微弯测试方法C解析与优化

■ 王小泉 谢晓红 （南京烽火藤仓光通信有限公司 江苏 南京 210038）

曹姗姗 （中天科技集团股份有限公司 江苏 南通 226009）

李春生 （北京邮电大学研究所 北京 100876）

微弯测试方法C解析与优化

■ 王小泉 谢晓红 （南京烽火藤仓光通信有限公司 江苏 南京 210038）

曹姗姗 （中天科技集团股份有限公司 江苏 南通 226009）

李春生 （北京邮电大学研究所 北京 100876）

微弯测试作为中国标准化协会TC6/WG3的研究项目,由6家光纤制造商和3家实验室共同建立一个研究小组，研究光纤微弯测试方法，微弯测试方法在IEC TR 62221被提及，测试方法主要有四种，这篇论文主要研究IEC TR 62221中的方法C，针对现有的方法C，通过实验了解此方法存在的问题分，提出方法C做改进意见，并对改进前后的数据做对比，为保证测试的一致性，确定实验装置的要求以及实验方法的要求以及实验过程中应注意的问题做了详细说明。

微弯测试方法C 滤膜 IEC TR 62221 应力

前言

随着光通信行业的迅猛发展，微弯测试被越来越多的人提及，在光纤通信系统中，光纤的微弯损耗的累计可以导致光纤传输整体损耗的增加，最终影响光纤通信链路的各项传输性能。导致光纤微弯的原因包括非均匀的外部压力，例如光缆护套料带来的压力，光纤和光纤的接触等，并且这种微弯损耗在低温下尤其明显。但是关于微弯损耗的 测试确没有一个具体明确的方法，IEC也有关于微弯测试的技术报告，其中有四种测试方法被提及。中国的标准协会CCSA也关注改性能参数，并成立了研究小组对此标准测试方法进行研究，在研究过程中我们发现方法C被提及的比较少，大家普遍认为方法C测试样品比较小，测试精度不够，我们对IEC微弯测试报告中提到的四种方法做了综合分析，认为该方法测试速度快，测试成本低，更有利于生产现场的测试。因此本文对方法C做一个全方位的解析，并能提出更优化的微弯测试方法C,保证测试的准确性和重复性。

正文

我们知道IEC关于微弯测试方法C的装置如图1所示。主要由基座，盖板、硬化橡胶、金属网格，测试数据用光功率计。

图1 方法C装置示意图

金属基座4平台上，要求表面光滑，两个定位柱固定5在基座平台上，基座上铺设硬化橡胶3，硬度要求是肖氏硬度73-78，它相对于固定柱5不能移动，在橡胶上面作一个标记，改标记是一个直径98（mm）的圆，并将橡胶片的一部分去除，放置光纤交叉，这使光纤长度减少大约8mm，橡胶片表面应光滑。把已经滤膜过的光纤固定在标记的圆上，需要几片胶带固定，然后在把图1-4的金属网格2放在光纤上，再把标称1公斤的盖板1放在上面，测试光纤的微弯损耗，在逐步放5*1kg的负重，实验前光纤经过60mm的柱子绕一圈，滤掉高阶模后测试附加的微弯损耗。为了改进方法C的准确性，我们对IEC的测试方法做一个全面的解析。

首先，测试方法分析。

我们必须验证这种测试方法能真正测试光纤的微弯损耗。为此我们设计了这样一个实验，在IEC给定的实验方法中，去掉金属网格和加上金属网格看看光纤的损耗功率是否增加，因为金属网格的目的就是为了增加光纤的微弯。数据对比如图2

图2 加金属网格和不加的功率值

从测试4kg的压力下不加金属网格数据在保留两位数误差的情况下，没有变化，但是加金属网格的变化就比较明显，说明方法C能测试光纤的微弯值。

在测试过程中我们发现，现有的测试方法有以下几点缺陷：1、光纤绕成98mm的圆时会出现误差，不同的人在绕圈时大小不同形状也可能有差异，且绕圈会增加光纤的扭转使光纤测试数据有偏差，重复性降低，精度也会降低；2、胶带的使用也使光纤的受力不均匀，同时微弯的形成也不准确；3、橡胶片上裁标记的圆圈长度少8mm的缺口也增加了不确定因素。我们认为做直线的效果会更好，因为两点确定一条直线，且两点间的距离在一定长度之间不需要确定，这样我们可以把固定用的胶带贴在非测试位置处，降低胶带对测试值得影响，直线也不易于光纤产生扭曲，减少误差，因此我们改动原有IEC的测试方式改为如图三所示的测试方式。

图3 改进后的装置图

为了验证是否改进的方法重复性更好，我设计这样一个实验，在其它测试条件都相同的情况下，用两种方法，即直线和绕圈分别测试同一盘光纤，两种测试方法各做10组数据，数据对比如下图4所示；

图4 是两种测试方法的对比

光纤绕圆圈的方式和直放的方式在同一台测试仪器上测试，圆圈的方式离散型较大，直线放置的方法重复性更好，因此此方法有改进的必要。

其次，分析各元器件的不确定度。

1、基座和盖板IEC提出的是钢板，但是我们发现钢板的平整度和光滑度都不容易确认，我们做过3套设备，测试值差异很大，要求厂家加工的平整度及光滑度实际上很难达到，在研究平整度及光滑度的过程中我们发现玻璃更适合我们的测试需求，玻璃的平整度、均一性和光滑度上都更容易控制。经过对比实验我们认为玻璃作为基座和盖板更适合，我们选用普通的浮法玻璃基座和盖板进行测试，钢板和玻璃两种不同的基座和盖板条件下的测试结果，见图5。我们用玻璃板做实验，当在其它条件相同的情况下玻璃测试同一根光纤，测试值比较明显，偏差比较小，测试数据变化不大。

图5 金属板和玻璃板测试比较

2、金属网格；金属网格和光纤所处的相对位置对测试纸影响比较大⑴，因此IEC的方法中用圆圈的方式，但是圆圈的方式存在前面讲的缺陷，结合IEC微弯测试方法B，我觉得用标准中规定的砂纸效果可能会更好，因为砂纸的排列是随机的，这样就可以避免金属网格规律排列产生的误差，针对这一可能做了相关的实验，在同样条件下，使用同一盘光纤，用金属网格和砂纸分别做实验，测试同一盘光纤的2组数据，移动金属网格或砂纸，金属网格的变化更明显，砂纸几乎无变化，数据如图六。同时我们对金属网格和砂纸在测试区不同的位置进行测试，不移动砂纸或金属网格，但是移动砝码所放置的位置，金属网格的变化也是比较明显的，测试结果见图7。

图6 移动金属网格和砂纸位置

图7 移动砝码位置

从图上可以看出砂纸的重复性在光纤直线放置过程中明显好于金属网格。

3、硬化橡胶；在技术报告中提及，但是实际上要达到标准中的肖氏硬度73-78很难，我们知道肖氏硬度和洛氏硬度的转化公式如下

1）、肖氏硬度（HS）= 布氏硬度（BHN）/10+12

2）、肖氏硬度（HS）= 洛氏硬度（HRC）+15

3）、布氏硬度（BHN）= 洛克氏硬度（HV）

这种硬度转化成洛氏硬度大约为60左右，已经达到不锈钢的硬度的要求，且这种橡胶是非标橡胶，如果制造过程中出现表面不平整，很难处理，且因为非标，每次都需要定制，成本很高且每一批次之间的差异会比较大，造成了测试中的不稳定因素，不适合作为标准检测方法。

我们把钢板改为玻璃后，检测成本更低，制造成本也低，且玻璃的硬度也接近硬化橡胶的硬度，因此可以直接把光纤放置在基座上直接测试如图8。

对于为什么IEC方法C中要放置硬化橡胶我不是很清楚，但是我们想他们的目的无非就是想要在是在一个平面上能安全、准确的测试光纤的微弯损耗，不出现测试过程中断纤想象，我们用玻璃板做实验，在玻璃板上铺一张70g的A4纸，A4纸的目的是画上测试线，便于光纤的放置，光纤的放置位置如图八。加5kg的砝码放置10分钟，然后再拿走砝码，测试值可以回到初始值，说明直接把光纤放在玻璃板上不会使光纤损伤，测试值有效。因此我们建议取消硬化橡胶这个测试原件。

图8 玻璃板微弯测试装置

第三；测试中要注意的问题。

通过各种实验方法和不同元器件的测试,我们基本确定了优化后的实验方法,但是测试测试过程中,要注意以下的几点

1、测试时间长度也会影响到测试值，我们测试一段光纤，所有准备工作完成后，再盖板上放测试砝码，等待不同的时间读取，测试的数据确实会有所变化，见图9。

图9 测试时间长短的功率变化

2、测试时玻璃板要保证无灰尘，无异物。因为这些东西都会使测试的数据产生误差。

3、因为微弯的测试值比较小，V槽对接的精度不够，一般需要对光纤和功率计上的接续纤熔接。以保证测试的

10.3969/j.issn.1673-5137.2016.05.004