Технические науки

УДК 621.315

Жұмағали Нұрдаулет Оңталапұлы

магистрант

Жәңгір хан атындағы Батыс Қазақстан

 аграрлық-техникалық университет

Жумагали Нурдаулет Онталапулы

магистрант

Западно-Казахстанского аграрно-технического

университета имени Жангир хана

Zhumagali Nurdaulet

Undergraduate of the

West Kazakhstan Agrarian and Technical University of a name Zhangir Khan

Айталиев Ермек Сатпиевич

техника ғылымдарының докторы, профессор

Жәңгір хан атындағы Батыс Қазақстан

 аграрлық-техникалық университет

Айталиев Ермек Сатпиевич

доктор технических наук, профессор

Западно-Казахстанский аграрно-технический

 университет имени Жангир хана

Aytaliyev Ermek

Doctor of Technical Sciences, Professor

West Kazakhstan Agrarian and Technical University of a name Zhangir Khan

ШЕКТІ ТЕПЕ-ТЕҢДІК АСПАЛЫ ОПТИКАЛЫҚ БАЙЛАНЫС КӘБІЛДЕРІН ЖОҒАРЫ ВОЛЬТТЫ ЖЕЛІЛЕРДЕ

ПРЕДЕЛЬНЫЕ РАВНОВЕСНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ КАБЕЛИ В ЛИНИЯХ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

LIMIT EQUILIBRIUM OPTICAL CABLE CABLES IN HIGH VOLTAGE LINES

Аннотация. Зерттеу барысында алынған объективті ғылыми нәтижелерін қамтиды өз жиынтығында шешім бүгінгі таңда өзекті мәселелері — зерттеу аспалы оптикалық байланыс кәбілдерін жоғары вольтты желілерде әзірлеу және жетілдіру бойынша іс-шаралар сапасын, сондай-ақ әзірлеу неғұрлым тиімді зерттеу осы пәндік мәселе.

Кілтті сөздер: аспалы, оптикалық желілері, жоғары вольтты, кабельдер, байланыс, зерттеу, жетілдіру, механикалық, негізгі, перспективалары дамыту, кезеңдері. 

Аннотация. Целью данного исследования является включение объективных научных результатов современных актуальных проблем — изучение оптических кабелей с высоковольтными кабелями в развитие и повышение качества деятельности, а также развитие этого предмета более эффективно.

Ключевые слова: подвесной, оптический, высоковольтный, кабели, связь, исследования, разработки, механика, основы, перспективы развития, этапы.

Summary. The objective of this study is to incorporate the objective scientific findings of today ‘s topical issues — the study of optical cables with high — voltage cables in the development and improvement of quality of activities, as well as the development of this subject matter more effectively.

Key words: suspended, optical, high voltage, cables, communication, research, development, mechanical, basic, prospects for development, stages.

Таралудың солитондық режимімен қамтамасыз ететін оптикалық талшықтың сызықсыз ерекшеліктерімен тарату линиясын құру. Солитон дегеніміз — берілгендерді оптикалық талшық арқылы таратуға келетін импульс, себебі ол алшақ аралыққа формасы мен ұзақтығын өзгертпей жіберуге мүмкіндік береді. Сонда регенерациялау бөлігі 1000 км-ге дейін жетуі мүмкін.

Оптикалық талшық – бұл оптикалық сигнал таралатын, диэлектрлік структура. Ұқсас талшықтар келесідей құрылады:

1 Сурет — Оптикалық талшықтың диэлектрлік структурасы

1 – Өзекше (жарықбасқарушы жила). Көбіне ол арқылы оптикалық сигнал таратылады.

2 – Өзекшені қоршайтын талшықтан сигналдың шығуына кедергі болатын шағылу қабығы.

Мұнда өзекшенің сыну көрсеткіші n1 қабықтың сыну көрсеткішінен n2 үлкен: n1 > n2

3 – Өзекшені сыртқы әсер мен ылғалдан қорғайтын диаметрі 250 эпоксиакрилаттық жабу немесе диаметрі 900 мкм буферлік полимерлік жабу.

Көп модалық талшық (мода деген – бағытталған толқын) –әртүрлі толқын түрін өткізеді. Өзінде диаметрі 125 мкм шағылу қабаты бар және 400 Мбит/с тарату жылдамдықты тарату жүйесі мен локальді желіде қолданылатын диаметрі 50 немесе 62,5 мкм өзекше бар. Шағылу көзі 850 мен 1300 нм толқын ұзындығында шағылатын суперлюминесцентті диод болып табылады. Түрлі бұрыштық көп модалық талшыққа кіретін сәулелер әр түрлі жолдармен таралады:

2 Сурет- Бұрыштық көп модалық талшыққа кіретін сәулелердің таралуы

Модалар өзекшенің ортасында орналасады және талшықтың осі бойынша зигзак түрлі траекториямен таралады, егер мына шарт орындалса:

Бір модалы талшықтың (Single Mode Fiber) диаметрі 8.5 — 10 мкм өзекшесі бар және 1300 мен 1550 нм толқын ұзындығындағы лазерлік сәулелену көзі бар кабельді телеарна жүйесінде қолданады.

Мұндай талшықтарда бір мода таралады. (моданың бір түрі). Бір модалы талшық сәулелік оптикамен сипатталмайды.

3 Сурет- Бір модалы талшық

Бір модалы талшықта импульстің кеңеюі материалды дисперсия арқылы жүзеге асады. Модаралық дисперсия 0 ге тең.

Нормализацияланған жиілік (V-параметр) бір модалы талшық үшін V<2,4048. Бұл шартты берілген толқын ұзындығына l есептелген бір модалы талшықтарды алу үшін d мен D-нің мәнін таңдау үшін қолдануға болады. Өзекшенің максималды диаметрін d иемденуге мүмкіндік беретін V=2,4048 кезіндегі бір модалы талшықпен жұмыс істеу оңтайлы.

Модалық дақтың диаметрі

Бір модалық талшықтағы модалық дақтың диаметрі мына қатынаспен анықталады:

w = d (0.65 + 1.619 V-1.5 + 0.87 V-6),

мұндағы V = p d n1 l-1 (2D)1/2 » pdl-1 NA,

NA – талшықтың сандық апертурасы.

Стандартты бір модалы талшықта d = 8.3 мкм, NA = 0.13, сондықтан l = 1.55 мкм жұмыс диапазонында модалық дақтың диаметрі w 9.5 мкм-ге тең.

Оптикалық қуаттың негізгі бөлігі өзекшенің өзге бөлігінен таралғандығынан бір модалы талшықтың қабаты өзекше сияқты төмен параметрлерге ие болу керек.

Ауытқудың толқын ұзындығы lc мына қатынаспен анықталады

lc= p d n1/ 2.4048

d, n1 және D берілгендері бар талшық үшін .

Кез келген толқын ұзындығында талшық әрқашанда бір модалы болып табылады, l<lc үшін талшық көп модалы болып қалыптасады.

Апертура NA деп модалары өзекшенің ішінде сақталып тұратын a ең үлкен бұрышының синусы орындалатын жарық басқарушыға түсетін оптикалық ось пен конус орындаушының арасындағы бұрышты айтамыз.

NA=

Технологиялық рет бойынш n1 мен n2-нің бір-бірінен айырмашылығы жоқ. Сондықтан

D=

Сонда

NA=

NA мен D талшықтың негізгі сипаттамалары болып табылады.

Байланыс жүйесінде қолданылатын сандық апертура мына аралықта жатады, 0,1…0,2, ол мына бұрыштарға сәйкес келеді a ~ 5,7…11,50.

Баспалдақты және градиенттік көп модалы талшық сыну көрсеткішінің профилі арқылы бөлінеді:

4 Сурет- Баспалдақты және градиенттік көп модалы талшықтың сыну көрсеткіші

Баспалдақты профильді көп модалы талшық үшін анықтаушы ретінде мода аралық дисперсия жұмыс атқарады, яғни талшық бойынша әртүрлі модалардың таралу уақытының айырымы

Dt1=n1 l D/c,

мұндағы c — жарық жылдамдығы.

Градиентті талшықтар үшін мода аралық дисперсияның өлшемі аз шамалы, себебі сыну көрсеткіші аз ортада үлкен аралық өтетін және сыну көрсеткіші үлкен ортада аз аралықты өтетін сәулелер осыған бірдей уақыт аралығын келтіреді

Dt1=n1 l D2/2c

Сондықтан барлық байланысқан көп модалық талшықтар градиентті болады.

1 Кесте

Талшықтардың берілу шамалары

Көп модалы талшықта модалар саны талшықтың V-параметрі немесе нормаланған жылдамдық арқылы анықталады

V=p d n1 l-1 (2D)1/2

Мұндағы: p = 3,14

l — сәулеленудің толқын ұзындығы;

d – өзекше диаметрі;

n1 – өзекше сыну көрсеткіші.

D=

n2 – сыну қабатының көрсеткіші

Баспалдақты талшық үшін модалар саны мына теңдікпен анықталады

Параболалық профилі бар сыну көрсеткіші екі есе кіші болады

Теңдік V>>1 шартына тән

Кәдімгі көп модалық талшық үшін V=50, бұл 1250 модалық баспалдақты талшыққа және 625 градиенттегі.

Оптикалық талшықтың беріліс сипаттамалары

Дәрістің мақсаты: дисперсия мен оның түрлеріне түсініктеме беру және өшудің пайда болуының негізгі себептерін анықтау.

Импульс дисперсиясы — талшық бойымен таралу кезіндегі импульстің кеңеюі. Ол өткізу жолағының ені мен тарату линиясының жылдамдығын анықтайды.

5 Сурет- Талшық бойымен таралатын импульстің өткізу жолағы

Импульстің кеңеюі – τ – кіріс пен шығыстағы импульс ұзақтығының квадраттық ауытқуы арқылы анықталады

τ =

Дисперсия жиіліктік диапозонды шектейді және тарату қашықтығын айтарлықтай төмендетеді ΔF=1/τ.

Дисперсия 2 басты себептен пайда болады:

• Сәулелену көзінің когерентті болмауынан
• Модалардың санының көп болуынан

Дисперсия түрлері:

Модалық, хроматикалық, ол өз кезегінде толқын жолды және материалды болып бөлінеді (4-суретті қараңыз).

Қолданылған әдебиеттер

1. Баскакова A., Гольперштейн Я.Л., Голиков А.П., Синдеева Н.С., Сыщиков М.Т. Испытания систем связи по оптическому кабелю, встроенному в грозозащитный трос / «Энергетик» № 10. – 1992. – С. 21-22. – 188 с.
2. Глазьев С. Ю. Теориясы ұзақ мерзімді технико-экономикалық дамуы. М., ВлаДар, 1993. – С. 302.
3. Губанов С. Макроэкономикалық жоспарлау: жаңа тәсілдер // Экономист, 1996. — № 11. — С. 37-60.
4. Герасименко в. В. Баға саясаты фирманың (Еуропалық тәжірибесі, ресей перспективалары). М., Финстатинформ, 1995. – С. 183.
5. Ф. Бродель Ойын алмасу. Пер. с франц. М., Прогресс, 1990. — т. 2. – С. 633.