Методы измерения волоконно-оптических линий связи.
8.1. Назначение и виды измерений.
В процессе строительства и технической эксплуатации ВОЛС проводится комплекс измерений для определения состояния кабелей, линейных сооружений, качества функционирования аппаратуры линейного тракта, предупреждения, а также накопления статистических данных с целью разработки мер повышения надежности связи. Параметры и характеристики ОК и аппаратуры ВОСПИ, измеряемые в условиях их производства, оформляются в виде паспортных данных, которые должны соответствовать действующим нормам ГОСТ и ТУ. Проверка на указанное соответствие выполняется при входном контроле.
На этапе строительства ВОЛС в целях контроля качества строительства и связи измеряют затухание оптического волокна на строительных длинах и смонтированных участках регенерации; затухание, вносимое соединениями оптического волокна; уровни мощности оптического излучения на выходных, передающих и входных приемных оптоэлектронных модулях; коэффициент ошибок. При необходимости устанавливают места повреждений.
В процессе эксплуатации измерения выполняются для определения технического состояния линейных сооружений и аппаратуры, предупреждения и устранения повреждений. Их разделяют на профилактические, контрольные и аварийные.
Профилактические измерения проводятся по утвержденному плану. Состав, объем и периодичность измерений устанавливаются в зависимости от местных условий, состояния кабеля и т.д.
Контрольные измерения и испытания осуществляют после ремонта для определения качества ремонтно-восстановительных работ.
длинах и смонтированных участках регенерации; затухание, вносимое соединениями оптического волокна; уровни мощности оптического излучения на выходных, передающих и входных приемных оптоэлектронных модулях; коэффициент ошибок. При необходимости устанавливают места повреждений.
В процессе эксплуатации измерения выполняются для определения технического состояния линейных сооружений и аппаратуры, предупреждения и устранения повреждений. Их разделяют на профилактические, контрольные и аварийные.
Профилактические измерения проводятся по утвержденному плану. Состав, объем и периодичность измерений устанавливаются в зависимости от местных условий, состояния кабеля и т.д.
Контрольные измерения и испытания осуществляют после ремонта для определения качества ремонтно-восстановительных работ.
Аварийные измерения проводятся для определения места и параметра повреждения кабеля. Состав измерений и испытаний для ВОСП на этапах строительства и эксплуатации приведен в табл. 8.1.
Таблица 8.1. Состав основных измерений и испытаний на этапах строительства и эксплуатации ВОСП.
|
Измеряемый параметр | Этап | |
| строительства | эксплуатации | |
| Коэффициент затухания | + | - |
| Затухание: | ||
| строительных длин | + | - |
| оптических сростков | + | - |
| участка регенерации | + | - |
| Коэффициент ошибок: | ||
| одиночного участка регенерации | + | + |
| линейного тракта | + | + |
| Энергетический потенциал | + | - |
| Чувствительность фотоприемного устройства регенератора | + | + |
| Уровни оптической мощности: | ||
| на выходе линейного регенератора | + | + |
| на входе линейного регенератора | + | + |
| Расстояние до места повреждения | + | + |
| Герметичность | + | + |
С внедрением высокоскоростных когерентных ВОСП возникает потребность в измерении параметров, которые в настоящее время не контролируются.
Поскольку характеристики и надежность ВОСП с высокоскоростной модуляцией сильно зависят от спектральных характеристик лазерных диодов, то возникает необходимость контроля качества оптических источников излучения. При этом измеряют ширину спектра, число мод, среднюю длину волны, ширину спектральной линии (для лазеров с распределенной обратной связью и лазеров с внешними резонаторами), длину волны, соответствующую максимуму излучаемой мощности, симметрию, коэффициент подавления боковых мод, стабильность длины волны, так называемый "чирп-эффект" – смещение или размывание спектра при высокоскоростной модуляции. Кроме того, для узкополосных лазеров нужно оценивать эффекты внешних резонаторов и проверять, происходит ли перескок генерации с моды на моду или деление мод. Измеряют импульсные характеристики модулированного сигнала, излучаемого источником: выброс на фронте импульса; время нарастания и спада импульса; коэффициент ослабления; длительность и гладкость импульса соответствующую максимуму излучаемой мощности, симметрию, коэффициент подавления боковых мод, стабильность длины волны, так называемый "чирп-эффект" – смещение или размывание спектра при высокоскоростной модуляции. Кроме того, для узкополосных лазеров нужно оценивать эффекты внешних резонаторов и проверять, происходит ли перескок генерации с моды на моду или деление мод. Измеряют импульсные характеристики модулированного сигнала, излучаемого источником: выброс на фронте импульса; время нарастания и спада импульса; коэффициент ослабления; длительность и гладкость импульса. При оценке качества фотоприемников измеряют рабочую полосу частот, чувствительность, уровень шума и темновой ток.
Для когерентных ВОСП наряду с затуханием и дисперсией оптического волокна важную роль играют поляризационные характеристики волокна. При использовании одномодовых поляризационных световодов возникает потребность в их измерении. Для пассивных компонентов ВОЛС (ответвителей, аттенюаторов, фильтров, разъемов) приходится контролировать спектральные характеристики и затухание отражения.
Результаты измерений и испытаний, проводимых на этапах строительства и эксплуатации ОК и линейных трактов ВОСП, проверяют на соответствие нормам параметров и характеристик, указанных в ГОСТ и ТУ.
8.2. Методы измерения параметров и характеристик элементов волоконно-оптических линий связи.
Методы измерения затухания.
Измерение затухания осуществляется на всех стадиях производства оптического кабеля, строительства и эксплуатации ВОЛС. Измеряют коэффициент затухания оптического кабеля, затухание строительных длин, затухание смонтированного участка регенерации, затухание соединений оптического волокна.
В общем виде затухание сигнала между точками 1 и 2 направляющей системы определяют, как:
, (8.1)
где 
- затухание, дБ; 
- мощность сигнала в точке 1, Вт; 
- мощность сигнала в точке 2, Вт, или же, как разность уровней:
, (8.2)
где 
, 
- абсолютные уровни мощности в точках 1 и 2 соответственно, дБ.
Существуют различные методы измерений затухания оптического волокна и оптического кабеля. Классификация этих методов и соответствующая им терминология не являются однозначными. Ниже приведена классификация, в достаточной мере отражающая суть реальных методов:
● метод двух длин (метод обрыва);
● метод двух точек (метод вносимых потерь);
● метод замещения;
● метод сравнения с отраженным сигналом;
● метод обратного рассеяния.
Остановимся ниже на рассмотрении наиболее распространенных из них, которые, в частности, приведены в ГОСТе 24816 "Кабели оптические. Методы измерения параметров".
1. Метод вносимых потерь.
Метод двух точек является по своей сути наиболее простым и заключается в измерениях мощности 
, вводимой в оптическое волокно (кабель), и мощности, излучаемой 
на его выходе. Очевидно, что затухание, дБ, измеряемого объекта:
. (8.3)
Следовательно, коэффициент затухания, дБ/км:
. (8.4)
Точность измерения затухания, даваемая этим методом, зависит от двух факторов: точности показаний прибора, измеряющего мощность (или величину, ей пропорциональную); точности определения доли мощности, вводимой в измеряемое волокно. Первым из этих факторов является очевидным. Остановимся на втором.
Измерение мощности на выходе излучателя не является проблемой, однако эта мощность неадекватна мощности, введенной в измеряемый объект, вследствие потерь на вводе; определение этих потерь с необходимой точностью затруднительно. Поэтому возможны два решения: определение и учет с нужной точностью значения потерь на вводе энергии в волокно в каждом случае измерений; снижение этих потерь до заведомо малого (пренебрежимого) значения. Очевидно, как в первом, так и во втором варианте точность измерений затухания будет ограничиваться точностью учета (или обеспечения малости) значения потерь на вводе. Второе решение является более конструктивным. На рис. 8.1 представлена функциональная схема измерения, соответствующая этому методу. 
Рис. 8.1. Схема измерения затухания оптического кабеля (или оптического волокна) методом двух точек.
Источником возбуждения измеряемого кабеля является по существу не излучатель, а половина калиброванного разъема на выходе поглотителя оболочечных мод. Таким образом, половина разъема представляет собою излучатель равновесной структуры поля.
Во вторую половину калиброванного разъема закладывается входной торец измеряемого волокна. Диаметр сердцевины калиброванного отрезка волокна и его числовая апертура заведомо меньше таковых измеряемого волокна. Разъем снабжен микроманипулятором, дающим возможность плавно с большой точностью юстировать разъем относительно торца измеряемого волокна так, чтобы мощность (или показания прибора (измерителя), пропорциональные мощности), контролируемая на конце кабеля 
, была максимальной.
Определив показание 
прибора на конце кабеля, разъем размыкают и измеряют тем же прибором мощность 
излучения калиброванным волокном в калиброванном разъеме. Очевидно, что при соблюдении указанных выше условий (для диаметров сердцевины, числовых апертур и оптимальной юстировки) второе измерение, дающее показание , определяет мощность (или пропорциональную ей структуры поля.
Во вторую половину калиброванного разъема закладывается входной торец измеряемого волокна. Диаметр сердцевины калиброванного отрезка волокна и его числовая апертура заведомо меньше таковых измеряемого волокна. Разъем снабжен микроманипулятором, дающим возможность плавно с большой точностью юстировать разъем относительно торца измеряемого волокна так, чтобы мощность (или показания прибора (измерителя), пропорциональные мощности), контролируемая на конце кабеля , была максимальной.
Определив показание прибора на конце кабеля, разъем размыкают и измеряют тем же прибором мощность излучения калиброванным волокном в калиброванном разъеме. Очевидно, что при соблюдении указанных выше условий (для диаметров сердцевины, числовых апертур и оптимальной юстировки) второе измерение, дающее показание , определяет мощность (или пропорциональную ей величину) в начале кабеля. Тогда значение затухания может быть определено по (5.3) (вместо величин и могут фигурировать и ).
Обязательным условием снижения до минимума потерь в калиброванном разъеме является подготовка торца измеряемого волокна. Для этого используются известные приемы: контролируемое (на специальном станке) обламывание волокна, полировка торца волокна и очистка его поверхности от неизбежных жировых пленок в чистом бензине или сероуглероде. Описанный метод измерения удобен в тех случаях, когда оба конца кабеля непосредственно доступны для измерения одному оператору.
Двусторонний доступ возможен, например, при измерениях на заводе или при входном контроле, когда кабель уложен на барабане или оптическое волокно намотано на бобине. Если кабель уложен в траншее, т.е. оба его конца разнесены, то измерение по методу двух точек усложняется, так как его должны проводить два оператора у концов кабеля. При этом необходимо, чтобы измерители мощности, разнесенные по концам кабеля, имели бы идентичные параметры. В подобных случаях более удобными являются методы, обеспечивающие измерение при одностороннем доступе.
2. Метод обрыва.
Использование метода обрыва для измерения затухания оптического волокна рекомендуется IEC 793-1-С1 (International Electrotechnical Commision - Международная Электротехническая Комиссия). Метод отличается достаточно высокой точностью. Так, им можно выполнять измерения в пределах до 10 дБ с абсолютной погрешностью не более 0,03 дБ. Основной недостаток метода обрыва – его разрушающий характер. При каждом измерении тестируется от 1 до 5 м волокна, так как приходится обрезать концы оптического волокна.
Метод обрыва основан на сравнении мощностей оптического излучения, измеренных при неизменных условиях ввода на выходе измеряемого образца оптического волокна длиной 
и на входе его короткого участка 
, образованного за счет обрыва кабеля в начале измеряемого образца ( 
м). после регистрации мощностей 
и 
затухание определяется по формуле:
. (8.5)
При необходимости определения коэффициента затухания, дБ/км, его значение рассчитывается по формуле:
. (8.6)
При измерении методом обрыва принципиально важно обеспечить постоянство мощности, вводимой в исследуемое оптическое волокно, и неизменность модового состава излучения. Соответственно необходимо, чтобы в процессе измерений соблюдалось постоянство условий ввода оптического излучения и сохранялось строго неизменным положение волокна в юстировочном устройстве.
При подключении неоконцованного оптического волокна к приенику излучения через адаптер может иметь место погрешность, обусловленная плохой обработкой торца волокна и некачественной установкой его в адаптере. В целях ее снижения измерения в каждой точке повторяют многократно, каждый раз обламывая подключаемый через адаптер к приемнику конец оптического волокна на длине (1…3) см, затем полученные оценки усредняют. При этом оценки, существенно отличающиеся от среднего значения, отбрасывают.
Данный метод наиболее широко применяется при входном контроле оптического кабеля. Схема измерения затухания сигнала в оптическом волокне методом обрыва представлена на рис. 8.2.
Рис. 8.2. Структурная схема измерения затухания оптического волокна методом обрыва.
В качестве генератора накачки используется источник модулирующего сигнала. Источником оптического излучения при измерении на фиксированной длине волны может быть полупроводниковый лазер или светоизлучающий диод. Излучение источника должно быть стабильно во времени и в пространстве в течение всего периода проведения измерений. Смеситель мод обеспечивает возбуждение измеряемого волокна излучением с модовым составом, соответствующим равновесному распределению мод. При отсутствии смесителя мод уровень оптического сигнала на выходе оптического волокна в процессе измерения может флюктуировать. Устройство ввода излучения в измеряемое оптическое волокно обеспечивает юстировку входного конца волокна в трех взаимно перпендикулярных плоскостях для обеспечения максимальной вводимой энергии в волокно и жесткой фиксации волокна в процессе измерений. Фильтр мод оболочки обеспечивает вывод мод, распространяющихся по оболочке волокна. Поскольку приемники излучения (фотодиоды) имеют диаметр светочувствительной площадки, намного превышающей диаметр оптического волокна, равный 125 мкм, то оболочечные моды будут влиять на результаты измерений, если фильтр отсутствует. Адаптер предназначен для подключения неоконцованного волокна к приемнику излучения. Приемник излучения должен иметь фоточувствительную площадку, достаточную для регистрации всего конуса излучения, выходящего из оптического волокна. Регистрирующее устройство обеспечивает регистрацию электрических сигналов во всем диапазоне уровней, поступающих от приемника излучения.
3. Метод обратного рассеяния.
В основе метода обратного рассеяния лежит явление обратного рэлеевского рассеяния. При реализации этого метода измеряемое волокно зондируют оптическими импульсами, вводимыми в оптическое волокно через оптический направленный ответвитель. Из-за флюктуаций показателя преломления сердцевины вдоль волокна, отражений от рассеянных и локальных неоднородностей, распределенных по всей длине волокна, возникает обратный поток энергии. Мощность этого потока, измеренная в точке ввода оптических зондирующих импульсов в волокно с некоторой задержкой t относительно момента посылки зондирующего импульса, пропорциональна мощности обратного потока энергии в точке кабеля, расположенной на расстоянии 
от места измерения, где 
- групповая скорость распространения оптического импульса. Соответственно, при измерении с конца кабеля зависимости мощности обратного потока энергии от времени определяется распределением мощности обратно рассеянного оптического сигнала вдоль кабеля – характеристика обратного рассеяния волокна. По этой характеристике можно определить функцию затухания по длине с конца кабеля, фиксировать местоположение и характер неоднородностей. Как правило, регистрируют отдельные реализации характеристики обратного рассеяния, а затем их усредняют во времени и уже усредненные значения выводят на устройство отображения.
Упрощенная структурная схема измерения затухания методом обратного рассеяния приведена на рис. 8.3.
Рис. 8.3. Структурная схема измерения затухания оптического волокна методом обратного рассеяния.
Зондирующие импульсы поступают от источника (импульсного лазера) через направленный ответвитель в оптическое волокно. Поток обратного рассеяния регистрирует в чувствительном фотоприемном устройстве и преобразует в электрический сигнал, который после специальной обработки подается на вход устройства отображения. При использовании в качестве устройства отображения электронного осциллографа этот сигнал вызывает соответствующее отклонение луча по оси Y на экране. Вертикальная ось экрана градуируется в децибелах децибелах по мощности (дБм). Отклонение луча по горизонтальной оси X происходит под действием пилообразного напряжения генератора развертки осциллографа. Вследствие этого положение луча по оси Х изменяется в зависимости от времени запаздывания сигнала t. Зная групповое время запаздывания оптического сигнала в сердцевине оптического волокна, можно осуществить градуировку горизонтальной оси в единицах длины для измеряемого типа оптического волокна. Блок управления обеспечивает согласованную работу лазера и электронного осциллографа. В результате генератор развертки, запускаемый тем же импульсом, что и лазер, создает возможность наблюдения потока обратного рассеяния или полностью, или по частям. Блок управления осуществляет регистрацию и занесение в память реализации временных характеристик мощности обратного рассеяния и их усреднения. Рефлектограмма на экране осциллографа строится по усредненной временной характеристике. Кроме того, указанный блок управляет работой рефлектометра по заданной программе, обрабатывает данные, а также выполняет ряд сервисных функций. Как правило, типичный комплект оптического рефлектометра включает базовый блок и набор сменных блоков, каждый из которых работает на определенных длинах волн (850 нм, 1300 нм, 1550 нм) и имеет свои характеристики.
К основным недостаткам рефлектометров следует отнести относительно небольшой динамический диапазон, что обусловлено малой мощностью излучений обратного рассеяния. Кроме того, рефлектометры являются весьма сложными и дорогостоящими приборами.
Методы измерения полосы пропускания.
Наличие дисперсии ухудшает амплитудно-фазовые соотношения сигналов световых волн, снижая тем самым объем передаваемой информации за счет увеличения длительности импульсов в цифровых системах и увеличения искажений сигналов в аналоговых системах. Предельный объем информации, который можно передать по волокну единичной длины, определяется его полосой пропускания. Поэтому в ряде случаев для оценки влияния дисперсии пользуются частотным эквивалентом этого понятия, имеющим размерность МГц*км и называемым коэффициентом широкополосности:
. (8.6)
Характер зависимости дисперсии 
и полосы пропускания 
от длины линии 
оптического волокна заключается в том, что с увеличением длины дисперсия оптического волокна возрастает, а полоса пропускания уменьшается. При этом, если для многомодовых волокон полоса пропускания может определяться по частотной и импульсной характеристике передачи, в одномодовых волокнах она определяется исходя из измерений дисперсии. В этом разделе остановимся подробнее на измерении характеристик многомодового волокна.
1. Импульсный метод.
При измерении полосы пропускания важным фактором, определяющим точность измерений, является способ ввода излучения в волокно, который должен обеспечить либо полное возбуждение волокна, при котором диаметр светового пятна приблизительно равен диаметру сердечника волокна, либо ограниченное возбуждение с использованием фильтра мод. Очевидно, что при измерениях должны учитываться также частотные характеристики источника и приемника излучения.
Измерения проводятся согласно схеме, представленной на рис. 8.4. в следующей последовательности:
● осуществляется центровка ввода и вывода;
● проводится регистрация импульса на выходе волокна;
● волокно обрывается на расстоянии около 2 м от источника излучения;
● выполняется центровка выходного конца волокна и вновь повторяется регистрация импульса на его выходе.
Рис. 8.4. Схема измерения полосы пропускания импульсным методом.
Если импульсы на входе и выходе волокна имеют гауссовскую форму, то полосу пропускания определяют на основании измерения длительности импульсов согласно выражению
, (8.7)
где 
и 
- соответственно длительность импульса на входе и на выходе волокна, измеренная на уровне 0,5 амплитудного значения (рис 8.5.).
Рис. 8.5.
2. Частотный метод.
Измерение полосы пропускания частотным методом осуществляют на основе схемы, представленной на рис. 8.6, используя генератор модулированного по амплитуде оптического излучения и измеритель оптической мощности. Здесь частотные характеристики источника и приемника излучения также должны быть согласованы.
Рис. 8.6. Схема измерения полосы пропускания частотным методом.
Процедура измерений очевидна и включает пошаговое изменение частоты модулирующего сигнала с соответствующим измерением уровня выходного сигнала. В результате измерений получают зависимость уровня мощности на выходе волокна от частоты модуляции (рис 8.7), рассчитывая его коэффициент широкополосности по формуле
, ( 8.8)
где 
- максимальное значение частоты в МГц, при котором уровень измеренной мощности спадает на 3 дБ; - длина волокна, км; 
- эмпирический коэффициент, значение которого лежит в пределах 0,5< <1,0.
Рис. 8.7. График зависимости уровня мощности оптического сигнала на выходе оптического волокна от частоты модуляции.
Измерение коэффициента ошибок.
Коэффициент ошибок – важнейшая характеристика линейного тракта. Он измеряется как для отдельных участков регенерации, так и для тракта в целом. Определяется коэффициент ошибок 
по формуле:
(8.9)
где 
- общее число символов, переданных за интервал измерения; 
- число ошибочно принятых символов за интервал измерения.
Измерение коэффициента ошибок носит статистический характер, так как получаемый за конечное время результат является случайной величиной.
Очевидно, что точность оценок вероятности ошибки и коэффициента ошибки растет с увеличением . Общее число символов цифрового сигнала, переданных за интервал измерения 
, зависит от скорости передачи 
: 
. Отсюда следует, что чем больше скорость передачи, тем быстрее и точнее можно оценить коэффициент ошибок.
Достоверное измерение значения может быть получено только в том случае, если определяются и фиксируются все без исключения ошибки. Это достигается путем посимвольного сравнения принимаемой и исходной последовательностей кодовых комбинаций. Такой способ выделения ошибок используется при организации измерений "по шлейфу". В этом случае коэффициент ошибок тракта измеряют с одной конечной станции, а на противоположном конце тракта устанавливают шлейф.
Другой метод выделения ошибок основан на свойствах, используемых для передачи в линии кодов, которые за счет избыточности позволяют обнаруживать ошибку. В этом случае коэффициент ошибок может быть измерен "по направлению", когда выделение и фиксацию числа ошибок производят на приемном конце тракта (участка регенерации).
Для измерения коэффициента ошибок разработаны специальные приборы – измерители коэффициента ошибок (ИКО), включающие генераторы псевдослучайных или регулярных последовательностей символов в коде как линии, так и стыка, а также приемное оборудование, осуществляющее собственно измерение коэффициента ошибок. Измерение коэффициента ошибок "по шлейфу" требует одного комплекта, а измерение коэффициента ошибок "по направлению" – двух идентичных комплектов приборов. При измерениях "по шлейфу" (рис.8.8а) генератор испытательного сигнала и управляемый им анализатор кодовой последовательности находятся на одном конце тракта, а "шлейф" создается либо в генераторе, либо соединением соответствующих волокон. Измеренное значение коэффициента ошибок оценивает качество при прохождении цифрового сигнала в обоих направлениях. В случае измерения "по направлению" (рис.8.8.б) генератор испытательного сигнала и анализатор находятся на различных концах тракта, при этом в анализаторе вырабатывается сигнал, аналогичный испытательному сигналу генератора и синхронный со входным сигналом. Оценка коэффициента 
ошибки производится для каждого направления отдельно.
а) б)
Рис. 8.8. Схемы измерения коэффициента ошибок "по шлейфу" (а) и "по направлению" (б).
Измерение энергетического потенциала и чувствительности приемного оптического модуля.
Энергетический потенциал – это разность между уровнем оптического сигнала на выходе передающего (ПОМ) и чувствительностью приемного (ПрОМ) оптических модулей. Чувствительность приемного оптического модуля – это минимальный уровень оптического сигнала на входе ПрОМ, при котором обеспечивается требуемый коэффициент ошибок.
Величину энергетического потенциала можно определить как разность между измеренными уровнями средней мощности цифрового оптического сигнала на выходе ПОМ и входе ПрОМ, соединенных оптической линией связи, при таком максимальном значении вносимого затухания, при котором обеспечивается максимально допустимое значение коэффициента ошибок. Соответственно для измерения энергетического потенциала необходимо иметь линию с регулируемым затуханием. В качестве такой линии обычно используют оптический аттенюатор. При проведении измерений он контролирует коэффициент ошибок. Аттенюатор может быть включен между ПОМ и ПрОМ одного пункта. Если при этом используется калиброванный аттенюатор, то нет необходимости измерять указанные мощности на выходе передающего и входе приемного модулей, так как энергетический потенциал в данном случае будет равен затуханию, вносимому аттенюатором. Аттенюатор может быть включен между станционным и линейным кабелем. Энергетический потенциал при этом измеряется по направлению от одного пункта к другому.
Аналогично измеряют чувствительность ПрОМ. С помощью оптического аттенюатора на входе ПрОМ устанавливают такой минимальный уровень мощности, при котором коэффициент ошибок равен требуемому. После этого измеряют этот уровень мощности и находят чувствительность ПрОМ.
8.2. Выбор измерительного оборудования.
В настоящее время все чаще возникает необходимость более простого, быстрого и эффективного обслуживания сетей, что, в свою очередь, повышает требования к диагностическому оборудованию. В связи с этим ниже приводится список диагностических процедур, проводимых на оптических сетях связи.
8.2.1. Диагностические процедуры.
1. Определение целостности волокна.
Этот основной тест достаточно прост. Если световой сигнал источника с допустимыми потерями достигает приемника, то это означает, что волокно цело на всем своем протяжении. Наличие сигнала на конце волокна можно определить при помощи обычного измерителя оптической мощности, можно также проверить волокно на всем его протяжении при помощи волоконного локатора или оптического рефлектометра. Детектор повреждений позволяет визуально оценить целостность волокна.
2. Определение обрыва в волокне.
Локализовать место обрыва – значит сделать шаг к восстановлению работоспособности системы. Поскольку кабель, как правило, недоступен для прямого осмотра, обрыв определяют при помощи диагностического оборудования. Для этой цели больше подходит волоконный локатор или оптический рефлектометр. Визуальный детектор повреждений удобен для нахождения обрывов, расположенных только на оголенном участке рядом с концом волокна.
3. Идентификация волокна.
Часто бывает трудно выделить нужное волокно из множества волокон, проходящих внутри кабеля. Такая ситуация обычно встречается при сварке волокон. Оптические сигналы, идущие по волокну, невидимы человеческим глазом, а цветная маркировка на концах часто не совпадает. Но эту проблему легко решить при помощи соответствующего оборудования. Техник, проводящий сварку, должен работать совместно с техником на станции. Волокно можно определить при помощи источника светового сигнала видимого диапазона, который способен распространяться по волокну на расстояния до нескольких километров. Кроме того, сигнал в волокне можно определить при помощи идентификатора волокон. Техник, находящийся на станции, должен непрерывно контролировать волокно при помощи рефлектометра, определяя изменение характеристик волокна во время подготовки и проведения сварки.
4. Определение оптических потерь на сварном соединении.
Качество сварного соединения определяется величиной оптических потерь, дБ. Для постоянного шва считаются приемлемыми потери, не превышающие 0,1 дБ (в некоторых случаях 0,05 дБ). Для временных соединений нет каких-либо норм, но, в любом случае, сигнал должен достигать приемника. Корректно определить затухание на сварном соединении можно только с помощью оптических тестеров, измерив предварительно затухание свариваемых волокон. Однако, точные результаты можно получить, проводя измерение дистанционно, при помощи оптических рефлектометров.
5. Определение общих оптических потерь в волокне (затухание "из конца в конец").
Работоспособность оптической системы передачи определяется, прежде всего, способностью приемника принять сигнал с определенным качеством. Волоконные линии рассчитаны под определенный "баланс потерь", при котором система работает должным образом. Другими словами, потери в линии не должны ослабить сигнал до такой степени, что он уже не будет восприниматься приемным устройством. Оптическое затухание "из конца в конец" включает в себя нормальное затухание в волокне, затухание на соединительных разъемах, затухание на сварных швах, а также различные потери, вызванные дефектами и чрезмерным изгибом волокон. Общие потери в волокне определяются при помощи источника света и оптического ваттметра. Оптические рефлектометры также могут справиться с этой задачей, однако их результат будет не столь точен, поскольку рефлектометры имеют мертвую зону на начальном отрезке волокна.
.6. Определение оптических потерь на сварном соединении.
Качество сварного соединения определяется величиной оптических потерь, дБ. Для постоянного шва считаются приемлемыми потери, не превышающие 0,1 дБ (в некоторых случаях 0,05 дБ). Для временных соединений нет каких-либо норм, но, в любом случае, сигнал должен достигать приемника. Корректно определить затухание на сварном соединении можно только с помощью оптических тестеров, измерив предварительно затухание свариваемых волокон. Однако, точные результаты можно получить, проводя измерение дистанционно, при помощи оптических рефлектометров.
7.Определение качества волокна.
Критерием качества волокна служит удельное затухание в волокне, которое измеряют в дБ/км. Чем ниже удельное затухание, тем длиннее может быть регенерационный участок. Обычно удельное поглощение определяют при изготовлении и приводят в технических характеристиках волокна (для одномодового кабеля – в пределах от 0,2 до 0,4 дБ/км, а для многомодового – от 0,5 до 7 дБ/км). Величина удельного затухания в большой мере зависит от длины волны сигнала, диаметра волокна и многих других факторов. Удельное затухание определяется как частное от деления величины общих потерь в волокне на длину волокна в км. Проще и быстрее всего удельное затухание в волокне можно определить при помощи оптических рефлектометров.
8. Определение коэффициентов отражения сварного шва и соединительного разъема.
Коэффициент отражения характеризует ту часть светового сигнала, который отразился от сварного шва или соединительного разъема. Этот параметр особенно важен для высокоскоростных систем передачи и аналоговых видеосистем. Коэффициент отражения измеряется в дБ и не должен превышать -40 дБ для телефонных сетей и -60 дБ для сетей кабельного телевидения. Коэффициент отражения сварных швов и соединительных разъемов, расположенных в удалении от центральной станции, можно определить только с помощью оптического рефлектометра.
9. Общие потери на отражение (ОПО).
Общие потери на отражение (называемые также оптическими возвратными потерями) определяются как доля светового сигнала, вернувшаяся на вход волокна в результате отражения и рассеяния. В основе возникновения общих потерь на отражение лежит френелевское отражение и обратное рэлеевское рассеяние. Слишком мощный обратный сигнал.
Дата: 2018-12-28, просмотров: 313.
