OTDR on keerukas elektrooptilise integratsiooni vahend, mis on valmistatud Rayleighi hajumisest ja Fresneli peegeldumisest tagasisuunas, kui valgus on läbi optilise kiu. Seda kasutatakse laialdaselt optiliste kaablite hooldamisel ja ehitamisel. Tehke kiudude pikkuse mõõtmine, kiudude sumbumine, liigeste sumbumine ja vea asukoha mõõtmised.
OTDR-test tehakse kergete impulsside eraldamiseks kiududesse ja seejärel saadetakse tagastatud teave OTDR-porti. Kui kilega levivad valguse impulsid, levib või peegeldub kiudainete, pistikühenduste, liigeste, painde või muude sarnaste sündmuste tõttu. Mõned hajumine ja peegeldused tagastatakse OTDR-le. Tagastatud kasulikku teavet mõõdavad OTDR-detektorid, mis toimivad kiibi erinevatel asukohtadel aja- või kõverajoonena.
Vahemaa saab arvutada aja järgi, mis kulub signaali tagasitussignaalile klaasi materjali valguse kiiruse määramiseks. Järgnev valem selgitab, kuidas OTDR mõõdab kaugust. d = (c × t) / 2 (IOR) Selles valemis on c valguskiirus vaakumis ja t on kogu aeg pärast signaali edastamist, kuni signaal on vastu võetud (kahesuunaline) (kaks väärtused korrutatakse kahe ühesuunalise kaugusega). Kuna valguses on klaas aeglasem kui vaakumis, peab distantsi täpsuse mõõtmiseks määrama uuritava kiudu murdumisnäitaja (IOR). IOR tähistab kiudaine tootja.
OTDR kasutab Rayleighi hajumist ja Fresneli peegeldust kiudainete iseloomustamiseks. Rayleighi hajumine tuleneb optilise signaali ebaregulaarsest hajumist mööda kiudu. OTDR mõõdab osa hajutatud valgust tagasi OTDR-sadamasse. Need backscatteri signaalid näitavad kiudude põhjustatud nõrgenemise (kadu / kaugus) astet. Saadud trajektoor on allapoole kõver, mis näitab, et tagasisuunaline võimsus väheneb, mis on tingitud nii edastatud kui ka tagasilükatud signaalide kadumisest pärast edastamist teatud kaugusele.
Arvestades kiudaineparameetreid, saab määrata Rayleighi hajumise võimsuse. Kui lainepikkus on teada, on see proportsionaalne signaali impulsi laiusega: mida pikem on impulsi laius, seda tugevam on tagasilöögiaeg. Rayleighi hajumisvõime on seotud ka edastatud signaali lainepikkusega ja lühemad lainepikkused on võimsamad. See tähendab, et signaaliga 1310 nm tekitatav trajektoor on 1550 nm signaali poolt genereeritud trajektoori Rayleigh tagasilöögiks.
Kõrge lainepikkusega piirkonnas (üle 1500 nm) suureneb Rayleighi hajumine jätkuvalt, kuid ilmneb veel üks nähtus, mida nimetatakse infrapuna nõrgemaks (või absorptsiooniks), mis suureneb ja mille tulemusena suureneb üldine nõrgenemise väärtus. Seetõttu on 1550 nm väikseim nõrgem lainepikkus; see ka selgitab, miks see on kaugliinide side lainepikkus. Loomulikult mõjutavad need nähtused ka OTDR-i. OTDR-lainepikkusel 1550 nm on sellel ka madalad sumbumisvõimed, nii et seda saab pikkade vahemaade abil testida. Väga nõrgestatud lainepikkusega 1310 nm või 1625 nm peab OTDR-i katsetuste kaugus olema piiratud, kuna katseseadmed peavad tuvastama OTDR-jälgedes järsu tõusu, ja selle nurga tipp langeb kiiresti müra.
Fresneli peegeldused on teisest küljest aga diskreetsed peegeldused, mis on põhjustatud kogu kiudaines sisalduvatest üksikutest punktidest. Need punktid koosnevad teguritest, mis põhjustavad murdumisteguri muutusi, näiteks klaasi ja õhu vahe. Nendel punktidel on tagurpidi peegelduv tugev tagasiulatuv valgus. Seepärast on OTDR Fresneli peegeldusteabe kasutamine ühenduspunkti, kiudude ühendamise või katkestuspunkti leidmiseks.
Suured OTDR-id võimaldavad kiudude ulatust täielikult ja automaatselt tuvastada. See uus võime tuleneb suuresti täiustatud analüüsitarkvara kasutamisest, mis vaatab OTDR-valimit ja loob sündmuste tabeli. Selle sündmuse tabel näitab kõiki trajektooriga seotud andmeid, nagu rikke tüüp, vahekaugus veale, sumbumine, tagasikadumine ja liitumiskaod.
OTDR-põhimõte
1.1 Rayleighi backscattering
Valguskiudude endi defekti ja dopingukomponentide ebaühtluse tõttu tekib optilise kiuga paljundatud optilistes impulsides Rayleighi hajumine. Osa valgust (ligikaudu 0,0001% [1]) hajutatakse impulssi vastassuunas tagasi ja seepärast nimetatakse seda Rayleighi tagasilöögiks, mis tagab pikkuse sõltuvad sumbumisandmed.
Fresneli peegeldused esinevad kahe erineva murdumisnäitaja edastamise keskkonnas (näiteks pistikud, mehaanilised ühendused, luumurrud või kiudude otsad). Seda nähtust kasutab OTDR, et täpselt määrata positsiooni kiu pikkuse katkestuse pikkuse ulatuses. Peegelduse suurus sõltub piirpinna tasasusest ja murdumisnäitaja erinevusest. Fresneli peegeldust saab vähendada, kasutades murdumisnäitajaga sobivat vedelikku.
OTDR põhitegevuse indeks
OTDR-i tulemusparameetrite mõistmine aitab kaasa OTDR-i tegelikule kiudude mõõtmisele. OTDR toimivusparameetrid hõlmavad peamiselt dünaamilist ulatust, pimeala, resolutsiooni ja täpsust.
2.1 Dünaamiline vahemik
Dünaamiline vahemik on üks OTDR-i peamistest tulemusnäitajatest, mis määravad kiudude maksimaalse mõõdetava pikkuse. Mida suurem on dünaamiline vahemik, seda parem on kõveriku liin ja pikem mõõdetav kaugus. Dünaamiline vahemik Praegu puudub ühtne standardarvutusmeetod [1]. Üldkasutatavad dünaamilise ulatuse definitsioonid hõlmavad peamiselt nelja järgmist.
1 IEC määratlus (Bellcore): üks levinumaid dünaamilisi vahemike määratlusi. Algväärtus tagastab tagasihelistamistemperatuuri ja mürataseme tipptaseme dB vahe. Mõõtmise tingimus on OTDR-i maksimaalne pulsilaius ja mõõtmisaeg 180 sekundit.
2RMS Definitsioon: kõige sagedamini kasutatav dünaamilise ulatuse definitsioon. Võtke erinevus dB vahel algse tagasikäikude taseme ja RMS mürataseme vahel. Kui müratase on Gauss, on RMSi määratletud väärtus ligikaudu 1,56 dB kõrgem kui IEC määratud väärtus.
3N = 0,1 dB Määratlus: kõige praktilisem defineerimismeetod. Võtke maksimaalne lubatud sumbumisväärtus, mis võimaldab mõõta 0,1dB sündmuse kaotust. N = 0,1 dB määratletud väärtus on ligikaudu 6,6 dB väiksem kui RMS-i määratud signaali-müra suhe SNR = 1, mis tähendab, et kui OTDR-l on 30 dB RMS dünaamilist vahemikku, siis N = 0,1 dB määratleb ainult dünaamilist vahemikku 23,4dB, mis tähendab ainult kaotust, mille 0,1 dB kaotus on mõõdetud 23,4dB nõrgendamisvahemikus.
Lõppude tuvastamine: dB erinevus 4% Fresneli peegeldusest kiudude alguses ja RMS müra tase, mis on IEC määratlusest umbes 12 dB kõrgem.
2.2 Deadzone
"Pimedatsooni" nimetatakse ka "surnud tsooniks" ja osutab sellele osale, kus OTDR-kõver ei saa Fresneli peegelduse mõjul teatavas kaugusvahemikus peegeldada valguskiudude joont. See nähtus esineb peamiselt seetõttu, et Fresneli peegeldussignaal kiudlinkil muudab fotodetektori küllastunud, mis nõuab teatavat taastumisaega. Surnud tsoon võib esineda OTDR-paneeli esiküljel või teistes Fresneli peegeldustes fiiberoptiliste ühenduste kaudu.
Bellcore määratleb kaks surnud tsooni: [2]: nõrgenemise pimeala (ADZ) ja sündmuse pimeala (EDZ). Tundmatu pimeala viitab minimaalsele vahekaugusele kahe peegeldusjõu vahel, kui vastavat kaotust saab vastavalt mõõta. Tavaliselt on nõrkade pimesi tsoon 5-6 korda impulsi laiust (näidatud kauguse järgi); sündmus pime tsoon tähendab, et kaks peegeldus sündmus on endiselt eristatav. Minimaalse vahemaa korral on iga sündmuse kaugus mõõdetav, kuid iga sündmuse individuaalne kadu pole mõõdetav.
2.3. Resolutsioon
OTDR-l on neli peamist eraldusvõime näitajat: valimi resolutsioon, ekraani eraldusvõime (ka nimega readout resolution), sündmuse eraldusvõime ja distantsi eraldusvõime. Proovivõtu lahutusvõime on minimaalne vahekaugus kahe proovivõtukoha vahel, mis määrab OTDR-i võime sündmuste leidmiseks. Proovide võtmise lahutusvõime on seotud impulsi laiuse ja vahekauguse suuruse valikuga. Ekraani lahutusvõime on minimaalne väärtus, mida seade saab kuvada. OTDR katab mikroprotsessisüsteemi iga proovide võtmise intervalli nii, et kursor võib proovide võtmise intervalli jooksul liikuda. Kursori liikumise lühim vahemaa on horisontaalne ekraani eraldusvõime ja kuvatav minimaalne nõrgenduse vertikaalne ekraani eraldusvõime.
Ürituse resolutsioon viitab OTDR-i künnisele, et tuvastada katsetatavas lingis sündmuse punkt, st sündmuse väljale vastav väärtus (tuvastamise künnis). OTDR-s käsitletakse sündmuste muutusi, mis on sellest künnistest väiksemad, kõvera ühtlase kalde muutumise punkti. Ürituse lahutusvõime määrab kindlaks fotodioodi lahutuslävi, mis määrab kindlaks minimaalse sumbumise, mida saab mõõta kahe peamise võimsustaseme alusel. Kaugotsing tähendab kahte külgnevat sündmusepunkti lühima vahemaa, mida vahend saab lahendada. See indeks sarnaneb sündmuse pimedale kohale ja on seotud impulsi laiuse ja murdumisnäitaja parameetritega.
OTDR kasutamine
OTDR võib teostada järgmisi mõõtmisi:
* Iga sündmuse puhul: vahemaa, kaotus, peegeldus
* Iga kiudude segmendi puhul: segmendi pikkus, segmendikaotus dB või dB / Km, segmendi tagasimakse kahjum (ORL)
* Kogu lõppseadmestiku jaoks: ahela pikkus, ketikaotus dB, kett ORL
Fiber mõõtmist OTDR-iga saab jagada kolmeks sammuks: parameetrite seadistamine, andmete kogumine ja kõverate analüüs.
3.1 Parameetri seaded
Enamik OTDR-testkiud valivad automaatselt parimad omandamisparameetrid, testides impulsse. Kasutaja peab valima ainult lainepikkuse, omandamisaja ja vajalike kiudoperaatorite (näiteks murdumisnäitaja, hajumise koefitsient jne). Parameetrite automaatseks omandamiseks kulub teatud aeg, nii et operaator saab mõõdetavaid parameetreid käsitsi valida teadaolevate mõõtmistingimuste korral.
3.1.1 Lainepikkuse valik
Optilise süsteemi käitumine on otseselt seotud ülekande lainepikkusega. Erinevatel lainepikkustel on optiliste kiudude erinevad kergenemisomadused ja optiliste kiudoptiliste ühenduste erinevad käitumisviisid: sama valguskiuga on 1550 nm paindemini tundlikum kui 1310 nm optiline kiud ja 1550 nm nõrgendus on väiksem ühiku pikkusest 1310 nm. Joote- või ühenduskadu on kõrgem 1310 nm juures kui 1550 nm juures. Sel põhjusel peaks optiliste kiudude katse olema sama mis süsteemi poolt edastatav lainepikkus, mis tähendab, et 1550 nm optiline süsteem peab valima lainepikkuse 1550 nm.
3.1.2 impulsi laius
Impulsi laius reguleerib OTDR-i kiududele süstitavat optilist võimsust. Mida pikem on impulsi laius, seda suurem on dünaamiline mõõtepiirkond. Seda saab kasutada pikemaajalise kiudude mõõtmiseks, kuid ka pikk impulss tekitab OTDR-kõvera lainekujul suuremat pimeala. lühikese impulsi süttimise valgustase madal, kuid võib vähendada pimeala. Impulsside laiuse perioodi väljendatakse tavaliselt ns-is ning seda saab väljendada ka valemiga (4) pikkuse ühikutes (m). Näiteks võib 100 ns impulssi tõlgendada kui 10 m impulsi.
3.1.3 Mõõtepiirkond
OTDR-mõõtmise vahemik viitab maksimaalsele kaugusele, mille OTDR omandab andmete näidised. Selle parameetri valimine määrab proovivõtu eraldusvõime suuruse. Mõõtmispiirkond on tavaliselt määratud mõõdetava kiuni pikkusega 1 kuni 2 korda.
3.1.4 Keskmine aeg
Kuna tagasi hajutatud valgussignaal on äärmiselt nõrk, kasutatakse üldiselt statistilist keskmist meetodit signaali-müra suhte parandamiseks. Mida pikem on keskmine aeg, seda kõrgem on signaali-müra suhe. Näiteks 3 min omandamine on 0,8 dB dünaamilisem kui 1 minut soetamine. Kuid üle 10-minutilise omandamise aeg ei paranda signaali-müra suhet. Keskmine aeg ei ületa 3 minutit.
3.1.5 kiudparameetrid
Fiberparameetrite seadmine hõlmab murdumisnäitaja n ja tagurpidi hõõrdumise koefitsienti η seadmist. Murdumisnäitaja parameeter on seotud kauguse mõõtmisega ja tagasilöögikvoodi koefitsient mõjutab peegelduse ja tagastuskao mõõtmistulemust. Neid kahte parameetrit annab tavaliselt optilise kiu tootja. Enamiku optiliste kiudude tüübi jaoks saab tabelis 2 toodud murdumisnäitaja ja tagasihelvestuskoefitsiendi abil saada täpsemaid kauguse ja tagastuvuskao mõõtmisi.
Kogemused ja oskused
(1) Kiudekvaliteedi lihtne identifitseerimine:
Tavalistes tingimustes on OTDR-i testkiirk kõvera põhikomplekt (ühe või mitme kiudoptilise kaabli) nõlv põhimõtteliselt sama, kui mõni kalle on suurem, näitab see, et selle osa pehmendus on suurem; kui kõvera keha on ebaregulaarne, kaldenurk muutub, kui see on painutatud või suletud, näitab see, et optilise kiu kvaliteet on tõsiselt halvenenud ja ei vasta side nõudele.
(2) Lainepikkuse valik ja ühekordne kahesuunaline test:
1550 lainepikkus jääb testist kaugemale. 1550 nm on painutavam kui 1310 nm. 1550 nm on väiksem kui 1310 nm ühik ja 1310 nm on suurem kui 1550 nm või pistik. Tegelikes optilistes kaabli hooldustöödes kontrollitakse mõlema lainepikkusega ja võrreldakse neid. Positiivse kasuteguri näitajate ja kauguse kauguse jaoks tuleb hea testitulemuste saamiseks läbi viia kahesuunaline testanalüüs.
(3) ühine puhastus:
Enne kui optilise kiu pistik ühendatakse OTDR-iga, tuleb seda hoolikalt puhastada, kaasa arvatud OTDR väljundliides ja katsel olev otseühendus. Vastasel juhul on sisestamise kadu liiga suur, mõõtmine ebausaldusväärne, kõver on mürarikas või isegi mõõtmist ei saa teostada ja see võib kahjustada ka OTDR-d. Vältige muid puhastusvahendeid peale alkoholi või murdumisnäitaja vastavate vedelike, sest need võivad kiudoptilise ühendusega lahustuda sideainet.
(4) Murdumisnäitaja ja hajumise koefitsiendi korrigeerimine: kiudoptiliste kiudude pikkuse mõõtmiseks põhjustab murdumisnäitaja 0,01 väärtuse hälve märksa 7 m / km. Pikemate valgusegmentide jaoks tuleks kasutada kaabli tootja poolt esitatud murdumisnäidust. väärtus.
(5) kummituste tunnustamine ja töötlemine:
OTDR-kõvera mõõn on mõnikord tingitud kajastustest, mis on tingitud lähedalt ja tugevatest peegeldustest sündmuse lõpust. Seda spike nimetatakse kummituseks. Kummituste tunnustamine: kõverate kummitused ei põhjustanud olulist kaotust; vahiku ja kõvera algus vaheline kaugus oli tugeva peegelduse sündmuse ja alguse vaheline kaugus, muutudes sümmeetriliseks. Kummituse eemaldamine: valige lühike impulsi laius ja lisage tugevat peegelduse esiotsa (näiteks OTDR-väljund). Kui kummituse põhjustanud sündmus on kiudude lõpus, saab väikest paindumist muuta, et nõrgendada valguse peegeldust tagasi alguses.
(6) Positiivse kasu fenomeni töötlemine:
OTDR-jälgedes võib ilmneda positiivne kasum. Positiivne kasutegur on tingitud asjaolust, et pärast splaissingu punkti tootvat kiudu tekib rohkem splaisipunktiga võrreldes tagasi kaldu astigmatism. Tegelikult on kiudude liitmise kaotus selle liitumispunkti juures. Tihti esineb mitmesuguste režiimide väljavoolu läbimõõduga kiudude või erineva tagasisuhtli koefitsientidega keevitusprotsessis. Seetõttu tuleb mõlemas suunas mõõta ja tulemusi keskmiselt võrrelda liitmiskaotusega. Tegelikult optilise kaabli hooldamisel võib ≤0.08dB kasutada ka lihtsa heakskiitmise põhimõttena.
(7) Täiendava valguskiu kasutamine:
Täiendav kiud on kiuosa, mida kasutatakse OTDR-i ühendamiseks mõõdetava kiuga ja mille pikkus on 300-2000 m. Selle põhifunktsioonid on: välimine pimeala töötlus ja terminali pistiku sisestamise mõõtmine.
Üldiselt on suurim OTDR-i ja testitava kiudaine vahelise ühendusega põhjustatud surnud tsoon. Optilise kiu tegelikul mõõtmisel lisatakse OTDR-i ja katsetatava optilise kiu vahele ülemineku optiline kiud, nii et esiosa sulguv tsoon jääb kiudoptilise kiudoptilise ülemise kihi sisse ning katsetatava optilise kiu algus langeb OTDR-kõvera lineaarse stabiilsesse piirkonda. Kiudisüsteemi alguses pistiku sisestamise kadu saab mõõta üleminekukihi lisamisega OTDR-le. Kui soovite mõõta konnektorite sisestamise kaotust mõlemal otsal, võite lisada mõlemas otsas üleminekukile.
Testi vea peamised tegurid
1) OTDR-testimisvahendite olemuslikud kõrvalekalded
Vastavalt OTDR katsepõhimõttele edastab see optilise impulssi valitud optilisele kiudule kindlat ajavahemikku ning seejärel proovid, kvantifitseerib, kodeerib ja salvestab optilistest kiududest tagasiulatuvaid signaale teatud kiirusel. OTDR-i instrumendil on vigu proovivõtmisintervalli tõttu, mis peegeldub peamiselt kauguse lahendamisel. OTDR kaugus eraldusvõime on proportsionaalne proovivõtusagedusega.
2) Testimisvahendite ebaõigest kasutamisest tingitud vead
Kaablite rikete asukoha testis on OTDR-meetri kasutamise õigsus otseselt seotud takistuste testi täpsusega. Vahendi parameetrite seadistamine ja täpsus, arvesti vahemiku vale valimine või ebatäpsed kursori seaded põhjustavad katsetulemustes vigu.
(1) Määrake arvesti murdumisnäitaja kõrvalekalle põhjustatud viga
Erinevate liiki murdumisnäitaja ja optiliste kiudude tootjad on erinevad. Fiberi pikkuse testimiseks OTDR-i kasutades tuleb kõigepealt seada seadme parameetrid ja murdumisnäitaja seade on üks neist. Kui mitu erineva kaabli segmendi murdumisnäitaja on erinev, saab murdumisnäitaja seadevigast põhjustatud katsefekti vähendamiseks kasutada segmentimise meetodit.
(2) Mõõtepiirkonna vale valimine
Kui OTDR-meetri läbisõidu kaugus on 1 meeter, tähendab see, et joonist saab suurendada ainult siis, kui horisontaalkaugus on 25 meetri võrra. Arvesti kujundus on üks täisrakk, kus on 25 sammu kursori kohta. Sellisel juhul tähendab iga kursori liikumine 1 meetri pikkust kaugust, nii et lugemisläbilaskvus on 1 meeter. Kui valite horisontaalkauguseks 2 km / div, liigub kursor iga kursori liigutamiseks 80 meetri võrra. Näib, et mida suurem on katse ajal valitud mõõtmisvahemik, seda suurem on katsetulemuste hälve.
(3) Pulsi laiuse vale valimine
Sama impulsi amplituudi olukorras, mida suurem on impulsi laius, seda suurem on impulsi energia. Praegu on ka OTDR dünaamiline vahemik suurem ja vastav pimeala on ka suur.
(4) Keskmistamise aja vale valimine
OTDR katse kõver proovib peegeldunud signaali pärast iga väljundimpulssi ja keskmiselt mitu näidist, et kõrvaldada mõned juhuslikud sündmused. Mida kauem on keskmistamise aeg, seda lähemal on müratase miinimumväärtusele ja seda suurem on dünaamiline vahemik. Mida pikem on keskmine aeg, seda kõrgem on katse täpsus, kuid täpsus ei suurene, kui see saavutab teatud taseme. Katse kiiruse parandamiseks ja üldise katseaja lühendamiseks saab üldist katseaega valida 0,5 kuni 3 minuti jooksul.
(5) Kursori vale paigutamine
Fiiberoptiliste ühenduste, mehaaniliste ühenduste ja kiudude vahelised purunemine võib põhjustada kaotusi ja peegeldusi ning kiudude otsa purustatud ots võib tekitada mitmesuguseid Fresneli peegelduse piikuid või Fresneli peegeldust, kuna selle otsa ebakorrapärasus. Kui kursori seaded pole piisavalt täpsed, ilmnevad mõned vead.