Основные положения. Федеральное агентство связи

Федеральное агентство связи

ГОУ СПО «Чебоксарский электротехникум связи»

СОГЛАСОВАНО: УТВЕРЖДАЮ:

Цикловой комиссией Зам. директора по УПР Телекоммуникационных технологий _____ И.А. Кудряшов

Протокол №___от_________2010г. «___»__________2010 г.

Председатель комиссии________Н.Ф. Громова

(подпись)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №19

По предмету :__ Линейные сооружения связи.

Наименование работы: «Метод обратного рассеивания».

Для специальностей: СС и СК, МТКС

Работа рассчитана на 2 часа

Разработал преподаватель:

________Кондина В.Г.

Студент МТКС курса

Семёнов С.

Г.Чебоксары 2010г.

Лабораторная работа № 19

«Метод обратного рассеивания»

1. Цель работы: Изучить метод обратного рассеивания, получить практические навыки определения параметров ОВ прибором OTDR типа FTB-200 “EXPO”, научится читать рефлектограмму
2. Литература для самоподготовки: Л1. стр. 9-91.

В.А. Андреев, В.А. Бурдин, В.С. Баскаков, А.Л. Косова «Измерение на ВОЛП методом обратного рассеяния» учебное пособие

1. Содержание отчёта:

3.1.Наименование и цель работы.

3.2.Структурная схема оптического рефлектометра, работающего во временной области.

3.3. Результаты измерений

3.4. Вывод по работе.

Теоретические сведения.

Назначение и область применения.

Метод обратного рассеяния предназначен для:

- контроля состояния оптических волокон, выявления, определения характера и поиска дефектов ОВ;

-измерения затухания на строительных длинах оптических кабелей;

- на отдельных участках ВОЛП

- на длине регенерационного участка (РУ);

- на стыках ОВ,

- измерение коэффициента затухания ОВ;

- измерения расстояния до мест соединений ОВ и оценки качества стыков.

- измерения характеристики обратного рассеяния ОВ и привязки к трассе прокладки ОК при паспортизации РУ ВОЛС

Метод применяется на всех этапах строительства ВОЛП.

В частности:

- при входном контроле строительных длин ОК;

- в процессе монтажа муфт ОК;

- при приёмно-сдаточных измерениях и паспортизации РУ;

- для непрерывного контроля состояния ОВ в процессе эксплуатации ВОЛП, ОВ в процессе аварийных измерений

- для поиска мест повреждений ОК и т.п.

Оконечные рефлектометры OTDR, реализующие метод обратного рассеяния, является основными средствами измерения, применяемые при строительстве и эксплуатации ВОЛП.

Основные положения

При распространении по ОВ оптического излучения из-за флюктуации показателя преломлении возникает поток рассеяния (рис.1.), мощность которого пропорциональна отношению 1/λ4

Рис.1. Формирование потока обратного рассеяния

Это явление, получившие название Рэлеевского рассеяния и лежит в основе рассматриваемого метода измерений характеристик ОВ, получившего название метода обратного рассеяния.

Часть потока рассеяния излучается в оболочку и там затухает, часть распространяется вперёд вместе с основным потоком, а часть в сторону ближнего конца по направлению к источнику излучения, образуя поток обратного рассеяния.

При наличии в оптических волокне неоднородностей- включений, на которых характеристики среды распространения, в частности показатель преломления, существенно отличаются от их средних значений для данного волокна, образуются поток Френелевского отражения.

Коэффициент отражения как правило на несколько порядков превышает коэффициент обратного рассеяния.

Измеряя мощность обратного потока оптического излучения, поступающего на ближний конец волокна и анализируя её измерения, можно получить оценки параметров исследуемой лини связи.

На этом и основан метод обратного рассеяния.

В общем случае измеряемую на ближнем конце ОВ мощность обратного потока можно представить в виде суммы мощностей обратнорассеянного потока, отраженного потока и мощность помехи.

P(t)= Ps(t)+PF(t)+P/n(t) (1)

Мощность помехи есть случайная функция, обусловленная совокупность факторов. Рад составляющих помехи, как правило, как тепловые шумы фотоприёмника, модовый шум, шумы, обусловленные взаимодействием лазера с нерегулярным волокном, и т. д. связны с ним. Результирующая мощность помех соизмерима с мощностью обратного потока. Это величины одного порядка.

По этому одна из основных проблем реализации метода обратного рассеяния- выделение полезного сигнала на фоне высокого уровня помех.

На практике наиболее широкое применение нашли оптические рефлектометры, работающие во временной области- OTDR.

Упрощенная структурная схема такого рефлектометра приведены на рис 2.

Рис 2. Структурная схема OTDR, работающего во временной области.

Где:

1- генератор зондирующих импульсов (ГИ);

2- источник оптического излучения (лазерный диод -ЛД);

3- оптический разветвитель – ОР;

4- исследуемое оптическое волокно -ОВ;

5- фотоприёмное устройство;

6- блок управления и математической обработки – БУМО;

7- устройство отображения.

Вырабатываемые ГИ импульсы преобразуются в ЛД путём модуляции оптической несущей по интенсивности в зондирующее оптическое импульсы, которые поступают через ОР в исследуемое волокно. Поток обратного рассеяния, возбуждаемый при распространении зондирующих импульсов в ОВ, через оптический разветвитель ОР поступает на вход чувствительного фотоприёмника ФП, где преобразуются в электрический сигнал, который после специальной обработки в БУМО, подаётся в канал вертикального отклонения УО, вызывая соответствующие изменения характеристики по вертикальной оси Y.Вертикальная ось градуируется в дБ.

Отклонение по горизонтальной оси Х происходит под действием пилообразующего напряжения развертки, которая запускается импульсами ГИ.

В результате этого абсцисса характеристики прямо пропорциональна времени запаздывания сигнала t.

Поскольку групповой показатель преломления сердцевины, а соответственно и групповая скорость распространения оптического сигнала в волокне известны, горизонтальная ось градуируется в единицах длины.

БУМО согласовывает работу ГИ и УО, синхронизируя запуск генератора развертки импульсами ГИ, и создает возможность наблюдения

характеристики обратного рассеивания или полностью, или по частям. Обеспечивает регенерацию зависимости в память реализацию и занесение в память реализации зависимостей от времени реализации зависимости от времени мощности обратного рассеяния и их усреднение.

А так же осуществляет управление работой рефлектометра по заданной программе, обработку данных, выполнений ряд сервисных функций.

При данном способе энергия принимаемого сигнала ограничена энергией зондирующего импульса, которая пропорциональна его максимальному значению и длительности. Это вынуждает в процессе искать компромисс между динамическим диапазоном, определяющим дальность действия и разрешающей способностью, обеспечивающие оптимальное решение для условий измерения.