中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

光纖總規(guī)范

第部分機械性能試驗方法

發(fā)布實施

國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局

發(fā)布

前言

本標(biāo)準(zhǔn)是等效采用國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)光纖第部分總規(guī)范第篇機

械性能試驗方法和修改單對光纖機械性能試驗方法和

光纖總規(guī)范中的進行修訂的

這樣使我國光纖國家標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)相一致以適應(yīng)在此領(lǐng)域的國際技術(shù)交流和貿(mào)易往來迅速發(fā)

展的需要

本標(biāo)準(zhǔn)與和相比增加了可剝性應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)及

光纖的翹曲等試驗方法

在光纖總規(guī)范總標(biāo)題下包括五個部分

第部分即總則

第部分即尺寸參數(shù)試驗方法

第部分即機械性能試驗方法

第部分即傳輸特性和光學(xué)特性試驗方法

第部分即環(huán)境性能試驗方法

本標(biāo)準(zhǔn)是第部分

本標(biāo)準(zhǔn)的附錄是標(biāo)準(zhǔn)的附錄

本標(biāo)準(zhǔn)的附錄附錄附錄都是提示的附錄

本標(biāo)準(zhǔn)從實施之日起同時代替和

本標(biāo)準(zhǔn)由中華人民共和國郵電部和電子工業(yè)部共同提出

本標(biāo)準(zhǔn)由郵電部電信科學(xué)研究規(guī)劃院歸口

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位郵電部武漢郵電科學(xué)研究院電子工業(yè)部上海傳輸線研究所

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人陳永詩劉澤恒吳金良陳國慶

前言

國際電工委員會是一個包括所有國家電工委員會國家委員會的世界性標(biāo)準(zhǔn)化組

織的目標(biāo)是促進電氣和電子領(lǐng)域內(nèi)涉及的所有標(biāo)準(zhǔn)化問題的國際合作為了此目的除其他活動

外發(fā)布國際標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的制定委托給技術(shù)委員會對該內(nèi)容感興趣的任何國家委員會都可以

參加這個制定工作與有聯(lián)系的國際的政府的和非政府的組織也可參加制定工作與國際標(biāo)

準(zhǔn)化組織按照雙方協(xié)商確定的條件密切合作

在技術(shù)問題上的正式?jīng)Q議或協(xié)議是由對這些問題特別關(guān)切的國家委員會參加的技術(shù)委員

會制定的對所涉及的問題盡可能地代表了國際上的一致意見

這些決議或協(xié)議應(yīng)按國際應(yīng)用的建議以標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報告或?qū)t的形式發(fā)布并在此意義上為各

國家委員會接受

為了促進國際上的統(tǒng)一各國家委員會有責(zé)任使其國家和地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)盡可能采用國際標(biāo)

準(zhǔn)國家或地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)之間的任何差異應(yīng)在國家或地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)中清楚地指明

國際標(biāo)準(zhǔn)由第技術(shù)委員會纖維光學(xué)的第分委員會光纖光纜制定的

年頒布的第版已被修改它被分成五個標(biāo)準(zhǔn)每個標(biāo)準(zhǔn)包括一篇

的第版取消并替代的第篇形成了一個技術(shù)修訂版

本標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與下列標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合起來使用

光纖第部分總規(guī)范第篇總則

光纖第部分總規(guī)范第篇尺寸參數(shù)試驗方法

光纖第部分總規(guī)范第篇傳輸特性和光學(xué)特性試驗方法

光纖第部分總規(guī)范第篇環(huán)境性能試驗方法

本標(biāo)準(zhǔn)文本依據(jù)下列文件

國際標(biāo)準(zhǔn)草案表決報告

表決批準(zhǔn)本標(biāo)準(zhǔn)的全部資料可在上表中列出的表決報告中查閱

附錄是標(biāo)準(zhǔn)的附錄

附錄是提示的附錄

附修改單前言

修改單是由第技術(shù)委員會纖維光學(xué)的第分委員會光纖光纜制定的

修改單的文本依據(jù)下列文件

最終國際標(biāo)準(zhǔn)草案表決報告

表決批準(zhǔn)本修改單的全部資料可在上表中列出的表決報告中查閱

附錄和附錄是提示的附錄

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

光纖總規(guī)范

第部分機械性能試驗方法

代替

一部分

國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)實施

范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了對光纖機械性能統(tǒng)一的技術(shù)要求和試驗方法

本標(biāo)準(zhǔn)適用于具有預(yù)涂覆層或緩沖層玻璃光纖的機械強度試驗操作性能試驗以及物理缺陷可剝

性應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)以及光纖翹曲的檢測

引用標(biāo)準(zhǔn)

下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文本標(biāo)準(zhǔn)出版時所示版本均

為有效所有標(biāo)準(zhǔn)都會被修訂使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性

電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程總則

光纖總規(guī)范第部分傳輸特性和光學(xué)特性試驗方法

機械性能試驗項目

光纖的機械性能應(yīng)按表中所列項目進行檢驗驗收準(zhǔn)則和樣品數(shù)目應(yīng)在產(chǎn)品規(guī)范中規(guī)定

表光纖的機械性能

試驗方法標(biāo)準(zhǔn)號試驗方法試驗方法適用的性能

光纖篩選試驗

短長度光纖的抗張強度

大長度光纖的抗張強度

機械強度

磨損操作性能

目視檢驗

背向散射法

物理缺陷

可剝性可剝性

軸向張力法的動態(tài)疲勞

兩點彎曲法的動態(tài)疲勞

軸向張力法的靜態(tài)疲勞

兩點彎曲法的靜態(tài)疲勞

均勻彎曲法的靜態(tài)疲勞

應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)

側(cè)視顯微法

激光束散射法

翹曲性能

在考慮之中

工作定義

一段玻璃光纖的機械強度

一段玻璃光纖的機械強度與該段長內(nèi)存在的最深裂紋的深度有關(guān)

在環(huán)境溫度和濕度條件下一段光纖受到應(yīng)力時裂紋深度將按查爾斯提出的關(guān)系式

增加

根據(jù)格里菲斯理論由給定

式中應(yīng)力強度因子

形狀因子常數(shù)

應(yīng)力

應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)常數(shù)

裂紋深度

比例常數(shù)由實驗確定

如圖所示在時間內(nèi)裂紋增長到某一數(shù)值使達(dá)到即臨界應(yīng)力強度因子時光纖將斷

裂

圖在應(yīng)力下玻璃光纖的裂紋增長曲線圖

舉例說明

當(dāng)一根光纖在時間內(nèi)受到應(yīng)力時裂紋深度將從增長到

然而在產(chǎn)品驗收中應(yīng)假設(shè)在應(yīng)力下作篩選試驗后幾乎已達(dá)到值即光纖將發(fā)生斷裂的

數(shù)值如要避免光纖斷裂以后的應(yīng)力時必須小于

物理缺陷

光纖內(nèi)可能存在物理缺陷例如含有雜質(zhì)和氣泡這將影響光纖的光學(xué)性能和機械性能某些類型

的缺陷可用光學(xué)反射技術(shù)方法或其他測量方法檢查出來

方法光纖篩選試驗

目的

本試驗是對一根光纖的全長作篩選試驗去除機械強度低于或等于篩選試驗水平的點

試驗條件

試驗應(yīng)在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下進行

一般試驗程序

篩選試驗應(yīng)按下列方法之一進行

恒定應(yīng)力

恒定軸向應(yīng)變

恒定彎曲應(yīng)變

具有足夠彈性模量和厚度的保護預(yù)涂覆層和緩沖層的光纖只要能經(jīng)受施加的軸向和徑向力

并能保護光纖表面不受有害的徑向應(yīng)力的影響可以采用恒定應(yīng)力篩選試驗和恒定軸向應(yīng)變篩選試驗

預(yù)涂覆層和緩沖層不足以經(jīng)受這些力的光纖可以采用恒定彎曲應(yīng)變篩選試驗

篩選試驗水平應(yīng)按有關(guān)產(chǎn)品規(guī)范中的規(guī)定

光纖放線和收線中的張力變化應(yīng)對設(shè)備的篩選試驗區(qū)無影響

應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品規(guī)范規(guī)定的篩選試驗時間確定光纖通過試驗裝置的速度和試驗裝置幾何形狀

恒定應(yīng)力篩選試驗

裝置

恒定應(yīng)力篩選試驗裝置通常如圖所示和是驅(qū)動輪或滑輪是自由運動輪與兩輪處

于同一平面內(nèi)該輪在通過其軸的垂直線上作自由運動重物加在輪上提供與應(yīng)力相應(yīng)的張力

光纖與三輪之間應(yīng)有較高的靜態(tài)摩擦系數(shù)使滑動減至最低程度可以用加壓皮帶等方式來達(dá)

到這一要求應(yīng)以恒定的角速度驅(qū)動輪用合適的方式調(diào)整輪轉(zhuǎn)動的角速度使輪始終保持在恒

定的垂直位置上放線張力和收線張力應(yīng)不超過試驗張力的輪子的直徑應(yīng)使光纖試樣

由于彎曲在任一點上產(chǎn)生的應(yīng)力不超過試驗值的

圖恒定應(yīng)力篩選試驗裝置

程序

光纖應(yīng)以與產(chǎn)品規(guī)范中規(guī)定的篩選時間相應(yīng)的速度通過試驗裝置

施加到自由運動輪上的重物質(zhì)量應(yīng)按產(chǎn)品規(guī)范中的規(guī)定

恒定軸向應(yīng)變篩選試驗

裝置

恒定軸向應(yīng)變篩選試驗裝置通常如圖所示和是輪子或滑輪用等于規(guī)定應(yīng)變的圓周速度

差進行轉(zhuǎn)動

圖恒定軸向應(yīng)變篩選試驗裝置

當(dāng)兩輪的標(biāo)稱直徑相同時可調(diào)整兩輪的速度使兩輪轉(zhuǎn)動的角速度差與要求的應(yīng)變水平相

適應(yīng)當(dāng)兩輪的角速度相同時可調(diào)整兩輪的直徑使兩輪直徑的比值與要求的應(yīng)變水平相適應(yīng)

光纖與兩輪之間應(yīng)有較高的靜態(tài)摩擦系數(shù)使滑動減至最低程度可用加壓皮帶等方式來達(dá)到這

一要求放線張力和收線張力應(yīng)不超過試驗值的輪子直徑應(yīng)使光纖試樣由于彎曲在任一

點上產(chǎn)生的應(yīng)力不超過試驗值的

程序

用調(diào)節(jié)速度的方法控制兩輪子給出要求的轉(zhuǎn)動差或者用要求的直徑差來配備輪子把施加的應(yīng)變

設(shè)定到產(chǎn)品規(guī)范中規(guī)定的值

光纖應(yīng)以與產(chǎn)品規(guī)范中規(guī)定的篩選時間相應(yīng)的速度通過試驗設(shè)備

恒定彎曲應(yīng)變篩選試驗

裝置

恒定彎曲應(yīng)變篩選試驗裝置通常如圖所示和是三個繞著各自的軸自由轉(zhuǎn)動的滾輪其

軸相互平行光纖在足夠張力牽引下呈彎曲狀通過三個自由轉(zhuǎn)動的滾輪光纖彎曲與三個滾輪排列的

幾何形狀一致根據(jù)光纖保護預(yù)涂覆層和緩沖層的厚度選擇合適的滾輪直徑使光纖表面由彎曲產(chǎn)生的

最大應(yīng)變等于要求的應(yīng)變

為了保證基本恒定的最大應(yīng)變作用到光纖表面的所有部分應(yīng)使用與第一組滾輪成一定角度的若

干組滾輪一般可以使用彼此成角的四個滾輪組見圖

應(yīng)調(diào)整好光纖放線和收線裝置以避免光纖通過機器時產(chǎn)生扭曲

程序

通過選擇滾輪直徑把應(yīng)變設(shè)定到產(chǎn)品規(guī)范中規(guī)定的值光纖應(yīng)以與產(chǎn)品規(guī)范中規(guī)定的篩選時間相

應(yīng)的速度通過試驗設(shè)備

圖恒定彎曲應(yīng)變篩選試驗裝置

圖復(fù)合滾輪

要求

采用任一方法對光纖進行篩選試驗后應(yīng)使用光時域反射儀或其他方法檢查光纖是否斷裂光纖應(yīng)

不斷裂

結(jié)果

試驗結(jié)果報告應(yīng)包括下列內(nèi)容

試驗名稱

試驗日期和操作人員

光纖標(biāo)識

試樣長度

環(huán)境溫度和相對濕度

應(yīng)力或應(yīng)變施加應(yīng)力時間卸去應(yīng)力的時間

篩選試驗時每公里光纖的斷裂次數(shù)

報告也可包括下列內(nèi)容

試驗方法

裝置說明

方法短長度光纖的抗張強度

目的

本試驗將給出短長度光纖的抗張強度值一根給定光纖的抗張強度值的分布主要取決于試樣長度

拉伸速度和環(huán)境條件本試驗應(yīng)在要求光纖強度統(tǒng)計數(shù)據(jù)的場合用于光纖檢驗應(yīng)采用統(tǒng)計質(zhì)量控制

分布的方法來報告試驗結(jié)果通常試樣經(jīng)溫度和濕度預(yù)處理之后進行試驗在某些情況下也可不作

預(yù)處理直接在環(huán)境溫度和濕度條件下測試抗張強度值

試樣制備

制備試樣應(yīng)使試驗長度達(dá)到

裝置

應(yīng)使用一臺合適的拉力機光纖夾具應(yīng)避免試樣損壞和打滑拉伸速度每分鐘應(yīng)為試樣長度的約

注拉力機的拉伸方向可以是垂直的或水平的夾持光纖可以用卡盤或其他合適的方法

預(yù)處理是否預(yù)處理按產(chǎn)品規(guī)范中的規(guī)定

如果需要試樣可在溫度的自來水槽中或在氣候箱如控制溫度和相對濕度中作

預(yù)處理預(yù)處理時間應(yīng)不少于

程序

試驗不作預(yù)處理

將試樣安置在拉力機上兩夾具之間的光纖自由長度應(yīng)達(dá)到拉伸速度按光纖產(chǎn)品規(guī)范中的規(guī)

定

試驗作預(yù)處理

將試樣從預(yù)處理裝置中取出后內(nèi)以與試驗中相同的程序開始試驗

結(jié)果

試驗結(jié)果報告應(yīng)包括下列內(nèi)容

試驗名稱

試驗日期和操作人員

光纖標(biāo)識

試樣長度

環(huán)境溫度和相對濕度

標(biāo)距長度即夾具之間的距離

夾具類型

拉伸速度

強度值光纖斷裂時的應(yīng)力值和應(yīng)變值

作為參考資料報告也可包括下列內(nèi)容

同類光纖的質(zhì)量分布例如威布爾分布分布曲線與試驗光纖總長度以及各試樣長

度有關(guān)

裝置說明

注在夾具附近例如斷裂時其數(shù)值不應(yīng)計入統(tǒng)計質(zhì)量控制分布中而應(yīng)分開報告

方法大長度光纖的抗張強度

在考慮之中

方法磨損

在考慮之中

方法目視檢驗

在考慮之中

方法可剝性

目的

本試驗是定量確定沿光纖縱軸向機械剝?nèi)ケＷo涂覆層所需的力

本試驗主要用于檢驗光纖制造廠生產(chǎn)的光纖或其后采用各種聚合物作外被覆層緊包緩沖層

的光纖本試驗可在剛制造的或在暴露到各種環(huán)境中之后的光纖上進行

本試驗適用和類光纖

裝置

拉伸裝置

應(yīng)使用一臺合適的裝置例如立式拉力機來提供受試光纖和剝離工具之間的相對運動

拉伸裝置應(yīng)能提供恒定的剝離速率沒有猛拉受試光纖或剝離工具的現(xiàn)象剝離速率應(yīng)按

的規(guī)定進行

該裝置應(yīng)能提供兩個方向的相對運動以便復(fù)位剝離工具應(yīng)在拉伸裝置的夾頭上夾緊其刀刃應(yīng)

與光纖軸保持垂直并要防止光纖彎曲把受試光纖的另一端固緊為防止光纖斷裂用于在夾持點固緊

光纖的方法不應(yīng)使光纖遭受過大的應(yīng)力

試驗裝置實例如圖所示

圖涂覆層剝離試驗裝置示意圖

注剝離工具或輪子是固定的

力值傳感器

采用合適的能檢測出剝?nèi)ス饫w涂覆層時施于光纖上力的任何裝置

轉(zhuǎn)換放大器

本裝置接收來自力值傳感器的信號并顯示受試光纖直到涂覆層剝掉時的剝離力力值讀數(shù)應(yīng)是連

續(xù)的例如使用一臺曲線記錄儀來提供足夠的資料進行計算最大力和平均力以及剝離期間力值波動

的幅度和頻率

力值的測量精度應(yīng)按產(chǎn)品規(guī)范中規(guī)定

剝離工具

試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性主要取決于剝離工具的設(shè)計故剝離工具的設(shè)計應(yīng)遵守下列準(zhǔn)則

為了不損傷包層表面工具刀刃孔的直徑或刀刃間的距離應(yīng)大于被剝離光纖標(biāo)稱包層直徑例

如對于目前通用的光纖來說刀刃中的孔或之間的距離應(yīng)比標(biāo)稱包層直徑大

剝離工具的刀刃應(yīng)不引起光纖彎曲在本試驗中剝離工具的刀刃對接在同一平面上為最佳狀

態(tài)

剝離工具應(yīng)安裝在試驗固定架上并使用合適的夾具使其緊緊夾持在光纖的周圍

剝離工具使用一段時間后或刀刃已磨損到足以影響試驗結(jié)果時應(yīng)予以更換

注剝離工具磨損會影響下列的任一項或全部光纖斷裂玻璃光纖表面涂覆層殘余量從光纖上剝?nèi)ネ扛矊拥姆?/p>

式以及剝?nèi)ネ扛矊铀璧牧?/p>

光纖導(dǎo)向孔

應(yīng)使用一種合適的導(dǎo)向孔可以設(shè)計在剝離工具自身上使要通過剝離工具的光纖保持筆直導(dǎo)向

孔要滿足下列要求

導(dǎo)向孔應(yīng)能支撐光纖防止光纖自重引起的下彎

導(dǎo)向孔應(yīng)能防止涂覆層被剝?nèi)r的皺縮而引起的光纖彎曲

導(dǎo)向孔應(yīng)盡可能在靠近剝離工具的位置且不妨礙剝離操作

導(dǎo)向孔應(yīng)易于安裝到試驗裝置上且容易清洗如果涂覆層皺曲應(yīng)能免受干擾

試樣制備

代表性試樣

試樣應(yīng)能代表總體光纖以便作出正確的質(zhì)量評估由于試驗的可變性故至少取段試樣做試

驗然后取平均值得到該試樣的試驗結(jié)果

試樣長度

所剝光纖長度會影響剝離力對于標(biāo)稱涂覆層直徑為的光纖所剝光纖長度對剝離力影響

很小光纖的剝離長度應(yīng)當(dāng)在產(chǎn)品規(guī)范中規(guī)定對于標(biāo)稱涂覆直徑為的光纖可取的值為

和對于較粗的涂覆層直徑可選取較短的剝離長度

試樣總長度由光纖固定端與剝離工具間的距離要通過剝離工具所規(guī)定的待剝光纖長度見圖

和在固定端把光纖繞到輪子上所需的長度來確定試驗結(jié)果部分地取決于光纖的剝離長度與試樣總長

度無關(guān)

圖剝離長度示意圖

程序

設(shè)定剝離速率

從光纖上剝?nèi)ネ扛矊铀璧牧Σ糠值厝Q于剝離速率如果要比較不同試驗的結(jié)果應(yīng)采用相同的

剝離速率拉伸試驗機應(yīng)能按產(chǎn)品規(guī)范中規(guī)定的速率在光纖與剝離工具之間提供相對運動對于標(biāo)稱涂

覆層直徑為的光纖可取的值為或較粗涂覆層直徑的剝離速率可

取

預(yù)處理

試樣應(yīng)在的溫度和的相對濕度下至少預(yù)處理

標(biāo)定轉(zhuǎn)換放大器

每組試驗前應(yīng)按設(shè)備儀器使用說明書標(biāo)定轉(zhuǎn)換器和力值傳感器

安裝試樣

安裝光纖之前剝離工具兩刀刃周圍的區(qū)域應(yīng)無殘渣和或累積物

試驗光纖的一端應(yīng)固緊在試驗夾具上使其在加載時不打滑例如光纖在直徑為的輪子上

繞三圈光纖的另一端穿過剝離工具并插入到光纖導(dǎo)向孔中

剝離涂覆層

距光纖端頭規(guī)定的距離處切開涂覆層

啟動拉伸試驗機在光纖和剝離工具之間提供一個恒定的相對運動從光纖上剝?nèi)ネ扛矊?/p>

觀察測量并記錄剝?nèi)ゲＡЧ饫w涂覆層所需的力要去除試驗期間光纖斷裂情況下的數(shù)據(jù)

當(dāng)涂覆層完全從光纖上剝?nèi)r試驗完成

注光纖上留有任何肉眼可見的涂覆層殘留物應(yīng)能用實驗室薄紙很容易地輕輕擦去

結(jié)果

試驗結(jié)果應(yīng)包括下列內(nèi)容

試驗名稱

試驗日期和操作人員

受試光纖的識別包括涂覆層外徑和涂覆層材料類型

預(yù)處理和試驗期間的環(huán)境條件包括溫度和相對濕度

受試光纖未斷裂或者未損壞的數(shù)目

對段或更多段試樣上去掉第一個峰值后平均剝離力進行平均的結(jié)果值

試驗總體的標(biāo)準(zhǔn)偏差或范圍

完全剝?nèi)ネ扛矊右郧笆茉嚬饫w的斷裂或損壞數(shù)目

是否有涂覆層殘留物

試驗結(jié)果還可包括下列內(nèi)容

試驗方法

使用的剝離工具類型的識別包括制造廠和刀刃孔的標(biāo)稱尺寸

剝離速率

被剝離涂覆層的長度

應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)的測定概述

確定應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)主要有五種試驗方法實際上分為二大類即動態(tài)疲勞試驗法和靜態(tài)疲勞

試驗法

任何光纖的機械試驗都應(yīng)在盡可能接近實際應(yīng)用的模擬條件下確定斷裂應(yīng)力和疲勞性質(zhì)合適的

試驗方法如下

軸向張力下的動態(tài)疲勞

兩點彎曲下的動態(tài)疲勞

軸向張力下的靜態(tài)疲勞

兩點彎曲下的靜態(tài)疲勞

均勻彎曲下的靜態(tài)疲勞

以上試驗方法適用于類多模光纖和類單模光纖所有試驗都應(yīng)在恒定的環(huán)境條件下進

行試驗期間溫度的標(biāo)稱值應(yīng)在之內(nèi)容差為相對濕度的標(biāo)稱值應(yīng)在之

內(nèi)容差為為了獲得可靠的實驗結(jié)果要求相對濕度的標(biāo)稱值靠近優(yōu)選值其優(yōu)選值為

所有試樣在試驗環(huán)境中至少預(yù)處理

光纖置于高溫高濕環(huán)境中即使是短暫的時間用這些試驗方法測量的值也會改變

這些試驗方法的使用指南在附錄提示的附錄中給出

注用各種疲勞試驗方法得到的應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)值可能不同測量時間和施加的應(yīng)力量對測試結(jié)果均有影

響在選擇試驗方法時必須小心選擇何種方法應(yīng)在用戶和制造廠之間達(dá)成一致

如果靜態(tài)和動態(tài)疲勞試驗在相同的有效測試時間內(nèi)完成則兩種試驗方法的結(jié)果相差不大對動態(tài)

疲勞試驗而言這意味著其測試時間是靜態(tài)疲勞試驗測試時間的倍

采用靜態(tài)疲勞試驗方法時對較長的測量時間和相應(yīng)較低的施加應(yīng)力水平值增加本標(biāo)準(zhǔn)中給

出的靜態(tài)疲勞試驗測試時間范圍比在相對短的時間內(nèi)完成的動態(tài)疲勞試驗測試時間范圍更接近實際情

況

方法用軸向張力法測量光纖動態(tài)疲勞參數(shù)

目的

本方法用來確定光纖在規(guī)定的恒定應(yīng)變速率下的動態(tài)疲勞參數(shù)

本方法只用于在最高應(yīng)變速率下中值斷裂應(yīng)力大于的光纖對中值斷裂應(yīng)力小于

的光纖本方法的測試條件達(dá)不到足夠的精度

本方法通過改變應(yīng)變速率來試驗光纖的疲勞性能本試驗適用于斷裂應(yīng)力值的對數(shù)與應(yīng)變速率的

對數(shù)呈線性關(guān)系的那些光纖和應(yīng)變速率

裝置

本條規(guī)定了用于動態(tài)斷裂應(yīng)力試驗裝置的基本要求典型示例見圖圖和圖張力試驗中試

樣的標(biāo)距長度為

圖拉伸試驗裝置示意圖

試樣夾持

應(yīng)把受試光纖段兩端夾緊并施加張力直到光纖標(biāo)距長度區(qū)域發(fā)生斷裂應(yīng)盡量減少光纖在夾持處

的斷裂

應(yīng)記錄光纖在夾持處的斷裂但不算作試樣的有效數(shù)目或不用于隨后的計算中

選擇一種用彈性材料套覆蓋表面的合適輪子來夾持光纖見圖不受試驗的一段光纖圍繞輪子

纏繞幾圈端頭用彈性帶或膠粘帶固定光纖繞在輪子上不得交叉光纖伸長前兩輪軸芯之間的光纖長

度定為標(biāo)距長度

確定輪子和滑輪直徑的原則是纏繞在輪子上的光纖不應(yīng)受到能引起光纖斷裂的彎曲應(yīng)力對典型

的石英系光纖如圖那樣纏繞在輪子上或繞過滑輪時彎曲應(yīng)力不應(yīng)超過對

包層涂覆層石英光纖最小的輪子直徑為輪子表面應(yīng)有足夠的剛性以保證充分加載時光

纖不會切割表面通過預(yù)先試驗的方法能夠確定這一條件

圖旋轉(zhuǎn)試驗裝置示意圖

圖旋轉(zhuǎn)試驗裝置示意圖

給光纖施加應(yīng)力

光纖應(yīng)在恒定的應(yīng)變速率下伸長直至斷裂伸長速率用每分鐘標(biāo)距長度伸長的百分比來表示完

成光纖伸長直至斷裂的方法有兩種

在恒定的速率下移動一個或兩個輪子來增加夾持輪子之間的間距其初始間距等于光纖的標(biāo)距

長度見圖

旋轉(zhuǎn)一個或兩個輪子來收緊受試光纖見圖和圖

應(yīng)變速率就是單位時間內(nèi)受試光纖兩定點之間的長度變化用百分比時間表示

如果使用方法應(yīng)采取措施防止光纖在旋轉(zhuǎn)輪上纏繞時互相交叉

如果同時試驗多根光纖應(yīng)保護每根光纖不受相鄰光纖的影響以便在斷裂處的鞭擊不損傷其他受

試光纖

測量斷裂力

應(yīng)采用一個力值傳感器測定每根試驗光纖在拉伸過程中直至斷裂時的抗張應(yīng)力對每一斷裂應(yīng)力

范圍傳感器應(yīng)定標(biāo)在斷裂負(fù)載或最大負(fù)載的以內(nèi)力值傳感器應(yīng)與光纖受到負(fù)載時的

同樣方式進行定標(biāo)和定向?qū)Ψ椒ó?dāng)用一根繩子和標(biāo)準(zhǔn)重量來標(biāo)定力值傳感器時應(yīng)當(dāng)用一個輕

的低摩擦的滑輪或滑輪組來代替非旋轉(zhuǎn)輪見圖或旋轉(zhuǎn)輪見圖一端連接到負(fù)載測試裝置

或其輪子上的繩子應(yīng)模仿實際試驗光纖的方向并且粗細(xì)或直徑類似于受試光纖標(biāo)定力值傳感器至

少使用三種標(biāo)定重量其中包括典型的斷裂負(fù)載或最大負(fù)載最大負(fù)載的最大負(fù)載高于最大負(fù)

載

應(yīng)用記錄儀記錄斷裂時的最大張力負(fù)載其響應(yīng)時間應(yīng)滿足記錄的斷裂負(fù)載在真實值的以內(nèi)

注對臥式旋轉(zhuǎn)輪試驗機的力值傳感器進行標(biāo)定時滑輪的摩擦影響可導(dǎo)致相當(dāng)大的誤差

設(shè)定應(yīng)變速率

速度控制單元的設(shè)定應(yīng)通過試驗確定以符合規(guī)定的應(yīng)變速率應(yīng)變速率應(yīng)當(dāng)用每單位時間標(biāo)距長

度的百分?jǐn)?shù)表示最大應(yīng)變速率應(yīng)不大于選擇有效的最大應(yīng)變速率時應(yīng)考慮試驗方法的

各個方面諸如設(shè)備的能力及試樣的材料特性除最大應(yīng)變速率外還應(yīng)另外使用三種應(yīng)變速率它們大

致以個數(shù)量級的大小依次從最大應(yīng)變速率減小到最小應(yīng)變速率

使用較快的應(yīng)變速率結(jié)合較低的負(fù)載值來縮短試驗周期是可能的例如若規(guī)定的應(yīng)變速率為

先用次快速率來試驗一些試樣以建立斷裂應(yīng)力范圍接著用次快速率把

光纖預(yù)加載到等于或小于在此速率下找到的最低斷裂應(yīng)力的接著再按規(guī)定的應(yīng)變速率進行試

驗直至光纖斷裂

表征應(yīng)力速率

應(yīng)力速率會隨光纖類型拉伸設(shè)備斷裂應(yīng)力光纖打滑和施加的應(yīng)變速率的不同而變化可用下式

表征用于疲勞計算中每一應(yīng)變速率下的應(yīng)力速率

式中斷裂應(yīng)力

斷裂時間

至斷裂應(yīng)力時所用時間

試樣

樣本大小

由于測試結(jié)果的可變性對每一種應(yīng)變速率至少測試個試樣且舍去各應(yīng)變速率下最低斷裂應(yīng)

力數(shù)據(jù)點當(dāng)對曲線斜率的估算標(biāo)準(zhǔn)偏差為或更大時則對每種應(yīng)變速率應(yīng)至少試

驗個試樣并舍去各應(yīng)變速率下的兩個最低斷裂應(yīng)力數(shù)據(jù)點

樣本大小可選擇的

正如附錄標(biāo)準(zhǔn)的附錄的中解釋的在某些應(yīng)用中需要知道估算動態(tài)張力應(yīng)力腐蝕敏感

性參數(shù)的置信區(qū)間時可能需要一些附加的試樣各種樣本大小可查閱表樣本的大小取決于期

望的動態(tài)威布爾斜率附錄中的算法只限于每種應(yīng)變速率都規(guī)定相同的樣本大小

的那些試驗

程序

本程序描述了如何從在給定的應(yīng)變速率下試驗的一組給定試樣獲得光纖斷裂應(yīng)力數(shù)據(jù)的總體統(tǒng)

計計算在中給出

設(shè)定和記錄標(biāo)距長度見

設(shè)定和記錄應(yīng)變速率見

如果使用方法把夾持輪返回到標(biāo)距長度的間隔位置

把試樣兩端依次安裝在夾具上光纖的切線點應(yīng)與負(fù)載標(biāo)定時處于同一位置引導(dǎo)每根試樣

在卡盤上至少纏繞要求的圈數(shù)纏繞過程不得自相交叉

將負(fù)載記錄儀置

啟動電機拉伸光纖記錄應(yīng)力與時間的關(guān)系曲線直至光纖斷裂停轉(zhuǎn)電機

對試樣組內(nèi)的所有光纖重復(fù)程序至

使用的方程計算每根光纖的斷裂應(yīng)為

根據(jù)的方程計算應(yīng)力速率以備在中使用

使用的方程完成需要的總體統(tǒng)計計算

計算

斷裂應(yīng)力

當(dāng)忽略涂層效應(yīng)小于時對通用包層直徑為涂覆層直徑為聚合物涂覆層

的光纖可用下式計算斷裂應(yīng)為

式中涂覆層光纖試樣的斷裂張力

玻璃光纖的標(biāo)稱橫截面積

當(dāng)涂覆層的效應(yīng)明顯時可采用附錄中給出的一種更完整的方法計算斷裂應(yīng)力

給定應(yīng)變速率下的斷裂應(yīng)力

繪制表征總體的威布爾分布曲線需按以下步驟進行

將斷裂應(yīng)力從最低值至最高值依次排列好并按順序給定一個序號即第一號為最低斷裂應(yīng)

力第二號為次低斷裂應(yīng)力等等即使幾個試樣的斷裂應(yīng)力相同也要對其給定不同的序號

計算每一斷裂應(yīng)力的累積失效概率

式中樣本大小

繪出對的威布爾曲線

注用威布爾概率紙可得到這根曲線

曲線上標(biāo)出所需數(shù)據(jù)

對給定標(biāo)距長度和直徑的試樣動態(tài)疲勞威布爾曲線與下述累積概率函數(shù)有關(guān)

設(shè)來定義一個與給定概率有關(guān)的序號若為整數(shù)令為第

序號的斷裂應(yīng)力若不為整數(shù)令為低于的整數(shù)且然后令

中值斷裂應(yīng)力為威布爾斜率為

式中累積失效概率為時的斷裂應(yīng)力

累積失效概率為時的斷裂應(yīng)力

威布爾參數(shù)為

繪出每種應(yīng)力速率的威布爾分布曲線確定每種應(yīng)力速率的中值斷裂應(yīng)力

動態(tài)張力應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)

中值斷裂應(yīng)力通常會隨恒定應(yīng)力速率按下式變化

截距

式中截距為單位應(yīng)力速率下斷裂應(yīng)力的對數(shù)如圖所示

截距可按下式計算

截距斜率

采用附錄中給出的算法計算估算值和試驗的置信區(qū)間與曲線斜率

的估算標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)小于參見附錄中確定

結(jié)果

試驗結(jié)果報告應(yīng)包括下列內(nèi)容

試驗名稱

試驗日期和操作人員

光纖標(biāo)識

環(huán)境溫度和相對濕度

動態(tài)張力應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)其他參數(shù)在考慮中

按用戶要求提供下列數(shù)據(jù)

應(yīng)變速率

每種應(yīng)變速率下的樣本大小

估算值標(biāo)準(zhǔn)偏差

和

標(biāo)距長度

環(huán)境預(yù)處理時間

斷裂應(yīng)力計算方法

光纖楊氏模量若考慮

涂覆層楊氏模量若考慮

所有應(yīng)變速率的威布爾曲線若采用

計算應(yīng)力速率的方法若與方法不同

圖斷裂應(yīng)力對應(yīng)力速率的動態(tài)疲勞曲線

方法用兩點彎曲法測量光纖動態(tài)疲勞參數(shù)

目的

本方法用來確定光纖在一個恒定的壓板速率下兩點彎曲的動態(tài)疲勞參數(shù)對于使用中光纖應(yīng)力起

因于彎曲的情況應(yīng)優(yōu)先采用本試驗方法

本方法通過改變壓板速率來試驗光纖的疲勞性能本試驗適用于其斷裂應(yīng)力對數(shù)與壓板速率對數(shù)

呈線性關(guān)系的那些光纖和壓板速率

裝置

一種可能的試驗裝置示于圖此裝置是通過測量光纖斷裂時的壓板間距來測量光纖呈兩點彎曲

幾何形狀斷裂時所需的應(yīng)變應(yīng)力值

步進電機控制

此裝置為平板直線運動提供準(zhǔn)確可靠可重復(fù)的電機化控制使用的最大步進長度應(yīng)為

的步進長度能用于更高的精度

步進電機驅(qū)動移動壓板

通過一根絲桿將步進電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成移動壓板的直線平移

圖兩點彎曲裝置示意圖

圖平面壓板示意圖

固定壓板

本部件對著移動壓板支撐光纖

移動壓板速度

光纖應(yīng)置于兩壓板之間用計算機控制步進電機以規(guī)定的恒定速度驅(qū)使活動壓板壓向固定壓板

常數(shù)直至光纖斷裂采用的移動速度為等檔控制精度

均為

光纖斷裂監(jiān)測系統(tǒng)

可采用下列方法中的一種來探測光纖斷裂

方法

采用一種聲發(fā)射探測器或傳感器來探測光纖的斷裂斷裂信號通過計算機停止移動壓板運動且在

斷裂時顯示壓板的間距

方法

將力值壓力傳感器安裝在固定壓板上并連接到一合適的信號處理裝置上用以測量試驗過程中

施加于光纖的力當(dāng)光纖斷裂時力降為零從而提供一種檢測光纖斷裂的方法

方法

探測光纖斷裂的另一種技術(shù)是給試驗中的光纖通光并監(jiān)測光輸出信號當(dāng)光纖斷裂時光傳輸信號

消失

對以上所有方法光纖斷裂時壓板間距的計算為

壓板初始位置壓板行程

試樣

試樣為一段長度約的涂覆光纖玻璃光纖的直徑應(yīng)確知到涂覆層直徑應(yīng)

確知到各速度的樣本大小至少為

程序

試驗前應(yīng)先對試驗裝置進行標(biāo)定設(shè)兩塊壓板面完全接觸時的距離為零這時步進電機控制

器的讀數(shù)應(yīng)調(diào)為零當(dāng)光纖斷裂時可采用塊規(guī)來校驗該距離以核實步進電機控制器顯示的壓板間距

值零位置的可重復(fù)性應(yīng)在

注兩壓板的表面在接觸之前應(yīng)仔細(xì)清潔

光纖壓板分開的初始間隙應(yīng)調(diào)定在其中包括槽深

在總體光纖以給定的壓板速度作試驗以前從同批光纖中先取一根進行斷裂試驗以確定光纖

斷裂時的壓板間距用這個壓板間距來計算斷裂應(yīng)力式式和式采用等于斷裂應(yīng)力

的應(yīng)力值用式式式和式就可計算確定初始開始時壓板間距由于步進電機

的最高速度限制了壓板的最高速度采用計算出的壓板間距將縮短試驗時間和達(dá)到最高壓板速度

先用較高的壓板速度結(jié)合降低負(fù)載值的方法可以縮短試驗時間若規(guī)定的壓板速度為那

么在次快速度下試驗一些樣品來確定一個斷裂應(yīng)力范圍接著用次快速度把光纖預(yù)加載到

等于或小于此速度下找到的最低斷裂應(yīng)力的接著再用規(guī)定的壓板速度進行試驗直至光纖斷裂

小心掐住試樣的兩端把它彎曲后插入兩壓板之間然后將其向上拉至圖所示位置在操作

光纖或?qū)饫w加載時不得用手指觸摸彎曲的光纖標(biāo)距長度彎曲光纖的頂點應(yīng)始終在夾具中的同一

位置這可減小壓板不平行的影響光纖的方向朝上或朝下均可

樣品斷裂后停掉電機記錄光纖斷裂時壓板的間距

在規(guī)定的加載速率下對每一根光纖樣品重復(fù)步驟至在其他規(guī)定的加載速率

下對所有樣品重復(fù)步驟至

使用中的方程計算每次斷裂時的光纖斷裂應(yīng)力

使用中的方程完成要求的總體統(tǒng)計計算

計算

斷裂應(yīng)力

每根光纖的斷裂應(yīng)力由下式計算

式中斷裂應(yīng)力

楊氏模量

光纖彎曲頂點的斷裂應(yīng)變

非線性應(yīng)力應(yīng)變特性的修正系數(shù)的典型值為

玻璃光纖直徑

光纖斷裂時壓板間的距離

包括任何涂覆層的光纖總直徑

兩個槽的總深度見圖

在給定壓板速率下的斷裂應(yīng)力按中的規(guī)定

動態(tài)兩點彎曲應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)

中值斷裂應(yīng)力通常將按下式隨恒定壓板速度變化

截距

式中玻璃光纖的半徑

截距如圖所示的在單位恒定壓板速度下斷裂應(yīng)力的對數(shù)

截距可按下式計算

截距斜率

采用附錄中的算法來計算的估算值和試驗的置信區(qū)間而且對的斜

率的估算值標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)小于參見附錄中來確定

結(jié)果

試驗結(jié)果報告應(yīng)包括下列內(nèi)容

試驗名稱

試驗日期和操作人員

光纖標(biāo)識

環(huán)境溫度和相對濕度

動態(tài)兩點彎曲應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)其他參數(shù)在考慮中

按用戶要求提供下列數(shù)據(jù)

壓板速度

每種壓板速度的樣本大小

估算值標(biāo)準(zhǔn)偏差

環(huán)境預(yù)處理時間

玻璃光纖的楊氏模量如果設(shè)定值與給定的值不同

擬合參數(shù)斷裂應(yīng)力中值和

所有壓板速率下的威布爾曲線

和

玻璃光纖直徑

圖動態(tài)疲勞數(shù)據(jù)圖

方法用軸向張力法測量光纖靜態(tài)疲勞參數(shù)

目的

本方法用來確定單根光纖段在張力下的靜態(tài)疲勞參數(shù)本方法通過改變施加的應(yīng)力水平來試驗光

纖的靜態(tài)疲勞性能

裝置

試驗裝置的排列如圖所示每種裝置均由對光纖施加應(yīng)力和監(jiān)測光纖斷裂時間兩部分構(gòu)成標(biāo)

距長度即兩個卡盤之間的距離應(yīng)為

試樣夾持

按的要求

給光纖施加應(yīng)力

將已知重量懸掛在一個輪子上給光纖施加應(yīng)力見圖

在一給定標(biāo)稱應(yīng)力水平下試驗幾個樣品對一給定的標(biāo)稱量實際應(yīng)力水平的范圍能影響測試精

度對于簡單的中值計算法試驗用應(yīng)力水平應(yīng)在給定標(biāo)稱應(yīng)力值的以內(nèi)對同調(diào)法和最大似

然估算法應(yīng)記錄每根樣品的單個應(yīng)力水平以便于計算見

測量斷裂時間

有許多監(jiān)測光纖斷裂時間的技術(shù)可供本試驗中采用其中之一是在對光纖施加應(yīng)力的懸掛重物下

放置記時器

圖靜態(tài)疲勞張力試驗裝置示意圖

試樣

每種標(biāo)稱應(yīng)力水平下的樣本大小應(yīng)至少為

程序

應(yīng)對至少五種不同的標(biāo)稱施加應(yīng)力水平進行試驗標(biāo)稱應(yīng)力的選擇應(yīng)使其中值斷裂時間大約從

使得在對數(shù)坐標(biāo)紙上有大約相等的間距對標(biāo)準(zhǔn)的二氧化硅系光纖達(dá)到這一要求的負(fù)載范

圍為

由于斷裂時間取決于光纖斷裂應(yīng)力和疲勞參數(shù)所施加的實際標(biāo)稱應(yīng)力水平和施加的應(yīng)力水平的

個數(shù)能反復(fù)來確定換句話說開始試驗時可以用一個寬的應(yīng)力水平范圍將斷裂太快或太慢的試驗數(shù)

據(jù)舍去

樣品作完預(yù)處理之后安裝在試驗裝置上監(jiān)測并記錄每根光纖斷裂的時間對一樣品組在一給定

的標(biāo)稱應(yīng)力水平下進行試驗時只要中間樣品已斷裂就可提前中止試驗若多半樣品已斷裂在所有余

留樣品斷裂以前就可進行計算并確定中值斷裂時間應(yīng)對每次測試計算和報告估算值標(biāo)準(zhǔn)偏差

估算值標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)小于

計算

斷裂應(yīng)力

按的規(guī)定

靜態(tài)張力應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)

樣品中值法

本方法不需假設(shè)威布爾斜率為線性由于未采用全部數(shù)據(jù)將會產(chǎn)生比其他方法更大的

估算值標(biāo)準(zhǔn)偏差對每種標(biāo)稱應(yīng)力水平對應(yīng)的中值斷裂時間就被確定用最小均方差和的

方法把數(shù)據(jù)擬合到下面線性回歸模式

截距

上式中的截距值為

截距中值中值

其他替代方法

例如同調(diào)法或最大擬然估算法也能用于確定見附錄的

結(jié)果

試驗結(jié)果報告應(yīng)包括下列內(nèi)容

試驗名稱

試驗日期和操作人員

光纖標(biāo)識

環(huán)境溫度和相對濕度

靜態(tài)張力應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)其他參數(shù)在考慮中

按用戶要求提供下列數(shù)據(jù)

光纖直徑

涂覆層直徑若考慮

標(biāo)距長度

每種標(biāo)稱應(yīng)力水平的初始樣本大小和標(biāo)稱應(yīng)力水平的個數(shù)

所用的環(huán)境預(yù)處理時間

的計算方法

和的中值

斷裂應(yīng)力計算方法若采用的方法應(yīng)報告涂覆層和玻璃的楊氏模量

標(biāo)稱應(yīng)力水平

方法用兩點彎曲法測量光纖靜態(tài)疲勞參數(shù)

目的

本程序規(guī)定了用兩點彎曲測量光纖靜態(tài)疲勞參數(shù)的方法對使用中光纖因彎曲而產(chǎn)生應(yīng)力的那些

情況應(yīng)選彎曲法

裝置

一種試驗裝置如圖所示刻有槽的平行板和間距調(diào)節(jié)墊應(yīng)由熱穩(wěn)定材料例如不銹鋼制成

間距調(diào)節(jié)墊用于限定平板之間要求的間隙可用精確內(nèi)徑的玻璃管或精密鉸孔過的金屬板代替圖

所示的平行板在這些情況中管壁起到像平行板同樣的功能

圖靜態(tài)疲勞兩點彎曲裝置示意圖

可采用聲學(xué)傳感器和合適的輸出電壓監(jiān)視器檢測光纖的斷裂也可采用其他方法檢測光纖的

斷裂例如將光注入試驗光纖傳感裝置應(yīng)能以精度等于或優(yōu)于實際斷裂時間的精度測量斷裂時

間

試樣

試樣為一段長度大約的涂覆光纖玻璃光纖直徑應(yīng)確知到涂覆層直徑應(yīng)

確知到每種標(biāo)稱應(yīng)力水平下的樣本大小至少為

程序

應(yīng)至少采用五種不同的標(biāo)稱應(yīng)力水平進行試驗標(biāo)稱應(yīng)力的選擇應(yīng)使其中值斷裂時間大約從

裝配兩點彎曲夾具采用合適高度的墊片以便在光纖彎曲的頂點產(chǎn)生期望的最大應(yīng)力用式

式和式計算產(chǎn)生期望施加應(yīng)力值的墊片高度若采用精確內(nèi)徑的玻璃管或精密鉸孔過的金屬

板式中的等于零將預(yù)處理過的光纖裝入夾具使用探測器記錄每次斷裂的時間探測器應(yīng)確

保記錄準(zhǔn)確

計算

斷裂應(yīng)力

按的規(guī)定

靜態(tài)兩點彎曲應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)

按的規(guī)定

結(jié)果

試驗結(jié)果報告應(yīng)包括下列內(nèi)容

試驗名稱

試驗日期和操作人員

光纖標(biāo)識

環(huán)境溫度和相對濕度

靜態(tài)兩點彎曲應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)其他參數(shù)在考慮中

按用戶要求提供下列數(shù)據(jù)

光纖玻璃直徑

涂覆層直徑

光纖的彈性模量

每種標(biāo)稱應(yīng)力水平的初始樣本大小和標(biāo)稱應(yīng)力水平的個數(shù)

計算的方法

對所測的每個應(yīng)變值按算出威布爾形狀參數(shù)

的估算值標(biāo)準(zhǔn)偏差

標(biāo)稱應(yīng)力水平

方法用均勻彎曲法測量光纖靜態(tài)疲勞參數(shù)

目的

本程序規(guī)定了用均勻彎曲確定單根光纖段靜態(tài)疲勞參數(shù)的方法本方法采用不同的彎曲直徑來試

驗光纖靜態(tài)疲勞性能

裝置

彎曲應(yīng)力試驗裝置由不同精確直徑的圓棒組成光纖纏繞在圓棒上便受到彎曲應(yīng)力如圖所示

樣品夾持

應(yīng)采用橡膠環(huán)粘結(jié)劑粘膠帶的方法把受試光纖兩端頭固定在圓棒上應(yīng)夾緊光纖使得在斷裂之

前不會滑動并盡量避免光纖在夾持處斷裂記錄在夾持處發(fā)生斷裂的根數(shù)但不算作樣品部分或不用

在隨后的計算中

需要一臺纏繞設(shè)備將受試光纖繞在圓棒上光纖應(yīng)以最小節(jié)距纏繞應(yīng)小心避免纏繞過程中給光

纖引入不必要的張力需要足夠的卷繞力如確保光纖纏繞在圓棒上時全長都接觸到圓棒

圖靜態(tài)疲勞均勻彎曲裝置示意圖

給光纖施加應(yīng)力

適當(dāng)選擇圓棒直徑可改變光纖應(yīng)力水平在每種給定的標(biāo)稱應(yīng)力水平下應(yīng)試驗幾個樣品對于簡

單的中值計算法一個給定應(yīng)力水平下圓棒直徑的范圍應(yīng)在標(biāo)稱值的以內(nèi)對于同調(diào)法和最大

似然計算法應(yīng)記錄每根樣品單個應(yīng)力水平以便用于計算

測量斷裂時間

有很多監(jiān)測光纖斷裂時間的技術(shù)可供本試驗使用一種方法是采用聲發(fā)射探測器或轉(zhuǎn)換器來響應(yīng)

光纖斷裂并在光纖斷裂時給計算機發(fā)出信號另一種方法是用光學(xué)技術(shù)探測圓棒在一個特殊支承套中

的存在當(dāng)光纖斷裂時圓棒從支承套中推出另外還可通過探測受試光纖傳輸光的技術(shù)來測量

試樣

每種標(biāo)稱應(yīng)力水平下的樣本大小至少為每次試驗的光纖長度為玻璃光纖直徑應(yīng)確知到

涂層直徑應(yīng)確知到

程序

應(yīng)至少試驗五種不同的標(biāo)稱應(yīng)力水平應(yīng)按中值斷裂時間從大約到的范圍選擇標(biāo)稱應(yīng)

力

計算

斷裂應(yīng)力

由下式計算每根光纖的斷裂應(yīng)力

式中斷裂應(yīng)力

楊氏模量

斷裂應(yīng)變

非線性應(yīng)力應(yīng)變特性修正系數(shù)的典型值為

玻璃光纖直徑

圓棒直徑

包括任何涂覆層的光纖總直徑

靜態(tài)均勻彎曲應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)

按的規(guī)定

結(jié)果

試驗結(jié)果報告應(yīng)包括下列內(nèi)容

試驗名稱

試驗日期和操作人員

光纖標(biāo)識

環(huán)境溫度和相對濕度

靜態(tài)均勻彎曲應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)其他參數(shù)在考慮中

按用戶要求提供下列數(shù)據(jù)

光纖玻璃直徑

涂覆層直徑

估算值的標(biāo)準(zhǔn)偏差

纏繞在圓棒上的光纖長度

纏繞力

每個試驗組的初始樣本大小和試驗組的個數(shù)

每種直徑的圓棒數(shù)目

計算的方法

方法用側(cè)視顯微技術(shù)測量光纖的翹曲

目的

本試驗方法規(guī)定了一種用側(cè)視顯微技術(shù)測量未涂覆光纖曲率半徑或翹曲的程序在使用無源對準(zhǔn)

熔融焊接機或有源對準(zhǔn)批量熔融焊接機時光纖翹曲度是影響連接損耗的一個重要參數(shù)本程序通過確

定未支撐光纖端頭繞纖軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的偏離量來測量未涂覆光纖的曲率半徑已知光纖最大偏離量和

從光纖夾具到測量點的懸空距離用一個簡單的圓模型就能計算光纖的曲率光徑計算公式推導(dǎo)見附錄

提示的附錄

本程序給出了二種收集數(shù)據(jù)和計算的方法在方法中是將光纖旋轉(zhuǎn)時用測微器測得的最大和

最小讀數(shù)之差的一半確定為光纖偏離量在方法中是將均勻旋轉(zhuǎn)步幅下測得的一組偏離數(shù)據(jù)用正

弦函數(shù)擬合最佳擬合正弦波的峰到峰幅值的一半被確定為光纖偏離量

裝置

典型的試驗裝置示于圖圖和圖

光纖夾具

使用一種合適的夾具保持光纖在一個恒定的軸上并允許光纖旋轉(zhuǎn)夾具可以由一型槽例

如真空卡盤或一光纖套筒組成若使用套筒為減小測量偏離的易變性需保證內(nèi)徑與光纖外徑的配合

公差足夠小

旋轉(zhuǎn)夾具

采用一旋轉(zhuǎn)夾具夾住光纖一端并能提供將試樣旋轉(zhuǎn)的精確方法該裝置可以手動操作或靠

步進電機驅(qū)動

偏離測量裝置

提供一種來測量光纖旋轉(zhuǎn)時偏離的裝置該裝置可由可視顯微鏡或如激光測微器類的光學(xué)測

量儀器組成若采用可視顯微鏡要提供允許精確測量光纖偏離的方式例如測微目鏡或圖像分析系統(tǒng)

攝像機和監(jiān)視器

攝像機和監(jiān)視器可用于增強手動或自動操作的可視系統(tǒng)功能

視頻分析儀

采用視頻圖像分析儀可提供更精密的測量線的定位

計算機

可用計算機系統(tǒng)進行過程控制數(shù)據(jù)收集和計算

試樣

試樣應(yīng)是一段適當(dāng)長度的未成纜光纖其一端應(yīng)剝?nèi)プ銐蜷L度的涂覆層使之能安裝在夾具上并有

適當(dāng)懸空長度

試驗程序

將未涂覆光纖端安放在光纖夾具中端頭伸出夾具外適當(dāng)?shù)膽铱站嚯x典型懸空距離是

試樣另一端固定在旋轉(zhuǎn)裝置上

方法的程序

旋轉(zhuǎn)試樣直到偏離讀數(shù)是在最大或最小位置記錄此時的偏離值再旋轉(zhuǎn)試樣約直到偏離

讀數(shù)是在另一極端位置記錄偏離值

方法的程序

記錄試樣在初始位置的偏離值和角度值以均等角度步幅旋轉(zhuǎn)樣品記錄在每個步幅下

的偏離值和角度步幅典型的角度步幅是至

計算

偏離量的計算方法

由下式計算光纖偏離量

式中和分別是最小偏離值和最大偏離值

偏離量的計算方法

把位置數(shù)據(jù)和擬合成下列形式的正弦函數(shù)并確定系數(shù)和

式中就是光纖偏移量即

曲率半徑翹曲的計算

因為測量任何樣品的總光纖偏離量將取決于懸空距離采用圓模型把光纖翹曲作為曲率半徑

進行計算是方便的

式中曲率半徑

懸空距離

光纖偏離量

結(jié)果

試驗結(jié)果應(yīng)包括下列內(nèi)容

試驗名稱

試驗日期和操作人員

光纖樣品標(biāo)識

光纖曲率半徑

按用戶要求提交下列資料

采用的試驗方法

所用設(shè)備的描述

標(biāo)定數(shù)據(jù)

圖采用光學(xué)顯微鏡測量光纖翹曲裝置的示意圖

圖采用激光測微儀測量光纖翹曲裝置的示意圖

圖樣品夾持在套筒中測量光纖翹曲裝置的示意圖

方法用激光束散射法測量光纖的翹曲

目的

本方法規(guī)定了用激光束散射測量未涂覆光纖的曲率半徑翹曲的程序該參數(shù)與同時連接多根光

纖的技術(shù)有關(guān)對連接損耗有重要影響

裝置

典型試驗裝置示于圖

光源

采用分離的激光束作光源它由一激光器光束分離器和一個三棱鏡組成

檢測器

采用像線性傳感器一類的圖像傳感器作檢測器

試樣

樣品固定在一個旋轉(zhuǎn)夾持器中該夾持器應(yīng)允許光纖繞夾具的軸旋轉(zhuǎn)未涂覆光纖固定在樣

品夾持器中并豎直延伸出夾持器一個規(guī)定的懸空長度

程序

標(biāo)定

用一根非翹曲光纖給出系統(tǒng)的標(biāo)定因子

測量

樣品旋轉(zhuǎn)時通過線傳感器讀出兩反射光束之間的距離將最大反射束距離記作光纖的曲率

半徑由下式計算

式中曲率半徑

光纖和線傳感器間的距離

反射束距離

入射束距離

式的推導(dǎo)見附錄提示的附錄

結(jié)果

試驗結(jié)果應(yīng)包括下列內(nèi)容

試驗名稱

試驗日期和操作人員

光纖樣品標(biāo)識

光纖曲率半徑

按用戶要求提交下列資料

采用的試驗方法

所用設(shè)備的描述

標(biāo)定數(shù)據(jù)

圖用激光束散射法測量光纖翹曲裝置的示意圖

附錄

標(biāo)準(zhǔn)的附錄

斷裂應(yīng)力試驗的統(tǒng)計計算

樣品尺寸和樣本大小

樣品尺寸

斷裂應(yīng)力試驗具有統(tǒng)計特性應(yīng)測量許多單根光纖的斷裂應(yīng)力其中每根光纖都是一個給定總體的

代表試驗結(jié)果作為一個整體以概率分布的形式來報告

樣品尺寸和標(biāo)距長度決定了其代表總體特征的程序以及測量的概率范圍通常標(biāo)距長度也會影響

試驗結(jié)果因為實測的斷裂應(yīng)力隨標(biāo)距長度的增加而下降

樣本大小

實際上不可能預(yù)先選擇相同的裂紋樣品在每種應(yīng)變速率下進行試驗而是要求抽取的試樣可估算

光纖的平均裂紋性質(zhì)試驗置信區(qū)間寬度受到在不同應(yīng)變速率下受試裂紋的不同性所支配也就是置信

區(qū)間是疲勞試驗準(zhǔn)確度的度量而不是光纖屬性的直接度量

表給出了動態(tài)應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)威布爾斜率和每種應(yīng)變速率下樣本大小

的各種組合下的典型置信區(qū)間此結(jié)果是對式章所定義的疲勞特性用蒙特卡羅

模擬一條理想的威布爾分布而得到的在模擬中采用了四種應(yīng)變速率每種相差一個數(shù)量級

表的置信區(qū)間

真實值

每種應(yīng)變速率的樣本大小

計算動態(tài)應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)的數(shù)值算法

本算法用同調(diào)的最小二乘法計算的估算值和其置信區(qū)間本算法的合理使用只限于在對每

種應(yīng)變速率規(guī)定相同的樣本大小的那些試驗

為第個應(yīng)變速率下第個斷裂的斷裂應(yīng)力

為第個應(yīng)變速率下的應(yīng)力速率

設(shè)到為應(yīng)變速率的數(shù)目

到為每個速率下的樣品數(shù)目

設(shè)

設(shè)

設(shè)

設(shè)

斜率設(shè)

式中為估算值的標(biāo)準(zhǔn)偏差

設(shè)

則

式中和形成估算值的置信區(qū)間

計算得截距

斜率為斜率

計算斷裂應(yīng)力的完整方法

此法直接考慮到涂層的模量

設(shè)和分別為涂層的模量和橫截面積和分別為光纖的模量和橫截面積設(shè)為樣品斷

裂時的實測張力石英光纖的楊氏模量為

斷裂應(yīng)力則為

對和類光纖其標(biāo)稱玻璃光纖直徑和涂層直徑分別為和式章中所

采用的標(biāo)稱玻璃光纖橫截面積在玻璃光纖直徑容差為時其最大計算誤差為

計算斷裂應(yīng)力的其他方法

同調(diào)法

本法使用所有數(shù)據(jù)但要求假定每組的威布爾曲線是相同的且是線性的由于使用了所

有數(shù)據(jù)故本法只產(chǎn)生較小的估算值標(biāo)準(zhǔn)偏差

設(shè)為第個樣品在第個標(biāo)稱應(yīng)力水平下的斷裂時間為此樣品的標(biāo)稱應(yīng)力水平為第試

驗組的樣品數(shù)對每個威布爾參數(shù)計算如下

用最小均方差和的方法把數(shù)據(jù)擬合到下列線性回歸模式

常數(shù)

作為估算值報告

估算值的標(biāo)準(zhǔn)偏差與其數(shù)值近似于和的方差和協(xié)方差

方差方差方差協(xié)方差

估算值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為方差

報告和的中值

最大似然估計

本法也要求假定每個標(biāo)稱應(yīng)力水平的威布爾曲線是從簡單的基礎(chǔ)斷裂應(yīng)力分布推導(dǎo)出

來的且是線性的本法是最好的但也最復(fù)雜對于所有試樣斷裂以前就中止試驗的方法把數(shù)據(jù)截斷

的情況本法也能作精確的處理統(tǒng)計資料可用來完成該計算它是基于下面概率模型

式中斷裂時間為時的累積斷裂概率

威布爾定標(biāo)參數(shù)

靜態(tài)威布爾形狀參數(shù)

附錄

提示的附錄

應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)試驗方法的應(yīng)用指南

引言

本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了試驗方法到這些試驗方法都可以用來確定一根玻璃光纖

的應(yīng)力腐蝕敏感性參數(shù)

本指南試圖給出有