Лабораторный стенд для исследования оптических параметров волоконно-оптического кабеля

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ

ВВЕДЕНИЕ

За последний период развития в области связи, наибольшее распространение получили волоконно-оптические системы передачи информации (ВОСПИ), которые по своим характеристикам намного превосходят все стандартные кабели. Оптические системы и кабели используются не только для организации телефонной городской и междугородней связи, но и для кабельного телевидения, технологической связи и другие [1, 2].

Волоконно-оптический кабель, резко увеличивает объем передаваемой информации по сравнению с такими широко распространенными средствами и радиорелейные линии, это объясняется тем, что волоконно-оптические системы передачи имеют более широкую полосу пропускания.

Каналы связи, обеспечивающие технологический процесс, организованные по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС), являются неотъемлемой частью каждого магистрального газопровода и входят в комплекс средств централизованного контроля и управления процессом транспортировки нефти, газа, горной промышленности или в тех местах, в которых традиционные кабели не могут использоваться, так как они могут искрить, изгибаться, стираться, то есть они могут создать аварийную ситуацию.

Качественная и бесперебойная работа систем технологической связи, организованная на ВОЛС, обеспечивается выполнением мероприятия по эксплуатационно-техническому обслуживанию, в которые входят измерения параметров оптического волокна (ОВ) с помощью рефлектометра. Контроль состояния ВОЛС методом обратного рассеивания позволяет своевременно определить место и характер повреждения и произвести работы по предупреждению аварий [2].

Структурная схема лабораторного стенда

Лабораторный стенд с измерительным оборудованием разрабатывается как часть обучающей программы для специалистов ВОЛС, а также для повышения квалификации этих специалистов. Стенд представляет собой оптический кросс для подключения измерительного оборудования (оптического рефлектометра), установки аттенюаторов, размещения оптического волокна с различными неоднородностями. [3] Структурная схема данной разработки представлена на рисунке 1.

лабораторный стенд волоконный оптический измерение

Рис. 1. Лабораторный обучающий стенд

На оптическом волокне могут быть такие дефекты, как: повышенное затухание, изгиб, неразъемное соединение с повышенным затуханием, соединение с применением устройства оперативного монтажа. Конструкция стенда позволяет соединять участки таким образом, что расположение неоднородностей на линии изменяется.

Сборка стенда представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Собранный стенд с измерительным оборудованием

Лабораторный стенд имеет восемь оптических вводов/выводов, с помощью оптических соединительных шнуров, возможно изменение участков линии, добавления дополнительного затухания, установка аттенюатора. Проводя измерения, специалисты не редко сталкиваются с загрязнением или дефектами торцов ферул оптических коннекторов. От чистоты коннектора зависит точность измерения ОВ, а также возможно увеличение вносимых потерь обратного отражения и причинение ущерба передающему оборудованию. Данная установка позволяет испытывать различные методы по очистке и контролю над состоянием ОВ.

Методы и средства исследования

Рис. 3. Исследуемый блок разрабатываемой системы

Основным направлением исследования является изучение неоднородностей ОВ, возникающих при их транспортировке и эксплуатации; изучение реакции сканирующего рефлектометра на различные виды дефектов и деформаций светопроводящего канала; получение различных показаний с рефлектометра, соответствующих дефектам; экспериментальные исследование на натурном стенде. Средствами исследования являются: рефлектометр Yokogawa АР7260, программное обеспечение рефлектометра, оптический кросс. Важным фактором выбора данного способа является удобный интерфейс рефлектометра, разнообразные настройки для точности измерений и анализа данных и получение данных в наглядном виде для специалиста [4].

Характеристики прибора дают возможность точнее и с большим разрешением измерять параметры линий, начиная с трехметрового оптического шнура и заканчивая магистральными линиями длиной более двухсот километров. Модульная конструкция позволяет не только заменять оптические блоки, но и включать в состав прибора принтер, дисковод, дополнительные устройства памяти. Наличие современного интерфейса USB позволяет подключать стандартные устройства: клавиатуру, внешнюю память, принтер и другую периферию.

Легкий и компактный рефлектометр AQ7260 значительно превосходит своих предшественников в удобстве эксплуатации. AQ7260 имеет русифицированное меню экранных команд и поставляется с руководством пользователя на русском языке.

Результаты исследования

Используя рефлектометр Yokogawa АР7260 и подключая к нему оптические кабели, было смоделировано поведение сигнала в разных условиях. На рисунке 4 показана предварительная настройка рефлектометра для измерения оптического волокна.

Рис. 4. Меню изменения параметров измерения ОВ

При неправильном подключении измеряемого волокна к рефлектометру измерения будут ошибочными с большим количеством шумов, либо прибор просто откажется проводить измерения (защита от дурака), рисунок 5.

Были проведены исследования нескольких жил оптического кабеля и обнаружены некоторые дефекты данного кабеля. Например, на рисунке 6 показан обрыв (резкое затухание сигнала) на расстоянии 1.6 километра [5].

Рис. 5. Пустое поле измерений при неправильном подключении

Рис. 6. График резкого затухания сигнала на расстоянии 1,6 километра

На соседней жиле при проведении исследовании была выявлена неоднородность, которая видна на рисунке 7 и отмечена цифрой 1. Расстояние до неоднородности было определено - 250 метров. Буквой Е обозначено резкое затухание сигнала.

Рис. 7. График полного исследования жилы кабеля

При внимательном рассмотрении графика мы можем заметить всплеск в самом начале. В связи с этим можно сказать, что у нас есть небольшие отражения сигнала в районе соприкосновения волокна с оптическим портом рефлектометра, оптического кросса, либо механическое загрязнение оптического порта ввода/вывода, рисунок 8.

Рис. 8. Паразитный всплеск в начале измерений

Возможны и другие дефекты, и недостатки кабелей и оптических жил, будь то оптическая муфта, растянутый под воздействием ветра кабель, механические повреждения, неправильная транспортировка и другие внешние воздействия.

В каждом отдельном случае необходимо подготовить исследуемые волокна для измерения и анализа дефекта. Для повышения обучающего эффекта возможна разработка списка дефектов с наглядным пособием в виде фотографий или сохранённых измерений прибора, с которыми можно будет сравнивать предложенное специалисту волокно и дефект.

Рефлектометр позволяет обнаружить и отобразить на рефлектограмме коннекторные соединения, сварные и механические соединения, изгибы и другие неоднородности волокна - так называемые события. Неоднородности могут быть отражающими и неотражающими. Коннекторные соединения с полировкой РС^РС/ЦРС, открытый конец сегмента с таким же разъемом, трещина в волокне или обрыв, образующие поверхность разлома под углом порядка 90° к оси волокна - примеры отражающих неоднородностей. В этих случаях происходит отражение части исходного излучения в направлении фотоприемника. На рефлектограмме такие события отображаются в виде пиков [3, 5].

Отражающие неоднородности сопровождаются потерями, ведь отражение части сигнала назад приводит к тому, что излучение, распространяющееся в прямом направлении, ослабевает как минимум на ту же величину. Однако для классификации события как отражающего принципиально именно наличие отражения. В отличие от отражающих неоднородностей, такие события как сварные соединения, трещины под углами, отличными от 90° к оси волокна, макро- и микроизгибы, внутренние дефекты световодов относятся к неотражающим неоднородностям. Отражающей составляющей в них нет, а потери вызваны рассеиванием излучения не в сторону источника. На рефлектограмме такие события выглядят как ступеньки, направленные вниз (Однако в случаях соединения волокон разных производителей, место сварного стыка может отображаться и ступенькой вверх).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Был разработан алгоритм работы лабораторного стенда для проверки знаний специалистов ВОЛС, разработана структурная схема, собрана и промоделирована разрабатываемая схема стенда, проверена возможность подключения различных волокон, получены экспериментальные данные при исследованиях нескольких жил ОВ-кабеля. Разработан алгоритм работы с цифровыми графиками.

Список литературы

1. Горлов Н.И. Волоконно-оптические линии передачи. Методы и средства измерений параметров / Н.И. Горлов, И.В. Богачков. М.: Радиотехника, 2009. 192 с.

2. Родина О.В. Волоконно-оптические линии связи. Практическое руководство / О.В. Родина. М.: Горячая линия - Телеком, 2009. 404 с.

3. Портнов Э.Л. Оптические кабели связи, их монтаж и измерения: учеб. пособие / Э.Л. Портнов. М.: Горячая линия - Телеком, 2012. 449 с

4. Рефлектометрия оптических волокн (ВОЛС). СвязьКомплект ООО «КаталогСервис». [Электронный ресурс]. Режим доступа:

https://skomplekt.com/reflektometria-opticheskih-volokon/ (дата обращения: 15.01.2019).

5. Анализ и расшифровка рефлектограммы оптического кабеля. Проект «Дни решений». [Электронный ресурс]. Режим доступа: .https://teleinfo.ru/seminar/232.htm/ (дата обращения: 15.01.2019).

Размещено на Allbest.ru