毕业论文(设计)-光缆的性能检测和市场现状.doc

广东农工商职业技术学院毕业论文(设计)题 目 光缆的性能检测和市场现状 姓 名 专 业 通信技术 年级班级 通信技术（2）班 学生学号 20093312263 指导老师 完全日期 2012年4月15日 光缆的性能检测与市场现状专业班级：通信技术2 姓名：林楚发、曾清远指导老师：刘建成摘要：电线电缆广泛应用于国民经济各个部门，为各产业、国防建设和重大建设工程等提供重要配套，被喻为国民经济的“血管”与“神经”，是现代经济和社会正常运转的基础保障，也是人民群众日常生活必不可少的产品。随着中国经济的快速增长以及工业化、城镇化进程的进一步加快，我国电线电缆行业快速发展，在机械工业的细分行业中，电线电缆制造业产值规模占电工电器行业四分之一，是电工电器行业仅次于汽车整车制造业的第二大产业。我国电线电缆行业总的规模、产量以及增长速度已连续多年名列世界首位，对世界电线电缆制造业具有举足轻重的影响。对于我国三大运营商来说，光缆的铺设是电信运营的基础，而光缆投入却是巨大的，但是光缆的拥有数决定了运营商的服务质量和竞争优势。那么对于如此巨大的投入，光缆的质量尤为重要。因为它决定了网络的传输质量和使用年限，也关系到一个投资回报的问题。通过对光缆的性能检测与市场现状的分析，我们能够得到光缆的质量对通信发展的重要性和光缆带来的经济效益。关键词：机械、环境、尺寸、现状、弊端、方向一、光缆检测前的准备（一）打开外包装，收集光缆出厂记录和合格证。核对光缆盘上标注的规格程式和制造长度，应符合订货合同要求。（二）检查光缆盘外观，有无损伤、变形情况。检查光缆外皮有无破裂、老化现象，端头封装是否良好。对检查中有问题的，应作好记录。（三）用红色油漆在光缆盘上统一编号，要求一次把囤放点的光缆编写完，防止重号、漏号。（四）试验的环境条件和预处理条件，应符合如下规定：-温度为1535摄氏度；-相对湿度为25%75%；-气压为86106kPa。二、缆中光纤的特性试验利用光纤几何测试仪可以对包层直径、包层不圆度、涂覆层直径、包层/涂覆层同心度误差、芯同心度误差、模场直径、截止波长进行测量；衰减系数则用OTDR测量，OTDR 测试是通过发射光脉冲到光纤内,然后在OTDR端口接收返回的信息来进行。当光脉冲在光纤内传输时，会由于光纤本身的性质，连接器，接合点，弯曲或其它类似的事件而产生散射，反射。其中一部分的散射和反射就会返回到OTDR中。返回的有用信息由OTDR的探测器来测量，它们就作为光纤内不同位置上的时间或曲线片断。从发射信号到返回信号所用的时间，再确定光在玻璃物质中的速度，就可以计算出距离。三、光缆的机械特性光缆的机械特性试验包括拉伸、压扁、枪击、冲击、反复弯曲、扭转、曲饶、弯折和卷绕等。为了光缆机械性能试验的准确性，试验前必须对光缆进行检验，在上缆的过程中还必须保证光缆没有被外力机械的拉伤，应尽量保证顺着光缆的卷向把光缆拉开，并把光缆布放到试验设备中。下面主要介绍的是拉伸、压扁、冲击、反复弯曲和扭转的试验方法。（一） 拉伸拉伸性能试验目的是为了测量光缆在规定拉伸负载（通常是安装期间允许的负载）范围内的拉伸性能，即测定光缆中光纤的衰减变化、光纤应变和光缆的应变与拉伸负载的函数关系。本试验方法的意图是非破坏性的，即施加的拉伸负载应在允许的最大拉力以内。试验时从盘装或成圈的光缆上取出一段受试光缆，其长度应足以取得希望的精度。除非另有规定，光缆受试段长度近似为两卡盘入口切点间的光缆长度与一个卡盘周长之和，它应不小于50mm。试验的设备由机械装置和监测设备组成。其中机械设备包括一套夹持装置、一套可选用的传递装置和一台拉力机，监测设备由一套测力装置、一台光纤衰减变化测量设备、一台光纤应变测量设备，一套可选用的光缆伸长测量装置和一只可选用的多路光开关，用于多路光纤监测的转换。下面是原理图：（二）、压扁光缆在敷设和运输过程中都不可避免的要收到不同程度的挤压，那么压扁试验的目的就在于确定光缆承受压扁的能力。试验时，取足以实施规定试验的光缆装在试验设备上，且该设备的可移动钢板应能在在光缆试样的100mm长度上均匀地施加压扁力,使试样在平的钢板基座和可移动钢板之间受到压扁。其通常的合格判据是光纤不断裂、衰减变化不超过详细规范中规定的值和光缆护套不开裂。设备原理图如下：（三）冲击冲击试验的目的是确定光缆承受冲击的的能力，与压扁试验有点类似，其判定标准和压扁试验的判定标准一样。试验时如果只要求评定物理损伤时，长度范围1m到5m。当要求监测衰减变化时，则试样应是足够长度的光缆 端部的一段。实验室设备应能把冲击施加到固定在坚实的平钢座上的光缆试样上。当要求一次或仅仅几次冲击时，可采用图a所示的设备，它使一个重物垂直跌落在一个钢块上，钢块再把冲击传递到光缆试样。当要求反复冲击时（例如大于5次），可采用图8b所示的设备，它用一个跌落的重锤进行多次冲击。（四）反复弯曲光缆在铺设过程或多或少需要弯曲，那么反复弯曲试验目的就是测定光缆承受反复弯曲的能力。试验时其试样规定和检测标准均与压扁试验的要求一致。试验设备则要求设备应能是试样成搜拉伸负载的同时，允许向铅垂线左右两边各弯曲90度。而设备的弯曲臂应有一个可调节的夹具或定位器，用于在整个试验期间有效地固定光缆，同时还不会挤压光纤和增加光纤损耗。设备原理图如下：（五）扭转扭转性能试验的目的在于测定光缆承受机械扭转的能力，首先是测量光缆外护套经受到外部扭转力时光纤的传输衰减变化，第二是评价由于扭应力产生物理损伤的可能性。试验时取足以进行详细规范中要求的衰减变化监测的试样，并安装在光缆扭转试验机上。试验时通过功率应变测试仪获得试验数据。其原理图如下：四、光缆的环境特性按照保证光缆在通信网中正常运行的需要和光缆合理贮运的要求，应对光缆进行衰减温度特性、护套完整性，以及阻水光缆的渗水性和阻燃光缆的燃烧性能进行检测。根据用户的需求还可以检测复合物滴流、核辐射、气阻和老化等性能。下面主要介绍复合物滴流和渗水试验。（一）复合物滴流滴流试验的目的在于验证填充物和浸渍的复合物在规定的温度下不会从填充光缆中流出。试验时，先从被测光缆的样品中取有代表性的5个（300+5）mm的试样，然后再将每个试样一端去除一段（130+2.5）mm的外护套材料（包括铠装）。试验设备则需要有一台温度试验箱、非吸湿性的容器和一台精度不劣于0.001g的天平。进行试验时还需要对温度试验箱预热到规定的温度，然后把每个制备好的试样垂直悬挂在箱中，制备端向下。把预称重的清洁容器放在悬挂试样的正下方，但不接触。而后就是保持温度箱的温度温度，试验24h。结束后把容器取出称重，计算出可能已经从光缆中滴出的复合物量。当滴流量不大于0.005g时，报告为未滴流。（二）渗水渗水的目的在于确定光缆阻止水沿着规定长度迁移的能力。试验时应在距离光缆试样段一段3米处环状去除25mm宽的护套和包带，应把一个水密闭套管施加在暴露的缆芯上，如同桥接在护套间隙上，并容许施加1m高水头。且应在（20+5）度温度下施加24h。同时还可以使用水溶性荧光染色料或其他合适的着色剂来检测水泄露。其原理如下图所示：(三)光缆的护套特性1、光缆的护套尺寸光缆护套的作用是起到保护光纤的作用，对于使用过程中收到的磨损和挤压都能起到很好的缓冲作用，从而保护了本就很脆弱光纤，使得光缆更稳定，使用寿命更长，经济效益更好。那么护套厚度的测量的目的就在这了。护套厚度的测量，首先要从取掉钢带或者铝带的光缆试样中取出一段试样，此试样应该尽量选取内圆较圆的试样，再测试时才能做到更精确。制作完成后，用卡尺进行测量。测量时，为了数据更精确，应该于60度左右旋转测量，同时卡尺在卡时的力度也应该适当，如果过于用力则可能使数据偏小，反之则偏大。因此，光缆的护套厚度的测量对于检测员提出了很高的要求。从实际工作中，不难得出经验，一般数据有出入的经常在这几个项目上。2、护套的老化特性护套的老化试验分为老化前试验和老化后试验。其试验指标为抗张强度和断裂伸长率。从每个被试光缆中切取足够长的样段，供制取老化前后拉力试验用试件的哑铃片试样至少五个，老化前后各五个。在实际检测过程中，一般都制取老化前后哑铃片各六个，这样的好处是防止检测过程中如果有一个破损了可以代替使用，免去重新取样的麻烦，另一个就是如果是老化后的出现这种情况有一个哑铃片无法使用的话，同时又没有备份，你想重新再老化一个，一个费事费时，有无法按时完成项目，这才是最麻烦的。为了防止哑铃片在试验的时候打滑，那么就需要对哑铃片的耳朵部分用刀片削平来防止打滑。另一个就是哑铃片制样时，还需注意在标记线10mm的长度内，表皮必须光滑不破损、无刮伤等。哑铃片试样如下图。试样制作完毕后就把哑铃片放入老化箱老化10个小时。试验时，使用一台带有夹具装置的合适抗张试验机，夹具要避免样品损坏和打滑。测量的强度值将随着拉力速度变化。一般拉伸速度范围为每分钟3%5%或者15%25%的试样长度。数据都设置好后就可以进行试验了。五、光缆的市场现状及其分析（一）光缆的市场现状1、国际光缆市场现状2000 年左右形成了第一波光纤光缆的需求高涨，主要驱动力是骨干网光纤化和互联网泡沫驱动。互联网泡沫破灭之后，全球光纤需求从 2001 年的 1.1 亿芯公里腰斩到 2003 年的 5500 万芯公里，随后开始漫长的复苏之旅。首先开始于欧美市场的光纤接入网，日本、韩国和美国、欧洲相继开始 FTTx 的建设，推动了光纤市场的初步复苏。中国市场的城域网光纤化则为复苏增添活力。根据某光纤厂商的内部统计，从全球不同地区的光纤需求量看，2007 年亚太（主要是中日韩）和北美占了全球需求的 82%。全球各区域市场光纤需求量占比情况数据来源： 全球光纤需求量的定性分析2、国内光缆市场现状2002年是我国光缆行业严重供过于求的一年，因为在这一年，我国市场上的光纤光缆价格降到了历史的最低点，G652光纤的价格仅为140元/芯公里，有的光纤甚至跌到100元/芯公里以下。而光缆的价格，经常只略高于光纤的价格。我国大多数企业认为这样的市场价格远低于成本，企业亏损严重。可以说2002年到2003年是我国光缆制造行业最困难的时期。自从 2005 年国内光纤光缆市场逐渐回暖后，在 2006、2007 年经历了爆发式的增长。2007 年的市场需求总量达到了290万芯公里，相比 2005年已经增长约100%。而后随着中国市场的需求增加以及运营商对于接入网的投资，在过去的十年里，全球光纤市场销量增长超过250%。在短短几年里,中国已经成为在全球范围内最大的光纤市场。在2000年,中国占据了全球8%的光纤市场需求;到2009年上升至49%。2011年，中国已占据了全球47%的光纤市场;2011年中国市场全球市场所占比率的小幅下降是由于最近在其它地区接入网络的投资和发展中地区市场需求的增长。（二）我国光缆行业发展存在的弊端1、产业发展水平不均衡虽然中国已形成包括光纤预制棒、光纤和光缆在内的完整的产业链，产业规模居世界第一位，但是在整个产业发展过程中仍然存在一系列的问题。首先，光棒产业70%80%还依赖进口，国产化预制棒的份额一直维持在20%左右，没有大的发展。从产业链的角度来看，上游原材料光纤预制棒、光纤、光缆的利润比例大约是721，因此，预制棒厂商拿走了整个行业70%的利润，在产业链中占优势地位。而预制棒的价格被外国公司控制，巨额的光棒利润被外国公司赚取。中国依靠买棒拉丝，光棒价格昂贵，难以降低光纤成本，况且光纤价格低迷，致使光纤企业的利润空间极小。其次，光纤光缆产品已高度同质化，价格成为竞争的唯一手段，一些企业为降低成本而不惜降低产品的质量。中国泰尔实验室曾表示：“检验机构在近几年的光纤光缆检测中发现，光纤光缆产品的不合格率达到20%30%。再次，我们的自主创新能力有待增强，中国企业在光纤光缆的研发、生产以及核心技术关键环节方面，与国外相比，仍存在一定的差距。新型的光纤、光缆产品，如G.657光纤和气吹用微型光缆的核心技术都是国外研发的，国内只是在跟踪研制。这些差距在很大程度上限制了我国光纤光缆产业的健康快速发展，因此，国内的产业不仅要做大还要做强。要坚持自主创新，突破瓶颈，力争在光纤光缆生产的关键领域取得突破，形成一批拥有自主知识产权的产品。同时光纤光缆企业、电信运营商要加强产业链互动，推动产业链各方实现共赢，为光纤光缆产业营造更大的发展空间。2、新一轮产能扩张带来风险中国光纤光缆产业的发展历经了三次快速发展的时期。1991年1994年的第一次扩张期，使得中国的光缆产能规模达到了100万芯公里/年；1999年2001年的第二次扩张期，产能达到3000万芯公里/年；2008年2009年第三次扩张期，国内光纤产能跨越式地达到了近亿芯公里/年，光缆产能更大。本轮扩张呈现出3大新特征：一是大型的光纤光缆企业继续扩大规模；二是无论是光缆还是光纤产能都比2008年初增长了一倍；三是有实力的企业开始合资建立光棒生产基地，竞争向产业链上游延伸。应该注意的是，在受国际金融危机影响的背景下，国内产业的大规模扩张，一方面进一步确立了中国是全球最大光纤光缆制造大国的地位，另一方面也带来了一定的风险。可以预见，中国的光纤需求在未来23年将维持在6000万芯公里8000万芯公里，国内光棒的产能目前还有缺口，但光棒进口在未来25年将持续减少，并将最终与光纤拉丝能力匹配；而中国光纤拉丝能力将超国内需求20%30%，光纤的竞争开始向生产效率、工艺路线等影响成本的环节转移；至于光缆制造，由于进入门槛较低，近几年一直制造能力大于市场需求，2009年光缆表现出来的短期内供不应求，实际上是光纤短缺造成的，并不是光缆制造的能力问题。新一轮的光缆产能的扩充，主要是大厂进行，而且起点较高，扩充数量较多，目前光缆的盲目扩张所带来的危害性日益显现。这几轮的产能扩充是市场需求增加的必然结果，而已处于全球最大市场的中国，未来的需求是否还能持续增长是个问题，因此从相对弱的对手手中抢市场成为生存的考验，如此巨大的产能背后，任何市场需求下降的影响都将造成价格不理性的降低并进而导致产品质量下滑的风险。3、我国的自主创新能力有待加强，我国光纤光缆通信起步较晚，在光纤光缆的研发、生产、以及核心技术关键环节方面，与国外相比，还仍存在着一定的差距，特别是产品的成品率问题仍需突破。4、我们的自主创新能力有待加强，我国光纤光缆通信起步较晚，在光纤光缆的研发、生产、以及核心技术关键环节方面，与国外相比，还仍存在着一定的差距，特别是产品的成品率问题仍需突破。（三）我国光纤光缆产业的发展方向1.加快光棒国产化进程，完善产业链加快光棒国产化进程是为了解决目前产业发展中的“瓶颈”和“短板”问题。几年前，国内的一些大厂已经意识到了这个问题，纷纷提出了自己在光棒产业的发展规划和目标，比如烽火通信2009年与日本藤仓公司合资成立的藤仓烽火光电材料科技有限公司光纤产业预制棒基地，项目一期达产后可具备1000万公里预制棒生产能力，将成为国际重要的光棒制造基地。其他国内企业，如长飞、亨通、富通、中天等也在通过与国外先进技术合作，结合自主创新和研发实施新的光棒项目。我们相信，国内企业经过35年的发展，可实现2500吨左右光棒的生产能力，基本可以满足国内光纤的需求。2.3G和FTTH建设及“三网融合”实施将是光纤光缆产业发展的持续动力。3G在我国的商用，奠定了2009年的产业基础，截至2009年年底，国内三家运营商3G投资共计1609亿元。到“十一五”末期，我国移动用户将达到8亿户，如有40成为3G用户，则达到3.2亿户，用户规模必将居世界之首。在未来几年中，3G产业的稳步增长，必然对光纤网络的覆盖和稳定性提出更高的要求，进而导致光纤光缆的需求呈现稳步增长的态势。光纤到户（FTTH）需要建立分支到末端的光纤网，将为光纤光缆产业发展提供无限想象空间的市场，可以说FTTH为国内光纤光缆行业提供了进一步发展的机遇。我国大规模实施光纤到户后每年所需光纤在1亿公里以上，光纤光缆整个产业链条都将从中受益，用户也将享受到FTTH的种种便利。另外，世界范围内的FTTH发展也使全球的光纤需求出现增长趋势，这将大大推动国内产品的出口。2010年1月13日召开的国务院常务会议决定加快推进电信网、广播电视网和互联网三网融合，并明确提出阶段性目标和重点工作。此举标志着三网融合将正式进入实质性推进阶段，而三网融合将刺激广电及电信运营商对光纤网络建设的投入，给光纤光缆产业的发展带来新的机遇。3.融合、创新是未来我国光纤光缆产业发展的主旋律2009年3G牌照的发放和联通与网通的合并，使中国的电信运营结构发生了巨大变革，三大运营商都开始了移动、固话、宽带的综合运营。2010年国务院又提出了“三网融合”，使广电业务与电信业务开始交叉，这种大的融合趋势，使得对带宽的需求增长了，这种业务范围的融合与各运营商历史强势业务的不平衡，导致创新的技术不断被应用。面对多需求的市场，各大光纤光缆企业也从趋同化竞争时代开始了差异化的探索。2004年以来各大运营商的集中采购，极大地推动了中国光缆产品的标准化，常用的GYTA、GYTS等规格的光缆同质化非常明显，结构、性能等方面都大同小异。2008年各大企业都加大了研发的投入，自主创新的技术和产品不断出现，G.657类光纤的研制与国际同步，骨架式带缆可能出现34家，海底光缆也因沿海岛屿开发更受关注，传感光缆、油井光缆、矿用光缆等特殊场合用特殊要求光缆已打破国外垄断，室内软光缆产业蓬勃发展，塑料光纤从装饰用开始走向短距离通信应用。这一系列新技术的出现，说明国内各大光纤光缆企业更重视自主知识产权的创新，是我国从制造大国向制造强国迈进的必然阶段，并将在今后成为我国光纤光缆企业发展的一个重点。4.加大研发投入，扩展光纤应用新领域目前光纤光缆基本是在传统的通信领域应用，回顾一下历史，即使在传统的通信领域，光纤光缆的发展也是伴随应用领域的扩展而得到壮大，从上世纪90年代的骨干网应用，到本世纪初的接入网应用，再到近几年的FTTH建设、3G建设，在这个过程中，新技术、新产品、新材料不断应用，极大地促进了行业技术的进步和行业良性发展，但在这个过程中，尤其是近几年，随着市场竞争的加剧，产品价格持续走低，厂家生存压力巨大，各厂家越来越将主要精力放在市场开拓、成本控制上，而对研发投入很少，加上运营商的集中采购，厂家即使有研发意向，也是跟着集采指挥棒走，在一定程度上影响了厂家更为广泛的研发热情。光纤的应用领域远不