改變盤纖方式對提高G3i光纜維修質(zhì)量效率方法的探討

張旭東 何琦 吳小育 劉麗娜 李平

摘要：G3i地震勘探儀器自投入使用已十年有余，外圍設(shè)備在使用中的受損情況日趨嚴(yán)重，G3i光纜同樣面臨這種情況。在提高質(zhì)維修質(zhì)量與降低設(shè)備報廢率的要求下，改變維修方法的重要性和緊迫感日益凸顯。文章重點(diǎn)介紹一根光纜多處故障的分析和解決方法及效果。

關(guān)鍵詞：G3i ?單模光纖 ?盤纖 ?3M維修包

Abstract： The G3i seismic exploration instrument has been in use for more than ten years， and the damage of peripheral equipment in use is becoming more and more serious. The G3i optical cable is also facing this situation. Under the requirements of improving the quality of maintenance and reducing the scrap rate of the equipment， the importance and urgency of changing maintenance methods are becoming increasingly prominent. The article focuses on the analysis and solutions of multiple faults in an optical cable and its effects.

0 ?引言

G3i是Inova公司推出的新一代地震勘探儀器，光纜主要負(fù)責(zé)地震數(shù)據(jù)的傳輸，傳輸速率為1.2288Gb/s，G3i光纜是單模光纖（SingleModeFiber）在指定波長下傳播一種模式的光纖，中心玻璃芯徑為9-10μm，因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊。光線以直線形狀沿纖芯中心軸線方向傳播，其傳輸距離遠(yuǎn)，衰減系數(shù)（0.15-0.19dB/km）極小，信號畸變很小。光纜在使用過程中會遇到各種不可抗拒的外在因素，導(dǎo)致光纜數(shù)據(jù)傳輸時會產(chǎn)生損耗，或者不能正常使用，就急需解決光纜設(shè)備維修問題。

1 ?G3i光纜結(jié)構(gòu)組成

G3i光纜根據(jù)長度分500m和350m兩種，分別負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)送和接收，其最佳工作波長1310nm，.

2 ?光纜故障原因分析

地震勘探儀器設(shè)備面臨復(fù)雜環(huán)境的考驗(yàn) ，受到制作方面材料特殊性的限制，光纜在惡劣環(huán)境下不可避免嚴(yán)重受損。光纜不同程度的受損情況大致可分為以下幾類：

2.1光纜插頭①插頭的防塵帽沒有蓋好，灰塵和泥土進(jìn)入，此故障通過清潔即可排除。②內(nèi)部插針斷裂，一種情況是未及時發(fā)現(xiàn)插頭內(nèi)的定位螺釘發(fā)生變形就進(jìn)行野蠻操作造成的;另一種情況是清潔或更換磁管后，因安裝過程中兩個螺釘受力不均，

2.2光纜纜體受損，野外勘探環(huán)境復(fù)雜，一些不太規(guī)范的操作或意外因素極易造成光纜受損，幾種現(xiàn)象分析如下： ①操作人員保護(hù)光纜意識不強(qiáng)，有拉拽纜體和打結(jié)現(xiàn)象，造成光纜受傷。②搬運(yùn)過程中光纜沒有和其它堅(jiān)硬物體分開隔離堆放，造成光纜擠壓受損。③施工現(xiàn)場對光纜保護(hù)不到位，通過道路時有碾壓拖拽現(xiàn)象，造成光纜纜體斷裂，無法使用。

3 ?光纖斷點(diǎn)維修

在實(shí)際應(yīng)用中，光纖一般采用熔接的方式進(jìn)行連接，每一個光纖斷點(diǎn)熔接主要分為四個步驟：剝、切、熔、護(hù)。光線傳輸?shù)浇宇^處就會產(chǎn)生一定的熔接損耗，光纖對數(shù)據(jù)的傳播就會有衰減，同時多個斷點(diǎn)熔接之后衰減就會增大。

3.1光纖端面的制備工作

光纖端面的制備環(huán)節(jié)包括：剝覆、清潔、切割。合格的光纖端面是熔接的必要條件，端面質(zhì)量直接影響到熔接質(zhì)量。裸纖的清潔、切割和熔接的時間應(yīng)緊密銜接，不可間隔過長，特別是切勿將已制備的端面放在空氣中。

3.2光纖熔接

光纖熔接是接續(xù)工作的核心環(huán)節(jié)。因單模光纖纖芯極細(xì)，兩根對接光纖軸心若錯位會影響接續(xù)損耗。

3.3盤纖方法

科學(xué)的盤纖方法可使光纖布局合理、附加損耗小、避免擠壓造成的斷纖現(xiàn)象。盤纖的方法有以下幾種：（1）先中間后兩邊：即先將熱縮后的套管逐個放置于固定槽中，再處理兩側(cè)余纖。優(yōu)點(diǎn)：有利于保護(hù)光纖接點(diǎn)，避免盤纖可能造成的損害。（2）以一端開始盤纖;即從一側(cè)的光纖盤起，固定熱縮管，然后再處理另一端余纖。優(yōu)點(diǎn)：可根據(jù)一側(cè)余纖長度靈活選擇安放位置，方便快捷，可避免出現(xiàn)急彎，小圈現(xiàn)象。（3）根據(jù)實(shí)際情況中，按余纖的長度和預(yù)留盤空間大小，順勢自然盤繞，切勿生拉硬拽，應(yīng)靈活地采用圓、橢圓、“CC”、“～”多種圖形盤纖，盡可能最大限度利用預(yù)留盤空間和有效降低因盤纖帶來的附加損耗。

4 ??維修過程中引起故障原因分析及新盤纖工藝過程介紹

4.1故障查找及原因分析

按照執(zhí)行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《地震儀器光纜維修技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行操作，將熔接好的光纜按“8”字形方法盤纖，如圖6所示，放在3M修理包內(nèi)，用OTDR進(jìn)行測試，確保維修光纜都達(dá)到《地震數(shù)傳光纜技術(shù)指標(biāo)》要求。

4.2新盤纖工藝過程介紹

在維修材料3M修理包既定的條件要求下，可通過改變盤纖的方法來實(shí)現(xiàn)光纜多個斷點(diǎn)的維修工作，把光纖的“8”字形盤纖法改為“～”字形盤纖法，裸纖預(yù)留長度和光纖支架熱縮管在熱熔機(jī)上工作時的活動空間是解決盤纖方法問題的方向。具體操作如下：

（1）先給光纜套上?8mm的熱縮管10cm，再剝開光纜外層包裹膠皮170mm，保留外層包裹膠皮70mm，預(yù)留裸纖長度100mm（60mm熱縮管+40mm剝離光纖透明涂覆層），使光纖支架熱縮管活動范圍外移70mm。

（2）光纖端面制作和熔接：切割和熔接步驟同3.1和3.2所述，熔接過程中注意觀察熔接機(jī)計算出的熔接點(diǎn)指標(biāo)是否在技術(shù)指標(biāo)之內(nèi)，熔接點(diǎn)損耗應(yīng)不大于1dB，并進(jìn)行2N的纖芯熔接點(diǎn)拉力測試。如圖9所示，光纖支架熱縮管活動范圍外移70mm，是為了在熔接機(jī)上熔接兩根光纖提供位移空間，也是給后面的“～”字形盤纖法做準(zhǔn)備。

（3）盤纖，多個斷點(diǎn)熔接好之后，把光纖放入3M修理包，進(jìn)行“～”字形盤纖固定，如圖10所示，并在修理包中注入3M ?Scotchcas2014膠。當(dāng)內(nèi)部膠完全干透后，用熱風(fēng)槍對修理包外的熱縮管進(jìn)行加熱緊縮。

5 ?結(jié)束語

文章介紹了G3i光纜的結(jié)構(gòu)、制作材料、數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)、維修過程并且重點(diǎn)闡述了對維修中經(jīng)常出現(xiàn)問題的解決辦法。隨著G3i儀器使用年限的增加，光纜交叉線出現(xiàn)的故障也越來越多，維修難度也在加大，對新的維修方法也提出了更高的要求。

參考文獻(xiàn)

（1）INOVA公司 ?G3i fiber Connector cleaning user manual ?2012 （資料）

（2）東方地球物理公司.《地震儀器光纜維修技術(shù)規(guī)范 》 2019