چکیده: مزایای کابل فیبر نوری باعث شده است که استفاده از آن در حوزه ارتباطات به طور مداوم در حال گسترش باشد، به منظور سازگاری با محیطهای مختلف، معمولاً در فرآیند طراحی کابل فیبر نوری، تقویتکننده مربوطه برای رفع نیازهای مختلف اضافه میشود. این مقاله عمدتاً مزایای نخ الیاف شیشه (یعنی نخ الیاف شیشه) را به عنوان تقویتکننده کابل فیبر نوری معرفی میکند و به طور خلاصه ساختار و عملکرد کابل فیبر نوری تقویت شده با نخ الیاف شیشه را معرفی میکند و به طور خلاصه مشکلات استفاده از نخ الیاف شیشه را تجزیه و تحلیل میکند.
کلمات کلیدی: تقویت، الیاف شیشه
۱. شرح پیشینه
تولد و توسعه ارتباطات فیبر نوری یک انقلاب مهم در تاریخ ارتباطات است، ارتباطات فیبر نوری روش سنتی ارتباطات را تغییر داده و امکان برقراری ارتباط با سرعت و ظرفیت بالا را بدون هیچ گونه تداخل مغناطیسی فراهم کرده است. با توسعه مداوم کابل فیبر نوری و فناوری ارتباطات، فناوری ارتباطات فیبر نوری نیز به میزان قابل توجهی بهبود یافته است، کابل فیبر نوری با هر مزیتی که دارد، دامنه استفاده از آن در زمینه ارتباطات به طور مداوم در حال گسترش است. در حال حاضر، کابل فیبر نوری با سرعت توسعه سریع و طیف وسیعی از کاربردها وارد حوزههای مختلف ارتباطات سیمی شده و به روش ارتباطی اصلی ارتباطات مدرن تبدیل شده است و تأثیر آن بر زندگی اجتماعی بیشتر و عمیقتر میشود.
۲. کاربرد انواع و اقسام تقویتکنندهها
برای سازگاری با محیطهای مختلف، معمولاً در فرآیند طراحی کابل، تقویتکننده مربوطه اضافه میشود یا ساختار کابل برای رفع نیازهای مختلف تغییر میکند. تقویتکننده کابل فیبر نوری را میتوان به تقویتکننده فلزی و تقویتکننده غیرفلزی تقسیم کرد. قطعات اصلی تقویتکننده فلزی، سیم فولادی، نوار آلومینیومی و غیره با اندازههای مختلف هستند. قطعات تقویتکننده غیرفلزی عمدتاً FRP، KFRP، نوار ضد آب، آرامید، نخ اتصال، نخ الیاف شیشه و غیره هستند. با توجه به سختی و استحکام بالای تقویتکننده فلزی، عمدتاً در محیطهای ساخت و ساز و استفاده با الزامات بالای کشش محوری، مانند نصب سربار در فضای باز و خطوط لوله، دفن مستقیم و موارد دیگر استفاده میشود. قطعات تقویتکننده غیرفلزی با توجه به تنوع گسترده، نقشهای مختلفی ایفا میکنند. از آنجایی که تقویتکننده غیرفلزی نسبتاً نرم است و استحکام کششی آن کمتر از تقویتکننده فلزی است، میتوان از آن در داخل ساختمان، ساختمانها، بین طبقات یا در صورت نیاز ویژه به کابلهای فیبر نوری تقویتشده با فلز استفاده کرد. برای برخی محیطهای خاص، مانند محیط مستعد جوندگان که در بالا ذکر شد، تقویتکنندههای ویژهای مورد نیاز است تا نه تنها تنشهای محوری و جانبی مورد نیاز، بلکه ویژگیهای اضافی مانند مقاومت در برابر جویدگی را نیز برآورده کند. این مقاله کاربرد نخ فایبرگلاس را به عنوان تقویتکننده در کابل کششی RF، کابل پروانهای لولهای و کابل ضد جونده معرفی میکند.
۳. نخ الیاف شیشه و مزایای آن
الیاف شیشه نوع جدیدی از مواد مهندسی است که دارای خواص عالی مانند نسوز بودن، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر حرارت بالا، جذب رطوبت، افزایش طول و سایر خواص الکتریکی، مکانیکی، شیمیایی و نوری عالی است، بنابراین به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرد. نخ الیاف شیشه را میتوان به دو نوع تقسیم کرد: نخ بدون تاب و نخ تابیده که عموماً برای ساخت کابل فیبر نوری استفاده میشود.

نخ الیاف شیشه به عنوان تقویت کننده کابل فیبر نوری، مزایای زیر را دارد:
(1) در الزامات استحکام کششی مورد نیاز به جای آرامید، عناصر کششی کابل فیبر نوری را تشکیل میدهند که اقتصادی و مقرون به صرفه هستند. آرامید یک الیاف مصنوعی جدید با فناوری پیشرفته است که مزایای استحکام فوق العاده بالا، مدول بالا و مقاومت در برابر دمای بالا را دارد. قیمت آرامید بالا بوده است که به نوبه خود مستقیماً بر هزینه کابل فیبر نوری نیز تأثیر میگذارد. نخ فایبرگلاس تقریباً 1/20 قیمت آرامید را دارد و سایر شاخصهای عملکرد در مقایسه با آرامید تفاوت چندانی ندارند، بنابراین نخ فایبرگلاس میتواند به عنوان جایگزین آرامید استفاده شود و از نظر اقتصادی نیز بهتر است. مقایسه عملکرد بین نخ آرامید و فایبرگلاس در جدول زیر نشان داده شده است.
جدول مقایسه عملکرد نخ آرامید و الیاف شیشه
(2) نخ فایبرگلاس غیرسمی و بیضرر، غیر قابل اشتعال، مقاوم در برابر خوردگی، مقاوم در برابر دمای بالا، کشیدگی کم، از نظر شیمیایی پایدار است و الزامات عملکرد کابل نوری مانند RoHS را برآورده میکند. نخ فایبرگلاس همچنین مقاومت در برابر سایش و خوردگی، حفظ حرارت و خواص عایق بهتری دارد. این امر تضمین میکند که کابل فیبر نوری میتواند به طور عادی در دمای بالا یا پایین کار کند و میتواند با محیطهای شدیدتر سازگار شود. خواص عایق باعث میشود کابل فیبر نوری در برابر برخورد صاعقه یا سایر تداخلات الکترومغناطیسی مقاوم باشد و میتواند به طور گسترده در کابل فیبر نوری دیالکتریک کامل مورد استفاده قرار گیرد.
(3) کابل فیبر نوری پر شده با الیاف شیشه میتواند ساختار کابل را فشرده کرده و مقاومت کششی و فشاری کابل را افزایش دهد.
(4) نخ فایبرگلاس ضد آب یکی از بهترین راهها برای جلوگیری از آب در کابل فیبر نوری است. اثر مسدود کردن آب نخ فایبرگلاس ضد آب بهتر از آرامید ضد آب است که نرخ تورم جذب آن 160٪ است، در حالی که نخ فایبرگلاس ضد آب نرخ تورم جذب آن 200٪ است. اگر مقدار نخ فایبرگلاس افزایش یابد، اثر مسدود کردن آب حتی برجستهتر خواهد شد. این یک ساختار مسدود کننده آب خشک است و نیازی به پاک کردن خمیر روغن در طول فرآیند اتصال نیست، که برای ساخت و ساز راحتتر و مطابق با الزامات زیست محیطی است.
(5) نخ فایبرگلاس به عنوان ساختار تقویت کننده کابل فیبر نوری از انعطاف پذیری خوبی برخوردار است که می تواند معایب کابل فیبر نوری را که به دلیل تقویت بیش از حد سفت و خم شدن آسان نیست، از بین ببرد و راحتی را برای همه جنبه های تولید و نصب فراهم کند. این امر تأثیر کمی بر عملکرد خمشی کابل فیبر نوری دارد و شعاع خمش می تواند تا 10 برابر قطر خارجی کابل باشد که برای محیط های پیچیده مناسب تر است.
(6) چگالی نخ الیاف شیشه 2.5 گرم بر سانتیمتر مکعب است، کابل فیبر نوری با نخ الیاف شیشه به عنوان تقویتکننده، سبک وزن است و هزینههای حمل و نقل را کاهش میدهد.
(7) نخ الیاف شیشه نیز عملکرد ضد جونده خوبی دارد. در بسیاری از مزارع و مناطق کوهستانی چین، پوشش گیاهی برای زنده ماندن جوندگان مناسب است و بوی منحصر به فرد موجود در غلاف پلاستیکی کابل فیبر نوری به راحتی جوندگان را برای جویدن جذب میکند، بنابراین خط کابل ارتباطی اغلب در برخی موارد دچار گزش جوندگان میشود و بر کیفیت ارتباط تأثیر میگذارد و در موارد جدی، حتی میتواند منجر به قطع شبکه ارتباطی خط اصلی و ایجاد خسارات قابل توجهی به جامعه شود. مزایا و معایب روشهای مرسوم ضد جوندهسازی و ضد جوندهسازی نخ الیاف شیشه در جدول زیر مقایسه شده است.
۶. نتیجهگیری
به طور خلاصه، نخ الیاف شیشه نه تنها عملکرد عالی دارد، بلکه قیمت پایینی نیز دارد که به طور فزایندهای به عنوان تقویتکننده کابل فیبر نوری مورد استفاده قرار میگیرد، هزینه تولید تولیدکنندگان کابل فیبر نوری را کاهش میدهد و نیازهای مختلف مشتریان داخلی و خارجی را بهتر برآورده میکند.
زمان ارسال: 9 ژوئیه 2022