Рефлектограммы оптического кабеля: Рефлектометрия оптических волокон (ВОЛС)

снятие, чтение, расшифровка и анализ

Дата публикации: 24 ноября 2022
Дата обновления материала: 24 ноября 2022

  • Примеры рефлектограмм оптического кабеля
  • Анализ рефлектограмм
    • Программы для чтения и обработки рефлектограмм

Как эксплуатация, так и строительство линий связи связаны с постоянным объективным контролем качества этих линий. Измерения на ВОЛС в зависимости от поставленных задач фиксируют различные параметры и производятся при помощи различных приборов, основным из которых является оптический рефлектометр.

Оптический рефлектометр (Optical Time Domain Reflectometer, OTDR) применяется на всех этапах строительства и эксплуатации ВОЛС — от входного контроля кабеля перед началом работ до определения мест аварий после продолжительной работы уже построенной сети.

Его принцип работы основан на измерении сигнала обратного релеевского рассеяния при прохождении по волокну оптического импульса и отраженных сигналов в линии.

Рассеянные в волокне импульсы света возвращаются в рефлектометр и передаются на фотоприемник, где они преобразуются в электрический сигнал. Этот сигнал, в зависимости от настроек прибора, накапливается, обрабатывается программным обеспечением и отображается на дисплее в графической форме, которая называется рефлектограмма. Такое представление информации позволяет анализировать её как визуально, так и автоматически с помощью встроенных программных алгоритмов.

Примеры рефлектограмм оптического кабеля

Пример рефлектограммы смонтированной волоконно-оптической линии связи показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Рефлектограмма смонтированной ВОЛС

Вид отдельных частей рефлектограммы соответствует структуре измеренной ВОЛС, имеет свой характерный образ на дисплее рефлектометра и может быть легко идентифицирован опытным оператором, либо самим прибором в режиме автоматической работы.

Процесс снятия рефлектограммы зависит от этапа работ и типа построенной линии. При входном контроле оптического кабеля волокно подключается непосредственно в рефлектометр при помощи специального адаптера, а измеряемые при этом длина линии и километрическое затухание не требуют большого времени для сбора данных. Измерения уже построенной ВОЛС производятся на концах линии, где рефлектометр подключается к оконечным оптическим устройствам с помощью оптического шнура или компенсационной катушки с оптическим волокном. Такие измерения требуют лучшей детализации при сборе данных, и для снятия одной рефлектограммы нужно большее время. Но и в этом случае время изменений составляет, как правило, от 10 до 30 секунд в зависимости от длины линии.

Анализ графической информации происходит при этом как в процессе снятия рефлектограммы, так и после на экране прибора или в интерфейсе программы для обработки рефлектограмм.

Первое, на что нужно обратить внимание в процессе рефлектометрии, — это начало линии. Оно на рефлектограмме представлено в виде почти вертикальной линии, которая затем переходит в прямую горизонтальную. При этом переход должен быть близким к прямому углу, а само начало рефлектограммы должно находиться на экране прибора как можно выше (рисунок 2). Это значит, что подключение выполнено качественно и результаты измерений будут корректными.

Рисунок 2. Пример качественного подключения к измеряемому волокну

Если в начале рефлектограммы переход к горизонтальной линии очень плавный и растянутый или горизонтальная линия отсутствует совсем, то это говорит либо о некачественном подключении к волокну, либо об отсутствии подключения соответственно. Пример отображения на рефлектограмме некачественного подключения показан на рисунке 3.

Рисунок 3. Пример некачественного подключения к измеряемому волокну

Такая рефлектограмма не сохраняется. После устранения причин некачественного подключения, снятие рефлектограммы производится заново. Это может быть грязь на торцах коннекторов, неправильная их установка или брак. Также это может быть вызвано макроизгибами оптического волокна или плохой сваркой в кроссе. Если измерения производятся при помощи оптического шнура, то причина может быть и в нем.

Участки однородного оптического волокна (участки строительной длины) отображаются на рефлектограмме в виде прямых линий достаточно большой протяженности с небольшим наклоном (рисунок 4).

Рисунок 4. Пример рефлектограммы однородного участка

Во время снятия рефлектограммы необходимо также обращать внимание на то, чтобы все однородные участки не должны быть зашумлены, то есть визуально прямая линия не должна быть волнистой. Шумы на рефлектограмме могут являться следствием плохого подключения к измеряемому волокну или неправильной настройки таких параметров рефлектометра, как длительность импульса и время усреднения. Пример рефлектограммы того же волокна, но с большим уровнем шумов, вызванным неправильной настройкой показан на рисунке 5.

Рисунок 5. Шумы на рефлектограмме

Шум на рефлектограмме лишает возможности обнаруживать или измерять оптоволоконные соединения и дефекты с низкими потерями. Либо наоборот рефлектометр или программное обеспечение для обработки рефлектограмм при автоматическом анализе могут принять часть шумов за дефекты волокна. На рисунке 5 такие ложные дефекты на рефлектограмме обозначены цифрами 1 и 2. При этом если посмотреть рефлектограмму того же волокна на рисунке 4, то на этом участке линия прямая без каких-либо отклонений.

Сварные и коннекторные соединения волокон, изгибы и другие дефекты волокна, которые отображаются на рефлектограмме называют неоднородностями или событиями. Неоднородности могут быть отражающими и неотражающими. Первые выглядят на рефлектограмме в виде пиков, вторые представляют из себя ступеньки, направленные вниз.

Анализ неоднородностей происходит уже после снятия рефлектограммы, когда после расставления маркеров или курсоров вычисляются потери на том или ином событии. При этом многое зависит от правильной интерпретации характера неоднородности.

Сварные соединения волокон на рефлектограмме выглядят как ступеньки. По высоте ступеньки можно сделать первичный вывод о качестве сварного соединения, но окончательно определить в норме оно или нет можно только после измерения этого же соединения с другой стороны и усреднения результата. Ступенька при хорошем соединении либо не видна на рефлектограмме вовсе, либо очень мала. У плохого же соединения размер ступеньки относительно большой и хорошо виден. Примеры хорошего соединения (событие номер 1) и плохого соединения (событие номер 2) представлены на рисунке номер 6.

Рисунок 6. Сварные соединения на рефлектограмме

Иногда возникает такая ситуация, что сварное выглядит как ступенька вверх (событие 2 на рисунке 7). Такое отрицательное затухание на рефлектограмме вызывается стыковкой волокон с разным диаметром модового пятна или разными коэффициентами обратного рассеяния. Волокно, следующее после сварки, отражает импульс более интенсивно, и это событие алгоритмически воспринимается рефлектометром как усиление сигнала.

Рисунок 8. Отрицательное затухание на рефлектограмме

Это явление наиболее часто встречается, когда свариваются волокна двух разных изготовителей. Если то же самое соединение протестировать с противоположного направления, то на рефлектограмме оно будет выглядеть уже как обычная ступенька вниз. В этом случае истинным значением потерь, как и с обычным соединением, будет среднее значение двух показаний.

Макроизгиб оптического волокна выглядит на рефлектограмме также, как и сварное соединение, в виде ступеньки. Отличить изгиб от плохого сварного соединения можно, сняв рефлектограмму на двух длинах волн. Например, 1310 и 1550 нм при измерении одномодового волокна. На большей длине волны даже визуально, будет виден больший уровень падения сигнала.

На рисунке 9 приведен пример измерения одного события на длине волны 1310 нм (рефлектограмма красного цвета) и 1550 нм (рефлектограмма черного цвета).

Рисунок 9. Измерение макроизгиба на двух длинах волн

Разница в потерях на приведенном примере очевидна. При измерении сварного соединения, независимо от его качества, на обеих длинах волн потери будут примерно одинаковы. На рисунке 10 приведен пример измерения сварного соединения на длине волны 1310 нм (рефлектограмма красного цвета) и 1550 нм (рефлектограмма черного цвета).

Рисунок 10. Измерение сварного соединения на двух длинах волн

Здесь потери выглядят примерно одинаково, на меньшей длине волны даже чуть больше. Умение отличать на рефлектограмме плохую сварку или изгиб очень важно — как при строительстве, так и при эксплуатации ВОЛС. Во-первых, наличие изгиба показывает, что на волокно или кабель уже совершается какое-то недопустимое воздействие, которое может в дальнейшем привести к потере сигнала. Во-вторых, при устранении неисправности не нужно будет терять время на совершение бесполезных действий. Например, исправление плохой сварки в муфте, когда проблема может быть в загибе волокна на вводе в неё.

Соединение двух оптических коннекторов, как все неоднородности с отражением, представлено на рефлектограмме в виде пика (рисунок 11).

Рисунок 11. Коннекторное соединение на рефлектограмме 

Трещина на волокне будет тоже графически представлена в виде пика, но, в отличие от соединения, на стыке будут очень большие потери и высота соединения будет меньше. Также в виде пика на рефлектограмме может быть отображено переотражение конца линии при неправильно выставленном диапазоне расстояний. При выставлении правильных параметров это ложное событие исчезает.

При снятии рефлектограммы очень важно видеть конец линии. Чаще всего он графически представлен, как и все неоднородности с отражением — в виде пика, после которого уже нет ровных линий однородного участка волокна, а идут одни шумы (рисунок 12).

Рисунок 12. Конец волокна на рефлектограмме

Но бывают и такие случаи, когда отражения на конце измеряемого участка нет. Это может быть в случае установки коннектора с косой полировкой, загиба волокна или помещения конца волокна в жидкость. Пример конца волокна без отражения приведен на рисунке 13.

Рисунок 13. Конец волокна без отражения

Точно понимать, где находится конец волокна и какие могут быть его особенности при отображении на рефлектограмме, важно при аварийно-восстановительных работах на ВОЛС. Это ускоряет как поиск самого повреждения, так и определение его характера. Например, отсутствие отражения может говорить о чрезмерном загибе кабеля, и аварийной бригаде нужно искать прежде всего его.

При этом важно понимать, что после конца оптического волокна на рефлектограмме должна идти шумовая дорожка. Если ее нет, как на рисунке 14, то это говорит о том, что параметры измерений выбраны неправильно и нужно поменять диапазон измеряемой длины.

Рисунок 14. Конец рефлектограммы с неправильным диапазоном длины

Анализ рефлектограмм

После того как измерение оптического волокна закончено, а внешний вид рефлектограммы не содержит ошибок перечисленных выше, рефлектограмма сохраняется для дальнейшей обработки и анализа.

Практически все рефлектометры сохраняют результат измерений в формате SOR. Он является наиболее распространённым и читается всеми приложениями для обработки рефлектограмм. Еще одним форматом для сохранения является TRC, с ним в частности работают приборы компании EXFO. Но для удобства дальнейшей работы с сохраненной рефлектограммой лучше выбрать сохранение в SOR в настройках рефлектометра.

Также современные рефлектометры могут сохранять результат измерений виде изображения в распространенных графических форматах (PNG, JPEG) или отчета в формате электронных документов PDF. Это удобно если необходимо предоставить результат измерений без необходимости устанавливать специализированное программное обеспечение, но делает невозможным дальнейшую обработку и анализ рефлектограммы.

Программы для чтения и обработки рефлектограмм

Если рефлектометр используется прежде всего для проведения измерений и визуального контроля качества рефлектограммы, то дальнейшую обработку рефлектограммы для составления отчетов удобно проводить в специализированном программном обеспечении.

Такие специализированные программные продукты есть у большинства производителей рефлектометров, обычно их интерфейс и методики измерений схожи с самим рефлектометром. Поэтому программу лучше выбирать исходя из того, каким рефлектометром производятся измерения. Но, независимо от того, чем были произведены измерения, рефлектограммы формата SOR открывают все программы. Если необходимо открыть рефлектограмму в формате TRC, то лучше воспользоваться программами от компании EXFO, такими как LiteReporter и FastReporter.

Смотрите наш обзор ПО для обработки рефлектограмм:

Программы для обработки рефлектограмм позволяют производить измерения длины волокна, километрического затухания его однородных сегментов, а также потерь на сварных и коннекторных соединениях. Делать это можно как в режиме автопоиска неоднородностей, так и в ручном режиме.

При необходимости составления отчета в таких специализированных программах, помимо отображения всех событий на волокне, можно внести все данные о ВОЛС, монтажной организации, лицах, проводивших измерения и другую необходимую информацию. Отчеты можно как сохранять в формате документа (EXCEL или PDF) или сразу выводить на печать из оболочки программы.

Изображения рефлектограммы для данной статьи были взяты из программы AQ7933 OTDR Emulation Software от компании YOKOGAWA. Внешний вид интерфейса программы приведен на рисунке 15.

Рисунок 15. Интерфейс программы AQ7933 OTDR Emulation Software

На мобильных устройствах можно воспользоваться приложением Гамма ODTR от компании «Связьприбор» (рисунок 16). Приложение может использоваться как совместно с рефлектометрами серии ГАММА для их удаленного управления, так и как самостоятельный продукт для просмотра рефлектограмм и подготовки отчетов.

Рисунок 16. Скриншот приложения Гамма OTDR

Пару слов о рефлектометрии медного кабеля. Прибор для измерения медных кабельных линий тоже называется рефлектометр (Time Domain Reflectometer, TDR) и его принцип действия схож с оптическим рефлектометром. Он также отправляет в линию импульс, но уже электрический, который также отражается от различных дефектов кабеля. Появлению таких рефлектометров предшествовало появление технологий высокоскоростной передачи данных, где любые дефекты могли привести к потере сигнала. Но, несмотря на общие названия и принцип действия, оптический рефлектометр и рефлектометр для кабельных линий существенно отличаются, как и отличаются их рефлектограммы.

Рефлектометр оптический Yokogawa AQ7280+ AQ7283F(SM, 1310/1550, 1650 нм, 42/40, 40 дБ, FC-адаптеры) (с поверкой) ( 130704-00393 )

Дисплей 8.4 дюйма цветной TFT LCD(Разрешение 800х600, многоточечный сенсорный экран емкостного типа) 
Интерфейсы Блок х1, Модуль х1, USB2.0 x 3(TYPE A × 2, TYPE B (mini) × 1), Ethernet  (10/100BASE-T, Опция), SD card х1 
Удаленное управление USB TYPE B (mini), Ethernet (опция) 
Сохранение данных Внутренняя память ( >1000 файлов), USB-flash память, SD card память
Форматы Запись: SOR,CSV,SET,BMP,JPG,CFG,PDF, Чтение: SOR, SET 
Габаритные размеры 287×210×80 мм
Вес 2,2 кг, включая батарею, исключая блок OTDR и модуль OPM / VLS  
Разрешение По горизонтали: 1 см, По вертикали: 0,001 дБ
Групповой индекс От 1. 30000 до 1.79999 (с шагом 0.00001)
Размерность длины км, миля, килофут
Функция измерения Измерение расстояния, прямых потерь, отражения, потерь на обратное рассеяние между двумя точками 
Функция анализа Несколько трасс, Анализ с двух сторон, Разность трасс, Анализ участка, Поиск макроизгибов
Другие функции Органайзер для многоволоконных кабелей, Поиск обрыва, Подзсказки в процессе работы, Составление отчетов, Автопоиск неоднородностей, Оценка Годен/Негоден, Мониторинг кабеля (опция /MNT), Умный измеритель (опция /SMP) 
Общие характеристики
Эксплуатация (температура /влажность/высота) –10°C . .. 50°C /0% … 90% (без конденсации) / Не более 4000 метров
Хранение (температура /влажность) –20°C … +60°C / 0% … 90% (без конденсации) 
Электропитание (АС адаптер) 100 … 240 VAC, 50/60 Hz
Батарея Li-ion 
Время работы от батареи 15 часов (Telcordia GR-196-CORE Issue2 2010),  10 часов  (непрерывные измерения)
Время зарядки до 6 часов

Международный семинар по волоконным лазерам

Рус | Eng
20-24 сентября 2020 г.
Новосибирск, Академгородок
 
 
 
Научно-исследовательский центр волоконной оптики Российской академии наук (FORC)
Институт автоматики и электрометрии (ИАиЭ СО РАН)
Новосибирский государственный университет
Институт вычислительных технологий (ВТ) СО РАН
 
Квантовая электроника
Прикладная фотоника
ФОТОНИКА РОССИЯ
Международный семинар представляет собой научный форум, направленный на презентацию последних достижений и обмен мнениями между учеными, работающими в области волоконных лазеров в ведущих зарубежных и российских научно-технических и образовательных центрах. Семинар проводится в девятый раз: в 2007, 2012, 2014, 2016 и 2018 годах он проходил в Новосибирске, в 2008 году – в Саратове, в 2009 году- в Уфе и в 2010 г. — в Ульяновске. В 2020 году семинар вновь пройдет в Доме ученых новосибирского Академгородка — с 20 по 24 сентября.
Краткое представление до
10 июля

Темы семинара:

1. Новые среды, схемы и режимы генерации волоконных лазеров.
2. Импульсные волоконные и гибридные лазеры, мощные и ультракороткие импульсы.
3. Нелинейное преобразование частоты излучения ФЛ: ВКР, ВРМБ, параметрическая генерация, генерация гармоник, генерация терагерцового излучения.
4. Применение волоконных лазеров: связь, датчики, биомедицина, обработка и фотомодификация материалов. Информационные оптические технологии.
5. Лазерная оптика и компоненты: световоды, волоконные и гибридные резонаторные элементы, интерферометры, дифракционная и интегральная оптика.
6. Нанофотоника и метаматериалы.

и другие вопросы физики, техники и приложений волоконных лазеров, систем и элементов.

Вместе с семинаром будет проходить:

1. Международная конференция «Оптическая рефлектометрия 2020».

2. Молодежный конкурс-конференция «Оптические и информационные технологии 2020».

3. Презентации компании LLS

Предварительная регистрация и подача резюме:

Планируются приглашенные (30 мин.), устные (20 мин.) и стендовые доклады.

Для включения в список участников конференции необходимо сначала зарегистрироваться, а затем отправить Краткое содержание доклада через сайт семинара https://rfl20. iae.nsk.su/.

Крайний срок подачи резюме 10 июля .

Рабочие языки семинара – русский и английский. Программа конференции будет размещена на сайте семинара и опубликована в печати. Материалы семинара будут опубликованы в журналах «Квантовая электроника», «Прикладная фотоника» и «Фотоника».

Программа конференции будет размещена на сайте семинара и опубликована в печати. Материалы семинара будут опубликованы в журналах «Квантовая электроника», «Прикладная фотоника» и «Фотоника».

16 сентября 2020 г.
Уважаемые участники и гости семинара, сформирована программа семинара в виртуальном формате. Вы можете найти его здесь Скачать (PDF).
11 сентября 2020 г.
Программа и оргкомитет семинара сообщают о решении сделать семинар полностью виртуальным в связи со сложившейся ситуацией с пандемией. Программа виртуального семинара, измененная с учетом пожеланий участников, и инструкция для ZOOM-презентаций будут опубликованы на сайте семинара до 15 сентября.
1 сентября 2020 г.
Уважаемые участники и гости семинара, сообщаем вам об обновлении программы. Вы можете найти его здесь Скачать (PDF).
21 августа 2020 г.
Уважаемые участники и гости семинара, программа семинара сформирована. Ознакомиться с программой можно по ссылке Скачать (PDF).
4 июня 2020 г.
Уважаемые участники и гости семинара, сообщаем вам о переносе семинара на 20-24 сентября и сроке подачи резюме до 10 июля.
26 февраля 2020 г.
В разделе «Приглашенные спикеры» есть предварительный список спикеров семинара.
11 декабря 2020 г.
В разделе Регистрация вы можете предварительно зарегистрироваться прямо сейчас.
Все новости
 
 
Генеральный спонсор
 
 
 
 
Copyright © 2020, Международная мастерская по волоконным лазерам

Оптическое волокно для телекоммуникаций в России | (2001) | Публикации

Перспективы развития региональных сетей телекоммуникаций России
Авторы): Александр Сергеевич Воронцов

Показать реферат

Сегмент волоконно-оптической линии связи, содержащий усилитель EDFA
Авторы): Альберт Х. Султанов; Тимур Ю. Якубов; Ирина Львовна Виноградова

Показать реферат

Уравнения кинетики сверхизлучения в трехуровневых системах
Авторы): Евгений Константинович Башкиров

Показать реферат

Исследование диэлектрических волноводных структур методом распределенного эквивалентного источника
Авторы): Владимир Александрович Бурдин

Показать реферат

Хаотическая динамика для системы двухуровневых атомов, взаимодействующих с фотонами
Авторы): Александр В. Горохов; Е. В. Рогачева; В. В. Ручков

Показать реферат

Метод расчета параметров прохождения импульса через пленки с нелинейными параметрами в волноводных структурах
Авторы): Александр Григорьевич Глущенко; Натали А. Кночинова; Люба Владимировна Топоркова

Показать реферат

Статистическое моделирование неоднородности стыков оптических волокон в кабелях связи
Авторы): Антон В. Бурдин

Показать реферат

Комбинированные методы подавления эха в современных сетях
Авторы): Вячеслав Иванович Иванов; Михаил К. Цибулин; Елена Николаевна Лепнина

Показать реферат

Многолучевые помехи на участке ВОЛС
Авторы): Альберт Х. Султанов; Ирина Львовна Виноградова

Показать реферат

Распространение света по оптическим волокнам как фактор снижения сопротивления электрическому разряду
Авторы): Андрей А. Воронков; Александр Н. Платонов; Андрей Валерьевич Балобанов

Показать реферат

Особенности эксплуатации грозотроса в жестких климатических условиях России
Авторы): Владимир А. Андреев; Борис В. Попов; Михаил В. Дашков

Показать реферат

Применение классических методов локализации повреждений в оптическом кабеле
Авторы): Александр Николаевич Платонов

Показать реферат

Метод вероятностного анализа для локализации кондуктивных утечек (PAMCLL) на магистральных наземных волоконно-оптических кабелях с армированной оболочкой
Авторы): Александр Николаевич Злобин; Владимир Николаевич Родин; Дмитрий Юрьевич Старченков

Показать реферат

Новейшая технология прокладки заземляющего кабеля воздушной линии электропередач
Авторы): Александр Ю. Цим

Показать реферат

Ошибки метода обратного рассеяния при измерении потерь в стыках
Авторы): Владимир Сергеевич Баскаков; Алексей В. Воронков; Антон В. Бурдин

Показать реферат

Применение оптического рефлектометра во временной области с рассеянием Бриллюэна на основе измерения отношения Ландау-Плачека на линиях связи
Авторы): Владимир Александрович Бурдин

Показать реферат

Метод контроля затухания при восстановлении оптических линий электросвязи
Авторы): Владимир Александрович Бурдин; Антон В. Бурдин

Показать реферат

Результаты исследования отражений от сварки оптических волокон на дальних линиях электропередачи Поволжья
Авторы): Семен Р.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *