GB/T 15972.3-1998 光纤总规范 第3部分：机械性能试验方法

中华人民共和国国家标准

光纤总规范

第部分机械性能试验方法

发布实施

国家质量技术监督局发布

前言

标准是等效采用国际电工委员会标准光纤第部分总规范第篇机

械性能试验方法和修改单对光纤机械性能试验方法和

光纤总规范中的进行修订的

这样使我国光纤国家标准与国际标准相一致以适应在此领域的国际技术交流和贸易往来迅速发

展的需要

标准与和相比增加了可剥性应力腐蚀敏感性参数及

光纤的翘曲等试验方法

在光纤总规范总标题下包括五个部分

第部分即总则

第部分即尺寸参数试验方法

第部分即机械性能试验方法

第部分即传输特性和光学特性试验方法

第部分即环境性能试验方法

本标准是第部分

本标准的附录是标准的附录

本标准的附录附录附录都是提示的附录

本标准从实施之日起同时代替和

本标准由中华人民共和国邮电部和电子工业部共同提出

本标准由邮电部电信科学研究规划院归口

本标准起草单位邮电部武汉邮电科学研究院电子工业部上海传输线研究所

本标准主要起草人陈永诗刘泽恒吴金良陈国庆

前言

国际电工委员会是一个包括所有国家电工委员会国家委员会的世界性标准化组

织的目标是促进电气和电子领域内涉及的所有标准化问题的国际合作为了此目的除其他活动

外发布国际标准标准的制定委托给技术委员会对该内容感兴趣的任何国家委员会都可以

参加这个制定工作与有联系的国际的政府的和非政府的组织可参加制定工作与国际标

准化组织按照双方协商确定的条件密切合作

在技术问题上的正式决议或协议是由对这些问题特别关切的国家委员会参加的技术委员

会制定的对所涉及的问题尽可能地代表了国际上的一致意见

这些决议或协议应按国际应用的建议以标准技术报告或导则的形式发布并在此意义上为各

国家委员会接受

为了促进国际上的统一各国家委员会有责任使其国家和地区标准尽可能采用国际标

准国家或地区标准与标准之间的任何差异应在国家或地区标准中清楚地指明

国际标准由第技术委员会纤维光学的第分委员会光纤光缆制定的

年颁布的第版已被修改它被分成五个标准每个标准包括一篇

的第版取消并替代的第篇形成了一个技术修订版

本标准应与下列标准结合起来使用

光纤第部分总规范第篇总则

光纤第部分总规范第篇尺寸参数试验方法

光纤第部分总规范第篇传输特性和光学特性试验方法

光纤第部分总规范第篇环境性能试验方法

本标准文依据下列文件

国际标准草案表决报告

表决批准本标准的全部资料可在上表中列出的表决报告中查阅

附录是标准的附录

附录是提示的附录

附修改单前言

修改单是由第技术委员会纤维光学的第分委员会光纤光缆制定的

修改单的文依据下列文件

最终国际标准草案表决报告

表决批准本修改单的全部资料可在上表中列出的表决报告中查阅

附录和附录是提示的附录

中华人民共和国国家标准

光纤总规范

第部分机械性能试验方法

代替

一部分

范围

本标准规定了对光纤机械性能统一的技术要求和试验方法

本标准适用于具有预涂覆层或缓冲层玻璃光纤的机械强度试验操作性能试验以及物理缺陷可剥

性应力腐蚀敏感性参数以及光纤翘曲的检测

引用标准

下列标准所包含的条文通过在标准中引用而构成为标准的条文本标准出版时所示版均

为有效所有标准都会被修订使用标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性

电工电子产品基环境试验规程总则

光纤总规范第部分传输特性和光学特性试验方法

机械性能试验项目

光纤的机械性能应按表中所列项目进行检验验收准则和样品数目应在产品规范中规定

表光纤的机械性能

试验方法标准号试验方法试验方法适用的性能

光纤筛选试验机械强度

短长度光纤的抗张强度

大长度光纤的抗张强度

磨损操作性能

目视检验物理缺陷

背向散射法

可剥性可剥性

轴向张力法的动态疲劳应力腐蚀敏感性参数

两点弯曲法的动态疲劳

轴向张力法的静态疲劳

两点弯曲法的静态疲劳

均匀弯曲法的静态疲劳

侧视显微法翘曲性能

激光束散射法

在考虑之中

国家质量技术监督局批准实施

工作定义

一段玻璃光纤的机械强度

一段玻璃光纤的机械强度与该段长内存在的最深裂纹的深度有关

在环境温度和湿度条件下一段光纤受到应力时裂纹深度将按查尔斯提出的关系式

增加

根据格里菲斯理论由给定

式中应力强度因子

形状因子常数

应力

应力腐蚀敏感性参数常数

裂纹深度

比例常数由实验确定

如图所示在时间内裂纹增长到某一数值使达到即临界应力强度因子时光纤将断

裂

图在应力下玻璃光纤的裂纹增长曲线图

举例说明

当一根光纤在时间内受到应力时裂纹深度将从增长到

然在产品验收中应假设在应力下作筛选试验后几乎已达到值即光纤将发生断裂的

数值如要避免光纤断裂以后的应力时必须小于

物理缺陷

光纤内可能存在物理缺陷例如含有杂质和气泡这将影响光纤的光学性能和机械性能某些类型

的缺陷可用光学反射技术方法或其他测量方法检查出来

方法光纤筛选试验

目的

本试验是对一根光纤的全长作筛选试验去除机械强度低于或等于筛选试验水平的点

试验条件

试验应在规定的标准大气条件下进行

一般试验程序

筛选试验应按下列方法之一进行

恒定应力

恒定轴向应变

恒定弯曲应变

具有足够弹性模量和厚度的保护预涂覆层和缓冲层的光纤只要能经受施加的轴向和径向力

并能保护光纤表面不受有害的径向应力的影响可以采用恒定应力筛选试验和恒定轴向应变筛选试验

预涂覆层和缓冲层不足以经受这些力的光纤可以采用恒定弯曲应变筛选试验

筛选试验水平应按有关产品规范中的规定

光纤放线和收线中的张力变化应对设备的筛选试验区无影响

应根据产品规范规定的筛选试验时间确定光纤通过试验装置的速度和试验装置几何形状

恒定应力筛选试验

装置

恒定应力筛选试验装置通常如图所示和是驱动轮或滑轮是自由运动轮与两轮处

于同一平面内该轮在通过其轴的垂直线上作自由运动重物加在轮上提供与应力相应的张力

光纤与三轮之间应有较高的静态摩擦系数使滑动减至最低程度可以用加压皮带等方式来达

到这一要求应以恒定的角速度驱动轮用合适的方式调整轮转动的角速度使轮始终保持在恒

定的垂直位置上放线张力和收线张力应不超过试验张力的轮子的直径应使光纤试样

由于弯曲在任一点上产生的应力不超过试验值的

图恒定应力筛选试验装置

程序

光纤应以与产品规范中规定的筛选时间相应的速度通过试验装置

施加到自由运动轮上的重物质量应按产品规范中的规定

恒定轴向应变筛选试验

装置

恒定轴向应变筛选试验装置通常如图所示和是轮子或滑轮用等于规定应变的圆周速度

差进行转动

图恒定轴向应变筛选试验装置

当两轮的标称直径相同时可调整两轮的速度使两轮转动的角速度差与要求的应变水平相

适应当两轮的角速度相同时可调整两轮的直径使两轮直径的比值与要求的应变水平相适应

光纤与两轮之间应有较高的静态摩擦系数使滑动减至最低程度可用加压皮带等方式来达到这

一要求放线张力和收线张力应不超过试验值的轮子直径应使光纤试样由于弯曲在任一

点上产生的应力不超过试验值的

程序

用调节速度的方法控制两轮子给出要求的转动差或者用要求的直径差来配备轮子把施加的应变

设定到产品规范中规定的值

光纤应以与产品规范中规定的筛选时间相应的速度通过试验设备

恒定弯曲应变筛选试验

装置

恒定弯曲应变筛选试验装置通常如图所示和是三个绕着各自的轴自由转动的滚轮其

轴相互平行光纤在足够张力牵引下呈弯曲状通过三个自由转动的滚轮光纤弯曲与三个滚轮排列的

几何形状一致根据光纤保护预涂覆层和缓冲层的厚度选择合适的滚轮直径使光纤表面由弯曲产生的

最大应变等于要求的应变

为了保证基恒定的最大应变作用到光纤表面的所有部分应使用与第一组滚轮成一定角度的若

干组滚轮一般可以使用彼此成角的四个滚轮组见图

应调整好光纤放线和收线装置以避免光纤通过机器时产生扭曲

程序

通过选择滚轮直径把应变设定到产品规范中规定的值光纤应以与产品规范中规定的筛选时间相

应的速度通过试验设备

图恒定弯曲应变筛选试验装置

图复合滚轮

要求

采用任一方法对光纤进行筛选试验后应使用光时域反射仪或其他方法检查光纤是否断裂光纤应

不断裂

结果

试验结果报告应包括下列内容

试验名称

试验日期和操作人员

光纤标识

试样长度

环境温度和相对湿度

应力或应变施加应力时间卸去应力的时间

筛选试验时每公里光纤的断裂次数

报告可包括下列内容

试验方法

装置说明

方法短长度光纤的抗张强度

目的

本试验将给出短长度光纤的抗张强度值一根给定光纤的抗张强度值的分布主要取决于试样长度

拉伸速度和环境条件试验应在要求光纤强度统计数据的场合用于光纤检验应采用统计质量控制

分布的方法来报告试验结果通常试样经温度和湿度预处理之后进行试验在某些情况下可不作

预处理直接在环境温度和湿度条件下测试抗张强度值

试样制备

制备试样应使试验长度达到

装置

应使用一台合适的拉力机光纤夹具应避免试样损坏和打滑拉伸速度每分钟应为试样长度的约

拉力机的拉伸方向可以是垂直的或水平的夹持光纤可以用卡盘或其他合适的方法

预处理是否预处理按产品规范中的规定

如果需要试样可在温度的自来槽中或在气候箱如控制温度和相对湿度中作

预处理预处理时间应不少于

程序

试验不作预处理

将试样安置在拉力机上两夹具之间的光纤自由长度应达到拉伸速度按光纤产品规范中的规

定

试验作预处理

将试样从预处理装置中取出后内以与试验中相同的程序开始试验

结果

试验结果报告应包括下列内容

试验名称

试验日期和操作人员

光纤标识

试样长度

环境温度和相对湿度

标距长度即夹具之间的距离

夹具类型

拉伸速度

强度值光纤断裂时的应力值和应变值

作为参考资料报告可包括下列内容

同类光纤的质量分布例如威布尔分布分布曲线与试验光纤总长度以及各试样长

度有关

装置说明

在夹具附近例如断裂时其数值不应计入统计质量控制分布中应分开报告

方法大长度光纤的抗张强度

在考虑之中

方法磨损

在考虑之中

方法目视检验

在考虑之中

方法可剥性

目的

试验是定量确定沿光纤纵轴向机械剥去保护涂覆层所需的力

试验主要用于检验光纤制造厂生产的光纤或其后采用各种聚合物作外被覆层紧包缓冲层

的光纤试验可在刚制造的或在暴露到各种环境中之后的光纤上进行

试验适用和类光纤

装置

拉伸装置

应使用一台合适的装置例如立式拉力机来提供受试光纤和剥离工具之间的相对运动

拉伸装置应能提供恒定的剥离速率没有猛拉受试光纤或剥离工具的现象剥离速率应按

的规定进行

该装置应能提供两个方向的相对运动以便复位剥离工具应在拉伸装置的夹头上夹紧其刀刃应

与光纤轴保持垂直并要防止光纤弯曲把受试光纤的另一端固紧为防止光纤断裂用于在夹持点固紧

光纤的方法不应使光纤遭受过大的应力

试验装置实例如图所示

图涂覆层剥离试验装置示意图

剥离工具或轮子是固定的

力值传感器

采用合适的能检测出剥去光纤涂覆层时施于光纤上力的任何装置

转换放大器

装置接收来自力值传感器的信号并显示受试光纤直到涂覆层剥掉时的剥离力力值读数应是连

续的例如使用一台曲线记录仪来提供足够的资料进行计算最大力和平均力以及剥离期间力值波动

的幅度和频率

力值的测量精度应按产品规范中规定

剥离工具

试验结果的准确性主要取决于剥离工具的设计故剥离工具的设计应遵守下列准则

为了不损伤包层表面工具刀刃孔的直径或刀刃间的距离应大于被剥离光纤标称包层直径例

如对于目前通用的光纤来说刀刃中的孔或之间的距离应比标称包层直径大

剥离工具的刀刃应不引起光纤弯曲在本试验中剥离工具的刀刃对接在同一平面上为最佳状

态

剥离工具应安装在试验固定架上并使用合适的夹具使其紧紧夹持在光纤的周围

剥离工具使用一段时间后或刀刃已磨损到足以影响试验结果时应予以更换

剥离工具磨损会影响下列的任一项或全部光纤断裂玻璃光纤表面涂覆层残余量从光纤上剥去涂覆层的方

式以及剥去涂覆层所需的力

光纤导向孔

应使用一种合适的导向孔可以设计在剥离工具自身上使要通过剥离工具的光纤保持笔直导向

孔要满足下列要求

导向孔应能支撑光纤防止光纤自重引起的下弯

导向孔应能防止涂覆层被剥去时的皱缩引起的光纤弯曲

导向孔应尽可能在靠近剥离工具的位置且不妨碍剥离操作

导向孔应易于安装到试验装置上且容易清洗如果涂覆层皱曲应能免受干扰

试样制备

代表性试样

试样应能代表总体光纤以便作出正确的质量评估由于试验的可变性故至少取段试样做试

验然后取平均值得到该试样的试验结果

试样长度

所剥光纤长度会影响剥离力对于标称涂覆层直径为的光纤所剥光纤长度对剥离力影响

很小光纤的剥离长度应当在产品规范中规定对于标称涂覆直径为的光纤可取的值为

和对于较粗的涂覆层直径可选取较短的剥离长度

试样总长度由光纤固定端与剥离工具间的距离要通过剥离工具所规定的待剥光纤长度见图

和在固定端把光纤绕到轮子上所需的长度来确定试验结果部分地取决于光纤的剥离长度与试样总长

度无关