Вы находитесь в разделе Типовых решений систем безопасности

5.2. пассивные компоненты

Оптический кабель обеспечивает дополнительную защиту волокон от механических воздействий при монтаже и эксплуатации, от внешних факторов (влага, обледенение и т. д.) и механических повреждений. Современные кабели содержат от 1 до 200 и более волокон и при обеспечении защиты их от атмосферно-климатических воздействий могут находиться в эксплуатации порядка 25 лет. Конструкция кабеля выбирается исходя из условий прокладки и эксплуатации, а тип и количество волокон в кабеле определяются заданными скоростями передачи и топологией системы. В зависимости от условий применения различают кабели для внутренней и наружной прокладки. Кабели предназначенные для выполнения проводки внутри здания и соединительных шнуров для подключения активного оборудования имеют облегченную наружную оболочку и большую гибкость. Часто выпускаются универсальные кабели, которые можно прокладывать как в помещении, так и на улице. Как правило, такие кабели имеют двойную полиэтиленовую оболочку. Кабели для наружной проводки имеют более жесткую, многослойную наружную оболочку из полиэтилена, защитный слои из стеклопластикового прутка или броню из металлической ленты.

Примером кабеля для внутриобъектовой прокладки и изготовления соединительных шнуров (patch-cords) может служить одноволоконный кабель Simplex (рис.5.12а). Он включает в себя одно волокно в буфере и упрочняющие нити, расположенные внутри полимерной оболочки.


Рис.5.12.Структура оптоволоконного кабеля для внутриобъектовой прокладки (а - Simplex ,б - Duplex Zipcord ,в - Duplex Heavy Duty)

Другим примером кабеля для внутриобъектовой прокладки и изготовления соединительных шнуров является двухволоконный кабель Duplex Zipcord (рис.5.12б). В этом кабеле каждое волокно в буфере и упрочняющие арамидные нити расположены внутри индивидуальной трубчатой полимерной оболочки, которые в свою очередь соединены перемычкой. Двухволоконный кабель для внутриобъектовой прокладки может выпускаться и с двойной оболочкой Duplex Heavy Duty. В нем оба волокна миникабеля Simplex расположены внутри единой полимерной оболочки (рис.5.12в).

Распределительный кабель Distribution (DST) с числом волокон от 1 до 24 предназначен для прокладки в кабельной канализации, по стенам зданий и для подвески. Его конструкция показана на рис.5.13а. При числе волокон более 12, в структуру кабеля вводится центральный силовой элемент. Каждому волокну соответствует свой цвет буферного покрытия.



Рис.5.13.Структура оптоволоконного кабеля для наружных работ (а - Distribution, б - ДПЛ, в - ДПС)

Кабель с бронепокровом из гофрированной стали ДПЛ для защиты от грызунов также предназначен для наружной прокладки и подвески. Конструкция кабеля показана на рис.5.13б. Волокна в первичном покрытии свободно уложены в модульные трубки, заполненные гидрофобным гелем; модульные трубки располагаются повивом вокруг центрального диэлектрического силового элемента. Бронепокров из гофрированной стали располагается между наружной и внутренней полимерными оболочками. Кабель с бронепокровом из стальной проволоки ДПС (рис.5.13в).предназначен для непосредственной прокладки в грунтах всех групп (кроме грунтов, подверженных мерзлотным деформациям), в кабельной канализации, трубах, коллекторах при наличии особо высоких требований по механической устойчивости. Конструкция: волокна в первичном покрытии свободно уложены в модульные трубки, заполненные гидрофобным гелем; модульные трубки располагаются повивом вокруг центрального диэлектрического силового элемента. Бронепокров из стальных оцинкованных проволок, расположенных в один слой, располагается между наружной и внутренней полимерными оболочками.

Существуют и другие типы бронированного кабеля - кабель с бронепокровом из стальной проволоки ОПС, ОПО (облегчённый) и т.д. Для подвески на опорах линий связи, контактной сети железных дорог, линий электропередачи используется самонесущий кабель ДПТ, силовой элемент которого находится за пределами гидрофобного заполнителя. Необходимо отметить, что производство оптических кабелей давно и успешно существует в Российской Федерации. Отечественная кабельная продукция не уступает по характеристикам импортным образцам при существенно меньшей цене и сроках поставки. Однако в большинстве случаев в кабелях находится импортное оптоволокно.

При проектировании оптоволоконных линий связи крайне важно знать и правильно применять различные типы соединений, так как это во многом определяет качество линии. Существуют различные типы коннекторов для волоконно-оптического кабеля, существенно отличающиеся друг от друга как по оптическим характеристикам, так и по сложности. Основное назначение оптических соединений - обеспечение надежного соединения с минимальными вносимыми потерями. Можно выделить два основных вида соединений: разъемное (коннектор) и неразъемное.

В общем виде оптический коннектор (Рис.5.1 можно определить как устройство для связи световода с источником излучения, приемником или другим световодом. Он должен обеспечивать возможность быстрого и простого многократного переключения. Неразъемное соединение (splice) - устройство, которое обеспечивает постоянное соединение одного волокна с другим.


Рис.5.14.Коннектор и соединитель

Наиболее важной частью разъемного оптического соединения является центрирующая вставка - точность ее изготовления определяет потенциально достижимые параметры затухания для данного соединения. Наиболее широко распространены вставки из керамики, реже встречаются полимерные и стальные вставки. Хотя такие вставки и стоят дешевле, их параметры существенно хуже, чем керамических. Диаметр вставки обычно 2,5 мм, в некоторых новых разработках используют вставки диаметром 1,25 мм. В качестве материала для керамических вставок обычно используют оксид циркония.


Рис.5.15.Способы фиксации волокна в коннекторе

Основное назначение коннектора - позиционирование волокон относительно друг друга. Для того, чтобы обеспечить надежное крепление волокна, используются разные методы (рис.5.1 . Один из самых распространенных - фиксация волокна в теле коннектора с помощью клея. Обычно используются различные двухкомпонентные и однокомпонентные эпоксидные смолы. Клей надежно фиксирует волокно в теле коннектора и не создает дополнительных напряжений в волокне (объемное усаживание эпоксидных смол при отвердении менее 1%). Качество соединения гарантируется в течение длительного срока (20-30 лет). Единственный недостаток такого способа фиксации - большие затраты времени на монтаж. Это вызвано сложностью процесса приготовления клея, заполнения им коннектора, а также необходимостью тратить время на сушку клея (от 5 до 30 минут).Для устранения этого недостатка различные фирмы производители предлагают технологию предварительного нанесения компаунда в коннектор. По этой технологии полимерный компаунд наносится внутрь коннектора при его производстве. В процессе монтажа коннектор разогревают до высокой температуры (~2000C) и полимер внутри размягчается. Это дает возможность вставить волокно, затем при остывании, полимер твердеет, фиксируя волокно. Основным недостатком зтого способа - более высокая стоимость таких коннекторов (обычно на 30-50%).

Оптический коннектор типа ST (straight tip connector или stick and twist) наиболее часто используется в технике охранного телевидения. Он использует 2,5 мм центрирующую вставку и фиксирующую гайку типа байонет, которая позволяет надежно и просто осуществить подключение (рис.5.1 . Фиксация соединения осуществляется поворотом гайки на четверть оборота. Также в разъеме имеется фиксатор, который исключает поворот коннектора в соединителе вокруг собственной оси.



Рис.5.16.Коннектор типа ST

Этот разъем выпускается в самых различных модификациях: с керамическими, стальными и с пластиковыми центрирующими вставками, в многомодовом и в одномодовом варианте. Среднее значение вносимого затухания колеблется от 0,2 Дб для разъемов с керамической вставкой до 0,7 Дб для разъемов с пластиковой вставкой. ST-коннектор прост и надежен в эксплуатации, легко устанавливается, относительно дешев. Однако предельная простота конструкции имеет и отрицательные стороны: коннектор чувствителен к рывкам за кабель, значительным вибро - и ударным нагрузкам, поскольку наконечник представляет единый узел с корпусом и хвостовиком. Этот недостаток не позволяет применять ST-коннекторы на подвижных объектах. При попытках использовать такие стационарные соединители в качестве бортовых могут происходить сбои в работе аппаратуры.

Удачная конструкция коннектора ST вызывала появление на рынке большого числа ST-совместимых аналогов. Их конструктивные отличия от прототипа определяются в основном формой и материалом гайки (байонетного фиксатора), а также принципом крепления корпуса коннектора к буферным оболочкам и защитным покрытиям оптического кабеля и световода.

Основным недостатком ST-коннектора считается необходимость вращательного движения при подключении к розетке соединителя. Для преодоления этого недостатка, препятствующего более плотному монтажу на лицевой панели, разработан коннектор типа SC (рис.5.1 . Само название SC (subscriber connector) - абонентский коннектор свидетельствует о его преимущественном использовании в телекоммуникациях. Он также стал широко использоваться в локальных сетях, заменяя ST-разъем. Сечение корпуса имеет прямоугольную форму, а подключение и отключение коннектора осуществляется поступательным движением по направляющим и фиксируется защелками.



Рис.5.17.Коннектор типа SC

Керамический наконечник имеет цилиндрическую форму диаметром 2.5 мм со скругленным торцом (некоторые модели имеют скос поверхности). Наконечник почти полностью покрывается корпусом и потому менее подвержен загрязнению нежели в ST-коннекторе. Отсутствие вращательных движений обуславливает более осторожное прижатие наконечников. Одной из основных особенностей конструкции является независимое (pull-proof) крепление центрирующей вставки относительно корпуса коннектора и кабеля. Это обеспечивает надежность оптического контакта при механических воздействиях на корпус коннектора и кабель.

К недостаткам SC-коннекторов следует отнести несколько более высокую по сравнению с изделиями серии ST цену и существенно меньшую механическую прочность.

В одномодовых оптоволоконных линиях часто используются соединители типа FC. Керамический наконечник диаметром 2,5 мм с выпуклой торцевой поверхностью, обеспечивает физический контакт стыкуемых световодов. Его изготавливают с жесткими допусками на геометрические параметры, что позволяет получить низкий уровень потерь и минимум обратных отражений. Радиус наконечника (примерно 20 мм) обеспечивает физический контакт стыкуемых световодов и исключает воздушный зазор, уменьшая обратное отражение. В связи с этим в названии коннектора присутствует аббревиатура PC - physical contact (физический контакт), SPC - super physical contact (супер физический контакт), UPC - ultra physical contact (ультра физический контакт). Отличие в разновидностях FC – коннекторов заключается в качестве полировки торца, что ведет к снижению уровня отраженного сигнала. Максимальное снижение удается получить шлифовкой и полировкой торца под углом 8 градусов; при этом практически весь отраженный сигнал выходит из световедущей жилы в отражающую оболочку и затем поглощается полимерным покрытием волокна. Такие коннекторы обозначаются аббревиатурой APC - angle physical contact, и отличаются обязательным зеленым цветом хвостовиков, поскольку несовместимы с обычными коннекторами).

Для фиксации на розетке FC-коннектор снабжен накидной гайкой с резьбой М8Х0.7 В отличие от коннектора ST, в данной конструкции предусмотрена развязка подпружиненного наконечника относительно корпуса, что усложняет и удорожает коннектор; однако такое дополнение полностью окупается повышением надежности. Соединители FC лучше выдерживают вибрацию и удары, и потому они наиболее предпочтительны для бортовых устройств.

Соединение и оконцовка волоконно-оптических кабелей представляют собой сложную техническую задачу, оптимальное решение которой определяет эффективность линии передачи видеосигнала в целом. При монтаже часто приходится сталкиваться с тем, что реальная длина линии связи может значительно превышать длину отрезка кабеля (строительную длину). В процессе эксплуатации в оптическом кабеле могут возникать повреждения волокна под воздействием окружающей среды. В этом случае замена всего отрезка кабеля нецелесообразна, и необходимо восстановить поврежденный световод в локальной точке. Использовать оптические коннекторы для соединения отрезков кабеля невыгодно экономически, а величина оптических потерь при большом количестве разъемных соединений может стать неприемлемо большой. Кроме того, массогабаритные показатели не позволяют соединять оптическими коннекторами многоволоконные кабели. Неразъемные соединения осуществляются сваркой или склейкой. Для осуществления неразъемного соединения требуется произвести разделку и зачистку кабеля, заделку кабеля и волокон, подготовку торцов и контроль их качества, состыковку и, непосредственно, сварку с последующим контролем качества шва и оптических характеристик соединения, и укладку соединений в специальные устройства. Все эти операции требуют привлечения подготовленного персонала, а также специального оборудования и инструмента, что определяет высокий уровень затрат на монтаж волоконно-оптических линий связи.

Для соединения строительных длин оптических кабелей применяются оптические муфты. Оптические муфты, как и кабели, удобно классифицировать по принципу монтажа: для монтажа в кабельной канализации, для монтажа кабеля, проложенного в грунте, для монтажа подвесного оптического кабеля. Конструкция оптической муфты предусматривает крепление силовых элементов кабеля, последующую герметизацию корпуса и наличие приспособлений для выкладки запасов оптического волокна.

Сложность соединения оптических волокон при помощи клеевой или сварной технологии привела к созданию обжимных методов оконцовки волокна и специальных механических устройств – сплайсов с желобом внутри корпуса. С обеих сторон в желоб вводятся соединяемые волокна, после этого на корпус одевается крышка, выполняющая функции замка. Особая конструкция корпуса обеспечивает точное центрирование волокон, что позволяет уменьшить затухание на стыке сплайса до 0,2 - 1 дБ. Имеется и другая технология сращивания, когда сращиваемые волокна вводятся во втулку, наполненную силиконовым гелем. Гель обеспечивает и герметичность, и оптическую прозрачность соединения. Следует упомянуть и о стыковке волокна посредством соединительных трубок, которые сжимаются при нагревании. В результате установка оптического наконечника занимает 3…4 минуты, а соединение двух волокон – около одной. Как правило, эти методы используются при создании линий связи небольшой протяженности, поскольку вносимые ими потери ощутимы.

Альтернативой может служить использование кабелей с установленными производителем коннекторами. Но такое решение не вполне пригодно для прокладки кабеля в кабельных каналах, поскольку сами по себе коннекторы при сравнении с оптическими волокнами являются довольно объемными. Эти коннекторы заключаются в специальные тяговые протекторы с диаметром, во много раз превосходящем диаметр кабеля. Для протяжки такого кабеля потребуется, соответственно, большее пространство и большие усилия.

Конец магистрального оптического кабеля обычно вводится в оптическое распределительное устройство - оптический кросс. Конструкция оптического кросса позволяет произвести сварное соединение волокон оптического кабеля с пигтейлами (отрезками одножильного оптического кабеля, оконцованными с одной стороной разъемом). Для фиксации избытка оптических волокон и кабелей предусмотрены специальные устройства - органайзеры. Фиксация силовых элементов оптического кабеля происходит в специальных зажимах. Активная приёмо-передающая аппаратура соединяется с оптическими портами кросса при помощи оптических соединительных шнуров (патч-кордов) - отрезков оптического кабеля, оконцованных с двух концов коннекторами соответствующего типа.




Читайте далее:
Основы работы с videocad часть 3
Не улыбайтесь, это не поможет
Дымовые пожарные извещатели для взрывоопасных зон
Не свое
Детекторы дыма - в воздуховодах
Безопасность и противопожарная защита зданий и сооружений
Интернет и информационные системы
Судебная психофизиологическая экспертиза с использованием полиграфа