Практическая работа №6Тема: «Изучение системного оборудования для анализа оптоволоконных кабелей»Цель работы: Провести изучение оборудования для выполнения анализа оптоволоконных кабелей.Литература:

1. 
   В.В. Величко, Г.П. Катунин., В.П. Шувалов.-М: Горячая линия-Телеком, 2009-712с.:ил
   
2. 
   Б.И. Крук, В.Н. Попантонопуло, В.П. Шувалов.-Телекоммуникационные системы и сети. Современные технологии. Том 1.-М.: Горячая линия - Телеком, 2003.-647с.:ил
   
3. 
   Баркун М.А., Ходасевич О.Р. Цифровые системы синхронной коммутации.-М.: Эко-Трендз, 2001.-187с
   

Порядок выполнения работы:

1. 
   Изучить оборудование для анализа.
   
2. 
   Ознакомиться с порядком анализа.
   

Содержание отчета:

1. 
   Цель работы.
   
2. 
   Краткое содержание теории.
   
3. 
   Выводы.
   

Теоретическая частьОптоволоконные системы контроля – это устройства для определения некоторых показателей среды на основе изменения параметров лазерного луча, передаваемого через оптоволокно на устройство детектирования, производящее оценку изменений. С помощью оптоволоконного мониторинга определяются характеристики механического напряжения, температура, вибрация, ускорение вращения, концентрация химических веществ и др. параметры.Благодаря простоте конструкции и инертности материала оптоволоконные системы мониторинга имеют целый ряд преимуществ в сравнении с другими типами датчиков:

• 
  Применение в конструкции диэлектриков снимает ограничения на использование данного типа датчиков в местах высокого напряжения.
  
• 
  Возможность безопасной эксплуатации во взрывоопасной среде из-за отсутствия вероятности появления искр и иных источников возгорания.
  
• 
  Не подверженность электромагнитным помехам. Оптоволоконные датчики не являются источником электромагнитного поля препятствующего работе других систем.
  
• 
  Широкий диапазон рабочих температур датчиков, превышающий показатели электронных аналогов.
  
• 
  Возможность применения мультиплексирования, интеграции нескольких устройств мониторинга в одной линии оптоволокна с одним источником световой волны.
  

В настоящее время волоконно-оптические относятся к категории наиболее выгодных решений с коммерческой точки зрения, не найдя достойных аналогов, обеспечивающих столь высокие эксплуатационные показатели. Оптоволоконные датчики демонстрируют отличные показатели при работе в жестких условиях, при мониторинге систем высокого напряжения или для замеров в СВЧ-печах, внутри трубопроводов, в мостах, больших плотинах и т. д. Оптоволоконные системы мониторинга являются и частью, т. н. «умных строительных конструкций» - будучи встроенными в здания и сооружения они измеряют состояние вибрации, износа и др. величины.

---

ОПТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛИ МОЩНОСТИОптические измерители мощности (Optical Power Meter - ОРМ) используются для измерения оптической мощности сигнала, а также для измерения затухания в кабеле. Эти измерители являются столь же распространенным прибором для инженеров, связанных с оптоволоконными системами, как мультиметр для инженеров-электронщиков.Оптические измерители мощностиобеспечивают как измерение кабельных линий, так и анализ работы терминального оборудования, передающего сигнал в оптическую линию. В паре со стабилизированным источником сигнала OPMобеспечивает измерение затухания - основного параметра качества оптической линии. Особенно важным классом измерений для OPM является измерение параметров узлов оптической линии (участков кабеля, интерфейсов, сварочных узлов, аттенюаторов и т.д.).Основными параметрами OPM являются:

• 
  тип детектора
  
• 
  линейность усилителя
  
• 
  точность и график необходимой калибровки
  
• 
  динамический диапазон
  
• 
  точность и линейность работы
  
• 
  возможность поддержки различных оптических интерфейсов
  

Оптический детекторНаиболее важным элементом оптического измерителя мощности является оптический детектор, который определяет характеристики самого прибора.Рис. 2. Схема устройства оптического измерителя мощностиОптический детектор представляет собой твердотельный фотодиод, который принимает входной оптический сигнал и преобразует его в электрический сигнал заданной интенсивности. Полученный электрический сигнал идет через АЦП на сигнальный процессор, где производится пересчет полученного электрического сигнала в соответствии с характеристикой твердотельного фотодиода в единицы измерений (дБм или Вт), представляемые затем на экране прибора (рис. 2). Для обеспечения стабильной работы твердотельного фотодиода используется термостабилизирование. Основной характеристикой прибора является характеристика зависимости выходного сигнала фотодиода от мощности входного оптического сигнала на разных длинах волн, точнее равномерность этой характеристики. В зависимости от этого сигнальный процессор в большей или меньшей степени должен компенсировать возможную нелинейность характеристики. В результате, если характеристика фотодиода сильно неравномерна, для ее компенсации сигнальный процессор должен иметь более сложную структуру. С другой стороны, более высокотехнологичный фотодиод будет иметь более равномерную характеристику, при этом сигнальный процессор может быть довольно простым. При разработке OPM основным вопросом является выбор "золотой середины" между стоимостью высокотехнологичного фотодиода и сложностью/стоимостью сигнального процессора. Необходимо также учитывать, что некачественный фотодиод может иметь низкую стабильность характеристики по времени, что потребует регулярной калибровки прибора. Другой важной характеристикой фотодиодов является спектральная характеристика, т.е. зависимость эффективности работы фотодиода от длины волны передаваемого сигнала, где эффективность работы фотодиода определяется отношением тока на выходе к мощности принимаемого сигнала. Эта характеристика определяет диапазон использования различных фотодиодов в приборах. На рис. 3. представлены характеристики для трех основных типов фотодиодов: кремниевого (Si), германиевого (Ge) и на основе сплава арсенида галлия (InGaAs).

---

Точность измерений и график калибровкиТочность измерений и график калибровки для оптических измерителей мощности является еще одним важным параметром, поскольку в зависимости от точности изготовления детектора и параметров работы усилителя его характеристики могут изменяться. Этот параметр определяет стабильность работы прибора в процессе эксплуатации. Как уже отмечалось выше, приборы имеющие линейный усилитель и систему автокалибровки, являются предпочтительными еще и потому, что не требуют частой поверки.Динамический диапазонНаиболее существенными характеристиками OPM , которые необходимо учитывать при выборе приборов, являются динамический диапазон, разрешающая способность и линейность работы. Все перечисленные параметры напрямую связаны с описанными выше параметрами элементов OPM и особенно важны при выборе оборудования.Линейность и точностьСамым важным критерием выбора ОРМ являются линейность его работы и точность. Под точностью понимается метрологическая точность, т.е. соответствие между измеренным значением параметра и значением, измеренным эталонным калиброванным прибором. Линейность прибора определяется стабильностью результатов измерений в зависимости от уровня сигнала, температуры, разрешения по длине волны и т.д.Возможность поддержки различных оптических интерфейсовВозможность поддержки различных оптических интерфейсов в современных оптических системах передачи также является важным условием выбора прибора. Современные оптоволоконные сети используют различные оптические интерфейсы. СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛАСтабилизированные источники оптического сигнала(Stabilized Light Source - SLS) выполняют роль ввода в оптическую линию сигнала заданной мощности и длины волны. Оптический измеритель мощности принимает этот сигнал и, таким образом, оценивается уровень затухания, вносимого оптическим кабелем. Иногда в качестве стабилизированных источников оптического сигнала используются источники сигнала линейного оборудования. Это имеет место в уже развернутой работающей сети.Основным элементом SLS является излучатель, - источник оптического сигнала. Стабильность генерируемого сигнала излучателя поддерживается путем регулирования тока излучателя по сигналу рассогласования источника опорного напряжения и напряжения эталонного фотоприемника. Фотоприемник служит для контроля мощности, генерируемой излучателем. Для этого часть излучаемого оптического сигнала через оптический ответвитель подается на эталонный фотоприемник. Стабилизация рабочей точки излучателя осуществляется компаратором. Температурный режим работы излучателя поддерживается термостабилизатором. В ряде методик измерения параметров оптических систем передачи используются модулированные оптические сигналы, для обеспечения генерации которых в состав SLS включается коммутатор, обеспечивающий модуляцию оптического сигнала за счет управления током излучателя от внешнего или внутреннего генератора.

---

Рис. 5. Схема устройства стабилизированные источники оптического сигналаСуществует три основных типа SLS , различаемых по типам используемого излучателя:

• 
  лазерные источники,
  
• 
  светодиодные источники (LED) ,
  
• 
  источники белого света с вольфрамовой лампой.
  

Эти источники отличаются, главным образом, характеристикой добротности источника - шириной полосы излучения. Лазерные источники имеют самую высокую добротность, источники белого света - самую низкую.Ниже подробно рассматриваются характеристики источников перечисленных типов. На рис. 4. показана сравнительная характеристика добротности лазерного и светодиодного источника сигнала.ЛАЗЕРНЫЕ ИСТОЧНИКИ ОПТИЧЕСКОГО СИГНАЛАЭти источники имеют узкую полосу излучения и генерируют практически монохроматический сигнал. В отличие от светодиодных источников сигнала, лазерные источники не имеют постоянной характеристики в излучаемом диапазоне. Характеристика лазерного источника имеет несколько дискретных частот излучения по краям основной частоты. Таким образом, спектральная характеристика лазерных источников характеризуется значительной неравномерностью, что может приводить к искажениям при измерениях (см. об этом ниже). Эти источники являются самыми мощными, однако самыми дорогими. Они используются для измерения оптических потерь в одномодовом кабеле на большом расстоянии (уровень потерь более 10 дБ). Для измерения многомодовых кабелей обычно не рекомендуются лазерные источники из-за дисперсии в кабеле.СВЕТОДИОДНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИЭтот тип оптических источников сигнала имеет более широкий спектр излучения, обычно в пределах 50-200 нм. Всветодиодных источникахиспользуется принцип спонтанного излучения света, поэтому сигнал светодиода является некогерентным и спектрально более однородным. Для стабилизации уровня выходной мощности LED достаточно стабилизировать цепь питания источника, поэтому светодиодные источники отличаются повышенной стабильностью выходного уровня. Они дешевле лазерных и часто применяются для анализа потерь в кабелях малой длины, например, в приложениях анализа кабелей ЛВС. Однако использование их для анализа наихудшего случая распространения сигнала, когда нужна значительная мощность передаваемого сигнала, нецелесообразно.

---

ИСТОЧНИКИ БЕЛОГО СВЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЛЬФРАМОВОЙ ЛАМПЫЭти источники являются альтернативными LED дешевыми источниками сигнала. В сочетании с кремниевым детектором они могут использоваться для измерения уровня затухания в оптическом кабеле на длине волны 850 нм, в сочетании с детектором InGaAs - на длине волны 1310 нм, поскольку суперпозиция спектральной характеристики OPM и источника белого света дают центральную частоту 1300 нм.Источники белого света могут использоваться для измерений, не требующих особой точности, а также для визуального обнаружения обрывов или деградации кабеля без опасности повреждения глаз, которая имеется при использовании лазерных источников.В настоящее время источники белого света практически вытеснены с телекоммуникационного рынка в связи со значительным снижением цены на лазерные и светодиодные источники.Основными техническими характеристиками стабилизированных источников являются:

• 
  стабильность работы
  
• 
  выходная мощность
  
• 
  частота модуляции
  

Стабильность работы SLS - техническая характеристика SLS как прибора - включает в себя как стабильность по выходному уровню, так и спектральную стабильность в зависимости от времени и температуры и является основной. Стабильность работы во времени определяет частоту калибровки SLS , а температурная стабильность является характеристикой применимости прибора в эксплуатационных измерениях. Данные параметры прибора зависят как от самого источника оптического сигнала, так и от механизма ввода оптического сигнала в волоконно-оптический кабель. Наиболее существенным внешним фактором воздействия на работу SLS является температура, это особенно важно для лазерных источников сигнала. Для компенсации температурного воздействия в SLS обычно используется термостатирование.Выходная мощность SLS зависит от параметров источника сигнала и от эффективности механизма ввода оптического сигнала в кабель. В лазерных источниках сигнала обеспечивается высокая эффективность ввода (до 30%) за счет использования специального загрузочного кабеля (pigtail), что дополнительно увеличивает их стоимость, в светодиодныхSLS , представляющих более дешевые средства, эффективность ввода невелика и составляет обычно 5%. Как уже отмечалось выше, ширина спектральной характеристики лазерных источников сигнала составляет обычно 2-5 нм, для светодиодных - 30-100 нм (некоторые модели обеспечивают до 170 нм на длине волны 1310 нм). Большая спектральная характеристика приводит к значительным ошибкам при передаче, главным образом за счет воздействия дисперсии.

---

Смотрите также файлы

• Александр Пушкин.rtf

• Красивые графики функций.docx

• Задание 1 Ответьте на вопросы Понятие предприятия.docx

• 618250, Пермский край, г. Губаха, ул. Никонова, д. 44, оф. 25 Характеристика.docx

• Мордовина Дарья Дмитриевна.docx