Поясните назначение и принцип работы источника и приемника оптического излучения.

Источник оптического излучения. Основным элементом переда­ющего оптоэлектронного модуля является источник оптического излу­чения. В качестве направленных источников излучения наибольшее при­менение получили полупроводниковые инжекционные лазеры. Выбор источника излучения определяется областью применения системы передачи. Светодиоды используют в системах, предназначен­ных для работы на сравнительно небольшую дальность (примерно 10 км) и скорость передачи до 200 Мбит/ с. Светодиоды обладают луч­шей линейностью характеристик, большим сроком службы, более сла­бой температурной зависимостью излучаемой мощности, чем лазеры. К недостаткам светодиодов следует отнести малую мощность излуче­ния и невысокий к.п.д. согласования с оптическим волокном. Лазерные источники излучения применяют преимущественно в системах передачи с большой дальностью и высокой скоростью пе­редачи. Они обеспечивают высокий к.п.д. согласования с оптичес­ким волокном.

Приемник оптических сигналов. Основным элементом приемного оптоэлектронного модуля является приемник оптических сигналов. В качестве приемника используют фотодиоды. Известно, что в р-п переходе, на который подано обратное смеще­ние, существует зона, в которой нет свободных носителей заряда (обеднен­ная зона). Поглощение фотона в этой зоне сопровождается возникновением пары носителей зарядов — электрона и дырки, которые под действием постоянного электрического поля, созданного внешним источником напряжения смещения, перемещаются к противоположным зажимам фо­топриемника, образуя ток во внешней цепи. Этот ток и является сигна­лом на выходе фотодиода, его значение пропорционально мощности принимаемого светового излучения.

 

21. Опишите конструкцию оптических волокон и их классификацию.

Сердцевина и отражающаяоболочка. Оптическое волокно (ОВ) представляет собой нить, состоящую из сердцевины и отражающей оболочки

изготовленных из кварцевого стекла. Еще в процессе вытяжки на него наносится первичное защитное покрытие.

Сердцевина — это область в центре волокна, показатель преломления которой больше, чем у оболочки, и в которой распространяется большая часть энергии светового сигнала.

Оболочка — это область волокна вокруг сердцевины, которая чаще всего изготавливается с постоянным и всегда более низким, чем у сердцевины, показателем преломления. Граница двух областей с более высоким и низким показателями преломления создает световодную структуру, удерживающую большую часть света в зоне сердцевины.

Оптические волокна могут быть классифицированы по двум параметрам:

· числу распространяющихся мод;

· профилю распределения показателя преломления в поперечном се­чении сердцевины.

По числу распространяющихся в оптическом волокне мод они подразде­ляются на одномодовые и многомодовые. Волокно с малым диаметром сер­дцевины, по которому распространяться только одна мода называется одномодовым. Волокно с большим диаметром сердцевины, в котором могуг распространяться две или большее число мод, называется многомодовым.

При рассмотрении изменений показателя преломления п волоконного световода используется термин «профиль распределения показателя преломления». Он определяет то как распространяется волна по световоду.

В настоящее время наибольшее применение нашли следующие про­фили распространения волны.

 

градиентный

(для многомодовых волокон)

 

 

 

ступенчатый

(для многомодовых и одномодовых волокон)

 

 

22. Поясните конструкцию и классификацию оптических кабелей.

Оптический кабель состоит из скрученных по определенной системе оптических волокон из кварцевого стекла, заключенных в общую защит­ную оболочку. При необходимости кабель может содержать силовые (уп­рочняющие) и демпфирующие элементы.

 

 

1-оптическое волокно

2-гидрофобное заполнение

3-защитная оболочка

4-упрочняющий стержень

5-оптический модуль

 

 

Конструкция ОК выполняет следующие основные функции:

защита волокна от повреждений и разрушений в процессе произ­водства, прокладки и эксплуатации кабеля;

обеспечение постоянства характеристик оптического волокна в про­цессе срока службы кабеля;

сохранение прочностных характеристик кабеля;

возможность идентификации волокон при соединении оптического кабеля.

OK для защиты волокон от повреждений в процессе прокладки и эксплуатации конструиру­ются с упрочняющими (силовыми) стержнями, чтобы выдержать нагруз­ки тяжения и нагрузки от температурных расширений и укорочений.

Существующие ОК по своему назначению могут быть клас­сифицированы на три группы: магистральные, зоновые и городские. В отдельные группы выделяются подводные, объектовые и монтажные ОК.

Магистральные ОК предназначаются для передачи информации на большие расстояния и значительное число каналов. Используется одномодовое волокно.

Зоновые ОК служат для организации связи с даль­ностью связи до 250 км. Используются одномодовые и градиентные волокна.

Городские ОК применяются в качестве соединительных между го­родскими АТС и узлами связи. Они рассчитаны на короткие расстояния (до 10 км). Волокна-градиентные и одномодовые.

Подводные ОК предназначаются для осуществления связи через большие водные преграды.

Объектовые ОК служат для передачи информации внутри объекта. Используются многомодовые волокна.

Монтажные ОК используются для внутри- и межблочного монта­жа аппаратуры.

 

23. Поясните воздействие молнии на приборы СЦБ и способы их защиты.

При прямом ударе молнии в провода и опоры воздушных линий или при грозовом разряде вблизи воздушной линии, называемом кос­венным разрядом, в проводах возникают атмосферные перенапряжения. Эти перенапряжения достигают нескольких миллионов вольт и представляют опасность для лиц, обслуживающих аппаратуру, вклю­ченную в провода, или пользующихся этой аппаратурой; может также возникнуть пробой изоляции, повреждение или даже разрушение аппаратуры

Деревянные опоры воздушных линий защищают от разрушения при прямом попадании молнии молниеотводами, называемыми линейными.

При прямом ударе молнии в опору, защищенную линейным мол­ниеотводом, разрядный ток уходит в землю не через опору, а по про­волоке молниеотвода, имеющей меньшее сопротивление, и опора в этом случае не разрушается.

Железобетонные опоры оборудуют молниеотводами (заземляю­щими спусками) только в том случае, когда на них имеются разряд­ники.

Попадание токов молнии в кабели, проложенные в земле, приво­дит к образованию на металлической оболочке в месте удара вмятин и даже к расплавлению металлической оболочки и разрыву ленточ­ной брони. Наблюдается также пробой изоляции между жилами и ме­таллической оболочкой. Молния поражает кабель значительно реже, чем воздушные линии.

Для защиты устройств автоматики, телемехани­ки применяют разрядники, выравниватели и плавкие предо­хранители.

Разрядники служат для защиты от перенапряжений: аппаратуры автоматики, телемеханики, включенной в провода (линию) и лиц, об­служивающих эту аппаратуру и пользующихся ею.

Разрядник, включенный между проводом и защитным заземлени­ем, снижает напряжение, возникающее в проводе при грозовом раз­ряде, до значения, которое является безопасным для изоляции ап­паратуры

Обязательным элементом каждого разрядника является один или несколько воздушных промежутков. Наиболее простой разрядник со­стоит из двух электродов, разделенных воздушным промежутком. _Один электрод подключается к проводу, а другой — к заземлению. Защитное действие разрядника основано на том, что волна перена­пряжения, распространяющаяся вдоль провода, вызывает пробой воз­душного, промежутка, и токи грозового разряда стекают с провода в землю.

Нелинейные выравниватели устанавливают вместо разрядников и применяют для защиты рельсовых цепей от опасного влияния, возникающего в результате косвенного воздействия грозовых разрядов, асимметрии рельсовых цепей, прямых ударов молнии в рельсы на электрифицированных участках; через них часто зазем­ляют устройства на рельсы. Их изготавливают в виде дисков из полу­проводникового керамического материала смонтированных на стандартных колодках. При малых напряже­ниях выравниватели имеют большое сопротивление, а при больших малое.

Плавкие предохранители включают в линейные цепи устройств автоматики и телемеханики. Они состоят из стеклянной трубки с двумя латунными контактами—наконечниками конической или ножевой формы. К наконечникам припаяны две пружинящие спи­ральки или прямые металлические нити из стальной проволоки диа­метром 0,4 мм. В середине трубочки обе нити спаяны друг с другом припоем с температурой плавления около 100 С. При прохождении через предохранитель тока, значение которого превышает номиналь­ный ток предохранителя, припой расплавляется и пружинящие спи­ральки силой упругости разрывают цепь.

 

Практические задания

24. Расшифруйте маркировку кабеля и укажите схематический рисунок.

ВБбШвнг 2*10

25. Расшифруйте маркировку кабеля и укажите схематический рисунок.

АВВГнг 3*10

26. Расшифруйте маркировку кабеля и укажите схематический рисунок.

АВВГзнг 3*50

27. Расшифруйте маркировку кабеля и укажите схематический рисунок.

КВВГнг 27*0,75

28. Расшифруйте маркировку кабеля и укажите схематический рисунок.

АКВВГнг 37*2,5

29. Расшифруйте маркировку кабеля и укажите схематический рисунок.

АКВБбШнг 4*2,5

30. Расшифруйте маркировку кабеля и укажите схематический рисунок.

СБВБГнг 12*2*0,9

31. Расшифруйте маркировку кабеля и укажите схематический рисунок.

СБПБбШп 30*2*0,9

32. Расшифруйте маркировку кабеля и укажите схематический рисунок.

СБЗПБбШп 24*2*0,9

33. Расшифруйте маркировку кабеля и укажите схематический рисунок.

СБПБЭ 40*4*0,9