Структура импульсного оптического рефлектометра и функции его элементов.

Блок - схема импульсного оптического рефлектометра приведена на рис.5.5. Световые импульсы относительно большой мощности от встроенного в импульсный оптический рефлектометр источника (импульсного лазера) вводятся в тестируемое волокно через ответвитель, а высокочувствительный приемник измеряет временную зависимость мощности светового сигнала, возвращающегося из тестируемого волокна обратно в рефлектометр.

Источниками зондирующих импульсов в подавляющем большинстве рефлектометров являются полупроводниковые лазеры с прямой модуляцией током накачки. Такие лазеры при фиксированном токе накачки генерируют световые импульсы фиксированной мощности и переменной длительности, задаваемой длительностью импульса тока накачки, вырабатываемого блоком управления. Применяются полупроводниковые лазеры, генерирующие импульсы длительностью от 1 нс до 10 мкс.

Блок управления вырабатывает импульсы тока накачки с частотой, задаваемой вручную или определяемой автоматически максимальной длиной тестируемого участка ВОЛС. Одновременно на блок обработки данных подаются синхронизующие электрические импульсы.

 

 

Рис.5.5. Блок – схема импульсного оптического рефлектометра.

 

Зондирующий световой импульс попадает в тестируемую ВОЛС через разветвитель с двумя рабочими входными и одним выходным портами. Обычно в качестве разветвителей используется устройство, выполняемое на основе четырехполюсника с двумя входными (1,2) и двумя выходными (3,4) портами, из которых задействованы только три (1,2,3). С двумя входными портами соединен импульсный лазер и приемный преобразователь, а с рабочим выходным портом соединяется тестируемый участок ВОЛС (см. рис.5.6).

 

Рис.5.6. Схема оптического разветвителя.

Четвертый порт разветвителя не используется и закрыт специальным устройством, поглощающим падающее на него излучение без отражения.

С помощью этого же разветвителя сигнал обратного рассеяния от ВОЛС через порт (2) и порт (3) попадает на фотоприемник измерительного преобразователя. Измерительный преобразователь преобразует оптические сигналы в электрические так, что величина электрического тока преобразователя прямо пропорциональна мощности светового сигнала. В состав измерительного преобразователя наряду с фотоприемником входит смонтированный вместе с ним на одной плате и в одном корпусе предусилитель. Основные требования к приемному преобразователю – высокая чувствительность, малый уровень шумов и широкая полоса частот (последнее требование эквивалентно малой постоянной времени). Наряду с указанными требованиями приемный преобразователь должен иметь максимально возможную линейность преобразования в большом динамическом диапазоне мощностей светового сигнала.

Блок обработки данных – это мозг рефлектометра. В нем происходит обработка электрического сигнала от измерительного преобразователя и строится рефлектограмма, поступающая на дисплей. В этом же блоке осуществляются все виды автоматической обработки рефлектограмм и автоматических измерений.

Одним из основных компонентов блока обработки данных является схема измерения временных задержек. Поскольку расстояние до тестируемого участка ВОЛС определяется путем пересчета измеренной временной задержки соответствующего этому участку рассеянного или отраженного сигнала, то для получения высокой пространственной точности измерений необходимо обеспечить высокую точность измерения временных задержек. Для получения правильного значения расстояния при измерениях рефлектометром важно установить точное значение показателя преломления, т.к. расстояние равно произведению скорости света на групповую скорость, обратно пропорциональную величине показателя преломления волокна.

В современных рефлектометрах блок обработки данных состоит из аналогово-цифрового преобразователя и блока цифровой обработки – специализированного компьютера. Для уменьшения уровня шума и, следовательно, расширения динамического диапазона при сохранении пространственного разрешения в блоке цифровой обработки осуществляется накопление данных от большого числа отраженных сигналов. (Уровень шума уменьшается пропорционально корню квадратному из числа сигналов.)

Рефлектограмма, сформированная блоком обработки данных, в электронном виде подается на дисплей, либо обрабатывается в специальных блоках автоматической обработки и на дисплей подаются результаты обработки. Рефлектограмма может записываться в память рефлектометра, либо может сравниваться с хранящимися в памяти рефлектограммами.

Анализ рефлектограммы.

Технические возможности рефлектометра, определяются его техническими характеристиками.

К техническим характеристикам рефлектометра относятся следующие:

- динамический диапазон и диапазон измерений,

- мертвые зоны ослабления и затухания,

- пространственная разрешающая способность,

- точность измерения расстояния,

- точность измерения затухания.