Статьи

К списку статей

Потери в волоконно-оптическом кабеле. Приборы и методы измерений.


Метод вносимых потерь
Базовая схема измерений потерь приведена на рис. 3.
Потери в измеряемом устройстве:
а (дБ) = P0 (дБм) - P1(дБм)
Смеситель мод - специальное устройство, предназначенное для выравнивания оптических мощностей отдельных мод и установления режима равновесного распределения энергетики мод - РРМ. Следует заметить, что многие рекомендуемые зарубежными разработчиками методики измерения затухания требуют обязательного применения смесителей при проведении любых измерений, в том числе при измерении потерь с помощью импульсного оптического рефлектометра (OTDR). Того же требуют и действующие в России ГОСТы. Примем это за обязательное условие и во всех вышеприведенных схемах будем иметь в виду присутствие смесителя, даже если он на них не изображен.
В качестве источника излучения применяют светодиод, лазер с фиксированной длиной волны или лампу белого света с монохроматором при измерении спектральных потерь на отдельных длинах волн.
В приведенной схеме на рис. 3, а в целом обеспечиваются условия ввода оптического излучения в измеряемое волокно. Считается, что для большинства случаев таких условий ввода вполне достаточно. Однако после присоединения измеряемого устройства к калибровочному волокну условия ввода излучения могут измениться, поскольку при проведении калибровки по рис.3, а. свет из волокна полностью попадает на фоточувствительную площадку измерителя, а при подключении измеряемого устройства вследствие неточной юстировки в него может попасть не вся, а лишь часть мощности, вышедшей из калибровочного волокна. Для того чтобы компенсировать такую погрешность, желательно схему рис. 1, а несколько усложнить (рис. 4).
Измеряемое устройство включается в разрыв между двумя калибровочными волокнами. При этом как калибровочные волокна, так и измеряемое устройство по возможности должны быть выполнены из одного и того же волокна (если измеряемое устройство является волокном). При таком включении появляются две оптические розетки, каждая из которых вносит определенные изменения, отличающиеся от паспортных величин. Эти изменения могут быть впоследствии учтены и исключены из результатов.
Метод измерения возвратных потерь
Для измерения возвратных (или обратных) потерь, большая величина которых может внести значительное ухудшение качества передачи в системе связи (особенно одномодовой), применяется метод, получивший в западной литературе название Optical Continuous Wave Reflectometer (OCWR) - оптический рефлектометр непрерывного излучения. Рефлектометр изображен на рис. 5.
Оптические возвратные потери (в английской аббревиатуре - ORL) - это отношение оптической мощности, вернувшейся назад (к источнику излучения), к мощности, введенной в систему источником. В одномодовых системах большие возвратные потери могут стать главным источником возникновения и передачи ошибочных битов. Особенно опасными бывают отражения от торцов световодов в коннекторах, где величина отражения может достигать 4-5% от падающей на них мощности. Отраженный свет попадает в кристалл лазерного диода и может вызвать перескок моды и модальный шум.
Точность метода OCWR зависит от вносимых потерь и отражений компонентов. Для повышения точности должно быть выполнено 2 условия:
  • прибор должен быть откалиброван по известному отражению;
  • должны быть измерены фоновые излучения (фоновые возвратные потери - уровни мощности, отраженные от устройств, не подлежащих измерению, которые потом необходимо вычесть из результатов измерения). С целью калибровки OCWR для точных измерений к выходу источника подключают калибровочный кабель. Затем измеряют уровень вернувшейся мощности, с которым сравнивают все последующие измерения.
    Для надежного тестирования линии необходимо применять приборы с длиной волны и типом источника, соответствующим рабочей длине волны и типу излучателя системы передачи. Если такое соответствие нарушить, результат тестирования будет иметь погрешность. Обычно для многомодового источника максимально возможная спектральная ширина излучения составляет 50 нм для длины волны 850 нм и 150 нм для длины волны 1300 нм. Однако это не означает, что источник системы передачи будет занимать весь указанный спектральный диапазон. Как правило, спектральная ширина светодиодного источника составляет 10-200 нм, а лазерного диода - 1-5 нм при разбросе центральной длины волны ±30 нм. Разброс центральной длины волны тестирующего источника может также составлять ±30 нм. Таким образом, в результат измерения может добавиться спектральная погрешность, вызванная разными параметрами источника оптического излучения системы передачи и тестирующего источника. Для уменьшения такого рода погрешности в коротких многомодовых линиях лучше применять в качестве тестирующего источника светодиодный источник с центральной длиной волны, не выходящей за пределы спектральной ширины источника системы передачи.
    Итак, задача измерения потерь в оптическом волокне не является такой уж простой, как может показаться. И даже применяя рассмотренные нами методы и правила, можно получить результат, лежащий далеко от истины. Причем погрешность может составлять от 10до 100%, в зависимости от выполнения дополнительных правил, которые познаются в процессе работы. Далеко не последнюю роль играет чистота рук, инструментов, приборов, волокна и окружающей среды. Например, процедура очистки оптического волокна жестко регламентируется рекомендациями ITU-T (Международный телекоммуникационный союз по телефонии). Российские же ГОСТы, ОСТы и РД по подготовке оптического волокна для проведения измерений, к сожалению, до сих пор не разработаны, поэтому монтажники подходят к процедуре измерений так же, как они действовали при работе с металлическими жилами. А при работе с волокном необходимо учитывать каждую мелочь - ведь высокий статический заряд кварца, из которого изготавливается сердцевина волокна, притягивает мельчайшие частицы пыли, соизмеримые с его поперечными размерами. Оседая на торце сердцевины, такие частицы перекрывают путь распространения света, внося тем самым значительные потери, особенно в одномодовых волокнах, у которых мал диаметр сердцевины.
    В рамках представленной статьи нами не рассматривались рефлектометрические методы измерения потерь и методы, связанные с применением аттенюаторов оптического излучения, потому что такие методы являются темой отдельного материала.
    Теперь о линейности измерителя. В хорошем измерителе равным приращениям оптической мощности соответствует одинаковое приращение показаний прибора. Для того чтобы выполнялось такое условие, необходимо иметь фотодиод с линейной зависимостью фототока от мощности оптического излучения и хорошую схему обработки преобразованного в электрический вид оптического сигнала. При нарушении линейности измерителя показания прибора не отражают истинного уровня принимаемого сигнала. Особенно важна линейность при измерении очень малых и очень больших уровней сигнала, т.е. на границах динамического диапазона, где возможности линейного детектирования ограничиваются линейным же участком ватт-амперной характеристики фотодиода.
    На малых уровнях к измеряемой оптической мощности добавляются собственные шумы фотодиода и тепловые шумы электронных элементов входных цепей. При этом ошибка измерения может достигать величины 50% и более, в зависимости от отношения величины сигнала к уровню шумов. Свой вклад в показания вносят условия окружающей среды и механические воздействия. Кроме того, внутренние электронные схемы обработки сигнала также могут вносить погрешность в показания. Для проверки погрешности, заложенной в прибор при изготовлении, и контроля ее величины с течением времени измерительные приборы оптического диапазона должны проходить первичную поверку при выпуске из производства (с отметкой в паспорте на прибор или вкладышем о первичной поверке). В процессе эксплуатации из-за старения электронных компонентов и условий работы технические характеристики прибора могут измениться. Поэтому необходимо предъявлять их на ежегодную поверку в метрологические организации. Поверку измерительной техники для оптического волокна производят такие организации, как ВНИИОФИ (Москва) или ТЕСТ (Санкт-Петербург).
    Возможность непосредственного измерения затухания является одним из достоинств большинства измерителей оптической мощности. При наличии такой функции освобождается много времени, затрачиваемого, в противном случае, на записи и расчеты потерь. При выборе ИОМ желательно оценить необходимость такой функции, если ее наличие влияет на стоимость прибора.
    Источники оптического излучения (ИОИ) предназначены для ввода в оптическую систему стабильного светового потока известной мощности и длины волны (табл. 2). В данном случае измеритель мощности калибруется для работы на длине волны источника. Для гарантированной точности измерения потерь в волокне источник должен как можно более точно имитировать рабочие характеристики передающего оборудования:
    1. Работу на соответствующей длине волны от источника предпочтительно такого же типа (светодиод или лазер).
    2. Стабильную по времени и величине выходную мощность и спектральные характеристики в течение всего времени проведения измерений.
    3. Параметры коннектора и выходного волокна должны соответствовать параметрам компонентов передатчика системы.
    4. Величина выходной оптической мощности должна быть достаточной для проведения измерений в самом худшем случае, который может возникнуть в оптической кабельной системе.
    Таблица 2. Сравнительные технические характеристики источников оптического излучения различных предприятий-производителей
    Производитель ЛОНИИР КБВП Wavetek ANDO EXFO
    Марка «Алмаз11» FOD 2107 OLS-6 AQ4251 FOT 700
    Тип источника Лазер Лазер Лазер Лазер Лазер
    Длина волны, нм 850
    1310
    1550
    1550 1310
    1550
    1310
    1550
    1310
    1550
    Уровень выходного сигнала, дБ больше или равно -3 -3 -7 -7 -4
    Нестабильность выходного уровня, дБ 0,1 0,05 Н/д 0,05 (за 5 минут)
    0,1 (за 8 часов)
    Ширина спектра излучения, нм меньше или равно 5 Н/д Н/д меньше или равно 5 меньше или равно 5
    Время непрерывной работы от одного комплекта источников, ч 30 24 Н/д 15 195
    Габариты, мм 195х100х41 150х90х30 185х95х49 265х88х43 227х110х64
    Вес, г Н/д 300 500 450 860

    Таблица 3. Технические параметры волоконно-оптических телефонов

    Название компании Модель Вид Перекрываемое расстояние, км Режим работы
    «Оптел» ОТУ-30 Портативный До 150 Дуплекс
    ЛОНИИР ДИАЛОГ-7 Портативный До 200 Дуплекс
    EXFO FOT-920
    VCS-10
    VCS-15A
    VCS-20A
    Портативный
    Портативный
    Портативный
    Портативный
    От 55 до 200
    От 6 до 38
    От 115 до 200
    От 55 до 200
    Дуплекс
    Полудуплекс
    Дуплекс
    Дуплекс

    А. Сергеев. ООО «НТЦ «Метида»
    "Алгоритм Безопасности" № 1, 2006 год.

  • Монтажные и расходные материалы

    Внешний вид Клипса для трубы 20 Внешний вид Клипса для трубы 20
    Крепление для труб ПВХ с защелкой D = 20 мм
    1

    Производитель Промрукав
    Внешний вид П-274 (500 м) Внешний вид П-274 (500 м)
    для полевой связи
    5 463

    Производитель Разные производители
    Внешний вид КСПВ 4х0,5 (200м) Внешний вид КСПВ 4х0,5 (200м)
    Кабель с однопроволочными 4 жилами, D-внешний = 3,4 мм, D-жил = 0,5 мм (200 м бухта)
    5 544

    Производитель Паритет
    Внешний вид КПСнг(А)-FRLS 1х2х0,2 Внешний вид КПСнг(А)-FRLS 1х2х0,2
    Кабель огнестойкий, оболочка из безгалогенной полимерной композиции
    7 116

    Производитель СегментЭнергоКабель
    Внешний вид РК-75-2-11 Внешний вид РК-75-2-11
    Кабель коаксиальный однопроволочный с полиэтиленовой изоляцией, D-внешний = 3,3 мм, R = 75 Ом, с оплеткой 92%
    8 050

    Производитель Разные производители
    Внешний вид ШВВП 2х0,75 (200м) Внешний вид ШВВП 2х0,75 (200м)
    Провод с медной многопроволочной жилой, с изоляцией из ПВХ-пластиката, в оболочке из ПВХ-пластиката (бухта 200м)
    9 200

    Производитель Паритет
    Внешний вид ПВС 2х1,5 Внешний вид ПВС 2х1,5
    Провод силовой многопроволочный, гибкий, в полвинилхлоридной оболочке, 2 скрученные медные жилы в ПВХ изоляции, гибкий, Uраб.до 380 В, Sжил.=1,5мм2, tраб.-25...+40°С
    15 755

    Производитель Разные производители
    Внешний вид КПСнг(А)-FRLS 1х2х1,0 Внешний вид КПСнг(А)-FRLS 1х2х1,0
    Кабель огнестойкий, оболочка из безгалогенной полимерной композиции
    19 079

    Производитель СегментЭнергоКабель
    Внешний вид КПСВВнг(А)-LS 2x2x0,5 Внешний вид КПСВВнг(А)-LS 2x2x0,5
    Кабель монтажный для ОПС, не поддерживающий горения, пониженной пожароопасности с низким газо и дымовыделением, 2 пары, D-внешний=5,2х8,8 мм, D-жил=0,8 мм (красный)
    19 522

    Производитель Разные производители
    Внешний вид Гофра-Л-16 с зондом Внешний вид Гофра-Л-16 с зондом
    Труба гофрированная ПВХ 16 с зондом
    4

    Производитель Промрукав
    Найдено товаров: 3016
    1 2 3 4 5

    Возврат к списку

    Создание проекта системы видеонаблюдения всего за несколько минут;
    Все РЕАЛЬНО: в т.ч. сектора наблюдения, параметры кабельных трасс;
    Загрузка готовых планов и их масштабирование;
    Спецификация обрудования и смета создается автоматически;
    Дружелюбный интерфейс;
    Индивидуальные настройки программы и оборудования.
    Техподдержка встроена непосредственно в программу.
    Регистрация занимает одну минуту.

    ОТ ЗАПРОСА ДО ОФОРМЛЕННОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ - 15 МИНУТ