Столы для испытаний оптического волокна включают в себя: измеритель оптической мощности, источник стабильного света, оптический мультиметр, оптический рефлектометр во временной области (OTDR) и оптический локатор повреждений. Измеритель оптической мощности: используется для измерения абсолютной оптической мощности или относительной потери оптической мощности на участке оптического волокна. В волоконно-оптических системах измерение оптической мощности является самым основным. Подобно мультиметру в электронике, при измерении оптического волокна, измеритель оптической мощности представляет собой обычный измеритель для тяжелых условий эксплуатации, и у специалистов по оптическому волокну он должен быть. Измеряя абсолютную мощность передатчика или оптической сети, измеритель оптической мощности может оценить производительность оптического устройства. Использование измерителя оптической мощности в сочетании со стабильным источником света позволяет измерить потери соединения, проверить непрерывность и помочь оценить качество передачи по оптоволоконным каналам. Стабильный источник света: излучает свет известной мощности и длины волны в оптическую систему. Стабильный источник света объединен с измерителем оптической мощности для измерения оптических потерь волоконно-оптической системы. Для готовых волоконно-оптических систем обычно передатчик системы также можно использовать в качестве стабильного источника света. Если терминал не может работать или терминал отсутствует, необходим отдельный стабильный источник света. Длина волны стабильного источника света должна максимально соответствовать длине волны системного терминала. После установки системы часто необходимо измерить сквозные потери, чтобы определить, соответствуют ли потери в соединении проектным требованиям, например, измерить потери в разъемах, точках сращивания и потери в теле волокна. Оптический мультиметр: используется для измерения потерь оптической мощности в оптоволоконной линии.
Существуют следующие два оптических мультиметра:
1. Он состоит из независимого измерителя оптической мощности и стабильного источника света.
2. Интегрированная испытательная система, объединяющая измеритель оптической мощности и стабильный источник света.
В локальной сети (LAN) на короткие расстояния, где конечная точка находится в нескольких минутах ходьбы или разговора, технические специалисты могут успешно использовать экономичный комбинированный оптический мультиметр на любом конце, стабильный источник света на одном конце и измеритель оптической мощности на другом. конец. Для сетевых систем на большие расстояния технические специалисты должны оборудовать полную комбинацию или встроенный оптический мультиметр на каждом конце. При выборе счетчика температура является, пожалуй, самым строгим критерием. Переносное оборудование на объекте должно храниться при температуре от -18°C (без контроля влажности) до 50°C (влажность 95%). Оптический рефлектометр во временной области (OTDR) и локатор повреждений (локатор повреждений): выражается как функция потерь в волокне и расстояния. С помощью рефлектометра технические специалисты могут увидеть контур всей системы, определить и измерить участок, точку сращивания и разъем оптического волокна. Среди инструментов диагностики неисправностей оптоволокна рефлектометр является самым классическим и одновременно самым дорогим инструментом. В отличие от двухконцевого теста оптического измерителя мощности и оптического мультиметра, OTDR может измерять потери в волокне только на одном конце волокна.
Линия трассировки OTDR показывает положение и размер значения затухания в системе, например: положение и потери любого разъема, точку сращивания, ненормальную форму оптического волокна или точку разрыва оптического волокна.
OTDR можно использовать в следующих трех областях:
1. Перед прокладкой изучите характеристики оптического кабеля (длину и затухание).
2. Получите форму сигнала трассы участка оптического волокна.
3. Когда проблема усугубляется, а состояние соединения ухудшается, найдите серьезную точку неисправности.
Локатор неисправностей (Fault Locator) — это специальная версия рефлектометра. Локатор повреждений может автоматически обнаружить неисправность в оптоволокне без сложных операций, присущих рефлектометру, а его цена составляет лишь часть стоимости рефлектометра. При выборе прибора для тестирования оптического волокна обычно необходимо учитывать следующие четыре фактора: то есть определить параметры вашей системы, рабочую среду, сравнительные элементы производительности и техническое обслуживание прибора. Определите параметры вашей системы. Рабочая длина волны (нм). Три основных окна передачи составляют 850 нм. , 1300 нм и 1550 нм. Тип источника света (светодиод или лазер). В приложениях на небольших расстояниях по экономическим и практическим причинам большинство низкоскоростных локальных сетей (100 Мбит/с) используют лазерные источники света для передачи сигналов на большие расстояния. Типы волокон (одномодовые/многомодовые) и диаметр сердцевины/покрытия (мкм): Стандартное одномодовое волокно (SM) имеет толщину 9/125 мкм, хотя следует тщательно идентифицировать некоторые другие специальные одномодовые волокна. Типичные многомодовые волокна (ММ) включают 50/125, 62,5/125, 100/140 и 200/230 мкм. Типы разъемов: К распространенным отечественным разъемам относятся: FC-PC, FC-APC, SC-PC, SC-APC, ST и т. д. Новейшие разъемы: LC, MU, MT-RJ и т. д. Максимально возможные потери связи. Оценка потерь/допуск системы. Уточните свою рабочую среду. Для пользователей/покупателей выбирайте полевой счетчик, температурный стандарт может быть самым строгим. Обычно измерения на местах должны проводиться в тяжелых условиях. Рекомендуется, чтобы рабочая температура портативного прибора на месте составляла -18℃~50℃, а температура хранения и транспортировки - -40~+60℃ (95 % относительной влажности). Лабораторные инструменты должны находиться только в узком диапазоне регулирования: 5–50 ℃. В отличие от лабораторных приборов, которые могут использовать источник переменного тока, портативные инструменты на месте обычно требуют более строгого питания для прибора, в противном случае это повлияет на эффективность работы. Кроме того, проблемы с электропитанием прибора часто приводят к его выходу из строя или повреждению.
Поэтому пользователям следует учитывать и взвешивать следующие факторы:
1. Расположение встроенной батареи должно быть удобным для замены пользователем.
2. Минимальное время работы новой батареи или полностью заряженной батареи должно достигать 10 часов (один рабочий день). Однако целевое значение срока службы батареи должно составлять более 40-50 часов (одна неделя), чтобы обеспечить максимальную эффективность работы технических специалистов и инструментов.
3. Чем более распространен тип батареи, тем лучше, например, универсальная сухая батарея типа АА 9 В или 1,5 В и т. д. Потому что эти батареи общего назначения очень легко найти или купить на месте.
4. Обычные сухие батареи лучше аккумуляторных батарей (таких как свинцово-кислотные, никель-кадмиевые), поскольку большинство аккумуляторных батарей имеют проблемы с «памятью», нестандартную упаковку, а также сложность покупки, экологические проблемы и т. д.
Раньше было практически невозможно найти портативный измерительный прибор, отвечающий всем четырем стандартам, упомянутым выше. Теперь в художественном измерителе оптической мощности, использующем самую современную технологию производства схем КМОП, используются только обычные сухие батареи типа АА (доступны повсюду), вы можете работать более 100 часов. Другие лабораторные модели оснащены двумя источниками питания (переменный ток и внутренняя батарея) для повышения их адаптируемости. Как и мобильные телефоны, приборы для тестирования оптоволокна также имеют множество форм упаковки. Ручной счетчик весом менее 1,5 кг обычно не имеет особых излишеств и обеспечивает только базовые функции и производительность; полупортативные счетчики (более 1,5 кг) обычно имеют более сложные или расширенные функции; лабораторные приборы предназначены для контрольных лабораторий/производств. Да, с источником питания переменного тока. Сравнение элементов производительности: вот третий этап процедуры выбора, включающий подробный анализ каждого оптического испытательного оборудования. Для производства, установки, эксплуатации и обслуживания любой волоконно-оптической системы передачи данных измерение оптической мощности имеет важное значение. В области оптоволокна без измерителя оптической мощности не может работать ни одна инженерная лаборатория, производственный цех или предприятие по обслуживанию телефонной связи. Например: измеритель оптической мощности можно использовать для измерения выходной мощности лазерных источников света и светодиодных источников света; он используется для подтверждения оценки потерь в оптоволоконных линиях связи; наиболее важным из которых является тестирование оптических компонентов (волокон, разъемов, разъемов, аттенюаторов) и т. д.), которые являются ключевым инструментом показателей производительности.
Чтобы выбрать подходящий измеритель оптической мощности для конкретного применения пользователя, следует обратить внимание на следующие моменты:
1. Выберите лучший тип зонда и тип интерфейса.
2. Оцените точность калибровки и процедуры производственной калибровки, которые соответствуют вашим требованиям к оптическому волокну и разъему. соответствовать.
3. Убедитесь, что эти модели соответствуют вашему диапазону измерений и разрешению дисплея.
4. С функцией прямого измерения вносимых потерь в дБ.
Практически во всех измерителях оптической мощности оптический зонд является наиболее тщательно выбираемым компонентом. Оптический зонд представляет собой твердотельный фотодиод, который принимает связанный свет от оптоволоконной сети и преобразует его в электрический сигнал. Вы можете использовать специальный интерфейсный разъем (только один тип подключения) для входа на датчик или использовать адаптер универсального интерфейса UCI (с использованием винтового соединения). UCI поддерживает большинство разъемов промышленного стандарта. На основе калибровочного коэффициента выбранной длины волны схема измерителя оптической мощности преобразует выходной сигнал зонда и отображает на экране показания оптической мощности в дБм (абсолютный дБ равен 1 мВт, 0 дБм = 1 мВт). На рисунке 1 представлена блок-схема измерителя оптической мощности. Наиболее важным критерием выбора измерителя оптической мощности является соответствие типа оптического зонда ожидаемому рабочему диапазону длин волн. В таблице ниже приведены основные параметры. Стоит отметить, что InGaAs имеет отличные характеристики в трех окнах пропускания во время измерения. По сравнению с германием InGaAs имеет более ровные спектральные характеристики во всех трех окнах и более высокую точность измерений в окне 1550 нм. , В то же время он обладает превосходной температурной стабильностью и низкими шумовыми характеристиками. Измерение оптической мощности является важной частью производства, установки, эксплуатации и обслуживания любой системы оптоволоконной передачи. Следующий фактор тесно связан с точностью калибровки. Откалиброван ли измеритель мощности в соответствии с вашим применением? То есть: стандарты производительности оптических волокон и разъемов соответствуют требованиям вашей системы. Следует проанализировать, что вызывает неопределенность измеряемой величины при различных переходниках подключения? Важно полностью учитывать другие потенциальные факторы ошибок. Хотя NIST (Национальный институт стандартов и технологий) установил американские стандарты, спектр аналогичных источников света, типов оптических датчиков и разъемов от разных производителей неизвестен. Третий шаг — определить модель измерителя оптической мощности, которая соответствует вашим требованиям к диапазону измерений. Выраженный в дБм диапазон измерения (диапазон) является комплексным параметром, включающим определение минимального/максимального диапазона входного сигнала (чтобы измеритель оптической мощности мог гарантировать всю точность, линейность (определяется как +0,8 дБ для BELLCORE) и разрешение. (обычно 0,1 дБ или 0,01 дБ) для удовлетворения требований применения. Наиболее важным критерием выбора измерителей оптической мощности является соответствие типа оптического датчика ожидаемому рабочему диапазону. В-четвертых, большинство измерителей оптической мощности имеют функцию дБ (относительная мощность). , который можно считывать напрямую. Оптические потери очень удобны при измерении. Недорогие измерители оптической мощности обычно не обеспечивают эту функцию. Без функции дБ техник должен записать отдельное эталонное значение и измеренное значение, а затем вычислить. Таким образом, функция дБ предназначена для измерения относительных потерь пользователя, что позволяет повысить производительность и уменьшить ошибки ручного расчета. Теперь пользователи сократили выбор основных функций и функций измерителей оптической мощности, но некоторым пользователям приходится учитывать особые потребности. : сбор компьютерных данных, запись, внешний интерфейс и т. д. Стабилизированный источник света В процессе измерения потерь стабилизированный источник света (SLS) излучает свет известной мощности и длины волны в оптическую систему. Измеритель оптической мощности/оптический зонд, откалиброванный для источника света определенной длины волны (SLS), принимается из оптоволоконной сети. Свет преобразует его в электрические сигналы.
Чтобы обеспечить точность измерения потерь, постарайтесь максимально смоделировать характеристики передающего оборудования, используемого в источнике света:
1. Длина волны одинакова и используется тот же тип источника света (светодиод, лазер).
2. Во время измерения стабильность выходной мощности и спектра (стабильность во времени и температуре).
3. Обеспечьте тот же интерфейс подключения и используйте тот же тип оптического волокна.
4. Выходная мощность соответствует измерению потерь в системе для наихудшего случая. Когда системе передачи необходим отдельный стабильный источник света, оптимальный выбор источника света должен имитировать характеристики и требования к измерениям оптического приемопередатчика системы.
При выборе источника света следует учитывать следующие аспекты: Лазерная трубка (ЛД). Свет, излучаемый ЛД, имеет узкую полосу длин волн и является почти монохроматическим светом, то есть светом с одной длиной волны. По сравнению со светодиодами, лазерный свет, проходящий через спектральный диапазон (менее 5 нм), не является непрерывным. Он также излучает несколько более низких пиковых длин волн по обе стороны от центральной длины волны. По сравнению со светодиодными источниками света, хотя лазерные источники света обеспечивают большую мощность, они дороже светодиодов. Лазерные трубки часто используются в одномодовых системах дальнего действия, где потери превышают 10 дБ. По возможности избегайте измерения многомодовых волокон с помощью лазерных источников света. Светоизлучающий диод (LED): светодиод имеет более широкий спектр, чем LD, обычно в диапазоне 50–200 нм. Кроме того, светодиодный свет не создает помех, поэтому выходная мощность более стабильна. Светодиодный источник света намного дешевле, чем источник света LD, но измерение потерь в наихудшем случае оказывается недостаточным. Светодиодные источники света обычно используются в сетях ближнего действия и многомодовых оптоволоконных локальных сетях. Светодиод можно использовать для точного измерения потерь одномодовой системы источника лазерного света, но обязательным условием является то, что его выходная мощность должна иметь достаточную мощность. Оптический мультиметр Комбинация измерителя оптической мощности и стабильного источника света называется оптическим мультиметром. Оптический мультиметр используется для измерения потерь оптической мощности в оптоволоконной линии связи. Эти счетчики могут представлять собой два отдельных счетчика или один интегрированный блок. Короче говоря, два типа оптических мультиметров имеют одинаковую точность измерений. Разница обычно заключается в стоимости и производительности. Интегрированные оптические мультиметры обычно обладают развитыми функциями и различными характеристиками, но цена относительно высока. Для оценки различных конфигураций оптического мультиметра с технической точки зрения по-прежнему применимы стандарты базового измерителя оптической мощности и стабильного источника света. Обратите внимание на выбор правильного типа источника света, рабочей длины волны, датчика оптической мощности и динамического диапазона. Оптический рефлектометр во временной области и OTDR-локатор повреждений являются наиболее классическим прибором для оптического волокна, который предоставляет большую часть информации о соответствующем оптическом волокне во время тестирования. Сам рефлектометр представляет собой одномерный оптический радар с замкнутым контуром, и для измерения требуется только один конец оптического волокна. Запускайте узкие световые импульсы высокой интенсивности в оптическое волокно, в то время как высокоскоростной оптический датчик записывает обратный сигнал. Этот прибор дает визуальное объяснение оптической линии связи. Кривая OTDR отражает расположение точки подключения, разъема и точки повреждения, а также размер потерь. Процесс оценки OTDR во многом похож на процесс оптических мультиметров. Фактически, рефлектометр можно рассматривать как очень профессиональную комбинацию измерительных приборов: он состоит из стабильного высокоскоростного источника импульсов и высокоскоростного оптического зонда.
Процесс выбора OTDR может быть сосредоточен на следующих атрибутах:
1. Подтвердите рабочую длину волны, тип волокна и интерфейс разъема.
2. Ожидаемая потеря соединения и диапазон сканирования.
3. Пространственное разрешение.
Локаторы повреждений в основном представляют собой портативные инструменты, подходящие для многомодовых и одномодовых волоконно-оптических систем. Используя технологию OTDR (оптический рефлектометр во временной области), он используется для определения места повреждения волокна, а расстояние тестирования обычно находится в пределах 20 километров. Прибор непосредственно в цифровом виде отображает расстояние до точки повреждения. Подходит для: глобальной сети (WAN), систем связи с радиусом действия 20 км, оптоволокна до бордюра (FTTC), прокладки и обслуживания одномодовых и многомодовых оптоволоконных кабелей, а также военных систем. В одномодовых и многомодовых волоконно-оптических кабельных системах для обнаружения неисправных разъемов и плохих соединений локатор повреждений является отличным инструментом. Локатор неисправностей прост в эксплуатации, требует всего одной операции и может обнаружить до 7 множественных событий.
Технические показатели анализатора спектра
(1) Диапазон входных частот Относится к максимальному диапазону частот, в котором анализатор спектра может нормально работать. Верхняя и нижняя границы диапазона выражаются в Гц и определяются диапазоном частот сканирующего гетеродина. Частотный диапазон современных анализаторов спектра обычно варьируется от низкочастотных диапазонов до радиочастотных диапазонов и даже микроволновых диапазонов, например от 1 кГц до 4 ГГц. Частота здесь относится к центральной частоте, то есть частоте в центре ширины спектра дисплея.
(2) Полоса разрешающей способности представляет собой минимальный интервал спектральных линий между двумя соседними компонентами разрешающего спектра, и измеряется в Гц. Он представляет собой способность анализатора спектра различать два сигнала одинаковой амплитуды, которые очень близки друг к другу в указанной нижней точке. Линия спектра измеряемого сигнала, видимая на экране анализатора спектра, на самом деле представляет собой график динамической амплитудно-частотной характеристики узкополосного фильтра (похожий на колоколообразную кривую), поэтому разрешение зависит от полосы пропускания этой амплитудно-частотной генерации. Полоса пропускания 3 дБ, определяющая амплитудно-частотные характеристики этого узкополосного фильтра, является полосой разрешения анализатора спектра.
(3) Чувствительность относится к способности анализатора спектра отображать минимальный уровень сигнала при заданной полосе разрешения, режиме отображения и других влияющих факторах, выраженных в таких единицах, как дБм, дБу, дБв и В. Чувствительность супергетеродина Анализатор спектра зависит от внутреннего шума прибора. При измерении слабых сигналов спектр сигнала отображается над спектром шума. Чтобы можно было легко увидеть спектр сигнала из спектра шума, общий уровень сигнала должен быть на 10 дБ выше уровня внутреннего шума. Кроме того, чувствительность также связана со скоростью развертки частоты. Чем выше скорость развертки частоты, тем меньше пиковое значение динамической амплитудно-частотной характеристики, тем меньше чувствительность и разность амплитуд.
(4) Динамический диапазон — это максимальная разница между двумя сигналами, одновременно появляющимися на входном терминале, которую можно измерить с заданной точностью. Верхняя граница динамического диапазона ограничена нелинейными искажениями. Существует два способа отображения амплитуды анализатора спектра: линейный логарифм. Преимущество логарифмического дисплея состоит в том, что в пределах ограниченного диапазона эффективной высоты экрана можно получить больший динамический диапазон. Динамический диапазон анализатора спектра обычно превышает 60 дБ, а иногда даже превышает 100 дБ.
(5) Ширина развертки по частоте (диапазон). Существуют разные названия ширины спектра анализа, диапазона, диапазона частот и диапазона спектра. Обычно относится к диапазону частот (ширине спектра) ответного сигнала, который может отображаться в пределах крайней левой и самой правой вертикальных линий шкалы на экране дисплея анализатора спектра. Его можно настроить автоматически в соответствии с потребностями тестирования или установить вручную. Ширина развертки указывает диапазон частот, отображаемый анализатором спектра во время измерения (то есть развертки по частоте), который может быть меньше или равен диапазону входных частот. Ширина спектра обычно делится на три моды. ①Полная развертка по частоте Анализатор спектра одновременно сканирует эффективный диапазон частот. ②Частота развертки по сетке Анализатор спектра одновременно сканирует только указанный диапазон частот. Ширину спектра, представленного каждой сеткой, можно изменить. ③Нулевая развертка Ширина частоты равна нулю, анализатор спектра не выполняет развертку и становится настроенным приемником.
(6) Время развертки (время развертки, сокращенно ST) — это время, необходимое для выполнения развертки по всему частотному диапазону и завершения измерения, также называемое временем анализа. Как правило, чем короче время сканирования, тем лучше, но для обеспечения точности измерений время сканирования должно быть соответствующим. Основными факторами, связанными со временем сканирования, являются диапазон сканирования частоты, полоса разрешения и фильтрация видео. Современные анализаторы спектра обычно имеют несколько вариантов времени сканирования на выбор, а минимальное время сканирования определяется временем отклика схемы измерительного канала.
(7) Точность измерения амплитуды Существует абсолютная точность амплитуды и относительная точность амплитуды, обе из которых определяются многими факторами. Абсолютная точность амплитуды является показателем полномасштабного сигнала и зависит от комплексных эффектов входного затухания, усиления промежуточной частоты, полосы разрешения, точности масштабирования, частотной характеристики и точности самого калибровочного сигнала; относительная точность амплитуды зависит от метода измерения. В идеальных условиях существует только два источника ошибок: частотная характеристика и точность калибровочного сигнала, а точность измерения может достигать очень высокой. Перед отправкой с завода прибор необходимо откалибровать. Различные ошибки фиксировались отдельно и использовались для корректировки измеренных данных. Улучшена точность отображаемой амплитуды.
