[发明专利]海底光缆的动态力学性能试验方法及装置

摘要

本发明公开了一种在实验室模拟受弯曲、受扭转、拉伸变化过程中在线测试海底光缆的动态力学性能试验方法及装置，用以测定海底光缆同时受弯曲、受扭转、拉伸动态力学变化下缆两端伸长应变量、缆的左右旋转方向和旋转角度，以及缆内光纤的伸长应变量和附加光衰耗，据此全面评估海底光缆的质量水平，供海底光缆的有关研究、设计、工艺制造、质量监控、施工和应用部门领导和科技人员作为指导工作的科学依据。其优点是更接近海底光缆的实际使用严酷的环境条件，比“静态”力学拉伸试验具有更高的使用价值和意义。

主权项

1、一种海底光缆的动态力学性能试验方法及装置，其特征在于包括下列部件组成：(1)一台卧式拉力试验机，部件(1)是该拉力试验机的连接件，其中1a端连接锚定静端，1b端连接拉力试验机的拉伸端，(2)一个由大扭矩可逆低速电机驱动的主动轮，(3)被测试的海底光缆，(4)可插入的管式海缆接头盒或者工厂接头，(5)带角度输出传感器的可旋转海缆连接夹具，(6)与海缆连接的固定夹具，该夹具也可以用带角度输出传感器的可旋转海缆连接夹具，(7)牵引钢丝绳，(8)从动轮，(9)位移传感器，(10)拉力传感器，(11)一拉力变换器，(12)一台光纤应变分析测量仪，(13)一台角度变换器，(14)一台位移变换器，(15)一台中央处理器计算机，(16)一大扭矩可逆低速电机，(17)光纤环接端头，(18)电机驱动器，(19)临时固定夹具；海底光缆的动态力学性能试验方法，其特征在于包含下列步骤和方法：(1)海底光缆动态力学性能试验方法的准备工作：a、试验用海底光缆的总长度为120米，从盘绕的成品光缆上至少放出10米，先用第一个临时固定夹具固定光缆的铠装层，随后再放出100米用第二个临时固定夹具固定光缆的铠装层，使两个临时固定夹具之间试验光缆有效长度为100米，再继续放出光缆，在离第二个临时固定夹后10米处截断，该临时固定夹具在试验前不能放松或取消；b、如果试验包括管式海缆接头盒或工厂接头，则在100米段的30米处开断，按规定程序安装管式海缆接头盒或工厂接头；c、在两个临时固定夹具的内侧安装海缆固定夹具(5、6)，并与串有拉力传感器(10)的钢丝绳(7)连接，使受试海缆(3)与钢丝绳(7)呈一闭环，套在主动轮(2)和从动轮(8)上，由卧式拉力试验机(1)的锚定静端(1a)和拉伸动端(1b)拉至不松脱；d、在试验海缆(3)段内装上位移传感器(9)；e、在被试验海缆的一端把缆内光纤串接(17)，在缆的另一端把环接光纤的输入和输出端接入光纤应变分析测量仪(12)，其余光纤头尾相接形成环路，如果仪器有足够的分辨率，也可以不环接光纤，而直接检测每一根光纤：f、将角度传感器(5、6)、拉力传感器(10)和光纤衰变信号输出经相应的角度、拉力、位移变换器、光纤分析仪(12)变成电信号输入中央处理器；(2)海底光缆动态力学性能试验方法分下列步骤进行：a、检查并正确接好各试验部件和仪器的机械连接、光学连接和电连接，确保各部分工作正常、可靠和安全；b、启动拉力试验机和光纤分析仪，缓慢匀速地施加张力至光缆的长期拉伸负荷值、工作拉伸负荷值、短暂拉伸负荷值，在这些力值点上按规定或要求保持适当时间并启动可逆低速电机(16)，使海底光缆(3)在卧式拉力试验机拉紧的情况下再加上大扭矩可逆低速电机(16)拖动主动轮(2)缓慢小幅度地可逆往复摆动，来摸拟海缆在线动态张力变化情况下各参数的变化状况；c、如果试验包括管式海缆接头盒或工厂接头(4)，则按规定或要求施加张力，通过或不通过主动轮；d、在中央处理器上直接读取或自动记录被测试海底光缆在动态力学变化情况下缆两端的张力、缆的伸长应变量、缆的旋转方向及旋转角度，以及缆内光纤的伸长应变量和缆内光纤的附加光衰耗诸数据显示直读或输送入中央处理器计算机(15)记录并处理；(3)分析得出的试验结果及数据供海底光缆的研究、设计、工艺制造、质量监控、施工和应用部门领导作为指导工作的依据。