Измерения, проводимые на оптических кабелях

Измерения, проводимые на оптических кабелях ИЗМЕРЕНИЯ ПРОВОДИММЫЕ НА ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЯХ Комплекс измерений выполняется в процессе строительства и технической эксплуатации волоконно-оптических линий связи локальных и корпоративных сетей и предназначен для определения состояния кабельной системы и качества функционирования оптических трансиверов активного оборудования, для предупреждения повреждений и накопления статистических данных, используемых при разработке мероприятий по повышению надежности связи. Проверяют затухание, вносимое сростками кабелей, затухание, вносимое полностью смонтированной кабельной трассой, уровни мощности оптического излучения на выходе передатчика и входе приемника оптоэлектронных модулей оконечного оборудования, а также коэффициент ошибок. При необходимости определяют места повреждений и неоднородностей. В анализе оптоволоконных кабелей и узлов существенно различаются две категории задач: промышленный и эксплуатационный анализ. Промышленный анализ включает в себя измерения узлов и параметров кабелей перед укладкой. Задачи измерений этого класса возникают при разработке нового оборудования, в процессе производства оптических кабелей и при подготовке кабелей к укладке для определения соответствия характеристик кабеля заданным нормам (анализ кабелей в бухтах). Параметры и характеристики оптических кабелей и аппаратуры линейного тракта, поставляемых предприятиями-изготовителями, измеряют в производственных условиях и оформляют в виде паспортных данных, которые должны соответствовать действующим нормам ГОСТов и ТУ. Спецификация промышленного анализа кабелей включает в себя измерения следующих параметров; погонного затухания в оптическом волокне, диаметра модового поля, полосы пропускания и дисперсии; длины волны отсечки; профиля показателя преломления, уровней оптической мощности устройств. Измерения, выполняемые в процессе эксплуатации, предназначены для определения технического состояния линейных сооружений и аппаратуры, предупреждения повреждений и их устранения. Эти измерения делятся на профилактические, аварийные и контрольные. Их проводят с использованием специальной контрольно-измерительной аппаратуры и встроенных программно-аппаратурных тестов компьютерного оборудования. контролируемых объектов и других факторов. Аварийные измерения выполняются с целью быстрого определения места и характера повреждения оптического кабеля. Контрольные измерения осуществляются после ремонта и предназначены для определения качества выполнения ремонтно-восстановительных работ. Состав измерений и испытаний оптических волокон и кабелей, а также оптоэлектронных модулей активного оборудования на этапах строительства и эксплуатации приведен ниже. Параметры, измеряемые в процессе строительства и эксплуатации; коэффициент затухания, расстояние до места повреждения или неоднородности, уровни оптической мощности; на выходе излучателя, @азностьРCровнейР>птическойР<ощностиР=аР2ходеР?риемникаР?риР=епосредственномР?одключенииР:Р8сточникуР8РGерезР8змеряемыйР>бъектЮ разность уровней оптической мощности на входе приемника при непосредственном подключении к источнику и через измеряемый объект. Метод относится к группе "точка-точка", при которых измеритель и источник размещаются по разные стороны тестируемого объекта. Достоинством метода является учет и исключение из результатов измерения потерь мощности на входе и выходе измеряемого объекта, недостатком - необходимость обеспечения примерного равенства этих потерь при проведении калибровки и в рабочем режиме. Выполнять калибровку рабочего места с записью опорного значения в ЗУ приемника. После завершения процедуры записи, приемник автоматически переключается в режим измерения относительной мощности. На втором этапе выполняется определение затухания, значение которого считываетется прямо с индикатора приемника. Обязательным условием проведения измерений является использование для соединения тестовых шнуров и контролируемого кабеля высококачественных разъемных соединителей, входящих в комплект тестера. Одновременно наличие тестовых шнуров позволяет добиться достаточно эффективного подавления "паразитных" излучаемых и вытекающих мод, что увеличивает точность получаемого результата. В некоторых случаях используется метод прямого измерения. Согласно этому методу измеряют абсолютный уровень оптического сигнала на выходе источника излучения и на выходе тестируемого элемента (линии). Разность измеренных уровней дает величину затухания. Реализация этого метода требует предварительной калибровки приборов и соединительных шнуров. Метод дает хорошие результаты при значительных величинах измеряемого затухания ПРИБОРЫ ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОПТИЧСКИХ ВОЛОКОН. 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. 850 нм, существует разновидность измерителя для работы на длине волны 1300 нм. Емкости внутренней памяти сканера достаточно для записи в него результатов 500 измерений. 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: 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: • невозможность проведения измерения в реальном масштабе времени (время получения достаточно качественной рефлектограммы составляет не менее 30 с); 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. • 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 аглядностьР2ыполняемыхР8змеренийР8Р8нформативностьРMкранаР8ндикатораР2РAовременныхР<иниЭ@ефлектометрахРCвеличЀ <иР:омментариямиР1езР?одключенияР2нешнейР:лавиатурыЮ ми комментариями без подключения внешней клавиатуры. и OFT-50 немецкой фирмы Wandel & Goltermann предусмотрена внутренняя удлиняющая волоконная катушка, конец которой принимается за нуль шкалы. Для снижения стоимости рефлектометров предложено решение в виде плат для установки в PC-совместимые компьютеры (платы серии АОС фирмы Antel и платы FCS-300 и FCS-400 компании EXFO). Плата вставляется в слот стационарного или переносного компьютера и несет на себе электронные компоненты формирования зондирующего импульса, приема отраженного сигнала, его преобразования в электрический сигнал. Процедуры дальнейшей обработки и формирования рефлектограммы выполняет процессор компьютера, на котором предварительно должно быть инсталлировало соответствующее программное обеспечение. В случае необходимости в один компьютер может быть установлено несколько таких плат. Классический рефлектометр даже в варианте мини-рефлектометра является сложным и дорогим прибором и за счет этого мало доступен широкому кругу средних и особенно мелких фирм, занимающихся созданием линий волоконно-оптической связи для локальных и корпоративных вычислительных сетей. Стремление разработчиков технологического оптоволоконного оборудования к удовлетворению потребностей пользователей этого сегмента рынка привело к появлению упрощенных моделей зондирующих оптических приборов, получивших название оптических локаторов или измерителей длины оптической линии. Принцип действия локаторов и измерителей также основан на методе обратного рассеяния, а упрощение достигнуто главным образом за счет отказа от использования графического дисплея и применения более простого специализированного программного обеспечения, выполняющего процедуры построения рефлектограммы. Это позволяет на 10-50% снизить стоимость локатора по сравнению с обычными рефлектометрами. В более сложном измерителе типа Photodyne серии 5200 американской фирмы ЗМ графический дисплей заменен на простой алфавитно-цифровой, куда можно последовательно выводить расстояние до дефекта или неоднородности и величину затухания сигнала на этом дефекте. Дальность действия измерителя достигает 82 км Визуализаторы дефектов Визуализатор дефектов предназначен для выявления близких к концу кабеля (расстояние не свыше 5 км) обрывов и других дефектов волоконных световодов методом просветки. Основой прибора является мощный лазер красного цвета свечения, для улучшения условий наблюдения световой поток этого лазера может модулироваться с частотой 1 Гц. При подключении визуализатора к волокну место повреждения начинается светиться красным цветом. Некоторые модели оптических рефлектометров (например, Е6000А Hewlett-Packard) с модульной конструкцией позволяют встраивать модуль визуализатора дефектов в базовый блок. Идентификатор активных волокон используется в процессе проведения профилактических работ на оконечных коммутационно-распределительных устройствах и обеспечивает быструю и точную идентификацию волокон без прерывания связи с CказаниемР=аправлениемР?ередачиРAигналаЮ указанием направлением передачи сигнала. Волоконно-оптический визуальный дефектоскоп FLS 230A