光缆设计计算公式集.pdf

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1、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R的圆周围放置相同直径的圆，放f置M圈之后，圆的总个数N为M(M1)N61（1-1）2M圈之后直径为R(2M1)R（1-2）ef用式（1-1）和（1-2）消除M之后得到4N1RR（1-3）ef3当M趋近于无穷大，N也

2、就无穷大，此时4NRR1.16NR（1-4）eff32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。al展开p图2-1图2-2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22lpa（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a(Dd)，则22lp[(Dd)]（2-2）22lp[(Dd)]所以绞合系数（2-3）pp3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

3、数为n,那么理论上加强件直径为：dD1sin1（3-1）n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。dDD绞合间隙22*arcsinn（3-2）2dD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

4、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拉伸窗口图4-2图4-1中，光纤的长度22lp[(Dd)]（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pp，光纤的长度22lpp[(d2BR)]（4-2）e由4-1和4-2得：2222p[(Dd)]pp[(d2BR)]（4

5、-3）e222化简求出pp[(Dd)][(d2BR)]p（4-4）e222pp[(Dd)][(d2BRe)]p拉伸窗口（4-5）pp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；R-套管内光纤等效直径。e5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FE总S总EiSiE为材料的模量；S为材料截面积；光缆在光纤允许应变下承受的拉力FES111总总光缆最大能承受拉力为FFF1光缆常用材料的模量材料弹性模量G

6、Pa线热膨胀系数61g/cm310K密度PBT2.20122.8001.310PE1.10170.0000.950FRP506.0002.200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p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。R所以在光缆的设

7、计和生产过程中要严格控制光纤的弯曲半径。2p由螺旋线的几何关系可得到曲率半径R（5-1）24RDd对于光缆的光纤螺旋线R（5-2）2由5-1和5-2可得2Ddp光缆中光纤的弯曲半径（5-3）222Dd---------------未完待续--------------