本發(fā)明涉及光纖生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是光纖性能測(cè)試，具體涉及一種光纖應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

海底光纜的余長(zhǎng)設(shè)計(jì)關(guān)系到海纜在施工受力時(shí)光纖受到的應(yīng)力值，過小的余長(zhǎng)設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致光纜在受力時(shí)光纖受到的拉力過大而斷裂，過大的余長(zhǎng)設(shè)計(jì)又可能導(dǎo)致光纖在纜中的宏彎耗損增大，所以精確地評(píng)估海底光纜中光纖余長(zhǎng)對(duì)海底光纜設(shè)計(jì)來說非常重要。

目前，海底光纜的余長(zhǎng)測(cè)試比較常用的方法是在光纜做拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)用色散測(cè)試儀監(jiān)控光纖中光信號(hào)的微小時(shí)延變化，算出光纖的形變量和應(yīng)變值，進(jìn)而通過光纜拉伸力值與光纖應(yīng)變的線性擬合出光纜中光纖的余長(zhǎng)值。但是光纖在拉伸過程中，光纖受力，其應(yīng)力分布發(fā)生變化，導(dǎo)致群折射率也相應(yīng)變化，如圖1中所示，通過測(cè)試光信號(hào)時(shí)延變化來算出光纖形變值得方法得到的結(jié)果無法再與光纜拉伸力值保持線性關(guān)系，從而產(chǎn)生線性擬合的光纖余長(zhǎng)值與實(shí)際余長(zhǎng)值得偏差，造成應(yīng)力測(cè)試不精準(zhǔn)。另外，現(xiàn)在常用的光信號(hào)時(shí)延變化分析儀價(jià)格高，投入成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，提供一種新型的光纖應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試方法，本發(fā)明的測(cè)試方法，有效解決了因光纖應(yīng)力變化造成測(cè)試偏差問題，能夠精確測(cè)定光纜中的余長(zhǎng)，并且投入成本較低，有效的控制了光纖的測(cè)試成本。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種光纖應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試方法，包括以下步驟：

步驟一：將海底光纜的兩端剝離，兩端分別露出一段光纖束；

步驟二：將海底光纜的兩端分別安裝光纜夾頭，然后將光纜夾頭分別卡在光纜固定樁頭和力值加載樁頭上；

步驟三：將海底光纜兩端的光纖束點(diǎn)膠固定，其中一端通過點(diǎn)膠固定槽固定在光纖張力傳感器上，用于測(cè)定光纖張力，另一端通過點(diǎn)膠固定槽固定于力值加載樁頭上，并且在力值加載樁頭端設(shè)置有光纜拉力傳感器，所述光纖張力傳感器與光纜拉力傳感器之間通過控制系統(tǒng)控制；

步驟四：通過所述控制系統(tǒng)控制光纜拉伸試驗(yàn)機(jī)對(duì)光纜加載拉力，所述光纖張力傳感器將光纖張力值實(shí)時(shí)傳輸至控制系統(tǒng)中，所述光纜拉力傳感器將光纜受到的拉力實(shí)時(shí)傳輸至控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)和記錄數(shù)據(jù)，并且實(shí)時(shí)監(jiān)控光纖張力值和光纜拉力值；

步驟五：所述控制系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)獲取的光纖張力值和光纜拉力值進(jìn)行線性擬合，并且進(jìn)行EFL計(jì)算。

進(jìn)一步地，步驟五中對(duì)光纖張力值和光纜拉力值進(jìn)行線性擬合的方程式為y＝0.6617x-0.5656，擬合曲線的R²為0.9984。

進(jìn)一步地，所述光纖張力傳感器用于固定光纖束，所述光纖張力傳感器設(shè)置在光纜固定樁頭內(nèi)部。

進(jìn)一步地，所述光纜拉力傳感器固定于所述力值加載樁頭外側(cè)，所述光纜拉力傳感器用于獲取光纜拉力值數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，步驟四中，所述光纜拉伸試驗(yàn)機(jī)對(duì)光纜加載拉力的方向是由光纜固定樁頭到力值加載樁。

本發(fā)明的有益效果是:

本發(fā)明的光纖應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試方法，先將海底光纜的兩端安裝特制的夾頭，夾頭能夠方便的卡在光纜固定樁頭和力值加載樁頭上，使用方便，測(cè)試效率高，并且在拉伸測(cè)試時(shí)，光纖束端部固定，光纖束不會(huì)被拉入光纜中，避免應(yīng)力測(cè)試不準(zhǔn)確，采用高精度的光纖張力傳感器和光纜拉力傳感器，能夠獲得精確的測(cè)試結(jié)果，并且在測(cè)試過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控并且記錄光纖張力值和光纜拉力值，最終線性擬合后的曲線準(zhǔn)確度高，有效解決了因光纖應(yīng)力變化造成測(cè)試偏差問題，能夠精確測(cè)定光纜中的余長(zhǎng)；通過傳統(tǒng)的時(shí)延法測(cè)得擬合曲線的R²為0.9915，本發(fā)明的擬合曲線的R²為0.9984，對(duì)比后，本發(fā)明的光纖應(yīng)力應(yīng)變測(cè)定方法得到的數(shù)據(jù)可信度更高。

并且該方法的設(shè)備投入成本在一萬左右，而傳統(tǒng)檢測(cè)方法的色散儀需要150萬元，大大降低了投入成本，有效的控制了光纖的測(cè)試成本。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。本發(fā)明的具體實(shí)施方式由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是傳統(tǒng)的測(cè)試方法光纖折射率變化曲線圖；

圖2是本發(fā)明的原理示意圖；

圖3是實(shí)施例中光纖張力測(cè)定法測(cè)得的擬合曲線圖；

圖4是對(duì)比例中時(shí)延法測(cè)得的擬合曲線圖。

1-光纜，10-光纖束，2-光纜夾頭，3-光纜固定樁頭，4-點(diǎn)膠固定槽，5-光纖張力傳感器，6-力值加載樁頭，7-光纜拉力傳感器，8-控制系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例

將光纜進(jìn)行光纖應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試，先將光纜固定在測(cè)試裝置上，如圖2中所示，具體步驟如下：

步驟一：將海底光纜1的兩端剝離，兩端分別露出一段光纖束10。

步驟二：將海底光纜的兩端分別安裝光纜夾頭2，然后將光纜夾頭3分別卡在光纜固定樁頭3和力值加載樁頭6上，上述光纜夾頭3是根據(jù)海底光纜和固定樁頭的結(jié)構(gòu)特制的。

步驟三：將海底光纜兩端的光纖束點(diǎn)膠固定，其中一端通過點(diǎn)膠固定槽4固定在光纖張力傳感器5上，上述光纖張力傳感器5設(shè)置在光纜固定樁頭3內(nèi)部，上述光纖張力傳感器5用于測(cè)定光纖張力；另一端通過點(diǎn)膠固定槽4固定于力值加載樁頭6上，并且在力值加載樁頭6端設(shè)置有光纜拉力傳感器7，上述光纜拉力傳感器7固定于上述力值加載樁頭6外側(cè)，上述光纜拉力傳感器7用于獲取光纜拉力值數(shù)據(jù)。

上述光纖張力傳感器5與光纜拉力傳感器7之間通過控制系統(tǒng)8控制，上述控制系統(tǒng)8以電腦作為硬件載體，具有控制、監(jiān)控和記錄等功能。

步驟四：通過上述控制系統(tǒng)8控制光纜拉伸試驗(yàn)機(jī)對(duì)光纜加載拉力，上述光纜拉伸試驗(yàn)機(jī)對(duì)光纜加載拉力的方向是由光纜固定樁頭3到力值加載樁頭6。

上述光纖張力傳感器5將光纖張力值實(shí)時(shí)傳輸至控制系統(tǒng)8中，上述光纜拉力傳感器7將光纜受到的拉力實(shí)時(shí)傳輸至控制系統(tǒng)8，上述控制系統(tǒng)8實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)和記錄數(shù)據(jù)，并且實(shí)時(shí)監(jiān)控光纖張力值和光纜拉力值。

步驟五：上述控制系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)獲取的光纖張力值和光纜拉力值進(jìn)行線性擬合，并且進(jìn)行EFL計(jì)算。

光纖在受力后的形變?yōu)閺椥孕巫?楊氏模量，所以光纖受到的拉力值和光纖的伸長(zhǎng)量是一個(gè)線性關(guān)系。而光纖的伸長(zhǎng)量又是正比于光纜拉力。所以通過測(cè)試光纖在光纜拉伸的時(shí)候受到的拉力值可以精確計(jì)算出光纖的形變量，并得到光纖在海底光纜中的余長(zhǎng)。

步驟五中得到的擬合曲線圖如圖3中所示，步驟五中對(duì)光纖張力值和光纜拉力值進(jìn)行線性擬合的方程式為y＝0.6617x-0.5656，擬合曲線的R²為0.9984。

對(duì)比例

對(duì)相同的光纜進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試環(huán)境與實(shí)施例中相同，不同的是對(duì)比例中采用時(shí)延法測(cè)，用時(shí)延法測(cè)得的擬合曲線圖如圖4中所示，時(shí)延法測(cè)得的擬合曲線的R²為0.9915，光纖張力測(cè)定法測(cè)得的擬合曲線R²為0.9984，可見光纖張力測(cè)定法得到的數(shù)據(jù)可信度更高。

測(cè)試原理：先將海底光纜的兩端安裝特制的夾頭，夾頭能夠方便的卡在光纜固定樁頭和力值加載樁頭上，使用方便，測(cè)試效率高，并且在拉伸測(cè)試時(shí)，光纖束端部固定，光纖束不會(huì)被拉入光纜中，避免應(yīng)力測(cè)試不準(zhǔn)確，采用高精度的光纖張力傳感器和光纜拉力傳感器，能夠獲得精確的測(cè)試結(jié)果，并且在測(cè)試過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控并且記錄光纖張力值和光纜拉力值，最終線性擬合后的曲線準(zhǔn)確度高，有效解決了因光纖應(yīng)力變化造成測(cè)試偏差問題，能夠精確測(cè)定光纜中的余長(zhǎng)；通過傳統(tǒng)的時(shí)延法測(cè)得擬合曲線的R²為0.9915，本發(fā)明的擬合曲線的R²為0.9984，對(duì)比后，本發(fā)明的光纖應(yīng)力應(yīng)變測(cè)定方法得到的數(shù)據(jù)可信度更高。

并且該方法的設(shè)備投入成本在一萬左右，而傳統(tǒng)檢測(cè)方法的色散儀需要150萬元，大大降低了投入成本，有效的控制了光纖的生產(chǎn)成本。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。