Odborné znalosti

O technických ukazatelích optických měřičů výkonu, světelných zdrojů, OTDR a analyzátorů spektra

2021-04-19
Testovací tabulky z optických vláken zahrnují: měřič optického výkonu, stabilní zdroj světla, optický multimetr, reflektometr s optickou časovou doménou (OTDR) a vyhledávač optických poruch. Optický měřič výkonu: Používá se k měření absolutního optického výkonu nebo relativní ztráty optického výkonu přes část optického vlákna. V systémech s optickými vlákny je měření optického výkonu nejzákladnější. Stejně jako multimetr v elektronice, i v měření optických vláken, je optický měřič výkonu běžným běžným měřičem a technici optických vláken by jej měli mít. Měřením absolutního výkonu vysílače nebo optické sítě může měřič optického výkonu vyhodnotit výkon optického zařízení. Použití optického měřiče výkonu v kombinaci se stabilním zdrojem světla může měřit ztrátu připojení, kontrolovat kontinuitu a pomáhat hodnotit kvalitu přenosu optických vláken. Stabilní zdroj světla: vyzařuje do optického systému světlo známé síly a vlnové délky. Stabilní zdroj světla je kombinován s měřičem optického výkonu pro měření optické ztráty systému optických vláken. U hotových systémů z optických vláken lze obvykle vysílač systému použít také jako stabilní zdroj světla. Pokud terminál nefunguje nebo pokud terminál není, je zapotřebí samostatný stabilní zdroj světla. Vlnová délka stabilního zdroje světla by měla být co nejvíce konzistentní s vlnovou délkou terminálu systému. Po instalaci systému je často nutné měřit ztrátu typu end-to-end, aby se zjistilo, zda ztráta připojení splňuje konstrukční požadavky, jako je měření ztráty konektorů, spojovacích bodů a ztráty těla vlákna. Optický multimetr: používá se k měření ztráty optického výkonu spoje z optického vlákna.
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 lokální síti na krátké vzdálenosti (LAN), kde je koncový bod v chůzi nebo mluvení, mohou technici úspěšně použít ekonomický kombinovaný optický multimetr na obou koncích, stabilní zdroj světla na jednom konci a měřič optického výkonu na druhém konci konec. U síťových systémů na dlouhé vzdálenosti by technici měli na každém konci vybavit kompletní kombinaci nebo integrovaný optický multimetr. Při výběru měřiče je teplota pravděpodobně nejpřísnějším kritériem. Přenosné zařízení na místě by mělo mít teplotu od -18 ° C (bez regulace vlhkosti) do 50 ° C (vlhkost 95%). Reflektometr s optickou časovou doménou (OTDR) a lokátor chyb (lokátor poruch): vyjádřeno jako funkce ztráty a vzdálenosti vlákna. S pomocí OTDR mohou technici vidět obrys celého systému, identifikovat a měřit rozpětí, spojovací bod a konektor optického vlákna. Mezi nástroji pro diagnostiku poruch optických vláken je OTDR nejklasičtější a také nejdražší nástroj. Na rozdíl od dvoustupňového testu měřiče optického výkonu a optického multimetru může OTDR měřit ztrátu vlákna pouze na jednom konci vlákna.
Trasovací čára OTDR udává polohu a velikost hodnoty útlumu systému, například: polohu a ztrátu jakéhokoli konektoru, spojovacího bodu, abnormálního tvaru optického vlákna nebo bodu zlomu optického vlákna.
OTDR lze použít v následujících třech oblastech:
1. Pochopte vlastnosti optického kabelu (délku a útlum) před položením.
2. Získejte křivku signálu stopy části optického vlákna.
3. Když se problém zvětší a stav připojení se zhoršuje, vyhledejte bod vážné poruchy.
Vyhledávač chyb (Fault Locator) je speciální verze OTDR. Vyhledávač chyb dokáže automaticky vyhledat poruchu optického vlákna bez složitých operačních kroků OTDR a jeho cena je jen zlomkem OTDR. Při výběru přístroje pro testování optických vláken musíte obecně vzít v úvahu následující čtyři faktory: tj. Určit parametry vašeho systému, pracovní prostředí, prvky srovnávacího výkonu a údržbu přístroje. Určete parametry svého systému. Pracovní vlnová délka (nm). Tři hlavní okna přenosu jsou 850 nm. , 1300 nm a 1550 nm. Typ světelného zdroje (LED nebo laser): V aplikacích na krátkou vzdálenost, z ekonomických a praktických důvodů, většina nízkorychlostních místních sítí (100 Mb) používá laserové světelné zdroje k přenosu signálů na velké vzdálenosti. Typy vláken (single-mode / multi-mode) a jádro / povlak Průměr (um): Standardní single-mode vlákno (SM) je 9 / 125um, i když některá další speciální single-mode vlákna by měla být pečlivě identifikována. Typická multimódová 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. Upřesněte své pracovní prostředí. Pro uživatele / kupující zvolte polní měřič, teplotní standard může být nejpřísnější. Obvykle musí být měření v terénu Pro použití v náročných prostředích se doporučuje, aby pracovní teplota přenosného přístroje na místě byla -18 ° C ~ 50 ° C a teplota skladování a přepravy by měla být -40 ° C + 60 ° C ƒ (95% RH). Laboratorní přístroje musí být pouze v úzkém. Řídicí rozsah je 5 ~ 50 ° C. Na rozdíl od laboratorních přístrojů, které mohou používat střídavé napájení, přenosné přístroje na místě obvykle vyžadují přísnější napájení pro přístroj, jinak to ovlivní efektivitu práce. Problémy s napájením přístroje navíc často způsobují poruchu nebo poškození přístroje.
Uživatelé by proto měli zvážit a zvážit následující faktory:
1. Umístění vestavěné baterie by mělo být pro uživatele vhodné vyměnit.
2. Minimální pracovní doba pro novou baterii nebo plně nabitou baterii by měla dosáhnout 10 hodin (jeden pracovní den). Baterie však Cílová hodnota životnosti by měla být více než 40–50 hodin (jeden týden), aby byla zajištěna nejlepší pracovní efektivita techniků a nástrojů.
3. Čím častější je typ baterie, tím lépe, například univerzální suchá baterie 9V nebo 1,5V AA atd. Protože tyto univerzální baterie lze velmi snadno najít nebo zakoupit na místě.
4. Obyčejné suché baterie jsou lepší než dobíjecí baterie (například olověné, nikl-kadmiové), protože většina dobíjecích baterií má problémy s „pamětí“, nestandardním obalem a obtížným nákupem, problémy s životním prostředím atd.
V minulosti bylo téměř nemožné najít přenosný zkušební přístroj, který splňuje všechny čtyři výše uvedené standardy. Umělecký optický měřič výkonu využívající nejmodernější technologii výroby obvodů CMOS využívá pouze běžné AA baterie (dostupné všude), takže můžete pracovat déle než 100 hodin. Jiné laboratorní modely poskytují pro zvýšení adaptability duální zdroje napájení (střídavý proud a interní baterii). Stejně jako mobilní telefony mají i testovací přístroje z optických vláken mnoho podob balení. Ruční měřič menší než 1,5 kg obvykle nemá mnoho volánků 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, s napájením střídavým proudem. Porovnání výkonových prvků: zde je třetí krok výběrového řízení, včetně podrobné analýzy každého optického zkušebního zařízení. Pro výrobu, instalaci, provoz a údržbu jakéhokoli systému přenosu optických vláken je nezbytné měření optického výkonu. V oblasti optických vláken bez měřiče optického výkonu nemůže fungovat žádná strojírenská, laboratorní, výrobní dílna nebo telefonická servisní služba. Například: k měření výstupního výkonu laserových světelných zdrojů a světelných zdrojů LED lze použít optický měřič výkonu; používá se k potvrzení odhadu ztráty optických vláken; nejdůležitější je otestovat optické komponenty (vlákna, konektory, konektory, atenuátory) atd.) klíčovým nástrojem indikátorů výkonu.
Chcete-li zvolit 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 kalibrační postupy, které jsou v souladu s vašimi požadavky na optické vlákno a konektor. zápas.
3. Ujistěte se, že tyto modely odpovídají vašemu rozsahu měření a rozlišení displeje.
4. S funkcí dB přímého měření ztráty vložením.
Téměř ve všech výkonech měřiče optického výkonu je optická sonda nejvíce pečlivě vybranou součástí. Optická sonda je fotodioda v pevné fázi, která přijímá vázané světlo ze sítě optických vláken a převádí jej na elektrický signál. Pro vstup do sondy můžete použít vyhrazené rozhraní konektoru (pouze jeden typ připojení) nebo použít univerzální adaptér UCI (pomocí šroubového připojení). UCI může přijímat většinu průmyslových standardních konektorů. Na základě kalibračního faktoru zvolené vlnové délky převádí obvod měřiče optického výkonu výstupní signál sondy a zobrazuje 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 optického měřiče výkonu je shoda typu optické sondy s očekávaným rozsahem provozních vlnových délek. Tabulka níže shrnuje základní možnosti. Za zmínku stojí, že InGaAs má během měření vynikající výkon ve třech přenosových oknech. Ve srovnání s germániem má InGaAs plošnější charakteristiky spektra ve všech třech oknech a má vyšší přesnost měření v okně 1550 nm. „Zároveň má vynikající teplotní stabilitu a nízkou hlučnost. Měření optického výkonu je nezbytnou součástí výroby, instalace, provozu a údržby jakéhokoli systému přenosu optických vláken. Další faktor úzce souvisí s přesností kalibrace. Je měřič výkonu kalibrován způsobem, který odpovídá vaší aplikaci? To znamená: výkonové standardy optických vláken a konektorů odpovídají vašim systémovým požadavkům. Měl by analyzovat, co způsobuje nejistotu měřené hodnoty s různými připojovacími adaptéry? Je důležité plně zvážit další potenciální chybové faktory. Ačkoli NIST (National Institute of Standards and Technology) stanovil americké standardy, spektrum podobných světelných zdrojů, typů optických sond a konektorů od různých výrobců je nejisté. Třetím krokem je určení modelu měřiče optického výkonu, který splňuje vaše požadavky na rozsah měření. Vyjádřeno v dBm, rozsah měření (rozsah) je komplexní parametr, včetně stanovení minimálního / maximálního rozsahu vstupního signálu (aby měřič optického výkonu mohl zaručit veškerou přesnost, linearitu (pro BELLCORE stanovenou jako + 0,8 dB) 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. Začtvrté, většina měřičů optického výkonu má funkci dB (relativní výkon) , který lze číst přímo Optická ztráta je při měření velmi praktická. Nízké náklady na optické měřiče výkonu tuto funkci obvykle neposkytují. Bez funkce dB musí technik zapsat samostatnou referenční hodnotu a naměřenou hodnotu a poté vypočítat rozdíl. Funkce dB je tedy pro uživatele Relativní měření ztrát, čímž zvyšuje produktivitu a snižuje chyby ručního výpočtu. Nyní uživatelé omezili výběr ba základní vlastnosti a funkce měřičů optického výkonu, ale někteří uživatelé musí brát v úvahu speciální potřeby - včetně: sběru počítačových dat, záznamu, externího rozhraní atd. Stabilizovaný světelný zdroj Při měření ztráty vyzařuje stabilizovaný světelný zdroj (SLS) světlo známé síly a vlnové délky do optického systému. Měřič optického výkonu / optická sonda kalibrovaná na zdroj světla o specifické vlnové délce (SLS) je přijímán ze sítě optických vláken. Světlo jej převádí na elektrické signály.
Aby byla zajištěna přesnost měření ztrát, pokuste se co nejvíce simulovat charakteristiky přenosového zařízení použitého ve světelném zdroji:
1. Vlnová délka je stejná a používá se stejný typ zdroje světla (LED, laser).
2. Během 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 splňuje nejhorší případy měření ztrát systému. Pokud přenosový systém potřebuje samostatný stabilní zdroj světla, měla by optimální volba zdroje světla 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 vlnové délky a je téměř monochromatickým světlem, tj. Jedinou vlnovou délkou. Ve srovnání s LED není laserové světlo procházející 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, i když laserové světelné zdroje poskytují více energie, jsou dražší než LED. Laserové trubice se často používají v dálkových single-mode systémech, kde ztráta přesahuje 10 dB. Vyhněte se co největšímu měření multimódových vláken se zdroji laserového světla. Světelná dioda (LED): LED má širší spektrum než LD, obvykle v rozsahu 50 ~ 200 nm. Kromě toho je LED světlo neinterferenční, takže výstupní výkon je stabilnější. LED světelný zdroj je mnohem levnější než světelný zdroj LD, ale měření ztrát v nejhorším případě se zdá být nedostatečné. LED světelné zdroje se obvykle používají v sítích na krátkou vzdálenost a ve vícerežimových lokálních sítích LAN s optickými vlákny. LED lze použít k přesnému měření ztrát laserového zdroje s jedním režimem, ale předpokladem je, že jeho výkon je vyžadován pro dostatečný výkon. Optický multimetr Kombinace optického měřiče výkonu a stabilního zdroje světla se nazývá optický multimetr. Optický multimetr se používá k měření ztráty optického výkonu optického vlákna. Těmito měřiči mohou být dva samostatné měřiče nebo jedna integrovaná jednotka. Stručně řečeno, oba typy optických multimetrů mají stejnou přesnost měření. Rozdíl obvykle spočívá v ceně a výkonu. Integrované optické multimetry mají obvykle vyspělé funkce a různé výkony, ale cena je relativně vysoká. Pro vyhodnocení různých konfigurací optických multimetrů z technického hlediska jsou stále použitelné základní standardy optického výkonu a stabilní standardy světelného zdroje. Věnujte pozornost výběru správného typu zdroje světla, pracovní vlnové délky, sondy měřiče optického výkonu a dynamického rozsahu. Reflektometr s optickou časovou doménou a vyhledávač chyb OTDR jsou nejklasičtější zařízení s optickými vlákny, která během testování poskytují nejvíce informací o příslušném optickém vlákně. Samotný OTDR je jednorozměrný optický radar s uzavřenou smyčkou a pro měření je zapotřebí pouze jeden konec optického vlákna. Spusťte do optického vlákna vysoce intenzivní úzké světelné impulsy, zatímco vysokorychlostní optická sonda zaznamenává zpětný 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 zdroje vysokorychlostního pulzu a vysokorychlostní optické sondy.

Proces výběru OTDR se může zaměřit na následující atributy:
1. Zkontrolujte pracovní vlnovou délku, typ vlákna a rozhraní konektoru.
2. Očekávaná ztráta připojení a dosah, který má být skenován.
3. Prostorové rozlišení.
Lokátory chyb jsou většinou ruční přístroje vhodné pro multimode a single-mode optické systémy. Pomocí technologie OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) se používá k vyhledání bodu selhání vlákna a testovací vzdálenost je většinou do 20 kilometrů. Přístroj přímo digitálně zobrazuje vzdálenost k bodu poruchy. Vhodné pro: rozsáhlou síť (WAN), dosah 20 km komunikačních systémů, optické vlákno (FTTC), instalaci a údržbu single-mode a multi-mode optických kabelů a vojenské systémy. V single-mode a multi-mode optických kabelových systémech pro vyhledání vadných konektorů a špatných spojů je vyhledávač chyb vynikajícím nástrojem. Vyhledávač poruch je snadno ovladatelný, pouze s jednou operací klíče, a dokáže detekovat až 7 více událostí.
Technické ukazatele spektrálního analyzátoru
(1) Vstupní frekvenční rozsah Odkazuje na maximální frekvenční rozsah, ve kterém může spektrální analyzátor normálně fungovat. Horní a dolní mez rozsahu jsou vyjádřeny v HZ a jsou určeny frekvenčním rozsahem skenovacího místního oscilátoru. Frekvenční rozsah moderních spektrálních analyzátorů se obvykle pohybuje od nízkofrekvenčních pásem po vysokofrekvenční pásma a dokonce i mikrovlnná pásma, například 1 kHz až 4 GHz. Frekvence zde označuje střední frekvenci, tj. Frekvenci ve středu šířky spektra displeje.
(2) Šířka pásma rozlišovací síly se týká minimálního intervalu spektrální čáry mezi dvěma sousedními složkami v rozlišovacím spektru a jednotkou je HZ. Představuje schopnost spektrálního analyzátoru rozlišit dva signály stejné amplitudy, které jsou ve specifikovaném nízkém bodě velmi blízko u sebe. Čára spektra měřeného signálu pozorovaná na obrazovce spektrálního analyzátoru je ve skutečnosti grafem dynamické amplitudově-frekvenční charakteristiky úzkopásmového filtru (podobně jako zvonová křivka), takže rozlišení závisí na šířce pásma této generace amplitudové frekvence. Šířka pásma 3dB, která definuje amplitudově-frekvenční charakteristiky tohoto úzkopásmového filtru, je šířka pásma rozlišení spektrálního analyzátoru.
(3) Citlivost označuje schopnost 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 superheterodynu spektrální analyzátor závisí na vnitřním šumu přístroje. Při měření malých signálů se spektrum signálu zobrazuje nad šumovým spektrem. Aby bylo možné snadno vidět spektrum signálu ze spektra šumu, měla by být obecná úroveň signálu o 10 dB vyšší než úroveň interního šumu. Kromě toho citlivost souvisí také s rychlostí rozmítání frekvence. Čím vyšší je rychlost rozmítání frekvence, tím nižší je vrcholová 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 omezeném rozsahu efektivní výšky obrazovky lze získat větší dynamický rozsah. Dynamický rozsah spektrálního analyzátoru je obecně nad 60 dB a někdy dokonce dosahuje nad 100 dB.
(5) Šířka rozmítání frekvence (Span) Existují různé názvy pro šířku spektra, rozpětí, frekvenční rozsah a rozpětí spektra. Obvykle se jedná o frekvenční rozsah (šířku spektra) signálu odezvy, který lze zobrazit ve svislých stupnicích zleva a zprava na obrazovce spektrálního analyzátoru. Lze jej upravit automaticky podle potřeb testu nebo nastavit ručně. Šířka rozmítání označuje frekvenční rozsah zobrazený spektrálním analyzátorem během měření (tj. Rozmítání kmitočtu), který může být menší nebo roven vstupnímu frekvenčnímu rozsahu. Šířka spektra je obvykle rozdělena do tří režimů. „Plný kmitočet kmitání Spektrální analyzátor skenuje najednou svůj efektivní kmitočtový rozsah. „Frekvence rozmítání na mřížku Spektrální analyzátor skenuje pouze zadaný frekvenční rozsah najednou. Šířku spektra představovaného každou mřížkou lze změnit. • Nulové rozmítání Šířka kmitočtu je nula, spektrální analyzátor nezametá a stane se naladěným přijímačem.
(6) Sweep Time (Sweep Time, zkráceně ST) je čas potřebný k provedení rozmítání celého kmitočtového rozsahu a dokončení měření, nazývaného také analytický čas. Obecně platí, že čím kratší je doba skenování, tím lepší, ale aby byla zajištěna přesnost měření, musí být doba skenování vhodná. Hlavními faktory souvisejícími s dobou skenování jsou rozsah frekvenčního skenování, šířka pásma rozlišení a filtrování videa. Moderní spektrální analyzátory mají obvykle na výběr více časů skenování a minimální čas skenování je určen dobou odezvy obvodu měřicího kanálu.
(7) Přesnost měření amplitudy Existuje přesnost absolutní amplitudy a přesnost relativní amplitudy, které jsou určovány mnoha faktory. Přesnost absolutní amplitudy je indikátorem signálu v plném rozsahu a je ovlivněna komplexními účinky vstupního útlumu, mezifrekvenčního zesílení, šířky pásma rozlišení, věrnosti měřítka, frekvenční odezvy a přesnosti samotného kalibračního signálu; přesnost relativní amplitudy souvisí s metodou měření, v ideálních podmínkách Existují pouze dva zdroje chyb, přesnost frekvenční odezvy a kalibrační signál, a přesnost měření může dosáhnout velmi vysoké hodnoty. Před opuštěním továrny musí být přístroj kalibrován. Různé chyby byly zaznamenány samostatně a použity k opravě naměřených dat. Byla vylepšena přesnost zobrazené amplitudy.