核电厂仪控系统光纤端接技术分析

孙存波

国核工程有限公司 上海 200233

光纤是光导纤维的简称，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中全反射原理达成的光传导工具。微细的光纤一般装在塑料护套中，使它能够弯曲而不至于断裂。光纤具有频带宽、损耗低、重量轻、抗干扰能力强等优点，应用非常广泛。

1 核电厂光纤及光纤接头

1.1 光纤技术要求

核电厂光纤的热及辐射特性要求严格，其关键光学和物理特性应保持60年的电厂预期寿命。光纤的使用应适合核电厂数据宽带传输的要求，功能上应具备防晒、耐高温、耐潮湿、阻燃等特性。光纤的衰减及频带宽度应与数据表中要求一致[1]。

1.2 光纤接头及分类

光纤接头是光纤的末端装置，光纤接头将两根光纤永久的或可分离的连接在一起，并保护部件的接续部分，尽可能的减少信号衰减，保证光纤通讯质量。核电厂中使用的1E级光纤接头为ST接头62.5/125um，该接头用于保护和安全监控系统。ST接头62.5/125um型光纤接头的组成有类型一和类型二两种。

2 光纤端接

在光纤端接之前，应确保光纤的验收及存储符合规范要求，保证端接材料在端接前的质量。光纤端接之前应进行端接先决条件检查，主要包括人员资质、端接设备、材料、环境、文件及技术资料等。光纤端接分为光纤熔接、光纤压接、光纤与接头连接以及光纤检测四个部分。

2.1 光纤熔接

目前，光纤熔接在市场上有各类夹具，可满足光纤与熔接头连接，操作较为简便，寿命长且不随温度变化而变化，熔接损耗较低，后期维护成本较低。相对压接而言，前期投入较大，专用工具较多。核电厂中光纤熔接主要用于在光纤配线架处将光缆与光纤尾纤接续，从而形一条光纤链路。

根据光纤材料和类型，设置预熔、主熔电流和时间以及光纤送人量等关键参数。光纤熔接过程中应及时清洁熔接机“V”型槽、电极、物镜、熔接室等，随时观察熔接中有无气泡、过细、过粗、虚熔、分离等不良现象，注意OTDR测试仪表跟踪监测结果，及时分析产生上述不良现象的原因，采取相应的改进措施[2]。

2.2 光纤压接

光纤压接不需要光纤熔接设备，通过简单的压接工具，利用机械连接技术实现光纤的永久连接，对施工环境要求相对宽松。光纤压接对温湿度较为敏感，温度越高寿命越短；另外，后期维护成本较高，施工工艺也较为精细，核电厂对LC、SC、ST接头采用了压接的安装方式，将不同颜色的光纤分开，穿过接头尾端护套，并将接头组件安装在固定器上。选择固定器上的BUFFER刻度，使用记号笔在紧套层外进行标记，根据标记长度剥除紧套层及涂覆层；对于带有外护套及凯夫拉纤维的光纤，则选择固定器上的cable刻度，先剥除外乎套及凯夫拉纤维，再选择固定其上的BUFFER刻度，剥除紧套层及涂覆层。用无尘布蘸取异丙酮或光纤清洁剂，小心擦去抱在光芯上的油脂和杂质，使用光纤切割刀切割裸纤，切割后裸纤长度为8mm，将切割好端面的光纤穿进需要被端接的光纤接头尾部空中，推进光缆至最底处，确认在光纤紧套上留下的标记已经进入到接头中，然后放置在光纤固化夹具上夹紧，夹紧后光纤可以观察到明显的弯曲，再使用压钳压紧接头尾部。压接完成后，将接头外壳组件组装完成，并安装防护帽[3]。

将加入环氧树脂胶的注射器尾端插入接头套圈组件端口，慢慢的将环氧树脂注射至套圈组件中，并通过套圈组件上的观察窗口观察注射情况，待环氧树脂充满后，慢慢将注射器拔出。将已安装接头后端保护套的光纤从套圈组件端口插入，并前后推拉至少10次，保证光纤完全被环氧树脂包裹。将光纤放置在固化夹具上夹紧，并清除套圈组件外部多余的环氧树脂，将固化夹具放置在固化炉中，放置在115温度下加热15分钟，加热完成后，使用切割刀切除多余的光纤，并使用光纤研磨机打磨光纤切口，打磨完成后使用显微镜检测端面打磨是否合格，如端面不合格，则需要重新打磨。

2.3 光纤检测

光纤损耗是度量一个光纤端接质量的重要指标，因此当光纤端接完成后，一般立即进行光纤损耗的测量，判断光纤端接是否合格。光纤损耗一般使用稳定光源，光功率计或光时域反射仪来测量。使用光源和光功率计检测损耗时。由于光纤的模场直径影响它的后向散射，因此在接头两遍的光纤可能会产生不同的后向散射，从而遮蔽接头的只是损耗，需要从两个方向测量损耗，求出这两个结果的平均值。

光纤损耗值应符合以下要求：

（1）光纤自身损耗。多模光纤：≤3.5dB/km(传输波长850nm)，≤1.5dB/km(传输波长1300nm)单模光纤：≤0.7dB/km(传输波长1310nm/1550nm)

（2）单个连接器损耗≤0.75dB。

（3）熔接点损耗≤0.3dB。光纤端接之后，通过接头连接至设备上，设备与设备之间的连接一般使用光纤跳线，根据设备连接端口的类型，选择带有相匹配连接器的光纤跳线。

3 结语

作为三代核电的代表之一，核电厂在数据传输方面有着较高的要求，尤其是1E级设备中的数据传输，与核电厂安全息息相关。光纤在I&C系统中的应用有效地提高了数据传输的能力。光纤端接质量直接影响数据传输质量，光纤损耗检测对整个光纤端接形成闭环控制，为方便统一管理，需明确对光纤检测的统一方法。