Что такое рефлектограмма оптического кабеля
Рефлектограммы оптоволоконного кабеля
Проведем анализ и расшифровку рефлектограмм для вашего обЪекта (495)5328232
Анализ и расшифровка рефлектограммы оптического кабеля
Сети на базе волоконно-оптического кабеля строятся сегодня повсеместно. При вводе в эксплуатацию новых, а также при диагностике уже существующих сетей применяют оптические рефлектометры (OTDR).
Оптический рефлектометр – это единственный инструмент, способный не только обнаружить неисправность в оптической линии, но и указать ее местоположение. Самые простые рефлектометры отображают результаты измерений в виде цифры, показывающей расстояние до повреждения. Рефлектометры такого типа не требуют никакой специальной подготовки для работы, но менее точно, чем профессиональные, отображают картину линии.
Результатом работы профессионального OTDR является специальный график – рефлектограмма. На нем представлена зависимость уровня мощности отраженного оптического излучения от расстояния. Соответственно, правильная расшифровка рефлектограммы позволяет выяснить, в каком конкретном месте происходит падение мощности или большой уровень отражения сигнала.
Анализ рефлектограмм требует от специалиста большого практического опыта. Тем не менее, определить основные проблемные места и измерить основные параметры оптического кабеля в большинстве случаев сможет даже новичок.
Что позволяет расшифровка рефлектограммы оптического кабеля?
Анализ рефлектограммы оптического кабеля позволяет обнаружить и измерить все основные параметры и события в кабеле, в том числе:
Анализ и расшифровка рефлектограммы: требования к измерениям
Итак, для проведения корректных измерений нужно выставить:
Расшифровка рефлектограммы по таблице событий
Событием в теории рефлектометрии называют любую неоднородность коэффициента преломления или, говоря простым языком, все соединения и повреждения оптического волокна. Они делятся на отражающие (коннектор, трещина) и неотражающие (сварка, макроизгиб).
Одним из составляющих анализа рефлектограммы является умение читать и расшифровывать данные из таблицы событий, которую выдает рефлектометр. В этой таблице отображаются:
В зависимости от модели оптического рефлектометра вы можете видеть на экране одновременно всю таблицу событий или только информацию по одному конкретному событию. Во втором случае для перемещения по событиям передвигайте маркер по графику.
Прием заказов ежедневно с 8-00 до 23-00
тел: 8-( 495 )-532-82-32
8-( 916 )-104-40-06
Оптическая рефлектометрия высокого разрешения
Б. Дж. Соллер, Д. К. Гиффорд, М. С. Вольф, М. Э. Фроггатт
Luna Technologies Incorporated, Блэксбург, США
Аннотация
Технология оптической связи быстро развивается по причине возрастания спроса и требований к скорости передачи данных. При увеличении объёма передачи информации и усложнении схем модуляции сигнала возрастают и требования к параметрам оптического тракта. Современное оборудования волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) всё чаще включает в себя компоненты, изготовленные на базе фотонных интегральных схем (ФИС). Использование новых элементов приводит к появлению дополнительных параметров, которые требуется учитывать при проектировании и монтаже надёжных систем передачи с высокой пропускной способностью. Измерение и комплексный анализ потерь в оптической линии связи является фундаментальной частью при конструировании и оптимизации характеристик компонентов оптоволоконных сетей. В этом обзоре приведен обзор различий между методами оптической рефлектометрии. Представлены преимущества оптической рефлектометрии обратного рассеивания (англ. Optical Backscatter Reflectometry – OBR) при решении ряда задач, включающих анализ параметров ФИС и волоконных сетей малой протяжённости.
Вступление
Рефлектометры – это инструменты, применяющиеся для проведения измерений параметров разных видов оптических систем, таких как: обратные потери, вносимые потери, расположение отражающих событий в волоконном тракте. В то время, как стандартные оптические рефлектометры, работающие во временной области, (англ. Optical Time Domain Reflectometer – OTDR), являются приборами, широко применяющимся при характеризации оптоволоконных сетей средней и дальней длины, оптическая рефлектометрия обратного рассеяния OBR, предлагает уникальную комбинацию высокого пространственного разрешения и чувствительности. Это делает OBR очень важным инструментом для анализа параметров менее протяженных локальных ВОЛС, компонентов и современных фотонных интегральных схем.
Отражающая способность и потери на отражение
Независимо от того, стоит ли задача анализа характеристик миниатюрной ФИС или определения оптимальных методов устранения неисправности в дальнемагистральном оптоволоконном кабеле, понимание и количественная оценка потерь вдоль оптического пути является ключевым этапом работы.
Обратные потери на отражение (англ. Return Loss – RL) определяются как отношение мощности излучения, отраженного назад от устройства/участка ВОЛС (PR), к мощности излучения, вводимого в этот участок (Pin). Величина является логарифмической и выражается в децибелах (дБ).
Высокие уровни оптических потерь на отражение могут снизить отношение сигнал / шум, способствовать увеличению частоты появления битовых ошибок, мешать работе оптического источника и в целом ухудшить характеристики работы того или иного оптического компонента или всей системы.
Рис. 1. Основные источники отражений
Измерение потерь на отражение
Рис.2. Измерение потерь на отражение с помощью рефлектометрии
Однако с помощью оптического рефлектометра временной области (англ. Optical Time Domain Reflectometer – OTDR) или оптического рефлектометра частотной области (англ. Optical Frequency Domain Reflectometer – OFDR) можно измерить потери на отражение по всей длине исследуемого участка. Всего существуют три основных метода пространственно-разрешенной рефлектометрии: оптическая рефлектометрия временной области (OTDR), оптическая низкокогерентная рефлектометрия (OLCR) и оптическая рефлектометрия частотной области (OFDR).
Оптические рефлектометры временной области (OTDR)
OTDR являются наиболее известными и популярными приборами, используемыми для проведения рефлектометрических измерений параметров ВОЛС. Принцип работы OTDR состоит в подаче оптических импульсов в оптическое волокно и измерении зависимости интенсивности отраженного и рассеянного света от временной задержки между введением сигнала и фиксацией его отражённой части на фотоприёмнике. Эти измерения используются для создания рефлектограммы или зависимости интенсивности полученного сигнала от длины оптического пути. Пример рефлектограммы OTDR показан на рис. 3.
Рис. 3. Пример OTDR‑рефлектограммы для простой сети (отображение потерь в зависимости от расстояния)
Динамический диапазон OTDR определяет максимальную определяемую длину оптического тракта. Для OTDR характерно наличие диапазонов измерений, достигающих сотен километров, что делает их полезными для анализа дальних волоконно-оптических линий связи. Пространственное разрешение OTDR, определяемое как наименьшее расстояние между двумя различаемыми событиями отражения, обычно определяется шириной импульса оптического излучения. Более короткая ширина импульса обеспечивает более высокое разрешение (близко расположенные точки), но ограничивает динамический диапазон и диапазон расстояний OTDR. Обычно исполнение OTDR позволяет оператору уменьшить ширину импульса до достаточной для того, чтобы разрешить события смежного отражения в границах 1 или 2 метров.
Пространственное разрешение OTDR также ограничено наличием мертвой зоны. Мертвая зона OTDR – это расстояние от точки отражения до следующего аналогичного события, которое OTDR не может идентифицировать как отражение. Мертвая зона OTDR обычно определяется шириной импульса, а также временем восстановления фотодетектора в пределах OTDR. Мертвые зоны часто наблюдаются на разъёме/входе OTDR и между любыми другими сильными отражателями.
Стандартные OTDR хорошо подходят для измерений относительно длинных участков, достигающих сотен километров и более. Для более коротких участков и в случаях, когда требуется более высокое разрешение, применяются OTDR с высоким разрешением, имеющие уменьшенную мертвую зону и повышенное пространственное разрешение, до десятков сантиметров.
Оптическая рефлектометрия с низкой когерентностью (OLCR)
Низкокогерентная оптическая рефлектометрия (англ. Optical Low-Coherence Reflectometry – OLCR) – это метод измерения, позволяющий определить координаты события отражения с высокой точностью. В основе этого метода лежит интерферометрический метод измерения, при котором используются широкополосный источник излучения с низкой когерентностью и перестраиваемая линия задержки.
Следует отметить, что, несмотря на то, что OLCR позволяет достигнуть высокого пространственного разрешения измерений в оптическом волокне (до нескольких десятков микрометров), максимальная длина исследуемого участка равна нескольким десяткам сантиметров. Таким образом, применение OLCR ограничено анализом характеристик отдельных оптических компонентов, таких как волоконно-оптические коннекторы.
Оптическая частотная рефлектометрия (OFDR)
Если сравнивать максимальную длину исследуемого участка, то между OTDR и OLCR находятся приборы, работающие по принципу частотной рефлектометрии (англ. Optical Frequency Domain Reflectometry – OFDR). OFDR – интерферометрический метод измерений, в котором используется высококогерентный лазерный источник излучения с непрерывно перестраиваемой длиной волны. Анализ интерференционной картины производится с помощью преобразования Фурье, позволяющего получить зависимость интенсивности отражения от расстояния до точки введения зондирующего излучения.
OFDR является оптимальным методом измерений при решении задач, требующих сочетания высокой скорости, чувствительности и разрешения при анализе коротких и промежуточных длин линий передачи.
Оптическая рефлектометрия обратного рассеяния (OBR)
Оптическая рефлектометрия обратного рассеяния (англ. Optical Backscatter Reflectometry – OBR) является методом, полученным путём добавления к OFDR поляризационных измерений, что приводит к улучшению чувствительности и разрешения без уменьшения длины анализируемого оптического тракта.
Упрощенная схема измерения методом OBR приведена на рис. 4. Излучение перестраиваемого лазерного источника разделяется и распространяется по двум плечам интерферометрической схемы: опорному и рабочему. В опорное плечо входит контроллер поляризации, использующийся для равного распределения интенсивности излучения между двумя взаимортогональными поляризационными состояниями. Затем излучение, распространяющееся по опорному плечу, попадает на поляризационный светоделитель и на фотоприёмники S и P, использующиеся для измерения интенсивности излучения с двумя различными поляризациями.
Рис. 4. Упрощенная схема системы оптической рефлектометрии обратного рассеяния (OBR)
Результатом является получение значения комплексных коэффициентов отражения. Затем с помощью обратного преобразования Фурье из полученных данных вычисляют искомую зависимость. Высокое разрешение OBR определяет его незаменимость в анализе ФИС, компонентов интегральной фотоники и других малогабаритных компонентов. Благодаря расширению максимальной анализируемой длины отрезка волокна до 2 км, метод OBR также оказывается полезным при устранении неполадок относительно коротких волоконных сетей или измерения задержки передачи сигнала с точностью до нескольких пикосекунд. На рис. 5 приведено сравнение технологий оптической рефлектометрии. Сопоставляя длину исследуемого участка и пространственное разрешение, график иллюстрирует уникальный охват применений OBR рефлектометров.
Рис. 5. Области применений методов оптической рефлектометрии
Ультравысокое пространственное разрешение и отсутствие мертвых зон
Основное преимущество OBR перед другими рефлектометрами является беспрецедентное пространственное разрешение без ограничений, присущих OTDR, вызванных наличием мёртвых зон.
Так как принцип работы приборов OBR основан на анализе в частотном диапазоне, мёртвые зоны отсутствуют. События отражения, происходящие на малой дистанции друг от друга, с помощью OBR легко различимы. Пространственные разрешения этих рефлектометров достигают от 10 мкм для участков с длиной до 30 м и разрешения в 1 мм для участков длиной 2 км (см. таблицу).
Разрешение OBR увеличивается с ростом показателя преломления материала световода. Например, кремниевые ФИС можно исследовать с разрешением около 5 мкм.
Таблица. Измерительные возможности OBR
Дополнительные возможности измерений с OBR
В дополнение к измерению пространственно-разрешённых обратных потерь RL, OBR-рефлектометр позволяет одновременно получить значения других важных характеристик оптических световодов:
Рис. 6. Измерение вносимых потерь (IL) по уровню обратного рассеяния
Так как OBR позволяет проводить измерения спектрального сдвига в обратном рассеянии Рэлея с высокой точностью, его также можно использовать для измерения механических напряжений (деформаций) или температуры, используя оптическое волокно в качестве чувствительного элемента. Специалисты компании Luna воплотили эту возможность в отдельной измерительной платформе (ODiSI), которая позволяет провести измерения механических деформаций и температуры вдоль оптического волокна с пространственным разрешением меньшим, чем 1 мм.
Уникальная точность и разрешение OBR делают его основным инструментом для ряда применений, включая измерение параметров ФИС и волоконных сетей небольшой протяжённости. Ниже приведены три применения, иллюстрирующие измерительные возможности OBR:
Вышеперечисленные применения не являются единственными, но наглядно иллюстрируют области, в которых эти приборы могут быть полезны: проектирование оптических систем, тестирование, анализ и устранение неполадок.
Анализ оптоволоконных сетей небольшой протяженности
Высокое разрешение OBR также хорошо подходит для анализа неисправностей и их устранения в локальных ВОЛС небольшой протяжённости. По мере продолжающегося роста объёма передаваемых данных растёт общая доля FTTP сетей и высокоскоростных оптических линий связи в городских центрах обработки данных (ЦОД) (рис. 7). Оптоволоконные линии также применяются в воздушных судах, кораблях и других средствах передвижения для обеспечения бортовой связи. Для точного анализа этих линий в ходе монтажа и эксплуатации идеально подходят рефлектометры OBR.
Рис. 7. Дата-центры включают множество волоконных соединений высокой пропускной способности и относительно небольшой протяженности
Пример измерения параметров относительно короткой линии связи приведён на рис. 8. OBR предоставляет детальный отчёт о потерях в тракте аналогично OTDR. Однако взаимное положение событий определяется с высокой точностью благодаря преимуществу в разрешении и отсутствию мёртвых зон. Например, в месте расположения второго коннектора наблюдается высокий уровень отражений, что позволяет предположить несоосность расположения сердцевин оптических волокон в месте стыка. Однако разрешение OBR позволяет более детально рассмотреть эту область и определить, что отражение также наблюдается за коннектором в 8 мм от его торца, на трещине в волокне. Её появление, очевидно, связано с наличием механического напряжения в области выхода волокна из ферулы.
Рис. 8. Пример измерения OBR для коротких волоконных сетей
Анализ фотонных интегральных схем и световодов
Измерения потерь оптической мощности и дисперсии являются критическими при проектировании и производстве устройств в интегрально-оптическом исполнении. Способность измерительного прибора позволить разработчику «заглянуть» внутрь фотонной интегральной схемы (ФИС) и предоставить пространственную зависимость потерь, включая область стыковки оптического волокна с ФИС, является незаменимой для улучшения конструкции оптического световода и интегральной схемы.
В качестве примера на рис. 9 представлен результат анализа планарной световодной схемы с помощью OBR. Рефлектограмма показывает потери, возникающие в области ввода/вывода излучения, вносимые волноводом потери и даже малые отражения, возникающие в точках пересечения оптических путей внутри схемы. Также наблюдается уширение пика отражения на дальнем конце устройства. Это свидетельствует о наличии дисперсионной зависимости. Используя стандартные функции анализа OBR, оператор также может определить групповую задержку в зависимости от длины волны передаваемого излучения. Наклон групповой задержки указывает на наличие хроматической дисперсии, характерное для компонентов этого типа.
Рис. 9. Пример измерения OBR для компонента на основе планарной световодной схемы
В качестве дополнительного примера на рис. 10 приведён результат проведённого с помощью OBR от компании Luna анализа световода, сформированного в кремниевой пластине. На рефлектограмме отчётливо видны 50 отражений внутри ФИС, находящихся на расстоянии 50 мкм друг от друга.
Рис. 10. Сканирование с помощью OBR волноводного устройства кремниевой фотоники
Измерение оптической задержки и длины световода
Длину оптического волокна, а также временную задержку передачи сигнала можно точно измерить при помощи OBR рефлектометра. Такие измерения необходимы для контроля качества высокоточных соединений специальных оптических волокон, диагностики проблем и сертификации в случаях повышенных требований к временным задержкам в каналах передачи информации, в финансовых центрах обработки данных, системах передачи эталонных сигналов времени и частоты, активных фазированных антенных решётках.
Благодаря высокой частоте дискретизации, OBR позволяет измерить задержку с точностью до пикосекунд. На рис. 11 представлено в качестве примера измерение задержки в двух оптических волокнах, каждое из которых имеет длину около 50 м. OBR рефлектометр определяет разницу в задержке между двумя соединениями как 95 пс, что для этого волокна соответствует разнице в длине в 19.3 мм.
Рис.11. Пример измерения задержки и длины оптического волокна
Рис. 12. Оптический рефлектометр обратного рассеяния OBR LUNA 4600
OBR4600 имеет лучшие характеристики, работает в C&L диапазоне (1525-1610 нм) или O (1270-1340 нм). Его отличает широкий динамический диапазон в 80 дБ при при измерении RL. OBR-рефлектометры от Luna сочетают в себе интуитивно понятную и мощную программную платформу для проведения интерактивных измерений и анализа полученных данных, а также инструменты для лёгкой интеграции OBR в производственную/испытательную линию.
Что такое рефлектограмма оптического кабеля
Что такое OTDR?
Оптический Рефлектометр (OTDR) сочетает в себе лазерный источник и детектор, которые позволяют получить информацию о состоянии волокна. Лазерный источник отправляет сигнал в волокно, а детектор принимает излучение, отраженное от различных элементов линии. В соответствии с полученным сигналом строится график и после проведения анализа создается таблица событий (дефектов, неоднородностей и т.п.), которая содержит полную информацию о каждом компоненте линии. Отправляемый сигнал представляет собой короткий импульс определенной мощности. После отправки сигнала таймер точно отсчитывает время прохождения импульса, зная свойства волокна, время затем пересчитывается в расстояние. По мере прохождения импульса в волокне небольшая часть энергии возвращается назад к детектору. Это происходит из-за отражения на соединениях и рассеяний в самом волокне. После того как импульс полностью вернулся к детектору, в волокно отправляется другой импульс и так далее до истечения установленного времени накопления данных. Таким образом, за секунды проводится множество измерений, которые затем усредняются и позволяют получить ясное представлению о составе линии. После завершения процесса накопления данных также происходит обработка сигнала для расчета расстояния, общих потерь в линии, оптических возвратных потерь (ORL) и затухания в волокне. Главным преимуществом использования рефлектометра является проведение измерения с одной стороны линии, что требует наличия только одного оператора и одного прибора для оценки состояния линии или нахождения неисправности в сети. На рисунке 1 показана блок-схема рефлектометра.
Рисунок 1. Блок-схема OTDR
Как это было описано в предыдущем разделе, рефлектометр позволяет получить графическое представление линии, измеряя уровень излучения, которое вернулось после отправления импульса. Заметьте, что излучение имеет два типа: постоянный низкий уровень, возникающий в волокне, который называется Рэллеевским рассеянием и пиковое отражение высокой мощности в точках соединения, которое называется Френелевским отражением. Рэлеевское рассеяние используется для расчета уровня затухания в волокне в виде функции от расстояния (выражается в дБ/км). Это затухание показано прямой наклонной линией на рефлектограмме. Это явление возникает по причине естественного отражения и поглощения излучения на неоднородностях волокна. При попадании в неоднородность происходит перенаправление излучения в различных направлениях, что создает затухание сигнала и обратное рассеяние. Короткие длины волн затухают больше чем длинные, которые могут распространяться на большие расстояния в стандартном волокне. На рисунке 2 показано Рэлеевское рассеяние.
Рисунок 2. Релеевское рассеяние
Рисунок 3. Френелевские отражения, созданные (1) механическим соединителем (2) оптической розеткой (3) открытым коннектором
Что такое мертвые зоны?
Мертвая зона для отражений
Рисунок 4. Слившиеся события для длинной мертвой зоны
Рисунок 5. Измерение мертвой зоны для отражений
Важность наличия наименьшей возможной мертвой зоны для отражений заключается в возможности рефлектометра обнаруживать близко расположенные события в волокне. Например, тестирование внутриобъектовых сетей требует применения рефлектометра с самыми короткими мертвыми зонами, поскольку патч-корды, которые соединяют различные передающие системы очень короткие. Если мертвые зоны слишком протяженные, некоторые коннекторы могут быть пропущены и не будут обнаружены техническим персоналом, что только усложняет нахождение потенциальных проблем.
Мертвые зоны для затуханий
Мертвая зона для затуханий представляет собой минимальное расстояние после Френелевского отражения, где рефлектометр сможет точно измерить потери следующего за отражением события. Продолжая использовать автомобильный пример ситуация выглядит примерно так: после истечения некоторого времени после ослепления, ваши глаза восстановятся достаточно для того, чтобы идентифицировать и проанализировать природу этого объекта на дороге. Как показано на рисунке 6 детектор будет иметь достаточно времени для восстановления и таким образом сможет обнаружить и измерить потери на данном событии. Минимальное необходимое расстояние измеряется от начала отражающего события до момента падения уровня отражения до 0,5 дБ выше уровня обратного рассеяния (см. к рисунку 7).
Рисунок 6. Мертвая зона по затуханию
Рисунок 7. Измерение мертвой зоны для затуханий
Важность мертвых зон
Короткие мертвые зоны позволяют рефлектометру не только обнаруживать событие, следующее за отражением, но и также получать информацию о потерях близко расположенных событий. Например, потери короткого патч-корда в сети теперь могут быть измерены, что позволит техническому персоналу иметь более ясное представление о том, что происходит внутри.
Мертвые зоны также подвержены влиянию другого фактора, а именно зависят от ширины импульса. В технических спецификациях используется наименьшая ширина импульса, что позволяет указать наименьшую мертвую зону. Однако, мертвые зоны не всегда имеют одинаковое значение, они увеличиваются вместе с увеличением длины импульса. Использование наиболее длинного импульса приводит к получению очень длинных мертвых зон, однако у таких импульсов есть свое предназначение, которое будет рассмотрено далее.
Динамический диапазон
Одним из наиболее важных параметров рефлектометра является динамический диапазон. Этот параметр показывает, какой максимальный уровень потерь рефлектометр может проанализировать на своем порте от уровня обратного рассеяния до указанного уровня шумов. Другими словами динамический диапазон представляет собой максимальную длину волокна, которую можно измерить с максимальным импульсом. Следовательно, чем больше динамический диапазон (в дБ), тем большее расстояние может быть измерено. Очевидно, что максимальное расстояние зависит от конкретного применения, поскольку потери в тестируемой линии отличаются. Коннекторы, соединения волокон (сварки) и разветвители являются теми основными факторами, которые уменьшают максимальную длину в рефлектометрических измерениях. Поэтому проведение более длительного усреднения и использование правильно выбранного диапазона расстояний являются ключевыми параметрами для увеличения максимального измеряемого расстояния. Большинство технических характеристик динамического диапазона приводятся для наиболее длительного импульса с трехминутным периодом усреднения и соотношением сигнал/шум (SNR)=1 (усредненный уровень среднеквадратичного значения шума). Опять необходимо отметить, что важно прочитать все примечания в технических спецификациях для получения подробной информации об условиях измерения.
Хорошим правилом является выбор рефлектометра, который имеет динамический диапазон на 5-8 дБ выше, чем максимальные ожидаемые потери. Например, одномодовый рефлектометр с динамическим диапазоном 35 дБ имеет полезный динамический диапазон около 30 дБ. Предполагая, что типичное затухание в волокне равно 0,20 дБ/км на длине волны 1550 нм, а соединения волокон располагаются каждые 2 км (с потерями 0,1 дБ на соединение), то такой прибор сможет точно измерить расстояние до 120 км. Максимальное расстояние может быть приблизительно рассчитано разделив динамический диапазон рефлектометра на затухание в волокне. Это поможет определить какой динамический диапазон позволит прибору достичь конца волокна. Обратите внимание, что чем больший уровень потерь присутствует в линии, тем больший динамический диапазон потребуется для успешного измерения. Также необходимо отметить, что большой динамический диапазон, указываемый для импульса 20 мкс не гарантирует большого динамического диапазона при коротких импульсах. Чрезмерная фильтрация рефлектограммы помогает искусственно увеличить динамический диапазон для всех импульсов, но за это придется заплатить в виде ухудшения разрешения и ухудшения возможности обнаружения дефектов (подробное объяснение этого явления будет рассмотрено ниже).
Ширина импульса
Что такое ширина импульса?
Ширина импульса представляет собой время, на протяжении которого, лазерный источник излучает (включен). Как мы знаем, время пересчитывается в расстояние и, таким образом, импульс имеет длину. В рефлектометрии импульс переносит энергию необходимую для создания в линии обратного рассеяния, по которому проводится оценка параметров линии. Чем короче импульс, тем меньше энергии он переносит и, тем на меньшее расстояние он распространяется из-за потерь, присутствующих в тестируемом волокне (т.е. затухания, коннекторов, сварок и т.п.). Длительный импульс позволяет переносить больше энергии и используется для измерений волокон большой протяженности. На рисунке 8 показана ширина импульса как функция времени.
Рисунок 8. Короткий и длинный импульсы
Если импульс слишком короткий он, теряет свою энергию не достигнув конца волокна, приводя к тому, что уровень обратного рассеяния становится слишком низким и информация теряется на фоне шума. Это приводит к невозможности измерения всей длины волокна. В связи с этим полностью линию измерить невозможно, поскольку измеренное расстояние до конца волокна будет намного короче, чем реальная длина волокна. Рефлектометр не может далее обрабатывать полученный сигнал, и результат измерения может быть некорректным.
Практическое использование импульсов различной длительности
В случаях, когда рефлектограмма становится чрезмерно зашумленной имеется два легких способа, позволяющих получить более чистую рефлектограмму. В первом случае возможно увеличить время измерения, что приведет к значительному улучшению (увеличению) SNR, и при этом будет сохранено хорошее разрешение, т.к. импульс по-прежнему остался коротким. Однако, увеличение времени измерения имеет свои ограничения и не позволяет до бесконечности увеличивать соотношение сигнал/шум. Если рефлектограмма все еще остается зашумленной, тогда можно переходить ко второму методу, при котором используется следующий доступный больший по длительности импульс (больше энергии). Однако необходимо заметить, что мертвые зоны также увеличиваются вместе с увеличением импульса. К счастью большинство рефлектометров на рынке оснащены автоматическим режимом работы, который выбирает подходящую длительность импульса для тестируемого волокна. Эта функция может быть очень удобна, когда потери в линии или длина линии не известны.
При оценке сети или волокна обязательным условием является выбор правильной длительности (ширины) импульса для тестируемой линии. Короткие импульсы, короткие мертвые зоны и низкая мощность используются для тестирования коротких линий, где события расположены близко. Длинные импульсы, длинные мертвые зоны и высокая мощность используются для тестирования протяженных линий или при высоком уровне потерь в сети.
Разрешение и точки выборки
Способность рефлектометра правильно определять расстояние до неоднородности зависит от комбинации различных параметров, среди которых разрешение и точки выборки. Разрешение может быть описано как «минимальное расстояние между двумя последовательно расположенными точками выборки, которые были измерены прибором». Этот параметр имеет критически важное значение, поскольку от него зависит точность определения расстояния и способность рефлектометра указывать положение неоднородностей. В зависимости от выбранной ширины импульса и диапазона расстояний это значение может меняться от 4 см до нескольких метров. Следовательно, для поддержания наилучшего возможного разрешения необходимо взять большое количество точек. На рисунках 9а и 9б проиллюстрирована роль, которую играет высокое разрешение для нахождения дефектов.
Рисунок 9: Разрешение и эффективность нахождения дефектов: (a) разрешение 5 метров (более высокое разрешение). (б) разрешение 15 метров (низкое разрешение)
Как было рассмотрено выше, наличие большого количества точек выборки позволяет получить более высокое разрешение (расстояние между точками короче), что является наилучшим условием для обнаружения неоднородностей в линии.
Заключение
В настоящее время на рынке доступно множество моделей рефлектометров, которые позволяют решать различные задачи по тестированию и измерениям – от простых локаторов обрывов до профессиональных, насыщенных функциями инструментов. Для того чтобы сделать осознанный выбор при покупке рефлектометра, необходимо принимать во внимание фундаментальные параметры, поскольку выбор оборудования основанный только на обобщенных параметрах и стоимости приведет к проблемам в случае если выбранная модель не будет соответствовать применению для которого она предназначалась. Рефлектометр имеет ряд сложных характеристик, и большинство их предполагает принятие компромиссных решений. Понимание этих параметров и знание, каким образом их можно проверить поможет покупателям сделать правильный выбор, удовлетворяющий предъявляемым требованиям и позволяющий увеличить производительность и сохранить средства.
ВОЛС-НН :: Cварка оптики, тестирование и паспортизация :: Нижний Новгород :: 2019