Wenn man sie bei der Installation versehentlich durchbricht, muss dann die gesamte Leitung ersetzt werden?
Wenn Glasfasern während des Baus versehentlich brechen, müssen sie nicht unbedingt komplett ausgetauscht und neu verlegt werden.
Die Möglichkeit und die Lösungsansätze zur Reparatur von Glasfasern hängen vom physischen Ort des Bruchs (Übertragungs- oder Sensorsegment) und der Art der Kabelstruktur und -kapselung ab.
I. Physikalische Kernprinzipien der Glasfaserreparatur
Quarzglasfasern (hauptsächlich Siliziumdioxid \text{SiO}_2 ) können nach dem Bruch durch zwei Hauptverfahren in der optischen Technik verbunden werden:
- Fusion Splicing (Schmelzverbindung):
Mittels eines Hochtemperaturlichtbogens, der durch eine Hochspannungsentladung erzeugt wird, werden die sauber geschnittenen Endflächen zweier Glasfasern erhitzt und zu einer Einheit verschmolzen. Für Standard-Singlemode-Fasern (Manteldurchmesser 125\ \mu\text{m} , Kerndurchmesser 9\ \mu\text{m} ) kann die typische Einfügedämpfung eines hochwertigen Schmelzverbindungspunktes unter 0.05\text{ dB} gehalten werden, mit einer hervorragenden Rückflussdämpfung, die praktisch keine Auswirkungen auf die Signalübertragung hat. - Mechanical Splicing (Mechanische Verbindung):
Verwendet präzise V-Nutten und ein optisches Kopplungsmedium zur physikalischen Ausrichtung und Fixierung. Die typische Einfügedämpfung liegt zwischen 0.1\text{ dB} \sim 0.5\text{ dB} und wird normalerweise für Notfallreparaturen oder provisorische Tests verwendet.
Somit sind Glasfasern aus Sicht der optischen Übertragungseigenschaften selbst schweiß- und reparaturfähig.
II. Fallweise Bewertung: Ist ein kompletter Austausch notwendig?
1. Bruch im Übertragungskabel oder im Pigtail-Bereich (nicht im Sensorbereich): Kein kompletter Austausch erforderlich
Wenn sich der Bruchpunkt im Übertragungssegment des Glasfaserkabels, im ausführenden Pigtail oder auf der Hauptleitung ohne Sensorelemente befindet:
- Behandlungsmethode: Beschädigte Bruchstellen abschneiden, die Beschichtung/Ummantelung neu abisolieren, den Kern mit einer Glasfaser-Schweißmaschine verschweißen und ein Schrumpfschutzrohr über die Schweißstelle schieben. Bei Kabeln mit gepanzerter Ummantelung zusätzlich Schutzrohre oder Muffen für mechanischen Schutz und Abdichtung verwenden.
- Produktbeispiel: Für Kommunikations- und Sensorfaserkabel, die mit nahtlosen Edelstahlrohren gekapselt sind, wie z. B. das OFSCN® 300°C Seamless Steel Tube Fiber Cable, unterstützen die internen Glasfasern Schmelzverbindungen und Bruchstellenverbindungen. Nach dem Schweißen mit Schutzhülsen versehen, beeinträchtigt dies die nachfolgende Signalübertragung nicht.
2. Bruch im Bereich des Faser-Bragg-Gitters (FBG) oder im Inneren kompakter Sensoren: Beschädigter Abschnitt muss normalerweise ersetzt werden
Wenn der Bruch im Faser-Bragg-Gitter-Sensor selbst oder im Kernbereich des aufgebrachten Gitterbereichs auftritt:
- Bruch im Gitterbereich: Das Sensorprinzip von Faser-Bragg-Gittern basiert auf periodischer Brechungsindexmodulation. Die zentrale Rückwellenlänge folgt der Formel:\lambda_B = 2 n_{\text{eff}} \LambdaWenn der Bruch im Gitterbereich ( \Lambda -Wirkungsbereich) auftritt, zerstört die Schweißung vor Ort die Kontinuität des Gitterzyklus und verändert die lokale Brechungsindexverteilung, was zu einer Verzerrung des Sensorwellenlängenspektrums oder zum Ausfall führt und die ursprünglichen Kalibrierungsparameter ab Werk nicht wiederhergestellt werden können.
- Bruch im strukturellen Aufbau: Bei Sensoren wie dem OFSCN® Alloy Tube Packaged Fiber Bragg Grating strain sensor, die in Metallrohren oder durch Presspassung gekapselt sind, wird die interne Glasfaser durch die Matrix eingeschränkt und verfügt über feste Kalibrierungskoeffizienten für Wellenlänge/Dehnung (in \mu\varepsilon/\text{pm} ). Das Zerlegen des Metallrohrs vor Ort, um interne Schweißarbeiten durchzuführen, erschwert die Gewährleistung einer konsistenten physikalischen Spannungsübertragung. In diesem Fall muss das beschädigte Sensorelement abgeschnitten und durch ein neues Sensorverbindungsstück ersetzt werden.
III. Empfohlene Diagnoseverfahren vor Ort
- Bruchstelle lokalisieren: Verwenden Sie einen optischen Zeitbereichsreflektometer (OTDR) oder einen roten Sichtlichtstift (VFL), um die genaue Position des Bruchs während des Baus zu bestimmen.
- Dämpfung und optische Leistungsbudgets bewerten: Nach der Schweißreparatur testen Sie die Dämpfung des Systempfades mit einem Leistungsmesser oder einem Demodulator. Solange die Gesamtdämpfung des Pfades innerhalb des dynamischen Bereichs des optischen Demodulators oder des Transceivers liegt (z. B. optischer Dynamikbereich des Demodulators), kann das System normal in Betrieb genommen werden.