ЧТО ТАКОЕ ОПТИЧЕСКИЙ ВРЕМЕННОЙ РЕФЛЕКТОМЕТР?

Оптический рефлектометр (OTDR) — оптоэлектронный прибор, используемый для измерения характеристик оптического волокна. Его можно рассматривать как оптический эквивалент электронного рефлектометра.

Рефлектометр (OTDR) подаёт серию оптических импульсов в тестируемое волокно. Он также извлекает с того же конца волокна свет, рассеянный или отражённый от точек вдоль волокна. Сила отражённых импульсов измеряется и интегрируется как функция времени, а затем отображается на графике в зависимости от длины волокна.

Его можно использовать для оценки длины волокна и общего затухания, включая потери в сростках и сопряжённых разъёмах. Его также можно использовать для локализации неисправностей, таких как обрывы, и измерения оптических возвратных потерь. Для измерения затухания нескольких волокон рекомендуется проводить тестирование с каждого конца, а затем усреднять результаты, однако это значительное увеличение объёма работы противоречит распространённому утверждению, что тестирование можно проводить только с одного конца волокна.

Помимо необходимой специализированной оптики и электроники, рефлектометры обладают значительными вычислительными возможностями и графическим дисплеем, что позволяет им обеспечить значительную автоматизацию испытаний. Однако для правильной работы с прибором и интерпретации рефлектограммы требуется специальная техническая подготовка и опыт.

(Ссылка: ВИКИПЕДИЯ)

КАК РАБОТАЕТ РЕФЛЕКТОР?

Тестер оптического волокна OTDR работает косвенно, используя уникальное явление, характерное для оптического волокна, для измерения потерь, в отличие от оптических источников света и измерителей мощности, которые измеряют потери непосредственно в оптоволоконном кабеле, дублируя передатчик и приёмник волоконно-оптических линий передачи. Он работает как радар. Он сначала посылает сигнал по оптоволокну, а затем наблюдает за возвратом сигнала из одной точки. Этот процесс повторяется, затем результаты усредняются и отображаются в виде трека, который описывает весь период оптического волокна (или состояние) в зависимости от силы сигнала.

При распространении света по волокну небольшая его часть теряется из-за рэлеевского рассеяния. Рэлеевское рассеяние вызвано неравномерным рассеянием сигнала вдоль волокна. Зная параметры волоконно-оптического приёмопередатчика, можно определить мощность рэлеевского рассеяния. Если известна длина волны, она пропорциональна длительности импульса сигнала: чем длиннее время обратного рассеяния, тем выше мощность. Мощность рэлеевского рассеяния связана с длиной волны испускаемого сигнала: чем короче длина волны, тем выше мощность. То есть, длина волны обратного рэлеевского рассеяния 1310 нм превышает длину волны обратного рэлеевского рассеяния 1550 нм.

Рефлектометр использует рэлеевское рассеяние для описания характеристик оптического волокна. Рефлектометр измеряет часть рассеянного света, возвращающегося в порт рефлектометра. Поскольку свет рассеивается во всех направлениях, часть его просто возвращается обратно по волокну к источнику света. Этот отраженный свет называется обратным рассеянием, как показано ниже.

Мощность обратного рассеяния представляет собой фиксированную долю входящей мощности, и поскольку потери оказывают влияние на входящую мощность, отраженная мощность также уменьшается, как показано на рисунке.

Рефлектометр использует обратно рассеянный свет для проведения измерений. Он посылает очень мощный импульс и измеряет отраженный свет. Он может непрерывно измерять уровень отраженной мощности и, следовательно, определять потери в волокне.

Любые дополнительные потери, такие как потери на соединителях и сварных соединениях, приводят к резкому снижению передаваемой мощности в волокне и, следовательно, к соответствующему изменению мощности обратного рассеяния. Можно определить местоположение и степень потерь. В любой момент времени свет, который видит рефлектометр, представляет собой свет, рассеянный импульсом, проходящим через определённую область волокна.

Представьте себе импульс рефлектометра как виртуальный источник, который тестирует всё волокно между собой и рефлектометром, двигаясь по волокну. Поскольку скорость импульса при прохождении по волокну можно откалибровать, рефлектометр может сопоставлять то, что он видит в рассеянном свете, с фактическим местоположением в волокне. Таким образом, он может отображать количество рассеянного света в любой точке волокна.

Здесь требуется ряд расчётов. Помните, что свет должен выйти и вернуться, поэтому необходимо учитывать это при расчёте времени, сократив его вдвое и расчёте потерь, поскольку свет теряет мощность в обоих направлениях. Потеря мощности — логарифмическая функция, поэтому мощность измеряется в дБ.

Количество света, рассеянного обратно в рефлектометр, пропорционально обратному рассеянию волокна, пиковой мощности тестового импульса рефлектометра и длительности излучаемого импульса. Если для получения точных результатов требуется больше света обратного рассеяния, можно увеличить пиковую мощность или длительность импульса, как показано на рисунке.

Некоторые события, такие как разъёмы, демонстрируют большой импульс над линией обратного рассеяния. Это отражение от разъёма, стыка или конца волокна. Их можно использовать для измерения расстояний или даже для расчёта обратного отражения разъёмов или стыков — ещё одного параметра, который мы хотим проверить в одномодовых системах.

Рефлектометры обычно используются для тестирования с помощью пускового кабеля и могут использовать приёмный кабель. Пусковой кабель позволяет рефлектометру установиться после подачи тестового импульса в волокно и служит эталонным разъёмом для первого разъёма тестируемого кабеля для определения потерь. На дальнем конце кабеля также может использоваться приёмный кабель для измерения потерь на разъёме тестируемого кабеля.

КОГДА МЫ ИСПОЛЬЗУЕМ OTDR?

Поскольку рефлектометры очень дороги и предназначены только для узкоспециализированных целей, решение о покупке рефлектометра следует принимать взвешенно. Важно понимать, когда рефлектометр необходим, а когда он не подходит.

При монтаже внешней кабельной сети, например, междугородной сети или протяженной кампусной локальной сети со сращиваниями кабелей, нам понадобится рефлектометр для проверки качества волокон и сращиваний. Рефлектометр позволяет увидеть сращивание после его выполнения и подтвердить его работоспособность. Он также может обнаружить проблемы с напряжениями в кабелях, возникшие из-за неправильного обращения во время монтажа. При восстановлении кабеля после обрыва рефлектометр поможет определить место среза и проверить качество временных и постоянных сращиваний для восстановления работоспособности. На одномодовых волокнах, где отражения от разъёмов представляют проблему, рефлектометр легко выявит неисправные разъёмы.

Рефлектометры не следует использовать для измерения потерь в кабельной системе, хотя некоторые из них оснащены такой функцией. Это задача источника и измерителя мощности. Измеренные потери не будут коррелировать между двумя методами, и рефлектометр не сможет показать фактические потери в кабельной системе, которые обнаружит система.

Более того, ограниченное разрешение OTDR по расстоянию крайне затрудняет его использование в локальных сетях (LAN) или зданиях, где длина кабелей обычно составляет всего несколько сотен футов. OTDR испытывает значительные трудности с определением характеристик коротких кабелей LAN и зачастую просто сбивает пользователя с толку.

КАК ПРАВИЛЬНО ВЫБРАТЬ РЕФЛЕКТОР?

Рефлектометр (OTDR) — лучший вариант для определения длины волокна или получения данных о производительности оптических линий связи, поскольку он позволяет регистрировать такие события, как затухание в разъёме, потери в ответвителе или стыки в оптической сети. Однако рефлектометры очень дороги, поэтому важно знать, как выбрать правильный.

Выбор рефлектометра (OTDR) основан на сравнительно простом принципе: определение точных длин волн (850/1300 нм для многомодового волокна и 1310/1550 нм для одномодового волокна), установление необходимого динамического диапазона на основе расстояния и выбор оборудования с меньшей мертвой зоной.

В настоящее время на рынке представлено множество рефлектометров различных моделей, однако это сложные устройства, а тестирование оптоволокна, учитывая, что его характеристики и возможности значительно различаются, может стать проблемой при выборе наилучшего инструмента для каждой конкретной установки.

При выборе рефлектометров необходимо учитывать такие функциональные возможности, как динамический диапазон, мертвые зоны (затухание и событие), разрешение выборки, возможность установки пороговых значений для «годен/негоден», постобработка и составление отчетов и т. д.

Динамический диапазон

Эта спецификация определяет общие оптические потери, которые может проанализировать OTDR, и общую длину волоконно-оптической линии, которую может измерить единица. Чем выше динамический диапазон, тем большее расстояние может проанализировать OTDR. Спецификация динамического диапазона должна быть тщательно рассмотрена по двум причинам, указанным ниже.

1. Производители OTDR указывают динамический диапазон способами (играя с такими характеристиками, как амплитуда импульса, отношение сигнал/шум, время усреднения и т. д.). Поэтому важно полностью понимать их и избегать неподходящих сравнений.

2. Наличие недостаточного динамического диапазона приводит к невозможности измерить полную длину линии, что во многих случаях влияет на точность потерь в линии, потерь в разъеме и затухания на дальнем конце. Хорошим методом является выбор эмпирического OTDR, динамический диапазон которого на 5–8 дБ превышает максимальные потери, которые вы найдете.

Например, одномодовый рефлектометр с динамическим диапазоном 35 дБ имеет полезный динамический диапазон около 30 дБ. При условии нормального затухания волокна 0,20 дБ/км на длине волны 1550 нм и наличии соединений каждые 2 км (потери 0,1 дБ на соединение) такой прибор может точно сертифицировать расстояния до 120 км.

Для сравнения, одномодовый рефлектометр с динамическим диапазоном 26 дБ имеет полезный динамический диапазон около 21 дБ. При обычном затухании 0,5 дБ/км на длине волны 1300 нм и потерях в двух разъёмах около 1 дБ каждый этот прибор может точно измерять расстояния до 38 км.

Мертвые зоны

Мёртвые зоны возникают из-за отражений (разъёмов, механических соединений и т. д.). Вдоль линии связи, что влияет на точность измерения затухания с помощью рефлектометра, меньшие по размеру линии различают близко расположенные события, например, разъёмы коммутационных панелей и т. д.

Когда сильное оптическое отражение от события достигает рефлектометра, схема обнаружения насыщается в течение определённого периода времени (который в рефлектометре преобразуется в расстояние), чтобы восстановиться и вернуться к точной оценке обратного рассеяния. В результате этого насыщения часть оптоволоконной линии, отражающая сигнал после события, не «видна» рефлектометру. Отсюда и термин «мёртвая зона».

При определении производительности OTDR анализ мертвой зоны очень важен для обеспечения измерения всей линии связи. Часто указывают два типа мертвых зон:

1. Мертвая зона по событию : относится к минимуму, необходимому для того, чтобы последовательные события отражения могли быть «решены», т. е. отделены друг от друга. Если отражающее событие находится в пределах мертвой зоны предшествующего ему события, его невозможно обнаружить или правильно измерить. Стандартные отраслевые значения для этой спецификации составляют от 1 до 5 м.

2. Мертвая зона по затуханию : относится к минимально необходимому расстоянию после отражающего события, чтобы OTDR мог измерить потери отражающего события или отражения. Для измерения и характеристики небольших линий связи или обнаружения неисправностей в кабелях и коммутационных шнурах лучше всего, чтобы мертвая зона по затуханию была как можно меньше. Стандартные отраслевые значения для этой спецификации составляют от 3 до 10 м.

Разрешение выборки.
Разрешение выборки определяется как минимальное расстояние между двумя последовательными точками выборки, полученными прибором. Этот параметр важен, поскольку он определяет максимальную точность измерения расстояния и возможности диагностики неисправностей с помощью рефлектометра. Зависит от выбранной амплитуды импульса и диапазона расстояний.

Пороги Пройдено/Не пройдено