Персональные инструменты
Вы здесь: Главная / Об оптике / Вопросы обслуживания / ОПТИЧЕСКИЕ РЕФЛЕКТОМЕТРЫ
« Ноябрь 2017 »
Ноябрь
ПнВтСрЧтПтСбВс
12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930
 

ОПТИЧЕСКИЕ РЕФЛЕКТОМЕТРЫ

ОПТИЧЕСКИЕ РЕФЛЕКТОМЕТРЫ: Основные характеристики и принципы работы

image001.gif

Измерения

№ ME / 15

 октябрь 2003г.


 

ОПТИЧЕСКИЕ РЕФЛЕКТОМЕТРЫ:

Основные характеристики и принципы работы

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

1.   ВВЕДЕНИЕ. 3

1.1.    Волоконно-оптическая связь. 3

1.2.    Определение потерь в оптическом волокне. 3

1.3.    Другие виды тестирования волокна. 4

1.4.    Оптический рефлектометр. 4

1.5.    Cпособы применения оптических рефлектометров. 4

2.   КАК РАБОТАЕТ ОПТИЧЕСКИЙ РЕФЛЕКТОМЕТР. 4

2.1.    Релеевское рассеяние. 5

2.2.    Френелевское отражение. 5

2.3.    Сопоставление уровня обратного рассеяния с потерями при передаче. 6

3.   Блок-схема оптического рефлектометра.. 6

3.1.    Лазерный источник света. 6

3.2.    Разветвитель. 7

3.3.    Блок оптического измерителя. 7

3.4.    Блок контроллера. 7

3.5.    Блок дисплея. 8

4.   ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПТИЧЕСКОГО РЕФЛЕКТОМЕТРА.. 8

4.1.    Динамический диапазон. 8

4.2.    Мертвая зона. 10

4.3.    Разрешающая способность. 12

4.4.    Точность измерения потерь. 13

4.5.    Точность измерения расстояния. 14

4.6.    Показатель преломления. 14

4.7.    Длина волны. 15

4.8.    Тип разъема. 16

4.9.    Подключение внешних устройств. 16

5.   ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИЧЕСКОГО РЕФЛЕКТОМЕТРА.. 17

5.1.    Конфигурация. 17

5.2.    Параметры измерений. 19

5.3.    Расшифровка и анализ рефлектограммы волокна. 21

5.4.    Автоматические измерения. 25

5.5.    Проблемы‚ связанные с измерениями. 27

5.6.    Выбор оптического рефлектометра. 29

5.7.    Оптические  минирефлектометры. 31

6.   ПРИЛОЖЕНИЕ А. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ ВОЛОКНА.. 33

6.1.    Задачи тестирования оптического волокна. 33

6.2.    Таблица выбора оборудования. 36

6.3.    Диагностическое оборудование компании ОПТИКТЕЛКОМ. 36

7.   Приложение Б. Английская и метрическая системы измерений. 38

7.1.    Единицы измерения. 38

7.2.    Преобразование английских мер в метрические и метрических в английские (примерное) 38

7.3.    Стандартные и типичные значения в волоконно-оптической связи. 38

7.4.    Некоторые параметры‚ используемые в волоконно-оптической связи. 38

 

 ВВЕДЕНИЕ

1.1.   Волоконно-оптическая связь

Принцип волоконно-оптической связи крайне прост: электрический сигнал преобразуется в световой‚ который передается по оптическому волокну на удаленный приемник‚ где он опять преобразуется – в первоначальный электрический сигнал. У волоконно-оптической связи имеется много преимуществ перед другими способами связи. Сигнал может посылаться без усиления на более длинные расстояния; не возникает никаких проблем с помехами от электрических полей; пропускная способность – намного выше‚ чем у сетей с парными или коаксиальными кабелями; само волокно намного легче и меньше по размеру‚ чем медная жила.

image003.gif

Рисунок 1. Типичная волоконно-оптическая линия связи

Основным ограничением для передачи информации по волоконно-оптической линии связи является затухание оптического сигнала по мере его распространения по волокну. Информация‚ содержащаяся в световом сигнале‚ посланном по волокну‚ должна быть получена и преобразована в свою исходную форму. По мере распространения по волокну оптический сигнал затухает из-за релеевского рассеяния (объяснение этого явления приводится ниже). Некоторая часть световой энергии поглощается‚ а часть этой энергии уходит из волокна наружу на дефектах‚ возникающих в стекле при чрезмерных изгибах волокна. Если световой энергии потеряно (т.е. ушло на затухание) очень много‚ то сигнал может оказаться слишком слабым‚ чтобы приемник на дальнем конце мог различить в этом сигнале отдельные импульсы. Если сигнал у приемника слишком слабый‚ тогда нам‚ для того чтобы компенсировать чрезмерное затухание‚ придется увеличить выходную мощность передатчика‚ повысить чувствительность приемника или уменьшить расстояние между передатчиком и приемником. Крайне важно знать‚ сколько именно световой энергии теряется в каком-либо отрезке волокна прежде‚ чем использовать его в сети связи. Если полное затухание слишком велико‚ то необходимо принимать определенные меры по исправлению положения.

1.2.   Определение потерь в оптическом волокне

Лучший способ измерить полное затухание в оптическом волокне – это подать световой сигнал определенного уровня в один конец волокна‚ а затем измерить уровень этого сигнала‚ когда он выйдет на другом конце. Разница между этими двумя уровнями – измеренная в децибелах (дБ) – будет представлять собой полное затухание (иногда его называют "вносимыми потерями"). Для наиболее точного измерения такого рода надо использовать калиброванный источник света и оптический ваттметр. Но при измерении с помощью источника света и оптического ваттметра нельзя определить‚ является ли затухание сильным по всей длине волокна или же оно локализовано в каком-либо одном "слабом" месте; неизвестно‚ в какой части волокна возникает эта проблема.

С другой стороны‚ при работе с оптическим рефлектометром получается график "уровень сигнала в зависимости от расстояния"‚ крайне полезный при определении места возникновения в волокне каких-либо неполадок.

1.3.   Другие виды тестирования волокна

Самым важным видом тестирования для большинства видов волокна является точное измерение характеристик затухания. Но для работающих с большой скоростью или очень длинных волоконно-оптических сетей  могут понадобиться и другие виды тестирования. При измерении дисперсии определяется‚ какое влияние на информационную емкость волокна может оказать наличие разных скоростей распространения света в волокне (т.е. тот факт‚ что некоторые компоненты светового излучения, несущие информацию‚ могут распространяться быстрее‚ чем другие).  В многомодовом волокне это называется измерением ширины полосы пропускания. Измерения  дисперсии и ширины полосы пропускания при работе с оптическим рефлектометром не проводятся.

1.4.   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.

Оптический рефлектометр производит тысячи измерений по всей длине волокна. Точки с результатами измерений находятся друг от друга на расстоянии от 0‚5м до 16м. Эти точки выводятся на экран и образуют наклонную линию‚ идущую слева направо и сверху вниз. При этом по горизонтальной оси графика откладывается расстояние‚ а по вертикальной – уровень сигнала. Выбрав с помощью подвижных курсоров две любые точки с результатами измерений‚ можно определить расстояние между ними и разницу между уровнями сигнала в этих точках.

1.5.   Способы применения оптических рефлектометров

Оптические рефлектометры широко применяются на всех этапах создания и эксплуатации волоконно-оптической сети – от сооружения до технического обслуживания‚ определения мест повреждений и их исправления. 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.

2.   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".

Рефлектограмму можно проанализировать на месте‚ немедленно распечатать для создания документации о сети или сохранить на диске компьютера для более позднего анализа и сопоставлений. По такой рефлектограмме опытный оператор может точно определить конец  волокна‚ местонахождение оптоволоконных стыков  и потери в них‚ а также полные потери в волокне. В большинстве последних моделей рефлектометров предусмотрена возможность автоматического анализа полученных рефлектограмм‚ что упрощает обучение операторов.

2.1.   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.

image004.gif

Рисунок 2. Релеевское рассеяние

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.

Релеевское рассеяние  похоже на рассеивание частицами влаги луча света от карманного фонарика в ночном тумане. В густом тумане рассеивание будет сильнее‚ так как в воздухе больше частиц влаги. Туман вы видите потому‚ что частицы влаги рассеивают небольшое количество света по направлению к вам. Если туман не очень густой‚ то луч света может распространяться на большое расстояние‚ но в густом тумане свет из-за эффекта рассеяния затухает  довольно быстро. Частицы примесей в волокне действуют как частицы влаги в тумане‚ отражая‚ при попадании на них света‚  небольшое количество световой энергии назад‚ к ее источнику.

2.2.   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.

Френелевское отражение напоминает ситуацию со светом карманного фонарика‚ падающим на оконное стекло. Большая часть света проходит через стекло‚ но какая-то его часть отражается назад‚ к вам. От угла‚ под которым луч света падает на оконное стекло‚ зависит‚ куда попадет отраженный свет: назад в фонарик или же к вам в глаза.

image005.gif

Рисунок 3. Френелевское отражение

2.3.   Сопоставление уровня обратного рассеяния с потерями при передаче

Хотя оптический рефлектометр измеряет только уровень обратного рассеяния‚ а НЕ уровень передаваемой световой энергии‚ имеется весьма определенное соотношение между уровнем обратного рассеяния и уровнем переданного импульса: обратное рассеяние составляет определенный процент переданной световой энергии. Соотношение между световой энергией обратного рассеяния и переданной световой энергией называется коэффициентом обратного рассеяния. Если – из-за сильного изгиба‚ соединения двух волокон (оптоволоконного стыка) или какого-нибудь дефекта – количество передаваемой световой энергии между точками А и Б резко падает‚  то и соответствующее обратное рассеяние между точками А и Б уменьшится в той же пропорции. Те же самые вызывающие потери факторы‚ которые приводят к понижению уровней передаваемых импульсов‚ приведут к понижению  уровня обратного рассеяния  этих импульсов.

3.   Блок-схема оптического рефлектометра

Оптический рефлектометр состоит из лазерного источника света‚ оптического измерителя‚ разветвителя‚ дисплея и контроллера.

image006.gif

Рисунок 4. Блок-схема оптического рефлектометра

3.1.   Лазерный источник света

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.

3.2.   Разветвитель

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 измеритель.

3.3.   Блок оптического измерителя

Измеритель – 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.

Френелевское отражение примерно в 40 000 раз сильнее обратного рассеяния. Измерить такую величину измеритель не в состоянии - она приводит к его перегрузке и насыщению. Поэтому выходной электрический сигнал "обрезается" тогда‚ когда достигает максимального уровня выходной мощности измерителя. Так что каждый раз‚ когда тестирующий импульс достигает конца волокна – все равно у механического соединения (стыка) или  у конца всего волокна – это приводит к тому‚ что измеритель "слепнет" до окончания импульса. Этот период "слепоты" называется мертвой зоной.

3.4.   Блок контроллера

Контроллер – это мозг оптического рефлектометра. Он подсказывает лазеру‚ когда надо посылать импульс; получает от измерителя данные об уровнях мощности;  рассчитывает расстояния до точек рассеяния и отражения в волокне; в нем хранятся отдельные точки измерений;  он посылает информацию на дисплей.

Одним из основных компонентов блока контроллера является очень точная схема синхронизации‚ которая используется для точного измерения разницы во времени между посылкой импульса лазером и обнаружением отраженного света измерителем. Умножив это время распространения импульса в обоих направлениях (туда и обратно) на скорость света в волокне (которая представляет собой скорость света в безвоздушном пространстве‚ скорректированную введением показателя преломления)‚ и поделив его пополам‚можно рассчитать расстояние от оптического рефлектометра до нужной точки.

Поскольку обратное рассеяние имеет место по всей длине волокна‚ то назад‚ в рефлектометр идет непрерывный поток света. Контроллер через определенные промежутки времени фиксирует уровни‚ которые были определены измерителем‚ и получает таким образом точки измерений. Каждая точка измерений характеризуется своим соответственным временем (соотносящим ее с расстоянием от рефлектометра) и уровнем мощности. Поскольку первоначальный импульс по мере своего распространения по волокну становится слабее (из-за потерь‚ вызванных релеевским рассеянием)‚ то‚ чем больше пройденное им по волокну расстояние‚ тем ниже уровень соответствующего обратного рассеяния. Поэтому по мере увеличения расстояния от рефлектометра уровни мощности обычно понижаются. Но когда имеет место френелевское отражение‚ то уровень мощности в соответствующей точке резко поднимается до максимума – намного выше уровня обратного рассеяния‚ имевшего место непосредственно перед этим.

Когда контроллер собрал все точки измерений‚ он выводит эту информацию на экран дисплея. Первая точка с результатами измерений выводится на левый край  графика как точка начала волокна. Ее положение на вертикальной оси зависит от уровня мощности отраженного сигнала: чем выше мощность‚ тем выше находится точка. Последующие точки измерений располагаются  правее. Получающаяся в результате этого рефлектограмма представляет собой наклонную линию‚ идущую из верхнего левого угла в правый нижний. Наклон рефлектограммы указывает на удельные потери (в дБ/км).  Чем круче наклон кривой‚ тем больше значение удельных потерь. Сама линия образуется точками измерений‚ соответствующими уровням обратного рассеяния. Френелевское отражение выглядит на рефлектограмме в виде всплесков‚ идущих вверх от уровня обратного рассеяния. Резкий сдвиг уровня обратного рассеяния указывает на "точечную потерю"‚ что может означать наличие либо сварного соединения (оптоволоконного стыка)‚ либо точки с механическим напряжением‚ через которую свет выходит из волокна.

3.5.   Блок дисплея

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. На большинстве дисплеев рефлектометров точки измерений для большей наглядности соединяются друг с другом линией. С помощью выведенных на экран курсоров на рефлектограмме можно выбрать любую точку измерений. Когда курсор находится на какой-либо точке‚ на экран выводится расстояние до этой точки. У рефлектометра с двумя курсорами на экран будут выводиться расстояния до каждого из них‚ а также разница между уровнями обратного рассеяния в обеих точках. С помощью курсоров можно измерять различные параметры: потери в двух точках‚ удельные потери‚ потери на стыки и потери на отражение. Результаты таких измерений выводятся на экран.

image007.gif

Рисунок 5. Экран рефлектометра

4.   ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПТИЧЕСКОГО РЕФЛЕКТОМЕТРА

4.1.   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. Тестирующий импульс должен быть достаточно сильным‚ чтобы достичь конца тестируемого волокна‚ а измеритель должен быть достаточно чувствительным‚ чтобы быть в состоянии измерить самые слабые сигналы обратного рассеяния‚ поступающие с конца длинного отрезка волокна. Динамический диапазон зависит как от полной импульсной мощности лазерного источника света‚ так и от чувствительности измерителя: очень мощный источник света и чувствительный измеритель обеспечат большой динамический диапазон и наоборот.

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.

 

image008.gif

Рисунок 6. Динамический диапазон

При большом динамическом диапазоне индикация на дисплее уровня обратного рассеяния на дальнем конце волокна будет четкой и плавной. При маленьком динамическом диапазоне рефлектограмма будет зашумлена на дальнем конце – точки с результатами измерений‚ показывающие на рефлектограмме уровень обратного рассеяния‚ не образуют плавной линии‚ а будут постоянно уходить то вверх‚ то вниз. На зашумленной части рефлектограммы трудно различить какие-нибудь детали‚ так как разница между результатами измерений в двух смежных точках может быть больше значения потерь на оптоволоконном соединении.

Увеличение полной выходной импульсной мощности лазерного источника может быть осуществлено двумя способами: увеличением абсолютного количества излучаемой световой энергии или увеличением длительности импульса. У каждого  способа есть свой предел.

У лазерного диода имеется естественный максимальный уровень выходной мощности‚ который невозможно превысить. Кроме того‚ более высокая выходная мощность означает сокращение срока службы: лазер может быстрее перегореть.

Увеличение длительности импульса затрагивает другие рабочие характеристики‚ такие‚ как мертвая зона: чем больше длительность импульса‚ тем длиннее мертвые зоны.

У измерителей также имеются естественные ограничения их способности измерять низкие уровни световой энергии. В некоторой точке уровень посланного измерителем электрического сигнала (который соответствует обнаруженному уровню мощности оптического излучения) теряется в электрическом шуме схемы‚ так что контроллер не может отличить шум от результатов‚ полученных  измерителем. Решающее значение для ослабления отрицательного воздействия на рефлектометр  электрического шума имеет внутреннее электрическое экранирование. Кроме того‚ когда измеритель работает с использованием своей максимальной чувствительности‚ то уровень его точности понижается. Для повышения точности измерений при более низких уровнях световой энергии в рефлектометре применяется метод усреднения‚ объединяющий результаты измерений тысяч импульсов. Использование этого метода усреднения повышает чувствительность измерителя и тем самым помогает увеличивать динамический диапазон.

Имеется несколько различных способов расчета динамического диапазона. Упомянутый выше метод‚ рекомендуемый многими ведущими организациями‚ называется "методом определения 98%-ного уровня шума". При применении этого метода определяется точка‚ в которой уровень обратного рассеяния только начинает смешиваться с уровнем шума в приборе. Другой общепринятый метод называется "SNR =1" (SNR – это отношение "сигнал–шум"). Он аналогичен методу 98%-ного уровня шума‚ но увеличивает значение динамического диапазона примерно на 2–3 децибела. При использовании метода "SNR=1" определяется точка‚ у которой уровень обратного  рассеяния рефлектограммы идет вниз и опускается ниже уровня внутреннего шума рефлектометра. Это означает‚ что‚ возможно‚ вы окажетесь не в состоянии получить от рефлектограммы подробные данные о конце волокна. Третий метод называется "Обнаружением френелевского отражения"; он может увеличить значение динамического диапазона на 10 и более децибел. При использовании этого метода производится измерение точки‚ в которой пик френелевского отражения  в конце волокна можно обнаружить сразу же над уровнем шума. Этот метод дает  самое большое значение динамического диапазона‚ но в то же время он вводит в заблуждение‚ поскольку не связан с тем‚ как рефлектометр работает в обычном режиме.

4.2.   Мертвая зона

Мертвая зона – это та часть  показывающей френелевское отражение рефлектограммы волокна‚ в которой высокий уровень этого отражения "перекрывает" более низкий уровень обратного рассеяния.

Измеритель оптического рефлектометра рассчитан на то‚ чтобы измерять низкие уровни обратного рассеяния в волокне; и в тех случаях‚ когда это обратное рассеяние перекрывается более сильным френелевским отражением‚ он "слепнет". Этот период "слепоты" продолжается столько времени‚ сколько длится импульс. Когда измеритель воспринимает отражение высокого уровня‚ он оказывается в состоянии насыщения и не способен измерять более низкие уровни обратного рассеяния‚ которые могут иметь место сразу же после отражающей неоднородности. Мертвая зона включает в себя длительность отражения ПЛЮС время восстановления максимальной чувствительности измерителя. У высококачественных измерителей это  время восстановления меньше‚ чем у дешевых моделей‚ поэтому при их использовании и мертвые зоны становятся короче.

Появление мертвой зоны можно пояснить примером с  рассматриванием звездного неба: если вокруг нет никакого освещения‚ то Ваши глаза становятся чувствительней и Вы начинаете различать очень тусклые звезды ("обратное рассеяние"). Если же кто-нибудь посветит Вам  прямо в лицо фонариком то этот‚ более яркий‚ свет ("френелевское отражение") ослепит Вас‚ так что Вы уже не сможете различать звезды. Вы не будете видеть ничего кроме яркого света до тех пор‚ пока он будет светить Вам в глаза ("длительность импульса"). После того как этот свет уберут‚ Ваши глаза постепенно привыкнут к темноте‚ станут более чувствительными‚ и Вы опять сможете различать слабый свет звезд. Измеритель рефлектометра ведет себя примерно так же‚ как и Ваши глаза в этом примере. Период "слепоты" и восстановления чувствительности и есть мертвая зона.

Поскольку мертвая зона непосредственно связана с длительностью импульса‚ то ее можно уменьшить‚ сократив длительность импульса. Но сокращение длительности импульса означает уменьшение динамического диапазона. В конструкции любого рефлектометра должен найти отражение компромисс между этими двумя характеристиками. Аналогичным образом‚ пользователь оптического рефлектометра должен выбирать длительность импульса в зависимости от того‚ что для него является более важным – различать близко расположенные друг к другу неоднородности или просматривать волокно большей длины. Самая лучшая конструкция обеспечивает большой динамический диапазон при небольшой длительности импульса. Это соотношение динамический диапазон на длительность импульса и будет определять на каком расстоянии в волокне вы сможете отличать друг от друга две находящихся близко друг к другу неоднородности (оптоволоконные соединения).

Значение мертвых зон. Мертвые зоны появляются на рефлектограмме волокна во всех случаях‚ когда в волокне использованы разъемы‚ а также при наличии в волокне некоторых дефектов (таких‚ как трещины). В каждом волокне имеется по крайней мере одна мертвая зона: в том месте‚ где оно присоединено к рефлектометру. Это означает‚ что в начале тестируемого волокна имеется участок‚ в котором НЕЛЬЗЯ ПРОИЗВОДИТЬ НИКАКИХ ИЗМЕРЕНИЙ. Этот участок имеет непосредственное отношение к длительности импульса лазерного источника. Обычно импульсы у оптических рефлектометров имеют длительность от 3 нс (наносекунда – одна миллиардная секунды) до 20 000 нс. При переводе в расстояние это означает от 60 см до почти 2 км. Если Вам нужно получить характеристику той части волокна‚ которая находится рядом с ближним концом или если Вам нужно измерить два события (неоднородности) на рефлектограмме‚ находящиеся друг от друга на расстоянии менее 30 м‚ то Вам нужно выбрать самую короткую из возможных длительностей импульса‚ при которой вы сможете добраться до той точки‚ которую вы хотите измерить.

Мертвые зоны можно разделить на две категории: мертвые зоны события (неоднородности) и мертвые зоны затухания.

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.

image009.gif

Рисунок 7. Мертвая зона события (мертвая зона отражения)

Мертвая зона затухания – это расстояние от какого-либо френелевского отражения до того места‚ где можно обнаружить обратное рассеяние

image010.gif

Рисунок 8. Мертвая зона затухания

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. Чтобы осуществлять какие-либо измерения потерь в волокне‚ Вы должны быть в состоянии увидеть обратное рассеяние по обе стороны от оптоволоконного соединения. Это означает‚ что рефлектограмма должна опуститься со своего пика у отражения до уровня обратного рассеяния. Мертвые зоны затухания всегда длиннее‚ чем мертвые зоны события‚ поскольку для обнаружения уровня обратного рассеяния  детектор должен полностью восстановить свою чувствительность.

4.3.   Разрешающая способность

Имеются две разновидности разрешающей способности: пространственная (расстояние) и по потерям (уровень).

Разрешающая способность по потерям (по затуханию) – это способность измерителя различать воспринимаемые им уровни мощности. Большинство измерителей рефлектометров могут выводить на экран дисплея разность между уровнями обратного рассеяния вплоть до 0‚01 или 0‚001 децибела. Эту характеристику не надо путать с точностью определения уровня (которую мы обсудим ниже). По мере распространения лазерного импульса по волокну соответствующие сигналы обратного рассеяния становятся все слабее‚ а разница между уровнями обратного рассеяния в двух смежных  точках измерения становятся все больше. Таким образом‚ чем дальше импульс распространяется по волокну от рефлектометра‚ тем относительно больше (по сравнению с частью волокна‚ примыкающей к рефлектометру) становится расстояние по вертикали между точками с результатами измерений‚ образующими рефлектограмму. Это приводит к тому‚ что ближе к концу всего волокна рефлектограмма становится зашумленной и для своего выравнивания нуждается в усреднении множества результатов измерения импульсов. Шум на рефлектограмме может лишить Вас возможности обнаруживать или измерять оптоволоконные соединения и дефекты с низкими потерями.

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. Эта способность выражается в единицах расстояния; высокая разрешающая способность – 0‚5 м‚ а низкая – от 4 до 16 м.

image011.gif

Рисунок 9. Разрешающая способность по расстоянию

Контроллер рефлектометра через определенные интервалы времени получает из измерителя точки с результатами измерений. Если он снимает показания измерителя очень часто‚ то расстояния между точками измерений будут небольшими‚ и рефлектометр сможет обнаруживать в волокне такие неоднородности‚ которые расположены близко друг к другу. Разрешающая способность по расстоянию оказывает влияние на способность рефлектометра определять местонахождение конца всего волокна: если точки измерений находятся друг от друга на расстоянии 8 м‚ то конец волокна может быть определен лишь с точностью ±8 м (см. раздел о точности измерения расстояний).

Вы можете выбирать и измерять расстояния (и потери) между любыми двумя точками измерений рефлектограммы. Чем ближе эти точки расположены друг к другу‚ тем больше сведений о волокне Вы получите. Рефлектограмма выводится на экран дисплея в виде линии‚ соединяющей точки измерений; Вы можете устанавливать курсор как между точками‚ так и на них самих. Такая интерполяция означает‚ что разрешающая способность дисплея выше‚ чем действительная пространственная (или относящаяся к точкам с результатами измерений) разрешающая способность. На экране дисплея легко достичь и "сантиметровой разрешающей способности" – для этого надо просто расширить на экране пространство между двумя точками измерений‚ так чтобы курсор можно было перемещать на очень небольшое расстояние. Но это не означает‚ что оптический рефлектометр производит измерения с высокой разрешающей способностью – речь идет только о высокой разрешающей способности дисплея.

Пространственная разрешающая способность в некоторых местах уменьшается из-за наличия мертвой зоны. Достоверные измерения затухания в волокне – это те‚ которые сделаны между двумя уровнями обратного рассеяния. Для измерения потерь нельзя использовать те точки измерений‚ которые были получены в то время‚ когда измеритель был в состоянии насыщения из-за френелевского отражения. Это связано с тем‚ что в то время измеритель не мог точно измерять уровни. Поэтому пространственная разрешающая способность в районе вокруг френелевского отражения – хуже (более низкая) из-за того‚ что единственные точки измерений‚ которые можно использовать‚ находятся до и после мертвой зоны по обе стороны оптоволоконного соединения.

4.4.   Точность измерения потерь

Точность измерений‚ производимых измерителем оптического рефлектометра‚ определяется точно так же‚ как и у оптических ваттметров и фотоприемников любого вида. Точность любого оптического измерителя зависит от того‚ насколько близко выходная мощность электрического сигнала соответствует входной мощности оптического излучения. Большинство оптических измерителей преобразуют поступающую мощность оптического излучения равномерно по всему рабочему диапазону в электрический сигнал соответствующего уровня‚ но выходная мощность электрического сигнала оказывается крайне низкой. Во всех измерителях используются электрические усилители‚ повышающие крайне низкий уровень выходной мощности электрического сигнала‚ но все эти усилители вносят в сигнал определенные искажения. Высококачественные усилители могут усиливать как высокие‚ так и низкие уровни на одну и ту же величину. Говоря другими словами‚ в большей части рабочего диапазона у них в высшей степени "линейная" реакция на входную мощность. Усилители более низкого качества вносят в усиливаемый сигнал значительные искажения либо на высоком‚ либо на низком уровне входной мощности‚ так что эти уровни по краям рабочего диапазона становятся нелинейными. От того‚ в какой степени оптическому измерителю и его усилителю присуща линейность‚ будет зависеть‚ насколько точно поступающая оптическая мощность будет преобразовываться в  усиленный электрический сигнал.

Точность измерений у многих оптических измерителей выражается либо (если диапазон измерений невелик) в виде просто плюс-минус (±) какое-то количество децибел (например‚ "± 0‚10 дБ")‚ либо как определенное число процентов от уровня мощности (например‚ "2%"). Для оптических рефлектометров лучшим представлением точности измерений является указание степени линейности‚ выраженной как ± какое-то количество децибел на 1 децибел мощности‚ измеряемой в определенных диапазонах измерений – например‚ "± 0‚10 дБ/дБ в диапазоне от 10 дБ до 20 дБ". Предполагается‚ что оптические рефлектометры должны поддерживать приемлемую точность в весьма широких диапазонах измерений – некоторые рефлектометры охватывают диапазоны уровней обратного рассеяния‚ превышающие 40 дБ. Поэтому рефлектометрам требуется поддержание довольно высокой степени линейности во всем измеряемом диапазоне входных мощностей оптического излучения. Недостаточная степень линейности оптических рефлектометров часто отражается на характере рефлектограммы волокна‚ выводимой на дисплей. Она то круто падает вниз‚ то загибается вверх‚ то приобретает крайне неровный характер. Характеристики линейности оптических рефлектометров в рекламных описаниях обычно не приводятся.

Френелевские отражения обычно находятся вне диапазона измерений и поэтому при характеристике линейности рефлектометра не учитываются. Однако в выводимой на экран рефлектограмме в период восстановления чувствительности после отражения часто проявляется нелинейность‚ возникающая при переходе уровня поступающей мощности от крайне высокого (отражение) к очень низкому (обратное рассеяние).

4.5.   Точность измерения расстояния

Точность измерения расстояний оптического рефлектометра зависит от трех факторов:

1.       Стабильность тактовой частоты.

2.       Шаг точек измерений .

3.       Неопределенность показателя преломления.

Точность измерения расстояний зависит от стабильности и точности схемы  синхронизации‚ которая определяет время подачи импульсов и длительность интервалов между выборкой показаний измерителя. Так например‚ точность измерения расстояния 0‚01% означает‚ что‚ если расстояние до конца волокна  найдено равным  20 000м‚ то точность этого измерения будет ± 2м  (20 000х0‚0001). Если часы спешат или отстают‚ тогда измеренное время – и‚ соответственно‚ расстояние – будет либо короче‚ либо длиннее‚ чем в действительности.

Влияет на точность измерений и пространственная разрешающая способность. Оптический рефлектометр может точно измерять расстояния только исходя из точек измерений‚ которые он использует. Чем ближе друг к другу расположены эти точки‚ тем больше вероятность того‚ что одна из них окажется около какого-либо повреждения волокна или прямо на нем.

Расстояние рассчитывается рефлектометром исходя из скорости света в волокне‚ а эта скорость определяется как скорость света в вакууме (постоянная величина)‚ деленная на показатель преломления. Это означает‚ что определяемый пользователем показатель преломления является критическим фактором для точного измерения расстояний. Если значение показателя преломления ошибочно‚ то и расстояние будет измерено неправильно. Однако характеристики волокна в разных его частях могут быть неодинаковыми‚ в связи с чем будет немного изменяться и значение показателя преломления. А это приведет‚ в свою очередь‚ к дополнительной неточности при измерении расстояний. Такая "неопределенность свойств волокна"  вызывается изменениями показателя преломления в одном и том же волокне‚ а также тем‚ что показатели преломления двух или более волокон‚ объединенных посредством   оптоволоконных соединений‚ могут быть неодинаковыми. Больше всего разницы между показателями преломления может быть у сращенных вместе волокон двух различных изготовителей.

4.6.   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. Для стекла оно равно примерно 1‚5. Скорость света меняется в зависимости от плотности того материала‚ в котором он распространяется. Плотность волокна определяется количеством и видом примесей‚ применяемых в процессе изготовления; их распределение может быть не абсолютно одинаковым в различных частях волокна и в различных волокнах. Таким образом‚ значение показателя преломления изменяется как в различных волокнах‚ так и в пределах одного волокна. Показатель преломления является "калибровочным" коэффициентом‚ который "сообщает" рефлектометру‚ с какой скоростью распространяется свет‚ и тем самым предоставляет ему возможность точно измерять расстояния.

В большинстве случаев нужно использовать значения показателя‚ рекомендованные изготовителем для различных видов тестируемых волокон и для различных длин волн. С любыми вопросами‚ касающимися показателя преломления‚ обращайтесь к изготовителю волокна. Изменения в процессе изготовления волокна повлекут за собой и изменения значений показателя преломления.

Таблица 1. Показатель преломления

Изготовитель

Одномод. волокно‚ тип

1300 нм Одномод.

1550 нм Одномод.

Многомод Размер сердечника

850 нм Многомод

1300 нм Многомод.

Alcatel

обычный

1‚4660

1‚4660

Не примен.

Не примен.

AT&T

обычный

1‚4659

1‚4666

50/125

1‚4840

1‚4790

 

С.Д.

1‚4743

1‚4750

62‚5/125

1‚4960

1‚4910

Corning

SMF-21

1‚4640

1‚4640

50/125

1‚4897

1‚4856

 

SMF-28

1‚4675

1‚4681

62‚5/125

1‚5014

1‚4966

 

С.Д.

1‚4718

1‚4711

100/140

1‚4805

1‚4748

 

LStm

1‚4710

1‚4700

 

 

 

Sumitomo

обычный

1‚4670

1‚4670

50/125

1‚4840

1‚4790

 

 

 

 

62‚5/125

1‚4960

1‚4910

Примечание: "С. Д." означает "смещенная дисперсия".

4.7.   Длина волны

Оптическое волокно обычно используется и тестируется только на трех диапазонах длин волны: 850 нм‚ 1300 нм и 1550 нм. Многомодовые волокна работают в диапазонах  850 нм и 1300 нм. Одномодовые волокна – только в диапазонах 1300 нм и 1550 нм.

Длина волны‚ на которой рефлектометр производит измерения‚ называется его центральной длиной волны. Она обладает определенной шириной. Под шириной линии излучения понимается определенный разброс длин волн вокруг центральной длины волны лазерного источника. Так например‚ если центральная волна лазера – 1300 нм‚ а ширина линии равна 20 нм‚ то это значит‚ что излучение охватывает диапазон от 1290 нм (1300–10)  до 1310 нм (1300+10). Лазеры с небольшой шириной линии излучения более дорогие‚ чем с большой шириной. Центральные длины волн обычно характеризуются как имеющие определенные допуски‚ такие‚ как ±30 нм. Если в технических характеристиках говорится: "1310 нм ± 30 нм‚ ширина волны – 20 нм"‚ то длина центральной волны может быть какой угодно в пределах между 1280 нм и 1340 нм‚ а все относящиеся сюда волны – в диапазоне между 1270 нм и 1350 нм.

Потери в волокне зависят от длины волны. Волокно необходимо тестировать примерно на той же длине волны‚ на которой оно будет работать. Оптические передатчики (лазеры и светодиоды) обычно делятся на категории по длине волны – 850‚ 1300‚ или 1550 нм. Конкретная длина их центральной волны и ширина линии излучения не всегда точно сообщаются. В некоторых случаях – если тестирование на определение  затухания проводится на одном конце диапазона длин волн (например‚ на 1320 нм)‚ а сеть будет работать на другом конце диапазона (например‚ 1280 нм) – то затухание тестирующего сигнала будет слегка количественно отличаться от затухания рабочего сигнала. При большой длине волокна (свыше 90 км) это может привести к появлению неожиданных проблем на принимающем конце сети.

Яснее всего зависимость потерь от длины волны можно видеть при сравнении двух рефлектограмм одного и того же волокна‚ снятых на двух различных длинах волн. На рефлектограмме‚ снятой на более длинной из этих двух волн‚ общие потери будут ниже‚ чем на рефлектограмме‚ снятой на более короткой волне‚ поскольку у нее меньше потери на рассеяние. Это выглядит как более пологий наклон рефлектограммы (более низкие погонные, или удельные потери – дБ/км). Однако на более длинной волне наблюдается тенденция к большим потерям световой энергии на изгибах волокна. Сравнивая две рефлектограммы‚ сделанные на этих двух длинах волн‚ можно легко определить‚ возникло ли в волокне напряжение из-за изгибов. Чрезмерные изгибы часто имеют место на стыках‚ в соединительных кожухах‚ на изгибах кабеля на трассе‚ а также в концевых разъемах. Разницу между двумя рефлектограммами можно видеть на помещенном ниже рисунке.

image012.gif

Рисунок 10. Разница между рефлектограммами, снятыми на различных длинах волн

4.8.   Тип разъема

Для того чтобы подсоединить волокно к источнику света или измерителю‚ к волокну надо присоединить оптический разъем. На рынке имеется множество типов разъемов; наиболее обычными среди них являются: FC/PCST, SCBiconicSMA и D4. К волокнам всегда присоединяются вилочные части разъемов; к оборудованию для тестирования и к передающему оборудованию – розеточные части (или оптические переходные разъемы (переходники) "розетка–розетка"‚ позволяющие использовать вилочные части разъемов).

Во внимание надо принимать некоторые характеристики разъемов; это – коэффициент отражения‚ пригодность для многократных соединенийстойкостьразмеры (обычно значение имеет длина разъема)‚ а также материалы‚ из которых разъем сделан. У разъемов‚ предназначенных для обеспечения контакта друг с другом‚ значения коэффициента отражения более низкие. Разъемы с ключом и прорезью могут присоединяться только одним способом и поэтому их можно использовать больше разчем разъемы других типов. При правильном сопряжении разъема должна быть исключена возможность его легкого вращения или смещения‚ которые могли бы привести к изменению количества проходящей через него световой энергии. От длины разъема зависит‚ насколько он будет выступать из распределительных панелей и передающего оборудования. Металлические разъемы‚ вероятно‚ будут служить дольше и обладают большей стойкостью‚ чем пластмассовые. Одними из лучших разъемов для одномодовых и многомодовых волокон являются разъемы различных видов‚ принадлежащие к типу FC/PC и обладающие  очень хорошими характеристиками. Разъемы типа ST также считаются очень хорошими; сейчас для многих сетей они становятся  одними из стандартных разъемов. SС-разъемы – это разъемы с самозапирающимся сочленением‚ обычно применяющиеся на линиях с большой плотностью волокон.

Для оптических рефлектометров надо использовать действительно хорошие разъемы‚ даже если для волокна использованы разъемы другого типа. Для соединения оптического рефлектометра с волокном почти всегда используют патчкорд‚ или перемычку – короткий отрезок одножильного волоконно-оптического кабеля‚ снабженный разъемами на обоих концах (см. следующий раздел о конфигурировании оптического рефлектометра).

4.9.   Подключение внешних устройств

У большинства рефлектометров имеются различные приспособления для подсоединения внешних устройств‚ таких‚ как принтеры‚ графопостроители‚ дисководы‚ модемы‚ внешние мониторы и компьютеры. Подключение этих устройств осуществляется с помощью одного или нескольких из следующих стандартных интерфейсов:


 

IEEE-488

"GP-IB" Параллельный интерфейс для компьютера или перьевого графопостроителя

RS-232C

9-штырьковый последовательный интерфейс для подключения компьютера (COM порт) или принтера

Centronics

25-штырьковый параллельный интерфейс для большинства принтеров компьютеров

Композитный

Интерфейс BNC для подключения видеографопостроителей‚ кассетных видеомагнитофонов и некоторых мониторов

RGB Video

9-штырьковый интерфейс для подключения цветных мониторов для компьютеров‚ более старого типа (CGA)

VGA Video

15-штырьковый интерфейс для подключения цветных мониторов с высокой разрешающей способностью

RJ-11

Телефонная розетка встроенного модема

5.  ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИЧЕСКОГО РЕФЛЕКТОМЕТРА

5.1.   Конфигурация

Выбор конфигурации оптического рефлектометра зависит от  того‚ какое волокно будет тестироваться. Одновременно оптический рефлектометр может тестировать только один тип волокна – одномодовое или многомодовое. Для каждого типа волокна можно выбрать одну или две длины волны. Таким образом‚ на рынке имеются рефлектометры пригодные для тестирования многомодового волокна на 850 нм и/или 1300 нм или же одномодового волокна на 1300 нм и/или 1550 нм. Большинство обычных рефлектометров имеют модульную конструкцию‚ так что лазерный блок можно видоизменять таким образом‚ чтобы он стал соответствовать типу тестируемого волокна. Оптические минирефлектометры‚ как правило‚ не являются модульными.

Базовый блок и оптический модуль. Базовый блок рефлектометров модульной конструкции состоит из контроллера‚ дисплея‚ органов управления и дополнительного оборудования‚ поставляемого по желанию заказчика (такого‚ как принтер/графопостроитель‚ интерфейсы для внешнего сопряжения‚ модем‚ дисковод и т.п.). Оптический модуль‚ состоящий из блоков лазерного источника света и оптического измерителя‚ подсоединяется к базовому блоку с помощью разъема; его можно заменять на другие модули‚ чтобы сделать возможным тестирование при различных сочетаниях длин волн и типов волокна.

Тип волокна. Оптический модуль обычно может работать только с одномодовым или только с многомодовым волокном.

image013.gif

Рисунок 11. Типы оптических волокон

Основное различие между этими двумя типами  волокна заключается в том‚ что диаметр светопроводящего сердечника многомодового волокна по меньшей мере в пять раз больше‚ чем у одномодового. Поскольку оптический рефлектометр должен и посылать и получать световую энергию‚ то оптический модуль не может эффективно работать с обоими типами волокна. Так например‚ модуль‚ предназначенный для одномодового волокна‚ без труда направит световые импульсы и в одномодовое и в многомодовое волокно‚ но при возвращении отраженной световой энергии из многомодового волокна большая часть обратного рассеяния  будет потеряна при попытке войти  в более узкий сердечник одномодового волокна‚ идущего к детектору.

Все сердечники одномодового волокна примерно одного и того же размера: от 8 до 10 микрон в диаметре. Оптический модуль для одномодового волокна оптимизирован для посылки световых импульсов в волокно такого диаметра.

Диаметры многомодового волокна могут быть равными 50; 62‚5 и 100 микронам. Конструкция оптического модуля для многомодового волокна обеспечивает его оптимальную работу только с каким-либо одним из этих размеров сердечника‚ хотя он без труда может проводить измерения и в сердечниках двух других размерах.

Длина волны. Длина волны для тестирования – это одна из важных характеристик оптического рефлектометра. Крайне важно тестировать сеть волоконно-оптической связи на той же длине волны‚ на которой она будет работать. Но может оказаться полезным  тестирование и на других длинах волн. Хотя вы можете отконфигурировать рефлектометр таким образом‚ что он будет работать только на одной длине волны‚ все же лучше всего предусмотреть тестирование на обеих длинах волн‚ выделенных для данного типа волокна (850 нм и 1300 нм для мультимодового волокна и 1310 нм и 1550 нм для одномодового). Полное тестирование волокна должно производиться на обеих длинах волн‚ так чтобы стали известными его полные характеристики – на тот случай‚ если сеть в будущем будет модернизирована и перейдет на другую длину волны.

В некоторых случаях Вы‚ возможно‚ захотите протестировать волокно на других длинах волн‚ не входящих в рабочие диапазоны. Такие длины волн называются "внеполосными" и включают в себя 1244 нм и 1625 нм. Волна длиной 1244 нм используется для измерения в области сильного затухания кривой спектрального затухания в волокне‚ называемой "водяным максимумом". Если это затухание в области "водяного максимума" возрастает вследствие необычной химической активности в волокне‚ то оно может затронуть вскоре и рабочий диапазон 1310 нм. Диапазон 1625 нм обычно используется для  мониторинга волокна (при применении волокна большой длины в диапазоне 1550 нм). Потери на 1625 нм аналогичны потерям на 1550 нм‚ так что и на этом диапазоне можно измерять всю длину волокна. В этом диапазоне также выше чувствительность к потерям на изгибы‚ так что проблемы такого рода можно обнаружить до того‚ как они начнут влиять на работу сети. Тестирование на длине волны 1625 нм обычно проводится на работающем волокне посредством ввода и вывода тестирующего светового излучения в волокно при помощи WDM-устройства (светоделительного мультиплексора).

При использовании более коротких волн затухание в волокне усиливается из-за их повышенной чувствительности к релеевскому рассеянию. Но на более длинных волнах увеличивается чувствительность к потерям на изгибы; кроме того‚ при работе на них наружу из волокна "просачивается" больше света‚ чем при работе на коротких волнах. Это означает‚ что в волокне‚ в котором из-за изгиба появилось механическое напряжение‚ при тестировании на 1550 нм будут обнаружены более высокие потери в месте изгиба‚ чем при тестировании на 1300 нм; хотя общее‚ полное затухание на 1550 нм будет меньше‚ чем на 1300 нм. Чувствительность различных длин световых волн к различным механизмам потерь в волокне может стать крайне важным орудием при отыскании неисправностей в волоконно-оптическом кабеле.

Разъем. Волоконно-оптические сети перед вводом в строй всегда снабжают разъемами. Разъемы либо устанавливаются на волокне на месте работы‚ либо к концу волокна присоединяется заранее снабженный разъемом отрезок кабеля ("пигтейл"). Для обеспечения наилучших результатов разъем на рефлектометре должен соответствовать разъему‚ установленному в волоконно-оптической сети. На некоторых рефлектометрах используются  разъемы универсального типа‚ допускающие их оперативную замену на месте. У других рефлектометров имеются только фиксированные‚ незаменяемые разъемы.

В тех случаях‚ когда рефлектометр применяется для тестирования многих неодинаковых волоконно-оптических сетей‚ использующих различные разъемы‚ нужно использовать волоконно-оптическую кабельную "перемычку" (или "патчкорд"). На обоих концах кабельной перемычки установлено по  разъему‚ один из которых присоединен к рефлектометру‚ а другой – к волоконно-оптической сети. Для того чтобы разъемы на концах перемычки подходили‚ соответственно‚ к рефлектометру и к волоконно-оптической сети‚ они могут быть разного типа. Кабельные перемычки часто применяются даже тогда‚ когда разъем рефлектометра соответствует разъему сети‚ это делается для предотвращения износа оптического волокна сети. В волоконно-оптической сети могут использоваться несколько типов разъемов‚ так что понадобится столько патчкордов‚ сколько имеется типов разъемов. У каждого патчкорда на одном конце будет разъем того типа‚ который использован на рефлектометре‚ а на другом – того типа‚ который применен в сети.

При подключении к неоконцованному (без разъема) оптическому волокну Вам потребуется применить пигтейл. Он такой же‚ как и перемычка‚ но снабжен разъемом лишь на одном конце. На другом конце – неоконцованное волокно‚ так что можно выполнить временное сращение с неоконцованным концом волокна‚ которое предстоит тестировать.

5.2.   Параметры измерений

После того как рефлектометр был должным образом отконфигурирован с учетом той волоконно-оптической сети‚ в которой предстоит производить измерения‚ он готов к проведению тестирования. Для обеспечения наилучших результатов надо настроить прибор. Многие из параметров измерения надо настроить лишь один раз‚ затем они будут сохранены в памяти прибора. Если данные о рефлектограмме можно хранить в памяти рефлектометра или на дискете‚ то при выведении рефлектограммы на экран можно вывести и информацию о настройке.

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.

Поскольку оптический рефлектометр должен одновременно посылать только один импульс‚ а затем‚ прежде чем послать следующий импульс‚ ждать‚ пока в детектор не вернутся все отражения первого импульса‚ то диапазон измеряемых расстояний определяет время‚ через которое посылаются импульсы. Этот параметр называется  частотой повторения импульсов (ЧПИ). Чем больше эта частота‚ тем короче время усреднения при данном числе средних значений. Чем длиннее волокно‚ тем больше время прохождения импульса по нему; поэтому‚ чем больше диапазон измерения расстояний‚ тем большее время занимает полное усреднение – так как ЧПИ меньше. При тестировании длинного волокна с использованием более короткого диапазона измеряемых расстояний появляется возможность того‚ что новый тестирующий импульс будет послан в волокно до того‚ как все отраженные сигналы от предыдущего импульса будут восприняты детектором рефлектометра. Полученные в результате этого несколько уровней отраженных сигналов могут привести к появлению на дисплее непредсказуемых результатов и оказать воздействие на результаты измерения уровней. Это может привести также к появлению на рефлектограмме волокна паразитных отраженных сигналов.

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. Самая лучшая разрешающая способность‚ предлагаемая большинством рефлектометров‚ составляет 0‚5м (между точками с результатами измерений). Обычно разрешающая способность составляет 8м.

Более высокая разрешающая способность обеспечивает более точное определение местонахождения события (неоднородности) на рефлектограмме. Так‚ например‚ допустим‚ что рефлектометр снимает показания через каждые 8м волокна‚ но может оказаться так‚ что обрыв волокна произойдет через 7м после точки с результатами измерений. Возникшее в результате этого френелевское отражение будет казаться исходящим от точки с результатами измерений‚ находящейся задо места действительного обрыва‚ поскольку следующая точка (через 1м после места обрыва) окажется на уровне френелевского отражения. Измерения покажут‚ что обрыв находится за 7м до места действительного обрыва‚ так как расстояние до места обрыва всегда определяется как расстояние до последней точки обратного рассеяния перед френелевским отражением. Действительное место обрыва (отражение) будет на расстоянии 7м. от полученного в результате измерений. Если же разрешающую способность точек с результатами измерений сократить до 0‚5м‚ то местонахождение обрыва будет установлено более точно – с точностью примерно до 30см (см. Рис.9).

Разрешающую способность не надо путать с масштабом дисплея по горизонтали. Да и разрешающая способность курсора (то‚ на какое минимальное расстояние можно переместить курсор на экране) не имеет никакого отношения к шагу точек с результатами измерений. Большинство курсоров можно поместить между этими точками‚ создав тем самым впечатление‚ что они обеспечивают лучшую разрешающую способность.

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.

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.

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.

Эмпирическое правило‚ применяемое для определения длительности импульса гласит:

"Длинный импульс – чтобы видеть далеко; короткий импульс – чтобы видеть вблизи".

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. Усреднение занимает некоторое время. Обычно длительное усреднение требуется при тестировании длинного волокна‚ а также при посылке импульсов малой длительности. Можно заранее установить объем усреднения‚ необходимый для получения согласующихся между собой результатов тестирования.

Если тестирование проводится в реальном масштабе времени‚ то усреднения не производится вообще или производится очень мало. При выведении данных на дисплей в реальном масштабе времени можно видеть изменения‚ имеющие место в волокне‚ в то время‚ когда они происходят. Тестирование в реальном масштабе времени обычно производится во время осуществления операций по сращиванию волокна. Такое тестирование направлено на идентификацию волокна и на измерение параметров выполняемого оптоволоконного стыка. Такое тестирование используется также для быстрого измерения волоконно-оптического кабеля на барабане в ходе приемочного тестирования.

5.3.   Расшифровка и анализ рефлектограммы волокна

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.

image014.gif

Рисунок 12. Элементы рефлектограммы

Определение места повреждения. Наиболее важное измерение‚ осуществляемое с помощью рефлектометра‚ – это определение места дефекта или обрыва волокна. Чтобы устранить повреждение‚ нужно определить его точное местонахождение.

Френелевское отражение имеет место у большинства повреждений волокна. Оно выглядит как неожиданный всплеск на рефлектограмме волокна‚ указывающий на то‚ что импульс рефлектометра встретил на своем пути резкое изменение плотности стекла‚ т.е. встретил воздух в конце волокна. Расстояние до этого отражения на рефлектограмме показывает та точка‚ на которой появился всплеск. Если рефлектограмма после этого отражения возвращается к уровню обратного рассеяния‚ значит‚ волокно оборвано не полностью. То‚ насколько уровни обратного рассеяния до и после отражения отличаются друг от друга‚ говорит о том‚ сколько света потеряно на повреждение или дефект.

Многие механические оптоволоконные соединения вызывают френелевское отражение. Для того чтобы не спутать их с повреждениями‚ надо знать те места‚ где они находятся в волокне. Если после отражающего события (неоднородности) появляется обратное рассеяние ‚ то это событие‚ вероятно‚ является механическим соединением. Если же после отражения появляется только шум‚ то это‚ вероятно‚ конец волокна.

image015.gif

Рисунок 13. Определение местонахождения конца волокна

Измерение расстояний. Расстояние до курсора выводится на экран. Просто переместив курсор к какой-либо точке рефлектограммы‚ можно определить расстояние от рефлектометра до этой точки. Единицы измерения расстояния обычно можно выбирать (это – метры‚ футы или мили). Нужно помнить‚ что Вы измеряете длину самого волокна (называемую оптическим расстоянием)‚ а не длину оболочки кабеля и не расстояние на местности вдоль кабельной трассы. Длина волокна может превышать длину оболочки кабеля на величину до 2%‚ поскольку волокно в кабеле укладывается свободно‚ с допуском на его изгибы. Не забывайте также‚ что у оптоволоконных стыков‚ а иногда и в некоторых других точках вдоль трассы кабеля обычно предусматриваются свободные петли кабеля. Каким образом длина волокна (а именно ее измеряет рефлектометр) превышает расстояние на местности и длину оболочки кабеля‚ показано на Рис.14.

 

image016.gif

Рисунок 14. Измерение длины волокна

Результат измерения расстояния до неоднородности в волокне (такой‚ как механическое или сварное соединение или конец волокна) зависит от того‚ куда помещен курсор. Чтобы обеспечить максимальную точность измерения‚ курсор нужно всегда помещать на последнюю точку обратного рассеяния‚ непосредственно перед неоднородностью.

Куда нужно помещать курсор‚ чтобы точно измерить расстояние до события (неоднородности) в волокне‚ показано на следующих схемах.

Для измерения расстояния до отражающего события (такой‚ как механическое соединение) поместите курсор непосредственно перед отражением‚ так чтобы курсор не оказался наверху выброса.

image017.gif

Рисунок 15. Определение местонахождения отражающего события

Для измерения расстояния до неотражающего события (такой‚ как сварное соединение или перегиб волокна) поместите курсор в точке‚ непосредственно предшествующей падению (или подъему) рефлектограммы.

image018.gif

Рисунок 16. Определение местонахождения неотражающего события

При использовании двух курсоров на дисплей будет выводиться расстояние от рефлектометра до каждого курсора‚ а также расстояние между обоими курсорами. Такая возможность используется для выделения каких-либо участков волокна.

Измерения потерь. Потери измеряются на участках между двумя или несколькими курсорами. Точное измерение потерь возможно только между двумя уровнями обратного рассеяния. Это означает‚ что оба курсора должны находиться на обратном рассеянии. Ни один из них не должен быть ни на френелевском отражении‚ ни в мертвой зоне.

Измерения полных потерь. Полное затухание волокна можно измерить‚ поместив один курсор непосредственно справа от мертвой зоны ближнего конца‚ а второй – непосредственно слева от френелевского отражения дальнего конца. Данные о потерях на участке между курсорами выводятся на экран. Примечание: результаты этих измерений  не являются такими же точными‚ как результаты измерения полных потерь‚ осуществляемого с помощью источника света и ваттметра. Это связано с тем‚ что при нем не охватывается часть волокна‚ "укрывшаяся" в начальной мертвой зоне‚ и ничего не говорится  о потерях в двух концевых разъемах.

image019.gif

Рисунок 17. Дисплей с результатами измерений

Измерения потерь на участке волокна. Потери на участке волокна измеряются простой установкой двух курсоров на концы этого участка и определением разницы в уровнях между ними.

Измерения потерь на оптоволоконном соединении. Оптоволоконное соединение идентифицируется как неожиданный сдвиг уровня обратного рассеяния. Если это механическое соединение‚ то возможно и френелевское отражение. Потери на соединении имеют место в одной точке волокна. Принимать форму точечных потерь могут также потери на изгиб и потери‚ вызванные механическим напряжением. Потери в одной точке можно измерять двумя методами: "методом двух точек" или определением потерь на соединении аппроксимацией по методу наименьших квадратов (МНК).

Метод двух точек аналогичен методу определения потерь на участке волокна‚ за исключением того‚ что два курсора устанавливаются как можно ближе друг к другу‚ причем левый курсор помещается прямо на измеряемой точке‚ а правый – как можно ближе к нему‚ но все же на обратном рассеянии. Уровень обратного рассеяния при наличии точечных потерь не падает‚ а скорее слегка смещается в сторону и вниз. Длина участка такого смещения соотносится с длительностью импульса (точно так же‚ как и расстояние‚ занятое френелевским отражением). Поскольку измерять потери можно только между двумя обратными рассеяниями‚ правый курсор не может использовать какую-либо часть этого участка смещения. Это приводит к тому‚ что правый курсор приходится помещать дальше‚ за точкой с результатами измерений‚ появляющейся после возникновения потерь. Следовательно‚ при измерении разницы в уровнях между двумя точками определяются потери‚ появившиеся в данной точке плюс определенные потери (обычно крайне незначительные)‚ которые в нормальных условиях появились бы при распространении на такое расстояние.

Аппроксимация по методу наименьших квадратов (МНК) – это способ‚ при котором устраняются чрезмерные‚ появившиеся в результате распространения на определенное расстояние потери‚ которые обнаруживаются при использовании метода двух точек. Курсор просто помещается на ту точку‚ потери в которой надо измерить‚ а затем в разделе "Режим определения потерь" на панели управления выбирается "LSA Splice Loss" (определение потерь на соединении аппроксимацией по методу наименьших квадратов) или просто "Splice" (оптоволоконное соединение). Затем рефлектометр определяет‚ какими были бы потери‚ если бы падение уровня обратного рассеяния на дисплее было бы отвесным‚ а не представляло собой смещение в сторону и вниз.

Измеряя потери методом МНК‚ рефлектометр выделит часть рефлектограммы перед местом соединения (куда бы Вы ни поставили основной курсор – обычно это курсор "А")‚ а также часть рефлектограммы после соединения. Выделение может быть осуществлено в виде более светлого участка линии или с помощью набора маркеров ("галочки" на рефлектограмме‚ отмечающие границы каждого из выделенных участков). Рефлектометр исследует выделенные участки и математически определяет наклон линий рефлектограммы по обе стороны от соединения (по МНК). Затем он определяет интервал по вертикали между этими двумя линиями в месте установки курсора. Это  самый лучший способ измерения сдвига между двумя линиями‚ представляющего изменение уровня сигнала при переходе от одного волокна к другому. Именно это и определяет потери на оптоволоконном соединении: изменение уровня сигнала в том месте‚ где одно волокно присоединяется к другому. Необходимо помнить о том‚ что выделенные участки по обе стороны стыка не должны охватывать другое соединение или нелинейный участок рефлектограммы. Если часть выделенного участка не является прямой‚ то рассчитанный рефлектометром наклон будет неправильным‚ и последующий результат определения потерь также будет ошибочным. В большинстве рефлектометров можно регулировать выделенный участок таким образом‚ чтобы он охватывал только участки с линейным обратным рассеянием.

image020.gif

Рисунок 18. Методы измерения потерь на оптоволоконном стыке: метод двух точек и метод МНК

Добротность (дБ/км). Измерение погонных, или удельных потерь – это общепринятый способ определения качества волокна. Чем меньше потери на единицу длины‚ тем сильнее будет сигнал у приемника. Единицей измерения расстояния при этом обычно является километр. Волокно и волоконно-оптический кабель заказывают‚ исходя из их типа (SM или MM) и удельных потерь при излучении на определенной длине волны. Типичными значениями для одномодового волокна при излучении на 1300 нм являются от 0‚4 до 0‚6 дБ/км. При 1550 нм эта величина падает до  0‚2 – 0‚35 дБ/км. У многомодовых волокон эти значения находятся в диапазоне от 1‚0 до 6‚0 дБ/км.

Добротность волокна автоматически рассчитывается при установке двух курсоров на рефлектограмму и выборе режима измерения погонных потерь (дБ/км) на панели управления. Рефлектометр просто выводит на экран расстояние и потери на участке между двумя курсорами‚ а затем рассчитывает погонные потери‚ деля потери на расстояние. У большинства рефлектометров‚ если расстояния измеряются (и выводятся на дисплей) футами‚ то и удельные потери выражаются в дБ/килофут‚ а не в дБ/км.

Отражение. Величина отражения у разъема‚ обрыва или механического соединения зависит от того‚ насколько незагрязненным является обрыв‚ а также от того‚ насколько изменяется показатель преломления при выходе света из волокна. В большинстве механических соединений применяется гель или жидкость для сопряжения по показателю преломления‚ предназначенные для уменьшения  такого изменения показателя преломления. Чем меньше изменения показателя преломления‚ тем меньше и отражение. Некоторые рефлектометры могут измерять количество отраженного света автоматически путем установки одного курсора непосредственно перед отражением и нажатия соответствующей кнопки на панели управления. Отражение измеряется в –дБ (отрицательных децибелах)‚ причем‚ чем меньше  отрицательное значение‚ тем большему отражению оно соответствует. Так‚ например‚ отражение –33 дБ больше‚ чем отражение –60 дБ. Чем больше отражение‚ тем выше всплеск на рефлектограмме.

Измеряя и сопоставляя уровни отражения в механических соединениях в течение определенного периода времени‚ можно определить‚ имеют ли место изменения‚ возникающие в соединениях. Иногда уровень отражения повышается‚ даже если потери на соединении не становятся больше. Это может говорить о начальной стадии выхода механического соединения из строя. Увеличение отражения может означать‚ что концы волокна начинают расходиться в разные стороны (соединение становится слабее) или что жидкость для сопряжения по показателю преломления начинает высыхать или вытекать.

Узнав уровень отражения у разъема‚ можно определить‚ не находится ли причина проблемы очень близко к разъему – может быть‚ у соединения пигтейла или внутри самого разъема. Если измеренное рефлектометром расстояние до разъема на дальнем конце оказывается правильным‚ но уровень отражения стал намного ниже‚ чем он был раньше‚ то это может означать‚ что волокно разорвалось всего в нескольких сантиметрах от торца разъема и это – из-за зазубренных краев разбитого стекла – привело к понижению уровня отражения. Поскольку разъемы – это та часть‚ которую трогают чаще всего‚ то весьма легко повредить волокно непосредственно у разъема и даже не заметить этого. Эту проблему можно идентифицировать‚ используя способность рефлектометра измерять уровень отражения.

Оптические потери на отражение (ОПО). ОПО – это общее количество световой энергии‚ возвращающейся в передатчик со всего волокна (иногда его также называют возвратными потерями). Оно включает в себя все обратное рассеяние и все виды отражения. Некоторые современные модели рефлектометров могут рассчитывать ОПО непосредственно по рефлектограмме волокна.

5.4.   Автоматические измерения

У новейших моделей рефлектометров имеются дополнительные функции – возможность автоматически осуществлять самоконфигурацию  и выполнять обычные‚ стандартные измерения. Эти функции – Auto-ranging (автоматическое масштабирование) и Auto-analysis (автоматический анализ) – исключают при тестировании волокна необходимость строить догадки и предположения и позволяют любому оператору осуществлять точные‚ последовательные измерения любого волокна. Эти две функции можно использовать независимо друг от друга‚ так что можно  настроить свой рефлектометр как Вам будет угодно и все же быть в состоянии использовать его возможность проводить автоматический анализ.

Функция Auto-range. Автоматическое переключение диапазонов измерений‚ известное также как Automode (автоматический выбор режима) или Auto-Setup (автоматическая настройка)‚ устанавливает на рефлектометре различные диапазоны измеряемых расстояний (диапазоны длин‚ выводимых на дисплей)‚ а также различные значения длительности импульса и разрешающей способности‚ выбирая их таким образом‚ чтобы они максимально соответствовали тестируемому волокну. Это осуществляется‚ прежде всего‚ измерением волокна в течение нескольких секунд для определения его примерной длины‚ а затем посредством выбора такого длины‚ выводимой на дисплей‚ которая позволит увидеть на экране все волокно целиком. Выбираются также такие установки длительности импульса и разрешающей способности‚ которые обеспечат наиболее быстрое и надежное тестирование.

Программное обеспечение анализа волокна. Одной из наиболее важных задач при использовании рефлектометра является правильная расшифровка  рефлектограммы волокна. Эту задачу может выполнить функция анализа волокна‚ использующая компьютерную часть рефлектометра для сканирования и анализа цифровых результатов тестирования волокна. Будут искаться изменения уровня обратного рассеяния‚ которые указывают на потери на соединениях или дефекты; неожиданные всплески‚ возникающие на фоне обратного рассеяния и указывающие на френелевское отражение (обычно оно вызывается механическими соединениями‚ обрывами или концевой заделкой волокон); будут измеряться потери в каждом из этих обнаруженных событий (неоднородностей). Ниже приведена таблица событий‚ в которой перечисляются все события‚ их местонахождение‚ потери и отражение (если оно имеет место).

В таблице показаны шесть событий (включая конец кабеля) и приведены в сжатом виде все наиболее важные сведения о кабеле. В графе "Тип" говорится о том‚ каким является  данное событие: неотражающим (Н/О) (сварное соединение или сильный изгиб)‚ или отражающим (Отр) (механическое соединение)‚ или концом кабеля (Кон). Проглядев различные столбцы таблицы‚ можно определить‚ отвечают ли события Вашим критериям оценки потерь. По данным в графе "Потери в волокне" можно определить‚находится ли волокно на участке между соединениями в диапазоне нормальных потерь. Значение отражения‚ приведенное в последней графе для последнего события‚ позволяет судить о том‚ снабжен ли конец волокна разъемом (если снабжен – значение будет в диапазоне от –20 до –40 дБ) или же он оборван (в этом случае значение‚ как правило‚ будет ниже –45 дБ).

Таблица 2. Примерная таблица событий

Тип

Расстояние           км

Потери в волокне дБ/км

Потери на событии дБ

Отражение‚ дБ

1.

Н/О

4‚082

0‚48

0‚28

Непримен.

2.

Н/О

9‚327

0‚47

–0‚12

Непримен.

3.

Н/О

14‚075

0‚ 51

0‚19

Непримен.

4.

Отр

16‚424

0‚ 49

0‚26

–53‚48

5.

Н/О

21‚772

0‚ 48

0‚10

Непримен.

6.

Кон

22‚005

0‚ 50

>3‚00

–37‚12

СВОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Конец/повреждение:               22‚005 км

Полные потери:                       11‚68 дБ

Некоторые рефлектометры привяжут таблицу событий к действительной рефлектограмме‚ так что можно будет увидеть‚ где находится каждое событие – по отношению ко всем остальным. Можно также устранять и добавлять события или сопровождать каждое событие текстовым комментарием. Это сделает возможной подготовку полной документации на каждое волокно (которая пригодится при проведении техобслуживания) или подробных сведений для заказчиков. Функция привязки к местности является весьма полезной для определения на местности места обрыва кабеля и т.п. Вам просто нужно в разделе комментариев для каждого события‚ обнаруженного на рефлектограмме‚ добавить его местонахождение на местности. У большинства изготовителей рефлектометров‚ применяющих эту функцию автоматического анализа‚ имеется и аналогичная автономная программа‚ пригодная для использования с настольными или переносными (laptop) компьютерами. Если у Вашего рефлектометра имеется дисковод для гибких дисков‚ предназначенный для хранения данных тестирования‚ Вы можете загрузить результаты предшествующего тестирования в рефлектометр или в компьютер и запустить программное обеспечение анализа. Это автономное программное обеспечение особенно удобно в том случае‚ если Вы используете старую модель рефлектометра‚ не имеющую встроенной программы анализа‚ но имеющей память для хранения данных тестирования.

Стандартные программы автоматического анализа волокна не всегда находят в волокне все события‚ а иногда находят и такие события‚ которых на самом деле там нет. Если Ваши оптоволоконные соединения – очень хорошего качества и если Вы затрудняетесь обнаружить их на рефлектограмме то‚ вполне вероятно‚ что и программному обеспечению будет затруднительно их отыскать и измерить. Способность программного обеспечения находить местонахождение событий зависит от тех пороговых значений‚ которые Вы установили‚ от длины волокна и от количества усреднений‚ которые Вы проделали на рефлектограмме. Вы можете настроить чувствительность стандартной программы анализа таким образом‚ что она будет находить только те события‚ параметры которых достигают или превышают определенное пороговое значение. Если пороговое значение определено в 0‚20 дБ‚ то программное обеспечение не отметит соединения с более низкими потерями. С другой стороны‚ при измерении очень длинных волокон дальний конец рефлектограммы может оказаться очень зашумленным‚ а отдельные соседние точки с результатами измерений‚ "скачущими" то вверх‚ то вниз. Вследствие этого программное обеспечение может найти "ложное" событие‚ которого на самом деле там нет. Вы можете понизить уровень шума на рефлектограмме путем увеличения времени усреднения (времени сканирования). Число ложных событий можно сократить‚ если не опускать пороговое значение потерь ниже 0‚10 дБ.

Некоторые программы анализа волокна позволят Вам заранее ввести местоположение точек‚ в которых находятся соединения‚ в "шаблон" или основной файл рефлектограммы. Затем Вы сможете сравнить данные обо всех остальных волокнах в кабеле с этим основным файлом‚ чтобы получить измерения‚ касающиеся только тех  соединений‚ о которых Вы знаете‚ что они действительно там имеются. Измеряя только конкретные‚ известные точки‚ Вы сможете затем перевести результаты анализа в  электронную таблицу или базу данных и тем самым создать таблицу полных потерь в кабеле. Это – прекрасный способ управлять Вашими волокнами и определять‚ не становятся ли с течением времени соединения или другие части волокна хуже.

5.5.   Проблемы‚ связанные с измерениями

Иногда даже подготовленный‚ опытный оператор рефлектометра может столкнуться с трудностями при расшифровке рефлектограмм волокна. Бывают отдельные случаи‚ когда почти невозможно точно определить расстояние или потери на основании одного измерения. В некоторых чрезвычайных обстоятельствах‚ для того чтобы получить осмысленные результаты‚ может оказаться необходимым протестировать волокно с другими параметрами настройки или с обоих концов.

Неотражающие обрывы

Если волокно разрезано или оборвано‚ то его конец может оказаться настолько раздробленным‚ что от света‚ достигшего этого конца‚ не будет вообще никакого отражения. Кроме того‚ конец волокна может оказаться погруженным в масло или смазку‚ что также может сделать невозможным френелевское отражение. В таких случаях рефлектограмма неожиданно опускается ниже уровня шума. В том месте‚ где обратное рассеяние опускается вниз‚ может иметь место его закругление‚ так что определение точки начала падения может оказаться затруднительным. Лучший способ определения места обрыва – это метод измерения потерь в двух точках‚ применяемый для того‚ чтобы установить‚ в какой точке уровень обратного рассеяния падает на 0‚5 дБ. Поместите левый курсор как можно ближе к концу обратного рассеяния‚ но все же на нем. Затем перемещайте правый курсор по направлению к левому до тех пор‚ пока потери  на участке между ними не будут равны 0‚5 дБ. Настоящий конец волокна должен быть очень близко к точке измерения правого курсора. Чтобы подтвердить правильность результата‚ протестируйте рефлектометром участок волокна до места обрыва‚ но с противоположного конца. Возможно‚ что с другой стороны обрыва отразится некоторое количество света. (Имейте в виду‚ что волокно может быть оборвано в нескольких местах).

Оптоволоконные соединения с "усилением мощности"

Иногда при сращивании двух волокон уровень обратного рассеяния в месте стыка идет ВВЕРХ‚ а не ВНИЗ. На первый взгляд это может показаться УСИЛЕНИЕМ мощности в стыке. Рефлектометр может даже указать на отрицательные потери на соединении. Объясняется же это тем‚ что два сращенных волокна не подходят друг к другу: у второго волокна коэффициент обратного рассеяния выше‚ чем у первого‚ так что и обратное рассеяние у него больше. Измеритель рефлектометра воспринимает это как уровень‚ более высокий‚ чем у конца первого волокна‚ и помещает на экране соответствующие точки с результатами измерений выше уровня конца первого волокна. Если то же самое соединение протестировать с противоположного направления‚ то рефлектометр укажет на "обычные" потери‚ более высокие‚ чем потери "отрицательные". В этом случае истинным значением потерь будет среднее значение двух показаний. То есть‚ если для соединения "с усилением мощности" показание будет равно –0‚25 дБ‚ а при измерении с противоположного направления показание будет 0‚45 дБ‚ то действительным значением потерь на соединении будет 0‚1 дБ.

На приведенном ниже рисунке показано‚ как выглядит на дисплее рефлектометра соединения "с усилением мощности" по сравнению с тем‚ как выглядит "нормальное" соединение. Обратите внимание на то‚ что наклоны двух рефлектограмм волокна неодинаковые. У второго волокна наклон круче‚ чем у первого‚ что указывает на более высокий уровень обратного рассеяния во всем волокне. Обычно на экране второе волокно будет казаться более высоко расположенным‚ чем первое‚ поскольку оно отражает в рефлектометр больше света. Разница в показателе преломления может привести к различиям в уровнях обратного рассеяния‚ а‚ следовательно‚ и к различным наклонам рефлектограммы. Другой возможной причиной "повышения мощности" является то‚ что "диаметр модового пятна" (имеющий отношение к размеру сердечника волокна) у двух волокон не одинаковый‚ что приводит к возвращению от второго волокна обратного рассеяния в большем количестве. Причина появления стыков "с усилением мощности" заключается в том‚ что два сращенных волокна некоторым образом не соответствуют друг другу. Это явление наиболее часто встречается, когда сращиваются волокна двух разных изготовителей. Из-за исходно присущего волокнам двух любых изготовителей различия оптических характеристик (см. раздел о показателе преломления) вполне можно ожидать‚ что эти два волокна не вполне подойдут друг другу‚ в результате чего и появятся стыки "с усилением мощности".

image021.gif

Рисунок 19. Соединение "с усилением мощности"

Среднее значение потерь для всех соединений в волоконно-оптическом пролете (под таким пролетом понимается одно или несколько волокон‚ сращенных вместе и образующих непрерывную волоконно-оптическую линию от одного конца с разъемом до другого) при создании сети связи обычно служит в качестве эталонной величины. Если это среднее значение равно значению‚ выдвинутому в качестве цели‚ которую нужно достичь‚ или лучше него‚ то запланированный диапазон полных потерь будет обеспечен. Поскольку соединения "с усилением мощности" обычно выводятся на экран дисплея как имеющие отрицательные потери‚ они могут вводить в заблуждение при определении средних значений потерь на соединении. Для того чтобы определить среднее значение потерь на соединениях для целого ряда соединений в волоконно-оптическом пролете‚ нужно учитывать не только обычные значения потерь‚ но и значения потерь на соединениях "с усилением мощности". Это значит‚ что при сложении всех значений потерь на стыки нужно учитывать КАК положительные‚ ТАК И отрицательные значения‚ выведенные на дисплей рефлектометра. Затем полученный результат надо разделить на общее число соединений.

Наиболее точный способ определения средних значений потерь на соединениях в волоконно-оптическом пролете – это проведение измерений в отношении каждого соединения в обоих направлениях. Это значит‚ что потери на соединении отрезка волокна AB с отрезком волокна BC (см. Рис.20) надо сначала измерить с конца волокна A‚ а затем с конца волокна C‚ затем надо по отдельности усреднить значения потерь на каждое соединение и только после этого вывести среднее значение для всего волоконно-оптического пролета. Этот метод занимает много времени‚ поэтому обычно его можно использовать только после того‚ как соединения были сделаны во всей сети. Второй по своей эффективности метод заключается в том‚ чтобы определить "однонаправленное" среднее значение потерь на все соединения в пролете посредством измерений лишь в одном этом  направлении. Как правило‚ если появляется соединение "с усилением мощности"‚ то у следующего соединения будут потери‚ превышающие обычные. Это связано с тем‚ что волокно с более высоким уровнем обратного рассеяния‚ вызывающее "усиление мощности"‚ вызовет также и увеличение измеренных потерь при переходе к другому волокну‚ так что результаты этих двух измерений потерь на соединении взаимно уничтожают друг друга. Никогда не рассчитывайте средние значения потерь на соединении с использованием значений‚ полученных при измерении лишь в одном направлении‚ если отдельные значения потерь на соединении в пролете были получены путем измерений в различных направлениях.

Отраженные паразитные сигналы

Иногда можно увидеть френелевское отражение там‚ где его нельзя было ожидать – обычно после конца волокна. Обычно это происходит при появлении большого отражения в коротком волокне. Отраженный свет в действительности распространяется внутри волокна то взад‚ то вперед‚ что вызывает появление‚ на различных расстояниях от начального большого (подлинного) отражения‚ одного или нескольких ложных отражений. Так например‚ если большое отражение появилось на расстоянии 400 м‚ а затем появляется неожидавшееся отражение на расстоянии 800 м (удвоенное расстояние до первого отражения) и еще одно на расстоянии 1200 м (утроенное расстояние до первого)‚ то вполне вероятно‚ что второе и третье отражения являются паразитными отраженными сигналами. Ниже приводятся несколько способов  выявления таких паразитных отраженных сигналов и их возможного устранения.

1.         Измерьте расстояние до подозрительного отражения. Затем поместите курсор на середину этого расстояния. Если в этом месте‚ посередине‚ окажется ожидаемое отражение‚ то подозрительное отражение‚ вероятно‚ является паразитным.

2.         Подавите или ослабьте известное (подлинное) отражение. Так как количество отраженной мощности станет меньше‚ то и паразитный отраженный сигнал станет слабее (или исчезнет). Чтобы ослабить отражение‚ можно использовать у отражения гель для сопряжения по показателю преломления или уменьшить мощность‚ поступающую в отражающую точку‚ выбрав меньшую длительность импульса или увеличив  затухание в волокне перед отражением.

3.         Измените диапазон измеряемых расстояний (диапазон расстояний‚ выводимых на дисплей) рефлектометра. У некоторых рефлектометров паразитные отраженные сигналы появляются тогда‚ когда диапазон измеряемых  расстояний слишком короток. Измените установку диапазона и паразитный сигнал‚ может быть‚ исчезнет.

4.         Если Вам кажется‚ что паразитный сигнал возникает в волокне‚ то измерьте потери на участке с подозрительным отражением. При измерении потерь на соединениях на этом участке не будет обнаружено никаких потерь.

5.6.   Выбор оптического рефлектометра

При выборе оптического рефлектометра нужно принимать во внимание несколько факторов. Попросите совета и рекомендаций у тех‚ кто уже применяет оптические рефлектометры. Задайте самому себе следующие вопросы:

·         Какой тип (какие типы) волокон и на какой длине волны (каких длинах волн) Вы будете  тестировать? – одномодовое‚ многомодовое или и то и другое. Подумайте о том‚ что Вам понадобится в ближайшем будущем и на более длительную перспективу. Если Вам‚ может быть‚ понадобится тестировать различные типы волокон и/или на различных длинах волн‚ то подумайте о модульных системах‚ в которых рефлектометр можно будет переконфигурировать. Однако‚ если Вам‚ возможно‚ придется работать одновременно и с одномодовым и с многомодовым волокном‚ то‚ может быть‚ разумнее будет приобрести по отдельному рефлектометру для каждого типа волокна. Это даст Вам возможность делать обе работы одновременно‚ а не ждать‚ пока рефлектометр освободится. Что касается стоимости минирефлектометров в сравнении со стоимостью базовых блоков обычных рефлектометров‚ то более эффективным может оказаться приобретение двух минирефлектометров вместо одного базового блока обычного рефлектометра и двух модулей. Часто минирефлектометр стоит столько же или даже меньше‚ чем просто модуль обычного рефлектометра.

·         Какие виды измерений Вы собираетесь проводить – измерения потерь‚ расстояний‚ отражения‚ соосности волокон в опто-волоконных стыках? Убедитесь в том‚ что рефлектометр‚ который Вы выбрали‚ может выполнять все эти виды измерений легко‚ быстро и точно. Если Вам придется осуществлять тестирование волокна‚ находящегося в работе (как например‚ во время сращивания волокон в работающем кабеле)‚ то Вам понадобится рефлектометр‚ который может проводить активные измерения потерь на оптоволоконных соединениях в реальном масштабе времени. Как это ни удивительно‚ но лишь немногие модели рефлектометров могут осуществлять такие активные измерения. Выбирайте также переднюю панель с удобным расположением органов управления‚ а также дисплей‚ изображения на экране которого можно легко расшифровывать.

·         Как часто Вы будете использовать рефлектометр? Возможно‚ что Вы собираетесь использовать прибор только при возникновении какой-нибудь проблемы с волокном или только при проведении раз в полгода тестирования в ходе техобслуживания. В этом случае Вам нужен простой прибор  с небольшим числом  органов управления на передней панели и со встроенной функцией HELP‚ которая поможет Вам освежить самые элементарные познания в этом вопросе. Если Вы собираетесь использовать прибор часто‚ то Вам понадобятся более продвинутые органы управления‚ предназначенные для выполнения таких функций‚ как изменение масштаба по горизонтали и по вертикали‚ изменение длительности импульсов‚ перемещение курсоров‚ переключение на режим определения потерь‚ переключение длин волн и изменение ориентации экрана дисплея. Эти органы управления должны быть легко доступны – без необходимости обращения к меню разных уровней.

·         Сколько различных операторов будут работать на рефлектометре‚ какой у них будет уровень подготовки? Если работать на рефлектометре будут несколько человек‚ то рефлектометр должен быть "дружественным к пользователю" и должен быть способен выдавать совместимые результаты. Так например‚ если одна группа специалистов использует рефлектометр для того‚ чтобы создать волоконно-оптическую сеть‚ а другая для того‚ чтобы ее обслуживать‚ то каждое волокно нужно тестировать при одной и той же настройке‚ чтобы можно было сравнить результаты с исходными данными. Встроенная возможность хранения рефлектограмм в памяти  вместе с функцией наложения рефлектограмм одна на другую (делающей возможным наложение текущей рефлектограммы на рефлектограмму того же волокна‚ снятую при приемке) позволит быстро и точно сравнить характеристики волокна "до и после".

·         Какая документация Вам понадобится? Если Вам нужно постоянно хранить записи тестирования волокон‚ то лучше выбрать рефлектометр с принтером‚ графопостроителем и/или ЗУ на магнитных дисках. Подумайте также и о рабочем диапазоне и типе внешних принтеров и графопостроителей‚ которые будут поддерживаться прибором. Рефлектометр должен обеспечить Вам возможность сохранять информацию о рефлектограммах на диске‚ распечатывать ее на встроенном принтере/графопостроителе и/или печатать/вычерчивать ее с компьютерной программы‚ используя для этого принтер компьютера.

·         Будете ли Вы использовать компьютер для хранения и анализа данных? Весьма эффективный способ сохранения данных о рефлектограмме в файле – это сохранение информации в компьютере. Это позволит Вам в любое время выбирать рефлектограммы для их сопоставления и анализа. У некоторых изготовителей оптических рефлектометров имеются программы‚ которые эмулируют рефлектометр на компьютере‚ так что Вы сможете провести те же самые измерения потерь и расстояний на переносном или офисном компьютере – точно так же‚ как это можно сделать на рефлектометре. Программное обеспечение также должно быть в состоянии анализировать данные на рефлектограмме‚ чтобы создать таблицы событий в волокне и таблицы потерь в кабеле‚ которые станут частью полной документации. Если этот вариант кажется полезным для Вашей работы‚ то убедитесь в том‚ что эту программу можно будет использовать на том компьютере‚ на котором Вы работаете. Некоторые программы работают в MS-DOS®‚ некоторые в Windows®‚ некоторые и там и там.

·         Какую поддержку Вы хотите получить от продавца? При тестировании оптического волокна иногда можно сбиться с толка‚ и тогда Вам могут понадобиться незамедлительные ответы от кого-то‚ кто уже знаком с этой проблемой. Выясните‚ есть ли у поставщика оптических рефлектометров "линия поддержки" или какой-либо другой способ предоставлять техническую информацию. Является ли его местный представитель квалифицированным в техническом отношении и достаточно опытным‚ чтобы своей устной консультацией помочь Вам решить  Ваши проблемы? Проверьте‚ за какой срок выполняется гарантийный ремонт – сколько времени Вам придется обходиться без рефлектометра‚ если Вы пошлете его на ремонт? Какова репутация  изготовителя в соответствующих промышленных кругах? В Вашем районе?

·         Приобретете ли Вы когда-нибудь другие оптические рефлектометры? Если совместимость различных моделей имеет большое значение‚ то  определите (используя данные о предыдущих моделях изготовителя рефлектометров)‚ совместимы ли эти модели с нынешними (и будущими). Легко ли сопоставлять с нынешними рефлектограммами рефлектограммы‚ снятые несколько лет тому назад с помощью другой модели рефлектометра? Некоторые изготовители рефлектометров полностью изменяют свои старые модели при выпуске новых‚ не обеспечивая при этом обратной совместимости как в отношении функций‚ так и в отношении эксплуатации или данных на рефлектограммах. Если Вы решите сменить Ваш рефлектометр на новую модель‚ то придется ли Вам полностью переучивать операторов?

·         Еще одно соображение‚ которое надо принимать во внимание‚ – это вопрос о том‚ можно ли рефлектометр модернизировать‚ добавив новые функции или улучшив его работу. Некоторые модели надо выводить из работы и отправлять для модернизации на фабрику‚ в то время как большинство рефлектометров можно модернизировать на месте работы‚ просто установив в нем диск с новым системным программным обеспечением. Модернизация программного обеспечения может обеспечить выполнение совершенно новых функций и улучшить эксплуатационные характеристики без выведения рефлектометра из работы. Этот вопрос надо выяснить до совершения покупки.

5.7.   Оптические  минирефлектометры

Последнее достижение‚ касающееся рефлектометров‚ – это широкое распространение небольших работающих на батареях приборов‚ которые обладают теми же (а иногда и БОЛЬШИМИ) возможностями‚ что и обычные рефлектометры. Единственный недостаток оптических минирефлектометров – это отсутствие встроенного принтера‚ но и этот недостаток компенсируется обширным компьютерным программным обеспечением‚ которое обеспечивает возможность распечатки рефлектограмм с Вашего компьютера. Эти оптические минирефлектометры – как правило одно- ИЛИ многомодовые приборы‚ выполняющие также функцию автоматического анализа рефлектограмм. У наиболее укомплектованных и эффективных минирефлектометров имеется также встроенный дисковод для гибких дисков‚ встроенный оптический ваттметр‚ стабилизированный источник света и визуальный детектор обрывов (лазерный источник красного света). Некоторые минирефлектометры могут даже осуществлять тестирование КАК одномодового‚ ТАК И многомодового волокна (одним прибором‚ который называется "оптический рефлектометр с излучением на четырех волнах").

Оптический минирефлектометр способен построить  полную рефлектограмму волокна. При этом он может детализировать любую часть рефлектограммы посредством изменения масштаба‚ измерять потери на соединениях‚ выполнять измерения потерь между двумя точками‚ а также погонных потерь. В хорошем минирефлектометре имеются также функции Autoranging (Автоматическое масштабирование) и Autoanalysis (Автоматический анализ). В таких рефлектометрах сочетаются простота и удобство использования‚ небольшой размер с набором функций‚ присущих рефлектометру обычного размера. Если же Вы используете рефлектометры обоих типов‚ то сможете рефлектограммы‚ построенные на одном из них‚ использовать и на другом. Минирефлектометр – это оптимальный прибор для тестирования волокна любой длины. Некоторые модели могут тестировать волокно длиной до 250 км. При использовании лучших моделей‚ обладающих дополнительными функциями‚ большинство Вашего волоконно-оптического тестирующего оборудования будет находиться в одном корпусе (сам рефлектометр‚ ваттметр‚ тестер для измерения потерь‚ источник стабилизированного излучения‚ визуальный детектор обрывов и измеритель отраженного излучения).

При приобретении оптического минирефлектометра рекомендуем остановить свой выбор на приборе‚ имеющем большой‚ удобный для чтения экран с подсветкой‚ с функциями Autoranging и Autoanalysis‚ обеспечивающем тестирование "нажатием одной кнопки"‚ Желательно также‚ чтобы имелось внутреннее ЗУ (дисковод) для хранения данных (так чтобы можно было сохранять результаты тестирования и данные о настройке). Хорошо‚ если рефлектометр может измерять волокно большой длины и  выполнять тестирование с высокой разрешающей способностью. Если минирефлектометр предназначен для неопытного пользователя‚ то нужно найти модель‚ у которой имеется функция тестирования с помощью одной кнопки‚ расположенной в верхней части передней панели (эта кнопка становится доступной сразу же после включения  прибора). Это значит‚ что оператору нужно только включить прибор‚ подсоединить волокно и – для начала тестирования – всего лишь нажать одну хорошо заметную кнопку (неважно‚ о чем идет речь‚ – об определении места повреждения или о полном анализе). Полезно также получить определенные сведения о компании-изготовителе прибора. Имеется ли у нее опыт изготовления рефлектометров? Можно ли считывать и сравнивать рефлектограммы‚ полученные на другом рефлектометре? Какой поддержки можно ожидать от предприятия-изготовителя? Хотя минирефлектометры по своей сути – это уменьшенные версии своих более крупных собратьев‚ все же Вам нужно убедиться в том‚ что Вы получаете то оборудование‚ на которое можно положиться‚ и от того изготовителя‚ которому можно доверять.


6.  ПРИЛОЖЕНИЕ А. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ ВОЛОКНА

6.1.   Задачи тестирования оптического волокна

В настоящем разделе описываются наиболее часто выполняемые виды тестирования оптического волокна. Вам могут понадобиться лишь некоторые из них.

1.       Проверка целостности волокна

Волокно должно быть в состоянии пропускать свет – от передатчика до приемника. При этом тестировании определяется‚ может ли свет пройти от одного конца волокна до другого. Это самый основной и самый простой вид тестирования. Проверять наличие света на приемном конце можно с помощью простого оптического ваттметра (конечно‚ если свет вошел в другой конец волокна). С помощью рефлектометра можно также измерить общую длину волокна. Лазер‚ работающий в видимой части спектра‚ обеспечит Вам возможность визуальной проверки целостности волокна.

2.      Определение места обрыва в волоконно-оптическом кабеле

Прежде чем устранить в сети неполадки и вернуть ее в строй‚ надо определить место обрыва волокна. Поскольку обычно волоконно-оптический кабель недоступен для визуальной проверки‚ место обрыва обычно устанавливают с помощью оборудования для тестирования. Лазерный источник‚ работающий в видимой части спектра‚ вполне пригоден для обнаружения обрывов в тех частях волокна‚ которые примыкают к обоим концам линии. Для обнаружения обрывов‚ находящихся за пределами этих участков‚ используйте оптический рефлектометр/детектор обрывов.

3.      Идентификация волокна для сращивания

Часто бывает трудно определить‚ какое именно волокно из многих‚ имеющихся в кабеле‚ нужно сращивать со следующим. Поскольку свет в сети для человеческого глаза невидим‚ а условная расцветка волокон в месте сращивания может не соответствовать условной расцветке или цифровым обозначениям на стороне кабеля‚ примыкающей к узлу‚ то даже простое определение того‚ какое именно волокно нужно сращивать‚ становится трудновыполнимым без специального оборудования для тестирования. И тот‚ кто занимается сращиванием‚ и тот‚ кто занимается тестированием‚ должны работать с одним и тем же волокном‚ чтобы сократить время выполнения и тестирования соединения. Человеческий глаз может видеть свет‚ выходящий из конца волокна на расстоянии нескольких километров от источника света – лазера‚ работающего в видимой части спектра. А можно в месте соединения подсоединить волокно к оптическому ваттметру (с помощью адаптера для неоконцованного волокна или идентификатора волокна‚ механически прикрепленного к ваттметру) и проверить наличие света‚ поданного в волокно на конце с оборудованием. Тот‚ кто находится на конце с оборудованием‚ может определить‚ работает ли сотрудник‚ находящийся у места стыка‚ с каким-либо конкретным волокном или нет. Для этого нужно начать тестирование волокна  рефлектометром‚ наблюдая за рефлектограммой в реальном масштабе времени‚ а именно‚ выясняя‚ будут ли иметь место какие-либо изменения в отражении от конца волокна при его зачистке‚ скалывании и сращивании.

4.      Определение целостности волокна в оптоволоконном соединении

При создании или восстановлении волоконно-оптической сети нужно быть уверенным в том‚ что только что сделанное соединение достаточно высококачественное‚ чтобы пропускать свет из одного волокна в другое. Но недостаточно убедиться в том‚ что свет‚ поданный в волокно непосредственно перед местом соединения ‚ может пройти в какую-либо точку‚ находящуюся сразу за соединением (как‚ например‚ в системах подачи и обнаружения световых сигналов). Нужно также быть уверенным в том‚ что свет проходит весь путь до следующего соединения или до конца волоконно-оптического кабеля. Целостность волокна в месте соединения устанавливается проверкой прохождения света через соединение и его распространения до следующей открытой точки волокна. Эта операция осуществляется с помощью оптического рефлектометра или источника света и детектора. Проверить наличие света можно также механическим подключением идентификатора волокна (AM-450) и оптического ваттметра к какой-либо точке за соединением.

5.      Измерение потерь на оптоволоконных соединениях

Качество соединения измеряется в децибелах. Потери в соединениях нужно удерживать на низком уровне – для того чтобы достаточное количество света достигало детектора. Типичные постоянные потери на соединении – менее 0‚5 дБ. Что касается временных соединений‚ используемых при восстановительных работах‚ то они должны обеспечивать лишь прохождение света до приемника. Чтобы действительно измерить потери на соединении‚ нужно измерить количество световой энергии непосредственно перед ним и сразу же после него. Для достоверного измерения потерь на соединениях предназначены только оптические рефлектометры и приборы того же типа. Лазер‚ работающий в видимой части спектра‚ можно использовать для получения самого общего результата – "проходит/не проходит" (посредством наблюдения за тем‚ сколько света выходит из волокна наружу у соединения).

6.      Измерение потерь в волокне (полного затухания)

"Нижним пределом" для работы волоконно-оптической сети является наиболее низкий уровень сигнала‚ который может восприниматься детектором. Волоконно-оптические сети рассчитываются на конкретный "диапазон потерь"‚ который должен выдерживаться для обеспечения нормальной работы сети. При данном количестве света‚ поданного в волокно передатчиком‚ имеется максимальный уровень потерь световой энергии‚ которые можно допустить‚ не ослабляя сигнал настолько‚ что детектор на приемной стороне не сможет его воспринять. Полные потери включают в себя обычные потери в волокне‚ потери в каждом из соединений и все потери‚ вызываемые дефектами или сильными изгибами волоконно-оптического кабеля. Наиболее точно полные потери измеряются с помощью стабилизированного источника излучения известной пользователю мощности и оптического ваттметра. Оптический рефлектометр также может измерять полные потери‚ но с одним исключением: он не измеряет потери в разъемах.

7.      Определение качества волокна (измерение погонных потерь)

Качество волокна выражается в значении потерь (в децибелах) на километр. Чем ниже это значение (дБ/км)‚ тем длиннее будет сеть на оборудовании с определенным оптическим бюджетом. Волоконно-оптический кабель обычно заказывают изготовителю с определенным значением дБ/км и конкретной рабочей длиной волны. У одномодового волокна потери составляют‚ примерно‚ от 0‚20 до 0‚5 дБ/км‚ а у многомодового волокна – от 1 до 6 дБ/км (эти значения зависят от длины световой волны‚ диаметра волокна и других факторов). Эти погонные потери измеряют посредством тестирования с определением полных потерь‚ а затем полученный результат делят на длину волокна в километрах. Легче и эффективнее всего это можно сделать с помощью оптического рефлектометра.

8.      Измерение отражения от оптоволоконных соединений и разъемов

Отражение характеризуется тем количеством света‚ который отражается от конца волокна у механического соединения или разъема. Если назад‚ в передатчик отражается определенное количество световой энергии‚ то это может повлиять на работу сети – особенно для SDH (СЦИ, высокоскоростная цифровая сеть) и аналоговых видеосетей. Отражение измеряется в –дБ; для обеспечения бесперебойной работы оно должно составлять –40 дБ или ниже (–50 дБ ниже‚ чем –40 дБ). Измерить отражение на соединениях и разъемах в середине пролета можно только с помощью оптического рефлектометра.

9.      Оптические потери на отражение (ОПО)

Общие потери на отражение‚ называемые также оптическими потерями на отражение (ОПО)‚ – это общее количество света‚ отраженного от волокна при данном количестве света‚ излученного в волокно. Они включают в себя все отражения и обратное рассеяние в волокне. ОПО – это данные о том‚ сколько света возвращается в передатчик (источник света). Слишком большие ОПО могут привести к появлению различных проблем в сетях кабельного телевидения и высокоскоростных цифровых сетях (таких‚ как SDH). ОПО можно измерять двумя способами: 1. С помощью калиброванного источника света и ваттметра вместе с другими специальными компонентами – всех их можно объединить в измеритель ОПО. 2. С помощью оптического рефлектометра‚ обладающего функцией измерения ОПО. Измеритель ОПО определяет уровень отраженного сигнала непосредственно‚ в то время как рефлектометр рассчитывает ОПО по уровням отражения и обратного рассеяния‚ которые он обычно измеряет в волокне.

10.  Документирование результатов измерений (распечатка или запись на диск)

Чтобы должным образом поддерживать работу волоконно-оптической сети‚ нужно знать‚ какой она была в оптимальном состоянии – когда она была построена и введена в строй. Сравнивая результаты‚ полученные в ходе регламентного обслуживания‚ с первоначальными записями данных о полных потерях‚ потерях на соединениях и т.п.‚ можно определить‚ не ухудшается ли состояние какой-либо части сети. Подготовка документации включает в себя различные процессы – от записи результатов на листке бумаги до получения распечатки от тестирующего оборудования‚ до сохранения результатов тестирования на диске компьютера для последующего рассмотрения или анализа на компьютере. Наиболее эффективным и относительно недорогим средством архивации данных тестирования является оптический рефлектометр со встроенным дисководом для хранения данных. Он также делает возможным вызов первоначальных данных назад в прибор для их сравнения с результатами текущего тестирования.

Автономные программы‚ эмулирующие рефлектометр на настольных и переносных компьютерах‚ еще более повышают эффективность документации. Можно просто получить из рефлектометра (или какого-либо другого оборудования для тестирования) сохраненные результаты тестирования и работать с ними в офисе‚ а оборудование в это время будет продолжать использоваться. При использовании такой программы можно наложить текущую рефлектограмму на первоначальную и проверить‚ не произошло ли ухудшения. Программа может проанализировать Ваши результаты тестирования и сообщить Вам местонахождение соединений и потери на них. Кроме того‚ в любое время на принтере компьютера можно распечатать подробные данные или обобщенные сводки и подготовить удобные аккуратные отчеты.

ПРИВЯЗКА К МЕСТНОСТИ – это еще одна важная задача‚ которую можно выполнить с помощью результатов тестирования‚ сохраненных на диске. С помощью программы анализа волокна‚ определенные точки в кабеле (точки‚ находящиеся на определенном оптическом расстоянии от рефлектометра) можно привязать к определенным точкам на местности. "Ориентиры" обычно приводятся в разделе комментариев к рефлектограмме волокна (с перечислением неоднородностей). Туда можно занести ближайшее пересечение с улицей‚ номер инспекционного люка или географические координаты (для использования с системой GPS – глобальной спутниковой системой определения координат). Все это делает возможным определение того‚ где на местности можно найти то место в волокне‚ в котором возникла какая-либо проблема.


6.2.   Таблица выбора оборудования

Эту таблицу можно использовать для того‚ чтобы определить‚ какой вид оборудования Вам нужен для выполнения Ваших задач‚ связанных с тестированием. В нижней части приводятся максимальные диапазоны и данные о стоимости по каждой группе оборудования.

image022.gif

6.3.   Диагностическое оборудование компании ОПТИКТЕЛЕКОМ

 

Источники света

Используются вместе с оптическими ваттметрами или идентификаторами волокон для проверки целостности сварных швов, определения общих оптических потерь и идентификации волокон.

Примерные цены:         ИИТ ОТ-2-5-ИИ             830 – 1640 $

 

Оптические ваттметры

Используются вместе с источниками света или идентификаторами волокон. Легкие ручные приборы позволяют определять оптическую мощность и потери.

Примерные цены:         ИИТ ОТ-2-5                 от 1100 $.

ИИТ ОТ-2-6                 от 1600 $

EXFO FOT-920                         3680 – 11000$

 

 

Детекторы повреждений волокна

В сочетании с источником света используются для проверки целостности волокна и других задач. Детектором повреждений очень удобно определять ущемление волокна, слабое соединение, поврежденные участки, плохие сварные швы и разрывы волокон.

Примерные цены: от 250 $

Ручные идентификаторы волокон

Определяют наличие, направление и уровень сигнала в волокне. Принцип работы идентификатора основан на образовании изгиба волокна с малыми потерями. Метод не требует отсоединения волокна, поэтому волокно сохраняет работоспособность во время определения.

Примерные цены: от 1700 - 2200 $

Оптические регулируемые аттенюаторы

Незаменимы при определении УБО в цифровых системах. В сочетании с оптическим ваттметром и детектором УБО, аттенюатор обеспечивает наиболее точное определение УБО.

Примерные цены:         EXFO FVA                     3000 – 3500 $

Измеритель ОПО

Специально разработанны для определения оптических потерь на отражение. Прибор определяет ОПО более точно, чем обычный оптический рефлектометр. Включает в себя источник света и оптический ваттметр.

Примерные цены:         EXFO BRT                     3700 - 8300 $.

Оптические рефлектометры и минирефлектометры

Наиболее универсальные инструменты, проводящие многие диагностические процедуры. Лучшие оптические рефлектометры характеризуются большим динамическим диапазоном, использованием оптики с высокой степенью разрешения, применением специального программного обеспечения, оборудованы дисководом для сохранения данных. Минирефлектометры обладают всеми возможностями большого оптического рефлектометра, но отличаются легкостью, компактностью и предназначены для использования в полевых условиях.

Примерные цены:

с обычными модулями разного оптического бюджета  EXFO FTB 100   8600 - 26500$

ИИТ ОР-2-2       4500 – 9630$

с модулем определения замокания кабеля                    ИИТ ОР-2-2       от 5500$

Измерители ПМД

Измерение величины поляризационной модовой дисперсии стало особенно важным с началом внедрения DWDM технологий. Измерители ПМД представляют из себя небольшие по габаритам приборы, которые благодаря использованию интерферометрии обеспечивают быстрые, наиболее прямые измерения ПМД.

Примерные цены:        EXFO FTB-400 PMD       58000 – 65000 $

Измерители ХД

Компактные приборы для измерения хроматической дисперсии волокон в окнах длин волн 1310 и 1550 нм.

Примерные цены:        ИИТ ИД-2-2                  25000 – 35000 $

EXFO FTB-400 СD          от 108000 $

 

Системы дистанционного тестирования волокон

Данная система идеально подходит для автоматического управления работой целой волоконно-оптической сети. Все задачи: монтаж, текущий уход, разрешение проблем, ремонт, могут быть быстро отслежены и проконтролированы с центральной станции. Любые обрывы и прочие неисправности в считанные минуты локализуются с точностью до нескольких метров.


7.    Приложение Б. Английская и метрическая системы измерений

7.1.   Единицы измерения

Стандартной единицей измерения расстояний является метр (м). Стандартной единицей измерения времени является секунда (с). Умножая или деля эти единицы на 10‚ 100‚ 1000 и т.п.‚ мы получаем производные стандартные величины. Так например‚ что касается измерения длины‚ то мы получаем следующие‚ основанные на метре:

1 километр (км)  =

1 000 м

10+3 м

1 сантиметр (см) =

0‚01 м

10-2 м

1 миллиметр (мм)=

0‚001 м

10-3 м

1 микрометр (микрон) (µм) =

0‚000001 м

10-6 м

1 нанометр (нм) =

0‚000000001 м

10-9 м

1 пикометр (пм) =

0‚000000000001 м

10-12 м

Те же самые сокращения применяются и для других единиц измерения. Так например‚ единицы времени – это миллисекунды (мс)‚ микросекунды ((µс)‚ наносекунды (нс) и пикосекунды (пс).

7.2.   Преобразование английских мер в метрические и метрических в английские (примерное)

1 фут =

12 дюймов =

0‚305 м

1 дюйм =

0‚083 фута =

2‚54 см

1 миля =

5280 футов =

1‚61 км

1 метр (м) =

39‚4 дюйма =

3‚ 28 фута

1 километр (км) =

0‚621 мили =

3 279 футов‚ или 3‚28 кфт

7.3.   Стандартные и типичные значения в волоконно-оптической связи

Рабочие длины волн

850 нм‚ 1300 нм и 1550 нм

= 0‚85µм‚   1‚3µм и 1‚55µм (1000 нм = 1µм)

Наружный диаметр волокна без лакового покрытия

125µм

Диаметр сердечника волокна

8–10µм (одномодовое)

50–100µм (многомодовое)

Скорость света (c)

300 000 км/с = 186 000 миль/с = 0‚3х109 м/с  = 0‚3 м/нс

Показатель преломления волокна (n)

От 1‚4 до 1‚6 (средний – около 1‚5)

Скорость света в волокне (v)

= c/n = 200 000 км/с = 124 000 миль/с =   0‚2 м/нс = = 8 дюймов/нс (при "n" = 1‚5)

7.4.   Некоторые параметры‚ используемые в волоконно-оптической связи

Расстояние‚ которое проходит в волокне   1 нс световой импульс:

1 нс х 0‚2 м/нс   = 0‚2 м = 8 дюймов

Время‚ за которое свет проходит в волокне 1 милю:

1 миля/124 000миль/с  = 8µс

Время‚ за которое свет проходит в волокне 1 километр:

1 км/200 000 км/с = 5µс


Подготовлено специалистами компании "ОПТИКТЕЛЕКОМ"

>>на главную

 

 

Операции с документом