СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ Российский патент 2014 года по МПК G01N3/20 

Изобретение относится к технике измерений параметров кабелей и может быть использовано для измерения жесткости оптических кабелей с высокой прочностью на разрыв при низких температурах.

Известен способ «чистого изгиба» [1] для измерений жесткости оптических кабелей, заключающийся в том, что образец кабеля загружают по схеме однопролетной двухопорной балки с равными сосредоточенными моментами в концевых опорных ее сечениях (фиг.1), по данной схеме строят диаграмму зависимости момента M(φ) от угла закручивания φ, пренебрегают гистере-зисным характером диаграмм, осуществляют линейную аппроксимацию зависимости М(φ) и оценивают жесткость оптического кабеля как:

где В - жесткость, кг/м2; l - длина образца, м; М - нагрузочный момент, кг·м; φ - угловое перемещение, рад.

На фиг.2 представлена схема устройства для измерения жесткости описанным выше способом «чистого» изгиба в положении, позволяющем осуществить деформацию чистого изгиба образца кабеля 1, снабженного захватами 2, соединенными с захватами нагрузочного устройства 3. Загрузочное устройство установлено на подвижные платформы 5 и снабжено шкивами 4, охваченными гибкими нитями с нагрузочными площадками 6. Нагрузочные шкивы посредством шестеренчатой передачи связаны с отсчетными дисками 7, помещенными на той же подвижной платформе, имеющей возможность свободного перемещения на рейки 8, прикрепленной стойками к неподвижному основанию 10. Описанная схема является универсальной для измерений жесткости образцов оптического кабеля. Однако, реализация данного способа при низких отрицательных температурах в условиях климатической камеры требует значительных дополнительных затрат на обеспечение свободного вращения шкивов, шестеренчатых передач и свободного перемещения подвижной платформы.

Известен способ [2] измерения жесткости оптических кабелей, заключающийся в том, что испытуемый образец оптического кабеля располагают на платформе горизонтально, один его конец закрепляют на платформе с помощью зажима, а к другому его концу на расстоянии l прикладывают силу F и в этой точке измеряют смещение У этого конца оптического кабеля относительно его оси, после чего определяют жесткость оптического кабеля по формуле:

Однако данный способ требует выполнения операций с испытуемым образцом оптического кабеля при низких отрицательных температурах в условиях климатической камеры, а при испытании образцов жестких кабелей для корректного отсчета смещения конца оптического кабеля регулирования прикладываемой силы. А это, в свою очередь, требует либо автоматизации процессов, выполняемых в условиях климатической камеры при низких температурах, либо действий человека-оператора также в условиях климатической камеры при низких температурах, что связано со значительными затратами.

Сущностью предполагаемого изобретения является расширение области применения и снижение затрат.

Эта сущность достигается тем, что, согласно способу измерения жесткости оптического кабеля при низкой температуре один конец образца оптического кабеля закрепляют на платформе с помощью первого зажима, а к другому его концу на расстоянии l прикладывают силу, причем второй конец образца оптического кабеля отгибают от его оси на угол θ>45° и закрепляют на платформе с помощью второго зажима, после чего платформу с закрепленным на ней образцом кабеля помещают в климатическую камеру, устанавливают в ней заданную температуру, при которой измеряют радиус изгиба оптического кабеля на выходе из первого зажима, при этом предварительно, для одних и тех же значений угла θ и расстояния l, при нормальной температуре выполняют измерения относительных радиусов изгиба на выходе из первого зажима R₀ и R₁, для двух образцов оптического кабеля, для которых значения жесткости при нормальной температуре B₀ и B₁ известны и отличаются друг от друга, после чего, для тех же значений угла в и расстояния l выполняют измерения относительного радиуса изгиба на выходе из первого зажима испытуемого образца оптического кабеля R_x при заданной низкой температуре, а жесткость испытуемого образца оптического кабеля при заданной низкой температуре B_x определяют по формуле:

где R₀, R₁, R_x - результаты измерений для одних и тех же значений угла в и расстояния l относительных радиусов изгиба образцов оптических кабелей с жесткостью В₀, В₁, В_x, соответственно, а относительный радиус изгиба определяют как отношение радиуса изгиба оптического кабеля на выходе из зажима к радиусу оптического кабеля.

На фиг.3 представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа.

Устройство содержит образец оптического кабеля 1, первый зажим 2 и второй зажим 3, платформу 4 и климатическую камеру 5, при этом один конец образца оптического кабеля закреплен на платформе 4 с помощью первого зажима 2, а другой его конец отогнут от его оси на угол 6 и закреплен на платформе 4 с помощью второго зажима 3, платфома 4 с закрепленным на ней образцом оптического кабеля 1 помещена в климатическую камеру 5.

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно, устройство калибруют. Для этого при заданных значениях угла θ и расстояния l, при нормальной температуре выполняют измерения относительных радиусов изгиба R₀ и R₁ для двух образцов оптического кабеля, для которых значения жесткости при нормальной температуре В₀ и B₁ известны и отличаются друг от друга, и рассчитывают константу С по формуле (2). Измерения радиусов изгиба выполняют в следующей последовательности. Один конец образца оптического кабеля 1 закрепляют на платформе 4 с помощью первого зажима 1, к другому его концу на расстоянии l прикладывают силу, отгибают его от оси на угол θ и закрепляют на платформе 4 с помощью второго зажима 3. Затем платформу 4 с закрепленным на ней образцом оптического кабеля 1 помещают в климатическую камеру 5, в которой устанавливают заданную температуру, после чего измеряют относительный радиус изгиба оптического кабеля 1 на выходе из первого зажима 2. Затем, для тех же значений угла θ и расстояния l выполняют измерения радиуса изгиба на выходе из первого зажима испытуемого образца оптического кабеля - R_x при заданной низкой температуре и определяют жесткость испытуемого образца оптического кабеля при заданной низкой температуре - В_x по формуле (1).

По сравнению с прототипом предлагаемый способ не требует регулирования параметров и выполнения каких-либо операций с испытуемым образцом оптического кабеля при низких отрицательных температурах в условиях климатической камеры. Измерения радиуса изгиба могут быть выполнены по фотографии платформы с закрепленным на ней образцом оптического кабеля, которую можно сделать через окно климатической камеры. Это, в свою очередь, исключает потребность в автоматизации процессов, выполняемых с образцом оптического кабеля в климатической камере, и присутствия человека-оператора в климатической камере при низких температурах, что и обеспечивает расширение области применения и снижение затрат.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мусалимов В.М., Соханев Б.В. Механические испытания гибких кабелей // Томск: Изд-во Томского университета, 1984. - 64 с.

2. IEC 60794-1-2:1999. Optical fibers - Part 1-2: Generic specification - Basic optical cable test procedures.

Изобретение относится к технике измерений параметров кабелей и может быть использовано для измерения жесткости оптических кабелей с высокой прочностью на разрыв при низких температурах. Сущность: один конец образца оптического кабеля закрепляют на платформе с помощью первого зажима, а второй конец образца оптического кабеля отгибают от его оси на угол θ>45° и закрепляют на платформе с помощью второго зажима, после чего платформу с закрепленным на ней образцом кабеля помещают в климатическую камеру, устанавливают в ней заданную температуру, при которой измеряют радиус изгиба оптического кабеля на выходе из первого зажима. Предварительно, для одних и тех же значений угла θ и расстояния 1, при нормальной температуре выполняют измерения относительных радиусов изгиба на выходе из первого зажима R₀ и R₁ для двух образцов оптического кабеля, для которых значения жесткости при нормальной температуре В₀ и В₁ известны и отличаются друг от друга, после чего для тех же значений угла θ и расстояния 1 выполняют измерения относительного радиуса изгиба на выходе из первого зажима испытуемого образца оптического кабеля R_x при заданной низкой температуре. Относительный радиус изгиба определяют как отношение радиуса изгиба оптического кабеля на выходе из зажима к радиусу оптического кабеля, а жесткость испытуемого образца оптического кабеля при заданной низкой температуре В_x определяют по зависимости. Технический результат: расширение области применения и снижение затрат. 3 ил.

Способ измерения жесткости оптического кабеля при низкой температуре, заключающийся в том, что один конец образца оптического кабеля закрепляют на платформе с помощью первого зажима, а к другому его концу на расстоянии l прикладывают силу, отличающийся тем, что второй конец образца оптического кабеля отгибают от его оси на угол θ>45° и закрепляют на платформе с помощью второго зажима, после чего платформу с закрепленным на ней образцом кабеля помещают в климатическую камеру, устанавливают в ней заданную температуру, при которой измеряют радиус изгиба оптического кабеля на выходе из первого зажима, при этом предварительно для одних и тех же значений угла θ и расстояния l при нормальной температуре выполняют измерения относительных радиусов изгиба на выходе из первого зажима R₀ и R₁ для двух образцов оптического кабеля, для которых значения жесткости при нормальной температуре В₀ и В₁ известны и отличаются друг от друга, после чего для тех же значений угла θ и расстояния l выполняют измерения относительного радиуса изгиба на выходе из первого зажима испытуемого образца оптического кабеля R_x при заданной низкой температуре, а жесткость испытуемого образца оптического кабеля при заданной низкой температуре В_х определяют по формуле:
,
,
где R₀, R₁, R_x - результаты измерений для одних и тех же значений угла θ и расстояния l относительных радиусов изгиба образцов оптических кабелей с жесткостью В₀, В₁, В_х соответственно, а относительный радиус изгиба определяют как отношение радиуса изгиба оптического кабеля на выходе из зажима к радиусу оптического кабеля.