Текст слайда: Основы измерений на ВОЛС Комов Е.Ю.
Текст слайда: Типичная ВОЛС
Текст слайда: Основной параметр ВОЛС Затухание оптического сигнала по мере его распространения по волокну
Текст слайда: Затухание сигнала определяют по формуле: где а - затухание, дБ; P1-мощность сигнала в точке 1; P2-мощность сигнала в точке 2. ИЛИ p1, p2 – уровни сигнала по мощности в точках 1 и 2 соответственно, дБм
Текст слайда: Наиболее распространенные методы измерения затухания: Метод двух точек Метод обратного рассеяния
Текст слайда: Определение потерь в ОВ (метод двух точек) Суть метода заключается в подаче светового сигнала определенного уровня на вход волокна и измерения уровня сигнала на выходе волокна. Разница между этими двумя уровнями – измеренная в децибелах (дБ) – будет представлять собой полное затухание (иногда его называют "вносимыми потерями").
Текст слайда: Используемое оборудование Калиброванный источник света Оптический ваттметр (измеритель оптической мощности)
Текст слайда: Источник оптического излучения
Текст слайда: Технические данные источников оптического излучения Photom
Текст слайда: Измерители оптической мощности
Текст слайда: Технические измерителей мощности Photom
Текст слайда: Схема измерений
Текст слайда: Достоинства и недостатки Достоинства: Прямое измерение потерь Низкая стоимость измерительного оборудования Недостатки: Невозможность идентификации мест с повышенным затуханием Невозможность идентификации неисправностей.
Текст слайда: Метод обратного рассеяния Используется при измерениях ВОЛС с помощью оптического рефлектометра
Текст слайда: Оптический рефлектометр Оптический рефлектометр (Optical Time Domain Reflectometer, OTDR) – это электронно-оптический измерительный прибор‚ используемый для определения характеристик оптических волокон. Он определяет местонахождение дефектов и повреждений‚ измеряет уровень потерь сигнала в любой точке оптического волокна. Все‚ что нужно для работы с оптическим рефлектометром‚ – это доступ к одному концу волокна.
Текст слайда: Оптический рефлектометр применяется для того‚ чтобы: Измерять полные потери в волокне для приемки сети и ее ввода в строй‚ для проверки волокна на барабанах и подтверждения его технических характеристик. Измерять потери как в механических‚ так и в сварных соединениях (оптоволоконных стыках) во время монтажа‚ строительства и ремонтных работ. Измерять отражение‚ или оптические потери на отражение на оптических разъемах и механических соединениях (оптоволоконных стыках) для CATV (сетей кабельного телевидения)‚ SDH (СЦИ) и других аналоговых или высокоскоростных линий цифровой связи‚ в которых отражение должно поддерживаться на низком уровне. Определять место обрывов и дефектов волокон. Проверять‚ оптимальна ли оптическая соосность волокон при операциях по их сращиванию. Обнаруживать постепенное или внезапное ухудшение качества волокна путем сравнения его характеристики с зафиксированными результатами ранее проведенного тестирования.
Текст слайда: КАК РАБОТАЕТ ОПТИЧЕСКИЙ РЕФЛЕКТОМЕТР Для измерения характеристик оптического волокна оптический рефлектометр использует явления релеевского рассеяния и френелевского отражения. Посылая в волокно световой импульс и измеряя время его распространения и интенсивность его отражения от точек‚ находящихся внутри волокна‚ рефлектометр выводит на экран дисплея рефлектограмму "уровень отраженного сигнала в зависимости от расстояния".
Текст слайда: Релеевское рассеяние При посылке светового импульса по волокну часть импульса натыкается на имеющиеся в стекле микроскопические частицы (которые называются "примесью") и рассеивается во всех направлениях. Это явление называется релеевским рассеянием. Часть световой энергии – около 0‚0001% – рассеивается назад‚ в направлении‚ противоположном направлению распространения импульса; это называется обратным рассеянием. Поскольку в процессе изготовления волокна примеси распределяются равномерно по всему волокну‚ это явление рассеяния возникает по всей его длине.
Текст слайда: Релеевское рассеяние
Текст слайда: Релеевское рассеяние это основная причина потерь‚ имеющих место в волокне. На более длинных световых волнах рассеяние меньше‚ чем на более коротких. Так например‚ свет на 1550 нм теряет из-за релеевского рассеяния от 0‚2 до 0‚3 дБ на километр (дБ/км)‚ в то время как на 850 нм – от 4‚0 до 6‚0 дБ/км. Имеющие более высокую плотность примеси также увеличивают рассеяние и‚ следовательно‚ повышают уровень удельного затухания. Оптический рефлектометр может измерять уровни обратного рассеяния с большой точностью‚ используя эту способность для выявления незначительных изменений характеристик волокна в любой его точке.
Текст слайда: Френелевское отражение Всегда‚ когда свет‚ распространяющийся в каком-нибудь материале (например‚ в оптическом волокне)‚ попадает в материал с другой плотностью (например‚ в воздух)‚ часть световой энергии (до 4%) отражается назад‚ к источнику света‚ в то время как остальная световая энергия продолжает распространяться дальше. Резкие изменения плотности материала имеют место на концах волокна‚ у обрывов волокна и‚ иногда‚ у оптоволоконных стыков. Количество отраженного света зависит от величины изменения плотности материала (которая характеризуется показателем преломления – более высокий показатель преломления означает большую плотность)‚ а также от того угла‚ под которым свет падает на поверхность раздела между двумя материалами. Это явление называется френелевским отражением. Оно используется в оптическом рефлектометре для точного определения мест обрывов волокна.
Текст слайда: Френелевское отражение
Текст слайда: Блок-схема оптического рефлектометра
Текст слайда: Блок-схема оптического рефлектометра Лазер посылает световые импульсы по команде контроллера. При различных условиях измерения вы можете выбирать различные длительности импульса. Свет проходит через разветвитель и входит в тестируемое волокно. У некоторых оптических рефлектометров имеется по два лазера‚ с помощью которых можно тестировать волокна на двух различных длинах волн. Использовать оба лазера одновременно нельзя. С одного лазера на другой можно переключиться простым нажатием кнопки.
Текст слайда: Блок-схема оптического рефлектометра У разветвителя имеется три порта – один для источника света‚ один для тестируемого волокна и один для измерителя. Разветвитель – это устройство‚ позволяющее свету распространяться только в определенных направлениях: ОТ лазерного источника К тестируемому волокну и ОТ тестируемого волокна К измерителю. Свет НЕ может идти от источника прямо к измерителю. Таким образом‚ импульсы из источника света направляются в тестируемое волокно‚ а отраженная световая энергия – обратное рассеяние и френелевское отражение – направляется в детектор.
Текст слайда: Блок-схема оптического рефлектометра Детектор – это фотоприемник‚ который измеряет уровень мощности света‚ идущего из тестируемого волокна. Он преобразует оптическое излучение в электрические сигналы соответствующего уровня – чем больше мощность оптического излучения‚ тем выше уровень электрических сигналов. Измерители оптического рефлектометра специально рассчитаны на измерение крайне низких уровней обратного рассеяния световой энергии. В состав измерителя входит и электрический усилитель‚ предназначенный для дальнейшего повышения уровня электрического сигнала.
Текст слайда: Блок-схема оптического рефлектометра Контроллер – управляет всеми блоками оптического рефлектометра
Текст слайда: Блок-схема оптического рефлектометра Блок дисплея – это экран на ЭЛТ или на жидких кристаллах‚ на который выводятся точки измерений‚ образующие рефлектограмму волокна‚ а также параметры настройки рефлектометра и результаты измерений.
Текст слайда: Блок-схема оптического рефлектометра Общий вид рефлектограммы
Текст слайда: Технические данные оптического рефлектометра Динамический диапазон Мертвая зона Разрешающая способность Показатель преломления Длина волны Тип разъема Подключение внешних устройств
Текст слайда: Динамический диапазон Динамический диапазон оптического рефлектометра определяет‚ какую длину волокна он может измерить. Диапазон выражается в децибелах‚ причем чем больше значение диапазона‚ тем больше длина волокна‚ которое можно измерить. Динамический диапазон оптического рефлектометра определяется как разность между уровнем обратного рассеяния на ближнем конце волокна и верхним уровнем среднего значения шума у конца волокна или после него.
Текст слайда: Динамический диапазон
Текст слайда: Мертвая зона это та часть показывающей френелевское отражение рефлектограммы волокна‚ в которой высокий уровень этого отражения "перекрывает" более низкий уровень обратного рассеяния.
Текст слайда: Мертвая зона Мертвые зоны события Мертвые зоны затухания
Текст слайда: Мертвые зоны события Мертвая зона события (называемая также мертвой зоной отражения) – это расстояние от одного френелевского отражения до другого френелевского отражения‚ которое можно обнаружить. Такая мертвая зона говорит о том‚ когда после какого-либо отражения (обычно от разъема у рефлектометра) Вы сможете обнаружить отражение от обрыва или от оптоволоконного соединения. Это имеет значение в том случае‚ если Вы пытаетесь отделить друг от друга два разных соединения‚ находящихся менее чем в 30 м друг от друга (например‚ во время восстановления чувствительности). Наличие короткой мертвой зоны события означает‚ что после первого оптоволоконного соединения Вы сможете увидеть второе.
Текст слайда: Мертвые зоны события
Текст слайда: Мертвая зона затухания Мертвая зона затухания – это расстояние от какого-либо френелевского отражения до того места‚ где можно обнаружить обратное рассеяние. В этом случае Вы получаете информацию о том‚ как скоро после отражения Вы сможете измерить второе событие‚ такую‚ как сварное соединение (оптоволоконный стык) или дефект волокна.
Текст слайда: Мертвая зона затухания
Текст слайда: Разрешающая способность Разрешающая способность по потерям (по затуханию) – это способность измерителя различать воспринимаемые им уровни мощности. Пространственная разрешающая способность (разрешение по расстоянию) – это параметр‚ определяющий‚насколько близко друг к другу по времени (и‚ соответственно‚ по расстоянию) находятся отдельные точки с результатами измерений‚ образующие рефлектограмму.
Текст слайда: Показатель преломления Показатель преломления – это соотношение между скоростью света в вакууме и скоростью света в каком-нибудь определенном волокне. Поскольку быстрее всего свет распространяется в вакууме (например‚ в безвоздушном пространстве)‚ а в плотных материалах (таких‚ как атмосфера или стекло) распространяется медленнее‚ то значение этого показателя всегда больше единицы.
Текст слайда: Длина волны Характеризует те длины волн на который оптический рефлектометр способен производить измерения
Текст слайда: Параметры измерений Диапазон измеряемых расстояний Длительность импульса Усреднение Длина волны Показатель преломления
Текст слайда: Параметры измерений Диапазон измеряемых расстояний. Диапазон измеряемых расстояний называют также диапазоном длин‚ выводимых на дисплей. Он ограничивает длину волокна‚ которую можно вывести на экран дисплея. Диапазон измеряемых расстояний должен быть больше длины тестируемого волокна. Этот диапазон влияет на точность тестирования и на время‚ нужное для его проведения.
Текст слайда: Параметры измерений Разрешающая способность. При некоторых конфигурациях рефлектометра имеется возможность выбирать разрешающую способность измерений – расстояние (шаг) между точками с результатами измерений. Более высокая разрешающая способность (меньший шаг точек) обеспечит получение большего числа сведений о волокне‚ но тестирование в этом случае‚ как правило‚ займет больше времени‚ чем при более низкой разрешающей способности.
Текст слайда: Параметры измерений Длительность импульса. Длительность лазерных импульсов можно изменять. Выбирая большую или меньшую длительность импульса‚ можно регулировать уровень отраженного обратного рассеяния‚ а также размер мертвой зоны. Более длительный импульс означает посылку в волокно большего количества световой энергии‚ которая поэтому пройдет по волокну на большее расстояние и приведет к более высоким уровням обратного рассеяния. Но это приведет также к большей длительности мертвых зон. И наоборот‚ импульс меньшей длительности приведет к тому‚ что мертвые зоны будут минимальной длительности‚ но обратное рассеяние окажется слабее.
Текст слайда: Параметры измерений Импульсы большой длительности обеспечивают рефлектометру максимальный динамический диапазон; они применяются для быстрого обнаружения дефектов и обрывов волокна. Поскольку при более длинных импульсах уровни обратного рассеяния повышаются‚ то для получения "чистой" рефлектограммы потребуется меньшее время усреднения.
Текст слайда: Параметры измерений Импульсы меньшей длительности применяются для тестирования той части волокна‚ которая примыкает к рефлектометру. Они используются и для того‚ чтобы отличить друг от друга две (или более) неоднородности‚ близко расположенные друг к другу. Вследствие меньшей длительности мертвой зоны такие импульсы дают возможность обнаруживать более мелкие подробности в обратном рассеянии‚ идущем сразу же за френелевским отражением. Но из-за более низкого уровня обратного рассеяния требуется большее время усреднения.
Текст слайда: Параметры измерений Основное правило гласит: "Длинный импульс – чтобы видеть далеко; короткий импульс – чтобы видеть вблизи".
Текст слайда: Параметры измерений Усреднение. Смежные точки с результатами измерений‚ полученные от одного измерительного импульса‚ могут отличаться друг от друга‚ хотя в самом импульсе изменения произошли весьма небольшие. Полученная в результате этого рефлектограмма выглядит "зашумленной" или размытой. Чтобы получить более надежную и гладкую рефлектограмму‚ рефлектометр каждую секунду посылает тысячи измерительных импульсов. Каждый импульс обеспечивает набор точек измерений‚ которые затем усредняются с последующими наборами точек‚ для того чтобы улучшить отношение "сигнал – шум" рефлектограммы.
Текст слайда: Анализ рефлектограммы После завершения сканирования волокна и выведения полученной рефлектограммы на экран дисплея эту рефлектограмму надо проанализировать. Для выделения конечных точек измерений применяются курсоры‚ а цифровые результаты выводятся на экран.
Текст слайда: Общий вид рефлектограммы
Текст слайда: Определение местонахождения конца волокна
Текст слайда: Определение местонахождения отражающего события
Текст слайда: Определение местонахождения неотражающего события
Текст слайда: Измерение полных потерь
Текст слайда: Измерения потерь на оптоволоконном соединении. Метод двух точек Аппроксимация по методу наименьших квадратов (МНК)
Текст слайда: Измерения потерь на оптоволоконном соединении.
Текст слайда: Ложные сигналы Оптоволоконные стыки показывающие усиление Отраженные паразитные сигналы
Текст слайда: Оптоволоконные стыки показывающие усиление
Текст слайда: Отраженные паразитные сигналы
Текст слайда: Измерительное оборудование Оптический мини-рефлектометр YOKOGAWA (ANDO) AQ 7260
Текст слайда: Особенности конструкции
Текст слайда: Технические характеристики
Текст слайда: Технические характеристики
Текст слайда: Технические характеристики
Текст слайда: Спасибо за внимание!