Slabljenje{0}}indukovano vodonikom je povećanje optičkog gubitka koji se može dogoditi kada molekularni vodonik dospije u optičko vlakno od silicijum dioksida i ili proizvede privremenu apsorpciju ili reaguje sa defektnim mjestima u staklu. To je stvarno dugoročno-razmatranje pouzdanosti u nekim kablovskim okruženjima, ali ga ne treba tretirati kao univerzalni način kvara za vanjske optičke mreže. Moderan dizajn vlakana i odgovarajuća konstrukcija kablova značajno su smanjili rizik u normalnim zemaljskim aplikacijama.
Inženjersko pitanje stoga nije samo da li kabel sadrži gel, metal ili materijal koji blokira vodu. Reč je o tome da li kompletan kablovski sistem može da generiše ili prihvati dovoljno vodonika, dovoljno dugo, da utiče na instalirano vlakno. Ta procena treba da uzme u obzir kategoriju vlakana, komponente kablova, izloženost vlazi, metalne elemente, spoljne izvore vodonika, zaptivanje i očekivano radno okruženje.
Šta je vodonikom{0}}indukovano slabljenje?
Molekule vodika su dovoljno male da difundiraju kroz mnoge materijale kablova i na kraju uđu u silicijum staklo. Kada vodonik dođe do vlakana, potrebno je razlikovati dva široka efekta. Molekularni vodonik može proizvesti karakteristike apsorpcije dok je vodik prisutan u staklu, a dio ovog doprinosa može se smanjiti ako se izlaganje ukloni. Vodonik također može reagirati sa osjetljivim defektnim mjestima u silicijum dioksidu i stvoriti apsorpciju povezanu s OH-, što može dovesti do trajnijih promjena slabljenja.
Ova razlika je važna jer "gubitak vodonika" nije automatski sinonim za trajni kvar kabela. Ozbiljnost i reverzibilnost zavise od dizajna vlakana, koncentracije vodonika, temperature, vremena izlaganja i uključenog hemijskog mehanizma.
Odakle može doći vodonik u optičkom kablu?
Vodonik unutar kabla može potjecati iz više od jednog puta. Najrelevantniji mehanizmi su povezani sa materijalima kablova, vlagom i metalnim komponentama, ili spoljašnjim okruženjem bogatim vodonikom-.
Vlaga i metalni elementi
U kablovskim konstrukcijama koje sadrže metalni oklop, čvrste elemente, trake ili druge metalne komponente, vlaga može stvoriti uslove za koroziju ili galvanske reakcije koje stvaraju vodonik. Trenutne ITU smjernice za zemaljske optičke kablove posebno napominju da se vodonik može generirati u prisustvu vlage i metalnih elemenata. Iz tog razloga, sistem korozije, vodenu barijeru, integritet omotača i interakciju između različitih materijala treba procijeniti zajedno, a ne tretirati samo čelični oklop kao problem.
Za ukopane trase, odabir kablova bi stoga trebao odražavati uslove tla i potrebnu mehaničku zaštitu. Adirektno-ukopajte optički kablmože legitimno zahtijevati metalnu zaštitu u jednom projektu i ne{0}}nemetalnu strukturu u drugom. Ispravan izbor zavisi od prignječenja, glodara, munje, uzemljenja, korozije i ekoloških zahtjeva.
Kablovski spojevi i polimerni materijali
Neke komponente kabla mogu osloboditi male količine vodonika pod određenim starenjem, temperaturom ili hemijskim uslovima. Međutim, nije tačno pretpostaviti da je svaki tradicionalni gel za punjenje glavni izvor vodika. Formulacije se razlikuju, a neki sistemi za punjenje kablova mogu sadržavati i sastojke koji uklanjaju vodonik-. Kvalifikacija materijala treba da se zasniva na podacima dobavljača i odgovarajućim testovima starenja, a ne na jednostavnom pravilu "gel nasuprot suvom".
Za širi uvid u funkcije i izbor omotača, traka, smjesa za punjenje, elemenata za čvrstoću i drugih komponenti, pogledajtevodič za materijal optičkog kabla.
Spoljašnji ulazak vodonika i vlage
Kablovi također mogu biti izloženi vodoniku koji se stvara izvan kabela, posebno u specijalizovanim industrijskim okruženjima, u bušotinskim, visoko-temperaturnim, pod pritiskom ili hemijski agresivnim okruženjima. Loše zatvaranje ili zaptivanje omotača nije direktan izvor vodonika sam po sebi, ali ulazak vlage može ubrzati koroziju i interakcije materijala koje povećavaju stvaranje vodika. Za spojeve i prijelaze, kvalitet brtvljenja stoga ostaje dio strategije-kontrole vodonika.
Zašto je 1383 nm važniji od 1310 nm ili 1550 nm
Uobičajena tehnička greška je opisivanje 1310 nm i 1550 nm kao glavnih apsorpcionih vrhova OH uzrokovanih vodonikom. Oni su važni prozori za prijenos, ali najbolja-poznata karakteristika apsorpcije vode/OH u standardnim single{4}}modnim vlaknima je oko 1383 nm.
StrujaITU{0}}T G.652 preporukaspecificira, za G.652.D vlakno, maksimalni koeficijent slabljenja od 0,40 dB/km na 1383 ± 3 nm nakon vodoničnog starenja. U istoj Preporuci se navodi da se ispitivanje tipa vodoničnog-starenja za B-652.D vlakno izvodi u skladu sa IEC 60793-2-50. NajnovijeIEC 60793-2-50pokriva specifikacije proizvoda za jedno-modno vlakno klase B, uključujući kategorije vlakana B-652.
To ne znači da vodonik nema uticaja na drugim talasnim dužinama. Reakcije povezane sa molekularnim vodonikom i vodonikom{1}}mogu stvoriti dodatne spektralne karakteristike, a uticaj na sistem na kraju zavisi od operativnog opsega i budžeta veze. Za praktičnu kvalifikaciju modernog G.652.D vlakna, međutim, područje od 1383 nm je ključna referentna tačka i ne bi trebalo biti zamijenjeno generičkom izjavom o "OH vrhovima na 1310 i 1550 nm."
Da li je vodonik čest uzrok kvara u zemaljskim vlaknima?
Vodik je važno razmatranje dizajna, ali njegov rizik treba navesti proporcionalno primjeni. Nedavne ITU smjernice za zemaljske optičke kablove primjećuju da proizvodnja vodonika postaje problem samo u ograničenim slučajevima kada se koriste odgovarajući dizajn vlakana i kablova. To je u skladu s evolucijom modernih nisko-vodnih-vršnih jednomodnih- vlakana i poboljšanih materijala za kablove.
Praktična implikacija je da projektni timovi treba da izbegnu dve suprotne greške: ignorisanje vodonika u sredinama u kojima se može akumulirati i tretiranje njega kao dominantnog uzroka slabljenja u svakom starom spoljnom kablu. Savijanje, mehaničko naprezanje, oštećeni omotači, loši spojevi, kontaminacija konektora, oštećenja-povezana sa vodom i defekti instalacije također mogu smanjiti optičku marginu.
Kako dijagnosticirati sumnjivo prigušenje{0}}indukovano vodonikom
Gubitak{0}}vezan za vodonik treba dijagnosticirati dokazima, a ne zaključivati samo na osnovu starosti kablova. Korisno istraživanje obično kombinuje nekoliko zapažanja:
- Uporedite trenutno prigušenje sa zapisima o puštanju u rad ili{0}}prihvatanju.
- Izmjerite slabljenje na radnim talasnim dužinama i, gdje to dozvoljavaju specifikacije vlakana i oprema za testiranje, ispitajte područje od 1383 nm ili širi spektar spektralnog prigušenja.
- Provjerite je li povećanje raspoređeno duž vlakna ili koncentrirano na spoju, krivini, zatvaranju ili oštećenom dijelu kabela.
- Uporedite susedna vlakna u istom kablu i, ako je moguće, vlakna u susednim delovima kabla.
- Pregledajte rutu da li ima prodiranja vlage, korozije, oštećenja omotača, poplave, abnormalne temperature ili vanjskog izlaganja vodiku.
- Pregledajte kategoriju vlakana i proizvođačeve podatke o kvalifikaciji vodonika-o starenju.
OTDR je vrijedan za lociranje reflektirajućih događaja, lokaliziranog viška gubitka i promjena duž raspona, ali OTDR trag sam po sebi ne dokazuje da je vodik glavni uzrok. A širiispitivanje optičkih kablovaprogram bi trebao kombinovati OTDR rezultate sa mjerenjima-gubitka ili slabljenja umetanja, specifikacijama proizvoda i ekološkim dokazima.
Ciljane mjere dizajna kablova za smanjenje rizika od vodonika
1. Navedite moderna vlakna s provjerenim vodoničnim-učinkom starenja
Izbor vlakana je prvi kontrolni sloj. Za konvencionalne zemaljske mreže jednog{1}}moda,G.652.D single-modno vlaknodizajniran je sa niskim{0}}vršnim performansama i uključuje vodonik-zahtjev starenja oko 1383 nm. Specifikacije projekta trebale bi upućivati na primjenjivu kategoriju vlakana i zahtjeve za ispitivanje umjesto da se oslanjaju samo na nominalno slabljenje na 1310 nm i 1550 nm.
2. Odaberite materijale kablova niske -vodonika-generacije
Obuci, mase za punjenje, trake, veziva, premazi i druge komponente kablova treba da budu odabrani kao sistem. Cilj je minimizirati materijale ili kombinacije materijala koji mogu generirati vodonik tokom-dugotrajnog starenja.IEC TR 62690, Efekti vodika u kablovima sa optičkim vlaknima - Smjernice, pruža namjensku industrijsku referencu za procjenu efekata vodonika u kablovima sa jednim-modnim vlaknima.
3. Kontrolišite vlagu i puteve korozije
Barijere protiv vlage, zvučna konstrukcija omotača, kvalifikovani spojevi i metalni dizajn{0}}svjestan korozije mogu smanjiti uvjete koji stvaraju vodonik. U vlažnom ili agresivnom okruženju, oklop i druge metalne komponente treba odabrati imajući na umu kompletan sistem korozije. Nehrđajući čelik može biti prikladan u nekim dizajnima, ali nije univerzalni odgovor za svaki ukopani projekt.
Za rute s trajnom vlagom u tlu ili zahtjevnom mehaničkom izloženošću, usporedite dostupnepodzemni optički kablstrukture i odredite da li metalna ili ne{0}}zaštita bolje odgovara profilu rizika projekta.
4. Koristite materijale koji upijaju vodonik{1} kada ih rizik opravdava
ITU-T L.126 i srodni vodiči za kablove prepoznaju materijale koji upijaju vodonik- kao jednu metodu za kontrolu koncentracije vodonika unutar kabla. Čistač vodonika je materijal formulisan da reaguje sa ili uhvati vodonik; ne treba je miješati sa običnim vodom{4}}praškom koji bubri ili vodom{5}}trakom za blokiranje, čija je primarna funkcija ograničavanje migracije vode.
TheITU-T L.126 metoda za procjenu koncentracije vodonika u kablovima s optičkim vlaknimaje korisno kada dizajn zahtijeva formalniju procjenu nakupljanja vodonika-.
5. Shvatite šta sve-suhi kabl mijenja-a šta ne
Svi-suhi dizajni kablova uklanjaju uobičajeni gel za zalivanje ili punjenje sa dijelova strukture kabla i umjesto toga koriste elemente za blokiranje suhe vode{1}}. Ovo može pojednostaviti rukovanje i ukloniti jedan potencijalni izvor materijala, ali ne čini kabel automatski imunim na vodonik. Metalna korozija, drugi polimerni materijali, vanjski vodonik i uvjeti zaptivanja i dalje mogu biti važni.
Tamo gdje je suva gradnja poželjna iz razloga instalacije ili održavanja, inženjerske prednosti treba procijeniti zajedno sa kompletnim materijalnim sistemom kabla. Pregled ovog pristupa izgradnje dostupan je u članku na stranici osav{0}}suvi ADSS optički kabl.
Koje aplikacije trebaju najviše pažnje?
Kontrola vodonika zaslužuje detaljniji pregled kada se očekuje da kabl radi u okruženju sa vjerodostojnim izvorom vodonika ili u uvjetima koji promovišu proizvodnju vodonika. Primjeri uključuju mokre metalne kablovske strukture, određene-dugotrajne ukopane instalacije, industrijska mjesta sa vanjskim vodonikom, visoko{2}}okruženje na visokim temperaturama i druge specijalizovane instalacije.
Za obične FTTx, pristupne, kanalne, vazdušne i zemaljske okosne mreže koje koriste moderna kvalifikovana vlakna, vodonik bi trebao biti jedna stavka u široj procjeni pouzdanosti, a ne pretpostavljeni budući kvar. Strukturu kabla, blokadu vode, mehanički dizajn, kvalitet ugradnje, zaštitu spojeva, optičku marginu i izloženost okolini, sve treba pregledati zajedno.
FAQ
Može li vodonik trajno oštetiti optičko vlakno?
Može uzrokovati trajne promjene slabljenja kada vodonik reagira sa osjetljivim mjestima u staklu, ali nije svaki mehanizam gubitka{0}}vezanog za vodonik trajan. Molekularna apsorpcija vodonika može biti djelimično reverzibilna kada se izlaganje ukloni. Stvarno ponašanje zavisi od vlakana i uslova izlaganja.
Koja je talasna dužina najviše povezana sa starenjem vodonika u G.652.D vlaknima?
Ključni kvalifikacioni region je 1383 ± 3 nm. ITU-T G.652 specificira zahtjeve za slabljenjem na ovoj talasnoj dužini nakon vodoničnog starenja za G.652.D vlakno.
Jesu li svi-suvi optički kablovi imuni na vodonik?
Ne. Uklanjanje gela za punjenje eliminiše jedan potencijalni doprinos materijala i može pružiti prednosti ugradnje, ali vodonik i dalje može doći od metalne korozije, drugih materijala ili spoljašnjeg okruženja.
Da li{0}}traka koja bubri u vodi apsorbira vodonik?
Nije nužno. Standardni materijali{1}}koji bubre u vodi su dizajnirani da blokiraju migraciju vode. Materijali koji -apsorbuju ili uklanjaju vodonik- zahtijevaju formulaciju posebno dizajniranu za kontrolu vodonika.
Može li samo OTDR testiranje potvrditi vodonikom{0}}indukovano slabljenje?
Ne. OTDR može pomoći u lociranju distribuiranog ili lokaliziranog gubitka, ali potvrda osnovnog{1}}uzroka obično zahtijeva poređenje sa osnovnim podacima, mjerenjima prigušenja zavisnim od talasne dužine, specifikacijama proizvoda i ekološkim ili materijalnim dokazima.
Zaključak
Slabljenje{0}}indukovano vodonikom najbolje je upravljati kao problemom materijala-i-inženjeringa okoline, a ne kao neizbježnim mehanizmom starenja. Moderna vlakna s niskim-vodonosnim-vrhom, pažljiv odabir komponenti, kontrola vlage i korozije, kvalifikovani zatvarači i mjere uklanjanja-vodika gdje je opravdano mogu zadržati optičke gubitke povezane s vodonikom-u prihvatljivim granicama tokom vijeka trajanja kabla.
Za nabavku i dizajn mreže, najkorisniji zahtjev nije "odaberite vodonik{0}}otporan kabl," već definirati stvarnu izloženost, kategoriju vlakana, konstrukciju kabla, kvalifikaciona ispitivanja i dozvoljeno dugotrajno-prigušenje. Taj pristup proizvodi pouzdaniju specifikaciju za FTTx kanale, mreže za komunikaciju energije, skrivene okosnice i drugu-ostalu optičku infrastrukturu.