Сокращенный вариант.

В отличие от источников и измерителей мощности (или оптических тестеров), которые непосредственно измеряют потери сигнала в оптическом волокне, в работе рефлектометра применяется косвенный метод измерения. Источник и измеритель оптического тестера дублируют передатчик и приемник волоконно-оптической системы передачи, и поэтому измерения хорошо соотносится с настоящими потерями в системе. При измерении потерь с помощью рефлектометра используются уникальные свойства волокна.

Наибольшее влияние на потери в волокне имеет рассеяние. Рассеяние очень чувствительно к длине волны света, поэтому, чем она ближе к красному концу спектра, тем меньше рассеяние. Рассеяние обратно пропорционально длине волны в четвертой степени. Удвойте длину волны, и Вы уменьшите рассеяние в шестнадцать раз!

В волокне свет рассеивается во всех направлениях, включая и направление назад, к источнику, как показано на рисунке 1.

В рефлектометре этот "обратнорассеянный свет" используется для измерений. Прибор посылает в волокно очень мощный световой импульс и измеряет параметры обратнорассеянного света. В любой временной точке, свет, который принимает прибор - это свет, рассеянный от импульса, проходящего по волокну. В этом смысле импульс рефлектометра - это "виртуальный источник излучения", который является испытательным сигналом при прохождении его от начала к концу волокна.

Так как возможно измерять скорость импульса, распространяющегося по волокну, то рефлектометр может коррелировать то, что он видит в обратнорассеянном свете с фактическим местоположением в волокне. Таким образом, можно создавать меру количества обратнорассеянного света в любой точке волокна (см. Рис 2).

Количество света, рассеянного назад к рефлектометру пропорционально обратному рассеянию волокна, пиковой мощности и длительности зондирующего импульса рефлектометра. Если Вам необходимо увеличить мощность обратнорассеянного света для улучшения качества измерений, то можно увеличивать пиковую мощность импульса или его длительность, как показано на рисунке 3.

Обратите внимание, что на рисунке 2 некоторые события вызывают большой импульс с амплитудой выше обратного рассеяния. Это - отражение от разъема, сростка или конца волокна. Их можно использовать для разметки расстояний

или вычислений " обратных отражений " от разъемов или сростков, или других параметров, которые желательно проверить.

Рис.4 Рефлектограмма оптического волокна.

Разъемы и сростки на жаргоне измерителей называются "событиями" или "неоднородностями". В них происходят потери, но как разъемы, так и механические сростки также могут вызывать пики отражения. Высота такого пика показывает величину отражения в событии, если он не настолько велик, что насыщает фотодиод рефлектометра. В этом случае пик будет иметь плоскую вершину и хвост, идущий к дальнему концу, что указывает на перегрузку фотодиода.

Иногда потери в хорошем сварном сростке настолько малы, что не замечаются рефлектометром. Это хорошо для системы, но может запутать оператора. Очень важно знать длину всех волокон сети для того, чтобы знать, где искать события и не путаться при появлении необычных событий (таких как фантомные отражения, которые будут описаны ниже.)

С помощью отраженных импульсов можно определить разрешающую способность рефлектометра. Невозможно увидеть два разных события, расположенные друг к другу ближе, чем ширина импульса. Вообще более широкие импульсы используются для просмотра очень удаленных частей волокна. Более узкие импульсы используются, когда необходимо высокое разрешение, хотя это ограничивает расстояние, просматриваемое рефлектометром.

Количество света, рассеянного назад к рефлектометру весьма мало для измерения. По сравнению с зондирующим импульсом оно составляет одну миллионную часть и не является постоянной величиной. Это влияет на точность измерений.

Восстановление фотоприемника.

Схема фотоприемника рефлектометра должна быть очень чувствительной. Это означает, что большие отражения, которые могут составлять один процент от контрольного сигнала, будут насыщать фотоприемник, или перегружать это. После насыщения фотоприемнику требуется некоторое время для восстановления, и пока он восстанавливается, рефлектограмма не может быть исследована и измерена, как показано на рисунке 5. Наиболее сильное отражение вызывается разъемом, расположенным непосредственно на рефлектометре.

Отражение вызывает перегрузку фотоприемника на время, равное прохождению световым импульсом расстояния, которое может достигать 50 метров на одном километре, в зависимости от типа рефлектометра, длины волны и величины отражения. Это явление обычно называется "мертвой зоной". По этой причине, большинство инструкций по эксплуатации рефлектометров рекомендуют использовать дополнительный кабель - так называемый " импульсный подавитель ", который, впрочем, не подавляет импульсы, а просто дает рефлектометру время для восстановления. Такой кабель называется кабельной рефлектометрической вставкой.

Никогда не используйте рефлектометр без подключенной рефлектометрической вставки! Для исследования ближнего конца кабеля отсутствие такой вставки делает его невозможным. Она дает время на установление переходных процессов в рефлектометре и позволяет увидеть состояние кабеля за начальным разъемом. Такая вставка должна быть длиной от 500 до 1000 метров, и разъемы на этом участке должны быть как можно лучше для уменьшения отражений.

Фантомные отражения.

При проверке коротких кабелей с высоко отражающими разъемами существует опасность появления "призраков", подобных изображенным на Рис.6. Они вызываются светом, отраженным от дальнего конечного разъема, отражающего свет назад и вперед в волокно, пока он не уменьшится до уровня шума. Призраки - это очень запутывающее явление, поскольку они выглядят как реальные отражающие события, похожие на разъемы, но без потерь. Если Вы обнаруживаете отражающий случай на рефлектограмме в точке, где нет коннектора или какого-либо соединения, и является высокоотражающим событием, то для устранения призрака можно использовать уловку, о которой будет рассказано ниже.

Ошибки, вызванные изменениями обратного рассеяния.

Рефлектометр принимает возвращаемый сигнал и вычисляет потери, основанные на уменьшающемся количестве света. Обратнорассеянный свет - это функция затухания волокна и диаметра сердцевины волокна.

Если рассмотреть два различных волокна, соединенные вместе и попытаться измерить сросток или потери в разъеме, Вы получите главный источник погрешности, которым в данном случае выступает разность между обратными рассеяниями каждого волокна.

Чтобы облегчить понимание этой проблемы, рассмотрите рисунок 7, где показаны два соединенных волокна. Если оба волокна идентичны, то обратное рассеяние будет одинаково с обеих сторон соединения, и рефлектометр будет измерять фактические потери в сростке.

Ошибки, связанные с обратным рассеянием.

Ограничение разрешающей способности.

Следующая вещь, в которой необходимо разобраться - это разрешающая способность рефлектометра. Это всегда было проблемой в локальных сетях или в соединительных шнурах, поскольку при измерениях … они исчезают на рефлектограмме из-за невысокой разрешающей способности рефлектометра.

Другое место, в котором возникает такая проблема, находится в месте механической защиты сростка.

Рисунок 8.

Существует прибор, который помогает справляться с этой проблемой. Он называется " визуальный обнаружитель места повреждения". Чтобы найти дефекты он вводит в волокно яркое красное излучение. Если в нем имеются высокие потери, типа плохого сростка, разъема или напряженного изгиба, то в этом месте рассеянный свет может быть видим невооруженным глазом. Этим прибором можно найти события, расположенные близко к рефлектометру или близко к другому событию, которое не обнаруживается рефлектометром из-за его невысокой разрешающей способности. Этот прибор, однако, имеет ограничение по дальности и работает на расстоянии приблизительно до 4 км.

Визуальный обнаружитель места повреждения линии - столь ценный инструмент, что многие из современных рефлектометров теперь имеют встроенный источник видимого красного света.

Специальные соображения для Многомодового волокна

Большинство рефлектометрических измерений производятся с одномодовым волокном, так как большинство кабельных линейных сооружений являются одномодовыми. Но в кампусных системах обычно применяется многомодовое волокно, с использованием светодиодных источников для низких и средних скоростей передачи. При измерении параметров таких сетей с использованием рефлектометра возникают проблемы, связанные с тем, что рефлектометр для создания достаточно высоких уровней обратного рассеяния использует лазерный источник.

Излучение лазера передается многомодовым волокном только в центре сердечника (см. Рис 9), потому что угол его излучения очень мал. Излучение светодиодов же передается по всему диаметру сердечника многомодового волокна из-за их более широкой диаграммы направленности излучения.

Рисунок 9.

Неоднократно предпринимались попытки скореллировать измерения рефлектометра с измерениями при помощи тестеров, но они не принесли успеха. Так, если при измерении рефлектометром получены потери 6-7 дБ (для многомодового волокна), то измерения тестером дают потери примерно 10 дБ.

Измерения длины волокна не соответствуют длине кабеля.

И, наконец, рефлектометр измеряет волокно, а не кабель. Несмотря на всю очевидность этого, это вызывает много проблем при измерениях подземных кабелей. Для предотвращения напряжений в волокне изготовители помещают в кабель приблизительно на 1 % больше волокна, чем истинная длина кабеля, с учетом некоторого "напряжения". Если при измерении длины кабеля рефлектометром получается величина порядка 1000метров, фактическая длина кабеля - приблизительно 990 метров. Если необходимо вскрыть место, поврежденное, например крысами, то можно выкопать около 10 лишних метров от фактического местоположения повреждения!

ВНИМАНИЕ!!!

На что похожа хорошая рефлектограмма?

Посмотрите на Рис 10. Здесь можно видеть конец рефлектометрической вставки, первого волокна, подсоединенного к рефлектометру, которая дает время рефлектометру прийти в себя после получения начального импульса. Обратите внимание, что волокна являются прямыми линиями между " событиями", как называются сростки и разъемы на жаргоне рефлектометрии. Маркеры для измерения потерь должны всегда устанавливаться достаточно далеко с обеих сторон события, и находиться на прямой ровной части рефлектограммы.

Рис.10. Хорошая для исследования рефлектограмма.

Если рефлектограмма в промежутке между событиями не похожа на прямую линию, как изображено на Рис.5, то это означает, что расстояние между события слишком коротки для разрешающей способности рефлектометра, или отражения слишком высоки для времени возврата необходимые перед

Следующий случай. В этом случае невозможно получить хорошие данные о потерях в событии или потерях в волокне.

Имеется прием, который можно применить, если Вы находитесь в безвыходном положении. Отражение в событии, которое вызывает перегрузку фотодиода можно обработать, используя "жидкость с соответствующим показателем преломления ", уменьшающую эффект отражения. Отражение возникает в воздушном зазоре между концами волокон. Разъемы, особенно плохо выполненные, имеют такой воздушный зазор, что приводит к высоким отражениям. Жидкость или гель с показателем преломления близким коэффициенту преломления стекла заменяет воздух в зазоре, уменьшая отражение.

На Рис.11 изображены две рефлектограммы одного и того же волокна. Оно имеет длину 200 метров, которая обычно рассматривается как очень короткая для исследований с помощью рефлектометра. На рефлектограмме показаны два сильных отражения, первое из которых вызывает насыщение фотодиода. Кроме того, оба отражения стали причиной появления "призраков".

Так как линия развертки между двумя отражениями нигде не становится единообразной или прямой, то не имеется никакой надежной точки отсчета для измерения потерь.

Но уменьшить отражения можно, добавляя гель или жидкость с соответствующим показателем преломления в область между двумя коннекторами или погружая в нее свободный конец волокна.

Рис 11. Улучшение рефлектограммы с использованием геля.

Гель или жидкость, увеличивающие показатель преломления могут быть приобретены у поставщика волоконно-оптических комплектующих или даже в ближайшей аптеке. Специальные жидкости работают очень хорошо, но они дороги. Но минеральные масла или простой вазелин действуют почти так же!

Использование этой методики требует осторожности. Разъемы после использования рефлектометра должны быть тщательно очищены от геля.

Выводы:

1. Тестирование волоконно-оптического кабеля является простым, если используются поверенные приборы и выполняются стандарты на измерения.

2. При диагностировании проблем необходим творческий подход. Очень важно знать приборы и инструменты и уметь работать с ними.

3. Наконец, необходимо иметь хорошую заводскую документацию на поставляемый кабель.