывания основной крышки использу-

ется дополнительный рычаг.

Основной причиной уменьшения качественных характеристик волокна

является возникновение трещин в материале, которое происходит в процессе

48

сварки. Даже небольшой контакт с незащищенным волокном может привести

к возникновению в нем микротрещин. В связи с этим разрабатывается и со-

вершенствуется оборудование для подготовки волокна к сварке.

Процесс подготовки волокна к сварке может начинаться с помещения

его в волоконные держатели для повышения прочности будущего сварного

соединения. Так как основная цель: избежать трещин и сколов независимо от

их размеров и местоположения (в защитных оболочках или в самом волокне),

– существуют держатели, разработанные таким образом, чтобы сделать ми-

нимально возможным усилие зажима волокна. Также с волокнами, помещен-

ными в держатели, существенно легче и реальнее выполнять все последова-

тельности операций без каких-либо контактов с ними.

Снятие защитной оболочки является одним из наиболее критических

шагов в процессе сварки, так как именно на этом этапе могут происходить

наибольшие повреждения волокна. Существует множество разновидно-

стей стрипперов. Самыми распространенными являются: стриппер ти-

па Clausи стриппер типа Miller.

Автоматические механические стрипперы (рисунок 38). Особенность

этих приборов заключается в наличии у них специально разработанного очи-

щающего лезвия и автоматической тяги, что позволяет проводить снятие за-

щитной оболочки без риска повредить волокна.

Термо-стриппер обеспечивает высококачественную зачистку оптиче-

ского волокна, включая ленточное волокно, от защитного покрытия (рисунок

39). В отличие от механических стрипперов он не повреждает волокно, что

значительно повышает надежность сварного соединения. Число зачищаемых

одновременно волокон 1–12, толщина защитного покрытия 250–400 мкм. За-

чищаемая длина составляет 35 мм. Возможность регулировки температуры

позволяет устанавливать оптимальный режим в зависимости от типа волокна

и внешних условий.

49

Рисунок 38 — Автоматический механический стриппер Ericsson EFS-10

Кроме этого существуют устройства для химической очистки (рисунок

39, б). При использовании такого очистителя волоконный держатель помеща-

ется в кювету с этанолом или пропанолом, и через заданное время получится

чистое подготовленное волокно с отсутствием трещин. При этом для качест-

венной сварки необходимо помнить об обеспечении каждый раз одинаковой

глубины погружения волокна в раствор.

Рисунок 39 — Стрипперы: а – термостриппер Fujikura HJS-02;

б – химический стриппер Ericsson EUC 12

Отечественной промышленностью выпускается устройство для скола

оптического волокна «Алмаз», которое является аналогом скалывателя СТ и

50

отличается от него применением ножевидного алмазного резака вместо круг-

лого металлического.

Сварочный аппарат является одним из основных технологических при-

боров для работы с оптоволокном. Его применение дает наибольшую произ-

водительность труда при изготовлении неразъемных соединителей в сочета-

нии с минимальными потерями в изготавливаемом сростке и его наибольшей

надежностью.

Принцип действия аппарата основан на расплавлении предварительно

отъюстированных концов сращиваемых волокон электрической дугой с по-

следующим их сведением и слиянием. Возникающие при сведении волокон

силы поверхностного натяжения дополнительно уменьшают смещение осей

сращиваемых волокон. Качество сварного сростка сильно зависит от состоя-

ния торцевой поверхности свариваемых световодов. Не менее важным являет-

ся состояние боковой поверхности волокон. Для ее очистки и удаления воз-

можных трещин используется предварительное оплавление за счет подачи ко-

роткого электрического разряда.

Содержание отчета

1. Тема

2. Цель работы

3. Результаты проделанной работы

Вывод

Контрольные вопросы

1. Какими методами осуществляется автоматическая юстировка?

2. С помощью чего удаляется гидрофобный заполнитель?

3. Для чего предназначен технический фен?

4. Какие виды сварки ОВ вы знаете?

51

Практическая работа 3

Тема: Ознакомление с методикой проведения соединений оптических

волокон (ОВ) (механическое соединение).

Цель: изучить конструкцию волоконно-оптических кабелей, освоить ме-

тодику соединения оптических волокон.

Оборудование: натуральные образцы отрезков волоконно-оптических

кабелей разных типов используемых для прокладки в разных условиях; учеб-

ное пособие «Монтаж, восстановление и измерение волоконно-оптических

кабелей ВОЛП ЖТ» из-ва Маршрут, 2003 г.; сварочный аппарат Fujikura FSM-

30S, соединительные муфты, коммутационно-распределительные устройства,

зажимы, шнуры световодные соединительные (ШСС), разъемы разного типа,

адаптеры, механические соединители, термоусаживаемые трубки, стриппер Т-

типа, фольга для защиты кабеля, наждачная полоска, чистящая салфетка,

клей.

Краткие теоретические сведения:

Соединение ОВ методом склеивания — основывается на совмещении

оптических волокон в фиксирующие устройства (тонкие трубки внутренний

диаметр которых чуть больше размера оптического волокна или стержни) с

последующим склеиванием. Технология получения соединения данным

методом складывается из следующих этапов:

- зачистка кабеля, удаление защитных оболочек;

- подготовка торцевых поверхностей соединяемых оптических волокон;

- ввод оптических волокон в фиксирующее устройство;

- наполнение фиксирующего устройства и места соединения

иммерсионной жидкостью, гелем или клеем;

- регулирование соединения, юстировка оптических волокон;

- введение в трубку клеевого состава;

- цементирование клеевого состава ультрафиалетовым излучением;

- нанесение защитных оболочек кабеля или укладка в кассету.

52

Достоинство данного метода: соединение обладает высокой

механической стойкостью к внешним нагрузкам, обеспечивает малые потери

и низкую себестоимость и возможность выполнять монтаж в

труднодоступных местах.

Недостаток: из-за колебания температур и влажности срок службы

таких соединений не высок. В настоящее время данный метод уступил свои

позиции методу соединения оптических волокон с помощью механических

соединителей.

Механическое соединение ОВ осуществляется с помощью

механических соединителей (Fibrlok производства 3М, механический

соединитель ленточных элементов ОВ производства Lucent Technologies, в

соответствии с рисунком 40) представляющих собой конструкцию имеющую

вытянутую форму и канал для световодов.

Рисунок 40 — Механические соединители

Канал заполняют тиксотропным гелем для защиты от пыли и влаги, еще

он обладает иммерсионными свойствами — его показатель преломления

близок к показателям сердцевины ОВ, что обеспечивает снижение потерь на

стыке. Волокна запускают в соединитель с двух сторон, юстируют и после их

соприкосновения дополнительно фиксируют их с помощью защелок.

Процедура монтажа включает в себя следующие операции:

- разделка кабелей;

53

4

- снятие буферных покрытий соединяемых оптических волокон на

участках длиной рекомендуемой производителями оптических соединителей

конкретного типа;

- скалывание оптических волокон;

- проверка качества скола волокон;

- введение соединяемых волокон в отверстия с направляющими;

- позиционирование волокон в соединителе для достижения

оптимальных параметров соединения;

- фиксация оптических волокон в соединителе;

- тестовые измерения соединения.

Достоинства данного метода заключаются в следующем:

- величина затухания при этом методе больше чем при сварке;

- компактность;

- невысокая себестоимость набора для монтажа;

- механические соединители некоторых производителей допускают

многоразовое их использование.

Недостаток заключается в том, что иммерсионный гель высыхает,

потери в месте соединения возрастают, поэтому его используют для

временного восстановления повреждений оптических линий.

Технология сращивания оптических волокон механическими соедини-

телями Fibrlok 2900 Конструкция соединителя.

Универсальный механический соединитель Fibrlok 2900 предназначен

для сращивания одномодовых и многомодовых ОВ с диаметром оболочки 125

мкм. Корпус соедините-ля имеет серую окраску. На корпус нанесена марки-

ровка 3М Fibrlok. Общий вид соединителя приведен на рисунке 41.

1

2

3

5

54

Рисунок 41 — Вид механического соединителя Fibrlok

На рисунке 41 показаны следующие элементы соединителя.

1 – знак, обозначающий размеры защитного покрытия ОВ (1/4 окружно-

сти – для диаметра 250 мкм и полная ок-ружность для диаметра 900 мкм);

2 – торец корпуса соединителя;

3 – порт для ввода ОВ;

4 – крышка;

5 – корпус.

Соединение волокон в механическом соединителе 3М Fibrlok 2900 вы-

полняется на монтажном столике, внешний вид которого представлен на ри-

сунке 42.

Рисунок 42 — Монтажный столик В состав монтажного столика входят следующие элементы:

1, 5 - мягкая прокладка для фиксации волокон;

2 - направляющая канавка для юстировки ОВ;

3 - место установки соединителя;

4 - пресс;

6, 7 – поворотный фиксатор;

8 – крепежные отверстия;

7 8 9 10 11 12

1 2 3 4 5 6

55

9 – краткая инструкция;

10 – подставка для пальцев;

11 - основание;

12 - риски для проверки длины скола волокна.

Порядок выполнения работы:

Произвести разделку ВОК аналогично указаниям практической работы

2.

Технология сращивания оптических волокон механическими соедини-

телями Fibrlok 2900. Конструкция соединителя.

Универсальный механический соединитель Fibrlok 2900 предназначен

для сращивания одномодовых и многомодовых ОВ с диаметром оболочки 125

мкм. Корпус соединителя имеет серую окраску. На корпус нанесена марки-

ровка 3М Fibrlok. Общий вид соединителя приведен на рисунке 43.

Рисунок 43 — Вид механического соединителя Fibrlok

На рисунке 43 показаны следующие элементы соединителя:

1 – знак, обозначающий размеры защитного покрытия ОВ (1/4 окружно-

сти – для диаметра 250 мкм и полная ок-ружность для диаметра 900 мкм);

2 – торец корпуса соединителя;

3 – порт для ввода ОВ;

4 – крышка;

5 – корпус.

1

4

2

3

5

56

Соединение волокон в механическом соединителе 3М Fibrlok 2900 вы-

полняется на монтажном столике, внешний вид которого представлен на ри-

сунке 44.

Рисунок 44 — Монтажный столик В состав монтажного столика входят следующие элементы:

1, 5 - мягкая прокладка для фиксации волокон;

2 - направляющая канавка для юстировки ОВ;

3 - место установки соединителя;

4 - пресс;

6, 7 – поворотный фиксатор;

8 – крепежные отверстия;

9 – краткая инструкция;

10 – подставка для пальцев;

11 - основание;

12 - риски для проверки длины скола волокна.

Порядок сращивания оптических волокон механическими соединителя-

ми Fibrlok 2900:

1. Извлеките соединитель из упаковки и установите его в монтажном

столике, не касаясь при этом крышки, нажимая на концы корпуса, как показа-

1 2 3 4

5

6

7 8 9 10 11 12

57

но на рисунке 45.

2. Снимите защитное покрытие с ОВ на длине около 25 – 51 мм (ри-

сунок 42).

Порядок сращивания оптических волокон механическими соединителя-

ми Fibrlok 2900:

3. Извлеките соединитель из упаковки и установите его в монтажном

столике, не касаясь при этом крышки, нажимая на концы корпуса, как показа-

но на рисунке 45.

4. Снимите защитное покрытие с ОВ на длине около 25 – 51 мм (ри-

сунок 42).

Произведите скол волокна на длине 12.5 мм от защитного покрытия при

его диаметре 250 мкм или 14 мм при диаметре защитного покрытия 900 мкм.

При необходимости выполнить проверку длины скола с помощью прецизион-

ных риск 12. Торец ОВ должен находиться внутри риски, как показано на ри-

сунке 47.

Рисунок 41 Рисунок 42 Рисунок 45 Рисунок 46 5. Установите ОВ в фиксатор в монтажном столике (рисунок 48).

Рисунок 47 Рисунок 48 6. Возьмите ОВ за защитное покрытие на расстоянии примерно 6мм

от конца покрытия и введите ОВ по направляющим в порт до упора с неболь-

шим изгибом радиусом не более 3мм (рисунок 49).

58

7. Повторите пункты 2 - 5 для второго образца ОВ. Убедитесь, что

второе ОВ упирается в торец первого и соединяемые ОВ имеют одинаковые

радиусы изгибов на вводе в соединитель (рисунок 50).

Рисунок 50 Рисунок 51 7. Закройте соединитель, плавно опустив пресс на крышку соединителя

до характерного щелчка (рисунок 51). .

8. Аккуратно извлеките соединитель из монтажного столика, сначала

освободив ОВ из фиксатора, затем корпус соединителя из монтажного столи-

ка (рисунок 51).

Рисунок 51 Рисунок 52

Содержание отчета

1. Тема

2. Цель работы

3. Результаты проделанной работы

Вывод

Контрольные вопросы

1. Что входит в состав монтажного столика?

2. Из чего состоит механический соединитель Fibrlok?

3. Опишите достоинства и недостатки механических соединителей.

59

Рекомендуемая литература

1. Савин Е.З. Волоконно-оптические кабели и пассивные компоненты

ВОЛП: учебное пособие. – М.: ГОУ «Учебно-методический центр по

образованию на железнодорожном транспорте», 2012.

Дополнительные источники

2. Виноградов В. В., Кустышев С. Е., Прокофьев В. А. Линии железно-

дорожной автоматики, телемеханики и связи. – М.: Маршрут, 2002.