海底光通信已成為國際社會主要的信息傳輸媒介，但由于海底環(huán)境復(fù)雜性，海底光纜一旦發(fā)生故障將對整個社會產(chǎn)生很大影響。海底光纜系統(tǒng)的安全性已越來越為系統(tǒng)設(shè)計、運行管理人員和廣大用戶所關(guān)注。因此，隨著經(jīng)濟和技術(shù)水平的提高，性能更優(yōu)、更能適應(yīng)使用環(huán)境的海底光纜將成為工程設(shè)計的首選。海底光纜系統(tǒng)試驗與合理的設(shè)計和技術(shù)評定一樣十分重要，這是保證海底光纜系統(tǒng)的質(zhì)量、壽命和可靠性的唯一方法。本文收集整理了國內(nèi)外海底光纜的試驗標(biāo)準(zhǔn)，并將其進行對比分析，通過對比分析國內(nèi)的試驗水平與國際存在的差距。

國際海底光纜試驗標(biāo)準(zhǔn)

海底光纜試驗的目的是在海纜典型的安裝、運行、回收條件下來量化海纜的規(guī)定設(shè)計性能。國際海底光纜的試驗標(biāo)準(zhǔn)為ITU-TG.976《海底光纜系統(tǒng)試驗方法》，其中規(guī)定的試驗項目的試驗方法及條件與國內(nèi)試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的有所不同，這里對與國內(nèi)試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的相同的部分只做簡單介紹，以下對與國內(nèi)試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的不同的部分進行詳細闡述。

·傳輸性能

海底光纜制造和運行過程中會發(fā)生機械應(yīng)力、溫度和外部壓力變化，需對海纜進行試驗來量化光學(xué)和電氣(如適用)傳輸性能。

海纜制造損耗——證明所組裝的海纜段長衰減滿足系統(tǒng)裕度要求。在所制造的海纜分段長上進行傳輸試驗。在生產(chǎn)階段系統(tǒng)地測量衰減情況。

成纜光纖應(yīng)變——證明殘余光纖應(yīng)變水平或余長水平滿足海纜設(shè)計極限要求。

試驗方法：可使用商用設(shè)備來測量光纖長度(應(yīng)變)。通過與同等的海纜長度測量相比較，確定光纖的長度或余長。

試驗條件：最好在海纜溫度規(guī)范規(guī)定的溫度范圍內(nèi)進行測量。

溫度穩(wěn)定性——證明海纜的光學(xué)特征不因海纜的運輸、運行或存儲溫度等因素而發(fā)生變化。確定規(guī)定的運輸或存儲要求來確保上述目的的實現(xiàn)。

抗靜水壓試驗——證明海纜(包括電氣和光學(xué)性能)能夠承受最大海床壓力。

試驗方法：將一長度海纜放置在壓力密封裝置中。光纖包出口的壓力終端用來密封海纜樣品端部。密封裝置內(nèi)的壓力增加到最大海床模擬壓力。在整個試驗中監(jiān)控光纖衰減情況。要評估規(guī)定海纜設(shè)計的以下特征：

光纖衰減增加水平；

試驗樣品結(jié)構(gòu)的外形；

試驗樣品無滲水。壓力試驗后樣品海纜的完整性可以通過合適的電壓試驗來確認(rèn)。

試驗條件：根據(jù)試驗設(shè)備的精度來確定海纜樣品長度。最少試驗持續(xù)時間通常為大于等于30分鐘；如果海纜出現(xiàn)蠕變、附加損耗，試驗應(yīng)延長至24小時。

·機械性能

根據(jù)海纜的敷設(shè)、回收和修復(fù)以及建立已知的安全度，需對海纜進行試驗來量化其機械性能。

限制扭矩的張力試驗——在敷設(shè)和回收海纜期間的已知安全度內(nèi)，證明海纜能夠承受最大預(yù)期張力。在海纜承受負荷期間和卸載負荷后，證明光纖不會產(chǎn)生附加應(yīng)變。海纜回收操作后，確定承受負荷的海纜是否可以再利用。

試驗條件：將海纜固定，這樣確保海纜在拉伸過程中不會發(fā)生扭轉(zhuǎn)，將海纜上的負荷增加到標(biāo)稱短暫拉伸負荷強度(NTTS)，并持續(xù)一段時間，通常持續(xù)時間至少為1小時。

最小扭矩拉伸試驗——在已知的安全度范圍內(nèi)，證明海纜在敷設(shè)和回收期間能夠承受最大的預(yù)期拉力。證明在承受負荷或負荷卸載后，光纖不會產(chǎn)生附加應(yīng)變。

試驗條件：將海纜固定，但其一端可以自由扭轉(zhuǎn)，海纜承載負荷至少要達到敷設(shè)深度的張力水平，并且要持續(xù)一段時間，通常持續(xù)時間至少為1小時。

負荷達到故障點的拉伸試驗——在已知的安全度范圍內(nèi)，證明海纜在敷設(shè)和回收期間能夠承受最大的預(yù)期拉伸負荷。證明海纜在低于額定拉伸強度條件下不會發(fā)生故障。

機械疲勞試驗——證明海纜能夠承受周期性負荷，相當(dāng)于在纜船上對海纜進行修復(fù)的負荷。

試驗方法：使用錨固裝置對海纜樣品末端進行端接，然后將其安裝到拉伸裝置(最好含有過滑輪)上。海纜拉伸負荷在低負荷和高負荷之間進行循環(huán)，模擬在最深設(shè)計深度和最惡劣的天氣條件下纜船運動(波動原因產(chǎn)生的)對懸掛海纜的影響。在整個試驗中監(jiān)控光纖衰減和拉伸負荷。記錄所模擬的設(shè)計深度和天氣條件。對于具體的海纜設(shè)計要評估海纜的以下特征：

光纖衰減增加水平；

所試驗海纜樣品的外形和夾層粘結(jié)力水平。

試驗海纜應(yīng)有足夠的長度，這樣末端效應(yīng)可以忽略不計并可以保證測量精度；多根光纖可以連接在一起來增加路徑長度。循環(huán)次數(shù)應(yīng)模擬所預(yù)期的船只修復(fù)時間和預(yù)期海浪循環(huán)時間。

過滑輪試驗——在海纜敷設(shè)、鉤掛和回收期間，證明海纜在最大預(yù)期拉伸負荷條件下能夠承受卷繞過滑輪的正常彎曲。

試驗條件：以恒定的速度和負荷將海纜通過過滑輪進行循環(huán)，并以相當(dāng)于海纜最大敷設(shè)負荷的低負荷力進行30～50次的海纜往返移動。然后將負荷增到相當(dāng)于海纜在最深的設(shè)計深度和最惡劣天氣條件下承受的回收拉力；然后至少進行3次額外的海纜往返移動。同時應(yīng)闡述過滑輪的直徑，通常為2.5m～3.0m。

·操作性能

在較為廣闊的溫度范圍內(nèi)的海纜運輸和儲存期間，需對海纜進行試驗來量化其操作性能，同時要考慮到可能的碰撞和沖擊。

抗壓扁試驗——證明海纜能夠承受因存儲在纜池中或因船上設(shè)備而產(chǎn)生的壓扁力，如牽引/錨固工具。

試驗條件：模擬作用在單位長度海纜上的最大負荷力，將該負荷力施加到海纜的試驗部分，持續(xù)至少1小時，然后將負荷釋放。最大負荷力以纜線裝滿纜船上纜池的重量為依據(jù)，通常纜池為10m深，或最大負荷由船上機械設(shè)備提供，以負荷大的為準(zhǔn)。

注意：如果發(fā)現(xiàn)永久性的機械損傷，應(yīng)進行試驗。

抗沖擊試驗——證明海纜在敷設(shè)或制造操作期間能夠承受受到的碰撞和沖擊。

抗卷繞試驗——在海纜設(shè)計的溫度范圍內(nèi)，證明海纜能夠承受工廠到船、纜池到纜池或船到岸的操作。

試驗條件：海纜樣品在室溫下進行50次卷繞，然后樣品在設(shè)計溫度范圍內(nèi)的低溫和高溫條件下進行50次卷繞。

·可靠性性能

考慮到海纜長期暴露在海水中并在電場梯度中運行，以及潛在的腐蝕、電極調(diào)節(jié)和纜線斷裂時進水情況，要對海纜進行試驗來量化其可靠性性能。

滲水極限試驗——萬一海纜在海床上發(fā)生斷裂，量化沿海纜滲水的極限。證明最大的滲水長度滿足設(shè)計規(guī)范要求。

抗腐蝕試驗——證明水下設(shè)備能夠長期暴露在海水中；證明任何的腐蝕不會影響水下設(shè)備的電氣、機械和光學(xué)性能。水下設(shè)備包含海纜、接頭盒和終端。

試驗方法：將水下設(shè)備浸入較高溫度的海水中一段時間后，然后檢測腐蝕的程度，如適用的話，確定氫氣的產(chǎn)生。在試驗前要制定海纜端部合適的密封的措施。

試驗條件：加速老化的試驗條件正在研究中；將試驗樣品浸入在50℃的充氣海水中18個月。

高壓試驗——證明所設(shè)計能夠進行中繼或再生器供電的海纜在其壽命期間能夠承受不中斷的電場梯度增減。

絕緣完整性試驗——證明海纜絕緣的連續(xù)性，防止發(fā)生內(nèi)部裂縫腐蝕。證明海纜絕緣具備通過低音調(diào)電極進行海纜定位的特征。

·施工性能

考慮到海纜會受到外部的夾緊，如在最惡劣的天氣條件下使用制動器以及使用常規(guī)的安裝設(shè)備，因此要對海纜進行試驗來量化其這方面的性能。

海纜夾層粘結(jié)力試驗——證明海纜的元件具備足夠的夾層粘結(jié)力，能夠進行外部擠壓而不會發(fā)生損壞。

試驗方法：深海光纜最適合進行夾層粘結(jié)力試驗，如輕型海纜和輕型保護海纜。準(zhǔn)備標(biāo)稱為150～250mm海纜樣品，對預(yù)暴露承力元件進行擠壓后，要進行一定長度的絕緣試驗，通常為25mm。根據(jù)海纜的要求，要對引起相鄰海纜元件之間發(fā)生夾層移動的力進行評估。

試驗條件：將樣品放置到拉伸裝置中，在裝置中承力元件被擠壓和牽引，而同時防止特殊的元件發(fā)生移動，將牽引力增加，直至相鄰海纜元件的夾層發(fā)生移動。

海纜制動器試驗——證明海纜在最惡劣的天氣條件下能夠承受制動器的擠壓。

試驗方法：在海纜的一端使用錨固裝置將其端接，海纜的另一端使用制動器端接，該制動器離海纜另一端大約10m。海纜樣品被安裝在拉伸裝置中。然后增加在樣品上的負荷，負荷增加到相當(dāng)于海纜在最惡劣天氣條件下和最大設(shè)計水深條件下承受的應(yīng)力。在整個試驗中監(jiān)控光纖衰減情況；記錄所模擬的設(shè)計深度和天氣條件。對于具體的海纜設(shè)計，要評估海纜的以下特征：

光纖衰減增加水平；

海纜上制動器的位移情況；

所試驗海纜結(jié)構(gòu)的外觀和夾層粘結(jié)力水平；

試驗條件：試驗持續(xù)時間通常至少為90分鐘。

國內(nèi)外海底光纜試驗標(biāo)準(zhǔn)對比分析與思考

國際海底光纜試驗標(biāo)準(zhǔn)將試驗項目分為5大類，共18項；國內(nèi)海底光纜標(biāo)準(zhǔn)將試驗項目分為4大類，共16項。國際海底光纜試驗標(biāo)準(zhǔn)注重檢驗海底光纜系統(tǒng)的性能，并且試驗條件盡量模擬海底光纜的敷設(shè)、回收、維修等實際工程條件對海底光纜進行試驗，量化其性能。國內(nèi)海底光纜的標(biāo)準(zhǔn)只檢驗海底光纜產(chǎn)品本身性能指標(biāo)達到的情況，并未涉及到海底光纜系統(tǒng)，而且試驗方法和試驗條件還不盡科學(xué)、合理。

成纜光纖應(yīng)變、抗靜水壓、機械疲勞、抗腐蝕和海纜夾層粘結(jié)力試驗對于成纜光纖應(yīng)變、抗靜水壓、機械疲勞、抗腐蝕和海纜夾層粘結(jié)力試驗，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中尚未做要求。尤其是機械疲勞和抗腐蝕試驗，這是驗證海底光纜的可靠性和壽命最有效的方法，雖然國際標(biāo)準(zhǔn)中對加速老化的條件還在研究中，但是國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對此卻沒有相關(guān)的要求?？轨o水壓試驗是為了驗證海底光纜是否能夠承受設(shè)計水深的壓力，而國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中只要求海底光纜的滲水長度，而且滲水試驗的壓力條件是固定的，如果海底光纜的敷設(shè)水深超過滲水壓力指標(biāo)，那么就沒有試驗來衡量海底光纜的抗水壓能力。

機械性能試驗

機械性能試驗的條件國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗時間為1h，而國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中對試驗時間的規(guī)定為1min。

過滑輪試驗

國際標(biāo)準(zhǔn)中要求的過滑輪試驗與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求的反復(fù)彎曲試驗相似，但國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定海纜在經(jīng)過低負荷的反復(fù)彎曲后，還要將負荷增到海纜最深設(shè)計深度和最惡劣條件下承受的回收拉力，然后至少進行3次額外的海纜往返移動。而國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)只要求進行海纜的反復(fù)彎曲試驗，而且對滑輪直徑的規(guī)定國際標(biāo)準(zhǔn)與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)也存在差異?？咕砝@試驗與過滑輪試驗相似，但國際標(biāo)準(zhǔn)中還要求海纜樣品在室溫下進行50次卷繞后樣品在設(shè)計溫度范圍內(nèi)的低溫和高溫條件下進行50次卷繞，這對海纜的要求就更為苛刻。

抗壓扁試驗

抗壓扁試驗證明海纜能夠承受因存儲在纜池中或因船上設(shè)備而產(chǎn)生的壓扁力。國際標(biāo)準(zhǔn)中的試驗條件結(jié)合海纜實際存儲的情況將壓力規(guī)定為最大負荷力以纜線裝滿纜船上纜池的重量為依據(jù)，通常纜池為10m深，或最大負荷由船上機械設(shè)備提供，以負荷大的為準(zhǔn)。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中只硬性地規(guī)定了具體值。

綜上所述，通過對國內(nèi)外海底光纜試驗標(biāo)準(zhǔn)的對比分析發(fā)現(xiàn)，國際標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容更為全面，更關(guān)注海底光纜系統(tǒng)的質(zhì)量、可靠性和壽命，試驗條件與實際的敷設(shè)、回收和維修的工程條件相結(jié)合，試驗條件更具科學(xué)性和合理性，而國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)只強調(diào)海底光纜產(chǎn)品本身的性能指標(biāo)，沒有將試驗條件與實際的工程條件相結(jié)合，而且試驗項目有待完善。建議我國的標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)和海纜行業(yè)相關(guān)單位不斷加強對海底光纜標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)和研究，及時掌握國外先進的海底光纜設(shè)計、制造和試驗理念，提高海底光纜設(shè)計和性能試驗的科學(xué)性和合理性，進一步提高我國海底光纜的設(shè)計和制造水平。我國的試驗裝備機構(gòu)也需要不斷進行試驗設(shè)備性能的研究和裝備的更新，為海底光纜的制造企業(yè)提供更好更全的試驗裝備，與國際試驗機構(gòu)裝備條件接軌。

結(jié)束語

為了適應(yīng)國際海底光纜市場發(fā)展的需要，盡快讓國產(chǎn)海底光纜參與跨洋海底光纜傳輸系統(tǒng)，尤其是有中繼海底光纜系統(tǒng)的建設(shè)，相信在我國海底光纜行業(yè)眾多人士的努力下，通過標(biāo)準(zhǔn)的完善、裝備的研發(fā)更新，將更有利于提高我國海底光纜產(chǎn)品的科學(xué)化、合理化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化程度。通過與國際標(biāo)準(zhǔn)的進一步接軌，將能更好地推進海底光纜產(chǎn)品的貿(mào)易往來，為國家和企業(yè)創(chuàng)造更多的社會效益和經(jīng)濟效益。