Принцип роботи оптичного рефлектометра (otdr)
Оптичний рефлектометр (OTDR) - це вимірювальний прилад, призначений для визначення відстані до неоднорідностей показника заломлення оптичного волокна: зварних з'єднань, макро вигинів, конекторів, обривів і т д. Його робота заснована на детектування відбитих сигналів внаслідок релеевскому розсіювання і Френелевскую відображення.
В ході діагностики оптичного волокна, оптичний рефлектометр посилає в нього зондує імпульс.
Зондувальний імпульс - це світловий імпульс певної амплітуди і тривалості. Його характеристики багато в чому визначають максимальну протяжність вимірюваної лінії і роздільну здатність вимірювання.
Одночасно із запуском зондуючого імпульсу, рефлектометр починає відлік часу. Поширюючись через оптичне волокно, імпульс стикається з різними перешкодами (ушкодженнями, неоднородностями), від яких відбувається відображення частини сигналу. Відбитий сигнал поширюється в зворотному напрямку і час його надходження на вхід рефлектометра фіксується.
Все неоднорідності показника заломлення в рефлектометрии називаються "Події". У свою чергу, події діляться на відображають (викликані Френелевскую відображенням) і неотражающих (викликані релеевскому розсіюванням)
Рисунок 1 - Структурна схема оптичного рефлектометра
В результаті, час поширення сигналу до пошкодження обчислюється як розділене на два час проходження імпульсу до пошкодження і назад.
Відстань до події обчислюється за формулою: L = T * V, де Де T - час поширення імпульсу до події; V - швидкість поширення імпульсу
Швидкість поширення імпульсу в волокні обчислюється з формули
Малюнок 2 - Формула визначення показника заломлення
Використовуючи показник заломлення n (виставляється в рефлектометром) і швидкість поширення світла у вакуумі C0 (константа).
Результат вимірювання рефлектометр представляє у вигляді графіка, званого рефлектограмм.
Малюнок 3 - Типова рефлектограмм
Підвівши курсор до якої-небудь події, на нижній осі можна побачити на якій відстані від точки вимірювання воно знаходиться.
Найчастіше, результати вимірювань в чисельному вигляді наводяться і в таблиці подій, в якій вказуються для кожної події:
- номер події
- втрати, дБ (на відображають і не відображають події)
- відображення, дБ (на відображають події)
- відстань до події, км
Малюнок 4 - Оптична рефлектограмм з таблицею подій
Однак в таблицю в автоматичному режимі потрапляють тільки ідентифіковані рефлектометром події. Разом з тим, в ряді випадків рефлектометр не здатний ідентифікувати зварене з'єднання з малими втратами, і доводиться знаходити його на рефлектограмме в ручному режимі. Програмне забезпечення деяких рефлектометрів дозволяє додати в таблицю знайдене в ручному режимі зварене з'єднання.
При вимірюванні 12 волоконного кабелю, з'ясувалося, що 10 волокон мають по 3 зварювання (на відстані 4 км, 8 км і 12 км). У 2-х інших волокнах в автоматичному режимі виявлено тільки 2 зварні з'єднання (на відстані 4 км і 12 км). Це викликано тим, що зварні з'єднання вийшли дуже хорошими. Разом з тим, з'єднання на відстані 8 км є на всіх волокнах і її необхідно показати в звіті. В цьому випадку, в програмному забезпеченні відкривається рефлектограмм, виставляється курсор на відстань 8 км і додається подія. На цю подію з'являється можливість в ручному режимі виміряти втрати. Після додавання такої події, інформація про нього з'являється в таблиці подій і звіті. Таким же способом можна видалити помилково знайдене подія (Фантом), яке іноді з'являється внаслідок переотражения сигналу від неякісного або брудного коннектора на вході рефлектометра.
Для отримання коректних результатів втрат на події, необхідно проводити двосторонні вимірювання з наступним обчисленні середнього значення на кожній події.
Визначення зварного з'єднання (макро вигину) оптичного волокна за допомогою рефлектометра (OTDR)
Як відомо, зварене з'єднання і макро вигин, відносяться до що не відображає подій, тобто від цих подій не відбувається відображення сигналу. Відповідно, для визначення їх місця розташування оптичний рефлектометр проводить вимірювання розсіювання світла (релеевскому розсіювання) в кожній точці волокна. Причому кількість точок вимірювання є характеристикою АЦП рефлектометра і чим більше кількість цих точок, тим більше роздільна здатність приладу.
У налаштуванні рефлектометра присутній такий параметр як «Поріг по які відображають подій». Цей параметр визначає мінімальний перепад рівня розсіювання, який буде сприйматися рефлектометром як що не відображає подія. Так, мінімальне значення порога неотражающих подій у більшості оптичних рефлектометрів: 0,01 дБ. Це означає, що перепади зі значенням менше 0,01 дБ будуть сприйматися як шуми, а перепади розсіювання більше 0,01 дБ - як неотражающих подія, потрапляти в таблицю подій і позначатися відповідним значком (рис 4, події №2,3,4) . На перший погляд здається, що настройка цього коефіцієнта не потрібна і варто використовувати завжди мінімально можливий поріг, однак в разі наявності великої кількості перешкод, можлива поява помилкових подій, що може ввести вимірювача в оману.
Малюнок 5 - Процеси, що відбуваються в місці зварювання волокон різних виробників
На малюнку 5 продемонстрований випадок, коли волокно з великою кількістю домішок зварено з волокном з меншою кількістю домішок. В цьому випадку при вимірюванні зліва направо, рефлектометр фіксує різке зменшення рівня зворотного розсіювання (релеевскому розсіювання) і ідентифікує подію як неотражающих з великими втратами. При вимірюванні зі зворотного боку, при переході з одного волокна в інше рівень зворотного розсіювання різко збільшується, що ідентифікується як посилення. Природно, в даному випадку ми маємо справу не з реальним посиленням, а з псевдо посиленням. Тому для визначення реальних втрати на зварному з'єднанні необхідно проводити двосторонні вимір, і обчислювати середнє значення втрат на зварному з'єднанні по формулі Асв середовищ = (А св А-Б + А св Б-А) / 2.
Визначення разь е багато сполуки (коннекторние) оптичного волокна за допомогою рефлектометра (OTDR)
Роз'ємне з'єднання відноситься до відображає подій. Рівень відображення сигналу від коннекторние з'єднання описаний у відповідних стандартах і в вебінарі "Оптичні роз'єми: типи, установка, чистка". Відбитий від такого з'єднання сигнал безпосередньо фіксується оптичним рефлектометром і відображається на рефлектограмме і таблиці подій див. Малюнок 3, а також рис 4 (події № 1,5,6,7).