Рефлектограмма: Рефлектометрия оптических волокон (ВОЛС)

Содержание

Рефлектограмма и измерения ВОЛС

Компания ООО «ЛК Сети» предлагает услуги по измерению ВОЛС и снятию рефлектограммы. Для проведения данных работ мы используем профессиональное измерительное оборудование, прошедшее ежегодную поверку в сертифицированном метрологическом центре г. Москвы.

Снятие рефлектограммы позволяет с большой точностью выявить величину оптических потерь оптоволокна и главное на какой длине от начала измерений искать причину этих потерь. Существует множество параметров, которые необходимо учесть при настройке рефлектометра перед началом процесса измерений ВОЛС, такие как: коэффициент преломления светопроводящего материала, длина импульса, длина волны, диапазон измерения, порог потерь, количество сравнений в секунду, тип и диаметр сердечника, диаметр светопроводящей части, диаметр оптического волокна, выбор компенсационной катушки правильной длины и типа и др.

Для точного измерения затухания оптического волокна в кабеле ВОЛС и оптических потерь на разъемах и соединениях трассы ВОЛС, мы используем компенсационные, нормализующие катушки, которые имеют все необходимые сертификаты и паспорта соответствия от завода-изготовителя: одномодовая (singlemode) компенсационная (нормализующая) катушка — 1000 метров, многомодовая (multimode) компенсационная (нормализующая) катушка — 200 метров.

Компания ООО «ЛК Сети» имеет комплекты измерительного оборудования ВОЛС, позволяют произвести измерения оптических потерь в сетях любого класса, как в домашних FTTB-сетях «последней мили», так и в магистральных городских, региональных и междугородних волоконно-оптических линиях связи.

Распечатка рефлектограммы по форме ВОЛС-ПТЭ-7 РД-45.156-2000 содержит:

  1. Маркировка кабеля;
  2. Наименование помещения начала и конца кабеля;
  3. Диапазон измерений;
  4. Длина волны;
  5. Порог потерь;
  6. Длина импульса;
  7. Коэффициент преломления;
  8. Порог отражения;
  9. Модель и серийный номер рефлектометра;
  10. Дата и время проведения измерений;
  11. Оптическая длина волокна;
  12. Затухание дБ/км;
  13. Полные оптические потери;
  14. Наглядное изображение трассы ВОЛС;
  15. Таблица событий.

Просмотрщик рефлектограмм

Из всего семейства программного обеспечения компании Agizer приложение Fiberizer Desktop — самое традиционное. Оно дает возможность анализировать и редактировать рефлектограммы в самых комфортных условиях. Большой экран, мышь, подключение к Интернету необязательно. Если вам кажется, что автоматический анализ что-то упустил, то вы можете увеличить любое резкое изменение графика, детально изучить его, и добавить событие в таблицу рефлектограммы. Вы также можете легко сгенерировать отчет по результатам измерений на основе встроенных шаблонов.

Данное приложение также отлично подходит для референтного анализа рефлектограмм, когда опытный специалист должен выбрать референтную оптоволоконную линию в качестве образца для периодического или круглосуточного мониторинга других линий. Именно поэтому Fiberizer Desktop пользуется популярностью среди метрологов и специалистов по стандартизации. Какой бы продвинутой ни была сама программа, для серьезного анализа не обойтись без человеческого интеллекта и опыта.

Возможно, это клиентское приложение для просмотра рефлектограмм не так удобно для командной работы, как его старший брат, онлайн-сервис Fiberizer Cloud. Однако ему не нужен доступ в Интернет, и вы можете бесплатно скачать и установить его, как обычное приложение для операционной системы Windows XP и последующих версий, особенно если вы пока с осторожностью относитесь к применению облачных технологий в тестировании ВОЛС. Приложение Fiberizer Desktop может обмениваться данными с приборами марки Agizer через любой из распространенных портов (COM, USB, Ethernet), а для приборов без экрана (например, OPX-RTU) оно абсолютно необходимо.

Естественно, наше приложение для просмотра рефлектограмм полностью совместимо со стандартным форматом Telcordia (Bellcore) GR-196 & SR-4731 *.sor, и позволяет применять методы 2-х и 5-ти маркеров, а также пакетный анализ данных от множества волокон, необходимый при проверке многожильного оптоволоконного кабеля. Встроенные шаблоны подходят для практически всех сценариев использования в современном тестировании ВОЛС, и их набор постоянно улучшается.

Прочно основанное на традициях клиентских приложений, приложение для просмотра рефлектограмм Fiberizer Desktop дает вам возможность также заглянуть в технологии будущего и обмениваться данными с онлайн-сервисом Fiberizer Cloud. Скачайте наше клиентское приложение бесплатно прямо сейчас, и дополните ваши приборы марки Agizer таким же продвинутым программным обеспечением.

Технология поиска дефектов кабеля с использованием рефлектометра: замокшие участки кабеля

Выберите страну

Выберите регион

Выберите город

Несмотря на все титанические усилия, направленные на то, чтобы телефонные кабели всегда оставались сухими, вода остается наиболее вероятной причиной появления в них неисправностей. Проникновение воды внутрь кабеля приводит к повреждениям различного типа, но чаще всего оно оборачивается высокоомном замыканием.

Признаки присутствия воды в кабеле с течением времени меняются. Обычно первым симптомом служит появление шумов на линии, которые может слышать абонент. Шумы возникают из-за протекания микротоков между проводниками. Если обслуживающий персонал не предпримет никаких мер, то через некоторое время проблема может разрастись до такой степени, что связь окажется вообще невозможной.

Кабели, в которые попала вода, можно условно разделить на два типа: влажные и замокшие.

Большую часть времени кабель просто влажный. В кабелях с заполнителем вода может скапливаться в существующих пустотах, в воздушных кабелях — в местах провисания. В теплую погоду она испаряется, а в холодную — снова конденсируется. В результате медная проводка подвергается коррозии, что приводит к повышению сопротивления и плохому функционированию кабеля.

Замокание происходит из-за проникновения воды в кабель через поврежденную оболочку. В данном случае воздействие могут оказывать грунтовые воды, таяние снега, осадки и т. д. Погруженный под воду кабель может нормально работать, однако в будущем в нем неизбежно возникнут повреждения.

ПОИСК МЕСТ ЗАМОКАНИЯ КАБЕЛЯ

Воздействие воды обнаруживается, когда рефлектометр фиксирует изменение сопротивления тестируемой пары вследствие изменения ее емкости. Кроме того, индикатором может служить скорость распространения импульса, которая напрямую зависит от характеристик кабеля.

Вода в кабеле «замедляет» сигнал, причем на замокшем участке скорость распространения электрического сигнала меняется порой через каждый сантиметр. В результате значительно затрудняется измерение фактической длины всего кабеля и замокшего участка, так как рефлектометр измеряет промежутки времени. (Мостовой измеритель укажет, что длина кабеля больше, чем фактическая.) Вода значительно повышает емкость замокшего участка кабеля, поэтому подобрать нужное значение коэффициента распространения не удастся. Чтобы правильно определить длину кабеля, обычно измеряют длину сухого участка (с одной стороны или с обеих сторон). Если полная длина кабеля известна, из нее остается вычесть длины сухих участков. Очень часто граница замокшего участка начинается слишком близко от точки подключения рефлектометра. В таком случае прибор не выявит наличие воды. Поэтому кабель необходимо проверять с двух сторон.

Для упрощения определения длины замокшего участка некоторые рефлектометры имеют функцию «маркера» для измерения расстояния между двумя точками, благодаря которой удается избавиться от необходимости измерения сухих участков с обеих сторон кабеля.

Из рисунка следует, что L2 = Lкабеля – (L1 + L3), где L2 — известная длина кабеля, а L1 и L3 — сухие участки.

В случае замокания вода влияет на работу многих пар кабеля. При тестировании свободной или неактивной пары существует вероятность появления на ней постороннего напряжения от других активных пар, из-за чего большинство методов тестирования, например с помощью мостовых измерителей, приводит к искажению результатов. В такой ситуации единственным прибором, который позволит найти место замокания, вызвавшее повреждение кабеля, является рефлектометр (TDR).

Классическая рефлектограмма замокшего кабеля имеет три ключевых точки. Первая — спад рефлектограммы (отраженный импульс отрицательной полярности) в том месте, где начинается участок замокшего кабеля. Вторая — замокший участок кабеля, обычно имеющий слегка изогнутую характеристику с «шумами» (это не фактические шумы, а просто неравномерность импеданса, обусловливающая появление неровной характеристики на данном участке кабеля). И, наконец, третья — подъем рефлектограммы в конце замокшего участка кабеля (отраженный импульс положительной полярности). Показанная на рисунке классическая рефлектограмма относится к идеальному случаю.

Важно подчеркнуть, что вода в кабеле очень быстро ослабляет сигнал рефлектометра. Если замокший участок очень длинен, то его дальнюю границу на дисплее прибора увидеть не удается.

На реальной рефлектограмме кабеля, в муфту которого попала вода, наблюдается сигнал, отраженный от места кабельной муфты и замокшего участка кабеля. Сначала его достаточно трудно заметить, но повышение уровня усиления сделает рефлектограмму более четкой.

После повышения уровня усиления значительно проще увидеть классический спад рефлектограммы после кабельной муфты (на расстоянии приблизительно 750 м) и неравномерную рефлектограмму для замокшего участка кабеля (на расстоянии около 800—1000 м). В том месте, где заканчивается замокший участок кабеля, линия рефлектограммы уходит вверх (на расстоянии приблизительно 1100 м). Кроме того, достаточно четко определяется конец кабеля — после 2000 м.

ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ НА ЗАМОКШЕМ УЧАСТКЕ КАБЕЛЯ

Одна из самых сложных задач, связанных с поиском неисправностей посредством рефлектометра, состоит в выявлении повреждений на замокшем участке кабеля. Дисплей рефлектометра будет указывать на наличие воды, но места различных неисправностей обычно маскируются искажениями, создаваемыми водой в кабеле.

В качестве примера приведем процедуру поиска повреждений на участках замокшего кабеля с помощью рефлектометра. Кроме всего прочего, она позволяет убедиться в преимуществах дифференциального метода измерения в режиме реального времени.

На дисплей рефлектометра будет выводиться разница между характеристиками «исправной» и проверяемой пар. Обе проходят через один и тот же замокший участок кабеля, поэтому влага не будет оказывать никакого влияния на итоговую рефлектограмму — на ней останутся только имеющиеся между двумя парами различия.

После того как на дисплее будет видно, где находится повреждение, можно будет измерить расстояние до него.

Итак, вода может попасть внутрь оболочки кабеля в силу разных причин. Наличие воды в кабеле приводит к появлению различных повреждений, из-за чего, в свою очередь, могут возникнуть трудности у вас и ваших абонентов. Когда есть подозрения, что внутри телефонного кабеля имеется вода, первоочередной задачей становится определение местоположения неблагополучного участка. Роль рефлектометра в быстрой локализации места попадания воды в телефонный кабель просто невозможно переоценить.

Статьи — Импульсный оптический рефлектометр. Часть 2

Вид рефлектограммы на участке первого типа вне зависимости от формы и длительности зондирующего импульса — наклонная прямая. Наклон кривой на рефлектограмме характеризует коэффициент затухания волокна в децибелах. Измерение потерь или коэффициента затухания на таких участках с помощью рефлектометра дает достаточно высокую точность, не смотря на то, что измерения производятся косвенно – по затуханию величины рассеянного сигнала. Дело в том, что коэффициент обратного рассеяния в телекоммуникационном волокне можно считать постоянным с высокой точностью.

Соединения волокон и точечные дефекты с примыкающими к ним областями относятся к участкам второго типа. Им соответствуют пики или ступеньки на рефлектограмме, которые называются соответственно отражающими и поглощающими событиями. Рефлектометр дает возможность точно определить расстояние до таких событий (локализовать дефект). С помощью рефлектометра можно приближенно вычислять потери на таких элементах, а также оценить интегральные потери в целом по всему тестируемому участку. Однако необходимо помнить о возможных ошибках измерений, связанных с косвенным характером измерения потерь, и о возможности появления ложных сигналов.

Пиками характеризуются отражающие элементы. Мощность отраженного сигнала, а, следовательно, положение вершины пика, определяется мощностью зондирующего импульса и коэффициентом отражения, но не зависит от его длительности. К отражающим элементам относятся механические соединения. Пик на рефлектограмме обусловлен френелевским отражением на торцах соединяемых волокон,, а вносимые разъемом потери приводят к снижению величины рассеянного сигнала сразу за ним.

Амплитуда пика характеризует качество соединения волокон. Так сварные соединения, как правило, являются не отражающими, а наличие даже слабого пика говорит о плохом качестве сварки. Отсутствие отражения на хороших сварных соединениях связано с отсутствием скачка показателя преломления, т.к. сколотые торцы волокон сплавляются друг с другом. Однако на сварных соединениях потери все-таки есть. Хорошо сваренное соединение трудно «засечь», так как потери на нем невелики и появляющаяся «ступенька» на рефлектограмме очень мала.

Потери на микроизгибах имеют аналогичные характеристики и их трудно отличить от потерь на сварных или механических соединениях.

Таким образом, рефлектометр оперативно предоставляет наглядную информацию, позволяющую судить о качестве ВОЛС, дает возможность обнаружить и локализовать подозрительные участки. Учитывая возможные источники ошибок, и приняв меры по их устранению с помощью рефлектометра можно проводить измерения потерь на соединениях и на прочих участках ВОЛС.

Ложные сигналы (духи) и ошибки при измерениях потерь на соединениях

При стандартном анализе рефлектограмм предполагается, что в прямом направлении распространяется только один зондирующий световой импульс и рефлектограмма формируется в результате однократного рассеяния или отражения этого импульса. Однако это предположение не всегда выполняется. Если тестируемый участок ВОЛС содержит более одного элемента с сильным отражением, то возникают многократные отражения от каждой пары сильно отражающих элементов. Следствие многократных отражений – появление ложных сигналов или «духов».

Для объяснения причины возникновения ложных сигналов рассмотрим прохождение зондирующего импульса через участок ВОЛС с двумя сильно отражающими стыками (см. рис.7.). Ложный сигнал формируется в результате трех последовательных отражений соответственно от стыка В, стыка А и снова от стыка В. Ложный сигнал расположен симметрично отражению от стыка А относительно отражения от стыка В, а его амплитуда значительно меньше амплитуд сигналов от реальных отражающих стыков.


Рис.7. Формирование ложного сигнала рефлектометра при наличии двух отражающих элементов ВОЛС.

При измерении рефлектометром потерь на соединение волокон различного типа существует принципиальный источник ошибок – неодинаковость параметров стыкуемых волокон. Так, например, измеренное по рефлектограмме значение потерь на соединение отличается от действительного значения на величину разности коэффициентов обратного рассеяния в логарифмических единицах. Ситуацию, в которой измерения потерь на соединение дают ошибки такого рода, иллюстрирует рефлектограмма на рис. 8. Соединение участков I и II выглядит так, как будто в нем происходит усиление сигнала. Наоборот, соединение участков II и III выглядит вносящим потери, превышающие их реальную величину. Рефлектограмма на рис. 8 соответствует отрезку ВОЛС, содержащему участок волокна с повышенным коэффициентом обратного рассеяния.

Измерения рефлектометром потерь на соединение волокон дадут правильное значение потерь только в том случае, если параметры двух волокон равны. Если они не равны, но известно их соотношение, то измеренное значение может быть скорректировано. Однако наибольшую точность измерений дает использование двух рефлектограмм, снятых с разных концов ВОЛС. Действительные потери на соединение равны полусумме измерений из двух рефлектограмм, снятых с разных концов.


Рис. 8. Рефлектограмма отрезка ВОЛС, содержащего участок волокна с большим коэффициентом обратного рассеяния.

Технические характеристики импульсного оптического рефлектометра

С точки зрения пользователя, при работе с оптическим рефлектометром важно знать какова максимальная длина тестируемого участка ВОЛС, какова точность определения расстояния до обнаруженных дефектов, дефекты с какой величиной минимальных потерь могут быть обнаружены в тех или иных условиях, какова точность измерения потерь.

В большинстве случаев ответ на поставленные вопросы зависит не только от возможностей рефлектометра, но и от характеристик тестируемого объекта (участка ВОЛС или отдельного волокна). Например, максимальная длина тестируемых одним и тем же рефлектометром волокон зависит от коэффициента затухания света в них.

Технические возможности рефлектометров, определенные таким образом, что они не связаны с характеристиками конкретного тестируемого объекта, а измерены в стандартных условиях, называются техническими характеристиками. По известным техническим характеристикам можно установить возможность проведения измерений и достижимую точность измерений в конкретных условиях.

К техническим характеристикам рефлектометра относятся следующие:

• Динамический диапазон и диапазон измерений

• Мертвые зоны рефлектометра

• Пространственная разрешающая способность

• Точность измерения расстояния

• Точность измерения затухания

Динамический диапазон рефлектометра Ddв выражается в дБ и позволяет оценить максимальную длину тестируемого участка ВОЛС по формуле: L = Ddв / α dв

Динамический диапазон оптического рефлектометра определяется как разность между уровнем мощности Рso обратного рассеяния в самом начале волокна и определенным тем или иным способом уровнем шумов Pnois при заданном времени измерений в соответствии с формулой — потери ВОЛС в дб/км.

Динамический диапазон представляет собой наиболее важный параметр, он часто используется для классификации рефлектометров и предоставляет информацию не только о максимальном допустимом уровне потерь в тестируемой ВОЛС, но и о времени, необходимом для осуществления измерений.

Отметим, что в приведенном определении начальный уровень обратного отражения не является собственной характеристикой рефлектометра, т.к. зависит от коэффициента обратного рассеяния.

В современных волокнах флуктуации коэффициента обратного рэлеевского рассеяния обусловлены, в первую очередь, флуктуациями диаметра модового пятна. Из-за случайного характера вариаций диаметра модового пятна, их разность с одинаковой вероятностью может быть как положительной, так и отрицательной. Поэтому на рефлектограммах с примерно одинаковой вероятностью наблюдаются ступеньки, направленные как вверх, так и вниз.

Коэффициент обратного рэлеевского рассеяния прямо пропорционален произведению коэффициента прямого рэлеевского рассеяния на коэффициент захвата рассеянного излучения модой волокна. В свою очередь, коэффициент захвата прямо пропорционален квадрату апертурного угла моды и обратно пропорционален квадрату диаметра модового пятна.

Неопределенность вносит, также, возможное различие в определении критического уровня шума, а также тот факт, что уровень шума зависит от времени усреднения.

Поэтому целесообразно определять динамический диапазон в одинаковых, общепринятых, т.е. стандартных условиях.

Наиболее часто уровень шумов устанавливается двумя способами: по среднеквадратичному значению либо по уровню 98% вероятности. Для гауссовского шума уровень 98% превышает примерно в 2,4 раза среднеквадратичное значение. Поэтому, величина динамического диапазона, определяемая по среднеквадратичному уровню шума, примерно на 1,8 дБ больше величины динамического диапазона, определенной по 98% уровню шумов.

Величина динамического диапазона зависит от параметров, устанавливаемых пользователем: длительности импульсов, времени усреднения сигнала и диапазона измеряемых длин. Так, например, при увеличении длительности импульса в 1000 раз (от мкс) коэффициент обратного рэлеевского рассеяния увеличивается (по шкале рефлектометра) на . Так как уровень шумов (в отсутствие сигнала) при этом не меняется, то динамический диапазон тоже увеличивается на .

При увеличении времени усреднения, коэффициент рэлеевского рассеяния не меняется, зато уменьшается среднеквадратичное значение шума. В первом приближении шум можно полагать белым (гауссовым). Поэтому его среднеквадратичное значение изменяется обратно пропорционально квадратному корню из времени усреднения сигнала. Это значит, что при увеличении времени усреднения от , уровень шума уменьшается (а динамический диапазон увеличивается) по шкале рефлектометр на .

На сегодняшний день динамический диапазон является основным параметром, по которому проводится сравнение различных моделей рефлектометров. Так как его величина увеличивается с увеличением длительности импульсов t и времени усреднения сигнала Т, то обычно значение динамического диапазона приводят при максимальных для данного прибора значениях t и Т. МЭК рекомендует при сравнении динамических диапазонов рефлектометров использовать следующие величины: t=10 мкс и Т=3 мин.


Рис.9 Динамический диапазон и диапазон измерений

Близкой к динамическому диапазону характеристикой рефлектометра является диапазон измерений.

Диапазон измерений определяется как максимальное значение потерь на участке от входа в волокно до тестируемого элемента, при котором параметры этого элемента могут быть аккуратно измерены. Рекомендуется в качестве такого элемента использовать сварное соединение с потерями 0,5 дБ.

Так как точность измерения потерь зависит от отношения сигнал/шум (SNR) в данной точке, то приборы с более высоким динамическим диапазоном, при прочих равных условиях, обеспечивают больший диапазон измерений. Кроме того, на величину диапазона измерений существенно влияет алгоритм программного обеспечения, используемый для выделения сигнала на фоне сильных шумов. На рис.9 показаны значения динамического диапазона и диапазона измерений.

Мертвые зоны рефлектометра

Мертвые зоны рефлектометра это участки вблизи отражающих элементов, в которых затруднены измерения. Область вблизи отражающего события, в пределах которой невозможно обнаружить другое отражающее событие, называется мертвой зоной отражения. Область вблизи отражающего события, в пределах которой невозможно точно измерить уровень мощности обратного рассеяния называется мертвой зоной затухания, т.к. этот участок волокна исключается из процесса измерения затухания.

Общеприняты следующие определения двух типов мертвых зон.

Мертвая зона отражения определяется расстоянием между началом отражения и точкой на спаде пика отражения с уровнем — 1.5 дБ относительно вершины.

Мертвая зона затухания определяется расстоянием от начала отражения до точки, в которой уровень сигнала фотоприемника отличается не более чем на 0.5 дБ от уровня обратного рассеяния. ±

Приведенные определения двух типов мертвых зон иллюстрирует рис.10.


Рис.10. Определение мертвой зоны отражения и мертвой зоны затухания.

На величину мертвой зоны оказывает влияние, также, шаг дискретизации, которым можно пренебречь только в том случае, если его величина много меньше величины мертвой зоны, определенной без его учета.

Пространственная разрешающая способность

Как и мертвая зона отражения, пространственная разрешающая способность характеризует возможность с помощью рефлектометра различить два события. Но если в определении мертвой зоны отражения рассматриваются два отражающих события, то пространственная разрешающая способность характеризует способность различать поглощающее событие на фоне отражающего. Пространственная разрешающая способность вблизи входного торца определяется как минимальное расстояние, на котором рефлектометр позволяет обнаружить и аккуратно измерить поглощающее событие (например, сварное соединение).

Предложены спецификации пространственной разрешающей способности также и для одиночных событий. Для сварки с потерями менее 1 дБ разрешающая способность определяется как длина ступеньки между уровнями 10% и 90% ее высоты. Для одиночного отражающего события пространственная разрешающая способность определяется как длительность пика по уровню 50%.

Пространственная разрешающая способность зависит не только от длительности импульса, но и от ширины полосы пропускания предусилителя. Для оценки величины разрешающей способности одиночного отражающего события можно использовать приближенное выражение:

Точность измерения расстояния

Локализация неисправностей является одной из важнейших задач при тестировании ВОЛС. При использовании рефлектометра для локализации дефекта необходимо помнить, что рефлектометр измеряет время прохождения света до неисправности и обратно. Измеренное значение времени используется для вычисления расстояния от торца до неисправности вдоль волокна. Длина оптического кабеля меньше этой длины, причем отношение длин волокна и кабеля — индивидуальная характеристика кабеля.

Точность определения расстояния характеризуется величиной абсолютной и относительной погрешности измерения расстояния.

Необходимость пересчета и возможная неточность внутренних часов рефлектометра вызывают появление постоянной относительной ошибки, называемой ошибкой масштабирования. Абсолютная ошибка Δm определения длины волокна равна произведению относительной ошибки dm масштабирования на длину L :

Вклад в величину относительной ошибки масштабирования дают ошибка в определении показателя преломления и нестабильность тактовой частоты (внутренних часов).

Другими источниками ошибок являются ошибки дискретизации и ошибки локализации.

Ошибки дискретизации определяются скорость работы аналого-цифрового преобразователя, задающей период между двумя последовательными отсчетами.

Ошибка локализации обусловлена неточностью определения положения события из-за наличия шумов и тесно связана с пространственной разрешающей способностью рефлектометра. Следует сказать, что ошибка локализации существенно зависит от типа события и от алгоритма определения его положения, а также от уровня шума в точке измерений.

Расстояние до событий может определяться оператором с использованием курсора, устанавливаемого в точке начала пичка и ступеньки. В этом случае на точность определения расстояния могут оказывать влияние субъективные факторы, в том числе опыт оператора.

Точность измерения затухания.

Затухание рассчитывается рефлектометром косвенно, по величине сигнала обратного рассеяния. Изменение коэффициента обратного рассеяния может приводить к ошибкам измерений, не связанным с техническими характеристиками рефлектометра.

Поэтому точность измерения затухания целесообразно специфицировать для поглощающих событий и для отрезков однородного волокна.

Ошибки измерений затухания определяются ошибками измерения мощности сигнала обратного рассеяния.

В большинстве рефлектометров световой сигнал преобразуется в электрический при помощи измерительного преобразования (см. рис.4.). Измерительный преобразователь состоит из фотоприемника и предусилителя.

В идеальном преобразователе электрический ток (иногда — напряжение) должен быть прямо пропорционален мощности светового сигнала. Выходной ток (напряжение) измерительного преобразователя измеряется цифровым амперметром (вольтметром).

Ошибки измерений возникают из-за наличия шумов преобразователя и случайных ошибок измерителя, а также из-за нелинейности характеристик фотоприемника, предусилителя и амперметра (вольтметра).

В рефлектометрах ошибку измерений затухания характеризуют линейностью рефлектометра LN[дБ/дБ], равной отношению модуля отклонения ΔАдБ измеренного значения от действительного АдБ к действительному значению затухания в дБ.


Потери на стыках волокон.

На вносимое затухание смонтированного участка помимо собственного затухания волокна оказывает влияние качество соединений различных участков линии (разъемные и не разъемные соединения – сварные соединения, коннекторы и т.д.)

Условно потери в соединениях можно разделить на два вида:

1. Потери из-за различий в свойствах соединяемых волноводов.

2. Потери, связанные с плохим качеством соединения.

Неодинаковые показатели преломления сердцевин соединяемых волокон.

Потери из-за различия показателей преломлений сердцевин волокон являются следствием френелевского отражения на границе раздела двух сред с разными показателями преломления. В предположении, что волокна имеют ступенчатый профиль показателя преломления и соединение выполнено без дефектов потери, возникающие по причине стыковки двух различных волокон, могут быть описаны следующим образом:


Различные числовые апертуры соединяемых ОВ.

Пусть волокно, из которого приходит излучение, имеет числовую апертуру NA1, а в которое излучение вводится NA2, соответственно. В таком случае, при отсутствии дефектов в месте соединения потери составят

Различные диаметры сердцевин соединяемых ОВ.

Пусть d1 и d2 диаметры сердцевин соединяемых волокон. В таком случае потери могут быть описаны следующем образом:


Радиальное смещение волокон.

Пусть d – диаметр волокна, h – величина осевого смещения. В таком случае, при условии малого смещения () потери описываются следующей формулой:


Если Вам необходимо провести тестирование ВОЛС, — смело обращайтесь к нам!

Ознакомиться с нашими услугами по ВОЛС Вы можете здесь.

О возможности автоматического выявления событий в рефлектометрии оптического волокна за счет использования вейвлет-преобразований Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 53.083; 53.05

Г. С. Руднев, А. А. Шпилевой В. И. Бурмистров, Н. И. Позднякова

О ВОЗМОЖНОСТИ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫЯВЛЕНИЯ СОБЫТИЙ В РЕФЛЕКТОМЕТРИИ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕЙВЛЕТ-ПРЕОБРАЗОВАНИЙ

72

Статья посвящена разработке метода, позволяющего автоматически выявлять события неотражающего характера на волоконно-оптическом участке линии связи благодаря дополнительной обработке рефлектограммы с использованием вейвлет-преобразований. Определена оптимальная для данного случая вейвлетообразующая функция. Использование методики позволит повысить информативность отражения событий, наблюдающихся на различных неоднородностях линии связи, в рефлектограммах.

In this article, we develop a technique for the automatic detection of non-reflective events in the fiber-optic section of a communication line, using wavelet transforms. We establish what wavelet-generating function is optimal for our case. This technique will contribute to the information value of traces of events observed in various inhomogeneities of a communication line.

Ключевые слова: рефлектометрия оптического волокна, автоматическое выявление событий, рефлектограмма, вейвлет-преобразование, локальные экстремумы, спад уровня сигнала.

Keywords: reflectometry of optical fiber, automatic event detection, OTDR trace, wavelet transform, local extremes, signal decline.

Бесперебойность функционирования волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) в значительной степени зависит от своевременного выявления и устранения повреждений и неоднородностей оптических волокон. Существующие методы контроля в ряде случаев не позволяют с высокой степенью достоверности идентифицировать события, происходящие на тестируемых участках ВОЛС. Производители оптических измерительных приборов, как правило, ориентированы на увеличение дальности обнаружения отражающих неоднородностей. Большинство рефлектометров имеют ограничения на измерение коротких (менее 500 м) участков. Ограничивающим фактором проведения таких измерений служит мертвая зона в начале тестируемого участка. На ее величину оказывают воздействие длительность импульса, устанавливаемая в рефлектометре, полоса частот приемника, уровень отраженного сигнала и т. п. В большинстве случаев использование коротких импульсов приводит к сокращению мертвой зоны, но одновременно с этим и к уменьшению отношения сигнал / шум. Кроме того, процесс контроля ВОЛС не является полностью автоматическим [1; 2], поэтому дополнительная обработка и расшифровка рефлектограмм представляет собой важную эксплуатационную задачу, позволяющую оценить падение мощности, уровень отражения и потерь, расположение границ и другие типы событий на тестируемом участке [3].

© Руднев Г. С., Шпилевой А. А., Бурмистров В. И., Позднякова Н. И., 2018

Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта.

Сер.: Физико-математические и технические науки. 2018. № 2. С. 72-80.

73

Рис. 1. Характерный пример рефлектограммы участка волоконно-оптической линии связи

На рисунке 1 представлена рефлектограмма волоконно-оптической линии длиной 2482 м, снятая рефлектометром FTB-7200D-023B-EI при X = 1550 нм и длительности импульса 30 нс. Рефлектометр подключен к тестируемому сегменту посредством коннектора, положению которого соответствует нулевая отметка (событие 1 — начало трассы). Далее следуют три оптические муфты (события 2—4) и отражающая неоднородность 5, характеризующая длину тестируемого участка. По таблице событий можно определить количество неотражающих неоднородностей и потери на них. На рефлектограмме также имеют место дополнительные события, не обнаруженные прибором, информация о которых может быть получена только косвенным путем — по расположению муфт и схеме разварки волокон (рис. 2).

Рис. 2. Результат доработки «вручную» рефлектограммы, представленной на рисунке 1

Как видно из графика, шесть событий, не обнаруженных рефлектометром, удается восстановить. Однако такой процесс отнимает дополнительное время и не всегда удобен.

Вывод о наличии событий, которые не наблюдаются визуально, позволяет сделать также дополнительная программная обработка рефлек-тограмм. Одну из таких возможностей в технике оптических сигналов предоставляет использование вейвлет-преобразований [4], что в общем случае обеспечивает:

— дополнительную очистку сигнала от шумов;

— выделение трудноразличимых кратковременных особенностей сигнала;

— выявление точек разрыва сигнала;

— определение неоднородностей оптического волокна, не приводящих к переотражению сигнала и т. п.

Вейвлет-анализ предоставляет огромный спектр возможностей за счет разнообразия вейвлет-образов, каждый из которых обладает своими признаками и свойствами [5]. Чтобы осуществить выбор в пользу того или иного вейвлета, следует конкретизировать, какую полезную информацию из сигнала требуется извлечь. Для реализации поставленной задачи будем использовать программный пакет расширения Matlab — Wavelet Toolbox, позволяющий синтезировать основные алгоритмы и решать задачи обработки оптических сигналов, используя обширную библиотеку вейвлет-функций.

В качестве примера рассмотрим рефлектограмму, содержащую обширную зону неоднородностей с заданным месторасположением (рис. 3, верхний график). Пакет Wavelet Toolbox предлагает возможность выбора инструмента, в котором будут производиться исследование рефлектограммы. Для задания необходимой вейвлетообразующей функции используем инструмент вейвлет-менеджера — wavemng. Выбор вейвлетообразующей функции Хаара обеспечивает результат, представленный на рисунке 3 (графики 2—4).

Результат работы вейвлет-преобразования заключается в свертке исходного сигнала с помощью вейвлет-образа Хаара. Углубленную (XZ) и детальную (сечение XZ) картину, отображающую значения вейвлет-коэффициентов в плоскости, иллюстрируют графики 2 и 3. На картине вейвлет-коэффициентов за нарушение гладкости отвечают вертикальные полосы (амплитуды свертки), выходящие из точки расположения локальных особенностей. Всплескам и впадинам на графике соответствуют сгущения светлых и темных областей. График 4 дополняет скелетон-картина, на которой представлены линии локальных экстремумов. Выделенные экстремумы должны соответствовать неоднородно-стям исходного сигнала. Шесть из них представляют собой линии, максимально перпендикулярные плоскости. Первое событие «потеряно» за счет недостаточного качества рефлектограммы, второе, третье и шестое также представляют собой вертикальные линии, но более размытые. 1

На графике локальных максимумов Л 1 восемь событий из десяти отображены вертикальными линиями. Исследование возможности вы-

явления большего числа событий путем повышения порядка вейвлета не дает положительного результата. Например, при использовании Л 3 критерий, позволяющий определить расположение событий по точкам локальных экстремумов, не прослеживается. В местах расположения событий образуются «пустоты» (рис. 5).

Рис. 5. Результат обработки исходной рефлектограммы вейвлетообразующей функцией db 3

Использование вейвлетов из семейства Добеши более высокого порядка — симлетов и койфлетов [5] — способствует лишь ухудшению ситуации в поиске событий. В этих случаях события на графике локальных экстремумов отображаются вертикальными линиями, однако присутствуют и дополнительные перпендикулярные линии в местах, где событий быть не должно. Отсюда можно заключить, что оптимальными при обработке рефлектограмм являются вейвлетообразующие функции Хаара и Добеши первого порядка.

Библиотека Wavelet Toolbox также содержит биортогональные и обратно биортогональные вейвлетообразующие функции с набором коэффициентов. Рассмотрим поведение сигнала, образованного в результате свертки данных типов вейвлетов и исследуемой функции оптического сигнала. Результат использования биортогонального вейвлета bior 1.1 позволяет определить восемь событий из девяти, причем увеличение порядка биортогонального вейвлета улучшает картину локальных экстремумов (рис. 6). На солитон-картине все события представлены набором максимально вертикальных линий.

77

Рис. 6. Результат обработки исходной рефлектограммы вейвлетообразующей функцией bior 1.3

Использование обратно биортогональных вейвлетов приводит к максимально выраженному сгущению светлых областей вейвлет-картин (рис. 7), которые соответствуют неоднородностям волоконно-оптического тракта. Увеличение порядка обратного биортогонального вейвлета, наоборот, способствует потере событий на рефлектограмме.

Рис. 7. Результат обработки исходной рефлектограммы вейвлетообразующей функцией rbio 1.1

78

tzae

Апробация различных вейвлетообразующие функций, входящих в программный пакет Wavelet Toolbox, позволяет выбрать оптимальный для анализа случай, при котором события на рефлекгограмме определяются в виде вертикальных линий на картине локальных экстремумов. Для автоматизации процесса выявления местоположения событий (например, наличия соединительных муфт в волоконно-оптическом тракте) необходимо провести ряд операций. Программный код (критерий) событий на рефлектограмме написан в командной строке пакета Matlab. Непрерывное вейвлет-преобразование представлено функцией CWT, которая возвращает массив YWAVE спектральных коэффициентов преобразования. Применим операцию LOCALMAX, позволяющую воссоздать скелетон-картину, ранее представленную в Wavelet Toolbox. Переведем массив в двоичный формат. Единица отобразит «возможное» событие, а ноль укажет на его отсутствие. Каждый из отсчетов принимает 32 значения. Чем больше единиц содержится в одном отсчете, тем вероятнее, что он является событием. Таким образом, следующим этап — это усреднение сигнала (операция MEAN). Матрица складывается вдоль оси масштабирующих коэффициентов. Определим порог, относительно которого будут отсеиваться «псевдособытия». Предположим, что значения масштабируещей функции, расположенные выше порога 0,5, являются событием.

График автоматического выявления событий при помощи вейвлета Хаара представлен на рисунке 8.

Рис. 8. Результат работы программы по автоматическому выявлению событий при помощи вейвлета Хаара

Как следует из графика, использование вейвлета Хаара привело к увеличению количества событий с девяти до двенадцати, причем три события (1, 3 и 9) определены корректно, согласно таблице, однако потеря большей части ранее наблюдаемых событий свидетельствует о недостаточной эффективности применения данного вейвлет-образа. Использование вейвлетообразующей функции Добеши первого порядка приводит к аналогичному эффекту (определяются три события из девяти) — номера отсчетов двух исследуемых функций совпадают.

Использование биортогонального вейвлета с коэффициентом 1.3, напротив, приводит к корректному определению всех событий с максимальной погрешностью в 5 отсчетов (рис. 9, событие 5). Места расположения событий максимально приближены к результатам, полученным при обработке рефлектограммы вручную. Дальнейшее увеличение порядка вейвлета до 1.5 приводит к потере данных.

79

Рис. 9. Результат автоматического выявления событий с помощью биортогонального вейвлета 1.3

Применение обратной биортогональной вейвлет-функции приводит к увеличению количества регистрируемых событий и потере части данных.

Анализ и исследование набора вейвлетообразующих функций позволили выбрать наиболее оптимальный случай, которым является использование биортогонального вейвлета с коэффициентом 1.3 (рис. 10). Применение данного типа вейвлета способствует наиболее достоверному выявлению всех событий на тестируемом участке сети.

Рис. 10. Наложение автоматически идентифицированных событий на исследуемый сигнал

Корректность выбранного метода подтверждается исследованием рефлектограмм оптоволоконных участков, выполненным авторами для случаев, когда данные о местоположении оптических муфт отсутствуют и известно только их количество.

Список литературы

1. Баскаков В. С., Косова А. Л. Метрологическое обеспечение волоконно-оптических линий передачи. Самара, 2004.

2. Воронин В. Г., Наний О. Е., Кулик А. А., Туркин А. Н. Оптический рефлектометр. М., 2007.

3. Андреев В. А., Бурдин В. А., Баскаков В. С., Косова А. Л. Измерения на ВОЛП методом обратного рассеяния. Самара, 2003.

4. Козинов И. А. Обнаружение локальных свойств анализируемых сигналов и процессов с использованием вейвлет-преобразования // Информационно-управляющие системы. 2015. № 3. С. 27—35.

5. Манонина И. В. Обработка детализирующих вейвлет-коэффициентов для повышения точности рефлектометрических измерений // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2016. Т. 19, № 5. С. 173 — 178.

Об авторах

Глеб Сергеевич Руднев — ст. преп., Балтийский федеральный университет им. И. Канта, Россия.

E-mail: [email protected]

Андрей Алексеевич Шпилевой — канд. физ.-мат. наук, доц., Балтийский федеральный университет им. И. Канта, Россия.

E-mail: [email protected]

Валерий Иванович Бурмистров — ст. преп., Балтийский федеральный университет им. И. Канта, Россия.

E-mail: [email protected]

Наталия Игоревна Позднякова — магистрант, Балтийский федеральный университет им. И. Канта, Россия.

E-mail: [email protected]

The authors

Gleb S. Rudnev, Assistant Professor, I. Kant Baltic Federal University, Russia.

E-mail: [email protected]

Dr. Andrey A. Shpilevoy, Associate Pofessor, I. Kant Baltic Federal University, Russia.

E-mail: [email protected]

Valery I. Burmistrov, Assistant Professor, I. Kant Baltic Federal University, Russia.

E-mail: [email protected]

Natalia I. Pozdnyakova, Master’s Student, I. Kant Baltic Federal University, Russia. E-mail: [email protected]

OTDR — оптический временной рефлектометр

Использование рефлектометра для сертификации новых каналов

Большинство клиентов уже знакомы с базовой сертификации, которую иногда называют оптоволокна 1 уровня и в рамках которой измеряют затухание (вносимые потери), длину и полярность. 此测试要确保光纤链路显示的损耗低于受测应用可承受的最大损耗预计。简单的光源/功率计或更复杂的自动光纤损耗测试套件可以执行此功能。

Анализ результатов трассировки становится проще благодаря расширенными возможностям, таким как сжатие и масштабирование на сенсорном экране

Расширенная сертификация или сертификация уровня 2 дополняет сертификацию уровня 1, добавляя к ней тестирование «точка-точка» каждой кабельной линии с помощью оптического рефлектометра (OTDR). OTDR 迹线是光纤沿长度衰减的特征图形,您可以通过检查 OTDR 迹线中的不一致之处来深入观察链路组件(光缆、接头和拼接处)性能和安装质量。较高级的装置可以便于理解单个组件以及链路的事件图和损耗值。OTDR 迹线有助于将执行仅包含损耗/长度(1 级)测试时通常不会暴露出来的单个事件特征化。只有通过完整的光纤认证,安装人员才能够全面地了解光纤安装,网络拥有者才能够证明安装的质量是否令人满意。此光纤测试要认证安装的工艺和质量符合当前和未来应用的设计与保修规格。

Двунаправленное тестирование с помощью OTDR

Отраслевые стандарты и гарантии большинства производителей требуют проведения двунаправленного тестирования на 2 уровнях, т. е. с обоих концов соединения. 这也是了解链路实际整体损耗的唯一方法,因为光纤连接器和接头的损耗测量以及整体链路的损耗测量,都取决于测试方向。在一个方向上的光纤链路测试可以提供与反方向光纤链路测试相反的结果。需要对两个方向的结果取平均值,以实现准确的测量。

因为从两端测试需要大量时间和成本,所以技师为了尽量节省时间,经常会先在一端测试所有链路,然后再去另一端。遗憾的是这种方法行不通。为了准确地测量两个方向的光纤链路,在两次测试期间,发射和接收光纤必须保持原始测量位置(标准也是这么要求的)。但是如果您先在一端测试所有链路,再去另一端,这就不可能了。

Двунаправленное тестирование с использованием рефлектометра позволяет выполнять проверку оптоволоконных кабелей в обоих направлениях с помощью петли

Чтобы решить эту дилемму, можно проверять два волокна одновременно и использовать петлю для их соединения. 这样可以一次测量双工链路中的两根光纤,无需将 OTDR 移到远端。OTDRs like Fluke Networks OptiFiber® Pro OTDR Family of tools feature “SmartLoop” Technology that checks for the presence of the launch, loop and tail fiber when testing a duplex fiber link.

С помощью технологии SmartLoop специалисты могут развернуть несколько петель на дальнем конце и выполнить набор двунаправленных тестов, никуда не уходя, что уменьшает время тестирования по крайней мере на 50 %.

Анализ рефлектограммы

Типичная рефлектограмма, показывающая длину, постепенное снижение мощности света и события (A) разъем рефлектометра — обратите внимание, что большая отражательная способность делает невозможной оценку потерь на первом разъеме. 在此情况下,使用大约 300 ft 的发射光纤。OTDR 可据此表征 (B) 测试链路的首个连接器。(C) 显示两个与 OTDR 距离过近的连接器,以适当表征每一项的损耗。(D)是无反射率值的损耗活动,如故障焊接点或 APC 连接器。(E) 显示一定反射率值和损耗的常见 UPC 连接器。(F) 所述为一定反射值的连接器,连接器后的信号大于以前,这通常被称为“增益器”。这表明具有不同反向散射特性的连接光纤类型。(G) 是光纤的末端。注意:如反射率较大,则无法判定是否有连接器及其性能。

6 — Кабельная измерительная и поисковая техника для металлических и оптических кабелей. Разработка и производство.

Вся информация из памяти прибора РЕЙС-105М может быть переписана в память компьютера по интерфейсу RS-232.

В компьютере может быть произведена дополнительная обработка или создана «библиотека» рефлектограмм обслуживаемых линий.

Созданная «библиотека» позволяет ускорить и упростить поиск места повреждения путем сравнения поврежденной линии с этой же линией из «библиотеки».

Обеспечиваются равные условия сравнения за счет автоматической установки параметров прибора по «библиотечным» данным.

 

В комплект поставки рефлектометра РЕЙС-105М включена программа РЕЙД-6.

 

 

Фирмой СТЭЛЛ разработана также программа РЕЙД-7 (универсальная программа для всех рефлектометров фирмы СТЭЛЛ), которая с февраля 2009 года поставляется в качестве презента каждому покупателю любого рефлектометра фирмы СТЭЛЛ.

Кроме того, программа РЕЙД-7 высылается бесплатно всем клиентам, ранее купившим один из приборов фирмы СТЭЛЛ.

 

Программу РЕЙД-7 можно скачать на нашем сайте.

 

 

Для работы программы РЕЙД-6 необходим компьютер с установленной операционной системой Windows 95, 98, 2000, не менее 32 Мб оперативной памяти и около 2 Мб свободного дискового пространства.

 

Компьютер должен иметь мышь и один свободный последовательный порт с разъемом DB-9. Порт с разъемом DB-25 может быть использован со стандартным переходником DB-9 в DB-25.

 

Кабель для подключения прибора к компьютеру входит в комплект поставки прибора РЕЙС-105М.

 

Запуск программы производится выбором иконки на рабочем столе или пункта РЕЙД-6 группы РЕЙД-6 (имя группы по умолчанию) из меню Пуск Windows. Во время загрузки возможно появление сообщения о невозможности открыть СОМ порт:

Это говорит о том, что СОМ порт занят другой программой. В этом случае после запуска программы из меню Настройки/СОМ порт необходимо выбрать СОМ порт с другим номером или закрыть программу, использующую порт с данным номером.

 

После запуска программы на экране появится ее главное окно:

Окно имеет основные элементы: строку главного меню, панель инструментов и строку состояния. В строке состояния имеется четыре зоны.

В первой (левой) зоне отображается строка подсказки и частота в режиме преобразования Фурье.

 

Во второй зоне цветными маркерами отображается количество открытых в одном окне рефлектограмм, причем цвет маркера соответствует цвету рефлектограммы. Закрашенный маркер обозначает активную рефлектограмму. Щелчком левой кнопки мыши в этой области строки состояния можно переключать активную рефлектограмму. Активную рефлектограмму можно также переключить из выпадающего списка в информационной панели вызываемую выбором пункта меню Преобразования/Параметры РФГ или щелкнув на кнопке i панели инструментов. В режиме вычитания рефлектограмм и преобразования Фурье эти действия не приводят к изменению активной рефлектограммы.

 

В третьей зоне отображаются коэффициент отражения — Котр и коэффициент затухания — Кзат, соответствующие положению измерительного курсора.

 

В четвертой зоне отображается относительное (без учета знака) расстояние между нулевым и измерительным курсорами.

 

Загрузка рефлектограмм возможна либо с диска, либо из прибора. Чтобы загрузить рефлектограмму с диска необходимо выбрать пункт меню Файл/Открыть… и в появившемся диалоговом окне выбрать необходимую рефлектограмму, после чего она будет открыта в отдельном окне:

Для загрузки рефлектограммы из прибора необходимо выбрать пункт меню Загрузить/Загрузить РФГ… В появившемся диалоговом окне выбрать необходимую рефлектограмму (рефлектограммы) и, нажав кнопку Выбранные, загрузить ее. Кнопкой Все выполняется загрузка всех рефлектограмм, находящихся в памяти прибора.

В окне рефлектограмм имеется две зоны просмотра рефлектограммы: зона просмотра всей рефлектограммы, находящейся в нижней части окна рефлектограмм, и зона увеличения.

 

В первой всегда отображается вся рефлектограмма. В этой зоне также находится рамка для установки отображаемой в области увеличения части рефлектограммы.

 

Чтобы просмотреть необходимый участок рефлектограммы, необходимо установить левую и правую границы рамки. Например, для установки левой границы необходимо подвести к ней курсор мыши, при этом указатель изменится на двухстороннюю стрелку. После этого необходимо нажать левую кнопку мыши и, не отпуская ее, переместить курсор в новое положение, соответствующее необходимому положению левой границы рамки:

Аналогично устанавливается правая граница.

 

Если в зоне увеличения отображается только часть рефлектограммы, то рамку можно перемещать. Для этого необходимо переместить курсор внутрь рамки, курсор изменит свое изображение. Далее нажав левую кнопку мыши и, не отпуская ее, переместить курсор в новое положение. При этом изменяется только отображаемая часть рефлектограммы, но не ее масштаб.

Если в окне увеличения отображается вся рефлектограмма, то при перемещении курсора внутри рамки его изображение не изменяется, что говорит о невозможности перемещения рамки.

 

Если один из курсоров (или оба курсора) не виден в области увеличения, то его можно установить в центр этой области, выбрав пункт меню Преобразование/Центрировать нулевой курсор или Преобразование/Центрировать измерительный курсор.

 

В одном окне возможен просмотр до 5-ти рефлектограмм одновременно. Чтобы добавить рефлектограмму, необходимо выбрать пункт меню Файл/Добавить…, в появившемся диалоговом окне выбрать рефлектограмму и нажать кнопку Открыть. Если параметры рефлектограмм не совпадают, то будет выдано предупреждающее сообщение с указанием первого несовпадающего параметра:

Если рефлектограммы имеют одинаковые параметры, то новая рефлектограмма будет открыта в текущем окне, при этом активная рефлектограмма не изменяется и добавленная рефлектограмма временно не видна. Сдвиг активной рефлектограммы производится клавишами – стрелками, причем если одновременно нажата клавиша Ctrl, то сдвиг выполняется с большим шагом:

Если в одном окне открыто две рефлектограммы, то имеется возможность вычесть из активной рефлектограммы вторую выбрав пункт меню Преобразования/Вычитание. Результат вычитания отображается только в зоне увеличения:

Если отрыта одна рефлектограмма, то возможно выполнение преобразования Фурье над ней. Эта возможность позволяет избавиться от различных помех, мешающих анализу рефлектограммы. Для выполнения преобразования необходимо выбрать пункт меню Преобразования/Фурье. После чего в обеих зонах окна появится результат преобразования – частотный спектр рефлектограммы. Как и в режиме просмотра рефлектограмм, в режиме преобразования Фурье возможен просмотр необходимой части спектра. Выбор области просмотра выполняется аналогично выбору области просмотра рефлектограммы (см. выше). Необходимо помнить, что максимальная отображаемая частота зависит от настроек прибора (диапазон, растяжка и т. д.), поэтому спектр рассчитывается до некоторой максимально возможной частоты.

 

Вырезание части спектра выполняется между курсорами. Для этого необходимо один из курсоров установить на начало вырезаемой области, второй — в конец и, выбрав пункт меню Преобразования/Вырезать, вырезать выбранный участок спектра. Затем выполняется обратное преобразование повторным выбором пункта меню Преобразования/Фурье.

 

Например, рефлектограмма линии с помехами до выполнения преобразования Фурье:

Та же рефлектограмма после выполнения преобразования Фурье:

Также как и в приборе РЕЙС — 105Р в программе имеется режим компенсации затухания. При этом компенсация затухания выполняется только для активной рефлектограммы. Перед переходом к режиму компенсации затухания необходимо правильно установить курсоры: нулевой курсор устанавливается на вершине зондирующего импульса как можно ближе к его срезу, а измерительный — на верхнюю точку отраженного импульса.

Затем, выбрав пункт меню Преобразования/Компенсация затухания переходят в режим компенсации затухания. Повторный выбор пункта меню Преобразования/Компенсация затухания выключает режим компенсации затухания.

Для нанесения надписей необходимо после выбора пункта меню Рисовать/Надпись… щелкнуть левой клавишей мыши в области увеличения. В появившемся диалоговом окне ввести текст надписи и нажать клавишу Enter. Клавиша Esc отменяет ввод.

Положение надписей относительно рефлектограммы можно изменять. Для этого необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши на надписи, при этом она будет выделена рамкой. Затем снова нажать левую кнопку мыши и, не отпуская ее, перетащить надпись на новое место.

Для снятия выделения необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши в свободной зоне области увеличения.

 

Для редактирования текста надписи необходимо выделить надпись и щелкнуть правой кнопкой мыши внутри зоны увеличения. В появившемся диалоговом окне ввести новый текст и нажать клавишу Enter. Клавиша Esc отменяет ввод.

 

Выделенную надпись можно удалить, нажав клавишу Delete.

 

Для рисования линии необходимо после выбора пункта меню Рисовать/Линия щелкнуть левой кнопкой мыши в точке начала линии. Затем переместить курсор в конечную точку и еще раз щелкнуть левой кнопкой мыши.

Также как и надписи линии можно перемещать и изменять их размеры. Для этого необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши на линии, при этом на концах линии появятся маркеры. Чтобы изменить положение линии необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши на линии и, не отпуская ее, переместить линию на новое место. Для изменения размера линии необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши внутри маркера и, не отпуская его, переместить курсор мыши в новое положение, при этом происходит изменение размера линии.

Для снятия выделения необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши в свободной зоне области увеличения. Если имеется выделенный объект (надпись или линия), то перемещение курсоров невозможно.

 

Запись рефлектограмм в прибор производится выбором пункта меню Загрузить/Записать РФГ в прибор. При этом в прибор записывается активная рефлектограмма. На время записи появляется сообщение:

Если в приборе недостаточно свободной памяти, то будет выдано предупреждающее сообщение. Проверка на предмет наличия этой рефлектограммы в памяти прибора не производится.

 

Выбор пункта меню Загрузить/Загрузить все РФГ в прибор позволяет загрузить в прибор все открытые рефлектограммы. Если в окне открыто несколько рефлектограмм, то в прибор загружается активная рефлектограмма.

 

Удаление рефлектограмм в приборе выполняется аналогично их загрузке из прибора с той разницей, что выделенная рефлектограмма (рефлектограммы) будет удалена из прибора.

 

Печать рефлектограммы производится выбором пункта меню Файл/Печать… , при этом вызывается диалоговое окно печати:

По умолчанию предлагается распечатка обоих областей окна и параметров активной рефлектограммы. По желанию распечатку области просмотра всей рефлектограммы и параметров можно отключить соответствующими переключателями.

 

Размеры и расположение на листе печатаемых областей можно изменять. Для этого необходимо щелкнуть левой клавишей мыши внутри соответствующей области. Данная область будет выделена рамкой с маркером в правом нижнем углу:

«Ухватившись» за маркер курсором можно изменять размеры области. Для изменения положения области на листе необходимо нажать левую клавишу мыши внутри рамки выделения и, не отпуская ее, переместить область в требуемое положение:

Также имеется возможность экспорта в WMF формат. Для этого необходимо щелкнуть на кнопке Экспорт, в появившемся диалоговом окне ввести имя файла без расширения. Под этим именем будет сохранена зона увеличения. Если ни одна из зон не выделена, то зона просмотра всей рефлектограммы сохраняется в файле с таким же именем с добавлением индекса «_1» при этом параметры рефлектограммы сохраняются в текстовый файл с тем же именем. Если же имеется выделенная зона, то в файл сохраняется только эта зона.

 

Если включена опция Для всех, то производится печать или экспорт всех открытых окон рефлектограмм с одинаковыми настройками. При этом в окне печати отображается активная рефлектограмма и настройка печати производится по ней.

 

В текстовом файле значения параметров от их названий отделяются символами табуляции, что дает возможность легко преобразовать данный файл в таблицу, например в текстовом редакторе Word.

Видимая и инфракрасная спектроскопия картин и улучшенная рефлектография | Heritage Science

Картины, изученные с помощью спектрометров видимого и SWIR-изображений, включают « Пионы» Пабло Пикассо , написанные маслом на оргалите в 1901 году. Оргалит впитывает масло больше, чем подготовленный холст, что придает картине матовость. Трагедия , написанная в 1903 году, относится к голубому периоду Пикассо и написана на деревянной панели. Третья изображенная картина называется Maestà или Мадонна с младенцем и четырьмя ангелами, и представляет собой сиенское панно конца 13 века, приписываемое последователю Дуччо ди Буонинсенья.В каждом случае картины были сняты либо с помощью гиперспектральных камер VNIR и SWIR, либо только с помощью SWIR-камеры. Каждая из этих камер состоит из сканирующего зеркала с венчиком перед релейной линзой (передняя оптика), щели и спектрометра с пропускающей решеткой (рис. 1). Формирование куба изображения осуществляется с помощью сканирующего зеркала, которое перемещает изображение картины через щель спектрометра, таким образом создавая срез куба по одной строке за раз. Этот подход исключает необходимость скольжения камеры перед поверхностью окраски, как это делается в большинстве систем [2, 3], и обеспечивает компактность системы.

Рис. 1

Блок-схема типа гиперспектральной камеры со сканирующим зеркалом, используемой для сбора кубов изображения с картин, проанализированных в этом исследовании

(A) Картирование и идентификация пигментов на картине Пикассо

Пионы

Два куба гиперспектральных изображений были собраны из пионов Пикассо с использованием гиперспектральных камер VNIR и SWIR (рис. 2). Спектральную обработку проводили, как описано ранее [4] и резюмировали в разделе «Экспериментальная часть».В результате обработки были получены восемь конечных элементов спектра отражения, которые, как было установлено, хорошо описывают окраску, как показано результатами картирования и спектрами конечных элементов на рис. 2b и c. Сравнение спектров конечных членов со спектрами справочной библиотеки минералов и художественных пигментов, ранее составленными Геологической службой США, CNR-IFAC [21, 22], а также собственными библиотеками и опубликованными статьями, показывает следующее: берлинская лазурь (спектр конечных элементов № 6 на рис. 2c) использовался для многих более темных деталей, составляющих грубый набросок вазы, листьев и контура, отделяющего столешницу от стены.Берлинская лазурь идентифицируется спектрально по характерному сильному поглощению из-за полосы переноса заряда от 700 до 1200 нм [4, 10, 11]. На карте видно, что синий кобальт (крайний элемент № 3) использовался для большинства синих областей на стене на заднем плане. Присвоение кобальтового синего можно сделать по полосам поглощения в видимой области и широкому поглощению в ближней инфракрасной области от ~ 1200 до 1500 нм, которые возникают из-за переходов лиганд-поле между d-d-орбиталями Co (II) в псевдо -тетраэдрическая конфигурация [4, 8].

Рис. 2

Результаты спектроскопии отражения пионов Пабло Пикассо (1901). Дар миссис Гилберт В. Чепмен, 1981.41.1, Национальная художественная галерея, Вашингтон, округ Колумбия. a Цветное изображение. b Изображение в искусственных цветах, показывающее местоположения, на которые сопоставляются концевые члены спектра. c График спектров конечных членов, отнесенных к (1) кадмию желтому и ярко-красному, (2) изумрудно-зеленому, (3) кобальтовому синему, (4) «коричневой краске», (5) цинковым белилам, (6) берлинской лазури, (7) киноварь, (8) желтый (цинк), (9) красный краситель

Изумрудно-зеленый (крайний элемент № 2), вероятно, использовался для окраски большей части самой вазы и зеленых проходов на стене.Изумрудно-зеленый цвет определяется широким характерным поглощением в SWIR (от 700 до ~ 1000 нм). Также возможно, что берлинская лазурь была смешана с желтым, что дало бы аналогичную форму спектра. Однако рентгенофлуоресцентная спектроскопия обнаружила мышьяк (As) и медь (Cu) в участках вазы и стены (рис. 3a), что подтверждает отнесение зеленого концевого члена спектра к изумрудно-зеленому. Наконец, коричневая таблица хорошо представлена ​​концевым элементом № 4, который имеет небольшой красный переходный край на 590 нм, напоминающий киноварь [4, 7].Спектральная форма NIR конечного члена № 4 наиболее близка к берлинской лазури или изумрудно-зеленому, причем последний имеет больше смысла для достижения коричневатого вида, хотя XRF не был получен для подтверждения этого назначения.

Рис. 3

Результаты точечного рентгенофлуоресцентного анализа Пикассо Пикассо . : XRF-спектр из зеленой вазы, показывающий элементарные признаки меди и мышьяка (вероятно, изумрудно-зеленый). b XRF-спектр белых цветов, демонстрирующий присутствие цинковых белил. c XRF-спектр оранжевых тычинок, показывающий наличие кадмиевых пигментов и киновари. d РФ-спектр желтых участков цветков, показывающий элементарные признаки хромсодержащего пигмента

Конечный элемент спектра № 5 (спектр, обозначенный черной линией на рис. 1c) соответствует белым цветам, и было обнаружено, что в нем отсутствует характеристика узкого поглощения при 1447 нм, характерная для гидроксильной полосы свинцовых белил [4, 9]. Это указывает на то, что, возможно, использовались цинковые белила или титановые белила.Спектры FORS, снятые на участках белых цветов, имеют резкий край перехода отражательной способности при 380 нм, что соответствует цинковым белилам, а не свинцовым или титановым белилам [9]. Это было подтверждено измерениями РФА, которые показали присутствие Zn в белых цветках [23] (рис. 3b).

Два спектра концевых элементов представляют собой красные краски, из которых состоят красные цветы. Спектр концевого звена № 7 на рис. 1c имеет резкий край перехода с точкой перегиба на 598 нм, что наводит на мысль о ярко-красном цвете [4].Обнаружено, что киноварь имеет довольно острый переходный край с точкой перегиба, которая находится между ~ 580 и 600 нм, и FWHM <40 нм [4, 7]. Красный концевой спектр № 9 имеет точку перегиба при 608 нм и более широкий край перехода, что предполагает наличие органического красителя типа «красное озеро» [4]. Конечный член «чистого» желтого цвета имеет один край перехода на 518 нм и, как таковой, может быть отнесен к нескольким возможным пигментам (например, желтый кадмий, хромсодержащий желтый). Спектр конечного члена, представленный темно-оранжевым цветом (№ 1), соответствует тычинкам белых цветов и имеет два края перехода отражательной способности, около ~ 505 и 587 нм.Эти два переходных края предполагают наличие двух пигментов, желтого и красного, для создания оранжевого цвета. Идентичность пигментов в этой области может быть пигментами кадмия, хромовыми или цинковыми желтыми красками, киноварью и / или хроматом свинца. Когда в спектрах отражения присутствуют только простые S-образные переходные края, идентификация пигментов только с помощью спектроскопии отражения часто затруднена. Однако можно составить карты, показывающие пространственное распределение неизвестного состава, а затем для облегчения идентификации можно использовать точечные аналитические методы, такие как рентгеновская флуоресценция, рамановская спектроскопия или спектроскопия отражения в среднем ИК-диапазоне.Также могут использоваться другие формы спектроскопии in situ, например, флуоресцентное излучение пигмента часто используется в качестве визуальной подсказки, позволяющей предположить использование красителя. В этом исследовании спектроскопия визуализации люминесценции используется для восстановления не только пространственной информации испускаемой флуоресценции, но и спектральной формы спектров излучения. По сути, это та же экспериментальная схема, что и гиперспектральная визуализация отражения, но из-за низкой квантовой эффективности большинства красителей (<10%) часто используется мультиспектральная визуализация, а не гиперспектральная визуализация.В качестве источника возбуждения использовался синий свет, а изображения излучения собирались каждые 50 нм от 650 до 900 нм. Изображения в искусственных цветах показывают, где присутствует эмиссия (см. рис. 4b). Сигнал люминесценции измеряется в темно-оранжевых тычинках белых цветков, частях красных лепестков цветков и, в меньшей степени, белых лепестках цветков. На относительно чисто желтых участках цветков обнаруживается незначительное свечение или его отсутствие. Использование в сцене известных стандартов люминесценции [4, 5] позволяет калибровать куб изображения люминесценции по относительной спектральной яркости.Эта процедура позволяет сравнивать спектры излучения каждой из этих областей. Спектр излучения лепестков белого цветка (спектр № 1 на рис. 4c) уменьшается с 650 до 900 нм, что характерно для цинковых или свинцовых белил в связующем для краски, таком как масло [4, 5, 12, 13]. Спектр излучения № 2 от лепестков красного цветка показывает аналогичную тенденцию. Поскольку излучение более интенсивное у красных цветов, чем у белых, вполне вероятно, что излучение связано с дополнительным красным озером, а не только с белыми пигментами.Измерения XRF в люминесцентных областях красных лепестков выявили меньше Zn, чем в люминесцентных белых лепестках, что указывает на меньшее количество цинковых белил и косвенно подтверждает присутствие красного красителя [23]. Наконец, наблюдается смещенный в красную сторону максимум эмиссии от оранжевых тычинок белых цветков (см. спектр №3). Он имеет слабый, но идентифицируемый максимум излучения, который варьируется от 750 до 800 нм. Этот большой спектральный сдвиг в спектрах излучения ~ 250 нм указывает на излучение из низколежащих состояний ловушки полупроводника, в данном случае, вероятно, из кадмия желтого или оранжевого цвета [5].Предыдущее подробное исследование выявило корреляцию между максимумом эмиссии люминесценции и длиной волны края перехода отражательной способности для пигментов [5]. Используя эти результаты, максимум излучения между 750 и 800 нм, вероятно, будет иметь край перехода отражательной способности примерно между 500 и 550 нм, что позволяет предположить, что, возможно, использовался желтый пигмент Cd/S/Se. Точечный рентгенофлуоресцентный анализ оранжевого участка на нижнем цветке выявил Cd и Hg, что согласуется с Cd-содержащим пигментом и киноварью (рис. 3c).Спектры отражения от этих оранжевых тычинок (см. крайний элемент № 1 на рис. 2c) имеют две точки перегиба, одну при ~ 505 нм, а другую при 587 нм, как отмечалось выше, что согласуется с желтым кадмием и киноварью. Рентгенофазовые измерения желтых областей, у которых была небольшая флуоресценция или ее отсутствие, не выявили кадмия, а вместо этого обнаружили хром (Cr), что свидетельствует о наличии хромсодержащего желтого цвета (рис. 3d).

Рис. 4

Результаты спектроскопии люминесцентной визуализации Пикассо Пикассо . a Цветное изображение. b Люминесцентное изображение в ложных цветах с изображениями спектральных полос 800, 750 и 700 нм, назначенными цветовым каналам R, G и B. c График спектров люминесценции, полученных от трех меченых мест в кубе

(B) Оптимальная визуализация изменений краски и эскизов в картине Пикассо

Трагедия

Инфракрасная рефлектография используется при консервации для выявления подготовительных набросков и изменений красок в картинах.Метод включает визуализацию картины в широком спектральном диапазоне в спектральной области от 900 до ~ 1800 нм [1]. В этой области спектра большинство используемых художниками красок меньше поглощают и меньше рассеивают, что позволяет проникать в красочный слой. Однако предыдущие исследования спектральной визуализации показали, что оптимальное спектральное окно для визуализации таких особенностей зависит от используемого материала, а также от толщины слоя краски [1]. Кроме того, визуализация изменения окраски требует неполного проникновения слоев краски.Ожидается, что для сложных и сильно переработанных картин оптимальная спектральная область для визуализации таких изменений будет варьироваться в SWIR. Гиперспектральные изображения в SWIR картины Пикассо Трагедия (рис. 5) были собраны для поиска таких эффектов.

Рис. 5

Цветное изображение картины Пикассо Трагедия (1903). Коллекция Честера Дейла, 1963.10.196, Национальная художественная галерея, Вашингтон, округ Колумбия,

.

Известно, что «Трагедия » имеет несколько композиций под окончательной окраской, основанной на результатах широкополосной инфракрасной рефлектографии [24].Изучение 85-канального куба изображения SWIR показывает, что скрытые изменения краски и рисунки лучше всего видны, если отображаются узкие области куба. Например, оптимальная визуализация толстого рисунка, используемого для окончательных рисунков, имеет максимальный контраст примерно при 1200 нм (рис. 6а). Это показано разницей в коэффициенте отражения между пикселями, центрированными над материалом для рисования, и пикселями, расположенными рядом с материалом для рисования. Максимальная разница в отражательной способности составляет ~20 %. Таким образом, изображения в искусственных цветах, которые охватывают спектральную область, где различия в интенсивности отражения самые большие (т.е. оптимальная спектральная полоса) с меньшей вероятностью будут загромождены другими нарисованными элементами.

Рис. 6

Результаты спектроскопии отражения в коротковолновом инфракрасном диапазоне картины Пикассо Трагедия (1903). Инфракрасные рефлектограммы в искусственных цветах трех подробных разделов из Трагедия (верхний ряд a , b и c ). Каждое изображение представляет собой выборку из трех изображений спектральных диапазонов, которые лучше всего раскрывают различные рисунки и карикатуры на панели.Спектры отражения (нижний ряд a , b и c ), снятые с соседних участков, которые находятся непосредственно над линией подчеркнутого изображения или рядом с ней, отображаются под соответствующим изображением

Точно так же «умирающая лошадь», находящаяся в финальной композиции и напоминающая более ранние сцены корриды Пикассо [24], оптимально визуализируется на ~1350 нм (рис. 6б). Здесь максимальная разница коэффициентов отражения составляет менее 5 %, а оптимальный спектральный диапазон уже.На изображении в искусственных цветах показана не только краска, использованная для моделирования лошади, но и линии рисунка, используемые для очерчивания черт лица лошади. Наконец, примерно при 1500 нм вся краска проникает, и лучше всего визуализируются обширные карикатурные рисунки, нарисованные непосредственно на деревянной панели (рис. 6c). Кроме того, вблизи 1600 нм хорошо видна текстура древесины, что указывает на отсутствие земли на панели. Предыдущие широкополосные инфракрасные изображения выявили многие из этих особенностей, однако их было трудно различить из-за низкого отношения сигнал/шум детектора и множества представленных изображений [24].Таким образом, сочетание узкополосных составных изображений в искусственных цветах и ​​возможности просмотра спектров отражения улучшает способность выделять интересующие особенности по сравнению с более ранней широкополосной методологией, когда создавалось одно изображение инфракрасной рефлектограммы.

C -оригинальный материал.Спектроскопия изображения отражения в SWIR-области была выполнена на панели конца 13 века под названием

Maestà (Мадонна с младенцем и четырьмя ангелами) последователем Дуччо ди Буонинсенья. На рис. 7б широкополосная инфракрасная рефлектограмма (1000–1700 нм) показывает деталь лица одного из ангелов. В области лица уровни серого одинаковы, что указывает на то, что средний коэффициент отражения от 1000 до 1700 нм одинаков для всей области лица. Это монохромное изображение содержит ограниченную информацию о материале.На рисунке 7c показано изображение в искусственных цветах, созданное на основе данных гиперспектральной отражательной способности, где изображения спектральных полос 1650, 1400 и 1050 нм размещены в каналах красного, зеленого и синего цветов соответственно. На этом изображении видны отчетливые материальные различия в лице. Область между глазами и под глазами на изображении в искусственных цветах выглядит серо-голубой и, вероятно, является заливкой, нанесенной реставратором для покрытия существующей утраты. Спектр из этой области (рис. 7d) показывает медленное увеличение коэффициента отражения от 1000 до 1700 нм с резкой характеристикой поглощения около 1415 нм, что согласуется с тальком [21], распространенным наполнителем в красках.Область лица, которая кажется коричневой на изображении в искусственных цветах, показывает некоторые мазки, которые, вероятно, связаны с verdaccio, зеленоватой подкраской, состоящей из смеси землистых и черных пигментов, которая служит тональным ориентиром для последующего нанесения цвета [25]. ]. Эта область, вероятно, является оригинальной для произведения искусства, и спектр отражения от этой области (показан черным) подтверждает эту гипотезу. Более интенсивное поглощение ниже 1200 нм, вероятно, связано с темной землей и черными пигментами, тогда как дискретные особенности поглощения около 1450, 1490 и 1535 нм указывают на гипс, обычно используемый в качестве грунта в итальянских панелях.

Рис. 7

Фрагмент изображения из Мадонна с младенцем и четырьмя ангелами , c. 1290. Коллекция Сэмюэля Х. Кресса, 1961.09.77, Национальная художественная галерея, Вашингтон, округ Колумбия. a Деталь цвета. b Деталь широкополосной инфракрасной рефлектограммы (от 1000 до 1700 нм), которая дает мало информации о материале. c Изображение в искусственных цветах (R = 1650 нм, G = 1400 нм, B = 1050 нм), показывающее отчетливые различия материалов. Область под глазами, вероятно, представляет собой консервационную заливку и соответствует красному спектру в ( d ), который имеет сильное поглощение при ~ 1415 нм, возможно, тальк.Коричневые области на изображении в искусственных цветах показывают мазки, вероятно, связанные с вердаччо, подмалевком, который, вероятно, был оригинальным для произведения искусства. Эта область соответствует черному спектру, поглощение которого между ~1450 и 1550 нм указывает на присутствие гипса

.

рефлектограмма: значение, происхождение, определение — Словарь WordSense

рефлектограмма (английский)

Происхождение и история

отражать + -о- + -грамм

Существительное

рефлектограмма ( пл. рефлектограммы )
  1. Набор данных, полученных в приложении рефлектографии.

Практические примеры

Автоматически созданные примеры:

Инфракрасная рефлектограмма Моны Лизы работы Леонардо да Винчи.
Инфракрасный — Википедия


Записи с «рефлектограммой»

-gram : …к физическому объекту радарограмма — радар месторождений полезных ископаемых или планетарная рефлектограмма поверхности — набор данных, захваченных в приложении рефлектографии ренограммы — медицинское сканирование…

рефлектограммы : рефлектограммы (английский) Рефлектограммы существительное Множественное число рефлектограммы


Поделиться


Пользовательские заметки

Для этой записи нет пользовательских заметок.

Добавить примечание

Добавить примечание к записи «рефлектограмма». Напишите подсказку по использованию или пример и помогите улучшить наш словарь. Не просите о помощи, не задавайте вопросов и не жалуйтесь. HTML-теги и ссылки не допускаются.

Все, что нарушает эти правила, будет немедленно удалено.


Next

рефлектограммы (английский) Имя существительное рефлектограммы Множественное число рефлектограммы

рефлектографа (английский) Имя существительное рефлектограф (мн.рефлектографы) Ан…

рефлектографический (английский) Имя прилагательное рефлектографический (не сравнимый) …

рефлектографы (английский) Имя существительное рефлектографы Множественное число слова рефлектограф

рефлектография (английский) Происхождение и история рефлектометр + -o- +…

рефлектометр (английский) Имя существительное рефлектометр (мн. рефлектометры) Ан…

рефлектометры (английский) Имя существительное рефлектометры Множественное число от рефлектометра

рефлектометрический (английский) Имя прилагательное рефлектометрический (не сравнимый) …

рефлектометрически (английский) Наречие рефлектометрически (не сравнимо) В…

рефлектометрия (английский) Имя существительное рефлектометрия Множественное число слова рефлектометрия

Многодиапазонная инфракрасная рефлектографическая камера с высокой чувствительностью, низким уровнем шума и высоким пространственным разрешением для изучения картин и работ на бумаге | Heritage Science

Улучшенная визуализация подрисунков на картинах

Система камер использовалась для сбора инфракрасных рефлектограмм картины «Мадонна с младенцем и святым Иоанном Крестителем» , приписываемой Джулио Романо (ок.1522-1524), которая находится в коллекции Художественного музея Уолтерса (Балтимор, Мэриленд). Эти серии инфракрасных рефлектограмм были получены в трех спектральных диапазонах (1100–1400, 1500–800 и 2100–2400 нм), а затем объединены в мозаику и зарегистрированы. Сравнение трех ИК-изображений показывает нижний рисунок, на котором показаны два лица, которые, кажется, находятся в тесном объятии (рис. 3). Увеличение видимости рисунка с увеличением длины волны связано с уменьшением рассеяния света свинцовыми белилами. В то время как изображение, полученное в спектральном диапазоне 2100–2400 нм, показывает наиболее четкое изображение нижнего рисунка, также присутствует рисунок, относящийся к окончательной композиции, представляющий собой беспорядочное изображение.

Рис. 3

Цветные и инфракрасные детали из «Мадонна с младенцем и святым Иоанном Крестителем» , приписываемая Джулио Романо (ок. 1522–1524), Художественный музей Уолтерса. ИК-рефлектограммы, снятые в спектральных областях 1100–1400, 1500–1800 и 2100–2400 нм, показывают постепенное улучшение четкости рисунка ранее запланированного состава

Можно использовать различные процедуры обработки изображений, чтобы лучше разделить эти два рисунка и удалить часть вклада окончательных слоев краски.Были предложены методы, основанные на анализе главных компонент, которые создают ортогональные изображения вдоль осей максимальной дисперсии, и даже модели на основе Кубелки-Мунка для удаления вкладов от окончательного слоя краски [9, 16]. Однако такие алгоритмы требуют как изображений с низким уровнем шума, так и хорошего совмещения изображений между спектральными изображениями.

Анализ главных компонент с использованием алгоритма минимальной доли шума на трех зарегистрированных изображениях IRR дал собственное изображение, показывающее более четко особенности, связанные с предшествующим подрисовыванием (рис.4). Например, на этом трансформированном изображении отсутствует большинство нарисованных и нарисованных черт лица Мэри, найденных на изображении с длиной волны 2100–2400 нм. Успех анализа главных компонент для выделения таких перекрывающихся изображений зависит от статистического процесса самого анализа. Более детерминированным процессом было бы попытаться разделить изображения с помощью модели, основанной на взаимодействии света в слоях краски.

Рис. 4

Сравнение ИК-рефлектограммы, полученной в спектральном диапазоне от 2100 до 2400 нм ( a ), изображения, полученного с применением уравнения-1 ( b ), и изображения второй главной компоненты ( c ) ) из PCA-анализа трех ИК-рефлектограмм

Такая модель для устранения вклада слоя краски по сравнению с недорисовкой, основанная на аппроксимациях 2-потоковой теории Кубелки-Мунка, была предложена К.Винера [16] и используется здесь, чтобы увидеть, можно ли получить результат, аналогичный анализу главных компонентов. Улучшенное изображение нижнего чертежа I UD (x, y) можно рассчитать с использованием видимого изображения I VIS (x, y) и ИК-рефлектограммы I IRR (x, y), принимая значения для коэффициент поглощения (К) и коэффициент рассеяния (S) известны для видимого слоя. Обратите внимание, что термины X 1 и X 2 в уравнении. 1 отрегулируйте контрастность и яркость соответственно.{K} }}} \right]} \right] + X_{2}$$

(1)

Ожидается, что коэффициенты K и S будут варьироваться в зависимости от состава слоя краски. В данном конкретном случае деталь была составлена ​​из нескольких отдельных ИК-изображений. K и S были оптимизированы для каждого кадра изображения с использованием изображения IRR 1100–1400 нм как I VIS (x, y) и изображения IRR 2100–2400 нм как I IRR (x, y), в результате чего было получено дополнительное улучшенное изображение. изображение (рис. 4).

Многополосный IRR для визуализации изменений в составе краски

ИК-рефлектограммы, собранные в различных спектральных диапазонах, можно использовать для выделения различий в отражательной способности пигментов. Другими словами, мультиспектральная визуализация в ближнем инфракрасном диапазоне является полезным инструментом для разделения многих пигментов, даже если для их идентификации недостаточно информации об отражательной способности. Использование изображений в искусственных цветах, построенных из таких спектральных изображений, дает больше информации, чем черно-белые ИК-рефлектограммы.Пример этого можно увидеть в изображениях в искусственных цветах, созданных из трех изображений в ИК-диапазоне спектра Мэри Кассат «Маленькая девочка в синем кресле » (около 1878 г.) в коллекции мистера и миссис Пол Меллон в музее. Национальная художественная галерея, Вашингтон, округ Колумбия. Изображение в искусственных цветах было построено из трех мозаичных изображений IRR (рис. 5). IRR 1100–1400 нм использовался для синего канала, 1500–1800 нм IRR для зеленого и 2100–2400 нм IRR для красного.

Рис. 5

Мэри Кассат, Маленькая девочка в синем кресле (ок.1878 г.). Собрание мистера и миссис Пол Меллон, Национальная художественная галерея, Вашингтон, округ Колумбия. ( Top ) Цветное изображение, ( Средний ) IROT 1100-1400 нм, ( дна ) Ложно-цвет IRR ( B 1100-1400 нм, г 1500-1800 нм, R 2100- 2400 нм)

Исследование монохроматического IRR-изображения (1100–1400 нм) выявило изменение взгляда девушки и увеличение высоты спинки дивана. Однако продукт изображения IRR в искусственных цветах предоставляет дополнительную информацию, включая предварительное размещение собаки на полу перед диваном.Как видно на рис. 5, отражательные свойства дивана и стула на задней стене одинаковы, поскольку оба они кажутся желтыми в трех спектральных диапазонах, выбранных для изображения в искусственных цветах. «Желтый» цвет дивана и стула на задней стене предполагает, что эта мебель была окрашена другими материалами по сравнению со стульями на переднем плане, которые кажутся розовыми на изображении в искусственных цветах. Эта информация представляет интерес, поскольку известно, что художник Эдгар Дега принимал участие в решении Кассат внести изменения в эту картину, хотя конкретные изменения не были задокументированы.«Желтый» цвет двух предметов мебели мог указывать на изменения, внесенные в композицию, инициированные Дега.

Иллюминированные рукописи и работы на бумаге

Сбор изображений иллюстраций с высоким пространственным разрешением представляет собой сложную задачу, учитывая их высокую чувствительность к свету. Система камер IRR здесь использует уровни освещенности, аналогичные условиям Галереи (таблица 2).

С помощью ИК-камеры были получены изображения ИК-рефлектограмм в спектральном диапазоне 1100–1400 нм объекта «Христос, дающий ключи св.Питер работы Лоренцо Монако из коллекции Розенвальда Национальной художественной галереи в Вашингтоне. Детали изображения IRR (рис. 6) содержат полезную информацию, помогающую понять, как было нарисовано освещение. Например, темно-синяя складка у правого нижнего края мантии Христа закрашена на уже украшенном участке мостовой. На том же изображении показана карандашная заметка на оборотной стороне миниатюры. Тонкий подрисовку можно наблюдать и в одеяниях, а по левому краю св.Голова Питера, положение которой могло быть немного изменено. Телесные тона, кажется, были нарисованы довольно свободно, затем лучше определены темными контурами (особенно обратите внимание на шеи фигур и запястья Питера).

Рис. 6

Детальный цвет и изображения IRR (1100–1400 нм) из Христос дает ключи святому Петру Лоренцо Монако, Коллекция Розенвальда, Национальная художественная галерея, Вашингтон, округ Колумбия

Визуализация деформированных картин на панелях без опоры

Серьезной проблемой при получении ИК-рефлектограмм с высоким пространственным разрешением картин без опоры является их отклонение от плоскостности, причем отклонения в несколько сантиметров не являются редкостью.Это выходит за пределы глубины резкости большинства систем камер IRR с высоким числом f. Однопиксельные растровые сканеры имеют встроенные механизмы автофокусировки, которые перемещают систему обнаружения по направлению к картине и от нее по мере необходимости [9], чтобы удерживать «изображение» в фокусе.

Практическая глубина резкости для представленной здесь камеры была измерена с использованием наклонного края для определения потерь при модуляции в диапазоне пространственных частот, наиболее подверженных расфокусировке. «Золотая мишень» с наклонным краем была получена с помощью системы ИК-камер, когда она перемещалась в плоскости объекта и из нее.Метрикой модуляции потерь из-за выхода из фокуса является вычисление площади под кривой MTF от 0,15 до 0,45 циклов на пиксель для каждой позиции. Ограничение потери площади до 30% от нормализованной площади дало глубину фокуса ± 2 мм в пространстве объекта. Таким образом, изображение панно с отклонением внешней плоскости более ±3 мм может привести к неприемлемому размытию мозаики IRR. Учитывая высокое отношение сигнал-шум системы камеры, некоторая адаптивная резкость может восстановить большую часть этой потери резкости по мере приближения к этому пределу.

Чтобы обеспечить сфокусированную мозаику ИК-рефлектограммы, протокол сбора изображений Z-stack был протестирован на картине Андреа дель Сарто без опоры Charity , c. 1530 г., в коллекции Сэмюэля Х. Кресса в Национальной художественной галерее в Вашингтоне, округ Колумбия (рис. 7). Картина имеет ширину 92,5 см и высоту 119,5 см и отклоняется от плоскости примерно на 1,5 см с одной стороны и на 2,5 см с другой стороны. Исследование со всеми тремя спектральными полосовыми фильтрами показало, что фильтр 1500–1800 нм обеспечивает наилучшую общую видимость нижнего рисунка.Учитывая размер массива детекторов (640 × 512) и 20-процентное перекрытие последовательных изображений IRR, потребовалось 11 × 18 изображений, чтобы получить окончательное изображение размером 5530 × 7150 пикселей.

Рис. 7

Цветное изображение ( внизу слева ) благотворительной организации Андреа дель Сарто , c. 1530. Коллекция Сэмюэля Х. Кресса, Национальная художественная галерея, Вашингтон, округ Колумбия. Общий IRR ( справа ), полученный от 1500 до 1800 нм при 150 ppi, и подробные изображения IRR ( вверху слева ) из ближней и дальней области деформированной панели

Если камера IRR была сфокусирована на верхней точке панели, рядом с центром, и при сканировании картины не производилась регулировка фокуса, отдельные кадры изображения IRR будут размыты слева и справа.Можно было предпринять два разных действия для восстановления фокуса при сборе кадров изображения IRR. Одним из вариантов было бы отрегулировать фокус объектива, но это изменило бы увеличение. Другой вариант — оставить фокус объектива без изменений и регулировать расстояние между камерой и картиной до тех пор, пока изображение снова не окажется в фокусе. Только последний подход позволял сохранять фиксированное увеличение изображения при сканировании, поэтому был использован именно этот последний подход. Система ИК-камеры крепилась на трансляционном столике с помощью микрометрического винта, что позволяло перемещать камеру вдоль оптической оси объектива, оси z.

Чтобы учесть отклонение от плоскостности на 2,5 см, использовались 14 различных положений камеры с интервалом 2 мм вдоль оси Z. Для большинства из 198 кадров изображения, необходимых для мозаики, каждое с полем зрения 10,9 × 8,7 см, локальный наклон поверхности картины был небольшим, и одного положения по оси z было достаточно, чтобы получить хороший фокус по всей все поле зрения. С другой стороны, у левого и правого краев картины наклон поверхности картины был настолько велик, что одно положение по оси z не создавало сфокусированного изображения по всему полю зрения.В этих случаях для одного положения x, y было получено несколько изображений (2 или 3) с разными положениями z. Эти цифровые изображения были расположены слоями (z-стек) и обработаны с помощью инструмента автоматической обработки, который объединил стопку в одно изображение, локально выбирая содержимое из самого четкого слоя. Полученные четкие кадры изображения затем были объединены в мозаику с помощью алгоритма точечной регистрации [12] для формирования четкой инфракрасной рефлектограммы высокого разрешения всей картины (рис. 7). Сравнение деталей IRR лица Мэри (z = 0) (рис.7), а деталь от нижнего правого края (z = 2,5 см) показала, что использованный здесь подход дал ИК-изображение с высоким разрешением, которое было в фокусе на искривленной панели. Поскольку мозаика изображения была выполнена путем совмещения кадров ИК-изображения с цветным изображением, в окончательную рефлетограмму не было внесено никакого искажения изображения.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

ИК-рефлектография с использованием InGaAs SWIR-камер

ИК-рефлектография для неразрушающего анализа эскизов предметов искусства
Камеры

InGaAs SWIR являются полезными инструментами для реставраторов произведений искусства для аутентификации и документирования картин.Инфракрасная рефлектография — это метод наблюдения за поверхностью картины для сбора ценной информации о произведении искусства. Коротковолновые инфракрасные камеры являются ценным инструментом для ИК-рефлектографии; этот тип фотографии похож на видимую фотографию, поскольку обе обнаруживают отраженный свет. Тем не менее, камеры Sensors Unlimited, основанные на коротковолновой инфракрасной технологии InGaAs, могут обнаруживать детали под поверхностью картины, куда не может проникнуть видимое изображение. Поверхностные пигменты обычно прозрачны при длинах волн более 1100 нм, поэтому инфракрасный свет проникает в верхние слои картины.Отражаясь от основания, ИК-свет затем поглощается рисунком.

Возможность «видеть» под первым слоем пигмента дает историку искусства или специалисту по охране природы важную информацию о первоначальном замысле художника. Он также может подтвердить, является ли работа оригинальным произведением искусства, или идентифицировать детали с историческим контекстом.

Ниже показано изображение нижнего чертежа, сделанное с помощью Sensors Unlimited 320M-1.7RT. Обратите внимание на детали цилиндра и лица.Бухгалтер Ренуара изначально был обращен лицом внутрь, но после ссоры с художником он был нарисован лицом наружу.

Читать: Sensors Unlimited 320M SWIR Camera показывает вторую картину Пикассо

Высокая квантовая эффективность, обеспечиваемая формирователями изображений InGaAs (более 70 % в диапазоне длин волн от 1000 до 1700 нм), делает их хорошей альтернативой видикону (детекторам на основе оксисульфида свинца) и может давать изображения такого же качества, как кремниевые ПЗС-формирователи изображений в видимом спектре. .Кроме того, в отличие от систем, в которых используются детекторы InSb, системы InGaAs не требуют дорогостоящего охлаждения или дорогостоящей оптики.
 

методов и приложений — Аналитические возможности инфракрасной рефлектографии: точка зрения историка искусства — Молли Фариес | Научная экспертиза искусства: современные методы консервации и анализа

разных периода и разных художников несомненно нужно будет расширить. Аналитическая интерпретация в этой области зависит от опыта исследователя и даже может быть описана как знание технической документации.Таким образом, есть все основания проводить систематическую каталогизацию коллекций живописи, а также проводить более масштабные сравнительные исследования с использованием инфракрасного излучения, а также поощрять междисциплинарные исследования, объединяющие опыт технических историков искусства с опытом реставраторов живописи, ориентированных на исследования, и ученых, обладающих тонким пониманием. искусства.

Этот текст основан на статье, представленной на коллоквиуме Артура М. Саклера «Научная экспертиза искусства: современные методы сохранения и анализа», состоявшемся в Национальной академии наук, Вашингтон, округ Колумбия.C., 19-21 марта 2003 г. Молли Фариес недавно (сентябрь 2004 г.) начала родственный исследовательский проект: «Инфракрасная рефлектография: оценочные исследования», часть исследовательской программы De Mayerne по молекулярным исследованиям в области консервации и технических исследований в истории искусства, финансируемой Нидерландской организацией научных исследований (NWO).

ССЫЛКИ

Faries, M. 1991. Изучение чертежей: заметки для семинара в Кёльне . Блумингтон, Индиана, § 1.212. (Этот ридер, охраняемый авторским правом, используется многими, кто работает в области технических исследований по истории искусства.)

Фариес, М. 2001. Изменение области: вклад технических исследований. В Ранняя нидерландская живопись на перекрестке: критический взгляд на современные методологии , изд. М. В. Эйнсворт, стр. 70–105. Нью-Йорк: Метрополитен-музей.

Фариес М. и С. Бонадис. 1998. Пейзаж Цинциннати с приношением Исаака Эрри мет де Блес: образы и художественные стратегии.В году Херри встретил де Блеса, Исследования и исследования мировой ландшафтной традиции , ред. Н. Э. Мюллер, Б. Дж. Росаско и Дж. Х. Марроу, стр. 73–84. Turnhout: Художественный музей Принстонского университета в сотрудничестве с Brepols Publishers.

Фариес, М., Л. Хельмус, при участии Дж. Р. Дж. ван Асперена де Бура. 2000. Мадонны Яна ван Скорела, Серийное производство заветного мотива (каталог выставки). Утрехт: Центральный музей.


Хаверманс, Дж., Х. Абдул Азиз и Х. Шолтен. Неразрушающее обнаружение железно-желчных чернил с помощью мультиспектральной визуализации. Реставратор 24(2003) нет. 1, стр. 55-60 и нет. 2, стр. 88-94.


Мейер М. и М. Раке. 2002. Цифровая фотография для Restaurierung Restauro 5: 350-355.


van Asperen de Boer, JRJ. 1970. Инфракрасная рефлектография: вклад в изучение более ранних европейских картин , доктор философии. диссертация, Амстердамский университет.

van Asperen de Boer, JRJ 2003. Медленно продвигаемся к усовершенствованию оборудования для инфракрасной рефлектографии. В «Последние разработки в области технического изучения ранней нидерландской живописи: методология, ограничения и перспективы» (Симпозиум М. Виктора Левентрита), изд. М. Фариес и Р. Спронк, стр. 57-64. Turnhout: Гарвардский университет в сотрудничестве с Brepols Publishers.

van der Weerd, J., R.M.A. Heeren, and J.R.J. van Asperen de Boer. 2001. Европейская камера PtSi 640 x 486 для инфракрасной рефлектографии.В Colloque XIII pour l’étude du dessin sous-jacent et de la technologie dans la peinture: la peinture et le Laboratoire: la peinture et le Laboratoire , ed. Р. Ван Шоут и Х. Веругстрате, стр. 231-243. Лёвен: Уитгеверий Петерс.


Уолмсли, Э., К. Мецгер, Дж. К. Делани и К. Флетчер. 1994. Улучшена визуализация чертежей с твердотельными детекторами, работающими в инфракрасном диапазоне. Исследования в области охраны природы 39:217-231.

[PDF] Абстракции конечного пользователя для мета-контроля: уточнение рефлектограммы

ПОКАЗАНЫ 1-10 ИЗ 37 ССЫЛОК

СОРТИРОВАТЬ ПОРелевантностьНаиболее влиятельные документыНедавность

Мета в архитектурах метаобъектов

В этой статье анализируется проблема бесконечного мета- рекурсию вызовов объектов и решает ее, предоставляя первоклассное представление выполнения на метауровне: в любой момент выполнения системы можно определить, работают ли авторы на метауровне или на базовом уровне, чтобы они могли предотвратить бесконечные рекурсия.Развернуть
  • Вид 9 выдержки, ссылки Фон и методы

Удаленный метод вызов в качестве первоклассного гражданина

  • W. Cazzola

    1
  • Компьютерная наука

    Распределенные вычисления

    Распределенные вычисления

  • 2003
Предложена новая рефлексивная модель которая отражает и материализует каналы коммуникации, т. е. делает каналы коммуникации первоклассными гражданами, предназначенными как для разработки новых коммуникационных механизмов, так и для расширения поведения коммуникационных механизмов, предоставляемых базовой системой.Expand
  • View 1 отрывок, ссылки на методы

Универсальное ядро ​​для многоязычного АОП

В этом документе представлена ​​архитектура универсального ядра АОП и его Java-реализация Reflex, а также представлена ​​обработка композиции, включая обнаружение взаимодействий и языка. поддержка через облегченную архитектуру плагинов. Expand
  • Посмотреть 2 выдержки, справочные методы и фон

Уровни выполнения для аспектно-ориентированного программирования

В этой работе используется защитное значение по умолчанию, которое позволяет избежать бесконечной регрессии во всех случаях, и дает продвинутым программистам средства переопределить это значение по умолчанию с помощью операторов сдвига уровня. и формализовать семантику предложения, и предоставить реализацию.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.