Чем тестируют ВОЛС (волоконно-оптические линии связи)?
http://www.unitest.com/theory/
Теоретические основы радиоэлектроники,
телекоммуникаций и измерений.
Передача информации по оптоволоконным кабелям переживает бурный рост. Сначала оптоволоконная связь захватила область телекоммуникаций, вытеснила медные кабели на магистральных каналах и сегодня пробирается в крупные локальные сети и пресловутую "последнюю милю" между провайдером и "домашней" сетью Ethernet. Если Вам предстоит работать с волоконной оптикой, то представляется полезным разобраться в выборе контрольно-измерительной аппаратуры и монтажного оборудования для ВОЛС.
Стабилизированные оптические излучатели. 
применяются для ввода в оптическую линию сигнала, который будет измерен на выходе линии. Поэтому сигнал должен быть стабильным и, по возможности, монохроматическим (иметь определенную длину волны и узкий спектр). Мощность сигнала устанавливают регулировкой силы тока через излучатель. Для стабилизации мощности излучения применяют обратную связь: часть излучаемого сигнала через оптический ответвитель поступает на фотоприемник и полученное напряжение сравнивается с источником опорного напряжения. Кроме того, постоянная температура поддерживается термостабилизатором. Источники излучения бывают лазерные и светодиодные.
Лазерные источники генерируют почти монохроматический сигнал. Убрать слово "почти" мешают линии гармоник вокруг основной частоты на спектре сигнала. Лазерные источники мощнее и дороже светодиодных, обеспечивают высокую эффективность ввода в оптический кабель (до 30%) и применяются для измерения значительных потерь на протяженных линиях, построенных на одномодовом кабеле. (При достаточно малом диаметре сердечника кабеля и соответствующей длине волны, свет будет распространяться по одному единственному пути, чем устраняется дисперсия, которая "размазывает" сигнал на протяженных линиях. Такой кабель называется одномодовым).
Светодиодные источники имеют более широкий спектр излучения, поскольку, в отличие от когерентных лазеров, свет излучают спонтанно. Их мощность излучения легче стабилизировать — достаточно обеспечить стабильность источника питания. Они дешевле лазерных источников, но обладают малой эффективностью ввода в кабель (обычно 5%) и из-за своего широкого спектра излучения применяются только для тестирования многомодовых кабелей малой длины.
Измерители оптической мощности 
используются для измерения оптической мощности сигнала и, в паре со стабилизированным оптическим излучателем, для измерения затухания в кабеле. Основным показателем качества измерителя оптической мощности является тип примененного в нем фотодиода. Фотодиоды бывают трех видов: кремниевые (Si), германиевые (Ge) и на основе сплава арсенида галлия (InGaAs). Кремниевые фотодиоды могут работать в окне прозрачности оптического кабеля на длине волны 850 нм. Вообще говоря, есть три окна прозрачности, в которых затухание имеет наименьшее значение. Они находятся на длинах волн 850, 1310 и 1550 нм. Причем, для первого окна затухание наибольшее, а для последнего — наименьшее.
Германиевые и InGaAs-фотодиоды работают во всех трех окнах прозрачности, но детекторы на основе InGaAs имеют более широкий спектр измерения, большую температурную стабильность и стоимость. Кроме того, InGaAs-фотодиоды при отсутствии светового сигнала имеют низкий уровень остаточного тока, который, к тому же, практически не зависит от изменения температуры. Это позволяет снизить уровень шума и увеличить динамический диапазон измерений.
С фотодиода сигнал поступает на АЦП и далее на сигнальный процессор, где происходит компенсация неравномерности характеристики зависимости выходного сигнала от мощности и длины волны входного. Мощный сигнальный процессор может "выпрямить" значительную неравномерность низкокачественного фотодиода, но от низкой стабильности его характеристик во времени не спасет. Придется часто калибровать прибор.
Важными характеристиками также являются динамический диапазон и точность измерений, которые в современных измерителях оптической мощности достигают, соответственно -70…+5 дБм (от 100 пВт до 3 мВт) и ± 0,20 дБ (±5%). 
Анализаторы затухания представляют собой комбинацию оптического измерителя мощности и источника оптического сигнала. Они выпускаются в виде наборов из измерителя, излучателей на разных длинах волн и комплекта оптических интерфейсов. Производятся и интегрированные анализаторы затухания, обладающие повышенной функциональностью и точностью измерений.
Остановимся подробнее на оптических интерфейсах. Разъемов для волоконной оптики существует несколько десятков, но широкое применение нашли только некоторые из них. Это разъемы ST, FC, SC и LC.
ST (straight tip connector) — разъем байонетного типа (наподобие разъему BNC для коаксиального кабеля). Самый дешевый коннектор.
FC — то же, что и ST, но с резьбовой фиксацией. Применяется в области телекоммуникаций.
SC (subscriber connector) — легкий пластмассовый корпус хорошо защищает наконечник и обеспечивает подключение прямым линейным движением. Позволяют достичь большей плотности монтажа и могут быть выполнены в виде сдвоенных разъемов. Постепенно вытесняют разъемы ST.
LC — миниатюрный вариант SC. Обеспечивает еще большую плотность монтажа, но пока достаточно дорог.
Оптические аттенюаторы 
используются для моделирования потерь в оптической линии, что применяется для стрессового тестирования линии, при измерении коэффициента ошибок (BER), калибровке и проверке измерителей мощности, тестировании оптоэлектронных и электро-оптических преобразователей, анализе оптического бюджета линии.
В аттенюаторах используются различные методы внесения затухания: осевое и радиальное смещение, использование различных фильтров и призм. Для согласования излучающего и приемного торцов световодов применяются согласующие узлы, коллимирующие и фокусирующие излучение.
Основными характеристиками оптических аттенюаторов являются: точность, линейность, уровень возвратных потерь, повторяемость установления затухания, разрешение, остаточное вносимое затухание.
Линейность определяют при поверке аттенюатора как разность между выставленным на приборе и реальным ослаблением во всем диапазоне входных уровней. Соответственно, точность работы определяется как линейность в заданном динамическом диапазоне. Применение согласующих элементов с использованием просветляющих покрытий позволяет значительно снизить уровень возвратных потерь и остаточное вносимое затухание.
Для анализа запаса по мощности системы передачи применяется стрессовое тестирование: в линию включается оптический аттенюатор и для разных уровней затухания измеряется частота ошибок по битам (Bit Error Rate) в цифровом канале связи.
Анализаторы возвратных потерь.
Возвратные потери приводят к понижению отношения сигнал/шум в аналоговых системах и к увеличению параметра ошибки в цифровых системах передачи. Анализатор возвратных потерь измеряет суммарный уровень отражения во всей линии, включая кабель, оптические интерфейсы, разветвители и др. В качестве источника сигнала обычно используется лазерный диод в режиме непрерывного излучения, а в качестве измерителя мощности отраженного сигнала — измерители оптической мощности. Очень важна стабильность источника сигнала — спектральная нестабильность источника приводит к удвоению ошибки измерения за счет отражения.
В отличие от оптических рефлектометров анализатор не может определить местоположение участка с повышенным отражением, но зато обеспечивает большую точность измерений.
Оптические рефлектометры 
являются наиболее информативными приборами при анализе оптической линии передачи. Рефлектометр посылает в линию импульс малой длительности, который рассеивается и отражается на неоднородностях в оптическом кабеле (дефекты материала, сварки, соединители и т.д.). Проанализировав мощность отраженного сигнала в каждый момент времени, мы можем определить на каком расстоянии от начала кабеля расположена неоднородность, а по виду графика — чем она вызвана.
Динамический диапазон измерений определяется отношением показаний рефлектометра в начальной точке и уровня порога шумов в конце рефлектограммы. Таким образом, динамический диапазон указывает на максимально возможное расстояние измерений. От длительности и мощности зондирующего импульса зависит величина начального участка линии, на котором уровень отраженного сигнала настолько высок, что измерения невозможны. Найти дефект в мертвой зоне можно, подключив добавочный кабель соответствующей длины.
Под разрешающей способностью рефлектометра понимают расстояние между двумя последовательными отсчетами на рефлектограмме, которое обычно в несколько раз меньше расстояния различения двух дефектов.
В зависимости от дальности измерений рефлектометры подразделяют на рефлектометры дальнего действия и мини-рефлектометры. Большинство рефлектометров имеет встроенное программное обеспечение для автоматического определения и анализа участков аномального затухания и разрывов.
Визуальные дефектоскопы.
Такой дефектоскоп состоит из простого источника света для подачи в кабель хорошо видимого красного сигнала в непрерывном или импульсном режиме. Дефектоскоп может использоваться для визуального обнаружения повреждений в кабелях и интерфейсах, обнаружения неоднородностей и оценки качества сварных швов. Свет будет проникать наружу в тех местах, где в оболочке волокна в результате перегиба, разрыва или плохой сварки имеется участок повышенного рассеяния, поэтому для его обнаружения остается только осмотреть кабель на наличие постоянного или мерцающего красного пятна. Визуальные дефектоскопы пригодны для проверки как многомодовых, так и одномодовых кабелей протяженностью до 5 км, хотя наиболее часто используются для проверки кабеля на расстоянии нескольких метров от коннектора. Их удобно использовать совместно с рефлектометром для проверки участка мертвой зоны.
Идентификаторы кабеля 
применяют для неразрушающего тестирования его целостности. С помощью этих приборов можно тестировать целостность волокна, проверять маркировку кабеля или подтверждать наличие или отсутствие сигнала, определять вид его модуляции, вводить и выводить оптический сигнал через изгиб кабеля. Последняя возможность эффективно используется для организации связи по проложенному кабелю, когда идентификаторы кабеля используются в комплекте с оптическими разговорными устройствами. Идентификаторы удобны для пошагового прохода (трассировки) оптического кабеля.
Оптические разговорные устройства (оптофоны). 
обеспечивают голосовую связь по оптическому кабелю при его прокладке и тестируют его работоспособность. Голосовая оптическая связь обеспечивает взаимодействие между бригадами, производящими укладку кабеля. В полудуплексных оптофонах режим передачи переключается вручную или активируется голосом. В полнодуплексных оптофонах прием и передача осуществляются одновременно на двух разных длинах волн или применяется временное разделение сигналов на одной длине волны. В последнем случае применяется цифровое кодирование речи и битовая синхронизация, что позволяет уменьшить влияние отраженного сигнала (отраженный сигнал передатчика можно рассматривать как шум на входе приемника) и увеличить дальность связи.
Динамический диапазон современных оптофонов достигает 60 дБ, что позволяет разговаривать на расстояниях до 150 км.
Сварочные аппараты. 
Соединение оптических световодов из кварцевого стекла до сих пор остается сложной задачей, требующей профессионального подхода. Основным способом создания неразъемного соединения на сегодняшний день является сварка электрическим разрядом.
Сварка обеспечивает самую большую надежность, долговечность и вносит минимальное затухание в оптический тракт. Сложность заключается в том, что надо обеспечить строгую параллельность торцов и перпендикулярность их оси волокна, для чего необходим прецизионный скалыватель. Кроме того, необходимо точно совмещать концы волокон и поддерживать стабильность параметров электрической дуги. В результате сварочные аппараты получаются достаточно дорогостоящими и требуют квалифицированного персонала.
Лучшие сварочные аппараты делаются полностью автоматическими, автономными и способными работать в полевых условиях. В них применяется автоматическая юстировка жил свариваемых волокон, программное обеспечение для определения типа кабеля, телекамеры для просмотра места сварки на встроенном жидкокристаллическом дисплее.
Оптические микроскопы
применяются при изготовлении оптических коннекторов и контроля их в процессе эксплуатации. После того, как волокно вставлено в коннектор и клей высох, то кончик волокна, торчащий из коннектора, "обламывают" прецизионным скалывателем. Хотя угол скола составляет не более половины градуса, этого оказывается не достаточно. Кроме того, поверхность скола получается не ровной — приходится полировать. Вот здесь то и понадобится оптический микроскоп. Только с его помощью можно узнать момент окончания работы и проконтролировать пригодность коннектора.
На рисунке можно видеть примеры перекоса, глубокого скола и недостаточно обработанного торца. Для анализа центрирования применяют прямое наблюдение с подсветкой, при этом можно видеть только самые глубокие царапины. Наличие оптического сигнала в волокне позволяет видеть трещины и сколы, вызванные давлением или нагреванием в процессе полировки. При наблюдении под углом, благодаря отбрасываемым теням, можно заметить мелкие царапины.
Обзор методов тестирования оптических кабелей рефлектометром: что выбрать для проверки новых ВОЛС?
Модернизация базовых сетей 100/400G и подготовка к развертыванию 5G требуют качественной проверки волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Выбор правильных методик и подходящих приборов имеет решающее значение при тестировании оптоволокна, так как ошибки могут обойтись крайне дорого.
О каких бы современных оптических сетях ни шла речь, физическая целостность волокна и качества соединения оптических линий все еще имеют решающее значение. Модернизация существующих сетей предполагает проверку их состояния, а прокладка новых ВОЛС — контроль качества соединений. Чем выше скорости ВОЛС, тем более строгие требования к качеству их диагностики. И здесь возникает проблема выбора методики тестирования, например, всегда ли «проверка по максимуму» с применением двунаправленных тестов — лучший вариант?
Двунаправленное тестирование ВОЛС рефлектометром: панацея или новые проблемы?
Важно понимать, что оптоволоконная связь тесно связана с рефлектометрией. Без качественного оптического рефлектометра (OTDR) невозможно создать надежно работающую ВОЛС. Поэтому решение проблемы сводится к правильному первоначальному выбору оборудования и определению наиболее подходящих методик тестирования.
Существует два основных метода рефлектометрии: односторонний (к одному концу линии подключается одна компенсационная катушка), двусторонний (с компенсационной катушкой на ближнем конце и такой же на дальнем).
Направление движения света может повлиять на результаты тестирования. В любом волокне существует разница коэффициентов обратного отражения и в одном направлении потери света могут быть больше.
При одностороннем тестировании OTDR можно пропустить множество аномалий. Так, места соединения волокон с разными коэффициентами отражения в одном из направлений могут компенсировать потерю тестового сигнала, а в другом — существенно его ослаблять. Кроме того, существуют мертвые зоны, в которых рефлектометр не регистрирует события.
На рисунке ниже показан пример разницы в потере уровня сигнала в зависимости от направления измерений. С одной стороны, тестирование даже показывает отрицательные потери в -0,3 дБ, что, конечно, невозможно. В данном случае наблюдается эффект усиления, связанный с разницей в коэффициенте обратного рассеяния в месте соединения двух кабелей.
Поэтому одностороннее тестирование оптических кабелей рефлектометром лучше подходит для простых тестов, например, для поиска и локализации мест разрыва, излома волокна, а также оценки общего затухания сигнала в волокне, проверки коннекторов и т. д. В таком случае нет необходимости тратить время на двунаправленное тестирование. Главным преимуществом односторонней диагностики ВОЛС является то, что нужно выполнять всего одну процедуру инспекции и очистки оптоволокна на каждую линию. Это важно, поскольку вносимые загрязнения коннекторов могут привести к выходу из строя ВОЛС, которая до тестирования работала исправно. Иногда клиенты настаивают на двустороннем «полном тестировании», но это может быть избыточным и даже вредным решением хотя бы из-за большего риска неудачной процедуры очистки оптических разъемов.
Двунаправленная проверка оптоволокна без беготни
Односторонние тесты не подходят при прокладке новых сетей и мониторинге производительности ВОЛС. В таких случаях отраслевые стандарты требуют двунаправленной проверки оптических кабелей рефлектометром (Bi-dir OTDR) с замером сигнала с обоих концов линии. Это нужно, чтобы выявить аномалии, которые не видны при обычной односторонней рефлектометрии. Также, бывают уникальные случаи, когда в линии используются кабели с волокном разного диаметра, при этом двустороннее тестирование может оказаться полезным. Тестирование Bi-dir OTDR дает возможность усреднить параметры измерений и дать четкую оценку качества ВОЛС. В итоге можно однозначно определить, поддерживает ли тестируемая линия высокоскоростную передачу данных. Это сэкономит время и деньги, которые клиент может потерять в случае запуска неисправной кабельной системы.
Традиционная двунаправленная проверка ВОЛС предполагает сначала замер с одной стороны:
А потом тестирование оптической линии с другой стороны:
После чего определяются средние параметры. Это трудоемкая работа, требующая ручной обработки данных. Ее можно ускорить, используя одновременно два аналогичных прибора с двух сторон кабельной трассы (методика bi-directional OTDR), но это требует дополнительных расходов на оборудование.
Ещё одной из наиболее эффективных методик является тестирование оптическим рефлектометром с замкнутой цепью (loopback). Данный метод предполагает применение рефлектометра на одном конце линии и эталонной петли оптоволокна на другом. Таким образом можно проверить две оптические линии по двум направлениям, поочередно меняя местами кабели. Это наиболее эффективный способ с точки зрения экономии средств и трудозатрат, так как требуется лишь один рефлектометр, коммутация петлёй и две компенсационные катушки.
Серьезным недостатком тестирования OTDR-loopback являются трудоемкие процессы записи и объединения данных тестирования. Зачастую ручная работа с данными приводит к ошибкам и нужны повторные тесты. Эта проблема решена в современных оптических рефлектометрах, таких как VIAVI T-BERD/MTS-4000 V2.
Платформа обладает возможностью аппаратного расширения (через подключение сменных модулей) и большим набором программного обеспечения для автоматизации рабочих процессов. С прибором VIAVI T-BERD/MTS-4000 V2 операции при любом методе тестирование сводятся к минимуму: выбор конфигурации тестовых настроек из готового списка и запуск серии двунаправленных тестов нажатием одной кнопки. Специальные программные алгоритмы контролируют правильность тестирования. Результаты измерений можно передать в облачный сервис и получить удалённый доступ ко всем отчетам для дальнейшего анализа.
При использовании таких совершенных приборов, как VIAVI T-BERD/MTS-4000 V2, задача специалистов сводится к качественному выполнению процедур очистки загрязнений оптических коннекторов и односторонней проверке компенсационных катушек перед началом двунаправленного тестирования.
Таким образом, модульная платформа предлагает возможность выбора любой методики диагностики оптического кабеля с максимальной автоматизацией. И этот выбор можно делать исходя из потребности, а не возможностей имеющегося оборудования. В конечном счете, такой подход снижает вероятность сбоев в работе ВОЛС.
Простой тестер для оптических сетей
Сейчас расплодилось великое число различных оптических проводов. Общий принцип примерно одинаков — имеется некая прозрачная жила в оболочке, по которой распространяется свет. Материалы жилы и оболочки подобраны таким образом, что бы при распространении свет отражался от поверхности жилы внутрь жилы и не выходил наружу (по возможности). На пропускную способность и дальность канала влияет величина ослабления сигнала (из-за потерь на непрозрачность и неполного отражения) и разница в пути волны из-за множественных отражений.
Немного поясню вторую часть. Если жила достаточно толстая, то свет может разделиться на несколько пучков с чуть разными углами отражения. В результате, к приемнику эти пучки придут по немного разному пути с немного разной задержкой. Чем длиннее кабель, тем больше будет размыт импульс. Чем больше диаметр жилы, тем большая разница в пути может быть. 
Если разделить по виду жилы, то распространены следующие виды кабелей:
1) Пластиковый (толстый). Жила из пластика, диаметр около миллиметра. Самый дешевый вид, минимальные требования к точности сопряжения, очень простые приемник и передатчик (обычные фото- и свето-диоды), но большие потери. Для передачи обычно используется видимый участок спектра, красный. Типичная длина кабеля — в пределах десятка метров. Чаще всего его можно встретить в s/pdif кабеле бытовой аудиоаппаратуры. В цифровых системах связи на сегодня можно сказать и не используется. За последние лет 15 не могу припомнить хоть одно сетевое устройство с таким кабелем.
2) Мультимодовый кабель. Жила из стекла диаметров 50 мкм или (чуть более старый стандарт) — 62.5 мкм. Вместе с оболочкой — 125мкм. Иногда так и назывался: 50/125. Тут требования к точности сопряжения повыше, соответственно цельнопластиковые разъемы не годятся.
Типичная предельная длина канала — до полукилометра, скорость — до 1Гбит/с. В некоторых системах и на более короткое расстояние (внутри серверной) поддерживалась скорость 2.5 Гбит/с. С определенными ограничениями и потерей скорости можно «растянуть» на пару километров, но это уже нестандарт. Лет 15-20 назад был самым распространенным для прокладки магистралей внутри зданий (или в соседнее здание) из-за дешевизны кабеля и активного оборудования.
Для передачи обычно используется инфракрасный диапазон (850nm). Впрочем, изредка встречается использование и красных излучателей, и 1310 nm.
3) Одномодовый кабель. Похож на мультимодовый, но жила — 9мкм. Иногда называется 9/125. Требования к точности изготовления высокие, ответственные части изготавливаются из полированной керамики. Самый распространенный на текущий момент. Сейчас уже и для связи внутри здания кладут, разница в цене с мультимодом минимальна. Первоначально использовалась длина волны 1310 nm и (реже) старое оборудование на 850nm. В последнее время распространился 1550 nm.
Почему выбраны такие длины волн?
Красный — самое дешевая пара приемник/передатчик
850nm — раньше были проблемы с изготовлением излучателей на большую длину волны.
1310nm — Первое «окно» прозрачности волокна. Выше и ниже потери возрастают.
1350nm — Второе окно, причем еще лучшее, но излучатели появились позже.
Чем так хорош одномод?
Не вдаваясь в сложный и давно забытый школьный курс физики и всякие уравнения Максвелла, углы отражения дискретны, а их число конечно. И при достаточно тонкой жиле (диаметр зависит от длины волны и составляет примерно 10 лямбд) у света остается только один путь. Таким образом, световой импульс, проходя по линии связи, не разделяется на несколько пучков, только ослабляется. Качество фронта будет определяться только излучателем, линия связи (что 10м, что 100 км) не меняет фронты сигналов. Условно говоря, одномодовый кабель, давно проложенный для канала в 100 Мбит/с позволяет перейти на 10 Гбит/сек «простой» сменой активного оборудования.
Значительное влияние на «зоопарк» кабелей оказывают разъемы.
Вот три самых распространенных типа:
FC — разъем обеспечивает самую надежную фиксацию. Главным образом встречается в оптических кроссах. Ранее, практически все кроссы использовали этот тип, сейчас значительно потеснен разъемом типа SC. Правильно закрученный разъем FC очень плотно фиксируется, его можно сломать, но выдернуть не получится. Небольшой минус в том, что до закручивания нужно правильно вставить выступ на разъеме в специальный паз гнезда. Для отдельных криворуких монтажников это непосильная задача. Зато со всей дури завернуть плоскогубцами — на это дури хватает.
SC — пожалуй, сейчас это самый распространенный разъем. Легко вставляется, но выдернуть, потянув за провод, не получится. Вернее — у некоторых получается, но после этого разъем приходится менять. Для правильного извлечения нужно тянуть только за корпус разъема. Фиксация менее слабая (по сравнению с FC).
LC — младший брат SC. Он примерно вдвое меньше (центральный штырь тоже тоньше), пара таких разъемов помещается в корпус стандартного sfp-трансивера. Для многих применений раздельное использование волокон (для приема и передачи) имеет свои плюсы. Самый слабый из трех разъемов.
И, наконец, есть еще такая замечательная вещь, как тип полировки торца разъема. Их (типов) довольно много, но главное отличие проявляется между APC и всякими *PC, в частности — UPC
UPC — традиционный, с «плоской» полировкой. Типично, он вносит примерно 0.2 dB потерь и имеет уровень обратного отражения порядка -40..50 dB.
APC — изначально был придуман для сетей кабельного телевидения и компьютерных сетей с разветвлением, где уровни сигнала не симметричны. Для уменьшения уровня отраженного сигнала торец делают под небольшим углом. За это расплачиваются увеличением потерь примерно до 0.3 dB, но уровень отраженного сигнала уменьшается еще на 10dB.
Печаль ситуации в том, что даже однократным соединением UPC и APC кабеля можно сколоть или поцарапать торцы. Обычно разъемы UPC (и совместимые с ним) окрашены в синий цвет, а разъемы APC — в зеленый. Но какой нормальный монтажник смотрит на цвета, если разъемы подходят и даже нормально фиксируются…
Разъемы и оптические кроссы. В отличие от медных проводов, гнезда на большинстве кроссов — это просто стальная втулка с точно выполненной керамической трубочкой внутри. С обоих концов во втулку завинчиваются или вставляются одинаковые вилки (но можно найти и не симметричные переходники, например FC/SC). Прецизионная керамическая трубка обеспечивает точное позиционирование центральных штырей с волокном друг напротив друга.
Сразу скажу, что прокладкой оптики я не занимаюсь, официальные тесты с распечатками красивых графиков затухания мне не нужны. Я эксплуататор. Посему покупка каких-нибудь рефлектометров и прочих умных приборов смысла не имеет. Особенно за свои деньги.
Но вот необходимость быстро проверить работу оптики и активного оборудования периодически возникает. В основном, нужно быстро определить уровень проблемы: одно дело, когда порвали/недокрутили патчкорд, другое дело — когда сдох медиаконвертер, и совершенно отдельное, когда экскаваторщик перебил кабель на 24 жилы.
Поэтому мне, как «дилетанту широкого профиля» вполне достаточно аналога «лампочки с батарейкой».
Основные функции прибора:
1) Подсветить красным лазером жилу — можно увидеть порванный/надломленный патч-корд или определить нужную жилу в кабеле (если в кроссе под сотню выходов — найти нужный иногда не так уж просто).
2) Посмотреть примерный уровень сигнала из жилы. Но слово «измерить» я бы не стал применять.
Покупка прибора была совершена довольно спонтанно. Просто в одном магазине выбирал другие «финтифлюшки» и он случайно попался на глаза. Далее был беглый просмотр цен (чтобы не купить вдвое дороже) и клик по кнопке купить. Посему вполне возможно, что найдется и дешевле. Но если брать оффлайн, то сходные по функционалу приборы продаются в разы дороже. Возможно, они точнее измеряют мощность, но мне достаточно буквально четырех градаций: «Сигнала нет» / «сигнал еле виден» / «сигнал примерно нормален» / «кто подключил Звезду Смерти с другой стороны?» Последнее — не совсем шутка. Передатчик для 100-километрового канала может физически выжечь приемник на коротком кабеле.
У продавца было около десятка вариантов подобных приборов. Основные отличия:
1) Наличие лазера подсветки и его мощность (1 или 10 мВт)
2) Форма корпуса и что-то типа пластикового чехла.
3) Интерфейс для снятия результатов измерений.
Интервал цен — от $17 до почти $40. Чем так уж хорош самый дорогой не вполне понятно, по описанию принципиальных отличий найти не удалось.
USB-интерфейс для устройства такого уровня кажется мне совершенно бесполезной опцией.
Внешний вид пластикового чехла как-то не понравился (он еще закрывает «уши» с отверстиями, за которые очень удобно подвешивать прибор на пузо).
А вот опцию лазера на 10 мВт я решил взять, она требуется как бы не чаще, чем измеритель мощности.
Комплект прибора: 
Кроме самого прибора и чехла к нему (чехол простой, по вполне годный, можно вешать на ремень) имеются два металлических переходника под разъемы типа FC и SC. Разъем под SC идет с заглушкой, FC — без заглушки. Поэтому лучше хранить с навернутым переходником на SC.
Как видно, прибор имеет два разъема: для передатчика и для приемника.
Разъем передатчика не имеет переходников для фиксации патч-кордов. Под откручивающимся колпачком (колпачок на цепочке) имеется стальная трубка с керамической ферулой (ferrule) внутри. Диаметр самый распространенный — 2.5 мм. Для тонких патч-кордов (LC и аналогичных) потребуется придумывать какой-то переходник. FC/SC нормально держатся и на трении.
Разъем приемника выполнен по-другому. Ферулу там пожалели, оставили только стальную трубку. Вероятно (т.к. прибор поддерживает мультимод) у приемного фотодиода достаточно большое отверстие и легкий люфт не влияет. Люфт действительно минимален, незначительно больше чем на нормальной керамической феруле.
Внешний вид прибора: 
Прибор управляется восемью кнопками.
Две левые красные кнопки управляют излучателем — верхняя (ON/OFF) включает его, а нижняя (CW/GLINT) переключает между постоянным горением и мерцанием. Для поиска на оптическом кроссе мерцание удобнее. Частота мерцания — 2 герца.
Включение излучателя индицирует красный светодиод над экраном. В режиме мерцания диод мигает синхронно с лазером.
Следующие две кнопки управляют включением измерителя и подсветкой экрана (light). Яркость подсветки не регулируется, но она вполне комфортна.
Кнопка Auto OFF управляет функцией автоматического отключения.
Кнопка dB переключает режим отображения мощности между линейной шкалой (в ваттах) и логарифмической (в децибелах).
Кнопка Zero предназначена для калибровки ноля. Мне пока не требовалась — при вставленной заглушке на индикаторе и так ноль.
Самая правая нижняя кнопка переключает измеряемую длину волны. На излучатель она никак не влияет, это касается только приемника. Впрочем, и в приемнике не вполне понятен механизм ее действия, т.к. фотодиод один и никаких управляемых фильтров там нет. Могу предположить, что кнопка просто вводит поправку результата измерения мощности в соответствии с графиком чувствительности фотодиода к разным длинам волн. Предполагаю (проверить сейчас нет возможности), что если на вход подать сигнал с несколькими длинами волн, то прибор выдаст не мощность на выбранной длине волны, а некую взвешенную сумму. Но линии со спектральным разделением каналов «в быту» встречаются редко, и я не считаю недостатком подобное поведение для прибора такого ценового диапазона.
Прибор разбирается без проблем. С обратной стороны совершенно открыто имеется 4 больших винта и два поменьше (в ушах). Плата крепится еще одним винтом и двумя небольшими защелками. Приемник и передатчик смонтированы на отдельной пластиковой вставке. Как можно заметить, и на приемник, и на передатчик идет по два провода.
Верхняя часть печатной платы: 
Сверху ничего интересного нет, только экран с подсветкой, да контакты кнопок. Кнопки подсветки не имеют.
Нижняя часть печатной платы: 
На плате видны следующие компоненты:
1) Контроллер дисплея (распространенный HT1621B)
2) Управляющий процессор (Atmega)
3) не распаянный задел под usb-интрефейс
4) кучка логики и операционных усилителей
5) источники питания
Управляющий процессор и контакты программирования: 
Колодка внутрисхемного программирования — обычные 6 контактов, только под pogo-pin.
Между кварцем и процессом стоит восьминогий чип супервизора питания.
Дискретные компоненты (ОУ и логика): 
Не могу обоснованно подтвердить полезность, но применение точных резисторов мне приятно. Монтаж вполне нормальный, похоже на промышленное производство. Если сравнить с одной из предыдущих картинок, явно видно, что дисплей впаивался вручную.
Источники питания: 
Явно видны два независимых импульсных преобразователя на пятиногих микросхемах. Набор обвязки практически идентичен, только дроссель в одном из каналов значительно больше (но индуктивности совпадают). Что несколько удивило — различие в выходных фильтрах. На мощном канале сначала стоит электролит(С9), а после дросселя (L4) керамика. Во втором канале — наоборот. Причем это явно не ошибка монтажника, поскольку ширина монтажных площадок отличается.
Особо анализировать схему я не стал. Как она работает — примерно понятно из набора компонентов, а тратить время на выяснение нюансов непродуктивно. Все равно TDR здесь не просматривается, обновлений прошивки тоже не будет.
Показания при открытом разъеме (без заглушки и кабеля), 1310 nm, лазер выключен: 
Прибор ловит фоновую засветку, мощность минимальна. Но все-таки фиксируется целых 6 нановатт!
В верхней строке показывается выбранная длина волны.
На следующей строке выводится уровень принимаемого сигнала в dBm (децибелы, приведенные к 1 мВт). В большинстве случаев документация на оптические модули нормирует мощность именно в dBm.
Нижняя строка переключаема — можно выбрать ватты или децибелы. Особой пользы от нижней строки нет, средняя строка вполне информативна в большинстве случаев. Фактически, это просто встроенный калькулятор из dBm в ватты/децибелы.
Зачем на экране индикатор включения подсветки (солнышко) для меня не вполне понятно — разве что для проверки на случай сгорания подсветки?
Еще на экране есть индикатор низкого заряда батарейки (справа) и индикатор автовыключения (слева).
Подключаем кабель, лазер пока не включаем: 
Засветка ушла.
Лазер включен, выбрано 850 nm: 
Сразу виден солидный уровень, неверную длину волны прибор игнорирует.
Прибор показывает 3 мВт, при заявленной мощности лазера в 10 мВт. Но нужно учитывать, что рабочая длина лазера (650нм) далеко за пределами измерителя (850-1600 нм). Можно только предположить, что она явно больше 1 мВт — значит, с опцией мощности лазера не обманули.
Лазер включен, выбрано 1310nm: 
Физическая мощность лазера не изменилась, но в вычислителе применили другие поправочные коэффициенты и индицируемая мощность упала в разы. Вероятно, на 850nm чувствительность приемника существенно слабее и прибор вводил значительный повышающий коэффициент.
Для теста я попробовал оценить мощности двух старых медиаконвертеров при выборе разных длины волн.
Первым взят сильно б/у, но вроде бы рабочий модуль Modultech MT8110SB-11-20B с передатчиком на 1550нм:
нм dBm мкВт dB
850 1.38 1374 71.38
980 -5.17 304 64.83
1300 -6.87 205 63.13
1310 -5.93 255 64.07
1490 -7.30 186 62.70
1550 -7.12 194 62.88
1625 -7.38 182 62.62
По документации мощность передатчика должна быть в диапазоне -8..-3 dBm. Учитывая потери на двух соединителях (около 0.5dB) — вполне вписывается, несмотря на то, что модуль сильно б/у и списан.
Вторым взят полусдохший (снят, т.к. глючил) Dlink DMC920R на 1310нм:
нм dBm мкВт dB
850 -3.79 419 66.23
980 -10.28 93.75 59.72
1300 -11.94 64 58.06
1310 -11 79.43 59
1490 -12.39 57.67 57.61
1550 -12.19 60.39 57.81
1625 -12.6 55.08 57.41
У самого Dlink в документации я не нашел выходной мощности передатчика, но внутри используется лазерный модуль LSB2-A3S-PC-N3, для которого декларирована мощность 0..-10dBm.
Замеры показали пониженную мощность передатчика — вполне возможно, что глюки именно из-за этого.
Про точность измерений сказать ничего не могу — под рукой нет эталонных приборов для проведения подробных контрольных замеров. Но разрешающая способность вполне на уровне. Результаты воспроизводимы до долей dBm, а при боковом давлении на разъем SC (не делайте так на рабочих системах!) уровень падает на 0.1-0.3 dBm.
С практической точки зрения, вполне достаточно отличать уровни положительных dBm / 0..-10 dBm / -10..-20dBm / <-20dBm.
А для выбора совпадающего комплекта или отбора «лучшего из худших» точные абсолютные значения и вовсе не обязательны, достаточно сравнения результатов.
Теперь перейдем к излучателю.
Принципиально, он не сильно отличается от лазерной указки. Но фокусирующей линзы на выходе нет, что приводит к такой картинке излучения лазера (в дырочку не заглядывать. ): 
К сожалению, фотографии совершенно не передают того, что видит глаз.
Так выглядит подсвеченный патч-корд в темноте: 
Любая неоднородность в кабеле сразу видна. Некоторые случаи (типа сколов и царапин на штекере) диагностировать сложно, но заломаный кабель или порванная жила более чем видна. В подозрительных случаях можно чуть изогнуть провод.
По питанию. Как обычно в подобных устройствах, их авторы не умеют делать нормальное отключение батарейного питания, но любят ставить вместо нормального выключателя программную кнопку. В режиме сна прибор кушает 0.5 мА, на мой взгляд это много. В режиме измерений (без лазера) прибор потребляет примерно 20 мА. Подсветка добавляет еще 10 мА. Включение лазера — около 100 мА.
Если включить все, что только можно, потребление будет около 120-130 мА. Свежих батареек гарантированно хватит на рабочий день даже при практически постоянном использовании лазера.
Upd:
Для частичного устранения проблемы высасывания батарейки в «отключенном» состоянии, я «вколхозил» дополнительный выключатель.
Дополнительный выключатель расположился слева, в небольшой впадине корпуса. Так он не выходит за габариты. Для нормального размещения потребовалось сделать небольшой вырез в печатной плате: 
Снаружи выглядит не очень эстетично, но ни за что не задевает: 
Подводя итоги, могу сказать следующее:
Плюсы:
— Цена. За 1/10 цены прибора с хоть какими-то сертификатами — это идеальный прибор.
— Бегло сравнивал с показаниями аналогичного, но дорогого прибора (около 20КРуб) — особой разницы по показаниям не заметил (доли децибела). А в моем случае не то что доли, даже пара децибел ни на что не влияют. Рассортировать по мощности sfp-шки или медиаконвертеры на «брак»/«сойдет» безусловно позволяет.
— Питание от двух стандартных батареек AA (аккумуляторы тоже годятся, но быстрее загорается индикатор батарейки).
— Есть переходники на два самых распространенных разъема. К слову — у дорогих приборов переходника на LC тоже обычно нет в комплекте, а за отдельный переходник, например, типа Grandway LG120 оффлайновые «спекулянты» хотят примерно $20.
— Средней мощности лазер с функцией мерцания. Примерно аналогичный лазер у nag’овцев стоит в два раза дороже всего этого прибора.
Недостатки:
— Довольно большое потребление в отключенном состоянии.
— Погрешность измерений все-таки есть, точность нигде не декларируется, сертификатов нет.
— Измерителя длины кабеля, уровня отраженного излучения и других параметров нет.
— Корпус чуть грубоват и его можно было сделать меньше где-то на треть. Впрочем, у отечественного и недешевого Топаза — не лучше.
— При откинутой подставке в корпусе появляются сквозные дыры (видна плата).
— Лазер на два вывода (без встроенного датчика). Что там со стабилизацией рабочей точки — вопрос.
— Лазер работает только в режиме «красной светилки». Эталоном мощности на рабочие длины волн не является.
Но, откровенно говоря, если исключить первый пункт, то прочие недостатки я скорее придумывал, чем они есть. Учитывая цену.
Как проверить оптический кабель на целостность
В оптической части различных подсистем кабельных сооружении в процессе ввода в действие и во время текущей эксплуатации могут возникнуть следующие неисправности:
- повреждение или обрыв кабеля;
- увеличение затухания в разъемах;
- повреждение коммутационных шнуров;
- неправильное подключение коммутационных и оконечных шнуров.
Повреждения кабеля возникают в результате таких механических, термических и химических воздействий, которые выходят за рамки технических условии (ТУ) на конкретное изделие. Механические повреждения появляются в тех ситуациях, когда кабель подвергается недопустимо большим тянущим, срезающим или раздавливающим усилиям, а также из-за нападения грызунов.
Первой задачей обслуживающего персонала является локализация места повреждения. Его проще всего обнаружить оптическим рефлектометром или локатором. Достаточно часто на практике встречаются ситуации, когда кабельный тракт состоит из нескольких стационарных линий, которые соединены между собой шнурами на оптических кроссах. В этом случае анализ рефлектограммы может быть затруднен из-за большого количества отражений и массового появления так называемых фантомов. Тогда рекомендуется проверить рефлектометром каждую стационарную линию в отдельности.
Данный прием по локализации места повреждения оказывается полезным также в тех случаях, когда в распоряжении обслуживающего персонала нет полномасштабного рефлектометра и измерения выполняются посредством автоматического измерителя или обычного оптического тестера. К близкому обрыву или повреждению волокна относятся те неисправности на начальном участке световода (на расстоянии не более 15 м от конца), которые приводят к заметному увеличению затухания сигнала, однако не могут быть обнаружены рефлектометром в связи с наличием мертвой зоны, возникающей из-за конечной длительности зондирующего импульса.
В отличие от загрязнения, его характерным отличительным признаком достаточно часто является очень большое (10 дБ и выше) превышение норм по величине допустимого затухания в проверяемой линии. Легче и быстрее всего близкий обрыв выявляется с помощью визуализатора дефекта или же посредством тестирования рефлектометром в режиме максимального разрешения с использованием нормализующей катушки.
При обнаружении близкого обрыва рекомендуется заново установить вилку оптического разъема с использованием технологического запаса длины волокна. Волоконно-оптические кабели служат в основном для организации магистральных подсистем СКС (Структурированная кабельная система (Structured Cabling System, SCS)). Стационарные линии магистральных подсистем отличаются достаточно большой длиной.
В тех ситуациях, когда протяженность кабеля превышает 300 м, что характерно в первую очередь для подсистемы внешних магистралей, замена поврежденного кабеля новым обычно не производится, и ремонт выполняется с помощью промежуточных муфт. Когда рядом с точкой повреждения имеется запас кабеля, то устанавливается одна муфта. Во всех остальных случаях на место поврежденного участка укладывается кабельная вставка, и монтируются две промежуточные муфты.
Сращивание световодов в муфтах осуществляется сваркой или механическими сплайсами. Потенциально данная операция может быть выполнена также с помощью обычных разъемов, причем в зависимости от местных условий и конструкции муфты выбирается схема соединения interconnect или cross-connect.
Тип муфты (обычная коробка, герметичная конструкция и т. д.) выбирается в зависимости от конкретных условий в месте ее установки.
Проблемы в волоконно-оптических линиях могут возникать по целому ряду причин. Очень частая проблема — неполное вхождение штекера в разъем. Такой штекер сложно заметить на заполненной патч-панели. Кроме того, причина может крыться в качестве самого разъема — плохая геометрия поверхности, не соответствующая параметрам, определенным в стандартах IEC PAS 61755-3, в том числе плохая полировка, неправильная высота волокна, радиус изгиба или смещение верхней части.
Еще более частая причина — плохое оконечное соединение: воздушные зазоры и высокие вносимые потери или царапины, дефекты и загрязнения на поверхности разъема. Известно, что основной причиной неполадок в волоконно-оптических линиях остаются загрязнения. Пыль, отпечатки пальцев и другие маслянистые вещества вызывают чрезмерные потери, а иногда и полностью повреждают поверхность разъемов.
Нельзя исключать и неправильное сращивание световодов, отклонение от сносности и неверную полярность. Плохая укладка кабеля может создавать напряжение на разъеме, вызывая его смещение. Штекер может быть неправильно вставлен и соединен с ответной частью. Иногда причинами неисправностей становятся сломанные защелки на разъемах или переходниках. В самом кабеле волокно, возможно, подвергалось микро или макроизгибам или было в каком-то месте повреждено.
Причиной вносимых потерь и плохих характеристик может быть и общее устройство кабельной системы. Даже если все разъемы высокого качества, не загрязнены и правильно терминированы, но на один канал приходится слишком много соединений, то потери могут превышать значения, указанные в спецификации, для конкретного варианта применения.
То же самое касается многомодового волокна в случае нарушения ограничений на расстояние, что приводит к высоким межмодовым искажениям.
Классификация видов повреждений оптического кабеля.
Виды повреждений оптических кабелей (ОК) классифицируют как:
- одиночный обрыв ОК;
- обрыв ОК в нескольких местах;
- повреждение ОК с обрывом всех или части ОВ и с сохранением целостности защитных покровов;
- повышенное затухание ОВ;
- работоспособности ОВ при сохранении целостности металлических бронепокровов;
- повреждение наружной полиэтиленовой оболочки ОК с сохранением работоспособности ОВ при нарушении целостности бронепокровов.
Классификация причин повреждений ОК.
Основными причинами повреждений подземных ОК являются:
- механические повреждения ОК при выполнении строительно-монтажных работ сторонними организациями в пределах охранных зон кабельной линии, а также в результате актов вандализма (как правило, это локальные, визуально наблюдаемые повреждения);
- механические повреждения ОК от перемещения грунтов (обвалы, пучения, оползни, селевые потоки и т.д.). Как правило, это в пределах одной-двух строительных длин оптического кабеля;
- повреждения ОВ за счет старения или попадания в сердечник кабеля влаги; повреждения кабелей от грозовых воздействий (при наличии металлических элементов в конструкции оптического кабеля);
- повреждения ОК от воздействия грызунов, пожаров и т.д.
Перечисленные виды повреждений ОК требуют организации коротких (от 50 м) и протяженных (до 7 км) оптических кабельных вставок.
В свое время было проведено статистическое исследование причин повреждения волоконно-оптических кабелей, результаты которого в виде круговой диаграммы приведены на рисунке 1.
Рисунок 1 – Статистика причин повреждений и простоев в работе ВОЛС
2. Определение нужного измерительного прибора и его настройка
Виды и средства измерений для волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).
В процессе строительства и технической эксплуатации ВОЛС проводится комплекс измерений для определения состояния кабелей, линейных сооружений, качества функционирования аппаратуры линейного тракта, предупреждения повреждений, а также накопления статистических данных с целью разработки мер повышения надежности связи.
Параметры и характеристики ОК и аппаратуры ВОЛС, измеряемые в условиях их производства, оформляются в виде паспортных данных, которые должны соответствовать действующим нормам ГОСТ и ТУ. Проверка на указанное соответствие выполняется при входном контроле. На этапе строительства ВОЛС в целях контроля качества строительства и связи измеряют затухание ОВ на строительных длинах и смонтированных участках регенерации; затухание, вносимое соединениями ОВ; уровни мощности оптического излучения на выходных, передающих и входных приемных оптоэлектронных модулях; коэффициент ошибок, при необходимости устанавливают места повреждений.
При наличии в ОК металлических проводников производят измерения и испытания в соответствии с ТУ на кабель параметров электрических цепей, в частности, измерение электрического сопротивления изоляции металлических элементов и наружной оболочки; испытание (изоляции между жилами, жилами и остальными металлическими элементами, металлической оболочкой и броней, броней и водой и т. п.) на постоянном или переменном токе повышенным напряжением.
Измерительную аппаратуру чаще всего размещают в специально приспособленных автомашинах, что позволяет ускорять процесс монтажа и строительства. В процессе эксплуатации измерения выполняются для определения технического состояния линейных сооружений и аппаратуры, предупреждения и устранения повреждений. Их разделяют на профилактические, контрольные и аварийные.
Профилактические измерения проводятся по утвержденному плану. Состав, объем, и периодичность измерений устанавливаются в зависимости от местных условий, состояния кабеля и т. д.
Контрольные измерения и испытания осуществляют после ремонта для определения качества ремонтно-восстановительных работ.
Аварийные измерения проводятся для определения места и параметра повреждения кабеля.
Согласно состав измерений и испытаний для ВОЛС на этапах строительства и эксплуатации приведен в таблице 1.
Таблица 1 – Состав основных измерений и испытаний на этапах строительства и эксплуатации ВОЛС
Для пассивных компонентов ВОЛС (ответвителей, аттенюаторов фильтров, разъемов) приходится контролировать спектральные характеристики и затухание отражения Результаты измерений и испытаний, проводимых на этапах строительства и эксплуатации ОК и линейных трактов ВОЛС, проверяют на соответствие нормам параметров и характеристик, указанных в ГОСТ и ТУ.
Замер сопротивления изоляции токопроводящих жил.
Измерение величины сопротивления изоляции токопроводящих жил в кабелях связи до прокладки позволяет определить наличие в нем скрытых повреждений, причиной которых стала неправильная транспортировка. Контрольные замеры после прокладки дают возможность выявить возможные нарушения целостности изоляции после окончания монтажных работ. Конкретные значения сопротивлений изоляции регламентируются нормативно-техническими документами, в том числе ГОСТ 15125-92. Измерения проводятся цифровыми или стрелочными мегомметрами, а также при помощи ранее описанных приборов типа ИРК-ПРО. Анализ результатов измерений выполняется с учетом влажности воздуха, температуры в момент замера и длины кабельной линии.
Целостность экрана и отсутствие обрывов в жилах (Рис 2).
Контрольные испытания по выявлению оборванных жил в кабеле должно выполняться как до монтажа линии, так и после ее прокладки. Такая проверка требует проведения предварительных работ, включающих удаление оболочки и поясной изоляции с обоих концов испытуемого кабеля.
Рисунок 2 – Схема проверки целостности экрана и отсутствия обрывов в жилах кабеля
Длина зачищаемого участка, в зависимости от конкретных условий, колеблется от 150 до 400 мм. Следует помнить, что нити или ленты, которые скрепляют элементарные пучки кабеля, а также их повивы разрезать не следует.
После удаления части оболочки и лент поясной изоляции необходимо на любом из концов кабеля со всех жил удалить изоляцию и выполнить соединение оголенных жил между собой посредством медного неизолированного провода. Закороченные между собой жилы соединяются с металлической оболочкой кабеля или его экраном.
Наличие обрыва проводят при помощи микротелефонной трубки и источника питания со стороны с не закороченными жилами. Для этого экран или металлическая оболочка кабеля через независимый источник питания (батарею элементов, аккумулятор) подключается к одному выводу микротелефонной трубки, а свободный вывод последовательно прикладывается к каждой жиле. Отсутствие щелчка в динамике свидетельствует о наличии обрыва в исследуемой жиле.
Наличие коротких замыканий («сообщений») (Рис.3).
Исследование кабеля на возможное наличие «сообщений» токоведущих жил между собой или с экраном (металлической оболочкой) проводится со стороны закороченных жил.
Рисунок 3 – Схема проверки на наличие коротких замыканий жил кабеля
Как и при определении возможного обрыва один вывод микротелефонной трубки через источник питания подключается к экрану (металлической оболочке). Далее от общего закороченного пучка поочередно отделяют жилу, к которой присоединяют второй конец трубки. Звуковой щелчок в динамике является индикатором того, что эта жила закорочена на соседнюю или металлическую оболочку (экран) кабеля.
Поврежденные жилы, выявленные в результате проверки на обрыв и короткое замыкание, отделяются от других и маркируются. Результат проверки кабелей связи заносятся в журнал с указанием повива, пучка и пары, в которых выявлен дефект, а также типа повреждения.
Замер сопротивления изоляции наружного защитного шланга кабелей с металлической оболочкой.
Эти испытания позволяют обнаружить наличие повреждений защитного шланга. Производятся при помощи мегомметров или специального прибора типа ИРК-ПРО.
Проводимые контрольные измерения позволяют выявить повреждения внутри кабелей связи и определить пути их устранения.
3. Выполнение работы с рефлектометром, передатчиком , приемником и соблюдение техники безопасности
Наиболее универсальным и информативным методом измерений параметров ОВ, ОК и ВТ является метод обратного рассеяния (МОР). Приборы, основанные на МОР, называются оптическими рефлектометрами (ОР). Впервые идею использования обратного рэлеевского рассеяния в кварцевых ОВ при их зондировании короткими оптическими импульсами для исследования ОВ предложили американские ученые Барноски и Персоник. Для импульсных ОР в зарубежной литературе принята аббревиатура OTDR (Optical Time Domain Reflectometerоптический рефлектометр во временной области).
Метод обратного рассеяния обладает весьма ценными для практики свойствами:
- возможность по одной рефлектограмме определять одновременно целый ряд основных параметров ВТ;
- возможность измерения при одностороннем доступе к ВТ;
- возможность измерения не только общего затухания, но и распределения потерь вдоль ВТ;
- возможность выявления дефектных, например, замокших участков, характеризующихся скачкообразным изменением сигнала обратного рассеяния;
- возможность диагностирования текущего состояния ВТ и прогнозирования аварийных ситуаций путем сравнения только что зарегистрированной и паспортной рефлектограмм ВТ.
Оптические рефлектометры позволяют измерять расстояние до места неоднородности, затухание и коэффициент затухания оптического кабеля, потери в местах сварки и неразъемных соединителях, затухание отражения от мест сосредоточенной неоднородности и т.н. Принцип измерений оптических рефлектометров во временной области (OTDR) состоит во введении оптического импульса в один конец оптического волокна, чтобы подвергнуть анализу и наблюдению на том же конце волокна оптическую энергию, прошедшую через волокно в направлении, противоположном распространению импульса.
Форма определяемого сигнала уменьшается по экспоненте, что типично для обратного рассеяния, с накладывающимися друг на друга пиками (всплесками на рефлектограмме) из-за отражений от концов оптического волокна или других мест изменения коэффициента отражения. (Рис. 2).
Для определения местоположения неоднородностей рефлектометр измеряет только время. Следовательно, чтобы определить расстояние до места их расположения, нужно ввести групповую скорость распространения. Это делается путем введения в прибор коэффициента отражения оптического волокна.
Современные оптические рефлектометры обеспечивают такие функции и возможности, как:
- большой динамический диапазон при малом времени усреднения;
- высокая разрешающая способность и возможность измерений на линиях большой протяженности;
- высокая точность определения места повреждений;
- измерение как в ручном, так и в автоматическом режимах;
- автоматическая установка параметров прибора в зависимости от характеристик оптического волокна для достижения максимальной точности;
- представление результатов измерений в виде графика или таблицы;
- минимальное затухание «мертвой зоны»;
- наличие режима измерения затухания отражения от мест сосредоточенной неоднородности на линии;
- наличие режима сравнения двух и более рефлектограмм;
- работа в режиме дистанционного управления и др.
Рефлектометры массой менее 5 кг, предназначенные для использования как при строительстве и эксплуатации ВОЛС, так и в полевых условиях, называют мини рефлектометрами. Необходимо отметить, что тип оптического рефлектометра следует выбирать в зависимости от требуемого динамического диапазона, измеряемого расстояния, решаемых измерительных задач и других конкретных требований.
Порт рефлектометра совмещает функции передатчика и приемника. Источник отправляет в сегмент импульсы определенной мощности и продолжительности, затем отключается, и на том же порту начинает работать фотоприемник.
Последний регистрирует мощность сигналов, отразившихся от различных препятствий в волокне, фиксирует время их поступления и «путешествия» в волокне и выдает результаты в виде графика — рефлектограммы с обнаруженными в сегменте событиями. Время регистрации событий пересчитывается в расстояние, которое откладывается по горизонтали в метрах или километрах.
Обнаружение повреждения с помощью импульсов тока.
При использовании метода импульсного тока в кабель подается импульс напряжения, чтобы в месте повреждения спровоцировать пробой. Этот пробой приводит к возникновению переходной волны, которая несколько раз проходит между местом повреждения и концом кабеля. При этом в каждой точке отражения она меняет свою полярность, поскольку в обоих случаях речь идет о низкоомных соединениях.
Рисунок 2 – Схема обнаружения повреждения с помощью импульсов тока
На основании интервала времени, с которым повторяется это отражение, можно определить расстояние до места повреждения. Такой метод лучше всего предназначен для работы с длинными кабелями, поскольку распространяющийся по кабелю импульс очень широк (высокая энергия импульса). У коротких кабелей множественные отражения накладываются друг на друга, что не позволяет определить временной интервал.
Однако при использовании с длинными кабелями метод импульсного тока даёт хорошие результаты предварительной локализации дефектов. Для анализа переходного импульса служит индуктивный датчик, регистрирующий ток в кабельной оболочке. Сигналы датчика отображаются с помощью импульсного рефлектометра.
На основании интервала времени между вторым и третьим, или между третьим и четвертым импульсом можно рассчитать расстояние.