Рефлектограммы оптического кабеля что это

Рефлектометрия оптических волокон (ВОЛС)

Принципиальное отличие рефлектометрии от прямого измерения оптических потерь приборами OLTS состоит в том, что оптический рефлектометр OTDR, размещенный на ближнем конце, посылает в проверяемый сегмент излучение и регистрирует сигналы, вернувшиеся назад к исходному порту. Измерительного оборудования или заглушек на дальнем конце сегмента нет.

Современные рефлектометры определяют значения оптических потерь на участках волокна, муфтах и коннекторных соединениях. Однако такая оценка производится на основании отраженного излучения – метод заведомо менее точный, чем непосредственное измерение потерь при помощи источника излучения на одном конце и измерителя на другом. Вместе с тем, рефлектометрия позволяет определить, какой из элементов ВОЛС вносит наибольший вклад в общие потери, в то время как прямое измерение двухмодульными приборами OLTS дает лишь суммарное значение потерь, без детализации по составным элементам линии.

Типичная рефлектограмма простой волоконно-оптической линии

На рисунке показана рефлектограмма одномодовой волоконно-оптической линии длиной 2887 м, снятая прибором OptiFiber Certifying OTDR производства Fluke Networks на длинах волн 1310 нм (синий график) и 1550 нм (зеленый график). Рефлектометр подключен к сегменту через катушку длиной 131 м (Launch Cable, согласующий кабель); нулевая отметка длины соответствует конечному разъему катушки и началу тестируемого сегмента.

Основная задача согласующего кабеля – перекрыть мертвую зону в начале рефлектограммы, чтобы к моменту, когда первые отраженные сигналы вернутся к фотоприемнику, тот уже пришел в рабочее состояние и мог их зарегистрировать. В старых моделях рефлектометров длина согласующего кабеля могла составлять несколько километров. В новых приборах, использующих более отзывчивые фотоприемники, длина катушки составляет 100-150 м.

Доля излучения, которая отражается в волокне от различных препятствий и направляется назад к фотоприемнику, очень мала. Самое сильное естественное отражение (например, от конца сегмента, представляющего собой заполированный под 90º торец волокна) не превышает 4% от исходной мощности излучения – это коэффициент отражения, близкий к френелевскому. Другие виды отражений существенно слабее, поэтому фотоприемники приходится делать очень чувствительными, а источники – очень мощными, особенно с учетом того, что сегменты могут иметь большую протяженность. По этой причине при проведении рефлектометрических измерений активное оборудование на дальнем конце лучше отключить из соображений безопасности.

Некоторые производители заявляют о наличии в портах активного оборудования светофильтров, отсекающих длины волн, на которых проводят измерение рефлектометры. Однако модели рефлектометров разнообразны, работают на разных длинах волн в зависимости от типа волокна и режима измерения, и надежнее физически отсоединять активное оборудование, чтобы исключить риск его повреждения мощным излучением рефлектометра. Кроме того, необходимо следить, чтобы рядом с последним разъемом сегмента при измерении не оказались блестящие и отражающие предметы – зеркала, мобильные телефоны, металлические браслеты от часов и т. п. Лучше всего закрыть последний разъем в сегменте защитным пластиковым или резиновым колпачком.

Анализ рефлектограммы оптического кабеля

Рефлектометр OTDR позволяет обнаружить и отобразить на рефлектограмме коннекторные соединения, сварные и механические соединения, изгибы и другие неоднородности волокна – так называемые события (Events). Неоднородности могут быть отражающими и неотражающими. Коннекторные соединения с полировкой PC/SPC/UPC, открытый конец сегмента с таким же разъемом, трещина в волокне или обрыв, образующие поверхность разлома под углом порядка 90º к оси волокна – примеры отражающих неоднородностей. В этих случаях происходит отражение части исходного излучения в направлении фотоприемника. На рефлектограмме такие события отображаются в виде пиков.

Отражающие и неотражающие неоднородности на рефлектограмме

Отражающие неоднородности сопровождаются потерями, ведь отражение части сигнала назад приводит к тому, что излучение, распространяющееся в прямом направлении, ослабевает как минимум на ту же величину. Однако для классификации события как отражающего принципиально именно наличие отражения. В отличие от отражающих неоднородностей, такие события как сварные соединения, трещины под углами, отличными от 90º к оси волокна, макро- и микроизгибы, внутренние дефекты световодов относятся к неотражающим неоднородностям. Отражающей составляющей в них нет, а потери вызваны рассеиванием излучения не в сторону источника. На рефлектограмме такие события (Loss Event) выглядят как ступеньки, направленные вниз. (Однако в случаях соединения волокон разных производителей, место сварного стыка может отображаться и ступенькой вверх). Такое событие «Gainer» описано ниже.

Чем больше угол трещины отклоняется от нормали к оси волокна, тем меньше доля отражаемого излучения:

События, в которых доля отраженного излучения не превышает сотых долей процента, относятся к неотражающим – в таблице они выделены серым фоном. Если в сегменте присутствуют коннекторные соединения APC с угловой полировкой, они будут отображаться на рефлектограмме как неотражающие события, поскольку имеют угол отклонения 8º. Качественно заполированные и чистые соединения APC при некоторых условиях могут остаться вообще незамеченными в ходе измерения.

Угол наклона участков рефлектограммы между пиками характеризует погонное затухание по длине кабеля. Если в сегменте везде используется волокно одного и того же типа и качества, все участки рефлектограммы, снятой на одной длине волны, должны иметь одинаковый наклон.

Угол наклона рефлектограммы, характеризующий величину рэлеевского рассеяния в оптическом кабеле

При прочих равных условиях с изменением рабочей длины волны погонное затухание в кабеле в дБ/км изменяется, что приводит к изменению угла наклона рефлектограммы.

Разница особенно хорошо заметна для многомодовых волокон – см. ниже рисунок с рефлектограммой, полученной прибором Fluke Networks DTX-OTDR. Зеленый график, снятый при 1300 нм, имеет наклон относительно горизонтали меньше, чем у синего графика, снятого при 850 нм. На той же рефлектограмме показаны отражающие события для начала и конца линии, а также два события отражения в середине сегмента – на расстоянии 103 и 153 м от ближнего конца.

Рефлектограмма многомодового сегмента длиной 203 м (прибор Fluke Networks DTX-OTDR)

Трактовка событий и само отображение графиков на рефлектограмме в очень большой степени зависят от программного обеспечения рефлектометра и алгоритмов обработки полученных данных. Однако существует базовый набор событий, которые фиксируются практически всеми рефлектометрами.

Первый коннектор тестируемого сегмента или согласующего кабеля, подключенный к порту рефлектометра.

Величину потерь на этом соединении численно определить нельзя. Максимум, что могут оценить рефлектометры – степень загрязнения порта прибора. При слишком большой загрязненности может выводиться сообщение о том, что измерение невозможно до тех пор, пока не будет выполнена очистка порта прибора.

Launch Event, Launch Cable

Конечный разъем согласующего кабеля (при его использовании) – точка подключения к тестируемому сегменту.

Использование согласующего кабеля позволяет не только перекрыть мертвую зону в начале рефлектограммы, но и измерить потери на первом коннекторном соединении проверяемого сегмента.

Tail, Tail Cord, Patch Cord

Разъем шнура или перемычки («принимающего волокна»), подключенного к последнему коннектору тестируемого сегмента.

Использование принимающего волокна позволяет измерить потери на последнем коннекторном соединении проверяемого сегмента.

Оптические потери. Может характеризоваться пренебрежимо малой долей отраженного излучения или сочетать в себе потери с отражением.

Событие потерь без отражения может представлять собой сварное муфтовое соединение, изгиб или коннекторное соединение APC. Коннекторное соединение со стандартной полировкой обычно приводит и к потерям, и к отражению части излучения в обратном направлении, поэтому оно классифицируется как отражающая неоднородность (Reflection, см. ниже).

Если потери на большей длине волны превышают потери на меньшей длине волны, как правило, речь идет об изгибе волокна – это наиболее надежный способ идентифицировать макроизгиб.

При подаче в сегмент узких импульсов некоторые события потерь могут трактоваться рефлектометром как события отражения.

Коннекторное соединение: оптические потери в сочетании с отражением Оптические потери в чистом виде (неотражающее событие) – например, сварное муфтовое соединение

Идентификация макроизгиба (см. рис. ниже): потери на коротких волнах (темный график снят на 1310 нм) существенно меньше, чем потери на длинных волнах (красный график, 1550 нм). Это неотражающее событие трактуется как макроизгиб, а не муфта.

Идентификация макроизгиба Reflection, Reflection Event

Может представлять собой коннекторное соединение, резкий залом волокна с образованием отражающей поверхности, механическую муфту, обрыв волокна. В некоторых случаях неоднородности могут на самом деле являться ложными событиями, «фантомами», появляющимися из-за многократных переотражений.

Конечная точка, дальний конец волокна

Величину потерь на этом соединении численно определить нельзя, финальная часть рефлектограммы представляет собой шумовые флуктуации.

Hidden End, Hidden Event

Скрытый конец волокна, скрытое событие.

Рефлектометр обнаружил событие, однако не может измерить потери и даже однозначно идентифицировать его, поскольку оно находится в мертвой зоне («тени») другого события – например, второй конец короткого оптического шнура или муфта, расположенная близко от коннектора. Также причиной скрытого события может быть «фантом».

Для идентификации события можно провести рефлектометрическое измерение во встречном направлении или попробовать изменить автоматические настройки прибора – перейти в ручной режим и выполнить измерение с уменьшенной шириной импульса, увеличенной разрешающей способностью.

Скрытое событие (лучше обнаруживается на коротких волнах)

Мертвые зоны в рефлектометрии разделяют на мертвые зоны по событиям и мертвые зоны по затуханию. При получении достаточно мощного излучения, отраженного от оптического разъема или торца волокна, фотоприемник насыщается. Для освобождения р-n перехода от накопленного заряда требуется определенное время, в течение которого фотоприемник «слеп» и не может обнаруживать события либо, в лучшем случае, распознает их как скрытые. При большой мощности лазерного диода к насыщению фотоприемника может привести даже рэлеевское рассеяние излучения в начале волокна.

В спецификациях на рефлектометры производители указывают протяженность мертвых зон по событиям и мертвых зон по затуханию для разных длин волн. В современных приборах они составляют метры или несколько десятков сантиметров (измеренные с использованием самого короткого зондирующего импульса). При прочих равных условиях, чем меньше длина волны и ширина импульса, тем короче мертвая зона, поэтому часть событий, особенно расположенных близко к рефлектометру, можно обнаружить, уменьшив ширину импульса в ручном режиме. Однако иногда элементы ВОЛС расположены так близко друг к другу, что единственный способ достоверно распознать скрытое событие – снять рефлектограмму с противоположного конца сегмента.

«Фантом», «эхо», отражение другого отражения. Ложное, не самостоятельное событие.

Причиной появления «фантома» может быть грязный, плохо заполированный или открытый коннектор, вызывающий многократные переотражения внутри сегмента. Причиной могут быть и резкие изломы волокна, обрывы. Рефлектометры, обладающие продвинутым программным обеспечением, в дополнение к «фантому» выдают предполагаемую причину его появления (Ghost Source) – она всегда располагается до «фантома». Но если источник «фантома» отнесен к скрытым событиям, то и сам «фантом» вряд ли будет идентифицирован правильно – это связано с особенностями численной обработки данных программным обеспечением рефлектометров.

Примеры «фантомов»: ложное событие после конца сегмента (слева) и результат переотражений в середине сегмента (справа) Gainer

Кажущееся усиление сигнала, отрицательные потери, ступенька вверх на рефлектограмме.

Вызывается стыковкой волокон с разным диаметром модового пятна, разными коэффициентами обратного рассеяния, вариациями в числовых апертурах. Наиболее частая причина – сварка волокон с меньшим и большим диаметрами. При измерении во встречном направлении событие будет трактоваться как оптические потери.

Если точка усиления идентифицирована как коннекторное соединение, выдается сообщение об отражающем событии с отрицательными потерями.

Кажущееся усиление сигнала на рефлектограмме и причины его возникновения

При снятии рефлектограммы в противоположных направлениях можно произвести усреднение потерь для события и получить истинное значение потерь в данной точке. Если «усиление» существенное, необходимо проверить параметры состыкованных волокон и, возможно, заменить участки с несоответствующими характеристиками.

Рефлектометр выводит пользователю облагороженную картинку, лишенную множества деталей, которые могли бы усложнить восприятие. Но иногда сам алгоритм обработки приводит к неверной трактовке событий, особенно в автоматическом режиме работы. Об этом нужно помнить при интерпретации результатов, а при необходимости отказываться от автоматического режима и переходить на ручной. В любом случае нужно соблюдать все рекомендованные производителем процедуры. Одна из них – применение волокна подключения (согласующего кабеля) и волокна приема.

Компенсация волокон подключения и принимающего волокна

В зависимости от модели рефлектометра перед выполнением измерения рекомендуется произвести установку согласующего оптического кабеля (катушки подключения) определенной длины и принимающего волокна – только при их наличии можно определить характеристики первого и последнего соединения в тестируемом сегменте, это наиболее точный метод измерения. Процедура может называться по-разному: установка компенсации, установка волокон подключения и приема и т.п.

Подключение согласующего и принимающего кабеля для их компенсации (слева) и подключение тестируемого сегмента между ними при измерении (справа)

На следующем рисунке приведена рефлектограмма, снятая с использованием катушки подключения и в отсутствие принимающего кабеля, а также список идентифицированных событий.

Рефлектограмма, снятая с использованием катушки подключения и в отсутствие принимающего кабеля, а также список идентифицированных событий

На расстоянии 278.47 м от начала линии идентифицирован конец сегмента. Поскольку в конфигурации не использовалось волокно приема, определить потери на последнем коннекторном соединении невозможно, и в таблице событий стоит отметка N/A (данные недоступны). Единственный численный показатель, который можно в таких условиях определить для последнего разъема – величина обратного рассеяния.

Характеристики последнего коннектора в линии

Если бы в сегменте использовалось волокно приема, на рефлектограмме после события потерь, относящегося к последнему разъему, появился бы пологий участок графика, соответствующий длине волокна приема. Наличие пологого участка позволило бы рефлектометру численно оценить величину потерь по методике, показанной ранее.

Критерии PASS/FAIL

Многие рефлектометры позволяют использовать для измеряемых величин (прежде всего, оптических потерь) критерий PASS/FAIL. Предельно допустимые величины по умолчанию могут браться из телекоммуникационных стандартов, но могут задаваться и пользователем. В примерах выше пределом потерь выступала стандартная величина 0.75 дБ. Если к сегменту применяются специфические требования, можно указать более строгие пределы – например, 0.4 дБ или 0.25 дБ – в зависимости от конфигурации тестируемой линии и допустимого бюджета затухания.

При проведении рефлектометрических измерений нужно помнить, что потери определены по отраженному сигналу. Это оценочный метод, его точность невысока. Для многокилометровых сегментов этот способ единственный, его приходится использовать просто потому, что для прямого измерения потерь оптическими тестерами OLTS (двухмодульный прибор, включающий источник излучения и измеритель оптической мощности) пришлось бы везти второй модуль прибора в удаленную точку. Но для коротких сегментов, установленных в пределах одного здания или группы зданий правильнее и надежнее прибегать к сертификации при помощи комплектов OLTS, измеряющих потери напрямую, а рефлектометрию применять для диагностики при получении результата FAIL.

Динамический диапазон рефлектометра

По определению Международной Электротехнической Комиссии (МЭК, она же IEC – International Electrotechnical Commission) динамический диапазон рефлектометра – разность между уровнем сигнала обратного рэлеевского рассеяния в начале рефлектограммы и пиковым значением шумов в отсутствие сигнала (в конце рефлектограммы), см. рисунок ниже.

Динамический диапазон рефлектометра согласно определению IEC (D_IEC) и динамический диапазон D_rms, определенный по среднеквадратическому уровню шума (методика большинства производителей рефлектометров)

Динамический диапазон определяет максимальную величину потерь, которые может измерить данная модель рефлектометра. Чем больше динамический диапазон, тем «дальнобойнее» рефлектометр при прочих равных условиях. Если измеряемый сегмент имеет не очень большую длину, но сложную конфигурацию (большое количество коннекторных и муфтовых соединений, на которых теряется оптическая мощность), то рефлектометр с широким динамическим диапазоном зафиксирует больше событий потерь, в то время как рефлектометр с ограниченным диапазоном может «не увидеть» дальнюю часть сегмента после точки, в которой совокупные потери в линии превысят возможности прибора.

Длительность (ширина) импульса и разрешающая способность рефлектометра, автоматический и ручной режимы работы

Динамический диапазон зависит от длительности импульсов, испускаемых рефлектометром, диапазона расстояний и времени усреднения сигнала. В автоматическом режиме рефлектометр сначала определяет длину сегмента и к ней подбирает прочие параметры. В большинстве случаев этого режима достаточно для снятия содержательной рефлектограммы.

Ручной режим приносит пользу в тех случаях, когда автоматический режим дает недостаточно информации об отдельных событиях и требуется дополнительная детализация. Так, увеличение продолжительности импульсов увеличивает динамический диапазон, а значит, позволит рефлектометру увидеть «дальше», чем при использовании коротких импульсов. При этом более широкий импульс уменьшает разрешающую способность прибора, возможность различать близко расположенные друг к другу события, поскольку отраженные от них импульсы полностью или частично перекрываются.

Чем продолжительнее импульс рефлектометра, тем шире пики в событиях отражения, и тем выше вероятность того, что импульсы перекроются полностью и события нельзя будет распознать как разные. С другой стороны, уменьшение продолжительности импульса, позволив детальнее распознать близко расположенные события, уменьшит динамический диапазон и не даст рефлектометру «увидеть» удаленные участки сегмента. По этим причинам бывают ситуации, когда для разных участков тестируемого сегмента приходится подбирать разные параметры ручного режима и снимать не одну, а несколько рефлектограмм. Особенно часто приходится прибегать к ручному режиму в случае, если сегмент настолько протяженный, что ехать с прибором на другой конец для снятия рефлектограммы во встречном направлении экономически нецелесообразно, и тогда разные рефлектограммы сосредотачиваются на разных участках сегмента: ближнем, среднем и дальнем.

Источник

Рефлектограммы оптического кабеля что это

Меня интересует такой вопрос. Мы снимали рефлектограммы смонтированного 32 волоконного кабеля. На половине рефлектограмм рефлектограмма «ровная», а на другой половине как пила. Хотя затухание в норме. Для примера приложу 2 рефлектограммы. Что этоможет такое быть?

Рефлектограмма ВОЛС

Увелиненный участок на рефлектограмме ОВ

Причины появления Вашей пилы вижу одновременно две:

1. Плохой стык коннектор-коннектор или на сварке где-то возле места измерения, предположительно 4 или 8 метров от OTDR (судя по расстоянию между зубьями). Причём причина может быть в нестыковке определённых пар коннекторов (окошко световода на 2-3 микрона смещено от центра и если такое же смещение во встречном коннекторе, то сигнал проходит отлично, а если в другую сторону, то будут потери или большое отражение)

2. Особенности работы «мозгов» рефлектометра.

3.3Автоматизированный метод анализа рефлектограмм оптических волокон

По идее прибор подобные глюки должен самостоятельно фильтровать. Иногда помогает изменение настроек, но не всегда. Я на подобные казусы обычно ни как не реагировал. Есть измерение затухания определённого стыка, есть оптический тестер, и если и то и это в норме, то и «до свиданья».

Спасибо за ответ. Скорее всего вторая причина. Т.к.

мы подключали к прибору пигтейлы кросса (они были уже сварены, но не прикручены). Измерения проводили в режиме авто. На приборе рефлектограмма была хорошая, но когда я стал просматривать ее на компьютере, то каждый зуб пилы воспринимался как событие и рефлектограмма имела «нехороший вид». Я боялся, что заказчики к этому придеруться. Пришлось всё перемерять, я поставил режим эксперт и включил фильтр.

Подскажите еще один вопрос. Мы будем работать с длиннами кабеля не больше 10 км. Какие нормы затухания?

Лучше чем на странице Измерения оптоволоконного кабеля (ВОЛС) в процессе монтажа я Вам не отвечу.

Есть такая рефлектограмма.

Что имеете в виду «в начале»?

От «0» и почти до отметки «2» у Вас теневая зона рефлектометра. Зависит от величины неоднородности в начале линии (плохой или грязный коннектор). Соответственно большой отражённый импульс и создаёт такую длинную кривую. Подробней здесь: Влияние мертвых зон

Неоднородность «2». Может быть :
1) всплеск на соединении коннектор-коннектор если использовалась километрическая катушка.
2) надломанное волокно в кабеле
3) фантом из-за неправильно выставленных параметров измерений, подробней: Типичные ошибки оператора

Страницы по ВОЛС

Страницы из Руководства по строительству ЛСМСС
→ Измерение затухания и неоднородностей оптических волокон оптическими рефлектометрами
→ Испытания оптических кабелей
→ Формы протоколов приёмо-сдаточных измерений смонтированных волоконно-оптических кабельных линий или секций

Страницы из Руководства по эксплуатации ЛКСМСС
→ Оптические кабели для местных сетей связи
→ Входной контроль оптических кабелей
→ Прокладка оптических кабелей
→ Организация рабочего места для монтажа муфт на ОК. Монтаж муфт на оптических кабелях местных сетей связи
→ Проверка смонтированных муфт на герметичность. Размещение оптических муфт в колодцах, коллекторах и котлованах
→ Монтаж оконечных устройств ВОЛС

Рефлектометр, измеритель неоднородностей линий

Импульсный метод измерения кабеля

Ещё во времена Советского Союза широкое распространение получил прибор Р5-10 с замысловатым названием «Измеритель неоднородностей линий«. Это был не первый прибор, использующий импульсный метод измерения, но в отличие от более ранних аналогов имел довольно наглядную индикацию. На теперешний 2014 год эти приборы ещё «живы», хотя всё чаще оказываются в резерве, заменяясь более компактными и удобными аппаратами как Российского, так и импортного производства.

Импульсный метод измерения предполагает анализ проводной линии по отражённому от зондирующего импульса сигналу. Принцип действия их во многом схож с радаром. В линию посылается серия электрических импульсов и по осциллограмме отражения судят о её неоднородностях. Общее название таких аппаратов рефлектометры.

Приборы этого типа нужны в любом более-менее крупном кабельном хозяйстве. Они по своему незаменимы, хотя частенько поиск повреждения с их помощью напоминает гадание на кофейной гуще. Не надейтесь, что всё с ним сразу будет просто и понятно. В случае с импульсным методом решающее значение имеет опыт оператора, а он в свою очередь вырабатывается путём проб и ошибок.

Далее представлено разъяснение некоторых типов рефлектограмм основанное на собственном личном опыте. Некоторое подобие теории метода изложено на страницах → Принцип измерительной техники отражения (рефлектометрия) и → Принцип импульсных измерений кабеля

Рекомендуется включать такие приборы в пару, а не через землю. Включение же экран-жила в связных кабелях как правило забивает картинку помехами и помогает что-то увидеть только при коротком в несколько Ом.

На рисунке 1 чистая линия (с точки зрения рефлектометра). Виден конец линии и её начало. Надо сказать, что так красиво всё выглядит не сразу. Иногда приходится покопаться в настройках прибора, что бы получить такую картинку. Обычно длина повреждённой линии непредсказуема и стоит попробовать разные диапазоны измерений. Некоторую неуверенность обычно вызывают либо слишком короткие длины (обрыв в нескольких метрах от оконечного), либо очень длинная линия в 3 – 10 км. И в том и в другом случае не видно конечного всплеска.

Рефлектограммы оптоволоконного кабеля

При обрыве в несколько метров конец сливается с начальным всплеском. Обычно лечится установкой минимального диапазона измерений и ширины импульса. При правильной настройке Р5-10 способен различить линию в 1-2 метра. Короткую длину можно распознать отключая шнуры прибора, картинка при этом почти не изменяется.

Правильно настроенный прибор должен показать что-то похожее:

1. Рефлектограмма. Чистая кабельная линия

или вот так, если на другом конце короткое:

2. Измерения рефлектометром. Короткое в кабеле

Примеры рефлектограмм на странице → Коэффициент отражения при импульсном методе

Длинна измеряемого участка отсчитывается по фронту импульса (как на рисунке). Для отсчёта длины важен коэффициент укорочения (если заранее неизвестен, обычно ставят 1,5) или, в импортных приборах, половина скорости импульса «v/2». Важно не забыть выставить начало линии, в Р5-10 соответствующей настройкой, в «Альфе» первым курсором.

В случае длинной линии такую чёткую картину увидить не получится. Конец всё равно будет «размазанным». Лечится это увеличением ширины импульса, усилением и согласованием.

3. Рефлектограмма. Длинная линия

Иногда в коротких линиях может ввести в заблуждение эхо. Обычно повторяется через отрезки равные длине участка, чем и различимо.

4. Возникающее на рефлектограмме эхо

То, что на следующей картинке уже, возможно повреждение. Но не спешите бежать туда с бригадой кабельщиков. Точно так же прибор показывает муфту, если вставлен участок с большим диаметром жилы или разветвительную муфту (перчатку), если кабель распараллеливается. Не поленитесь померить с другой стороны, если «яма» останется, возможно, это повреждение. Я бы больше поверил мостовым схемам или приборам типа генератор-искатель повреждений (контактный метод), но эту «ямку» всё же имел бы в виду.

6. Большая неоднородость в кабеле

Во многом показания приборов этого типа неопределённы. Часто рефлектометр просто «не видит» короткого в 10-15 кОм, а иногда, наоборот, чётко различает землю в несколько мегом.

Многое зависит от характера повреждений, хорошо виден затёкший водой участок кабеля, даже если изоляция ещё не аварийная. Видны окисляющиеся скрутки в муфте, видны как всплески,ещё при наличии контакта. Так иногда можно увидить скрутку в муфте:

7. Малая неоднородость в кабеле

Наличие такого всплеска считается плохим признаком в линии. Как правило это либо плохой контакт в скрутке, либо неправильно скрученная, «битая» пара.

Интересно, что такую же картину иногда можно увидеть на участке без муфт, причём на 1 – 2 парах из десятка — это, как правило, заводская скрутка пары непосредственно в кабеле.

Впрочем, тем кто обслуживает старые линии чаще вообще приходится видеть такое:

8. Рефлектограмма старой линии

Примеры рефлектограмм на странице Коэффициент отражения при импульсном методе

Несмотря на все недостатки импульсного метода, его огромным достоинством является то, что, не зная о линии практически ничего можно с первого измерения сразу определиться с расстоянием до обрыва или конца линии.

В отличие от измерения ёмкости метод не чувствителен к пониженной изоляции кабеля.

Коэффициент укорочения. Формула коэфициента укорочения. Таблицы значений для разных кабелей

В определении расстояния по рефлектограмме большое значение имеет коэфициент укорочения, выставляемый во всех приборах импульсного типа. О коэффициенте укорочения с таблицами значений для разных типов кабелей.

30.06.13 Тема коэффициента укорочения серьёзно дополнилась страницей Коэффициент укорочения кабеля и скорость импульса в кабеле. Страница посвящена схожему по смыслу понятию «половины скорости импульса в кабеле» и пересчёту «К укорочения — v/2»

Тема «Определение расстояния до места разбитости (перепутывания) пар (разнопарки)» перемещена на страницу Определение расстояния до места разбитости пар (разнопарки)

Тема импульсных измерений кабельных линий и некоторой теории этого вопроса раскрыта так же на страницах
• Принцип измерительной техники отражения (рефлектометрия)
• Принцип импульсных измерений кабеля
• Скорость распространения электрической волны
• Скорость импульса, коэффициент отражения и расстояние до повреждения в кабелях
• Коэффициент отражения при импульсном методе
• Различные типы повреждений и их рефлектограммы (теория)
• Теория методов кабельных измерений от SEBA KMT. Скачать

Эксплуатационные измерения на ВОСП

Эксплуатационные измерения включают в себя:

Дополнительно к эксплуатационным могут быть отнесены измерения спектральных характеристик источника и анализ дисперсии ВОСП, однако они редко проводятся в полевых условиях и на современном уровне развития технологии ближе к системным и лабораторным измерениям.

Для проведения этих измерений используются эксплуатационные приборы, перечисленные в таблице 3.

Таблица 3. Эксплуатационные измерения ВОЛС

* При эксплуатации практически не проводятся

Измерения уровней оптической мощности и измерения затухания

Измерения уровней оптической мощности и измерения затухания являются взаимосвязанными. Как известно, измерение затухания в любой системе передачи связано с определением уровня сигнала (его мощности) на входе и выходе. Применительно к оптическим системам передачи решение этой простой задачи имеет определенные трудности, поскольку измерение уровня сигнала в ВОСП зависит от параметров оптического интерфейса генератора тестового оптического сигнала (качества обработки торца волокна, точности юстировки излучателя относительно этого торца и др.). Кроме того, существенным является требование постоянства условий согласования источника сигнала с волокном. Все многообразие технических решений по измерению затухания в оптическом кабеле объясняется различными способами решения этих проблем.

Метод прямого измерения затухания, вносимого оптическим кабелем

Схема такого измерения представлена на рис. &&&&& и представляет собой типичную схему измерения «точка-точка», когда тестовый генератор и анализатор расположены по разным концам тестируемой линии.

Рис. 33. Типовая схема измерения затухания в оптическом кабеле

По определению затухание в линии определяется выражением:

На практике обычно производят измерения не затухания в оптическом кабеле, а вносимое затухание, которое является суммой затухания в линии и потерями мощности в оптических интерфейсах передатчика и приемника. Обычно модификации схемы на рис. 8.15 и технические решения основаны на принципе уменьшения и учета влияния затухания в оптических интерфейсах приборов. При проведении приемосдаточных измерений влияние оптических интерфейсов линейного оборудования ВОСП должно измеряться и учитываться.

Существует две разновидности схемы измерений:

Измерение затухания без разрушения кабеля

Данный метод в точности соответствует схеме, представленной на рис. 33. Он используется обычно для измерения узлов ВОСП, проведения пошагового тестирования ВОСП в точках, позволяющих подключить источник сигнала и ОРМ. Для повышения точности метода обычно используют статистическое накопление результатов или повторение измерений после разрушения нескольких сантиметров кабеля. Основной ошибкой при проведении измерений без разрушения кабеля является несогласование источника и приемника по спектру передаваемого сигнала.

В описываемом методе могут использоваться не только пара OPM-SLS, но и два прибора OLTS, что обеспечивает дополнительные возможности анализа кабеля с учетом факторов направления. Дело в том, что оптические характеристики кабеля, измеренные от точки А до точки В, могут отличаться от результатов от точки В до А.

В этом случае использование OLTS позволяет проводить попеременное тестирование с источником сначала в точке А, а потом — в точке В. Результаты измерений усредняются.

Метод измерения с разрушением кабеля

Для измерения затухания кабеля при проведении строительно-монтажных работ иногда используют метод измерения с разрушением кабеля, при котором производят обрыв волокна на расстоянии нескольких метров от входного конца и измеряют разность значений оптической мощности на всей длине кабеля и на коротком участке обрыва. При этом измеренное значение мощности на дальнем конце кабеля считают PL, a измеренное значение после обрыва кабеля — P0. Разность этих двух значений определяет величину затухания в кабеле. Для повышения точности метода измерения повторяют несколько раз путем дополнительных обрывов волокна длиной несколько сантиметров. Недостатком этого метода измерения является то, что он разрушает волокно, поэтому метод не имеет особенной эксплуатационной ценности. Обычно этот метод используется для лабораторного анализа кабелей.

Метод обратного рассеяния для измерения затухания

Метод основан на использовании оптических рефлектометров. В основе метода лежит явление обратного релеевского рассеяния. Для реализации этого метода измеряемое волокно зондируют мощными оптическими импульсами, вводимыми через направленный ответвитель. Вследствие отражения от рассеянных и локальных неоднородностей, распределенных по всей длине волокна, возникает поток обратного рассеяния. Регистрация этого потока позволяет определить функцию затухания по длине с того же конца кабеля, что является важным достоинством метода. Одновременно фиксируют местоположения и характер неоднородностей.

Генератор оптического сигнала в составе рефлектометра посылает короткий импульс, который отражается на неоднородностях А и В. При отражении от каждой неоднородности возникает проходящий и отраженный сигналы. В результате на анализаторе мощности относительно времени прихода импульса можно получить график зависимости отраженного от неоднородностей сигнала от длины линии (рефлектограмму).

На графике этой зависимости представлены следующие изменения отраженного сигнала:

которые обычно малы по амплитуде и воспринимаются как шум

Угол наклона кривой определяет удельное затухание оптического сигнала в линии.

Таким образом, при измерении с одного конца кабеля инженер знает о затухании сигнала в зависимости от длины кабеля. Измерения с одного конца кабеля удобны, дают возможность быстрой локализации неисправности уже уложенного кабеля. Эти преимущества рефлектометров по сравнению с анализаторами потерь оптической мощности, которые требуют организации измерений по схеме «точка-точка», обусловило их популярность в эксплуатации и широкое распространение в современных телекоммуникациях. Кроме этого, нельзя не признать, что визуальный анализ качества кабелей чрезвычайно удобен в эксплуатации.

Рис. 34. Зависимость отражаемой мощности от длины кабеля

Типичная рефлектограмма представлена на рис. 34. На приведенном графике видны отражения, связанные с плохим соединением кабелей, отражение от сварки, областей случайного рассеяния и отражения, связанные с технологическими неоднородностями в материале кабеля, наконец, отражение от дальнего конца кабеля. Начальный выброс уровня обусловлен френелевским отражением в разъемном оптическом интерфейсе, соединяющем прибор с испытуемым кабелем. Точка сочленения кабеля при отсутствии френелевского отражения вносит лишь затухание, величина которого соответствует падению уровня в этой точке. Конец кабеля или его обрыв дают выброс, обусловленный френелевским отражением. При повреждениях кабеля френелевское отражение может отсутствовать (скол волокна в наклонной к оси плоскости), и тогда место обрыва характеризуется резким падением уровня.

По рефлектограмме можно определить величину затухания на разности длин как половину от разности мощностей сигнала на рефлектограмме.

Обычно с одной стороны кабеля рефлектометры позволяют измерять затухание в диапазоне 15-20 дБ, поэтому при превышении этого затухания измерения следует проводить с обеих сторон. На относительно коротких отрезках кабеля это позволяет повысить точность измерений.

Основным недостатком данного метода является небольшой динамический диапазон измерений, что обусловлено малой мощностью излучения обратного рассеяния. Кроме того, рефлектометры довольно дорогие приборы, не всегда доступные для служб эксплуатации.

Применимость метода обратного рассеяния с использованием OTDR требует анализа объективных и субъективных погрешностей измерения. Выше уже обсуждался вопрос о сравнении эффективностей измерения затухания при помощи OTDR и OLTS. Обсуждались также объективные неточности, связанные с принципами работы рефлектометра (разрешающая способность, размер мертвой зоны и т.д.). Однако при проведении измерений с использованием рефлектометров могут возникать не только ошибки, связанные с техническими характеристиками рефлектометра, но и ошибки, связанные с распространением сигнала в оптическом кабеле.

Ограничения по точности измерений связаны как с измерением потерь в кабеле, так и с измерениями расстояний.

При измерениях расстояний на точность измерений OTDR влияют два основных фактора:

Скорость распространения оптического сигнала в кабеле является функцией коэффициента преломления стекла, который может варьироваться в пределах нескольких процентов для разных кабелей. Учесть влияние этого параметра можно, протестировав кабель известной длины того же типа.

Вторым параметром, влияющим на точность измерения длин является избыточное количество волокна в кабеле.

Обычно при производстве кабеля закладывается избыток волокна в кабеле для повышения устойчивости его к растяжениям и изгибам. Разница между длиной кабеля и длиной волокна в нем составляет 1-2%. Поскольку рефлектометр производит измерения по длине волокна, а не кабеля, избыток волокна приводит к ошибке измерений до 10-20 м на километр кабеля, которую необходимо учитывать при проведении измерений.

При измерениях потерь с использованием рефлектометров возникают два основных вопроса: почему результаты измерений OTDR и OLTS отличаются и почему отличаются результаты измерений с использованием рефлектометра, если измерения проводятся с разных концов кабеля? Для ответа на эти вопросы необходимо еще раз проанализировать работу рефлектометра при измерении потерь в кабеле.

Как описывалось выше, лазерный источник OTDR посылает импульсный сигнал, который отражается от неоднородности и принимается анализатором. Необходимо учитывать, что на принимаемый сигнал оказывают влияние три фактора: затухание сигнала до неоднородности, отражение сигнала и затухание сигнала от неоднородности до анализатора. Обычно предполагается, что коэффициент отражения постоянный, и поэтому можно автокалибровать рефлектометр для измерения затухания в оптическом кабеле. Однако на практике малейшие изменения в диаметре волокна (порядка 1%) приводят к значительному изменению параметра отражения, и как следствие, к значительному изменению значения измеряемого затухания (порядка 0,1 дБ). Так как изменение параметра отражения может изменяться вдоль длины кабеля, это приводит к существенной разнице в измеренных величинах затухания при измерениях с разных концов кабеля.

Возможны три варианта прохождения сигнала через сварочный шов с разными типами рефлектограмм:

Эффективным способом устранения описанных ошибок измерений является проведение измерений с двух сторон кабеля с последующим усреднением. Этот способ обеспечивает высокую точность измерений (до 0,01 дБ), однако ликвидирует основное преимущество использования OTDR — возможность проведения измерений с одного конца кабеля.

Определение места и характера повреждения оптоволоконного кабеля

Оптический рефлектометр

35. Алгоритм поиска неисправностей в ВОСП

Первой задачей поиска неисправности в ВОСП является анализ, относится ли неисправность к электрической части оборудования или к оптической. Для этого с помощью ОРМ измеряется уровень оптической мощности и затем производится сравнение с нормативным. Если уровень оптической мощности находится в пределах нормы, неисправность находится в электронной части аппаратуры передачи, которая нуждается в замене или ремонте. Если уровень принимаемой мощности слишком низкий, неисправность находится либо в передатчике, либо в волоконно-оптическом кабеле. Для дальнейшего поиска необходимо измерение выходной мощности передатчика, для этого используются ОРМ и тестовый кабель. Если выходная мощность передатчика низкая, он должен быть отремонтирован. Если мощность находится в пределах нормы, неисправность связана с волоконным кабелем.

Поиск неисправности в кабеле начинается с анализа его связности с использованием визуального дефектоскопа в случае кабелей малой протяженности или OTDR в случае протяженных кабелей. Основными неисправностями кабеля обычно являются коннекторы, сварки с плохим качеством, соединения и обрывы кабеля, обусловленные внешними воздействиями. Для поиска неисправности в коннекторах применяются эксплуатационные микроскопы. Для диагностики сварок и локализации обрывов применяются OTDR с учетом описанных выше ограничений на точность измерений.

Основные виды неисправностей в ВОСП приведены в табл. 4.

Таблица 4. Основные виды неисправностей в ВОСП

Локализация обрывов и определение характера повреждений в оптическом кабеле

Для проведения аварийных эксплуатационных измерений особенно важным является определение участков и причин деградации качества передачи сигнала. Для этой цели используются рефлектометры.

Понятно что, рефлектограмма не только описывает функцию распределения затухания по длине кабеля, но и может использоваться для локализации участков и причин деградации качества. Так, участки сварочных узлов и точки случайного рассеяния, связанного с дефектами оптического волокна, на рефлектограмме отображаются как точки увеличения затухания без всплеска мощности отраженного сигнала. Это означает, что точки являются точками релеевского рассеяния без френелевского отражения. В то же время точки плохого соединения, обрыва или значительного повреждения кабеля отображаются как точки отражения с характерными всплесками мощности отраженного сигнала.

Рефлектометры обеспечивают анализ кабеля на предмет поиска неоднородностей. При этом визуальный анализ формы рефлектограммы позволяет качественно оценить характер повреждения в кабеле. Спецификой оптического волокна по сравнению с электрическими кабелями является то, что отраженная мощность точки повреждения зависит от угла скола волокон. В случае воздействия на волокно только растягивающей силы возникает плоская поверхность излома, если же волокно разрушается от удара, то поверхность не является плоской. Соответственно будут различаться сигналы на рефлектограмме.

Поиск неисправностей в оптических коннекторах

Для поиска неисправностей в оптических коннекторах применяются методы визуального анализа с использованием эксплуатационных микроскопов. Для анализа необходимо правильно выбрать параметр усиления микроскопа (как правило в пределах 30-100 кратного увеличения). Малое увеличение эксплуатационных микроскопов не обеспечивает разрешающей способности, необходимой для поиска дефектов полировки и целостности волокна в коннекторе, с другой стороны, излишне большое увеличение будет приводить к тому, что неоднородности будут казаться более существенными, чем это есть на самом деле. Поэтому обычно выбирается среднее увеличение в описанном диапазоне с учетом субъективно зрительного восприятия монтажника.

Обычно используются три основных схемы визуального анализа коннектора:

Рис. 36. Поиск неисправностей в коннекторах с использованием микроскопа

Анализ коннектора методом прямого наблюдения позволяет проанализировать правильность центрирования, количество связующего вещества и т.д., однако анализ полированной поверхности волокна затруднен, можно увидеть только самые глубокие царапины. Анализ волокна с оптическим сигналом позволяет наблюдать дополнительно трещины и сколы, вызванные давлением или нагреванием в процессе полировки коннектора.

Анализ коннектора методом наблюдения под углом позволяет более детально анализировать полированную поверхность волокна за счет возникающих теней от царапин.

Необходимо очень осторожно относиться к визуальному анализу с использованием микроскопов, поскольку такие измерения не лишены субъективности. Следует помнить, что только дефекты сердцевины оптического волокна приводят к деградации качества оптической передачи. Дефекты стеклянной оболочки волокна практически не влияют на функцию коннектора к передаче оптического сигнала по сердцевине волокна. Таким образом, дефекты оболочки волокна не вызывают дополнительного затухания.

Стрессовое тестирование аппаратуры ВОСП

Для анализа этого запаса по мощности применяются принципы стрессового тестирования, т.е. имитации плохих условий функционирования ВОСП. Для имитации плохого качества ВОСП используются оптические аттенюаторы. Измерения могут сопровождаться анализом цифрового канала связи по параметру ошибки (BER) в зависимости от уровня сигнала в линии.

В линию передачи включается оптический аттенюатор, который вносит дополнительное затухание в ВОСП. При этом измеряется зависимость параметра ошибки BER от уровня вносимого затухания. Предельное значение вносимого затухания, при котором аппаратура ВОСП функционирует согласно ТУ, определяет запас по мощности в ВОСП.

Источник