电子设备光缆布线的工艺

来源：职称阁分类：电子论文时间：2018-11-01 11:56热度：

　　这篇论文主要介绍的是电子设备光缆布线的工艺的相关内容，本文作者就是通过对通信光缆实际线路中常见的光缆故障问题等内容做出详细的阐述与介绍，特推荐这篇优秀的文章供相关人士参考。

电子设备光缆布线的工艺

　　关键词：光缆;电子设备;故障分析;装配工艺

　　随着光纤通信技术的发展，军用设备对光纤通信的应用规模越来越大，相比通信电缆，光缆不仅能节约大量的金属资源，还具备通信容量大、保密性好、抗电磁干扰能力强、通信频带宽、传输损耗低、信号串扰小、传输距离远、传输质量高、结构紧凑、质量轻和原料丰富等诸多优点，这些巨大的优势对通信信号的有效传输起到不可估量的作用。但在实际应用中，光缆的抗拉力小、抗侧压性能差和易断裂等缺点也容易造成通信光缆的故障，是光缆布线装配中最为常见的问题。本文归纳了常见的电子设备通信光缆故障现象，分析了光纤线路的失效机理，从铺设方法和装配工艺操作等工程应用角度提出相应的工程化解决方案。

　　1常见光纤线路故障分析及装配工艺

　　虽然，光纤杜绝了电子干扰对布线系统的影响，但光纤自身的很多物理特性也给光缆通信设备带来了很多问题。在实际工程应用中，光信号的远距离和低损耗传输性能对整条光纤线路的物理要求苛刻，环境或操作过程中引入的细微污染或形态变形都有可能影响光纤链路的传输性能，引起巨大损耗，甚至链路中断。根据光信号传输原理，光信号是通过光导纤维两层不同的传输介质的界面全反射传输的，当全反射条件被影响就会引起光纤传输链路故障，光纤受到外力的挤、压、拉等作用或者布线弯曲半径过小等会引起光纤物理形变。光链路中，光缆链接线径不匹配，光连接器插头端面受到污染也会增大光纤链路损耗，这些因素引起的光纤通信故障，无法通过外观发现，需要借助特殊设备，排故专业技术要求高，排故周期长，耗时费力，维修难度大。因此在光纤布线时要特别注意，严格按照光缆敷设要求进行布线，尽可能防止人为原因造成不必要的光纤故障。在实际光缆布线过程中，常见的光缆链路故障原因有以下几个方面。

　　1.1光缆太长

　　光信号在光纤中传输都会产生衰减和畸变，最主要的原因是光在光纤中传输时存在损耗和色散，限制了系统的传输距离和传输容量。光纤损耗导致传输信号的衰减，是限制无中继传输距离的重要因素，造成光纤中能量损失的原因是吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。光纤材料中紫外光区域光谱的吸收和红外光区域光谱的吸收引起的吸收损耗;光纤材料不均匀以及光纤中的结构缺陷引起的散射损耗;光纤几何形状的微观和宏观扰动引起的辐射损耗等。尽管随着原料和制造工艺的改进，光纤损耗在不断降低，但光纤自身的损耗无法避免，光缆长度越长，这些损耗也会越大，甚至会使整个链路的损耗超过指标要求，导致传输性能的下降。同时，布线过程中，过长的光缆增大了布线时光缆拉扯和挤压碰伤等光缆不可恢复的损伤概率。光缆难免会被拉伸操作，这也会导致光纤表面的微裂纹积累，缩短光纤寿命[1]。收纳过长光缆增大了光缆过度弯曲和堆积等引起损耗增大甚至通信中断的隐患。因此，过长的光缆除了带来本身损耗增大之外，也增大了敷设布线时人为因素引起损耗的概率。光纤线路敷设装配时，需明确各段线路的长度，若光缆长度较长时，需在合适的位置设置光纤盘纤盒保护冗余光缆，降低光缆损伤概率。

　　1.2弯曲过度

　　光纤变形遵循胡克定律，光缆具有一定的弹性和弯折性。光纤弯曲时，芯轴内部被压缩，芯轴外部被拉伸，弯曲外力消失后，光缆一般能恢复，但当光纤弯曲到一定程度时，改变了光信号传输全反射条件，光信号的传输路径也会因此改变，部分光能量向外泄露引起光传输损耗。弯曲半径越小，光纤受到的应力也越大，光能量泄露越多，损耗也就越明显[2]，如图1所示。因此，光缆布线装配时应注意以下事项：1)余长处理时特别注意给光缆走线预留充足的空间和角度，光纤走线时避开棱角边沿，避免导致光缆过度弯曲。2)尽可能采用短、直的路径铺设光缆，单模光缆的静态弯曲半径不得小于光缆外径的10倍，单模光缆的动态弯曲半径不得小于光缆外径的20倍。多模光缆的静态弯曲半径不得小于光缆外径的20倍，多模光缆的动态弯曲半径不得小于光缆外径的40倍。3)绑扎固定冗余光缆时，严禁光缆对折捆扎。

　　1.3光缆受压或断裂

　　光纤的组成材料为玻璃或塑胶纤维材质，光纤受到不均匀应力的作用，受到压力使得光纤轴产生微小不规则弯曲甚至断裂，其结果是传导模变换为辐射模引起能量泄露，光能量泄露。多数情况下，光缆内部发生断裂，从外表无法发现故障，但是在光纤断裂处由于折射率发生突变，甚至会形成反射损耗，严重影响光纤的信号传输质量，一般，严重挤压引起的损耗无法完全恢复，挤压损伤如图2所示。因此，光缆布线装配时：1)光缆的捆扎固定需注意捆扎松紧度，不得捆扎过紧以勒伤光缆，捆扎时使用带胶垫的卡箍或在扎线扣处垫以毛毡等填充物。捆扎后以光缆可抽拉为宜。2)光缆布线时，应轻拿轻放，严禁拉扯、踩踏和重物碰砸损伤光缆，严禁将光缆布设在棱边尖锐的物体上。穿孔和易划伤棱角接触处均需包裹绝缘柔性材料保护。3)光缆布线时，应边铺设边释放光缆盘绕应力，不可出现缠绕交叉、大力拉扯、浪涌和扭曲等现象。

　　1.4端面不连续

　　光纤活动连接方法简单、灵活、方便和可靠，是光纤布线中经常使用的布线手段，如法兰连接[3]。一般活动连接损耗在1dB左右，但是如果活动连接时光纤端面错位、纤芯直径倾斜、接合面倾斜、接合面存在间隙或纤径不一致等[4]，都会大大增加接头损耗，造成光缆接头故障[5]，端面不连续的常见现象如图3所示。纤芯直径不匹配不仅指单模多模光纤混用，还包括62.5μm和50.0μm线径的多模光纤混用(如图4所示)。无论是光纤模式混用还是光纤线径混用，光路衰减会有很大区别。有时甚至会发生“负衰减”现象。另外，单模光纤和多模光纤除了核心直径不同，它们传输的光模式、优势波长和衰减机理也完全不同，混用严重影响传输质量。因此，光缆布线装配时：1)光端连接器在连接前，不可取下保护帽，以防污染光纤端面，导致光纤端面接触有空隙和倾斜等;2)光连接器在连接时，应按要求紧固锁紧到位，一定是同种型号的连接器相对接，避免出现光纤端面倾斜和错位等不良情况，保证光纤端面充分接触;3)光缆连接之前，应核对光纤的类型，选用同厂家、同批次和同类型光纤，虽然外观相似，不可将不同类型的光纤连接在一起，尤其不可出现单多模光缆混用和多模光缆混用，引起很大附加损耗。

　　1.5接头污染

　　光纤接头污染是造成光缆传输链路故障的最主要原因之一。据MartinTechnicalResearch公司的调研结论，80%的光纤用户和98%的供应商经历过光纤端接面不洁造成的故障，远远高于其他原因引起的光纤故障[6]。尤其当存在光纤频繁插拔、更换和转接的情况时，很容易由于外来杂物和手指触碰污染或损伤光纤端头，从而阻挡光信号传输路线，产生很大的插入损耗，影响光路信号传输。洁净合格的光纤端面应符合图5所示标准，通过端面检测仪进行检查，光纤端面应平整光滑、无划痕、凹坑、黑点、劈裂和污染物等。图6(a)和图6(b)给出了被棉毛物污染和手指触碰污染的光纤端面情况。因此，光缆布线装配时：1)光缆装配和布线整个过程，保证所有光纤连接器保护盖帽和保护套封紧完好，遵循“针不裸露”原则;2)光缆装配和布线时，被污染的光纤端面要及时进行彻底清洁，再进行对接装配，防止污染物带入法兰接头。3)注意装配环境的洁净，避免环境水汽、雾气和灰尘的影响。

　　2结束语

　　光缆线路系统中，由于光缆不同于电缆的本质特殊性，具有高精度、易损坏和较脆弱的物理特点。针对光缆装配中易发生线路故障，分析了光缆线路故障原因并提出了光缆线路故障的工程化解决边条去除的解决方法，并研究了刀轮角度选择原则和切割压力、下压量、切割速度和裂片工艺参数的设置。DQJ-2500切割机满足客户现场的生产需求，并成功量产。在实际装配中，要求布线操作人员严格按照光缆布线操作规程的要求规范装配操作，以降低光缆制造和布线过程中人为因素造成的不必要的光缆故障，保证光缆通信线路的可靠性。

　　作者：周敏孙东梅单位：南京电子技术研究所

文章名称：电子设备光缆布线的工艺

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