风激振动试验优化

试验的目的是检验架空光缆在典型风激振动条件下的疲劳性能及光纤的光学性能。

试验装置如图9.5.17所示。光缆式样应能满足光纤衰减及应变的最小监测长度，一般100m。在加载前试样应固定，以防止光纤与光缆之间发生相对移动。两个固定端之间跨度不小于30m，光缆被挂在悬挂装置上，装置应高出水平线。主动跨距（含激振器的一端）应不少于20m；被动跨距约为主动跨距的一半。试验中悬挂激振器应与试样固定，且与其垂直，使悬挂装置和激振器之间至少有五个波节点。用激光测微计或其他适宜的手段测量振动振幅。以激振器、中间悬挂装置为分界点，分段记录波节数。悬挂装置应确保光缆式样在施振段部分的弧垂角不超过规定值（静态时）。

光缆应加载到15%～25%RTS（额定拉断力）或按缆型规范中的值。振动次数一般为108次，振动频率为（830／D）Hz，振幅为D／3～D／2，D为光缆外径（mm）。振动频率应该最接近共振频率。

图9.5.17　风激振动装置示意图

在垂直平面上使用电子振荡器来激活光缆，振荡器衔铁应与光缆牢牢固定在一起，且与光缆垂直。试验前后应记录光纤的衰减变化。在开始阶段，应每隔15分钟记录一次机械和光学数据，稳定后每天记录两次，一般在每工作日的开始与结束时记录。振动试验结束1小时后进行最终光学测量。

任何对光缆或各元构件部分的短暂或长期的损害迹象，或有要求时，衰减变化大于详细规范中规定的值，都是失效的。

虽然国内很多试验室都配备了风激振动试验装置，但有很多设施长期处于摆设状态。一方面对振动造成的破坏理解不够，另一方面是试验时间长，所以也就很少听到振动导致光缆出现问题的案例发生。查资料对照国内各光缆的检验标准（表9.5.1），风激振动试验的参数和要求发现，没有统一的标准。(www.xing528.com)

表9.5.1　各标准（缆型）风激振动试验主要参数对照

注：表中D为光缆外径

标准GB／T7424.2—2008《光缆总规范第2部分光缆基本试验方法》中提出振动频率的计算依据。

试验应在给定风态的频率范围内的一个或几个谐振频率下实施。风振通常在0.5～7m／s的层流风下发生。振动频率f正比于风速v，反比于缆径D，由下式给出：

式中，K为斯德鲁哈尔常数（对于架空缆和导线为0.2）。

如果f取值82.92／D，按照公式（9.5.1）推导出风速v≈4.15m／s，即相当于固定设置在该风速下产生谐振。于是提出疑问，在该风速下，各类光缆的固有频率只与光缆的外径有关吗？而与光缆质量、结构、张力等无关？这显然不是一个科学的结论，最终得到的风激振动试验结果可能与现实就存在较大差距了，需要研究者进一步深入研究。