Az OTDR egy kifinomult elektro-optikai integrációs eszköz, amely Rayleigh szórásból és Fresnel visszaverődéses visszaverődésből áll, amikor a fény optikai szálon keresztül történik. Széles körben használják az optikai kábelek karbantartása és építése során. Végezze el a szálhosszmérést, a szálak csillapítását, a csuklócsillapítást és a hibahelyméréseket.
Az OTDR vizsgálatot úgy végzik el, hogy fényimpulzusokat emittál a rostba, és ezután visszaküldött információt kapnak az OTDR porton. Ha a fényimpulzusok a szálon belül terjednek, a szálak vagy a tükröződés a szálak, csatlakozók, kötések, kanyarok vagy más hasonló események miatt következik be. Néhány szóródás és visszaverődés visszatért az OTDR-re. A visszaadott hasznos információkat az OTDR detektorok mérik, amelyek idõ- vagy görbe szegmensként szolgálnak a szálon belüli különbözõ helyeken.
A távolság kiszámítható attól az időtartamtól, ameddig a visszajelző jelhez tartozó jel adja meg az üveg anyagának fénysebességét. Az alábbi képlet elmagyarázza, hogy az OTDR hogyan méri a távolságot. d = (c × t) / 2 (IOR) Ebben a képletben c a fénysebesség vákuumban, és t a jel átvitelének teljes időtartama addig, amíg a jel (kétirányú) az értékeket meg kell szorozni 2-szel Egyirányú távolság után). Mivel a fény lassabb az üvegben, mint vákuumban, a pontosság pontos méréséhez a vizsgált szálnak meg kell adnia a törésmutatót (IOR). Az IOR-t a szálgyártó jelöli.
Az OTDR a Rayleigh szórást és a Fresnel-reflexiót használja a szálak jellemzésére. A Rayleigh szóródás az optikai jelek szabálytalan szétszóródását eredményezi a szál mentén. Az OTDR méri a szétszórt fény egy részét az OTDR port felé. Ezek a visszacsatoló jelek jelzik a szál által okozott csillapítási mértéket (veszteség / távolság). A kapott trajektória egy lefelé mutató görbe, ami azt jelzi, hogy a visszaverő képesség csökken, ami az átvitt és a visszavert jelek vesztesége miatt egy bizonyos távolságon keresztül történik.
A szálparaméterek alapján meghatározható a Rayleigh szórási teljesítmény. Ha a hullámhossz ismeretes, akkor arányos a jel impulzusszélességével: minél hosszabb az impulzusszélesség, annál erősebb a visszaverő képessége. A Rayleigh szórási teljesítmény az átvitt jel hullámhosszához is kapcsolódik, és a rövidebb hullámhosszúságok erősebbek. Ez azt jelenti, hogy a 1310 nm-es jel által generált útvonal nagyobb lesz, mint a 1550 nm-es jel által generált pályának Rayleigh-visszaverődése.
A nagy hullámhosszú régióban (1500 nm felett) a Rayleigh szóródás tovább csökken, de egy újabb jelenséget nevezünk infravörös attenuációnak (vagy abszorpciónak), amely növekszik és az általános csillapítási érték növekedését eredményezi. Ezért 1550 nm a legalacsonyabb csillapítási hullámhossz; ez is magyarázza, miért ez a távolsági kommunikáció hullámhossza. Természetesen ezek a jelenségek is befolyásolják az OTDR-t. 1550 nm-es hullámhosszúságú OTDR-ként is alacsony csillapítási teljesítménye van, ezért hosszú távon is tesztelhető. Nagyon gyengébb 1310nm vagy 1625nm hullámhosszként az OTDR vizsgálati távolságát korlátozni kell, mivel a vizsgálóberendezésnek éles tüskét kell felismernie az OTDR nyomvonalon, és ennek a tüskének a csúcsa gyorsan beleesik a zajba.
A Fresnel visszaverődések viszont olyan diszkrét tükröződések, amelyeket az egyes szálak egyedi pontja okoz. Ezek a pontok olyan tényezőkből állnak, amelyek megváltoztatják a refrakciós együtthatót, például az üveg és a levegő közötti rést. Ezeken a pontokon erős visszaverődő fény jelenik meg. Ezért az OTDR-nek a Fresnel reflexiós információkat kell használnia a csatlakozási pont, a szálvégződés vagy a töréspont megtalálásához.
A nagy OTDR-ek képesek teljesen és automatikusan azonosítani a szál hatókörét. Ez az új képesség elsősorban a fejlett elemző szoftverek használatából származik, amely az OTDR mintavételezését elemzi és eseménytáblát hoz létre. Ez az eseménytábla bemutatja az összes útvonalat érintő adatokat, például a hiba típusát, a hiba távolságát, a csillapítást, a visszatérési veszteséget és a csatlakozási veszteséget.
OTDR elv
1.1 Rayleigh Backscattering
Maga a optikai szál hibája és a doppingkomponensek inhomogenitásának köszönhetően a Rayleigh szétszóródás az optikai szálban szaporított optikai impulzusokban történik. A fény egy része (kb. 0,0001% [1]) az impulzus ellenkező irányba szétszóródik, ezért Rayleigh-visszacsatolásnak nevezik, amely hosszúság-függő csillapítási részleteket biztosít.
A Fresnel-reflexiók két különböző törésmutató-átviteli közeg (pl. Csatlakozók, mechanikus kötések, törések vagy szálvégződések) határain fordulnak elő. Ezt a jelenséget az OTDR használja, hogy pontosan határozza meg a pozíciót a szál hosszúságánál tapasztalható megszakítások mentén. A reflexió mérete függ a határfelület síkságától és a törésmutató különbségétől. A Fresnel-reflexió csökkenthető a törésmutató megfelelő folyadék alkalmazásával.
OTDR fő teljesítménymutató
Az OTDR teljesítményparamétereinek megértése hozzájárul az OTDR tényleges szálméréséhez. Az OTDR teljesítmény paraméterei elsősorban dinamikus tartományt, vakterületet, felbontást és pontosságot tartalmaznak.
2.1 Dinamikus tartomány
A dinamikus tartomány az OTDR egyik fő teljesítménymutatója, amely meghatározza a szál maximális mérhető hosszúságát. Minél nagyobb a dinamikus tartomány, annál jobb a görbe vonal típusa és annál hosszabb a mérhető távolság. Dinamikus tartomány Jelenleg nincs egységes egységes számítási módszer [1]. A leggyakrabban használt dinamikus tartomány meghatározások főleg a következő négy:
1 IEC definíció (Bellcore): Az egyik leggyakrabban használt dinamikus tartomány definíció. A dB-különbség a kezdeti visszaszívási szint és a zajcsúcs szint között történik. A mérési feltétel az OTDR maximális impulzusszélessége és a mérési idő 180 másodperc.
2RMS Definíció: A leggyakrabban használt dinamikus tartomány definíció. Vegyük a különbséget dB-ben az induló backscatter szint és az RMS zajszint között. Ha a zajszint Gauss, az RMS meghatározott értéke körülbelül 1,56 dB-rel magasabb, mint az IEC által definiált érték.
3N = 0,1 dB Meghatározás: A leghatékonyabb meghatározási módszer. Vegye ki a megengedhető legmagasabb csillapítási értéket, amely képes megmérni a 0,1dB esemény veszteségét. Az N = 0,1dB definiált érték körülbelül 6,6dB kisebb, mint az RMS által meghatározott SNR = 1 jel-zaj arány, ami azt jelenti, hogy ha az OTDR-nek 30dB RMS dinamikus tartománya van, akkor az N = 0,1dB csak egy dinamikus tartományt határoz meg 23,4dB, ami csak 0,1 dB-es veszteséget jelent 23,4dB csillapítási tartományon keresztül.
Végfelismerés: A dB-különbség a szál elején lévő 4% -os Fresnel-reflexió és az RMS zajszint között, ami körülbelül 12 dB-rel meghaladja az IEC-meghatározást.
2.2 Deadzone
A vak sávot "halott zónának" is nevezik, és arra a részre utal, ahol az OTDR-görbe nem tükrözi az optikai szálak állapotát egy bizonyos távolságtartományon belül a Fresnel-reflexió hatása alatt. Ez a jelenség főként azért következik be, mert a szálkötegen található Fresnel-visszaverő jel a fotodetektor telítettségét teszi lehetővé, ami bizonyos helyreállítási időt igényel. A halott zóna előfordulhat az OTDR panel elülső részén, vagy a száloptikai összeköttetés más Fresnel reflexióinál.
A Bellcore két halott zónát határoz meg [2]: Csillapítás vak zóna (ADZ) és esemény vak zóna (EDZ). A csillapítási vak zóna két reflexiós esemény minimális távolságát jelenti, amikor a megfelelő veszteséget meg lehet mérni. Általában a csillapítás vak zónája az impulzus szélesség 5-6-szorosa (távolsággal jelezve); az esemény vak zónája azt jelenti, hogy két reflexiós esemény még mindig megkülönböztethető. A legkisebb távolságon belül az egyes események távolsága mérhető, de az egyes események egyedi vesztesége mérhetetlen.
2.3 Felbontás
Az OTDR négy fő felbontási mutatóval rendelkezik: minta felbontása, képernyőfelbontás (más néven olvasási felbontás), eseményfeloldás és távolságfelbontás. A mintavételi felbontás a két mintavételi pont közötti legkisebb távolság, amely meghatározza az OTDR azon képességét, hogy megtalálja az eseményeket. A mintavételi felbontás az impulzusszélesség és a távolságtartomány választásának függvénye. A kijelző felbontása a minimális érték, amelyet a készülék képes megjeleníteni. Az OTDR minden mintavételi intervallumot feloszt a mikroprocesszoros rendszeren úgy, hogy a kurzor a mintavételi intervallumon belül mozoghat. A kurzor mozgásának legrövidebb távolsága a vízszintes felbontás és a kijelzett minimális attenuációs függőleges felbontás.
Az esemény felbontása az OTDR küszöbére utal, hogy azonosítsa az eseménypontot a vizsgált linkben, vagyis az esemény mező értéke (észlelési küszöb). Az OTDR a küszöbértéknél kisebb eseményváltozásokat kezeli, mint a görbe egységes dőlésszögének változása. Az esemény felbontását a fotodiód felbontási küszöb határozza meg, amely meghatározza a minimális csillapítást, amely két közel hatalmi szint alapján mérhető. A távolság felbontása a szomszédos eseménypontok közötti legrövidebb távolságot jelenti. Ez az index hasonló az esemény vak pontjához, és összefügg az impulzusszélességgel és a törésmutató paraméterekkel.
OTDR használata
Az OTDR a következő méréseket végezheti:
* Minden esemény esetén: távolság, veszteség, visszaverődés
* Minden egyes szál szegmens esetében: szegmenshossz, szegmensveszteség dB vagy dB / Km, szegmensvisszatérítési veszteség (ORL)
* A teljes terminál rendszer esetében: lánc hossz, láncveszteség dB, lánc ORL
Az OTDR száloptikai mérése három lépésre osztható: paraméterbeállítás, adatgyűjtés és görbeelemzés.
3.1 Paraméterbeállítások
A legtöbb OTDR tesztszálat a vizsgálati impulzusok közvetítésével automatikusan kiválasztják a legjobb felvételi paramétereket. Csak a felhasználónak kell kiválasztania a hullámhosszat, a felvételi időt és a szükséges szálparamétereket (például a törésmutatót, a szórási együtthatót stb.). Bizonyos időre van szükség ahhoz, hogy a paramétereket automatikusan meg lehessen szerezni, így a kezelő manuálisan tudja kiválasztani a mérési paramétereket az ismert mérési körülmények között.
3.1.1 Hullámhossz kiválasztása
Az optikai rendszer viselkedése közvetlenül kapcsolódik az átviteli hullámhosszhoz. A különböző hullámhosszaknak az optikai szálak különböző csillapítási jellemzői és különböző optikai összeköttetései vannak: ugyanabban az optikai szálban az 1550 nm érzékenyebb a hajlításra, mint az 1310 nm optikai szál, és az 1550 nm-es csillapítás kisebb, mint az egységhossz 1310 nm. A forraszanyag vagy a csatlakozó vesztesége 1310 nm-nél nagyobb, mint 1550 nm-en. Ezért az optikai szál vizsgálatnak meg kell egyeznie a rendszer által továbbított hullámhosszal, ami azt jelenti, hogy az 1550 nm-es optikai rendszernek 1550 nm-es hullámhosszot kell választania.
3.1.2 Impulzus szélesség
Az impulzusszélesség szabályozza az optikai teljesítményt, amelyet az OTDR biztosít a rostba. Minél hosszabb az impulzus szélessége, annál nagyobb a dinamikus mérési tartomány. Használható hosszabb távolságú szálak mérésére, de a hosszú impulzus egy nagyobb vak zónát is generál az OTDR görbe hullámalakjában; rövid impulzus-befecskendezési világítás Alacsony, de csökkentheti a vak foltokat. Az impulzusszélességi periódus rendszerint ns-ben fejeződik ki, és a (4) képlet szerinti hosszúságú egységekben is kifejezhető. Például egy 100 ns impulzus "10 m" impulzusként értelmezhető.
3.1.3 Mérési tartomány
Az OTDR mérési tartomány azt a maximális távolságot jelenti, amelyet az OTDR adatmintákat vesz fel. E paraméter kiválasztása határozza meg a mintavételi felbontás méretét. A mérési tartomány általában a mérendő szál hossza 1-2-szerese.
3.1.4 Átlagos idő
Mivel a visszaverődő fényjelzés rendkívül gyenge, a statisztikai átlagolási módszert általában a jel-zaj arány javítására használják. Minél hosszabb az átlagos idő, annál nagyobb a jel-zaj viszony. Például a 3 perc felvétele 0,8 dB lesz dinamikusabb, mint 1 perc felvétel. Azonban a 10 percnél hosszabb felvételi idő nem javítja a jel-zaj arányt. Az átlagos idő nem haladja meg a 3 percet.
3.1.5 Szálparaméterek
A szálparaméterek beállítása tartalmazza az n törésmutató és az η visszacsatolási együttható beállítását. A törésmutató paraméter a távolságméréshez kapcsolódik, és a visszaverődési tényező befolyásolja a visszaverődés és a visszatérési veszteség mérési eredményét. Ezt a két paramétert általában az optikai szál gyártója adja. A legtöbb optikai szál esetében a 2. táblázatban megadott refrakciós index és a visszaverési együttható pontosabb távolság- és visszatérési veszteségméréseket eredményez.
Tapasztalat és készségek
(1) A rostminőség egyszerű azonosítása:
Normális körülmények között az OTDR vizsgálati sugár görbe fő teste (egy vagy több optikai kábel) meredekség alapvetően ugyanaz, ha a lejtés egy bizonyos része nagyobb, azt mutatja, hogy e szakasz csillapítása nagyobb; ha a görbe test szabálytalan alakú, akkor a lejtés ingadozik, Ha hajlított vagy ívelt, azt jelzi, hogy az optikai szál minősége komolyan romlik és nem felel meg a kommunikációs követelményeknek.
(2) Hullámhossz kiválasztása és egyirányú vizsgálat:
Az 1550 hullámhossz a teszttől távolabb van. Az 1550 nm érzékenyebb a hajlításra, mint a 1310 nm. Az 1550 nm kisebb, mint az 1310 nm-es egység, és a 1310 nm-nél nagyobb az 1550 nm-nél, vagy a csatlakozónál. A tényleges optikai kábelek karbantartása során mindkét hullámhosszt általában tesztelik és összehasonlítják. A pozitív nyereségjelenségek és a túlterületi távolságok esetében kétirányú vizsgálati elemzést kell végezni a jó vizsgálati eredmények levonásához.
(3) közös tisztítás:
Mielőtt az optikai szálas csatlakozót az OTDR-hez csatlakoztatná, gondosan tisztítani kell, beleértve az OTDR kimeneti csatlakozóját és a vizsgált élő csatlakozót. Ellenkező esetben a beillesztés vesztesége túl nagy, a mérés megbízhatatlan, a görbe zajos vagy akár a mérés nem hajtható végre, és az OTDR-t is károsíthatja. Kerülje el az alkohollal vagy a törésmutató megfelelő folyadéktól eltérő tisztítószereket, mert feloldhatják a kötőanyagot a száloptikai csatlakozóban.
(4) A törésmutató és a szórási együttható korrekciója: Az optikai szál hosszúságának méréséhez a fénytörési indextől való 0,01 eltérés 7 m / km-es hibákat okozna. Hosszabb fényszegmensek esetén a kábelgyártó által biztosított törésmutatót kell használni. érték.
(5) A szellemek felismerése és feldolgozása:
Az OTDR-görbe tüske néha az incidens vége közel és erős visszatükröződéseinek köszönhető. Ezt a tüskét szellemnek nevezik. Szellemek felismerése: A kanyarok a görbéken nem okoztak jelentős veszteséget; a szellem és a görbe kezdete közötti távolság az erős visszaverődés és a kezdet közötti távolság, amely szimmetrikusvá válik. Szellemkép eltávolítása: Válasszon rövid impulzusszélességet, és csillapítsa az erős visszaverődés elülső végét (például az OTDR kimenetet). Ha a szellemképződést okozó esemény a szál végén található, akkor "kis kanyar" alakulhat ki a visszavert fény visszaszorítására.
(6) Pozitív nyereségjelenség feldolgozás:
Pozitív nyereség fordulhat elő az OTDR nyomon. A pozitív nyereség annak a ténynek köszönhető, hogy a rost az összekötési pont után több hátrányos asztigmatizmust eredményez, mint a szál, mielőtt az összekapcsolási pontot. Valójában a szál ebben az összekötési pontban az összekötő veszteség. Gyakran előfordul a különböző módmező-átmérőkkel vagy különböző visszaverési együtthatóval rendelkező rostok hegesztési folyamatában. Ezért mindkét irányba mérni kell, és átlagolni az eredményeket, mint összekötési veszteséget. A tényleges optikai kábelek karbantartásakor az ≤0,08dB az elfogadottság egyszerű elve is használható.
(7) További optikai szál használata:
A további szál olyan szálakból áll, amelyek az OTDR-t a mérendő szálhoz csatlakoztatják, és hossza 300-2000 m. Fő funkciói: front-end vak zóna feldolgozása és a terminál csatlakozó bemeneti mérése.
Általában az OTDR és a vizsgált szál közötti csatlakozó által okozott halott zóna a legnagyobb. Az optikai szál tényleges mérésénél az OTDR és a vizsgált optikai szál között egy átmeneti optikai szálat adnak hozzá, hogy az elülső véghuta-zóna az átmeneti optikai szálon belül legyen, és a vizsgált optikai szál kezdetét az OTDR görbe lineáris stabil szakaszába esik. A szálas rendszer elején lévő csatlakozó beillesztési vesztesége mérhető egy átmeneti rost hozzáadásával az OTDR-hez. Ha mindkét végén meg akarja mérni a csatlakozók beszúrási veszteségét, mindkét végén átmenetileg hozzá lehet adni.
A teszt hiba fő tényezői
1) Az OTDR vizsgálati eszközök eltérõ eltérései
Az OTDR tesztelési elvének megfelelően meghatározott optikai impulzusokat továbbít a tesztelt optikai szálaknak egy bizonyos időtartamon keresztül, majd bizonyos arányban mintákat, kvantál, kódol és tárolja az optikai szálakból visszavert jeleket. Maga az OTDR eszköz hibát okoz a mintavételi intervallumnak köszönhetően, amely elsősorban a távolság felbontásában tükröződik. Az OTDR távolságmérése arányos a mintavételi frekvenciával.
2) A mérőműszerek helytelen működéséből eredő hibák
A kábel hiba helymeghatározásnál az OTDR-mérő használata helytállósága közvetlenül kapcsolódik az akadály-teszt pontosságához. A készülék paramétereinek beállítása és pontossága, a mérő hatótávolságának helytelen megválasztása vagy a pontatlan kurzor beállítása a teszt eredményeiben hibát eredményez.
(1) Állítsa be a hiba törésmutatójának eltérését okozó hibát
A különböző típusú törésmutató és az optikai szálak gyártói eltérőek. Amikor az OTDR-t használja a szál hosszúságának tesztelésére, először a műszerparamétereket kell beállítani, és a törésmutató beállítása az egyik. Ha különböző kábelszakaszok törésmutatója eltérő, akkor egy szegmentálási módszer használható a refraktívindex beállítás hibájából eredő teszthiba csökkentésére.
(2) A mérési tartomány nem megfelelő kiválasztása
Ha az OTDR mérő mérési távolsága 1 méter, azt jelenti, hogy az ábra csak akkor bővíthető, ha a vízszintes skála 25 méteres rácsonként. A mérőrendszer egy teljes cellát tartalmaz, 25 kurzoros lépésenként. Ebben az esetben a kurzor minden mozdulata 1 méteres távolságot jelent, így az olvasási felbontás 1 méter. Ha 2 km / óvet választ a vízszintes skálán, a kurzor mindegyik mozdulata 80 méterrel elmozdul. Látható, hogy minél nagyobb a vizsgálat során kiválasztott mérési tartomány, annál nagyobb a vizsgálati eredmények eltérése.
(3) Az impulzus szélességének helytelen kiválasztása
Ugyanazzal az impulzus amplitúdó állapotával, annál nagyobb az impulzusszélesség, annál nagyobb az impulzusenergia. Ekkor az OTDR dinamikus tartománya is nagyobb, és a megfelelő vak terület is nagy.
(4) Az átlagolási idő helytelen kiválasztása
Az OTDR tesztgörbe a visszavert jelet minden egyes kimeneti impulzus után mintázza, és több mintát átlagol egyes véletlen események kiküszöbölésére. Minél hosszabb az átlagolási idő, annál közelebb van a zajszint a minimális értékhez képest, és annál nagyobb a dinamikus tartomány. Minél hosszabb az átlagos idő, annál nagyobb a teszt pontossága, de a pontosság nem fog növekedni, ha elér egy bizonyos szintet. A vizsgálati sebesség javítása és az általános vizsgálati idő lerövidítése érdekében az általános vizsgálati időt 0,5-3 percen belül lehet kiválasztani.
(5) A kurzor helytelen elhelyezése
A száloptikai csatlakozók, a mechanikai kötések és a rostok megszakadása veszteséget és tükröződést okozhat, és a szálvég törött végfelülete különböző Fresnel-reflexiós csúcsokat eredményezhet, vagy nincs a Fresnel visszaverődés a végfelület szabálytalansága miatt. Ha a kurzor beállításai nem elég pontosak, hiba lép fel.