Условия поиска
При повреждении защитной оболочки проложенной ВОЛС в кабель начинает проникать влага, которая при замерзании разрушает оптоволокно. Если конструкция кабеля предусматривает металлическую броню, то контроль состояния оболочки проводят измерением сопротивления между броней и землей. В частности, так выявляют повреждения при прокладке ВОЛС. Если сопротивление изоляции меньше нормативного, строители обязаны устранить нарушение.
Здесь и начинаются трудности. Для медного кабеля существуют хорошо известные методы локализации дефектов изоляции. С помощью рефлектометра или измерительного моста, как правило, довольно несложно определить участок, на котором произошло повреждение. Дальнейшее уточнение места повреждения происходит на местности.
Не так обстоит дело с оптоволокном. Для мостовых методов поиска в кабеле отсутствуют необходимые вспомогательные проводники. В результате строители вынуждены искать дефект оболочки, не имея даже приблизительной информации о месте повреждения. Как происходит такой поиск?
Для этого существует контактный метод отыскания повреждений. К броне кабеля подключают генератор сигналов. В месте повреждения оболочки по земле растекается ток от генератора. Возникает разность потенциалов, которая обнаруживается металлическими щупами (штырями или рамкой) трассо-дефектоискателя. Измеритель продвигается вдоль трассы, постоянно втыкая штыри в землю и контролируя сигнал. Чтобы оценить трудоемкость процесса, надо знать условия прокладки ВОЛС в различных регионах. Представление о них можно получить по фотографии из заснеженной Сибири, на которой строители пытаются определить место повреждения.
Рис. 1
В таких местностях длина ВОЛС достигает 5 - 7 км. Даже пройти такое расстояние очень непросто. Совсем по-другому придется оценить маршрут, если на всем его протяжении необходимо тщательно контролировать сигнал в почве вокруг ВОЛС. Напомним, что каждое измерение сопровождается остановкой и введение контактов в мерзлую или болотистую почву. Причем результат зависит от состояния грунта и качества контакта. Часто бывает так, что при мерзлой почве на поверхности, кабели в глубине находятся в воде.
Рис.2
На второй фотографии показано место повреждения кабеля, отысканное под снегом на том же самом месте. Понятно, что проводимость на поверхности будет существенно отличаться от влажной среды в глубине, и сигнал будет значительно ослаблен. Задача осложняется еще тем, что вокруг кабеля постоянно присутствует паразитный сигнал, проходящий через емкость между броней кабеля и землей. Поэтому полезный сигнал приходиться искать на фоне емкостного.
В результате достаточно уверенно можно отыскать только низкоомные повреждения. Поэтому часто так и поступают: ждут, когда в место нарушения оболочки попадет достаточно влаги, чтобы сопротивление дефекта стало достаточно малым (короткое замыкание или, в крайнем случае, несколько кОм). Но и тогда процесс поиска остается трудоемким и утомительным занятием.
Как облегчить задачу
Помочь измерителям можно было бы, если бы технология прокладки ВОЛС предусматривала предварительную локализацию дефекта. Это особенно актуально для строителей, которые не могут ждать, когда дефект станет удобным для поиска. Если бы вдоль оптоволоконного кабеля был проложен медный провод с двумя жилами, это дало бы возможность использовать мостовой метод поиска дефекта оболочки. Причем сечение жил роли не играет: например, кабельные приборы ИРК-ПРО могут работать с дополнительными жилами любого сечения. Поэтому всегда есть возможность подобрать экономичный вариант вспомогательного кабеля. Однако это предложение затрагивает уже саму технологию прокладки ВОЛС, а это, как мы знаем, самая сложная область для инноваций.
Приходится искать автономные решения, не затрагивающие технологические стороны прокладки ВОЛС. Вариант такого решения был предложен компанией Связьприбор в 2006 году. Речь идет о фазовом поиске повреждений, реализованном в новой модели трассо-дефектоискателя Поиск-310Д-2. Эта сверхлегкая модель особенно удобна для условий поиска в сельской местности. Она сохраняет все традиционные методы поиска (в том числе и контактный), добавив к ним цифровой контроль глубины залегания, силы тока в кабеле и фазовый метод поиска. Это позволяет отыскивать повреждения бесконтактным методом, что существенно облегчает поставленную задачу.
Рис.3
Фазовый поиск повреждений
Новый метод основан на том, что при движении вдоль трассы фазовый детектор трассо-дефектоискателя Поиск-310Д-2 постоянно контролирует фазу сигнала, который распространяется по броне оптоволоконного кабеля. При прохождении повреждения фаза сигнала меняется, что служит сигналом измерителю о месте дефекта оболочки ВОЛС. Метод позволяет отыскивать повреждения в несколько десятков кОм. То есть его чувствительность в сложных условиях становится сравнимой с контактным методом. Но в отличие от контактного метода измерителю не приходится постоянно останавливаться и работать со штырями.
Чувствительность фазового поиска меняется при движении вдоль кабеля, увеличиваясь по мере удаления от места подключения генератора. К концу кабеля она достигает порядка 100 кОм. Поэтому для поиска высокоомных дефектов у измерителя всегда имеется возможность поменять место подключения генератора.
Конечно, нельзя считать фазовый метод панацеей при поиске повреждений оболочек ВОЛС. Всегда будут иметь место повреждения в несколько сотен кОм, которые отыскать очень трудно. Но, как показывает практика, в большинстве случаев поиск ведется на более низком уровне сопротивления дефекта оболочки. И в этих случаях фазовый метод значительно облегчит работу измерителей. Кроме того, мы надеемся, что прокладчики с помощью вспомогательного медного кабеля обеспечат возможность предварительной локализации дефектов оболочек ВОЛС.
А. Ю. Ивлев, к. ф.-м. н., доцент кафедры общей физики Тверского Госуниверситета