Оптоволоконные кабели

Оптоволоконные устройства миниатюрны. Внешний диаметр используемого в видеонаблюдении и системах безопасности кабеля составляет всего лишь 125 мкм (1 мкм = 10^‑6 м). Стекловолокно – материал относительно прочный, но все же легко ломается, если его изогнуть на угол, меньший определенного минимального радиуса. Поэтому характеристики кабеля должны обеспечивать адекватную механическую защиту и ударопрочность, сохраняя минимальный угол изгиба и обеспечивая легкость при укладке и обслуживании кабеля и стабильное качество передачи в течение времени жизни системы.

Общая конструкция может сильно различаться в зависимости от способа прокладки (подводный, подземный, воздушный, кабелепровод), числа каналов и пр. В любом случае кабель включает нечто вроде силовой (несущей) конструкции и жесткую внешнюю оболочку, обеспечивающую механическую защиту и защиту от воздействий окружающей среды.

По конструкции оптоволоконные кабели могут различаться довольно значительно: простой одноволоконный кабель, вставленный в трубку, стержень с пазами (открытый канал), ленточный, с защитным материалом (не обладающим оптическими свойствами).

Обсудим некоторые, наиболее распространенные в видеонаблюдении виды кабеля.

Одноволоконный и двухволоконный кабели обычно включают волокнистую силовую конструкцию (арамидную нить), покрывающую вторичную оболочку. Этот слой защищен пластиковой внешней оболочкой.

Рис. 10.48. Поперечное сечение волоконно‑оптического кабеля

Рис. 10.49. Четырехволоконный кабель с силовой конструкцией

Рис. 10.50. Композитный оптико‑металлический кабель

Рис. 10.51. Типичный волоконный кабель с силовыми конструкциями и наполнителями

Многоволоконный кабель может иметь множество конфигураций.

Самая простая – это группа нескольких одноволоконных кабелей с центральной силовой конструкцией внутри внешней оболочки. В качестве центральной силовой конструкции может использоваться эластичный стальной провод или укрепленная стекловолокном пластиковая жила. Такие кабели могут включать от двух до двенадцати или более коммуникационных световодов. Если в качестве центральной силовой конструкции используется пластиковая жила, то мы получим не содержащий металла оптоволоконный кабель. Такой кабель, состоящий целиком из полимеров и стекла, предназначен для установки внутри зданий. Кабель годится для многих типов систем, включая видеонаблюдение, системы безопасности, компьютерные линии и др. Такие мощные (предназначенные для работы в тяжелом режиме) кабели делаются жесткими, чтобы их можно было протягивать через кабельные каналы.

Трубочные кабели – это хорошая альтернатива одножильным кабелям и кабелям с пазухами. Оптические кабели защищены водонепроницаемой полиэстерной трубкой, наполненной гелем. Этот вид многоволоконного кабеля предназначен для прямой укладки или для кабелепроводов в протяженных системах. Он может быть сделан водонепроницаемым – с гелевым наполнителем или с воздухом под давлением.

Есть и другие конфигурации – с полиэтиленовым стержнем с пазами, что позволяет включать в кабель больше световодов. Этот тип предназначен для прямой подземной прокладки или для кабелепроводов в протяженных системах. Он может быть сделан водонепроницаемым – с гелевым наполнителем или с воздухом под давлением.

И наконец, еще один типа кабеля – это композитный оптико‑металлический кабель. Такие кабели представляют собой комбинацию оптического волокна и изолированного медного провода и предназначены как для внутренней, так и для внешней укладки. Кабель может быть заполнен водозадерживающим веществом для защиты волокна от влаги, что необходимо, например, при прокладке кабеля под землей.

Рис. 10.52. Минимальный радиус изгиба

Поскольку оптоволоконный кабель намного легче любого другого кабеля, то укладывать его гораздо проще, чем электрический кабель такого же диаметра.

Благодаря защитной оболочке оптоволоконного кабеля, с ним можно обращаться почти также, как и с электрическим кабелем. Однако, следует принять меры предосторожности и удостовериться в том, что при укладке не нарушены рекомендуемые производителем требования по максимальному растяжению и прочности.

В оптическом кабеле основное напряжение падает на компоненты силовой конструкции: обычно это укрепленный стекловолокном пластик, сталь, кевлар или их комбинация, защищающие сравнительно хрупкое стекловолокно. Если натяжение кабеля превышает спецификации производителя, волокно кабеля может оказаться поврежденным.

Рис. 10.53. Так механическое воздействие сильнее

Что касается натяжения при укладке, то следует обратить внимание на максимальное разрывное усилие кабеля, выраженное в ньютонах или килоньютонах (н или кн). Типичный кабель имеет разрывное усилие около 1000 Н (1 кН). Чтобы представить, что такое ньютон, можно считать, что разрывное усилие в 9.8 Н создается в вертикально висящем кабеле с массой в 1 кг. Кроме того, производители иногда указывают максимальное долговременное разрывное усилие. Обычно оно меньше половины максимального разрывного усилия.

Как и в случае коаксиального кабеля, волоконный кабель не стоит сгибать больше, чем на специфицированный минимальный радиус изгиба. Только в этом случае дело вовсе не в изменении электрического полного сопротивления, а в предохранении волокна от излома и сохранении угла полного отражения. Минимальный радиус изгиба различен для различных кабелей и даже может иметь несколько значений, в зависимости от уровней напряжения в кабеле. Превышение специфицированного радиуса изгиба приведет к усилению напряжения в волокне и даже может разрушить жесткие силовые конструкции.

Самое главное при манипулировании кабелем или при его укладке – чтобы изгибы были как можно более плавными.

Нередко кабель во время укладки подвергается механическим воздействиям – на него могут наступить, или, что еще хуже, переехать.

Конечно, следует избегать таких воздействий, но все же кабель способен выдержать нагрузки величиной до специфицированного значения механической прочности.

Механическая прочность выражается в н/м или кн/м. Например, кабель с механической прочностью в 10 кн/м может выдержать нагрузку в 1000 кг, распределенную на 1 метр кабеля (10Н – примерно такую силу дает масса 1 кг). Допустим, рабочий весит 100 кг и носит ботинки размера 9 (или 42 в европейской системе), а ширина ботинка составляет 100 мм. Если рабочий наступит одной ногой на кабель, то кабель выдержит нагрузку. Однако, если этот кабель переедет машина, то нагрузка может превысить максимально допустимую и кабель может быть поврежден.

Рис. 10.54. Различные типы разъемов оптоволоконных кабелей

Рис. 10.55. Различные типы многоволоконного кабеля

Будьте осторожны в местах пересечения кабелей.

Нагрузка на кабель сильно увеличивается из‑за малой зоны контакта – например, если человек наступит на кабели в точке их пересечения. Также и в перегруженном кабелепроводе – кабель может повредиться в точках сосредоточенной нагрузки, даже если нагрузка (вес над ним) не превышает допуска.

Оптический кабель обычно поставляется намотанным на деревянные барабаны с прочным пластиковым защитным слоем или деревянными планками по окружности барабана. При манипулировании кабельными барабанами помните об их весе. Наиболее уязвимые части кабельного барабана – это внешние слои кабеля. Следует особенно позаботиться о том, чтобы не возникало повреждений в том случае, когда барабаны складируются по вертикали и соседствуют с другими барабанами. Чтобы избежать таких проблем, следует складировать барабаны горизонтально. Если все же они лежат вертикально, то внешние края (ободы) барабанов должны соприкасаться. Барабаны не должны складироваться вперемешку. Если при разгрузке барабанов используется, например, вильчатый автопогрузчик, то не следует прикасаться к поверхности кабеля. Удерживайте барабан за обод или вдоль центральной оси.