Волоконно-оптические линии связи (сокращенно ВОЛС) один из признанных лидеров в области скорости и качества передачи данных. Сегодня на основе оптоволоконной технологии мы наслаждаемся возможностями высокоскоростного интернета, интерактивного телевидения и прочих благ цивилизации. Малейшее повреждение линии может оставить без связи со внешним миром огромное количество людей, поэтому для обнаружения и устранения аварий нужны такие же мобильные и высокоточные приборы. Для быстрой и точной локализации аварийных ситуаций используются оптические рефлектометры.
Популярность этих приборов легко объяснить. В умелых руках мастера устройство позволяет не только найти проблему с оптическим волокном, но и очень точно, с указанием расстояния в метрах, локализовать место повреждения. Рефлектометр направляет в оптоволокно пучок лазерных лучей, а затем по параметрам отраженного света определяет, в какой месте характеристики оптического волокна отличаются от заданных. Благодаря такой технологии можно быстро обнаружить некачественный коннектор или разъем, места некачественной сварки, излом кабеля, потерю света и другие распространенные неполадки ВОЛС.
Снято с производства в 2024г.
Снято с производства в 2024г.
Особенности конструкции
Чтобы досконально понять принцип работы оптического рефлектометра, нужно сначала ознакомиться с основными конструктивными элементами прибора:
- Источник светового сигнала. В этой роли используется лазерный светодиод, способный сформировать импульс определенной амплитуды с длительность сигнала от 3 нано- до 20 микросекунд. Светодиод всегда испускает излучение с фиксированной длиной волны, но современные модели зачастую оснащаются двумя светодиодами, что позволяет тестировать волокна оптической связи сразу в двух диапазонах световых волн.
- Разветвитель. Отвечает за корректное направление светового импульса от светодиода к оптическому волокну. Работает и в обратном направлении, корректируя пучок отраженных сигналов от тестируемой линии связи до фотоприемника преобразователя. Чтобы выполнять основные функции, оснащается сразу тремя портами. Они позволяют подключить элемент одновременно к оптоволоконному кабелю, преобразователю и источнику лазерного излучения.
- Преобразователь (в обиходе специалистов может называться измерителем, детектором или приемником). Отвечает за измерение мощности светового сигнала, которое отражается от оптоволокна, и преобразование в электрический сигнал. Чтобы точность измерений была максимальной, используется чувствительный фотоприемник. Усилитель в составе измерителя позволяет повысить уровень получаемых электрических сигналов.
- Контроллер (блок управления). Отвечает за управление световыми сигналами, излучаемыми светодиодом, аккумулирует информацию по уровню полученных от преобразователя электрических сигналов, определяет место повреждения линии и составляет рефлектограмму, отправляя последнюю на дисплей. Ключевая характеристика любого блока управления точность измерения временного промежутка между излучением лазерного пучка и получением отраженного импульса от преобразователя. Чем выше точность измерений тем точнее будет локализоваться место повреждения волокна.
- Дисплей. Как и в любом измерительном приборе, отвечает за визуализацию результатов.
Принцип работы
Технология выявления и месторасположения неполадок ВОЛС основывается на двух физических явлениях:
- Рэлеевское рассеяние. Когда световой импульс движется по оптоволокну, он рассеивается под воздействием примесей или неоднородностей. Часть сигнала двигается дальше, а часть возвращается на фотоприемник, фиксируется и обрабатывается. Таким образом можно получить информацию, в каком месте изменились характеристики волокна. При использовании этой технологии нужно учитывать принцип: чем больше длина светового импульса, тем меньше его потери на рэлеевское рассеяние, т.е. тем меньше точность.
- Френелевское отражение. Суть явления основана на том, что часть светового импульса отражается на границе сред с различной плотностью и характеристиками. Количество отраженного сигнала зависит от величины измерения плотности и угла, под которым направляется световой пучок. Благодаря френелевскому отражению можно с высокой точностью локализовать места обрыва оптоволокна.
Итак, оптический рефлектометр излучает импульс света и направляет его в оптоволокно. При наличии дефектов часть сигнала отражается, поступает на фотоприемник и регистрируется. Остальной импульс следует дальше, до места следующего повреждения. Процесс продолжается до того момента, пока пучок лучей не дойдет до обрыва или конца линии. После этого он отражается и возвращается обратно в прибор.
Рефлектометр точно фиксирует временные промежутки между отправкой исходного сигнала и получением всех отраженных. Скорость распространения света в волокне постоянная физическая величина, поэтому используя промежутки времени, можно с максимальной точностью рассчитать, где находится место повреждения линии. Одним импульсом сложно локализовать обрыв, поэтому устройство отправляет тысячи сигналов, анализирует полученную информацию и отражает ее на дисплее в формате рефлектограммы.
Критерии выбора качественного рефлектометра
Для слаженной работы нужно качественное оборудование. Специалисты рекомендуют обращать внимание на следующие характеристики устройства:
- Длительность импульсов. Эта величина влияет на уровень отраженного сигнала и размер мертвых зон, которые невозможно диагностировать рефлектометром. Длительные импульсы позволяют обнаружить дефекты волокна или его обрыв, краткосрочные импульсы близко расположенные друг с другом неоднородности. Это идеальный вариант тестирования ВОЛС, примыкающей к прибору.
- Длина рабочей волны. У длинноволнового излучения минимальные потери на рассеивание, но очень большие в местах изгиба оптоволокна. Именно по этой причине современные рефлектометры оснащаются двумя светодиодами, излучающими волны в двух промежутках длины. Большое влияние на точность оказывает и разброс волны: чем он меньше тем меньше погрешность измерений.
- Размер мертвой зоны. При тестировании световые сигналы большой мощности естественным образом отражаются от коннекторов линии или трещин волокна. Отраженный свет на короткий промежуток времени ослепляет прибор, поэтому препятствия после таких участков не будут зафиксированы на рефлектограмме. Такие участки называются мертвыми зонами, а их размер варьируется от длительности импульса. При продолжительности излучения в 20 мкс длина мертвой зоны может доходить до нескольких километров, при коротком излучении в 3 нс не более 60 сантиметров.
- Точность измерений в процентах. Параметр зависит только от точностей калибровки шкалы и фиксации временного промежутка между излучаемым и отраженным сигналами.
- Разрешающая способность. Этот параметр делится на два вида: по расстоянию и по затуханию. В первом случае отражает, какое реальное расстояние между двумя соседними точками на рефлектограмме. Параметр варьируется от 0,5 до 16 метров. Разрешающая способность по затуханию показывает, насколько устройство способно обнаруживать и локализовывать дефекты с минимальными потерями сигнала.
