Измерение оптических волокон до монтажа

Измерение оптических волокон до монтажа

Сразу оговорюсь, что если вы соединяете ВОЛС между двумя офисами своей фирмы и они расположены на расстоянии друг от друга менее 5 км, эту страница не для вас, у вас всё заработает и без этих проблем. Даже если вы умудритесь сварить стыки с затуханием в 1 дБ, при этом их будет 2 или 3 аппаратура всё равно будет работать. Речь на странице пойдёт о линиях связи длиной более 10 км.

31. 05. 2012 в рубрике «Вопрос-ответ» на странице «Нормы потерь на стыке, при измерении оптических кабелей» появилось дополнение к этой странице.

Измерения оптоволоконного кабеля (ВОЛС) в процессе монтажа

Какой совершенной ни была бы аппаратура для сварки оптоволокна проверка сварных стыков при монтаже остаётся обязательной и оговорённой различными нормативными документами. Выполняется оптическими рефлектометрами (OtdR) и ведётся с первого стыка на соединении кабель-шнур до самой последней муфты. Стекло осталось стеклом и, несмотря на очистку и совершенные сварочные аппараты иногда подкидывает сюрпризы.

На теперешнее время выработаны некоторые требования к затуханиям на стыках (неразъёмных соединениях). Вот, например, выдержка из РД РБ 02140.17-2003 (Беларусь):

Длина волны λ, мкм	Потери А вс , дБ, не более, в %-max неразьёмных соединений
	100	50
	Для магистральных и внутризоновых сетей
1,3	0,2	0,1
1,55	0.1*	0,05
Для местных сетей
1,3	0.3
1,55	0,2
*В исключительных случаях допускается максимальное значение потерь на стыке не более 0,15 дБ, если меньшее значение не достигнуто после 3-х повторений сварки. При этом в монтируемой муфте на кассете должен оставаться запас оптического волокна не менее 3-х витков.

Значение потерь для каждого неразъёмного соединения определяется как среднее арифметическое результатов измерения оптическим рефлектометром с двух сторон ЭКУ.

Сноска в таблице этого документа весьма показательна, не всегда, даже хорошими приборами и инструментами можно сварить оптоволокно с затуханием на стыке менее 0,15 дБ. Можно ломать и переваривать стык хоть 10 раз такое, даже большее затухание остаётся именно на этой паре волокон. Связывают это с разностью в количестве примесей в сердечнике оптоволокна и с некоторыми особенностями изготовления оптоволоконного кабеля. Так, если соединять кабель с одного и того же барабана стыки могут оказаться практически неразличимы на рефлектограмме (0,03-0,05 дБ), а при соединении кабеля от разных заводов такие «гладкие» соединения уже не получаются.

Подробней проблема «неварящихся» стыков рассмотрена на странице → Ошибки из-за флуктуации диаметра модового пятна

Вообще говоря, о нормах на затухание стыков следует напомнить, что они на протяжении 10 лет менялись, как бы следуя за возможностями сварочных аппаратов. При сварке прибором типа КСС, где весь процесс сварки проводился вручную, часто оставлялись стыки 0,2-0,25 дБ. Просто не удавалось добиться лучшего. С появлением российской «Совы» — сврочника-полуавтомата стыки стали делаться в 0,10-0,15 дБ и до этих значений подтянули нормы. Сейчас все профессионалы приобрели аппараты от Fujikura, Ericsson и тому подобные с автоматической сваркой и требования к стыкам оптоволокна возросли. Теперь уже ни кто не удивляется стыкам не различимым на рефлектрограмме, то есть 0,03-0,05 дБ.

Нормы на распределение потерь в неразъемных соединениях ЭКУ (0,1 дБ) есть в: ↓
• Руководстве по строительству линейных сооружений местных сетей связи
страница → Испытания оптических кабелей.
• Правилах проектирования, строительства и эксплуатации ВОЛС на ВЛ электропередачи 0,4-35 кВ
страница → Выполнение спусков ОК с опор. Монтаж соединительных муфт
• Правилах проектирования, строительства и эксплуатации ВОЛС на воздушных ЛЭП 110 кВ и выше
страница → Измерение элементарных кабельных участков.

• Для многомодовых волокон (0,3 дБ) в ОСТ 45.62-97. Линейное оборудование абонентских линий учрежденческо-производственных автоматических телефонных станций. Нормы эксплуатационные
страница → Нормы оптические эксплуатационные на волоконно-оптические АЛ УПАТС

Измерение ВОЛС оптическим рефлектометром (OTDR). Контроль сварки соединений.

Начинают процесс соединения проложенных оптических кабелей с оконечного устройства, то есть с оптического шнура. Первой проблемой для контроля стыка является так называемая мёртвая зона рефлектометра. Связана она с особенностью работы прибора и зависит от ширины зондирующего импульса. На рефлектрограмме выглядит всплеском, следующим за зондирующим импульсом. Как правило растягивается на десятки метров (на рисунке 48,3 м, обведено красным) и делает невозможным контроль первого стыка.

Мёртвая зона на рефлектограмме ВОЛС

Подробней и с теорией тема мёртвых зон при измерениях оптоволокна есть на странице «Мертвые зоны для событий» из книги Листвиных «Рефлектометрия оптических волокон»

Специально для решения этой проблемы используются километрические катушки, состоящие из некоторой длины (500 м или 1 км) оптоволокна и позволяющие контролировать первую сварку. Полностью проблемы это не решает так как соединение на коннекторах катушка – шнур, как правило, имеет большое затухание, да к тому же создаёт на рефлектограмме достаточно высокий отражённый импульс (на рисунке всплеск на расстоянии 1 км) и соответственно свою мёртвую зону.

Измерения ВОЛС с использованием километрической катушки.
Контроль стыка оптоволоконный шнур — кабель

В данном случае контроль относительный, так как невозможно различить, сколько вносят затухания коннектор, сколько сварной стык. На приведённом выше рисунке измеряется суммарное затухание на соединении, то есть, производится оценка потерь между участками катушка-кабель. В данном случае затухание не соответствует требуемой норме: должно быть 0,5 дБ на коннекторе плюс 0,15 на сварке, то есть 0.65 дБ, а на картинке (обведено красным) 0,897 дБ. Данный стык всё же был оставлен так как это лучшее значение после 3-4 сварок и неясно что вносит такое затухание коннектор или сварка.

Немного об этом есть на странице Влияние мертвых зон.

Чтобы контролировать стыки в муфтах, собственно, муфты необходимо делать последовательно от начала трассы. Как правило, каких-то дополнительных проблем не возникает, если используется кабель от одного завода изготовителя и барабаны раскладываются по порядку номеров выданных на заводе. Так же желательно соблюдать направление укладки, то есть начало следующего барабана соединяется с концом предыдущего. В этом случае стыки могут оказаться вообще не различимы. Пример такой трассы на следующей рефлектограмме. Длина 38 км, а соединений рефлектометр различает всего 5.

Пример хороших соединений (стыков)

Технология требует контроля с обоих сторон трассы, но при монтаже длинных участков это не всегда выполнимо (требуется «закольцовка» всех волокон на следующей муфте) поэтому трасса контролируется только с одной стороны. А проверка с другой стороны выполняется уже после окончательного соединения всей линии. При этом, естественно, могут быть накладки, вот, например, пример плохого стыка, который обнаружился при измерении с обратной стороны. Иногда приходится возвращаться на готовую муфту, чтобы переделать такую сварку.

Пример соединения (стыка) с большим затуханием

Как некоторую особенность измерений оптическим рефлектометром можно выделить возможность получения отрицательного затухания на стыке.

Отрицательное затухание на стыке

Если вникнуть в суть картинки на рефлектограмме можно подумать, что на стыке возник усилительный участок. В данном случае это, конечно же, ошибка, причём не ошибка OtdR, а ошибка самого метода измерений. Не стоит забывать, что измерения рефлектометром носят относительный характер (абсолютны показания оптического тестера). Волокно, находящееся за стыком отражает свет более интенсивно, чем волокно перед соединением, а рефлектометр фиксирует это подъёмом на рефлектограмме. Подобные стыки часто возникают при соединении оптических волокон от разных производителей кабеля. Часто при монтаже вставка другого кабеля выглядит как на экране OtdR как приподнятая платформа (хорошо видно на рисунке). При измерениях с обратной стороны трассы, эти подъёмы выглядят как «ямы».

Причём именно в таких случаях часто возникают ситуации, когда волокно невозможно сварить с нормальным затуханием на стыке. В данном случае стоит обратить внимание на выписку из руководящего документа (вверху страницы) о том, что значение потерь для каждого неразъёмного соединения определяется как среднее арифметическое результатов измерения. Как правило, стык, который сваривается только с большим затуханием с обратной стороны, будет отрицательным. Сложив отрицательное значение с одной стороны и затухание на «плохом» стыке, разделив на два, вы получите вполне приемлемую цифру.

Стоит заметить, что подобные «ступеньки» на рефлектограмме, не делают линию лучше, а скорее являются некоторой неизбежностью.

Намного более серьёзно тема отрицательных затуханий в стыках раскрыта на странице Ошибки из-за флуктуации диаметра модового пятна.

Измерение оптоволоконного кабеля OTDR. Особенности и глюки. Фантом.

Ну и напоследок описание некоторых «глюков», которые могут возникнуть при измерениях OtdR.

Пример фантома при измерении оптоволокна

На картинке так называемый фантом. Появляется крайне редко, как правило, вызывает некоторую растерянность у новичков. Создаётся впечатление, что оптическое волокно имеет крупную неоднородность в месте, где её быть не должно. Отличается от неоднородности на волокне своеобразной закруглённой «шляпой». Появление фантома связывают с ошибкой импульсного метода измерения. В измеряемой линии появляется своеобразное эхо, которое и вызывает ошибку. Фантом пропадает при изменении диапазона измерений, который рекомендуется устанавливать в два раза превышающим предполагаемую длину линии.

Подробней эта тема ра скрыта на странице Типичные ошибки оператора

Пример загрязнённого или поломанного коннектора на выходе OTDR

Примерно такая картинка видна на экране прибора при засорённом или сломанном коннекторе. Не забываете протирать коннектор спиртом перед подключением к оптическому рефлектометру. Крошечная пылинка способна перекрыть весь световой поток идущий по волокну. Подобная неприятность может случиться и с коннектором и с гнездом в приборе.

Ну и, наконец, рисунок, напоминающий о технике безопасности при работе с оптоволокном. В данном случае навстречу прибору поступает излучение с противоположной стороны оптоволокна.

В оптоволокне присутствует сигнал с противоположной стороны

Не смотрите в торец коннектора или сломанного волокна. Хотя случаи ожога сетчатки глаза достаточно редки, не стоит забывать старую шутку про лазерщиков. Сапёр ошибается один раз в жизни, а лазерщик два: первый раз одним глазом, второй вторым.

Часть документации заполняемой при измеренииях на ВОЛС есть на странице с формами протоколов.

Образцы документации (формы протоколов), заполняемой при приёмо-сдаточных измерениях смонтированных волоконно-оптических кабельных линий или секций есть на одноимённой странице из «Руководства по строительству линейных сооружений местных сетей связи, М., 2005″

Некоторые вопросы по ВОЛС из переписки на странице «Ответы по измерениям на оптоволоконных линиях»

Инструкции по монтажу муфт:

Муфта оптоволоконная укороченная МОГу

Муфта тупиковая оптоволоконная МТОК

Источник

Измерение оптических волокон до монтажа

Собственно с оптоволокном производят два вида измерений. Первый это оценка общего затухания сигнала от одного оконечного устройства до другого. Суть его в том, что с одной стороны к волокну подключается инфракрасный лазер с длиной волны соответствующей требуемому окну прозрачности. С другой включают фотодиод и по изменению тока через него определяются потери в волокне. Этот класс приборов называют оптическими тестерами. В настоящее время имеют карманные размеры. Различаются составом отдельного блока, то есть в каждом блоке могут содержать и излучатель и приёмник или излучатель отдельно приёмник тоже. Не способны определить расстояние до повреждения и применяются только для контроля целостности или для приёмо-сдаточных измерений. Выдают значение в децибелах.

Более подробно и официально тема измерений оптическими тестерами раскрыта на странице «Измерение потерь с помощью оптических тестеров» из книги Листвиных «Рефлектометрия оптических волокон».

Измерения ВОЛС (оптоволокна) оптическими рефлектометрами

Измерения оптоволоконных линий оптическими рефлектометрами

Второй вид — измерение оптическим рефлектометром.

Рефлектограмма измерений оптоволокна изображённая оптическим рефлектометром.

В отличие от измерений на медном кабеле рефлектрограмма на оптоволокне красива и понятна. Прибор сам отмечает то, что принимает за начало линии, конец и другие неоднородности.(на рисунке соответствующие галочки внизу). Сам составляет таблицу этих неоднородностей, называемую таблицей событий. Вносит в эту таблицу и расстояние и величину затухания на всём, что принимает за события. Как правило не ошибается или ошибается незначительно. Иногда пропускает хорошо сваренные стыки в муфтах при затухании на них менее 0,05 дБ. В этом случае предусмотрена возможность добавления события в ручную.

Таблица заполняемая автоматически ПО рефлектометра.

Наиболее значимыми параметрами являются:

длина волны, соответствует выбранному окну прозрачности. Для одномодового 1550 и 1310 нм, для многомода 1300 и 850 нм.

коэффициент преломления. Во многом аналогичен коэффициенту укорочения при измерении медного кабеля. Влияет на точность измерения расстояния. При монтаже и приёмо-сдаточных измерениях берётся из паспортов барабанов, а при плановых из паспорта трассы. Как правило вся документация по оптоволокну ведётся аккуратно и «липа» встречается редко.

Оптические рефлектометры могут быть выполнены, как цельным прибором, имеющим всё «на борту», так и работающими в паре с компьютером. Те у которых «всё в одном» более удобны для работы и компактнее, но стоят дороже. Зато, на работающих в паре с ПК можно веселее провести время (всё таки полноценный компьютер с собой).

В настоящее время некоторые модели запросто умещаются в кармане. Все оптические рефлектометры имеют возможности для записи и передачи данных на цифровые носители.

Подробнее и более официально тема оптической рефлектометрии раскрыта на страницах книги Листвиных «Рефлектометрия оптических волокон». На сайте из этой книги есть главы:

Из книги «Волоконная оптика. Теория и практика» есть страница Оптические рефлектометры временных интервалов

Стоит заметить, что в оптоволоконном кабеле измеряется ещё и изоляция оболочки . Оптоволокно то же боится воды, в воде стекло мутнеет и теряет свои оптические качества (на рефлектограмме участки, долго находившиеся в воде, выглядят как очень плохие стыки). Поэтому целость полиэтиленового покрова брони контролируется обычным мегомметром. Методы поиска повреждений оболочки такие же, как в медном кабеле. Но, учитывая что дополнительных проводящих жил в оптическом кабеле нет чаще используется метод описанный на страницах:
→ Подключение генератора кабелеискателя.
→ Индукционный метод. Поиск трассы кабеля кабелеискателем.
→ Контактный метод. Поиск повреждения кабеля штырями или ИМПИ-3.

Часть документации заполняемой при измеренииях на ВОЛС есть на странице с формами протоколов. коннекторы, скол ОВ сплайсы, сварка, укладка.

Некоторые вопросы по ВОЛС из переписки на странице «Ответы по измерениям на оптоволоконных линиях»

Инструкции по монтажу муфт:

Муфта оптоволоконная укороченная МОГу

Муфта тупиковая оптоволоконная МТОК

Источник