Методики проведения измерений
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Средства связи и информационная безопасность»
Курсовой проект по дисциплине:
«Метрология в оптических телекоммуникационных системах»
На тему: «Комплекс для измерения параметров волоконно-оптических линий»
Выполнил: Сабада И.В.
Группа: ЗИС-121
Проверил: Пляскин М.Ю.
Омск 2016 г.
Содержание
Введение……………………………………………………………………….......4
1. Нормируемые параметры ВОЛС..…………………………………………....5
2. Методы и средства измерения значений нормируемых параметров ВОЛС…………………………………………………………………….…….......6
3. Структурная схема комплекса………………...……………………….…..…16
4. Методики проведения измерений…………………………………….……...18
Список использованной литературы………...…………………………………22
Введение.
Технология оптоволоконных сред передачи является новой, быстро развивающейся и наиболее перспективной, и измерения в этой области наиболее важными.
Комплекс измерений выполняется в процессе строительства и технической эксплуатации волоконно-оптических линий связи локальных и корпоративных сетей и предназначен для определения состояния кабельной системы и качества функционирования оптических трансиверов активного оборудования, для предупреждения повреждений и накопления статистических данных, используемых при разработке мероприятий по повышению надежности связи. Проверяют затухание, вносимое сростками кабелей, затухание, вносимое полностью смонтированной кабельной трассой, уровни мощности оптического излучения на выходе передатчика и входе приемника оптоэлектронных модулей оконечного оборудования, а также коэффициент ошибок. При необходимости определяют места повреждений и неоднородностей.
|
|
|
Нормируемые параметры ВОЛС
При проведении измерений оптического волокна для волоконно-оптических кабелей (ВОК) основными характеристиками являются геометрические и механические характеристики оптических волокон, а также затухание, размер модового пятна, длина волны отсечки, хроматическая дисперсия (для одномодовых волокон), затухание, диаметр сердцевины, цифровая апертура, хроматическая дисперсия, многомодовая дисперсия (для многомодовых волокон).
При построении ВОЛС важнейшими параметрами ВОК являются целостность волокна и расстояние до места повреждения. Кроме того, любые пассивные и активные компоненты, включенные в ВОЛС, обладают как своими собственными параметрами, так и параметрами, связанными с подключением к ВОК. Так, например, сращивание волокон, подключение конвекторов и т.п. приводит к появлению необходимости измерений таких параметров, как возвратные и вносимые потери, коэффициент отражения, повторяемость компонентов. Подключение источников и приемников оптической мощности, оптических усилителей к ВОК требует измерения мощности и коэффициента усиления, чувствительности, спектральных характеристик и т.д.
|
|
|
Методы и средства измерения значений нормируемых параметров ВОЛС
Стандарты на параметры волоконно-оптической линии определяют требования к максимальному погонному затуханию; максимальному затуханию, вносимому соединителем или сростком; максимальной протяженности линии и ее сегментов. Для некоторых приложений может потребоваться соблюдение дополнительных требований: минимальной полосы пропускания, максимальных величин затухания и длины канала на основе волоконно-оптической линии.
В анализе оптоволоконных кабелей и узлов существенно различаются две категории задач: промышленный и эксплуатационный анализ.
Промышленный анализ включает в себя измерения узлов и параметров кабелей перед укладкой. Задачи измерений этого класса возникают при разработке нового оборудования, в процессе производства оптических кабелей и при подготовке кабелей к укладке для определения соответствия характеристик кабеля заданным нормам (анализ кабелей в бухтах). Параметры и характеристики оптических кабелей и аппаратуры линейного тракта, поставляемых предприятиями-изготовителями, измеряют в производственных условиях и оформляют в виде паспортных данных, которые должны соответствовать действующим нормам ГОСТов и ТУ.
|
|
|
Спецификация промышленного анализа кабелей включает в себя измерения следующих параметров: погонного затухания в оптическом волокне, диаметра модового поля, геометрических и механических характеристик оптоволоконного кабеля, полосы пропускания и дисперсии, длины волны отсечки, профиля показателя преломления, энергетического потенциала и чувствительности фотоприемного устройства, уровней оптической мощности устройств.
Учитывая требования высокой точности и автоматизации этого класса измерений, они выполняются системным измерительным оборудованием.
Измерения, выполняемые в процессе эксплуатации, предназначены для определения технического состояния линейных сооружений и аппаратуры, предупреждения повреждений и их устранения. Эти измерения делятся на профилактические, аварийные и контрольные. Их проводят с использованием специальной контрольно-измерительной аппаратуры и встроенных программно-аппаратурных тестов компьютерного оборудования.
|
|
|
Профилактические измерения предназначены для контроля технического состояния оптического кабеля и приемопередатчиков. Состав, объем и периодичность измерений зависит от условий эксплуатации, состояния контролируемых объектов и других факторов.
Аварийные измерения выполняются с целью быстрого определения места и характера повреждения оптического кабеля.
Контрольные измерения осуществляются после ремонта и предназначены для определения качества выполнения ремонтно-восстановительных работ.
Состав измерений и испытаний оптических волокон и кабелей, а также оптоэлектронных модулей активного оборудования на этапах строительства и эксплуатации приведен ниже.
Параметры, измеряемые в процессе строительства и эксплуатации: коэффициент затухания, затухания оптических сростков, кабельной трассы, расстояние до места повреждения или неоднородности, уровни оптической мощности, на выходе излучателя, разность уровней оптической мощности на входе приемника при непосредственном подключении к источнику и через измеряемый объект. Метод относится к группе "точка-точка", при которых измеритель и источник размещаются по разные стороны тестируемого объекта. Достоинством метода является учет и исключение из результатов измерения потерь мощности на входе и выходе измеряемого объекта, недостатком - необходимость обеспечения примерного равенства этих потерь при проведении калибровки и в рабочем режиме. Выполнять калибровку рабочего места с записью опорного значения в ЗУ приемника. После завершения процедуры записи, приемник автоматически переключается в режим измерения относительной мощности.
На втором этапе выполняется определение затухания, значение которого считываетется прямо с индикатора приемника. Обязательным условием проведения измерений является использование для соединения тестовых шнуров и контролируемого кабеля высококачественных разъемных соединителей, входящих в комплект тестера. Одновременно наличие тестовых шнуров позволяет добиться достаточно эффективного подавления "паразитных" излучаемых и вытекающих мод, что увеличивает точность получаемого результата.
В некоторых случаях используется метод прямого измерения. Согласно этому методу измеряют абсолютный уровень оптического сигнала на выходе источника излучения и на выходе тестируемого элемента (линии). Разность измеренных уровней дает величину затухания. Реализация этого метода требует предварительной калибровки приборов и соединительных шнуров. Метод дает хорошие результаты при значительных величинах измеряемого затухания.
Некоторые изготовители контрольного оборудования для кабельных систем выпускают приставки к своим кабельным сканерам, позволяющие тестировать волоконно-оптические кабели. При подключении приставки контроллер сканера автоматически опознает ее присутствие и запускает соответствующую программу. Результаты измерения уровня оптического сигнала выводятся на штатный индикатор основного прибора сканера и может быть при необходимости записаны в память для последующего документирования.
Структурная схема комплекса
Оптические рефлектометры во временной области (Optical Time Domain Reflectometer - OTDR), или просто рефлектометры, являются одним из наиболее мощных аппаратных средств для тестирования волоконно-оптических кабелей и находят использование во время строительства, аттестации, эксплуатационного обслуживания, проверки кабельных трасс.
Название прибора связано с тем. что существуют еще рефлектометры в частотной области, не получившие широкого распространения.
Структурная схема OTDR
Это обусловлено тем, что рефлектометр:
• позволяет за один цикл измерений одновременно определить целый ряд основных параметров оптического кабеля, в том числе его длину, погонное затухание, наличие мест неоднородностей и повреждений, их характер потери в соединителях, сростках и т.д. без проведения подготовительных работ;
• в отличие от оптических тестеров допускает выполнение большого комплекса измерений с одного конца оптического кабеля.
Основные недостатки рефлектометра как измерительного прибора состоят в следующем:
• ограниченный динамический диапазон (не более 40 дБ ), что связано с небольшой мощностью сигнала обратного рассеяния:
• высокая требовательность к качеству ввода излучения в тестируемое волокно;
• невозможность проведения измерения в реальном масштабе времени (время получения достаточно качественной рефлектограммы составляет не менее 30 с);
• большая стоимость.
Методики проведения измерений
Рефлектометр как измерительный прибор реализует метод обратного рассеяния.
В процессе проведения измерений контролируемое волокно зондируют через разветвитель мощными оптическими импульсами небольшой длительности. Из-за отражений от распределенных или локальных неоднородностей возникает поток обратного рассеяния. В процессе регистрации этого потока определяется затухание кабеля как функция его длины, анализ которой позволяет выявить местонахождение, характер неоднородностей и величины вносимых локальных и распределенных потерь. Полученные результаты представляются в визуальной форме.
Управляющий процессор обеспечивает согласованную работу полупроводникового лазера и электронного осциллографа. Для ввода оптических импульсов в волокно используется направленный ответвитель с оптическим соединителем.
Поток обратного рассеяния через ответвитель поступает на фотоприемник, где преобразуется в электрическое напряжение, подаваемое, в свою очередь, на вход вертикальной развертки Y-осциллографа. На экране последнего происходит формирование кривой обратного рассеяния.
Для улучшения массогабаритных характеристик прибора и расширения функциональных возможностей рефлектометра, увеличения числа вариантов представления результатов измерения и их сохранения для дальнейшего анализа многие модели рефлектометров особенно портативных, выполняют поточечное формирование рефлектограммы из значений, записанных во внутреннюю память в цифровом виде, а в качестве индикатора используется жидкокристаллический дисплей.
Высококачественные рефлектометры с высокой чувствительностью при исследованиях коротких трасс с малыми потерями в некоторых случаях фиксируют неоднородность на расстоянии, которое в два раза превышает длину кабельной трассы. Этот эффект определяется двойным отражением зондирующих импульсов от дальнего и ближнего конца волокна.
По углу наклона прямых участков рефлектограммы можно рассчитать величину удельных потерь, а по перепаду между начальной и конечной точками – общие потери в тракте. Для облегчения считывания показаний горизонтальная ось индикатора рефлектометра градуируется перед началом измерений в метрах, милях или футах, а вертикальная ось - в децибелах.
Конструктивные особенности рефлектометров
На практике находят применение одномодовые и многомодовые рефлектометры, которые работают во всех основных окнах прозрачности волоконных световодов и могут быть выполнены в виде стационарного прибора размером с профессиональный осциллограф (так называемый рефлектометр дальнего действия) или как портативный мини-рефлектометр. Небольшие габариты и масса последних в сочетании с хорошими характеристиками при работе на кабельных трассах длиной до нескольких десятков километров привели к широкому распространению мини-рефлектометров среди системных интеграторов, занимающихся созданием линии волоконно-оптической связи локальных и корпоративных сетей.
Мини-рефлектометры реализуют основные функции метода обратного рассеяния и позволяют:
• измерять общую длину линии и расстояние до отдельных неоднородностей;
• оценивать общее затухание кабельной трассы и отдельных ее участков, удельные потери, а также потери на неоднородностях и уровень обратного отражения.
Наглядность выполняемых измерений и информативность экрана индикатора в современных мини-рефлектометрах увеличивает наглядность выполняемых измерений.
Обычно рефлектометр имеет мертвую зону, так как измерения потока обратного рассеяния невозможны до окончания действия зондирующего импульса. Для устранения этого недостатка в рефлектометрах типа OFT-30 и OFT-50 немецкой фирмы Wandel & Goltermann предусмотрена внутренняя удлиняющая волоконная катушка, конец которой принимается за нуль шкалы.
Для снижения стоимости рефлектометров предложено решение в виде плат для установки в PC-совместимые компьютеры. Плата вставляется в слот стационарного или переносного компьютера и несет на себе электронные компоненты формирования зондирующего импульса, приема отраженного сигнала, его преобразования в электрический сигнал. Процедуры дальнейшей обработки и формирования рефлектограммы выполняет процессор компьютера, на котором предварительно должно быть инсталлировало соответствующее программное обеспечение. В случае необходимости в один компьютер может быть установлено несколько таких плат.
В данной работе рассмотрены два комплекса измерения параметров волоконно-оптических линий связи.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 555; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!