Метод обратного рассеяния

Общим недостатком рассмотренных ранее методов двух точек, обрыва и вносимых потерь является их неспособность дать информацию о распределении оптических потерь по длине оптического кабеля. Рассматриваемый метод обратного рассеяния пригоден для решения целого ряда задач: определения распределения оптических потерь по длине кабеля, измерений затуханий кабеля, параметров распределенных и локальных неоднородностей типа обрыва, мест сварки, а также расстояний до неоднородностей, длины волокна и расстояний до мест обрыва. Метод способен произвести диагностику и мониторинг целостности волокна и волоконно-оптической сети в целом.

Метод обратного рассеяния основан на введении в волокно импульсного оптического излучения и последующем анализе той малой части светового потока, которая возвращается на приемник в результате обратного рассеяния и отражений распространяющейся в волокне световой волны.

При реализации этого метода измеряемое волокно зондируют оптическими импульсами, вводимыми в ОВ через оптический направленный ответвитель. Из-за флюктуаций показателя преломления сердцевины вдоль волокна, отражений от рассеянных и локальных неоднородностей, распределенных по всей длине волокна, возникает поток обратного рассеяния. Измеряют уровень мощности этого потока в точке ввода оптических зондирующих импульсов в волокно в зависимости от времени задержки относительно момента посылки зондирующего импульса. В результате получают распределение мощности обратнорассеянного потока вдоль волокна – характеристику обратного рассеяния волокна. Регистрируют отдельные реализации характеристики обратного рассеяния, усредняют их по некоторому количеству зондирующих импульсов, а усредненное значение выводят на устройство отображения для дальнейшего анализа. Изображение характеристики обратного рассеяния на экране дисплея называется рефлектограммой, рисунок 10.7.

Для реализации данного метода разработаны специальные приборы – оптические рефлектометры во временной области – Optical Time Domain Reflectometer (OTDR). Они получили широкое распространение благодаря своей универсальности, так как обеспечивают одновременное определение целого ряда важнейших параметров ОВ и ОК: степени регулярности кабеля, мест неоднородностей и повреждений, потерь в местах соединений, затухания и расстояний до мест соединений, длин ОВ и др.

Обобщенная структурная схема такого прибора представлена на рисунке 10.8

В качестве источника излучения применяют лазер, генерирующий стабильные по мощности, длине волны, длительности и частоте повторения импульсы оптического излучения. Мощность оптического излучения должна быть достаточна для проведения измерений, но не приводить к возникновению нелинейных эффектов в волокне измеряемого оптического кабеля.

Направленный ответвитель должен обеспечивать эффективную передачу мощности оптического излучения в оптическое волокно измеряемого кабеля и обратнорассеянной мощности к приемнику излучения. Он должен иметь апертуру, соответствующую апертуре волокна измеряемого кабеля.

Приемник излучения должен иметь быстродействие, соответствующее длительности импульса источника излучения, остальные требования к источнику излучения должны соответствовать указанным в методе измерения затухания.

Устройство обработки сигнала должно обеспечивать увеличение соотношения сигнал/шум на выходе приемника излучения, достаточное для регистрации обратнорассеянного сигнала. Регистрирующая система должна иметь характеристики, согласованные с устройством обработки рефлектограмм.

Зондирующие импульсы поступают от источника излучения через направленный ответвитель в оптическое волокно. Поток обратного рассеяния регистрируется в чувствительном фотоприемном устройстве и преобразуется в электрический сигнал, который после специальной обработки в записывающем и усредняющем устройствах подается на вход устройства отображения (дисплей). При использовании в качестве устройства отображения электронного осциллографа этот сигнал вызывает соответствующее отклонение луча по оси Y на экране. Вертикальная ось экрана градуируется либо в децибелах по мощности (дБм), либо в единицах измеряемого затухания (дБ). Отклонение луча по горизонтальной оси X происходит под действием пилообразного напряжения генератора развертки осциллографа. Вследствие этого положение луча по оси X изменяется в зависимости от времени запаздывания сигнала ∆ t. Зная групповое время запаздывания оптического сигнала в сердцевине ОВ, можно осуществить градуировку горизонтальной оси в единицах длины для измеряемого типа ОВ.

В приборе имеется блок управления, обеспечивающий согласованную работу лазера, каскадов обработки сигналов 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 усреднение. 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 (0,85 мкм; 1,3 мкм и 1,55 мкм) и имеет свои характеристики [19].

Рассмотрим основные принципы измерения по методу обратного рассеяния. Как уже отмечалось выше, определение пространственных координат неоднородностей осуществляется по результатам измерения интервала времени между моментом посылки зондирующего импульса и регистрацией импульса обратнорассеянной мощности.

Как видно из рефлектограммы (рисунок 10.7) от коннекторов, микротрещин и от концов волокна относительно большая часть световой энергии отражается обратно, что обуславливает наличие пиков. По разности ∆ t между двумя пиками, а также провалами, соответствующими сосредоточенным потерям, скорости света в вакууме c₀ и групповому показателю преломления n_g≈1,476 в стекле сердцевины можно рассчитать либо длину волокна, либо координаты указанных выше неоднородностей.

(10.10.13)

где L_x - измеряемая длина или координата неоднородности ОВ;

Δt - разность времени между пиками начального и конечного импульсов, с;

c₀ - скорость света в вакууме, равная 300000 км/с;

n_g - действительный групповой показатель преломления стекла сердцевины.

Реализация указанных измерений с помощью импульсного рефлектометра осуществляется путем выбора режима измерений и установки маркера в соответствующей точке рефлектограммы. При этом на устройство отображения выводится результат измерения расстояния.

Измерение коэффициента затухания ОВ по характеристикам обратного рассеяния производится на линейном монотонном участке рефлектограммы, рисунок 10.9.

Общие потери ВОЛП рассчитываются по формуле:

, [дБ], (10.10.14)

где и - уровни оптической мощности на рефлектограмме, соответствующие концу и началу зондируемой ВОЛП, выраженные в мВт или мкВт.

Вследствие того, что свет проходит вперед и назад, здесь используется коэффициент 5 вместо коэффициента 10, используемого в аналогичном уравнении для метода светопропускания.

Дальнейшим усовершенствованием методики измерения является калибровка вертикальной шкалы прибора непосредственно в единицах измеряемых потерь. При этом потери для любого участка между точками L₁ и L₂ подсчитываются по формуле:

, [дБ], (10.10.15)

где и - потери ВОЛП в дБ от начала до координат L₂ и L₁ соответственно.

В случае однородного волокна, т.е. когда потери остаются постоянными по всей длине, коэффициент затухания (погонные или километрические потери) рассчитываются по формуле:

, [дБ/км] (10.10.16)

В режиме измерения затухания все операции, за исключением операции размещения двух маркеров, производятся автоматически и значение затухания оптической линии на участке между маркерами выводится на отображающее устройство.

Измерения потерь в сварных соединениях. Этот вид потерь может быть вызван как отражательными, так и неотражательными событиями. В идеале потери данного типа должны иметь вид резкого изгиба рефлектограммы. Однако изменение модового состава оптического излучения и отражения в месте соединения приводит к искажению рефлектограммы в некоторой зоне вблизи места соединения. Протяженность этой зоны достаточно велика (100…200 м), поэтому оценки затухания стыка, полученные непосредственно как разность результатов измерения обратнорассеянной мощности до и после стыка, имеют большую погрешность, которая может достигать 100 % и выше. В этой связи, а также в целях уменьшения влияния собственных шумов на погрешность измерения затухания в современных рефлектометрах эффективно используются алгоритмы аппроксимации фрагментов рефлектограммы линейной (регрессионной) зависимостью по методу наименьших квадратов, рисунок 10.10.

(10.10.17)

Параметры аппроксимации a и b чаще всего определяются методом наименьших квадратов (LSA), то есть с использованием математического аппарата регрессивного анализа. При этом:

, (10.10.18а)

, (10.10.18б)

где - оценка математических ожиданий измеряемых координат L_i

- оценка математических ожиданий измеряемых значений потерь в координатах L_i

n - количество отсчетов на участке аппроксимации.

Аппроксимирующие линии регрессии экстраполируют для верхнего участка рефлектограммы вперед, а для нижнего участка назад. Оценивают уровни мощности обратного потока энергии в ОВ в конце первой (Р₁) и начале второй (Р₂) сращиваемых строительных длин, то есть в месте стыка. Затухание на стыке оценивают как разность:

, (10.10.19)

Как правило, рефлектометром автоматически измеряется затухание соединения ОВ. Наибольшее применение нашел способ пяти точек, реализованный в рефлектометрах стран СНГ, а также в рефлектометрах фирм Anritsu, Laser Precision и ряде других [19]. Согласно этому способу оператор в режиме “Измерение затухания на стыках ОВ” расставляет пять маркеров (рисунок 10.11): два (1 и 2) – на монотонно падающем участке характеристики одной строительной длины, два маркера (4 и 5) – на монотонно падающем участке другой строительной длины и один маркер (3) в месте стыка.

Важно, чтобы маркеры 1,2 и 4,5 не были установлены на выбросах и провалах характеристики. В режиме линейной аппроксимации по отсчетам рефлектограммы между границами 1 – 2 и 4 – 5 вычисляются параметры a и b линейной регрессии. Расстояние по оси ординат между этими прямыми в точке установки маркера 3 пропорционально искомому значению затухания в месте стыка.

Участки между точками 1,2 и 4,5 могут быть аппроксимированы также полиномами. В этом случае участки автоматически разбиваются на одинаковые интервалы. На границах этих интервалов автоматически измеряются уровни мощности, по которым и производится аппроксимация кривых тем или иным полиномом. Весь процесс измерения после расстановки маркеров – автоматический, результат измерения выводится на устройство отображения.

Известен двухмаркерный способ (рефлектометр ОР – 310), при котором измеритель по обе стороны от стыка на монотонных участках характеристики расставляет два маркера так, чтобы место стыка находилось между ними на одинаковом расстоянии [19]. Программа, управляющая процессом измерения, предусматривает автоматическое разбиение участка между маркерами на равные интервалы, выполнение операций измерения уровней мощности, аппроксимации, экстраполяции и расчета затухания в месте соединения ОВ.

Если выполнено сращивание волокон с различными коэффициентами затухания, то углы наклона аппроксимирующих прямых будут различны. Возможен также случай, когда обратное рассеяние после события выше, чем до него, возможен подъем “gainer” (рисунок 10.12) в месте изгиба рефлектограммы.

Основным фактором, вызывающим увеличение рассеяния в точке сращиваемых волокон, является разница коэффициентов рассеяния соединяемых волокон. Так, если последующее по ходу распространения излучения волокно будет иметь несколько более высокий коэффициент рассеяния, чем предыдущее, оно будет рассеивать большее количество света обратно на OTDR. Последний обнаружит это увеличение и, естественно, изобразит его на экране на несколько более высоком уровне, чем уровень предыдущего участка волокна.

Вторым фактором, увеличивающим рассеяние в точке сращивания волокон, является отличие геометрии их сердцевины, причем незначительные расхождения диаметров последних могут привести к увеличению возвращенного света после точки их сочленения, определяемому выражением [14]

, (10.10.20)

Следовательно, меньшее по диаметру принимающее волокно будет рассеивать меньшее количество света на OTDR, чем большее волокно будет передавать. На дисплее OTDR это отображается подъемом на рефлектограмме. Это указывает на то, что информация обратного рассеяния не всегда адекватна процессу распространения света в волокне, так как последний при распространению по оптическому волокну не усиливается. Следовательно, OTDR определяет потери, исходя из разницы в уровнях обратного рассеяния, а не из действительного состояния оптического волокна, в связи с чем различия в коэффициенте рассеяния Рэлея и коэффициенте, определяющем захваченную волокном и направленную обратно к рефлектометру часть рассеянного во всех направлениях света, оказывают влияния на сигнал OTDR и могут привести к двусмысленности в процессе интерпретации результатов измерений. Однако, если и для кабеля 1 и кабеля 2 известны, тогда действительное значение потерь сращивания может быть определено в соответствии с выражением [14]

, (10.10.21)

где и представляют собой уровни сигналов обратного рассеяния в точках A и B;

и - коэффициенты затухания 1 и 2 кабеля;

- геометрическая ширина импульса;

- коэффициент, определяющий захваченную волокном и направляемую обратно к рефлектометру часть рассеянного во всех направлениях света;

- коэффициент преломления по оси сердцевины волокна;

- параметр, определяющий профиль преломления волокна, типовое значение которого для одномодового волокна равно 4,55 [14].

Из выражения (10.10.21) следует, что его правый член определяется параметрами обратного рассеяния, приводя к тому, что измеренные OTDR потери сращивания могут иметь разные знаки и, следовательно, зависят от направления зондирования волокна. Очевидно, что при тестировании с другого конца того же волокна OTDR покажет гораздо большее значение потерь. Следовательно, измерение потерь с помощью OTDR должно проводиться с обоих концов линии при последующем усреднении полученного результата, что позволяет исключить эффект направленности. Это единственный способ убедиться в правильности прочтения потерь сращивания вне зависимости от того, присутствуют на данном отрезке волокна усиления или нет. Если усиление проявляется, становится невозможным определить точно, что представляют собой потери сращивания без осуществления тестирования с обоих концов волокна.

Измерение потерь на изгибах оптических волокон. При изгибе волокон с увеличением длины световой волны тип колебаний, распространяющихся в волокне, становится менее ограничен высоколегированной сердцевиной, а эти параметры становятся значимыми. Пример зависимости потерь от изгиба одномодового волокна, намотанного вокруг стержня диаметром 23 мм, при различных длинах волн приведен на рисунке 10.13 [14]

Как следует из рисунка, более длинные световые волны способствуют более эффективному поиску мест изгибов волокна и могут быть использованы для обеспечения надежной диагностики оптоволоконных кабелей. На практике потери, вызванные макроизгибами, становятся существенными при λ=1550 нм, и особенно при λ=1625 нм.

Измерение потерь отражательных событий. Отражения в оптическом кабеле могут быть вызваны изменениями показателя преломления, например, воздушным зазором в микротрещине, механическим сращиванием или коннектором. К дополнительным потерям приводят также некачественное соединение коннекторов, несовпадение диаметров сердцевины или цифровой апертуры, а также неконцентричность сердцевины волокна. На рисунке 10.14 представлен вид вносимых потерь коннектора, составляющих приблизительно 0,4 дБ, измеренных импульсным рефлектометром. Слегка наклонная вершина импульса указывает на то, что данная форма представляет собой сумму отраженного и трансформированного вследствие потерь прямоугольного сигнала обратного рассеяния [14].

Основные характеристики импульсного рефлектометра. Общие требования к OTDR достаточно хорошо известны и включают следующие основные параметры: динамический диапазон, дальность и пространственная разрешающая способность, мертвые зоны по отражению и ослаблению.

Динамический диапазон. Это одна из основных характеристик рефлектометра. Различают несколько оценок этой величины. Наиболее широко используются динамический диапазон по потоку обратнорассеянной мощности, определяемой по среднеквадратическому значению при отношении сигнал/шум равном единице (SNR=1) - D_S, динамический диапазон по потоку обратнорассеянной мощности оптического излучения, определяемой по среднеквадратическому значению уровня шума при отношении шум/сигнал равном 0,1 - D_0,1, эффективное значение динамического диапазона по потоку обратнорассеянной мощности – D_e, и динамический диапазон по потоку мощности, обусловленному Френелевским отражением – D4%.

Динамический диапазон D_S определяют как разность между уровнем мощности потока обратного рассеяния в точке ввода оптического излучения в ОВ и уровнем среднеквадратического значения шума как показано на (рисунке 10.15а).

Динамический диапазон D_0,1, определяют как разность между уровнем мощности потока обратного рассеяния в точке ввода мощности оптического излучения в ОВ и предельным значением уровня, при котором еще возможно выделить сачок в 0,1 дБ на характеристики обратного рассеяния. Находят значение D_0,1 по формуле

, дБ (10.10.22)

Эффективное значение динамического диапазона D_e, определяют как разность между уровнем мощности обратнорассеянного потока в точке ввода оптического излучения в ОВ и уровнем на 0,3 дБ выше максимального уровня шума (рисунок 10.15б).

Значительно реже используют оценку динамического диапазона по потоку за счет Френелевского отражения – D4%, который определяется относительно уровня мощности сигнала в точке, в которой еще можно различить 4% от уровня максимального значения отраженного оптического импульса. Графически это значение определяют, как показано на (рисунке 10.15в). При определении динамического диапазона D4% различают его оценку при отношении сигнал/шум, равном единице, и эффективное значение, которые отличаются, как и при определении динамического диапазона по обратнорассеянному потоку, выбором уровня помехи относительно которого производится отсчет.

Значения оценок динамического диапазона непосредственно (?) с длительностью зондирующего импульса, степенью сглаживания характеристики и меняются в широких пределах в зависимости от указанных величин и выбранного типа сменного блока. Для наиболее известных марок рефлектометров они изменяются в пределах:

· D_e от 6..10 дБм до 30..34 дБм;

· D_S от 9..15 дБм до 36..40 дБм;

· D_4% от 37…38 дБм до 39…45 дБм.

Дальность обнаружения неоднородности. Основной задачей импульсного рефлектометра является определение расстояний до неоднородностей в оптическом волокне, измерение которых заключается в определении времени распространения оптического излучения в прямом и обратном направлениях. При этом групповая скорость распространения оптического импульса определяется известным выражением:

, (10.10.23)

где – скорость распространения световой волны в волокне;

– коэффициент преломления;

– частота оптического излучения;

– постоянная распространения.

Как видно из данного выражения, зависит от показателя преломления среды, равного 1,5 для большинства кремниевых волокон. Такое значение обеспечивает скорость распространения =0,2 м/нс. Так как точность измерения расстояния зависит от точности измерения времени и правильного задания при измерениях значения

, (10.10.24)

максимально возможное расстояние, которое может контролировать OTDR с заданной точностью при заданной длительности тестирующих импульсов, будет равно [14]

(10.10.25)

Как уже отмечалось, дальность обнаружения неоднородности зависит от динамического диапазона рефлектометра и характеристик волокна. Кроме этого, в OTDR накладываются ограничения, вызванные тем, что мощность отраженного сигнала , при заданной мощности источника излучения зависит от длительности импульса , а самый слабый сигнал, который может быть обнаружен с отношением сигнал/шум , зависит от ширины полосы пропускания предусилителя. Для учета этого фактора рассмотрим пространственную разрешающую способность OTDR.

Пространственная разрешающая способность (). Она характеризует способность OTDR обнаружить два соседних события, одно из которых может быть отражательным, и определяет возможность выделения близко расположенных неоднородностей. Очевидно, что зависит от длительности импульса , излучаемого лазером, и ширины полосы пропускания усилителя

(10.10.26)

В ближней зоне волокна разрешающая способность показывает, насколько близко к коннектору передней панели прибора может быть расположено неотражательное событие (например, сращивание) и насколько точно оно может быть измерено.

Используя выражение для разрешающей способности, окончательно дальность обнаружения неоднородности можно определить в виде [14]

(10.10.27)

Последние выражения устанавливают связь между основными рабочими характеристиками и параметрами OTDR.

Мертвые зоны. Считается, что мертвые зоны, обнаруживаемые на рефлектограмме, зависят от одного фактора – длительности импульса светового излучения, проходящего по волокну, а так как она может быть выбрана, то каждому ее значению будет соответствовать определенная мертвая зона. В связи с этим можно констатировать, что, чем больше длительность импульса в секундах, тем больше мертвая зона в метрах (рисунок 10.16). Однако после установления предпочтительной длительности импульса для просмотра того или иного волокна становятся очевидными другие факторы. В частности, при выбранной длительности импульса мы можем столкнуться с различными мертвыми зонами для отражательных событий, причем зависящими от расстояния и интенсивности (амплитуды) отражательного события. Чтобы понять это необходимо уточнить, что детектор OTDR ежеминутно измеряет уровни возвращенного света слабой интенсивности, в связи с чем, он должен обладать очень высокой чувствительностью. Однако когда свет достигает коннектора с высокой отражательной способностью, уровень возвращенного света резко уменьшается, и это может привести к насыщению приемника. Уровень (амплитуда) возвращенного света определяется, с одной стороны, расстоянием OTDR до события, а с другой – насколько эффективна отражательная способность данного события. Очевидно, что основным фактором, определяющим степень ослабления амплитуды светового излучения, является расстояние до отражательного события, т.е., чем дальше событие, тем больше ослабляется амплитуда светового излучения, возвращающегося в детектор OTDR. В то же время, чем выше отражательная способность данного события, тем больше амплитуда возвращенного света. Следовательно, если событие характеризуется значительной отражательной способностью и находится достаточно далеко, это либо может, либо не может привести к образованию мертвой зоны.

Мертвые зоны всегда связаны с наличием отражений и вызваны насыщением приемника OTDR при поступлении на его вход отраженного сигнала высокого уровня, т.к. в этом случае ему потребуется некоторое время для восстановления чувствительности после подобной перегрузке, а это приведет к потере информации после насыщения. Как результат, определенный сегмент волокна оказывается исключенным из процесса тестирования.

При этом следует различать два типа мертвых зон – мертвую зону отражения и мертвую зону затухания:

· мертвая зона отражения определяется расстоянием между началом и точкой с уровнем – 1,5 дБ от вершины понижающегося отрезка кривой отражения, после чего последующие отражательные события могут быть легко идентифицированы;

· мертвая зона затухания определяется расстоянием от начала отражения до точки, в которой произошло восстановление чувствительности приёмника с полем в ±0,5 дБ от установившейся рефлектограммы обратного рассеяния и зависит от длительности импульса, длины волны, коэффициента обратного рассеяния, коэффициента отражения и полосы пропускания приёмника.

Таким образом, смысл термина “мертвая зона” заключается в количественном определении расстояния, на котором после значительного отражения происходит потеря информации. Обычно при определении мертвой зоны используется отражение уровнем 35 дБ, что соответствует приблизительно 0,33% отраженной в данной точке оптической мощности, которая суммируется с мощностью обратного рассеяния, являющейся функцией выбранной длительности импульса. Таким образом, действительная высота, видимая на экране OTDR, зависит как от коэффициента отражения, так и от длительности импульса данного волокна. Как следует из уравнения, меньшая длительность импульса не обязательно может привести к укорочению мертвых зон, т.к. по мере сужения импульса разница между уровнем обратного рассеяния и вершиной отражения увеличивается. При этом с ограничением ширины полосы пропускания приемника увеличивается экспоненциально падающий участок рассматриваемой кривой, а это приводит к существенному увеличению мертвой зоны. Учитывая, что короткие импульсы снижают SNR, мертвая зона ослабления OTDR, как правило, указывается для наиболее коротких импульсов. На рисунке 10.17 приводится сравнение минимально достижимых мертвых зон ослабления для трех длительностей импульса функций полосы рабочих частот приемника. График построен для 35 дБ отражения типового одномодового волокна при l=1310 нм с использованием базовой низкоскоростной модели идеального приемника. Как следует из графика для таких одномодовых OTDR с диапазоном рабочих частот приёмника от 1 до 10 МГц, кривые начинают совмещаться в области низких частот что, с точки зрения мертвой зоны ослабления, указывает, скорее, на ограничение диапазона рабочих частот, чем на ограничение продолжительности импульса. При диапазоне рабочих частот приемника, равной 10 МГц, значения мертвой зоны для 10 нс и 30 нс незначительно отличаются друг от друга, поэтому улучшение SNR на +2,4 дБ при более широких импульсах тестирования имеет явное преимущества, т.к. приводит к почти десятикратному увеличению скорости измерения. При ориентации на 3 мертвую зону с использованием одномодового OTDR необходима ширина полосы рабочих частот приемника составляющая приблизительно 50 МГц.

10.2.7 Приборы для измерения затуханий в оптических кабелях

В зависимости от применяемого метода измерения затухания используются различные приборы: оптические измерители мощности и излучатели, измерители затухания, оптические тестеры и рефлектометры. Для проведения измерений методом вносимых потерь и методом обрыва могут использоваться одни и те же приборы: оптические измерители мощности и источники излучения, работающие на требуемой длине волны, или измерители затухания, или оптические тестеры. Выбор варианта комплекта приборов для проведения измерений производится исходя из конкретных условий их проведения, динамического диапазона приборов, требуемой точности, удобства проведения ими измерений и пр.

При проведении с использованием “ваттметр-источник излучения” производится подбор пары приборов и прежде всего, по диапазону длин волн, уровням и стабильности мощности излучения. Измерители затухания и тестеры представляют собой объединенные в одном корпусе оптический излучатель и оптический измеритель мощности. Их выбор в основном производится по динамическому диапазону и погрешности. Во многих тестерах оптический излучатель и измеритель оптической мощности представляют собой автономные блоки. Современные приборы, как правило, снабжены дисплеем и имеют автономное питание. Преобладающая часть выпускаемых за рубежом приборов выполнены в полевом варианте.

Одним из условий эффективного использования измерительных приборов такого назначения является применение различных аксессуаров: разъемных соединителей, адаптеров, аттенюаторов, юстировочных устройств, оптических кабелей, армированных соответствующими оптическими разъемами, инструмента для подготовки концов оптического волокна к измерениям и др.

При проведении измерения оптических кабелей, волокна которых армированы однотипными с установленным на измерительном приборе разъемами, обычно не требуется использование каких-либо аксессуаров. В случае различия разъемов, установленных на кабеле и измерительном приборе, используется соединительный оптический кабель, армированный на каждом конце разъемом соответствующего типа, часто называемый патчкордом (patchcord), как правило, входят в комплект измерительного прибора. Если на измеряемом оптическом кабеле не имеется разъемов, то для подключения его к измерительной аппаратуре нередко используют оптический адаптер – устройство, временно устанавливаемое на конец измеряемого оптического волокна и выполняющее роль вилки разъемного соединения. Адаптеры могут устанавливаться на оптическое волокно в полевых условиях. Однако при использовании адаптера результаты измерений могут иметь большую погрешность, чем при измерениях со штатным разъемом. Поэтому чаще всего измерение затухания кабелей без штатных разъемов производят с помощью пиг-тейла (pigtail) – короткого одноволоконного кабеля, армированного с одного конца вилкой разъема, подключаемой к измерительному прибору. Другим концом пиг-тейл с помощью юстировочного устройства соосно совмещается с концом измеряемого волокна. В отличие от патчкордов и пиг-тейлов, юстировочные устройства за редким исключением не входят в комплект измерительных приборов.

Отечественной промышленностью производятся все выше перечисленные измерительные приборы за исключением рефлектометров. Перечень большинства из этих приборов и их основные параметры приведены в таблице 3.1 – 3.3 [25-29]. В таблице 3.1 представлены измерители затухания и оптические тестеры, в таблице 3.2 – оптические ваттметры, в таблице 3.3 генераторы оптических сигналов, которые могут использоваться и как излучатели при измерении затухания.

На российском рынке оптического оборудования уже давно известна фирма “ANDO”. Оптические тестеры фирмы “ANDO” в российских условиях зарекомендовали себя как надежные и точные измерительные приборы. Особенностью мультиметров ”ANDO” в отличие от приборов отечественного производства является их модульная конструкция, позволяющая гибко выбирать конфигурацию прибора для измеряемой трассы, а именно: можно установить блок источника, либо блок измерителя оптической мощности, либо и тот и другой одновременно в один основной блок. Приборы “ANDO” отличаются также наличием множества полезных сервисных функций, увеличивающих точность и облегчающих измерения. Среди таких специфических функций особо хотелось бы отметить режим быстрой компенсации шумового тока усилителя фотоприемника, необходимый для проведения особо точных измерений в различных температурных условиях, а также наличие памяти для сохранения параметров измерений и уровня опорного сигнала до следующего включения прибора. Мультиметры имеют малые размеры и могут работать как от сетевого блока питания, так и от батарейки. Приборы могут комплектоваться как светодиодными, так и лазерными источниками излучения. Ниже приведена таблица основных параметров приборов.

Прибор имеет шкалу с шагом в 0,01 дБ и, как видно из таблицы, при использовании светодиодного источника позволяет измерять затухание высококачественных сварных соединений. Именно параметры временной стабильности источника радикально отличают “ANDO” от приборов отечественного производства, у которых этот параметр на порядок хуже. Параметры временной стабильности источника и приемника выходят на первый план при проведении измерений на коротких линиях с небольшим общим затуханием, где нестабильность источника в 0,2 дБ приводит к недопустимо высоким погрешностям.

Важнейшим преимуществом мультиметров “ANDO” перед другими измерительными приборами зарубежного производства является высокое качество приборов и налаженное сервисное обслуживание. Из более чем 200 мультиметров AQ-2150, проданных в России за 5 лет работы, ни один прибор не вышел из строя. Все приборы производства “ANDO” проходят предпродажное тестирование, гарантийное и послегарантийное обслуживание в сервис-центре фирмы “Телеком Комплект Сервис”, являющийся дилером “ANDO”. Сервис-центр фирмы также обеспечивает проведение поверки приборов.

В заключении можно сделать следующие выводы:

а) с учетом технических и эксплуатационных характеристик оптические тестеры “ANDO” по соотношению цена/качество существенно превосходят отечественные приборы, позволяя проводить точнейшие измерения на линиях любой длины;

б) хорошо налаженный сервис и обслуживание оборудования “ANDO” выгодно отличает эти приборы от других измерителей зарубежного производства.