Реферат: Измерения, проводимые на оптических кабелях

Некоторые изготовители контрольного оборудования для кабельных систем выпускают приставки к своим кабельным сканерам, позволяющие тестировать волоконно-оптические кабели. При подключении приставки контроллер сканера автоматически опознает ее присутствие и запускает соответствующую программу. Результаты измерения уровня оптического сигнала выводятся на штатный индикатор основного прибора сканера и может быть при необходимости записаны в память для последующего документирования.

Примером подобного устройства может служить Fiberkit фирмы Wavetek, предназначенный для подключения к кабельному сканеру Lantek Pro. Стандартный вариант устройства осуществляет измерения на длине волны 850 нм, существует разновидность измерителя для работы на длине волны 1300 нм. Емкости внутренней памяти сканера достаточно для записи в него результатов 500 измерений.

Аналогичная приставка типа Fiber smartprobe может быть использована для измерителя Wirescope 155 производства компании и Scope Communication, рекомендуемого в качестве стандартного измерительного прибора для тестирования структурированной кабельной системы Mod Tap. Расширение возможностей измерителя достигнуто введением в него функции измерения длины оптического кабеля с выводом результата измерения на экран базового блока и сравнения его с заданным стандартами значением.

В тестере LANCat компании DataCom фотоприемник выполнен в виде сменного блока, вставляемого в гнездо прибора и фиксируемого невыпадающими винтами. Источником сигнала служит дополнительный модуль с питанием от гальванического элемента или сетевого адаптера.

Еще более широкими функциональными возможностями обладает комплект CertiFiber компании Microtest. В состав комплекта входят базовый и удаленный блоки, которые подключаются к паре световодов с двух сторон тестируемой линии. Во время работы не требуется переключения световодов. Тестирование осуществляется на двух длинах волн - 850 и 1300 нм, результаты 1000 измерений записываются во внутреннюю память базового блока с указанием даты и времени проведения измерений, а также в случае необходимости алфавитно-цифрового наименования трассы. Результаты измерений могут быть считаны из памяти для анализа и распечатки стандартного протокола измерений.

Кроме измерения затухания прибор определяет общую длину оптической линии, значение задержки сигнала, количество коннекторов и неразъемных сростков. По оценкам разработчиков, применение комплекта позволяет сэкономить до 75% времени, затрачиваемого на проведение тестирования, по сравнению со случаем измерений с помощью обычного тестер.

Оптические рефлектометры и локаторы

Оптические рефлектометры во временной области (Optical Time Domain Reflectometer - OTDR), или просто рефлектометры, являются одним из наиболее мощных аппаратных средств для тестирования волоконно-оптических кабелей и находят использование во время строительства, аттестации, эксплуатационного обслуживания, проверки кабельных трасс.

Название прибора связано с тем. что существуют еще рефлектометры в частотной области, не получившие широкого распространения.

Это обусловлено тем, что рефлектометр:

• позволяет за один цикл измерений одновременно определить целый ряд основных параметров оптического кабеля, в том числе его длину, погонное затухание, наличие мест неоднородностей и повреждений, их характер потери в соединителях, сростках и т.д. без проведения подготовительных работ;

• в отличие от оптических тестеров допускает выполнение большого комплекса измерений с одного конца оптического кабеля.

Основные недостатки рефлектометра как измерительного прибора состоят в следующем:

• ограниченный динамический диапазон (не более 40 дБ ), что связано с небольшой мощностью сигнала обратного рассеяния:

• высокая требовательность к качеству ввода излучения в тестируемое волокно;

• невозможность проведения измерения в реальном масштабе времени (время получения достаточно качественной рефлектограммы составляет не менее 30 с);

• большая стоимость.

Принцип действия рефлектометра

Рефлектометр как измерительный прибор реализует метод обратного рассеяния. В процессе проведения измерений контролируемое волокно зондируют через разветвитель мощными оптическими импульсами небольшой длительности. Из-за отражений от распределенных или локальных неоднородностей возникает поток обратного рассеяния. В процессе регистрации этого потока определяется затухание кабеля как функция его длины, анализ которой позволяет выявить местонахождение, характер неоднородностей и величины вносимых локальных и распределенных потерь. Полученные результаты представляются в визуальной форме.

Управляющий процессор обеспечивает согласованную работу полупроводникового лазера и электронного осциллографа. Для ввода оптических импульсов в волокно используется направленный ответвитель с оптическим соединителем. Поток обратного рассеяния через ответвитель поступает на фотоприемник, где преобразуется в электрическое напряжение, подаваемое, в свою очередь, на вход вертикальной развертки Y-осциллографа. На экране последнего происходит формирование кривой обратного рассеяния.

Для улучшения массогабаритных характеристик прибора и расширения функциональных возможностей рефлектометра, увеличения числа вариантов представления результатов измерения и их сохранения для дальнейшего анализа многие модели рефлектометров особенно портативных, выполняют поточечное формирование рефлектограммы из значений, записанных во внутреннюю память в цифровом виде, а в качестве индикатора используется жидкокристаллический дисплей.

Высококачественные рефлектометры с высокой чувствительностью при исследованиях коротких трасс с малыми потерями в некоторых случаях фиксируют неоднородность на расстоянии, которое в два раза превышает длину кабельной трассы. Этот эффект определяется двойным отражением зондирующих импульсов от дальнего и ближнего конца волокна.

По углу наклона прямых участков рефлектограммы можно рассчитать величину удельных потерь, а по перепаду между начальной и конечной точками - общие потери в тракте. Для облегчения считывания показаний горизонтальная ось индикатора рефлектометра градуируется перед началом измерений в метрах, милях или футах, а вертикальная ось - в децибелах.

Конструктивные особенности рефлектометров

На практике находят применение одномодовые и многомодовые рефлектометры, которые работают во всех основных окнах прозрачности волоконных световодов и могут быть выполнены в виде стационарного прибора размером с профессиональный осциллограф (так называемый рефлектометр дальнего действия) или как портативный мини-рефлектометр. Небольшие габариты и масса последних в сочетании с хорошими характеристиками при работе на кабельных трассах длиной до нескольких десятков километров привели к широкому распространению мини-рефлектометров среди системных интеграторов, занимающихся созданием линии волоконно-оптической связи локальных и корпоративных сетей.

Мини-рефлектометры реализуют основные функции метода обратного рассеяния и позволяют:

• измерять общую длину линии и расстояние до отдельных неоднородностей;

• оценивать общее затухание кабельной трассы и отдельных ее участков, удельные потери, а также потери на неоднородностях и уровень обратного отражения.

Наглядность выполняемых измерений и информативность экрана индикатора в современных мини-рефлектометрах увелич