Vodíkem-indukovaný útlum je nárůst optických ztrát, ke kterému může dojít, když molekulární vodík dosáhne optického vlákna z oxidu křemičitého a buď způsobí dočasnou absorpci, nebo reaguje s defektními místy ve skle. V některých kabelových prostředích se jedná o skutečnou dlouhodobou-důvěru spolehlivosti, ale nemělo by být považováno za univerzální režim selhání pro venkovní optické sítě. Moderní design vláken a vhodná konstrukce kabelů podstatně snížily riziko v běžných pozemních aplikacích.
Technickou otázkou tedy není pouze to, zda kabel obsahuje gel, kov nebo vodu-blokující materiál. Jde o to, zda celý kabelový systém dokáže generovat nebo přijímat dostatek vodíku po dostatečně dlouhou dobu, aby ovlivnil instalované vlákno. Toto posouzení by mělo vzít v úvahu kategorii vláken, součásti kabelů, vystavení vlhkosti, kovové prvky, externí zdroje vodíku, těsnění a očekávané provozní prostředí.
Co je vodíkem-indukovaný útlum?
Molekuly vodíku jsou dostatečně malé na to, aby difundovaly mnoha kabelovými materiály a nakonec se dostaly do křemičitého skla. Jakmile se vodík dostane do vlákna, je třeba rozlišit dva široké účinky. Molekulární vodík může produkovat absorpční vlastnosti, zatímco vodík je přítomen ve skle, a část tohoto příspěvku se může snížit, pokud je expozice odstraněna. Vodík může také reagovat s citlivými defektními místy v oxidu křemičitém a vytvářet absorpci související s OH-, což může způsobit trvalejší změny zeslabení.
Toto rozlišení je důležité, protože "ztráta vodíku" není automaticky synonymem trvalého selhání kabelu. Závažnost a reverzibilita závisí na konstrukci vlákna, koncentraci vodíku, teplotě, době expozice a použitém chemickém mechanismu.
Odkud může pocházet vodík v optickém kabelu?
Vodík uvnitř kabelu může pocházet z více než jedné cesty. Nejrelevantnější mechanismy jsou spojeny s materiály kabelů, vlhkostí a kovovými součástmi nebo vnějším prostředím bohatým na vodík-.
Vlhkost a kovové prvky
V kabelových konstrukcích, které obsahují kovové pancéřování, pevnostní prvky, pásky nebo jiné kovové součásti, může vlhkost vytvářet podmínky pro korozi nebo galvanické reakce, které generují vodík. Aktuální směrnice ITU pro pozemní optické kabely konkrétně uvádí, že vodík může vznikat v přítomnosti vlhkosti a kovových prvků. Z tohoto důvodu by se korozní systém, vodní bariéra, integrita pláště a interakce mezi různými materiály měly hodnotit společně, spíše než považovat za problém samotný ocelový pancíř.
U podzemních tras by proto měl výběr kabelu odrážet půdní podmínky a požadovanou mechanickou ochranu. Apřímý-zakopaný kabel z optických vlákenmůže v jednom projektu legitimně vyžadovat kovovou ochranu a v jiném ne-kovovou konstrukci. Správná volba závisí na požadavcích na rozdrcení, hlodavce, blesk, uzemnění, korozi a prostředí.
Kabelové směsi a polymerní materiály
Některé součásti kabelů mohou za určitých podmínek stárnutí, teploty nebo chemických podmínek uvolňovat malá množství vodíku. Není však přesné předpokládat, že každý tradiční plnicí gel je hlavním zdrojem vodíku. Složení se liší a některé systémy plnění kabelů mohou také obsahovat přísady pohlcující vodík-. Kvalifikace materiálu by měla být založena na údajích dodavatele a vhodných testech stárnutí spíše než na jednoduchém pravidle „gel versus suchý“.
Širší pohled na funkce a výběr plášťů, pásků, výplňových směsí, pevnostních prvků a dalších komponentů naleznete naPrůvodce materiálem optického kabelu.
Externí pronikání vodíku a vlhkosti
Kabely mohou být také vystaveny vodíku generovanému mimo kabel, zejména ve specializovaných průmyslových, hlubinných, vysokoteplotních, přetlakových nebo chemicky agresivních prostředích. Špatné uzavření nebo utěsnění pláště není samo o sobě přímým zdrojem vodíku, ale pronikání vlhkosti může urychlit korozi a interakce materiálů, které zvyšují tvorbu vodíku. U spojů a přechodů proto kvalita těsnění zůstává součástí strategie kontroly vodíku-.
Proč je 1383 nm důležitější než 1310 nm nebo 1550 nm
Běžnou technickou chybou je popis 1310 nm a 1550 nm jako hlavních OH absorpčních vrcholů způsobených vodíkem. Jsou to důležitá přenosová okna, ale nejznámější -absorpce vody/OH ve standardním jednovidovém vláknu- je kolem 1383 nm.
ProudDoporučení ITU-T G.652specifikuje pro vlákno G.652.D maximální koeficient útlumu 0,40 dB/km při 1383 ± 3 nm po stárnutí vodíkem. Stejné doporučení uvádí, že vodíkový-test stárnutí vlákna B-652.D se provádí v souladu s IEC 60793-2-50. nejnovějšíIEC 60793-2-50pokrývá specifikace produktů jednorežimových vláken třídy B-, včetně kategorií vláken B-652.
To neznamená, že vodík nemá žádný vliv na jiných vlnových délkách. Molekulární vodík a reakce související s vodíkem- mohou vytvářet další spektrální prvky a dopad systému nakonec závisí na provozním pásmu a rozpočtu spojení. Pro praktickou kvalifikaci moderního vlákna G.652.D je však oblast 1383 nm klíčovým referenčním bodem a neměla by být nahrazena obecným prohlášením o „pících OH při 1310 a 1550 nm“.
Je vodík běžnou příčinou selhání v kabelech pozemních vláken?
Vodík je důležitým konstrukčním aspektem, ale jeho riziko by mělo být uvedeno v poměru k aplikaci. Nedávné pokyny ITU pro pozemní optické kabely poznamenávají, že generování vodíku se stává problémem pouze v omezených případech, když se použije vhodný design vláken a kabelů. To je v souladu s vývojem moderních nízko-vodních-špičkových jedno-vláknových vláken a vylepšených materiálů kabelů.
Praktickým důsledkem je, že projektové týmy by se měly vyvarovat dvou opačných chyb: ignorovat vodík v prostředí, kde se může hromadit, a považovat jej za dominantní příčinu útlumu v každém stárnoucím venkovním kabelu. Ohýbání, mechanické namáhání, poškozená pouzdra, špatné spoje, kontaminace konektorů, poškození související s vodou- a defekty instalace mohou také snížit optickou rezervu.
Jak diagnostikovat suspektní útlum vyvolaný-vodíkem
Ztráty související s vodíkem- by měly být diagnostikovány na základě důkazů, nikoli odvozeny ze samotného stáří kabelu. Užitečné vyšetřování obvykle kombinuje několik pozorování:
- Porovnejte aktuální útlum s uvedením do provozu nebo{0}}testovacími záznamy.
- Změřte útlum na provozních vlnových délkách a tam, kde to specifikace vlákna a testovací zařízení umožňují, prozkoumejte oblast 1383 nm nebo širší spektrální útlumovou stopu.
- Zkontrolujte, zda je nárůst distribuován podél vlákna nebo koncentrován ve spoji, ohybu, uzávěru nebo poškozené části kabelu.
- Porovnejte sousední vlákna ve stejném kabelu a pokud možno vlákna v sousedních kabelových úsecích.
- Zkontrolujte cestu, zda neproniká vlhkost, zda nedošlo k korozi, poškození pláště, zaplavení, abnormální teplotě nebo vnějšímu působení vodíku.
- Projděte si kategorii vláken a údaje výrobce o kvalifikaci stárnutí vodíku-.
OTDR je cenný pro lokalizaci reflexních událostí, lokalizovaných nadměrných ztrát a změn podél rozpětí, ale OTDR stopa sama o sobě neprokazuje, že vodík je hlavní příčinou. Širšítestování optických kabelůprogram by měl kombinovat výsledky OTDR s měřením vložných{0}}ztrátek nebo útlumu, specifikacemi produktů a environmentálními důkazy.
Cílená opatření pro návrh kabelu ke snížení rizika vodíku
1. Specifikujte moderní vlákno s ověřeným vodíkovým-stárnutím
Výběr vláken je první kontrolní vrstvou. Pro konvenční pozemní sítě s jedním-režimemJednorežimové vlákno G.652.D-je navržen s nízkým vodním{0}}špičkovým výkonem a zahrnuje vodíkový-požadavek na stárnutí kolem 1383 nm. Projektové specifikace by měly odkazovat na příslušnou kategorii vláken a požadavky na zkoušky namísto spoléhání se pouze na nominální útlum při 1310 nm a 1550 nm.
2. Vyberte materiály kabelů s nízkou-vodíkovou-generací
Jako systém by měly být vybrány pláště, výplňové hmoty, pásky, pojiva, povlaky a další kabelové komponenty. Cílem je minimalizovat materiály nebo kombinace materiálů, které mohou při dlouhodobém-stárnutí vytvářet vodík.IEC TR 62690, Vodíkové efekty v kabelech s optickými vlákny - Směrnice, poskytuje specializovanou průmyslovou referenci pro vyhodnocování účinků vodíku v jednovidových{0}}vláknových kabelech.
3. Kontrolujte cesty vlhkosti a koroze
Vlhkostní bariéry, konstrukce zvukového pláště, kvalifikované spoje a kovový design-s ohledem na korozi mohou snížit podmínky, které generují vodík. Ve vlhkém nebo agresivním prostředí by pancíř a další kovové součásti měly být vybírány s ohledem na kompletní korozní systém. Nerezová ocel může být vhodná v některých provedeních, ale není to univerzální řešení pro každý zakopaný projekt.
U cest s přetrvávající vlhkostí půdy nebo náročným mechanickým zatížením porovnejte dostupnépodzemní kabel z optických vlákenstruktury a určit, zda kovová nebo nekovová{0}}ochrana lépe odpovídá rizikovému profilu projektu.
4. Používejte materiály pohlcující vodík-, pokud to riziko ospravedlňuje
ITU-T L.126 a související kabelové vedení uznávají materiály pohlcující vodík-jako jeden způsob řízení koncentrace vodíku uvnitř kabelu. Zachycovač vodíku je materiál formulovaný tak, aby reagoval nebo zachycoval vodík; nemělo by se zaměňovat s běžným vodou-botnavým práškem nebo vodou{5}}blokující páskou, jejichž primární funkcí je omezovat migraci vody.
TheMetoda ITU-T L.126 pro odhad koncentrace vodíku v kabelech s optickými vláknyje užitečné, když návrh vyžaduje formálnější posouzení nahromadění vodíku-.
5. Uvědomte si, co všechno -suchý kabel mění- a co ne
Všechny -designy suchých kabelů odstraňují konvenční zaplavovací nebo výplňový gel z částí struktury kabelu a místo toho používají prvky blokující suchou vodu-. To může zjednodušit manipulaci a odstranit jeden potenciální zdroj materiálu, ale nečiní to kabel automaticky imunní vůči vodíku. Kovová koroze, jiné polymerní materiály, vnější vodík a podmínky těsnění mohou stále záležet.
Tam, kde je z důvodů instalace nebo údržby žádoucí suchá výstavba, by měl být technický přínos vyhodnocen společně s kompletním materiálovým systémem kabelu. Přehled tohoto stavebního přístupu je k dispozici v článku na webuvšechny-suché optické kabely ADSS.
Které aplikace vyžadují největší pozornost?
Řízení vodíku si zaslouží podrobnější kontrolu, pokud se očekává, že kabel bude fungovat v prostředí s důvěryhodným zdrojem vodíku nebo v podmínkách, které podporují tvorbu vodíku. Příklady zahrnují mokré kovové kabelové struktury, určité dlouhodobé-instalace v zemi, průmyslové areály s externím vodíkem,-vysokoteplotní prostředí a další specializovaná umístění.
Pro běžné FTTx, přístupové, potrubní, anténní a pozemní páteřní sítě využívající moderní kvalifikované vlákno by měl být vodík jednou položkou v širším hodnocení spolehlivosti spíše než předpokládanou budoucí poruchou. Struktura kabelu, blokování vody, mechanické provedení, kvalita instalace, ochrana spojů, optická rezerva a expozice prostředí by měly být přezkoumány společně.
FAQ
Může vodík trvale poškodit optické vlákno?
Může způsobit trvalé změny zeslabení, když vodík reaguje s citlivými místy ve skle, ale ne každý-ztrátový mechanismus související s vodíkem je trvalý. Po odstranění expozice může být absorpce molekulárního vodíku částečně reverzibilní. Skutečné chování závisí na vláknu a podmínkách expozice.
Jaká vlnová délka je nejvíce spojena se stárnutím vodíku ve vláknu G.652.D?
Klíčová kvalifikační oblast je 1383 ± 3 nm. ITU-T G.652 specifikuje požadavek na útlum na této vlnové délce po stárnutí vodíkem pro vlákno G.652.D.
Jsou všechny-suché optické kabely imunní vůči vodíku?
Ne. Odstranění výplňového gelu eliminuje jeden potenciální příspěvek materiálu a může poskytnout výhody při instalaci, ale vodík může stále pocházet z kovové koroze, jiných materiálů nebo vnějšího prostředí.
Je páska bobtnající vodou-pohlcovač vodíku?
Ne nutně. Standardní vodou-bobtnatelné materiály jsou navrženy tak, aby blokovaly migraci vody. Materiály pohlcující vodík-nebo vodík-zachycující vodík vyžadují složení speciálně navržené pro kontrolu vodíku.
Může samotné testování OTDR potvrdit vodíkem-indukovaný útlum?
Ne. OTDR může pomoci lokalizovat distribuovanou nebo lokalizovanou ztrátu, ale potvrzení základní -příčiny obvykle vyžaduje srovnání se základními údaji, měřeními útlumu-závislými na vlnové délce, specifikacemi produktu a environmentálními nebo materiálními důkazy.
Závěr
Vodíkem-indukovaný útlum se nejlépe řeší jako materiál-a{2}}inženýrský problém životního prostředí, nikoli jako nevyhnutelný mechanismus stárnutí. Moderní vlákno s nízkým-vodným{5}}vrcholem, pečlivý výběr komponent, kontrola vlhkosti a koroze, kvalifikované uzávěry a tam, kde je to opodstatněné, opatření na zachycování vodíku mohou udržet optické ztráty související s vodíkem- v přijatelných mezích po dobu životnosti kabelu.
Při zadávání zakázek a návrhu sítě není nejužitečnějším požadavkem „vybrat kabel odolný vůči vodíku-“, ale definovat skutečnou expozici, kategorii vláken, konstrukci kabelu, kvalifikační testy a přípustný dlouhodobý-útlum. Tento přístup vytváří spolehlivější specifikace pro FTTx trunky, energetické komunikační sítě, zakopané páteřní sítě a další optickou infrastrukturu s dlouhou-životností.