Optička vlakna su sama po sebi krhkija od bakra. To je posebna vrsta stakla (taljeni silicij), s tipičnom vlačnom čvrstoćom koja je upola manja od bakra. Međutim, iako topljeni silicijev dioksid izgleda i može se osjetiti krhko i lomljivo, ako se pravilno obradi, testira i koristi, pokazalo se da je neizmjerno izdržljiv.
Za procjenu trajnosti bilo kojeg materijala korisno je uzeti u obzir određene atribute:
Početna snaga
Stopa razgradnje
Sve mane koje ga mogu oslabiti
Reagensi koji ga mogu oslabiti
Njegov optički životni vijek - jer silicij i dalje mora biti u stanju funkcionirati na zadovoljavajući način
Imajući ovo na umu, četiri su čimbenika koja će utjecati na dugovječnost vaše optičke mreže:
1. Površinske greške
Prvobitno silikatno staklo koje nema nedostataka iznimno je otporno na degradaciju. Međutim, sva komercijalno proizvedena optička vlakna imaju površinske nedostatke (male mikropukotine) koje smanjuju dugovječnost materijala pod određenim uvjetima. Kritični faktor ovdje je faktor intenziteta naprezanja "K", povezan s primijenjenim naprezanjem i kvadratnim korijenom dubine pukotine. To znači da "prava" vlakna - ona s malim nedostacima - isprva pate od sporog rasta tih nedostataka nakon čega slijedi brzi rast do kvara.
Kako bi se to prevladalo, renomirani dobavljači vlakana provode "testiranje dokaza", kojim se vlakno rasteže na unaprijed postavljenu razinu (obično 1 posto) tijekom određenog trajanja kako bi se namjerno razbili veći nedostaci.
2. Smanjenje degradacije
Korisniku tada ostaje vlakno koje sadrži manje, manje nedostatke koje treba zaštititi od nepotrebne degradacije. To prvenstveno znači zaustavljanje stvaranja novih nedostataka premazivanjem vlakna zaštitnim i izdržljivim materijalom za njegov primarni premaz.
3. Instalacijske napetosti
Znamo da je stres glavni neprijatelj dugovječnosti vlakana, tako da se zadatak zaštite prenosi na kablovca, koji će osigurati da upotreba prikladnih elemenata za čvrstoću ograniči stres primijenjen na kabel na mnogo manje od 1 posto razine proof testa. Instalater zatim mora osigurati da proces postavljanja ne prenapreže kabel.
Od tri tehnike koje se uobičajeno koriste - povlačenje, guranje i puhanje - samo povlačenje stvara nepoželjno istezanje (vlačno naprezanje). Za razliku od metala, staklo ne trpi zamor zbog stiskanja, tako da blaga kompresija nastala tijekom guranja ne oštećuje vlakno.
4. Čimbenici okoliša
Jednom postavljeno, lokalno okruženje ima veliki utjecaj na vijek trajanja vlakana. Povišene temperature mogu ubrzati rast pukotina, ali je prisutnost vode ono što je povijesno najviše zabrinjavalo. Rast pukotina pod naprezanjem pospješuje voda što dovodi do "korozije naprezanja".
Možete provjeriti koja je tendencija vlakna da trpi naponsku koroziju pregledom njegovog "parametra osjetljivosti na naponsku koroziju", koji se mnogo prikladnije naziva "n". Visoka vrijednost n (oko 20) ukazuje na izdržljivo vlakno i premaz.
Izračunavanje koliko će vaša mreža trajati
Imajući na umu četiri gornja faktora, kako možete izračunati životni vijek vaše optičke mreže? Da bi to učinio, mrežni planer mora uzeti u obzir dva ulaza:
Kako su nedostaci raspoređeni među optičkim vlaknima, korištenjem Weibullove distribucije
Rezultati ispitivanja čvrstoće vlakana, koje obično provode proizvođači
Kombinacija (predviđene) raspodjele grešaka s teorijom rasta pukotina generirala je nekoliko modela vijeka trajanja optičkih vlakana, koji se mogu vidjeti ovdje.
Općenito, ovi modeli daju vjerojatnost kvara za bilo koji kilometar vlakana tijekom odabranog vijeka trajanja, negdje između 20 i 40 godina. Za ispravno instalirano vlakno razine 1, vjerojatnost kvara u takvom vremenskom okviru je reda veličine 1 u 100,000.
Za usporedbu, šanse da se vlakno ošteti ručnom intervencijom, poput kopanja, u istom vremenskom razdoblju su oko 1 prema 1,000. Kvalitetno svjetlovodno vlakno, instalirano benignim tehnikama i od strane pažljivih instalatera u prihvatljivim uvjetima, stoga bi trebalo biti izuzetno pouzdano - pod uvjetom da se ne ometa.
Također je vrijedno istaknuti da su same duljine kabela rijetko kvarile "intrinzično", ali bilo je kvarova na spojevima gdje kabel i vrsta spoja nisu dobro usklađeni, što je dopuštalo pomicanje vlakana - na primjer, zbog promjena temperature. To dovodi do prenaprezanja vlakna i konačnog loma.
Dokazi s terena
S obzirom na to da su prvi optički sustavi velikih razmjera postavljeni ranih 1980-ih, kako su prošli? Dobra vijest je da tijekom posljednjih 35 godina nije bilo velikih izbijanja kvarova vlakana u ispravno instaliranim sustavima koji koriste komponente razine 1. Zamijećeni su lomovi, ali oni su pretežno tamo gdje su vlakna uklonjena iz kabela i savijena ispod dopuštenog radijusa savijanja.
Zapravo, ako se vlakna pravilno skladište i namotaju, vrlo je moguće da se pokažu čvršća nego što smo isprva mislili. Možda će izvorni nedostaci početi zacjeljivati s vremenom i izlaganjem vodi pod niskim razinama stresa.
Kao što smo vidjeli na drugim blogovima, najveći neprijatelji pažljivo projektiranoj pouzdanosti optičkih vlakana mogu biti ljudi, životinje ili majka priroda, a ne sam staljeni silicij. Ostavljajući ove netehničke probleme po strani, vrlo je moguće da bi same svjetlovodne mreže mogle nastaviti raditi, s nadograđenom optoelektronikom, još mnogo godina - možda čak i onoliko dugo koliko i njihovi bakreni prethodnici!