[发明专利]海底光缆张力扭矩试验方法及其装置

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种对海底光缆的张力扭矩检测的试验方法及其试验装置。

背景技术

制造海底光缆在绞制外层铠装钢线时会引入很大的内应力，该内应力与使用材料的特性、绞合节距、预成形深度和绞制速度等多个参数有关，同时也与海底光缆的结构、工艺设计和制造质量密切相关。在海底光缆受到拉伸时，内应力会引起不同方向和不同程度的扭转，因此在海底光缆施工时必须施加一定的张力以克服这种扭转，但施加的张力过大，会危及缆的运行性能。当海底光缆受到锚拉等各种原因造成破损，在打捞检修并裁去破损段时，内应力瞬间突变会引起缆的扭转造成更大范围的损坏，甚至危及人身和施工装备。长期以来人们对海底光缆的扭转一直停留在表面的认识上，缺乏科学的数据分析指导研究、设计、生产和施工应用。如某海底光缆在检修时发现平均每公里有17处扭结之多，却不能得出准确的分析结果。

发明内容

为了克服对现有海底光缆扭转和断裂缺乏科学数据停留在表面认识上的不足，本发明提供一种海底光缆张力扭矩试验方法及其试验装置，其目的是准确地检测出海底光缆在拉伸时的扭转方向和扭力大小，及缆的张力扭矩特性，用以判断缆的质量水平，为指导海底光缆的研究、设计、生产、施工提供科学依据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：海底光缆张力扭矩试验方法及其装置包括下列部件组成：(1)夹持海底光缆的固定夹具；(2)被测海底光缆试样；(3)位移测量装置；(4)带角度传感器的可旋转夹具；(5)拉力传感器；(6)砝码及砝码架；(7)拉力变换器；(8)角度变换器；(9)位移变换器；(10)一台专用计算机作为中央处理器；(11)光功率计；(12)光源；(13)一台螺杆或液压拉力试验机。

海底光缆张力扭矩试验方法可以用卧式或者立式两种方式，其特征在于包含下列步骤和方法：

(1)张力扭矩试验的准备工作：

a、用一个固定夹具夹持被测海底光缆的一端，另一端由一个带旋转传感器的可旋转夹具夹持；

b、将一位移测量装置安装在被测海底光缆中段任一位置；

c、将被测海底光缆试样中的光纤两端分别端接、视试验需要可以全部光纤端接，只留一个输入端和一个输出端，也可以端接其中一部分或同时分别检测每一根光纤，将光纤的输入端接光源，输出端接光功率计；光源和光功率计是两台分列式仪表，也可以是综合性的光纤应变分析测试仪；

d、将位移测量装置的信号输出经位移变换器转换成电信号输入中央处理器；

e、将角度传感器的信号输出经角度变换器转换成电信号输入中央处理器；

f、将拉力传感器的信号输出经拉力变换器转换成电信号输入中央处理器；

(2)海底光缆张力扭矩试验步骤为，开启光源，启动拉力试验机向被测海底光缆施加张力，试验和记录海底光缆的光衰耗量、张力、伸长应变量、旋转方向及角度：

a、开启光源，光从光源进入海底光缆中光纤输入端，经光纤回路后从光纤输出端进入光功率计后输入中央处理器，测得海底光缆内光纤输出的光功率及其附加衰耗变量；

b、开启拉力试验机对海底光缆轴向施加不同大小张力，拉力变换器、角度变换器、和位移变换器同时反映出被测海底光缆的张力、缆内光纤伸长应变量、缆的左旋或右旋旋转方向及旋转角度，缆内光纤的附加光衰耗量诸数据显示或输送入中央处理器记录并处理。

(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、施工和应用部门作为指导工作的依据；

上述所述的对海底光缆施加轴向张力的装置是由液压或机械传动的拉力试验机通过拉力传感器显示或者输出电子信号的；上述所述的带有角度传感器的可旋转夹具是在高强度旋转连接器上增加测量角度的部件或者是自带测量和传感角度的装置，传感的方式是机械传动直接测量的电阻式或者间接测量的电磁式、带光栅的光电式、电容式、霍尔元件之类合适的传感装置；上述所述的光源和光功率计是分列式仪表或者是在向海底光缆施加轴向张力时同时读出或记录缆内光纤的应变和光衰耗变化量的光纤应变分析测量仪；上述所述的海底光缆两端的张力、光缆的伸长应变量、光缆的旋转方向、光缆的旋转角度、缆内光纤伸长应变量和附加光衰耗等参数可以同时检测并输入处理器得出试验结果，也可以只检测其中的单项或某几项或者不通过处理器仅读出或记录数据。