Файл: Изучение измерительной техники для эксплуатационных измерений восп.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 21
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Практическая работа №7
Тема: «Изучение измерительной техники для эксплуатационных измерений ВОСП»
Цель работы: Ознакомиться с измерительной техникой для проведения эксплуатационных измерений ВОСП.
Литература:
-
В.В. Величко, Г.П. Катунин., В.П. Шувалов.-М: Горячая линия-Телеком, 2009-712с.:ил -
Б.И. Крук, В.Н. Попантонопуло, В.П. Шувалов.-Телекоммуникационные системы и сети. Современные технологии. Том 1.-М.: Горячая линия - Телеком, 2003.-647с.:ил -
Баркун М.А., Ходасевич О.Р. Цифровые системы синхронной коммутации.-М.: Эко-Трендз, 2001.-187с
Порядок выполнения работы:
-
Рассмотреть состав измерительной техники ВОСП. -
Изучить процесс работы техники.
Содержание отчета:
-
Цель работы. -
Краткое содержание теории. -
Выводы.
Теоретическая часть
Эксплуатационные измерения на ВОСП
Эксплуатационные измерения включают в себя:
-
измерение уровней оптической мощности и затухания -
измерение возвратных потерь -
определение места и характера повреждения оптоволоконного кабеля -
стрессовое тестирование аппаратуры ВОСП
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 1.
Таблица 1. Эксплуатационные измерения ВОЛС
| Параметр тестирования | Необходимое измерительное оборудование |
| Оптическая мощность (выход источников, уровень принимаемого сигнала) | ОРМ, OLTS |
| Затухание в кабеле, интерфейсах и волокнах | ОРМ, SLS, OLTS |
| Уровень возвратных потерь | Анализатор ORL, OTDR |
| Определение места и характера повреждения оптоволоконного кабеля | Визуальный дефектоскоп, OTDR |
| Определение спектральных характеристик источника* | Оптический анализатор спектра |
| Определение параметров дисперсии* | Анализаторы дисперсии |
| Стрессовое тестирование ВОСП | Перестраиваемые аттенюаторы, ОРМ, SLS, OLTS |
* 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.
Стрессовое тестирование аппаратуры ВОСП
Проектирование волоконно-оптических систем передачи обязательно включает в себя расчет энергетического бюджета оптического сигнала в ВОСП. Реальное значение обычно отличается от расчетного в связи с различием в качестве сварочных узлов, соединений и т.д. Реальное значение энергетического бюджета оптического сигнала, полученное в ходе приемо-сдаточных испытаний, включается в паспорт ВОСП. В связи с тем, что расчетное значение, как правило, имеет запас по мощности по сравнению с реальным значением, возникает вопрос оценки потенциального запаса по мощности в ВОСП. Знание величины этого запаса может быть использовано для анализа влияния различных условий эксплуатации: например, каково предельное значение затухание заданного узла ВОСП, при котором система передачи еще будет работать.
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.
Промышленный анализ оптоволоконных кабелей
Промышленный анализ включает в себя измерения следующих параметров:
-
погонного затухания в оптическом волокне -
полосы пропускания и дисперсии -
длины волны отсечки -
профиля показателя преломления -
числовой апертуры -
диаметра модового поля -
геометрических и механических характеристик оптоволоконного кабеля -
энергетического потенциала и чувствительности фотоприемного устройства -
уровней оптической мощности устройств.
Измерения погонного затухания в оптическом кабеле в лабораторных условиях (анализ кабеля в бухтах) выполняется по прямому методу анализа с использованием высокоточных анализаторов затухания. Эти измерения уже были описаны выше.
Измерения полосы пропускания и дисперсии волокна. Для измерения полосы пропускания используют частотный или импульсный метод. При частотном методе полосу пропускания кабеля определяют по амплитудно-частотной модуляционной характеристике (АЧМХ). Для проведения измерений применяют генератор и фотоприемник с гармонической модуляцией интенсивности в полосе частот, превышающей ширину полосы пропускания кабеля. В результате измерений получают зависимость уровня мощности на выходе кабеля от частоты модуляции. При импульсном методе полосу пропускания определяют путем последовательной регистрации импульса оптического излучения на выходе измеряемого кабеля и импульса на выходе его короткого отрезка, образованного путем обрыва кабеля в начале. Форму последнего импульса принимают за форму импульса на входе кабеля. Далее вычисляют амплитудные спектры импульсов и АЧМХ измеряемого кабеля, а по ней определяют полосу пропускания.
Для измерения хроматической дисперсии одномодовых кабелей в основном используются два метода, первый из которых связан с измерением во временной области (метод временной задержки), а второй - в частотной области (фазовый метод). Оба метода удовлетворяют требованиям точности и воспроизводимости результатов и одобрены ITU-T. Однако метод временной задержки является более сложным по сравнению с фазовым методом, и поэтому последний чаще используется на практике.
Фазовый метод основан на измерении фазового сдвига сигнала, модулированного по интенсивности излучения, зондирующего кабель на различных длинах волн. Частота модуляции интенсивности обычно фиксирована и лежит в пределах 30...100 МГц. Измерение зависимости фазового сдвига между сигналами на различных длинах волн позволяет найти зависимость временной задержки сигнала от длины волны, а последующее ее дифференцирование - хроматическую дисперсию.
Измерения длины волны отсечки выполняются методами изгиба, передаваемой мощности и диаметра модового поля.
Метод изгиба основан на зависимости потерь при изгибе волокна от длины волны распространяющегося излучения. Измеряемое волокно возбуждается источником излучения с перестраиваемой длиной волны. Измерения проводят при слабом и сильном изгибах волокна.
Метод передаваемой мощности основан на зависимости мощности излучения от длины волны.
В методе диаметра модового поля используется явление изменения диаметра поля излучения в волокне в зависимости от длины волны. Измерение заключается в определении на выходе волокна диаметра поля на различных длинах волн и в нахождении по кривой длины отсечки. Этот метод измерения длины волны отсечки более сложен, чем два предыдущих.
Измерение профиля показателя преломления - основного параметра широкополосности оптических кабелей - выполняется различными высокоточными методами: интерферометрически-ми, лучевыми и рассеяния, сканирования отражения от торца, пространственного распределения излучения (в ближней и дальней зонах) и др. Эти измерения довольно сложны и требуют отдельного рассмотрения, выходящего за рамки данной книги.
Измерение числовой апертуры необходимо для разработки соответствующих устройств ввода-вывода и устройств сочленения с целью уменьшения потерь в них. Несогласованность соединяемых волокон по числовой апертуре может привести к существенным потерям. Для измерения числовой апертуры обычно определяют апертурный угол. Апертурный угол волокна, находящегося в равновесном возбуждении мод, измеряют, как правило, путем наблюдения распределения выходящей мощности в дальней зоне. Для этого на некотором расстоянии от выходного торца устанавливают отражающий экран с градуированной шкалой. По видимому диаметру светового пятна на экране определяют апертурный угол.
Измерение диаметра модового поля - основного параметра для определения ширины диаграммы направленности и для расчета потерь на соединениях и микроизгибах - осуществляется методами ближнего поля, поперечного смещения и др. Метод ближнего поля обеспечивает прямое измерение диаметра модового поля. Для этого на выходном торце волокна с помощью хорошо сфокусированного микроскопа измеряют распределение мощности излучения по торцу. Метод поперечного смещения основывается на измерении мощности излучения, выходящего из двух последовательно соединенных одномодовых волокон при их взаимном радиальном смещении в месте соединения.
Измерения геометрических и механических характеристик кабеля являются сугубо промышленными тестами и описываются в специальной литературе.
Измерения чувствительности фотоприемных устройств и уровней оптической мощности передатчиков оптического сигнала выполняются высокоточными оптическими измерителями мощности и стабилизированными источниками сигнала. Особенности этих измерений были описаны выше.