プラスチック光ファイバーは,電磁気干渉に対する強い免疫力があるため,工業通信,電力電子機器,高EMI環境のためにしばしば選択されます.変頻駆動装置などの用途電力電子機器のキャビネット,その利点は価値があります.
しかし,ある実用的な問題はしばしば過小評価されています.POFリンクは最初は正常に動作しますが,長期間の使用後により高い衰弱を示します.
この種の性能変化は,めったにランダムなものではありません.多くの場合,材料の動作,内部ストレス,熱曝露,屈曲状態,コネクタの品質,老化に関連しています.工業用システム初期光学損失が低いかどうかだけでなく ファイバが予測可能な信号伝達を 維持できるかということです
工業用POF減衰安定性プラスチック光ファイバーが長期にわたって熱,屈曲,内部ストレス,熱循環,EMI環境,老化にさらされても予測可能な信号伝達を維持する能力を指します.実際の使用期間中に減衰がどのくらい変化するかに焦点を当てます生産や設置後に測定された初期損失だけでなく
初期衰弱は 初期段階に過ぎません 特定のテスト条件下で 特定のタイミングで 繊維がどのように機能するか示します材料と構造が温度にさらされた後に使用期間中に安定しているかどうかを完全に明らかにしません折りたたみやキャビネットレベルの熱循環です
繊維の内部には,描画,挤出,または巻き込み後,既に内部ストレスが存在している可能性があるため,これは工業用POFにとって特に重要です. 繊維は依然として初期光学テストを通過することができます.しかし,ストレスは後には屈折率の歪みに寄与する可能性があります微細な裂け目 曲がりやすいし 散らばりも増します
リスクはしばしば衰弱が時間とともに変化する容認可能な初期減衰を伴うケーブルは,熱にさらされたり,繰り返し機械的ストレスを受ける後に,徐々に追加の損失が発生した場合,依然として信頼性が低下する可能性があります.
長期的なPOF信号安定性は,熱,曲げ,熱循環,または電磁干渉下で通信信頼性が維持されなければならないシステムでは特に重要です.典型的な応用分野には,産業通信リンクが含まれます電力システム,高EMI環境,VFDキャビネット,PCS/SVGシステム,電力電子制御キャビネット
これらの環境では,POFは,継続的な熱,局所的なホットスポット,熱循環,コネクタの近くで曲がり,ルーティングまたはインストールによる構造圧縮にさらされることがあります.これらの要因は,必ずしも即座に失敗を引き起こすわけではありません.しかし,徐々に光路を変え,衰弱を増加させることができます.
プラスチック 光ファイバー の 3 つの 主な 損失 メカニズム
プラスチック光ファイバーの衰弱は主に3つの損失メカニズムによって影響されます. 物質吸収損失,散布損失,構造損失です. これらのメカニズムは異なります.それぞれに異なるエンジニアリング制御戦略が必要です.
| 損失メカニズム | 主要 な 原因 | 制御可能性 | 典型的なエンジニアリング制御方法 | 長期安定への影響 |
|---|---|---|---|---|
| 物質吸収損失 | ポリマー材料の特性と動作波長 | 限定 | 適切な繊維材料と動作波長を選択 | 基本的な光学損失床を定義する |
| 分散損失 | 微小密度の変動,不純物,泡,微小裂け目,屈折率の変化 | 高度から中程度 | 材料の純度,ストレス,引き出し,冷却,およびプロセス安定性を制御する | 長期減衰成長に強い影響 |
| 構造損失 | マクロ折り,マイクロ折り,コネクタの損失,端面の損失 | 高い | ケーブル の 設計,路線,終結,磨き,取り扱いを 改善 する | インストールされたリンクの信頼性を決定する |
材料吸収損失は,ポリマー材料が光エネルギーを吸収する方法から生じる.異なるポリマーは異なる波長で異なる振る舞いをします.POFアプリケーションでは,PMMAとフッ化ポリマーは,650 nm,520 nmそして850 nm.
多くのPMMAベースのPOF構造は,フッ化ポリマーコーティング付きPMMAコアを使用する.このタイプの構造では,コア,コーティング,ジャケット,操作波長が最終的な光学行動に影響を与えるしかし,吸収損失は主に材料の特性に関連しているため,分散損失や構造損失と比較してプロセス最適化の余地が限られています.
材料の選択と波長のマッチングは,設計の初期考慮事項として扱われるべきです. 材料システムと波長が固定されると,生産制御は一貫性を向上させることができます.しかし,ポリマーの内在吸収行動を完全に取り除くことはできません..
散乱損失は,POF減衰制御における最も重要な制御可能な要因の1つです.光線経路内または周りの小さな不規則性によって光が混乱すると発生します.これらの不規則性には,微小密度の変動が含まれます.汚れ,泡,微小の裂け目,および内部ストレスによる屈折率変動
POF分解に関する技術的な議論では,伝送損失は吸収と分散メカニズムによって一般的に理解される.散布は,泡のような小さな欠陥や不規則性と密接に関連しています密度の変動や屈折率の変動
産業用POFでは 分散が徐々に増加するので 重要なことです 繊維は生産後には 容認可能に見えますが 内部のストレスや 熱循環や 老化が 新しい微小の欠陥を生み出します衰弱は使用期間中に上昇する可能性があります高品質の工業用POFは,原材料の選択だけでなく,安定したプロセス制御と低ストレス構造形成にも依存します.
構造損失は,物理的幾何学と組立品質によって引き起こされる.マクロ屈曲損失,マイクロ屈曲損失,コネクタ損失,およびエンドフェイス損失を含む.
マクロ・ブーイングは,繊維が非常に緊密なブーイングで経路されたときに起こります.マイクロ・ブーイングは,繊維が局所的に圧縮,圧縮,または不均等なサポートされたときに起こります.コネクタと端面の損失は,切断によって影響されます磨き,調整,汚染,機械的なフィット
産業施設では 構造損失はケーブル設計の問題だけでなく 操作と路線も重要ですそしてコネクタに近いストレスは光学特性を劣化させることができますこの理由から,減衰制御には,製品の設計,終了品質,および設置慣行が含まれなければならない.
内部ストレスは 信頼性の隠された要因です すぐには失敗を起こすわけではありませんが 代わりに 温度,時間,屈曲機械的な負荷.
内部ストレスは,複数の製造ステップ中に導入されることがあります. 共通の原因は,繊維の引き出物中に急速な冷却,コアとジャケットの収縮の不一致,不適切な挤出条件ローリング中に不均等な緊張.
繊維構造の中に残留ストレスを残す可能性があります.冷却が速すぎると,材料は均等にリラックスしない可能性があります.コアとジャケットが異なる収縮が起こると,構造物には内部の緊張がある場合エクストルーション温度や巻き込み張力が制御されていない場合,完成した繊維は,基本的な検査中に目に見えないストレスを持ち込む可能性があります.
内部ストレスは,光学性能にいくつかの方法で影響を与える.それは屈折率分布を歪め,より多くの光の散乱を引き起こす可能性があります.それは時間とともに微細な亀裂にも寄与する可能性があります.特に温度サイクルや屈曲ストレスの下でさらに,圧迫された繊維は,光路が不安定な状態に近づいているため,屈曲に敏感になり得ます.
結果は,遅延した劣化パターンです.リンクは最初は正常に動作しますが,実際の動作条件にさらされた後に衰弱が増加します.産業用POFの減衰安定性において,内部のストレスの制御が重要な理由です..
ストレス に 関係 し て いる 分解 は 遅い もの に なり ます.なぜなら 繊維 の 構造 が 変化 する ため に 時間 と 環境 の エネルギー が 必要 です.熱 は 分子 の 放松 と ストレス の 放出 を 加速 し ます.曲がり,設置のストレスは,局所的な変形を引き起こすことができます時間が経つと 小さな内部変化が蓄積します
この遅延した行動は 短期試験だけでは 長期的な信頼性のリスクが 欠けている理由を説明します繊維が厳しい産業用に使用適していると考えられる前に,低初期減衰値は,プロセス制御と環境試験によって支持されるべきである..
内部 の ストレス が 長期 的 な 衰退 の 増加 に 繋がる 方法
温度漂移はPOFに短期的にも長期的にも影響する.産業環境では,繊維の周りの温度が一定ではない場合があります.キャビネットは,継続的に高温になる可能性があります.電気装置の近くにある地域ホットスポットです
VFD,エネルギー貯蔵システム,PCS/SVG機器,電源電子機器キャビネットの近くで使用される産業用POFは,苛酷な熱条件に直面することがあります.典型的な局所的な運用環境には,60°C~90°C連続運転温室内部のホットスポットです 温室内部のホットスポットは
この温度範囲は,すべてのPOF製品に対する普遍的な評価ではなく,アプリケーションの文脈として扱われるべきである.POFの温度能力は製品特異であり,材料構造に依存する.ジャケットデザイン製造品質,設置条件,曝露期間
重要な質問は 繊維が一度の温度数に 耐えられるかどうかではありませんより有用な質問は,機器の実際の熱プロフィールに長期的に曝されても衰弱が安定しているかどうかです..
短時間間の温度変化は,ポリマーの光学特性が温度とともに変化するので,弱さにもわずかに影響します.重要なメカニズムの一つは屈折率の変化です.温度が変化すると,ポリマーの光学特性も変化します.繊維内側の光路が少し変化する可能性があります減衰の変動を起こす
この種の変動は,温度が正常に戻り,構造が永久に損傷していない場合,逆転可能である.しかし,工業環境では,システムで追加信号損失に対する許容が限られている場合でも,短期的な漂移は考慮されるべきである..
長期間の熱露は より深刻です 高温は 分子 の 放松,内部 の ストレス の 放出,そして 恒久 的 な 構造 的 な 変化 を 加速 させ ます.POF の 熱 信頼性 研究 は,同じ 工程 的 注意 を 支持 し て い ます.: 高い熱圧は,照射条件が製品の設計対象範囲を超えると光学力や物理構造に影響を与えます.
時間の経過とともに,これらの変化は一時的な光学波動を不可逆の減衰増加に変えることができます.このため,温度漂移と老化が別々に評価されるべきではありません.熱はしばしば 隠されたストレスを 視覚的な信号劣化に変える 加速器として機能します.
VFD / PCS / SVG / パワーエレクトロニクスキャビネットの温度変動
POF老化とは 材料の変形プロセスです ポリマーは永遠に変化しません 熱,酸素,紫外線徐々に透明性を低下させ,減衰を増加させる.
| 衰える 要因 | 物質メカニズム | 光学的な結果 | 長期リスク |
|---|---|---|---|
| 熱性老化 | ポリマー連鎖分解と分子リラクゼーション | 透明性の低下と分散の増大 | 徐々に減衰する |
| 酸化 | ポリマー材料の表面または内部酸化 | 吸収損失が増える | 長期間の光学劣化 |
| 紫外線曝露 | 紫外線による物質分解と黄化 | 透明性が低下し,光の伝達性が変化する | 高度減衰と安定性の低下 |
熱老化 は ポリマー 鎖 を 劣化 さ せ,透明 性 を 低下 さ せる の です.この こと は いつも 突然 に 起こっ て い ます か も しれ ませ ん.その 代わりに,曝露 時間 が 増加 する と,材料 は 徐々に 光学 透明性 を 失い ます.
産業用キャビネットでは,POFが熱発生装置の近くに路由されたり,キャビネットが長時間稼働しているときに熱老化はより重要になります.熱がすぐに繊維を傷つけないとしても長期にわたる衰弱変化を加速させる可能性があります.
酸化は表面または材料の内部で起こる.酸化が進行するにつれて吸収損失が増加する可能性があります.繊維を通して伝達される代わりに 材料によって吸収される.
POFでは,酸化が重要で,機械的ストレスや熱リラクゼーションを超えた別の老化経路を追加します.繊維が目に見えるように壊れていない場合でも,徐々に光学損失に寄与することができます.
紫外線曝露はポリマー材料を分解し,黄色化を引き起こす可能性があります.黄色化は,材料の光学透明性が変化したことを示すため重要です.透明性が低下する繊維は,より弱くなる傾向があります.
これは,すべてのPOF装置が深刻なUVリスクに直面していることを意味しません. 室内産業システムはUV曝露が限られている可能性があります. しかし,繊維がUV源,露出パネルの近くに設置されている場合,検査灯,または屋外接続路線,UV耐性およびジャケット保護が確認されるべきです.
核老化メカニズムは 簡単にまとめられます 材料は より透明な光学構造から より多くの光を吸収したり 散らしたりする構造へと 徐々に変化します
衰弱が徐々に増加する理由は,この変化によるものです.衰えは繊維の完全な断裂を引き起こす必要はありません.小さな材料の変化でさえ,信号の安定性を低下させることができます.特に,追加の光学損失に対する許容が限られているシステムでは.
透明構造から分散構造へ
実用的なアプリケーションでは,減衰増加は通常,単一の要因によって引き起こされるものではありません.内部ストレス,温度,および時間は互いに相互作用します.
実用的なエンジニアリングモデルとは
長期的減衰増加は,通常残留ストレス,高温,および使用時間が一緒に作用するときに現れる.
長期的な安定は 内部不安定の程度や 環境が加速する程度に 依存するということです繊維が暴露される時間.
| 要因 | 劣化 に 関する 役割 | 短期 的 な 影響 | 長期 的 な 影響 |
|---|---|---|---|
| 内部のストレス | 潜在的不安定性を定義する | 初期試験中に見えない可能性があります. | 屈折率の歪み,微小の裂け目,曲げ感を起こす |
| 温度 | 制御する分解速度 | 衰弱の変動を引き起こす可能性があります | ストレス解消,分子リラクゼーション,構造変化を加速させる |
| 時間 | 累積した変化を決定する | 通常は直接的な効果がない | 測定可能な減衰成長になるために小さな材料と構造的変化を許可 |
内部のストレスは不安定性の隠れた出発条件を作り出します 低ストレスの繊維構造は予測可能な光学行動を維持する可能性が高いのです高 ストレスの 構造 は 最初 の 試験 を 合格 し て も,熱 に 敏感 に なる こと が でき ます曲げたり 長期的に暴露したりします
温度は加速器として作用します 分子放松,ストレス解消,材料老化を加速します 熱循環は構造を繰り返し拡張し収縮させることもできます小さい欠陥が光学的に重要になるリスクを高める.
時間が経つと,分解メカニズムが蓄積する.短いテスト中に少量のストレスや熱にさらされても,重症ではない.しかし,長期間にわたって,繰り返し発生する熱や機械的効果により 測定可能な減衰が増加する.
そのため,産業用POFは短期間の光学リンクとしてではなく,長期のシステム構成要素として評価されるべきです.
ストレス + 温度 + 時間 = 長期減衰増加
産業用POF減衰安定性を改善するには,材料,プロセス,構造,試験レベルでの制御が必要です.目標は初期減衰を減らすだけでなく,しかし,実際のサービス条件下で安定している繊維構造を構築するために.
内部ストレスの制御は生産中に始まる.重要なプロセス方向には,生産中に最適化された冷却曲線,焼却,ストレスの制御が含まれます.
適正な冷却曲線は不均質な収縮と凍結ストレスを軽減するのに役立ちます. 焼却はポリマー構造がより均等にリラックスするのを助けます. 引き出,挤出,そして巻き込みは,後に曲げ感度または減衰漂流として現れるかもしれない機械的なストレスを減らす.
目標は低ストレスで安定した繊維構造です.産業用POFでは,これは可能な限り最低限の初期減衰数を追いかけるよりも重要です.
材料とジャケットのマッチングも長期的安定性に影響します.コアとジャケットが異なる速度で収縮すると,内部ストレスが発生します.挤出温度が制御されていない場合,このジャケットは,光ファイバーの周りに圧縮や不均等なストレスを発生させる可能性があります.ルーティングやパッケージング中に外部の圧力が加わると,微小の曲がり損が増加する可能性があります.
鍵となるエンジニアリング制御には,コアとジャケットの収縮動作のマッチング,挤出温度の制御,外部の圧縮を避けるなどが含まれます.これは,特にジャケット付き産業用POFにとって重要です保護層は,新しい光学ストレスを生み出さずに環境抵抗を向上させなければならない.
IEC 60793-1-40 は,カットバック,挿入損失,バックスキャッティング,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射そしてスペクトル減衰モデリングしかし,減衰測定だけでは,長期的な産業安定性を証明することはできません.
工業用POFの評価には,実際の使用を反映する環境および機械的ストレス条件が含まれます.関連する試験には,高温老化,屈曲と温度を組み合わせた試験, EMI環境信号安定性試験
| 試験タイプ | 目的 | ストレス状態 | その こと が 明らか に する もの | 産業用用途に関する関連性 |
|---|---|---|---|---|
| 初期減衰測定 | 開始した光学損失を確立 | 制御された試験条件 | ベースラインの伝達損失 | 必要だが十分ではない |
| 高温老化試験 | 長期間の熱安定性を評価する | 例として:85°C / 1000時間 | 熱にさらされた後の減衰漂移 | キャビネットや電源電子機器の環境に有用 |
| 屈曲 + 温度の組み合わせ試験 | メカニカルと熱的相互作用をチェックする | 曲線ストレスを加えて高温 | ルーティングと熱循環に対する敏感性 | コンパクトな工業設備にとって重要です |
| EMI環境信号安定性試験 | 干渉重度のシステムにおける通信行動を確認する | 高いEMIの操作環境 | 電気騒音下での信号安定性 | VFD,PCS/SVG,および電源システムに適用される |
について85°C / 1000時間条件は,すべてのPOFのための普遍的な合格/失敗基準ではなく,高温老化試験の例として最も理解できます.1 の後 に ある POF 製品 仕様 に は 減衰 変化 制限 が 定め られ て い ます.材料,ケーブル構造,試験状態をチェックせずに一般化すべきではありません.
産業用POFの安定性に関する信頼性試験
POFの評価は,光学性能と実際の操作環境を結びつける必要があります.エンジニアは,装置の長期ストレスプロファイルも考慮する必要があります..
熱,屈曲,またはEMI環境のPOFを指定する前に,次の点を確認してください.
繊維路の近くで 継続的な動作温度が予想されるのは?
熱循環や 熱点がありますか?
繊維は 接続器や 狭い経路や 繰り返し 機械的な ストレスを受ける 場所の近くで 折りたたまれるでしょうか?
要求される機械的保護に適したジャケット構造ですか?
カーナーとジャケットの材料は長期安定性要件に適合していますか?
繊維は高温で老化したり 曲がったり EMI に晒された後に 評価されていますか?
湿度,オイル,化学物質,溶剤,粘着剤,柔らか剤,UV露出制限は,装置に関連しているのですか?
性能評価は初期減衰のみを基にするか,長期的に減衰を増加させることも考慮していますか?
産業用アプリケーションでは,最初の質問は, 設置後に繊維がどのような経験をするかです.制御試験におけるPOFリンクは,温室内にある同じリンクと異なる性能を持つ可能性があります.熱循環が繰り返される場合
2つ目の質問は システムに余分な減衰が 容認できるかどうかですシステムに追加の信号損失に対する容量が限られている場合,長期間の衰弱増加がより重要になります..
初期減衰データはまだ重要です. 光学性能の基準を示し,制御条件下で製品を比較するのに役立ちます. しかし,産業用POFでは,長期試験によって裏付けられるべきです.
高温で老化すると 熱安定性が見られます 屈曲と温度テストにより 機械的および熱的感度が kombined になりますEMI信号安定性試験は,通信リンクが意図された電気環境で信頼性があるかどうかを確認することができます..
これらの試験は,工業用POFの減衰安定性をより現実的に示す.
産業用POFの性能の中心は 初期減衰が低いだけでなく 長期的減衰安定性です
厳しい環境では,信頼性の高いPOFリンクは,時間の経過とともに安定した信号伝送を維持し,ストレスや温度の影響に耐えて,予測可能な長期的パフォーマンスを提供する必要があります.物質吸収散乱損失,構造損失,内部ストレス,温度漂流,老化などすべてを一緒に考慮する必要があります.
産業通信,電力システム,VFDキャビネット,PCS/SVG機器,および他の高EMIアプリケーションでは,最良の評価アプローチはシンプルです.繊維が実際に直面する条件下で安定しているかどうかをテストします.
プラスチックの光ファイバーの衰弱は 時間が経つにつれて増加する可能性があります 内部ストレス,温度曝露,老化,屈曲,微小裂け目,酸化,散乱が 徐々に光路を変えるからです繊維 は 最初 に 良い 効果 を 与え ますしかし熱と時間によって ストレス解消や 分子リラクゼーション そして 恒久的な構造変化が加速できます
低初期減衰は重要ですが,産業用POFアプリケーションでは不十分です.産業システムには,熱,屈曲,熱循環,EMI リスク安定した初期信号は,常に長期的に安定したパフォーマンスを証明するものではありません.
内部ストレスにより屈折率が歪み 散乱が増加し 微細な裂け目が生じ 繊維が屈曲に敏感になる可能性がありますしかし,彼らは長期間の運用中に徐々に減衰を増加させることができます.
工業用キャビネット内のプラスチック光ファイバーは,継続的な高温,熱循環,および地元のホットスポットによって影響を受けることがあります.地元の路線地域は高温に直面する可能性があります基準の運用状況には,以下のような条件が含まれます.60°C~90°C連続運転実際の要件は,常に特定の製品格付けと設置位置と比較する必要があります.
初期衰弱測定,高温老化試験など85°C / 1000時間折りたたみ加熱組合せ試験,およびEMI環境信号安定性試験.これらの試験は,熱,機械,電気的環境ストレス.
POFの老化により透明性が低下し衰弱が増加します.熱老化によりポリマー鎖が分解し,酸化により吸収損失が増加します.紫外線と接触すると物質が分解したり 黄色くなる可能性があります時間が経つにつれて 材料は より透明な構造から より分散型構造へと 変化します
プラスチック光ファイバーは,電磁気干渉に対する強い免疫力があるため,工業通信,電力電子機器,高EMI環境のためにしばしば選択されます.変頻駆動装置などの用途電力電子機器のキャビネット,その利点は価値があります.
しかし,ある実用的な問題はしばしば過小評価されています.POFリンクは最初は正常に動作しますが,長期間の使用後により高い衰弱を示します.
この種の性能変化は,めったにランダムなものではありません.多くの場合,材料の動作,内部ストレス,熱曝露,屈曲状態,コネクタの品質,老化に関連しています.工業用システム初期光学損失が低いかどうかだけでなく ファイバが予測可能な信号伝達を 維持できるかということです
工業用POF減衰安定性プラスチック光ファイバーが長期にわたって熱,屈曲,内部ストレス,熱循環,EMI環境,老化にさらされても予測可能な信号伝達を維持する能力を指します.実際の使用期間中に減衰がどのくらい変化するかに焦点を当てます生産や設置後に測定された初期損失だけでなく
初期衰弱は 初期段階に過ぎません 特定のテスト条件下で 特定のタイミングで 繊維がどのように機能するか示します材料と構造が温度にさらされた後に使用期間中に安定しているかどうかを完全に明らかにしません折りたたみやキャビネットレベルの熱循環です
繊維の内部には,描画,挤出,または巻き込み後,既に内部ストレスが存在している可能性があるため,これは工業用POFにとって特に重要です. 繊維は依然として初期光学テストを通過することができます.しかし,ストレスは後には屈折率の歪みに寄与する可能性があります微細な裂け目 曲がりやすいし 散らばりも増します
リスクはしばしば衰弱が時間とともに変化する容認可能な初期減衰を伴うケーブルは,熱にさらされたり,繰り返し機械的ストレスを受ける後に,徐々に追加の損失が発生した場合,依然として信頼性が低下する可能性があります.
長期的なPOF信号安定性は,熱,曲げ,熱循環,または電磁干渉下で通信信頼性が維持されなければならないシステムでは特に重要です.典型的な応用分野には,産業通信リンクが含まれます電力システム,高EMI環境,VFDキャビネット,PCS/SVGシステム,電力電子制御キャビネット
これらの環境では,POFは,継続的な熱,局所的なホットスポット,熱循環,コネクタの近くで曲がり,ルーティングまたはインストールによる構造圧縮にさらされることがあります.これらの要因は,必ずしも即座に失敗を引き起こすわけではありません.しかし,徐々に光路を変え,衰弱を増加させることができます.
プラスチック 光ファイバー の 3 つの 主な 損失 メカニズム
プラスチック光ファイバーの衰弱は主に3つの損失メカニズムによって影響されます. 物質吸収損失,散布損失,構造損失です. これらのメカニズムは異なります.それぞれに異なるエンジニアリング制御戦略が必要です.
| 損失メカニズム | 主要 な 原因 | 制御可能性 | 典型的なエンジニアリング制御方法 | 長期安定への影響 |
|---|---|---|---|---|
| 物質吸収損失 | ポリマー材料の特性と動作波長 | 限定 | 適切な繊維材料と動作波長を選択 | 基本的な光学損失床を定義する |
| 分散損失 | 微小密度の変動,不純物,泡,微小裂け目,屈折率の変化 | 高度から中程度 | 材料の純度,ストレス,引き出し,冷却,およびプロセス安定性を制御する | 長期減衰成長に強い影響 |
| 構造損失 | マクロ折り,マイクロ折り,コネクタの損失,端面の損失 | 高い | ケーブル の 設計,路線,終結,磨き,取り扱いを 改善 する | インストールされたリンクの信頼性を決定する |
材料吸収損失は,ポリマー材料が光エネルギーを吸収する方法から生じる.異なるポリマーは異なる波長で異なる振る舞いをします.POFアプリケーションでは,PMMAとフッ化ポリマーは,650 nm,520 nmそして850 nm.
多くのPMMAベースのPOF構造は,フッ化ポリマーコーティング付きPMMAコアを使用する.このタイプの構造では,コア,コーティング,ジャケット,操作波長が最終的な光学行動に影響を与えるしかし,吸収損失は主に材料の特性に関連しているため,分散損失や構造損失と比較してプロセス最適化の余地が限られています.
材料の選択と波長のマッチングは,設計の初期考慮事項として扱われるべきです. 材料システムと波長が固定されると,生産制御は一貫性を向上させることができます.しかし,ポリマーの内在吸収行動を完全に取り除くことはできません..
散乱損失は,POF減衰制御における最も重要な制御可能な要因の1つです.光線経路内または周りの小さな不規則性によって光が混乱すると発生します.これらの不規則性には,微小密度の変動が含まれます.汚れ,泡,微小の裂け目,および内部ストレスによる屈折率変動
POF分解に関する技術的な議論では,伝送損失は吸収と分散メカニズムによって一般的に理解される.散布は,泡のような小さな欠陥や不規則性と密接に関連しています密度の変動や屈折率の変動
産業用POFでは 分散が徐々に増加するので 重要なことです 繊維は生産後には 容認可能に見えますが 内部のストレスや 熱循環や 老化が 新しい微小の欠陥を生み出します衰弱は使用期間中に上昇する可能性があります高品質の工業用POFは,原材料の選択だけでなく,安定したプロセス制御と低ストレス構造形成にも依存します.
構造損失は,物理的幾何学と組立品質によって引き起こされる.マクロ屈曲損失,マイクロ屈曲損失,コネクタ損失,およびエンドフェイス損失を含む.
マクロ・ブーイングは,繊維が非常に緊密なブーイングで経路されたときに起こります.マイクロ・ブーイングは,繊維が局所的に圧縮,圧縮,または不均等なサポートされたときに起こります.コネクタと端面の損失は,切断によって影響されます磨き,調整,汚染,機械的なフィット
産業施設では 構造損失はケーブル設計の問題だけでなく 操作と路線も重要ですそしてコネクタに近いストレスは光学特性を劣化させることができますこの理由から,減衰制御には,製品の設計,終了品質,および設置慣行が含まれなければならない.
内部ストレスは 信頼性の隠された要因です すぐには失敗を起こすわけではありませんが 代わりに 温度,時間,屈曲機械的な負荷.
内部ストレスは,複数の製造ステップ中に導入されることがあります. 共通の原因は,繊維の引き出物中に急速な冷却,コアとジャケットの収縮の不一致,不適切な挤出条件ローリング中に不均等な緊張.
繊維構造の中に残留ストレスを残す可能性があります.冷却が速すぎると,材料は均等にリラックスしない可能性があります.コアとジャケットが異なる収縮が起こると,構造物には内部の緊張がある場合エクストルーション温度や巻き込み張力が制御されていない場合,完成した繊維は,基本的な検査中に目に見えないストレスを持ち込む可能性があります.
内部ストレスは,光学性能にいくつかの方法で影響を与える.それは屈折率分布を歪め,より多くの光の散乱を引き起こす可能性があります.それは時間とともに微細な亀裂にも寄与する可能性があります.特に温度サイクルや屈曲ストレスの下でさらに,圧迫された繊維は,光路が不安定な状態に近づいているため,屈曲に敏感になり得ます.
結果は,遅延した劣化パターンです.リンクは最初は正常に動作しますが,実際の動作条件にさらされた後に衰弱が増加します.産業用POFの減衰安定性において,内部のストレスの制御が重要な理由です..
ストレス に 関係 し て いる 分解 は 遅い もの に なり ます.なぜなら 繊維 の 構造 が 変化 する ため に 時間 と 環境 の エネルギー が 必要 です.熱 は 分子 の 放松 と ストレス の 放出 を 加速 し ます.曲がり,設置のストレスは,局所的な変形を引き起こすことができます時間が経つと 小さな内部変化が蓄積します
この遅延した行動は 短期試験だけでは 長期的な信頼性のリスクが 欠けている理由を説明します繊維が厳しい産業用に使用適していると考えられる前に,低初期減衰値は,プロセス制御と環境試験によって支持されるべきである..
内部 の ストレス が 長期 的 な 衰退 の 増加 に 繋がる 方法
温度漂移はPOFに短期的にも長期的にも影響する.産業環境では,繊維の周りの温度が一定ではない場合があります.キャビネットは,継続的に高温になる可能性があります.電気装置の近くにある地域ホットスポットです
VFD,エネルギー貯蔵システム,PCS/SVG機器,電源電子機器キャビネットの近くで使用される産業用POFは,苛酷な熱条件に直面することがあります.典型的な局所的な運用環境には,60°C~90°C連続運転温室内部のホットスポットです 温室内部のホットスポットは
この温度範囲は,すべてのPOF製品に対する普遍的な評価ではなく,アプリケーションの文脈として扱われるべきである.POFの温度能力は製品特異であり,材料構造に依存する.ジャケットデザイン製造品質,設置条件,曝露期間
重要な質問は 繊維が一度の温度数に 耐えられるかどうかではありませんより有用な質問は,機器の実際の熱プロフィールに長期的に曝されても衰弱が安定しているかどうかです..
短時間間の温度変化は,ポリマーの光学特性が温度とともに変化するので,弱さにもわずかに影響します.重要なメカニズムの一つは屈折率の変化です.温度が変化すると,ポリマーの光学特性も変化します.繊維内側の光路が少し変化する可能性があります減衰の変動を起こす
この種の変動は,温度が正常に戻り,構造が永久に損傷していない場合,逆転可能である.しかし,工業環境では,システムで追加信号損失に対する許容が限られている場合でも,短期的な漂移は考慮されるべきである..
長期間の熱露は より深刻です 高温は 分子 の 放松,内部 の ストレス の 放出,そして 恒久 的 な 構造 的 な 変化 を 加速 させ ます.POF の 熱 信頼性 研究 は,同じ 工程 的 注意 を 支持 し て い ます.: 高い熱圧は,照射条件が製品の設計対象範囲を超えると光学力や物理構造に影響を与えます.
時間の経過とともに,これらの変化は一時的な光学波動を不可逆の減衰増加に変えることができます.このため,温度漂移と老化が別々に評価されるべきではありません.熱はしばしば 隠されたストレスを 視覚的な信号劣化に変える 加速器として機能します.
VFD / PCS / SVG / パワーエレクトロニクスキャビネットの温度変動
POF老化とは 材料の変形プロセスです ポリマーは永遠に変化しません 熱,酸素,紫外線徐々に透明性を低下させ,減衰を増加させる.
| 衰える 要因 | 物質メカニズム | 光学的な結果 | 長期リスク |
|---|---|---|---|
| 熱性老化 | ポリマー連鎖分解と分子リラクゼーション | 透明性の低下と分散の増大 | 徐々に減衰する |
| 酸化 | ポリマー材料の表面または内部酸化 | 吸収損失が増える | 長期間の光学劣化 |
| 紫外線曝露 | 紫外線による物質分解と黄化 | 透明性が低下し,光の伝達性が変化する | 高度減衰と安定性の低下 |
熱老化 は ポリマー 鎖 を 劣化 さ せ,透明 性 を 低下 さ せる の です.この こと は いつも 突然 に 起こっ て い ます か も しれ ませ ん.その 代わりに,曝露 時間 が 増加 する と,材料 は 徐々に 光学 透明性 を 失い ます.
産業用キャビネットでは,POFが熱発生装置の近くに路由されたり,キャビネットが長時間稼働しているときに熱老化はより重要になります.熱がすぐに繊維を傷つけないとしても長期にわたる衰弱変化を加速させる可能性があります.
酸化は表面または材料の内部で起こる.酸化が進行するにつれて吸収損失が増加する可能性があります.繊維を通して伝達される代わりに 材料によって吸収される.
POFでは,酸化が重要で,機械的ストレスや熱リラクゼーションを超えた別の老化経路を追加します.繊維が目に見えるように壊れていない場合でも,徐々に光学損失に寄与することができます.
紫外線曝露はポリマー材料を分解し,黄色化を引き起こす可能性があります.黄色化は,材料の光学透明性が変化したことを示すため重要です.透明性が低下する繊維は,より弱くなる傾向があります.
これは,すべてのPOF装置が深刻なUVリスクに直面していることを意味しません. 室内産業システムはUV曝露が限られている可能性があります. しかし,繊維がUV源,露出パネルの近くに設置されている場合,検査灯,または屋外接続路線,UV耐性およびジャケット保護が確認されるべきです.
核老化メカニズムは 簡単にまとめられます 材料は より透明な光学構造から より多くの光を吸収したり 散らしたりする構造へと 徐々に変化します
衰弱が徐々に増加する理由は,この変化によるものです.衰えは繊維の完全な断裂を引き起こす必要はありません.小さな材料の変化でさえ,信号の安定性を低下させることができます.特に,追加の光学損失に対する許容が限られているシステムでは.
透明構造から分散構造へ
実用的なアプリケーションでは,減衰増加は通常,単一の要因によって引き起こされるものではありません.内部ストレス,温度,および時間は互いに相互作用します.
実用的なエンジニアリングモデルとは
長期的減衰増加は,通常残留ストレス,高温,および使用時間が一緒に作用するときに現れる.
長期的な安定は 内部不安定の程度や 環境が加速する程度に 依存するということです繊維が暴露される時間.
| 要因 | 劣化 に 関する 役割 | 短期 的 な 影響 | 長期 的 な 影響 |
|---|---|---|---|
| 内部のストレス | 潜在的不安定性を定義する | 初期試験中に見えない可能性があります. | 屈折率の歪み,微小の裂け目,曲げ感を起こす |
| 温度 | 制御する分解速度 | 衰弱の変動を引き起こす可能性があります | ストレス解消,分子リラクゼーション,構造変化を加速させる |
| 時間 | 累積した変化を決定する | 通常は直接的な効果がない | 測定可能な減衰成長になるために小さな材料と構造的変化を許可 |
内部のストレスは不安定性の隠れた出発条件を作り出します 低ストレスの繊維構造は予測可能な光学行動を維持する可能性が高いのです高 ストレスの 構造 は 最初 の 試験 を 合格 し て も,熱 に 敏感 に なる こと が でき ます曲げたり 長期的に暴露したりします
温度は加速器として作用します 分子放松,ストレス解消,材料老化を加速します 熱循環は構造を繰り返し拡張し収縮させることもできます小さい欠陥が光学的に重要になるリスクを高める.
時間が経つと,分解メカニズムが蓄積する.短いテスト中に少量のストレスや熱にさらされても,重症ではない.しかし,長期間にわたって,繰り返し発生する熱や機械的効果により 測定可能な減衰が増加する.
そのため,産業用POFは短期間の光学リンクとしてではなく,長期のシステム構成要素として評価されるべきです.
ストレス + 温度 + 時間 = 長期減衰増加
産業用POF減衰安定性を改善するには,材料,プロセス,構造,試験レベルでの制御が必要です.目標は初期減衰を減らすだけでなく,しかし,実際のサービス条件下で安定している繊維構造を構築するために.
内部ストレスの制御は生産中に始まる.重要なプロセス方向には,生産中に最適化された冷却曲線,焼却,ストレスの制御が含まれます.
適正な冷却曲線は不均質な収縮と凍結ストレスを軽減するのに役立ちます. 焼却はポリマー構造がより均等にリラックスするのを助けます. 引き出,挤出,そして巻き込みは,後に曲げ感度または減衰漂流として現れるかもしれない機械的なストレスを減らす.
目標は低ストレスで安定した繊維構造です.産業用POFでは,これは可能な限り最低限の初期減衰数を追いかけるよりも重要です.
材料とジャケットのマッチングも長期的安定性に影響します.コアとジャケットが異なる速度で収縮すると,内部ストレスが発生します.挤出温度が制御されていない場合,このジャケットは,光ファイバーの周りに圧縮や不均等なストレスを発生させる可能性があります.ルーティングやパッケージング中に外部の圧力が加わると,微小の曲がり損が増加する可能性があります.
鍵となるエンジニアリング制御には,コアとジャケットの収縮動作のマッチング,挤出温度の制御,外部の圧縮を避けるなどが含まれます.これは,特にジャケット付き産業用POFにとって重要です保護層は,新しい光学ストレスを生み出さずに環境抵抗を向上させなければならない.
IEC 60793-1-40 は,カットバック,挿入損失,バックスキャッティング,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射,回射そしてスペクトル減衰モデリングしかし,減衰測定だけでは,長期的な産業安定性を証明することはできません.
工業用POFの評価には,実際の使用を反映する環境および機械的ストレス条件が含まれます.関連する試験には,高温老化,屈曲と温度を組み合わせた試験, EMI環境信号安定性試験
| 試験タイプ | 目的 | ストレス状態 | その こと が 明らか に する もの | 産業用用途に関する関連性 |
|---|---|---|---|---|
| 初期減衰測定 | 開始した光学損失を確立 | 制御された試験条件 | ベースラインの伝達損失 | 必要だが十分ではない |
| 高温老化試験 | 長期間の熱安定性を評価する | 例として:85°C / 1000時間 | 熱にさらされた後の減衰漂移 | キャビネットや電源電子機器の環境に有用 |
| 屈曲 + 温度の組み合わせ試験 | メカニカルと熱的相互作用をチェックする | 曲線ストレスを加えて高温 | ルーティングと熱循環に対する敏感性 | コンパクトな工業設備にとって重要です |
| EMI環境信号安定性試験 | 干渉重度のシステムにおける通信行動を確認する | 高いEMIの操作環境 | 電気騒音下での信号安定性 | VFD,PCS/SVG,および電源システムに適用される |
について85°C / 1000時間条件は,すべてのPOFのための普遍的な合格/失敗基準ではなく,高温老化試験の例として最も理解できます.1 の後 に ある POF 製品 仕様 に は 減衰 変化 制限 が 定め られ て い ます.材料,ケーブル構造,試験状態をチェックせずに一般化すべきではありません.
産業用POFの安定性に関する信頼性試験
POFの評価は,光学性能と実際の操作環境を結びつける必要があります.エンジニアは,装置の長期ストレスプロファイルも考慮する必要があります..
熱,屈曲,またはEMI環境のPOFを指定する前に,次の点を確認してください.
繊維路の近くで 継続的な動作温度が予想されるのは?
熱循環や 熱点がありますか?
繊維は 接続器や 狭い経路や 繰り返し 機械的な ストレスを受ける 場所の近くで 折りたたまれるでしょうか?
要求される機械的保護に適したジャケット構造ですか?
カーナーとジャケットの材料は長期安定性要件に適合していますか?
繊維は高温で老化したり 曲がったり EMI に晒された後に 評価されていますか?
湿度,オイル,化学物質,溶剤,粘着剤,柔らか剤,UV露出制限は,装置に関連しているのですか?
性能評価は初期減衰のみを基にするか,長期的に減衰を増加させることも考慮していますか?
産業用アプリケーションでは,最初の質問は, 設置後に繊維がどのような経験をするかです.制御試験におけるPOFリンクは,温室内にある同じリンクと異なる性能を持つ可能性があります.熱循環が繰り返される場合
2つ目の質問は システムに余分な減衰が 容認できるかどうかですシステムに追加の信号損失に対する容量が限られている場合,長期間の衰弱増加がより重要になります..
初期減衰データはまだ重要です. 光学性能の基準を示し,制御条件下で製品を比較するのに役立ちます. しかし,産業用POFでは,長期試験によって裏付けられるべきです.
高温で老化すると 熱安定性が見られます 屈曲と温度テストにより 機械的および熱的感度が kombined になりますEMI信号安定性試験は,通信リンクが意図された電気環境で信頼性があるかどうかを確認することができます..
これらの試験は,工業用POFの減衰安定性をより現実的に示す.
産業用POFの性能の中心は 初期減衰が低いだけでなく 長期的減衰安定性です
厳しい環境では,信頼性の高いPOFリンクは,時間の経過とともに安定した信号伝送を維持し,ストレスや温度の影響に耐えて,予測可能な長期的パフォーマンスを提供する必要があります.物質吸収散乱損失,構造損失,内部ストレス,温度漂流,老化などすべてを一緒に考慮する必要があります.
産業通信,電力システム,VFDキャビネット,PCS/SVG機器,および他の高EMIアプリケーションでは,最良の評価アプローチはシンプルです.繊維が実際に直面する条件下で安定しているかどうかをテストします.
プラスチックの光ファイバーの衰弱は 時間が経つにつれて増加する可能性があります 内部ストレス,温度曝露,老化,屈曲,微小裂け目,酸化,散乱が 徐々に光路を変えるからです繊維 は 最初 に 良い 効果 を 与え ますしかし熱と時間によって ストレス解消や 分子リラクゼーション そして 恒久的な構造変化が加速できます
低初期減衰は重要ですが,産業用POFアプリケーションでは不十分です.産業システムには,熱,屈曲,熱循環,EMI リスク安定した初期信号は,常に長期的に安定したパフォーマンスを証明するものではありません.
内部ストレスにより屈折率が歪み 散乱が増加し 微細な裂け目が生じ 繊維が屈曲に敏感になる可能性がありますしかし,彼らは長期間の運用中に徐々に減衰を増加させることができます.
工業用キャビネット内のプラスチック光ファイバーは,継続的な高温,熱循環,および地元のホットスポットによって影響を受けることがあります.地元の路線地域は高温に直面する可能性があります基準の運用状況には,以下のような条件が含まれます.60°C~90°C連続運転実際の要件は,常に特定の製品格付けと設置位置と比較する必要があります.
初期衰弱測定,高温老化試験など85°C / 1000時間折りたたみ加熱組合せ試験,およびEMI環境信号安定性試験.これらの試験は,熱,機械,電気的環境ストレス.
POFの老化により透明性が低下し衰弱が増加します.熱老化によりポリマー鎖が分解し,酸化により吸収損失が増加します.紫外線と接触すると物質が分解したり 黄色くなる可能性があります時間が経つにつれて 材料は より透明な構造から より分散型構造へと 変化します
