光缆设计计算公式集

光缆设计计算公式集杭州富通通信技术股份有限公司陈曲20131等效直径1.1什么是等效直径，等效直径的作用是什么？束管内一般要放置多根光纤，光纤的分布也是无序的，为了计算光纤的受力应变，通常要把多根光纤所占套管的空间等效为一根光纤所占套管的空间，计算这一根光纤的受力和应变。1.2等效直径的计算方式在几何上，在一个直径为fR的圆周围放置相同直径的圆，放置M圈之后，圆的总个数N为162)1(MMN（1-1）M圈之后直径为feRMR)12(（1-2）用式（1-1）和（1-2）消除M之后得到feRNR314（1-3）当M趋近于无穷大，N也就无穷大，此时ffeRNRNR16.134（1-4）2绞合系数在一个节距内，套管在加强件上呈螺旋状，螺旋线的长度与节距的比值就是绞合系数δ。图2-1图2-2展开pla可以将螺旋线进行展开，进而求得螺旋线的长度,上图中p为螺旋线节距，a为螺旋线的周长，l为螺旋线的长度22apl（2-1）以套管的中心位置来计算套管在加强件上的螺旋长度,那么)(dDa，则22])[(dDpl（2-2）所以绞合系数pdDppl22])[(（2-3）3加强件直径与绞和间隙一般情况下，光缆设计首先需要确定套管直径或客户指定，如果套管直径为D,绞合数为n,那么理论上加强件直径为：1sin1nDd（3-1）图3-1图3-2然而，套管和加强件并不是直线排列，套管在加强件上呈螺旋状，所以光缆的横截面应该为图3-2，套管的横截面为椭圆形，所以实际加强件尺寸应该比理论大，到底大多少比较合适呢？这里引入绞和间隙的概念。绞合间隙nDdDDdarcsin*222（3-2）试验证明一般控制在0~0.5mm之间较为合适。4拉伸窗口拉伸窗口就是在光缆在受到外界拉伸力的作用下伸长，而光纤未受力或光纤的应变为零，此时光缆的伸长率就是光缆的拉伸窗口。拉伸窗口是如何形成的呢？光缆在理想状态下，把套管内的光纤等效为一根光纤（如图4-1），光纤位于套管的中央，当套管经过拉伸的同时，光纤从中央向加强件移动（如图4-2），当光纤靠近套管壁时，如果光缆继续被拉伸，光纤就会产生应变，导致衰减递增。图4-1中，光纤的长度22])[(dDpl（4-1）图4-2中，假定光缆的伸长为p，套管的壁厚为B，拉伸之后套管的绞合节距为pp，光纤的长度22])2[(eRBdppl（4-2）由4-1和4-2得：2222])2[(])[(eRBdppdDp（4-3）化简求出pRBddDppe222])2[(])[(（4-4）拉伸窗口ppRBddDpppe222])2[(])[(（4-5）式中：p-缆芯绞合节距；D-套管直径；d-加强件直径；B-套管壁厚；eR-套管内光纤等效直径。图4-1图4-2拉伸窗口5光缆的拉伸从4节中得出，光纤在未受到应变或应变刚好为零时，光缆的拉伸长为，此时的拉力为F，则iiSESEF总总E为材料的模量；S为材料截面积；光缆在光纤允许应变1下承受的拉力总总SEF11光缆最大能承受拉力为1FFF光缆常用材料的模量材料弹性模量GPa线热膨胀系数1610K密度3/cmgPBT2.20122.8001.310PE1.10170.0000.950FRP506.0002.200芳纶120-2.0001.410钢丝19012.2~13.57.8玻纤纱5062.26光纤的弯曲半径在光纤的拉丝、着色、复绕和光缆的制造、施工应用等过程中，光纤不可避免的会受到应力应变的影响而产生一定的弯曲。弯曲半径越小，会引起光纤损耗明显甚至急剧的增大，对于一般的单模光纤来说，在1310rim、1550rim、1625nm测试波长下大于60mm的直径松绕100圈带来的附加损耗都可以小于0.1dB。所以在光缆的设计和生产过程中要严格控制光纤的弯曲半径。由螺旋线的几何关系可得到曲率半径RpR224（5-1）对于光缆的光纤螺旋线2dDR（5-2）由5-1和5-2可得光缆中光纤的弯曲半径dDpdD2222（5-3）---------------未完待续--------------Rp