Testovací stoly pro optická vlákna zahrnují: měřič optického výkonu, stabilní světelný zdroj, optický multimetr, optický reflektometr v časové oblasti (OTDR) a optický lokátor závad. Měřič optického výkonu: Používá se k měření absolutního optického výkonu nebo relativní ztráty optického výkonu skrz úsek optického vlákna. V optických systémech je měření optického výkonu nejzákladnější. Podobně jako multimetr v elektronice je i při měření optických vláken měřič optického výkonu běžný měřič pro velké zatížení a technici optických vláken by jej měli mít. Měřením absolutního výkonu vysílače nebo optické sítě může měřič optického výkonu vyhodnotit výkon optického zařízení. Použití měřiče optického výkonu v kombinaci se stabilním světelným zdrojem může měřit ztrátu spojení, kontrolovat kontinuitu a pomáhat vyhodnotit kvalitu přenosu optických spojů. Stabilní zdroj světla: vyzařuje světlo o známé síle a vlnové délce do optického systému. Stabilní zdroj světla je kombinován s měřičem optického výkonu pro měření optické ztráty systému optických vláken. U hotových optických systémů lze obvykle vysílač systému použít také jako stabilní zdroj světla. Pokud terminál nefunguje nebo není k dispozici, je vyžadován samostatný stabilní zdroj světla. Vlnová délka stabilního světelného zdroje by měla být co nejvíce konzistentní s vlnovou délkou terminálu systému. Po instalaci systému je často nutné změřit ztrátu mezi koncovými body, aby bylo možné určit, zda ztráta spojení splňuje požadavky návrhu, jako je měření ztráty konektorů, spojovacích bodů a ztráty tělesa vlákna. Optický multimetr: používá se k měření ztráty optického výkonu spoje s optickým vláknem.
Existují následující dva optické multimetry:
1. Skládá se z nezávislého měřiče optického výkonu a stabilního zdroje světla.
2. Integrovaný testovací systém integrující měřič optického výkonu a stabilní zdroj světla.
V místní síti na krátkou vzdálenost (LAN), kde je koncový bod v dosahu chůze nebo hovoru, mohou technici úspěšně použít ekonomický kombinovaný optický multimetr na jednom konci, stabilní zdroj světla na jednom konci a měřič optického výkonu na druhém konci. konec. U systémů dálkových sítí by měli technici vybavit na každém konci kompletní kombinaci nebo integrovaný optický multimetr. Při výběru měřiče je teplota možná tím nejpřísnějším kritériem. Přenosné zařízení na místě by mělo mít teplotu -18 °C (bez regulace vlhkosti) až 50 °C (95% vlhkost). Optický reflektometr v časové oblasti (OTDR) a lokátor poruch (lokátor poruch): vyjádřeno jako funkce ztráty vlákna a vzdálenosti. S pomocí OTDR mohou technici vidět obrys celého systému, identifikovat a změřit rozpětí, spojovací bod a konektor optického vlákna. Mezi přístroji pro diagnostiku poruch optických vláken je OTDR nejklasičtějším a také nejdražším přístrojem. Na rozdíl od dvoukoncového testu optického měřiče výkonu a optického multimetru může OTDR měřit ztrátu vlákna pouze přes jeden konec vlákna.
Trasová čára OTDR udává polohu a velikost hodnoty útlumu systému, jako je: poloha a ztráta jakéhokoli konektoru, spojovací bod, abnormální tvar optického vlákna nebo bod přerušení optického vlákna.
OTDR lze použít v následujících třech oblastech:
1. Před pokládkou se seznamte s vlastnostmi optického kabelu (délka a útlum).
2. Získejte tvar vlny stopy signálu části optického vlákna.
3. Když se problém zvětší a stav připojení se zhorší, vyhledejte místo vážné poruchy.
Lokátor poruch (Fault Locator) je speciální verze OTDR. Lokátor závad dokáže automaticky najít závadu optického vlákna bez složitých kroků obsluhy OTDR a jeho cena je jen zlomkem OTDR. Při výběru přístroje pro testování optických vláken musíte obecně zvážit následující čtyři faktory: to znamená určit parametry vašeho systému, pracovní prostředí, komparativní výkonové prvky a údržbu přístroje. Určete parametry vašeho systému. Pracovní vlnová délka (nm). Tři hlavní okna převodovky jsou 850 nm. , 1300nm a 1550nm. Typ světelného zdroje (LED nebo laser): V aplikacích na krátké vzdálenosti z ekonomických a praktických důvodů většina nízkorychlostních lokálních sítí (100 Mbs) používá laserové světelné zdroje k přenosu signálů na velké vzdálenosti. Typy vláken (jednovidové/multividové) a průměr jádra/povlaku (um): Standardní jednovidové vlákno (SM) je 9/125 um, ačkoli některá další speciální jednovidová vlákna by měla být pečlivě identifikována. Typická vícevidová vlákna (MM) zahrnují 50/125, 62,5/125, 100/140 a 200/230 um. Typy konektorů: Mezi běžné domácí konektory patří: FC-PC, FC-APC, SC-PC, SC-APC, ST atd. Nejnovější konektory jsou: LC, MU, MT-RJ atd. Maximální možná ztráta spojení. Odhad ztráty/tolerance systému. Ujasněte si své pracovní prostředí. Pro uživatele/kupující zvolte polní měřič, teplotní norma může být nejpřísnější. Obvykle musí být měření v terénu Pro použití v náročných prostředích se doporučuje, aby pracovní teplota místního přenosného přístroje byla -18℃~50℃ a teplota skladování a přepravy by měla být -40~+60℃ (95 %RH). Laboratorní přístroje musí být pouze v úzkém kontrolním rozsahu je 5~50℃. Na rozdíl od laboratorních přístrojů, které mohou používat AC napájení, přenosné přístroje na místě obvykle vyžadují přísnější napájení přístroje, jinak to ovlivní efektivitu práce. Problém s napájením přístroje navíc často způsobuje selhání nebo poškození přístroje.
Uživatelé by proto měli zvážit a zvážit následující faktory:
1. Umístění vestavěné baterie by mělo být pro uživatele vhodné pro výměnu.
2. Minimální pracovní doba pro novou baterii nebo plně nabitou baterii by měla dosáhnout 10 hodin (jeden pracovní den). Nicméně, baterie Cílová hodnota životnosti by měla být více než 40-50 hodin (jeden týden), aby byla zajištěna nejlepší pracovní efektivita techniků a přístrojů.
3. Čím běžnější typ baterie, tím lepší, jako je univerzální 9V nebo 1,5V AA suchá baterie atd. Protože tyto baterie pro všeobecné použití lze velmi snadno najít nebo zakoupit v místě.
4. Běžné suché baterie jsou lepší než dobíjecí baterie (jako jsou olověné, nikl-kadmiové baterie), protože většina dobíjecích baterií má problémy s „pamětí“, nestandardní balení a obtížný nákup, problémy s životním prostředím atd.
V minulosti bylo téměř nemožné najít přenosný testovací přístroj, který splňuje všechny čtyři výše zmíněné standardy. Nyní umělecký měřič optického výkonu využívající nejmodernější technologii výroby obvodů CMOS používá pouze běžné suché baterie AA (k dispozici všude), můžete pracovat déle než 100 hodin. Jiné laboratorní modely poskytují duální napájecí zdroje (AC a interní baterie) pro zvýšení jejich adaptability. Stejně jako mobilní telefony mají testovací přístroje z optických vláken také mnoho forem balení. Ruční měřidlo s hmotností menší než 1,5 kg obecně nemá mnoho ozdůbek a poskytuje pouze základní funkce a výkon; polopřenosné měřiče (větší než 1,5 kg) mají obvykle složitější nebo rozšířené funkce; laboratorní přístroje jsou určeny pro kontrolní laboratoře/výrobní příležitosti Ano, se střídavým napájením. Porovnání výkonových prvků: zde je třetí krok výběrového řízení, včetně podrobné analýzy každého optického testovacího zařízení. Pro výrobu, instalaci, provoz a údržbu jakéhokoli optického přenosového systému je měření optického výkonu zásadní. V oblasti optických vláken se bez měřiče optického výkonu neobejde žádná strojírna, laboratoř, výrobní dílna ani zařízení na údržbu telefonu. Například: měřič optického výkonu lze použít k měření výstupního výkonu zdrojů laserového světla a světelných zdrojů LED; používá se k potvrzení odhadu ztráty spojů z optických vláken; z nichž nejdůležitější je testování optických komponent (vlákna, konektory, konektory, útlumové články) atd.), které jsou klíčovým nástrojem ukazatelů výkonnosti.
Chcete-li vybrat vhodný měřič optického výkonu pro konkrétní aplikaci uživatele, měli byste věnovat pozornost následujícím bodům:
1. Vyberte nejlepší typ sondy a typ rozhraní
2. Vyhodnoťte přesnost kalibrace a výrobní postupy kalibrace, které jsou v souladu s požadavky vašeho optického vlákna a konektoru. zápas.
3. Ujistěte se, že tyto modely odpovídají vašemu rozsahu měření a rozlišení displeje.
4. S funkcí dB přímého měření vložného útlumu.
Téměř v celém výkonu měřiče optického výkonu je optická sonda nejpečlivěji vybranou součástí. Optická sonda je polovodičová fotodioda, která přijímá vázané světlo z optické sítě a převádí jej na elektrický signál. Pro vstup do sondy můžete použít vyhrazené rozhraní konektoru (pouze jeden typ připojení) nebo použít adaptér univerzálního rozhraní UCI (pomocí šroubového připojení). UCI může přijmout většinu standardních konektorů. Na základě kalibračního faktoru zvolené vlnové délky obvod měřiče optického výkonu převede výstupní signál sondy a zobrazí na obrazovce hodnotu optického výkonu v dBm (absolutní dB se rovná 1 mW, 0dBm=1mW). Obrázek 1 je blokové schéma měřiče optického výkonu. Nejdůležitějším kritériem pro výběr měřiče optického výkonu je přizpůsobení typu optické sondy očekávanému rozsahu provozních vlnových délek. Níže uvedená tabulka shrnuje základní možnosti. Za zmínku stojí, že InGaAs má vynikající výkon ve třech přenosových oknech během měření. Ve srovnání s germaniem má InGaAs plošší charakteristiky spektra ve všech třech oknech a má vyšší přesnost měření v okně 1550nm. , Zároveň má vynikající teplotní stabilitu a nízkou hlučnost. Měření optického výkonu je nezbytnou součástí výroby, instalace, provozu a údržby jakéhokoli optického přenosového systému. Další faktor úzce souvisí s přesností kalibrace. Je měřič výkonu kalibrován způsobem, který odpovídá vaší aplikaci? To znamená: výkonnostní standardy optických vláken a konektorů jsou v souladu s vašimi systémovými požadavky. Je třeba analyzovat, co způsobuje nejistotu naměřené hodnoty s různými připojovacími adaptéry? Je důležité plně zvážit další potenciální chybové faktory. Přestože NIST (National Institute of Standards and Technology) zavedl americké standardy, spektrum podobných světelných zdrojů, typů optických sond a konektorů od různých výrobců je nejisté. Třetím krokem je určení modelu optického měřiče výkonu, který splňuje vaše požadavky na rozsah měření. Vyjádřeno v dBm, rozsah měření (rozsah) je komplexní parametr, včetně určení minimálního/maximálního rozsahu vstupního signálu (takže měřič optického výkonu může zaručit veškerou přesnost, linearitu (určeno jako +0,8dB pro BELLCORE) a rozlišení. (obvykle 0,1 dB nebo 0,01 dB) pro splnění požadavků aplikace Nejdůležitějším kritériem výběru pro měřiče optického výkonu je, že typ optické sondy odpovídá očekávanému pracovnímu rozsahu Za čtvrté, většina měřičů optického výkonu má funkci dB (relativní výkon). , které lze odečíst přímo Optická ztráta je při měření velmi praktická. Nízkonákladové optické měřiče tuto funkci obvykle neposkytují. Bez funkce dB si technik musí zapsat zvlášť referenční hodnotu a naměřenou hodnotu a následně vypočítat rozdíl Takže funkce dB je pro uživatele Měření relativních ztrát, čímž se zvyšuje produktivita a snižuje se počet chyb při ručním výpočtu Nyní uživatelé omezili výběr základních vlastností a funkcí optických měřičů výkonu, ale někteří uživatelé musí vzít v úvahu speciální potřeby, včetně : sběr počítačových dat, záznam, Externí rozhraní atd. Stabilizovaný zdroj světla V procesu měření ztráty emituje stabilizovaný zdroj světla (SLS) světlo o známé síle a vlnové délce do optického systému. Měřič optického výkonu/optická sonda kalibrovaná pro specifický světelný zdroj s vlnovou délkou (SLS) je přijímána ze sítě optických vláken Světlo je převádí na elektrické signály.
Abyste zajistili přesnost měření ztrát, snažte se co nejvíce simulovat charakteristiky přenosového zařízení použitého ve světelném zdroji:
1. Vlnová délka je stejná a je použit stejný typ zdroje světla (LED, laser).
2. Při měření stabilita výstupního výkonu a spektra (časová a teplotní stabilita).
3. Poskytněte stejné rozhraní pro připojení a použijte stejný typ optického vlákna.
4. Výstupní výkon odpovídá nejhoršímu případu měření ztráty systému. Když přenosový systém potřebuje samostatný stabilní světelný zdroj, měl by optimální výběr světelného zdroje simulovat charakteristiky a požadavky na měření optického transceiveru systému.
Při výběru zdroje světla je třeba vzít v úvahu následující aspekty: Laserová trubice (LD) Světlo vyzařované z LD má úzkou šířku pásma vlnových délek a je téměř monochromatickým světlem, tj. s jedinou vlnovou délkou. Ve srovnání s LED není laserové světlo procházející jeho spektrálním pásmem (méně než 5 nm) spojité. Vyzařuje také několik nižších špičkových vlnových délek na obou stranách střední vlnové délky. Ve srovnání s LED světelnými zdroji, ačkoli laserové světelné zdroje poskytují více energie, jsou dražší než LED. Laserové trubice se často používají v dálkových jednovidových systémech, kde ztráta přesahuje 10 dB. Vyhněte se co nejvíce měření multimodových vláken pomocí zdrojů laserového světla. Světlo emitující dioda (LED): LED má širší spektrum než LD, obvykle v rozsahu 50~200nm. LED světlo navíc neruší, takže výstupní výkon je stabilnější. Světelný zdroj LED je mnohem levnější než světelný zdroj LD, ale zdá se, že měření ztrát v nejhorším případě je nedostatečné. Světelné zdroje LED se obvykle používají v sítích na krátkou vzdálenost a v lokálních sítích LAN s vícerežimovými optickými vlákny. LED lze použít pro přesné měření ztrát jednorežimového systému zdroje laserového světla, ale předpokladem je, že jeho výstup musí mít dostatečný výkon. Optický multimetr Kombinace měřiče optického výkonu a stabilního zdroje světla se nazývá optický multimetr. Optický multimetr se používá k měření ztráty optického výkonu optického spoje. Tyto měřiče mohou být dva samostatné měřiče nebo jedna integrovaná jednotka. Stručně řečeno, oba typy optických multimetrů mají stejnou přesnost měření. Rozdíl je obvykle v ceně a výkonu. Integrované optické multimetry mají obvykle vyspělé funkce a různé výkony, ale cena je poměrně vysoká. Pro vyhodnocení různých konfigurací optických multimetrů z technického hlediska jsou stále použitelné základní standardy pro měřič optického výkonu a stabilní světelné zdroje. Věnujte pozornost výběru správného typu světelného zdroje, pracovní vlnové délky, sondy optického měřiče výkonu a dynamického rozsahu. Optický reflektometr v časové oblasti a lokátor poruch OTDR jsou nejklasičtějším optickým vláknovým přístrojovým vybavením, které při testování poskytuje nejvíce informací o příslušném optickém vláknu. Samotný OTDR je jednorozměrný optický radar s uzavřenou smyčkou a pro měření je zapotřebí pouze jeden konec optického vlákna. Vypusťte do optického vlákna úzké světelné pulzy o vysoké intenzitě, zatímco vysokorychlostní optická sonda zaznamená návratový signál. Tento přístroj poskytuje vizuální vysvětlení optického spojení. Křivka OTDR odráží umístění bodu připojení, konektoru a bodu poruchy a velikost ztráty. Proces vyhodnocení OTDR má mnoho podobností s optickými multimetry. Ve skutečnosti lze OTDR považovat za velmi profesionální kombinaci testovacích přístrojů: skládá se ze stabilního vysokorychlostního pulzního zdroje a vysokorychlostní optické sondy.
Proces výběru OTDR se může zaměřit na následující atributy:
1. Potvrďte pracovní vlnovou délku, typ vlákna a rozhraní konektoru.
2. Očekávaná ztráta spojení a dosah, který má být skenován.
3. Prostorové rozlišení.
Lokátory poruch jsou většinou ruční přístroje, vhodné pro vícevidové a jednovidové optické systémy. Pomocí technologie OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) se používá k lokalizaci bodu selhání vlákna a testovací vzdálenost je většinou do 20 kilometrů. Přístroj přímo digitálně zobrazuje vzdálenost k místu poruchy. Vhodné pro: rozlehlou síť (WAN), 20 km dosah komunikačních systémů, optické vlákno (FTTC), instalaci a údržbu jednovidových a vícevidových optických kabelů a vojenské systémy. V jednovidových a vícevidových optických kabelových systémech je lokátor chyb vynikajícím nástrojem k vyhledání vadných konektorů a špatných spojů. Lokátor poruch je snadno ovladatelný, pouze jedním stisknutím tlačítka a dokáže detekovat až 7 vícenásobných událostí.
Technické indikátory spektrálního analyzátoru
(1) Rozsah vstupní frekvence Odkazuje na maximální frekvenční rozsah, ve kterém může spektrální analyzátor normálně pracovat. Horní a dolní hranice rozsahu jsou vyjádřeny v HZ a jsou určeny frekvenčním rozsahem skenovacího lokálního oscilátoru. Frekvenční rozsah moderních spektrálních analyzátorů se obvykle pohybuje od nízkofrekvenčních pásem po radiofrekvenční pásma a dokonce i mikrovlnná pásma, jako je 1 kHz až 4 GHz. Frekvence se zde vztahuje ke střední frekvenci, tj. frekvenci ve středu šířky spektra displeje.
(2) Šířka pásma rozlišovacího výkonu se vztahuje k minimálnímu intervalu spektrální čáry mezi dvěma sousedními složkami v rozlišovacím spektru a jednotkou je HZ. Představuje schopnost spektrálního analyzátoru rozlišit dva signály se stejnou amplitudou, které jsou velmi blízko u sebe v určeném nízkém bodě. Spektrální čára měřeného signálu na obrazovce spektrálního analyzátoru je ve skutečnosti graf dynamické amplitudově-frekvenční charakteristiky úzkopásmového filtru (podobný zvonové křivce), takže rozlišení závisí na šířce pásma této amplitudově-frekvenční generace. Šířka pásma 3dB, která definuje amplitudově-frekvenční charakteristiky tohoto úzkopásmového filtru, je šířkou pásma rozlišení spektrálního analyzátoru.
(3) Citlivost se týká schopnosti spektrálního analyzátoru zobrazit minimální úroveň signálu při dané šířce pásma rozlišení, režimu zobrazení a dalších ovlivňujících faktorech, vyjádřených v jednotkách jako dBm, dBu, dBv a V. Citlivost superheterodyn spektrální analyzátor závisí na vnitřním šumu přístroje. Při měření malých signálů se spektrum signálu zobrazuje nad spektrem šumu. Aby bylo možné snadno zobrazit spektrum signálu ze spektra šumu, obecná úroveň signálu by měla být o 10 dB vyšší než úroveň vnitřního šumu. Citlivost navíc souvisí i s rychlostí rozmítání frekvence. Čím vyšší je rychlost frekvenčního rozmítání, tím nižší je špičková hodnota dynamické amplitudové frekvenční charakteristiky, tím nižší je citlivost a rozdíl amplitudy.
(4) Dynamický rozsah se týká maximálního rozdílu mezi dvěma signály současně se objevujícími na vstupní svorce, který lze měřit se specifikovanou přesností. Horní hranice dynamického rozsahu je omezena na nelineární zkreslení. Existují dva způsoby, jak zobrazit amplitudu spektrálního analyzátoru: lineární logaritmus. Výhodou logaritmického zobrazení je, že v rámci omezeného rozsahu efektivní výšky obrazovky lze získat větší dynamický rozsah. Dynamický rozsah spektrálního analyzátoru je obecně nad 60 dB a někdy dosahuje i nad 100 dB.
(5) Šířka rozmítání frekvence (Span) Pro analýzu šířky spektra, rozpětí, frekvenčního rozsahu a rozpětí spektra existují různé názvy. Obvykle se vztahuje k frekvenčnímu rozsahu (šířce spektra) signálu odezvy, který lze zobrazit v rámci svislých čar nejvíce vlevo a vpravo na obrazovce displeje spektrálního analyzátoru. Lze jej upravit automaticky podle potřeb testu nebo nastavit ručně. Šířka rozmítání udává frekvenční rozsah zobrazený spektrálním analyzátorem během měření (tj. frekvenční rozmítání), který může být menší nebo roven vstupnímu frekvenčnímu rozsahu. Šířka spektra je obvykle rozdělena do tří režimů. ①Rozmítání plné frekvence Spektrální analyzátor skenuje svůj efektivní frekvenční rozsah najednou. ② Frekvence rozmítání na mřížku Spektrální analyzátor skenuje najednou pouze zadaný frekvenční rozsah. Šířku spektra reprezentovaného každou mřížkou lze změnit. ③Zero Sweep Šířka frekvence je nulová, spektrální analyzátor nerozmítá a stává se vyladěným přijímačem.
(6) Doba rozmítání (Sweep Time, zkráceně ST) je doba potřebná k provedení rozmítání celého frekvenčního rozsahu a dokončení měření, také nazývaná doba analýzy. Obecně platí, že čím kratší je doba skenování, tím lépe, ale aby byla zajištěna přesnost měření, musí být doba skenování vhodná. Hlavní faktory související s dobou skenování jsou frekvenční rozsah skenování, šířka pásma rozlišení a filtrování videa. Moderní spektrální analyzátory mají obvykle na výběr více časů skenování a minimální doba skenování je určena dobou odezvy obvodu měřicího kanálu.
(7) Přesnost měření amplitudy Existuje absolutní přesnost amplitudy a relativní přesnost amplitudy, které jsou obě určeny mnoha faktory. Absolutní přesnost amplitudy je indikátorem pro signál v plném rozsahu a je ovlivněna komplexními účinky vstupního útlumu, mezifrekvenčního zesílení, šířky pásma rozlišení, věrnosti měřítka, frekvenční odezvy a přesnosti samotného kalibračního signálu; relativní přesnost amplitudy souvisí s metodou měření, v ideálních podmínkách existují pouze dva zdroje chyb, frekvenční odezva a přesnost kalibračního signálu a přesnost měření může dosáhnout velmi vysokých hodnot. Před opuštěním továrny musí být přístroj zkalibrován. Různé chyby byly zaznamenány samostatně a použity k opravě naměřených dat. Přesnost zobrazené amplitudy byla vylepšena.
