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教你(nǐ)如何選擇(zé)光纖(xiān)測試儀表

來源:http://www.ccqzxy.com/ 作者:武(wǔ)漢安(ān)防(fáng)監控工程公(gōng)司 發布時間(jiān):2020-01-13 13:30:45

我(wǒ)們經常使用的光纖測試表含有:穩定光源、光功率計、光時域反射儀(OTDR)、光萬用表和光故障定位儀。

       光功率計:用於測量絕對光功率或通過一段光纖的光功率相對損耗。在光纖係統中,測量光(guāng)功率是最基本的。非常像電子學中的萬用表,在光纖測量中,光功率(lǜ) 計是重負荷常用表,光纖(xiān)技(jì)術(shù)人員應(yīng)該人手一個。通過測(cè)量發射端機或(huò)光(guāng)網絡的絕對功率,一台光功率計就能夠評價(jià)光端設備的性(xìng)能(néng)。用光功率計(jì)與穩定光源(yuán)組合使 用,則能夠測量連接損耗、檢驗連續性,並幫助評估光纖(xiān)鏈(liàn)路傳輸質量。

       穩定光源:對光係統發射已知功率和波長的光。穩定光源與光功率計結合在一起,可以測(cè)量光纖(xiān)係統的光損耗。對現成的(de)光纖係統,通常也可把係統的發射端機 當作穩定光源。如果端機無法工作或(huò)沒有端機,則(zé)需要單獨的穩定光源。穩定光(guāng)源的波長(zhǎng)應與係統(tǒng)端機的波長盡可能一致。在係統(tǒng)安裝完畢後,經常需要測量端到端 損耗,以便確定連接損耗是(shì)否滿足設計要求,如:測量連接器、接續點的(de)損耗以及光(guāng)纖本體損耗。

       選擇光(guāng)纖測試儀表,一般需考慮以下四個方麵的因素:即確定你的係統(tǒng)參數、工(gōng)作環境、比較(jiào)性能要素、儀表(biǎo)的維護(hù)

       確定你的係(xì)統參數

       工作波長(nm)三個(gè)主要的傳輸(shū)窗口為850nm,1300nm及1550nm。

       光源種類(LED或激光):在短距離應用(yòng)中,由於經(jīng)濟實用的原因,大多數(shù)低速局域(yù)網LAN(<100Mbs)通常使用LED光源。大多數(shù)高速係統(tǒng)>100Mbs使用(yòng)激光(guāng)光源長距離傳輸信號。

       光纖種類(單模/多模)以及芯/塗覆層直徑(um):標準單模光纖(SM)為9/125um,盡管某些其它特殊單模(mó)光纖應該仔細辨認。典型的多模光纖(MM)包括50/125、62.5/125、100/140和200/230 um。

       連接器種類:國內常見的連接器包括:FC-PC,FC-APC,SC-PC,SC-APC,ST等(děng)。最新的連(lián)接器則有:LC,MU,MT-RJ等

       可能的最大(dà)鏈路損耗(hào)。

       損耗估算/係統的容限。

       明確你的工作環境

       光萬用表:用來測量光纖鏈路的光功率損耗。有以下兩種光(guāng)萬用表:光時域反射儀

       一、由獨立的光功率計和穩定光源(yuán)組(zǔ)成。

       二、光功率計和穩定光源結合(hé)為一體的集成測試係統。

       在短距離局域網(LAN)中,端點距離在步行或談話之內,技術人員可在任意一端成功地使用經濟性(xìng)組合光萬用表,一端使用穩定光源另一端使用光功率計。對長途網絡係統,技術人員(yuán)應該(gāi)在每端裝備完整的組合或集成光萬用表。

       當選擇儀表時,溫度或許是最(zuì)嚴格的標準。Bellcore推薦現場便攜式設備應在-18℃(無濕度控製)至50℃(95%濕度)

  光時域反射 儀(OTDR)及故障定位儀(yí)(FaultLocator):表(biǎo)現為(wéi)光纖損耗與距離的函數。借助於OTDR,技術人員能夠看到整個係統輪(lún)廓, 識別(bié)並測量光纖的跨度、接續點和連接頭(tóu)。在診斷光纖故(gù)障的儀表中,OTDR是最經典的,也是最昂貴的儀表。與光功率計和光萬用表的兩端測(cè)試不同,OTDR 僅通過光纖的(de)一端就可測得光纖損耗。OTDR軌跡線給出(chū)係統衰減值的位置和大小,如:任何連接器、接續點、光纖異形、或光纖斷點的位置及其損耗(hào)大小。 OTDR可被用於以下三個方麵:

       一(yī)、在(zài)敷設前了解光(guāng)纜的特性(長度和衰減)。

       二(èr)、得到一段光纖的信號軌跡線波形。

       三、在問題增(zēng)加和連接狀(zhuàng)況每況愈下時,定位嚴重(chóng)故障點。

       故障定位儀(yí)(FaultLocator)是OTDR的(de)一個特殊版本,故障(zhàng)定位儀可以自動發現光纖故障所在,而不需OTDR的複雜操作步驟(zhòu),其價(jià)格也隻是OTDR的幾分之一。

      對用(yòng)戶/購買者來講(jiǎng),選擇一台野外現場用儀(yí)表,溫度(dù)標準或許是最嚴格的。通常,野外現場測量必須在嚴峻的環(huán)境中使用,BELLCORE推薦現場便攜式(shì) 儀表的工作溫度應該從-18℃~50℃,同時儲運溫(wēn)度為-40~+60℃(95%RH)。實驗室的儀器僅需在(zài)較窄的控製範圍5~50℃工作。

       不像實驗室(shì)儀表能夠采用交流供電(diàn),現場便攜式儀表對儀表電源通常要求(qiú)較(jiào)為苛刻,否則會影(yǐng)響工(gōng)作效(xiào)率。另外(wài),儀器(qì)的電源供電問題還經(jīng)常是引起儀器故障或損壞的一個重要誘因。因此(cǐ),用戶應(yīng)該考慮(lǜ)和權衡如下因素:

  一、內裝電池的位置(zhì)應便於用戶更換。
  二、新電池或滿充電(diàn)池(chí)的最少工作時間要達到10小(xiǎo)時(一個工作日)。然而電池工作壽命的目標值應在40~50小時(一周)以上,以確保技術人員和儀器的最(zuì)佳工作效率。
  三、使用電池(chí)的型號越普通越好,如通用9V或1.5V五號幹電池等,因(yīn)為(wéi)這些通用電池(chí)非常容易就(jiù)地找到或購得。
  四(sì)、普通幹電池優於可充電電池(如:鉛-酸、鎳鎘電池),因為(wéi)充電電池大多存在“記憶”問題、包裝不標準、不容易買(mǎi)到、環保問題等(děng)。
  以前,要找到符合上述所有四個(gè)標準的便攜式測試儀器幾乎是不可能的。現在,采用最現代CMOS電路製造技(jì)術的藝術化光(guāng)功(gōng)率計,僅用一般五號幹(gàn)電池(隨處可得),即可工(gōng)作100小時以上(shàng)。另外一些實驗室型號提(tí)供雙電(diàn)源(AC和(hé)內部電池)以增(zēng)加其適應性。
  如同手提電話一樣,光纖測試儀表同樣具有眾(zhòng)多的外觀包裝形(xíng)式。低於1.5公斤的手(shǒu)持式表一般沒有(yǒu)許多虛飾(shì),隻提(tí)供基本功能和性能;半便攜式儀(yí)表(大(dà)於1.5公斤)通常(cháng)具備更複雜的或擴展的功能;實驗室儀器是專為控製實驗室/生產場合設計的,具(jù)備AC供電(diàn)。
  比較性能要素:這裏是選擇步(bù)驟的第(dì)三步,包括每(měi)種光測(cè)試設(shè)備的詳細分析。
  光功率計(jì)
   對於任何光纖傳輸係統的生產製造、安裝、運行和維護,光功率測(cè)量是(shì)必不可少的。在光纖領域,沒有光功率計,任何工程(chéng)、實驗室、生產車間或電話維護設施 都無法工作。例如:光功(gōng)率計可用於測量激光光源和LED光源的輸(shū)出功率;用於確認(rèn)光纖鏈路(lù)的損耗估算;其中最重要的是,它是(shì)測試光(guāng)學元器件(光纖(xiān)、連接 器、接(jiē)續子、衰減器等)的性能(néng)指標的關鍵儀器。
  針對(duì)用戶的具體應用,要選擇適(shì)合的光功率計,應該關注以下各(gè)點:
  一、選擇最優的探頭類型和接口類型
  二、評價校準精度和製造校準程序(xù),與你的光纖和接頭(tóu)要求範圍(wéi)相匹配。
  三(sān)、確定這些型號與你的測量範圍和顯(xiǎn)示分辨率相一致。
  四、具備(bèi)直接(jiē)插入(rù)損耗測量的dB功能。
   幾乎(hū)在光功率計(jì)所有性能中,光探(tàn)頭是最應仔細選擇的部件。光探頭是一個固態光電二極管,它從光纖網(wǎng)絡中接收耦合(hé)光,並將之轉換為電信號。可以使(shǐ)用專用(yòng) 的連接器接口(僅適用(yòng)一種連接類型)輸(shū)入到探頭,或用通(tōng)用接口UCI(使用(yòng)螺扣(kòu)連接)適配器。UCI能接受(shòu)絕大多(duō)數工業標準連接器。基於選(xuǎn)定波長的(de)校準因(yīn) 子,光功率計電路將探頭輸出信號轉換,把光功率讀數以dBm方式顯示(絕對dB等於1mW,0dBm=1mW)在屏幕上。圖(tú)一是一個光功率計的方塊圖。
   選擇光功率計最重要的(de)標準是(shì)使光探頭類型與(yǔ)預期的工作波長範圍相匹配。下表匯總了基本的選擇。值得一提的是,在進行(háng)測量時,InGaAs在三個傳(chuán)輸窗 口都(dōu)有上佳表現,與鍺相比InGaAs具有在所有三個窗口更為平坦的頻(pín)譜特性(xìng),在(zài)1550nm窗口有更高的測量精度,同時具有優越的溫度穩(wěn)定性和低(dī)噪聲特 性。
  光功率測量(liàng)是任何光纖傳輸係統的製造、安裝、運行和維護中必不可少的部分。
   下一個因素與校準精度息息相關。功率計是(shì)與你應(yīng)用相一致的方式校準的嗎?即:光纖和連(lián)接器的性能標準(zhǔn)與你的係統要求相一致。應(yīng)分析是什麽(me)原因導致用不 同的連(lián)接適配器測量值不確定?充分考慮其它的(de)潛在誤差因素是很重要的,雖然NIST(美國國家標準(zhǔn)技術研究所)建立了美國標準,但是來自不同生(shēng)產廠家相似 的光源、光(guāng)探頭(tóu)類型、連接器的頻譜是不確定的。
   第三個(gè)步驟是確定符合你測量範圍需(xū)求的光功率計型號。以dBm為單位表示,測量範圍(量程)是全麵的參數,包(bāo)括確定輸入信號的最小/最大範圍(wéi)(這樣光 功率計可以保證所有精度,線性度(BELLCORE確定為+0.8dB)和分辨率(通常0.1dBor 0.01 dB)是否滿足應用要求。
  光功率計的最重要選擇標準是光探頭類型與(yǔ)預期的工作範圍相匹配。
  第(dì)四,大多(duō)數光功率計具備dB功能(相對功率),直接讀取光損耗在測量中非常實用。低成本的光功率計通常不(bú)提供此功(gōng)能。沒有dB功能,技術人員必(bì)須記下單(dān)獨的參考(kǎo)值和測量值,然後計算其差值。所以(yǐ)dB功能給使用者以相對損耗測量,因而提高生產率,減少人(rén)工計算錯(cuò)誤。
  現在,用戶對光功率計具有的基(jī)本特性和功(gōng)能的選擇已經(jīng)減少,但(dàn)是,部分用戶要考慮特殊需求----包括:計算機采集數據紀錄、外(wài)部接口等。
  穩定光(guāng)源
  在測量損耗過程中,穩定光源(SLS)發射已知功率和波長(zhǎng)的光進入光(guāng)係統。對特定波長光源(SLS)校準的光功率計/光(guāng)探頭,從光纖網絡中接收光,將(jiāng)之轉換(huàn)為(wéi)電信(xìn)號。為確保損耗測量(liàng)精度,盡(jìn)可能使光源仿真所用傳輸設備特性:
  一、波長(zhǎng)相同,並采用相同的光源類型(LED,激光)。
  二、在測量期間,輸出功率和(hé)頻譜的穩定性(時間和溫度穩定性)。
  三(sān)、提供相同的連接接口,並采用同類型(xíng)光(guāng)纖。
  四(sì)、輸出功率大小滿足最壞情況下係統(tǒng)損耗的測量。
  當傳(chuán)輸係統需要(yào)單獨(dú)穩定光源(yuán)時,光源(yuán)的最優選擇應(yīng)模擬係統光端機的特(tè)性和測量需求。選擇(zé)光源(yuán)應考慮(lǜ)如下方麵:
   激光管(LD)來自LD發射的光,波長帶寬窄,幾乎是單色(sè)光,即單波長。與LED相比,通過其光譜(pǔ)波段(小於(yú)5nm)的(de)激光不是連續的,在中心波長的(de) 兩(liǎng)邊(biān),還發射幾個較低峰植的波長。與LED光源相比,雖(suī)然激光(guāng)光源提(tí)供(gòng)更大功(gōng)率,但價格高(gāo)於LED。激光管常(cháng)用於損耗超過(guò)10dB的長途單模(mó)係統。應盡量 避免用激光光源測量多模光纖。
  發光二(èr)極管(LED):
   LED具有比LD更寬的光譜(pǔ),通(tōng)常範圍為(wéi)50~200nm。另外,LED光是(shì)非幹涉光,因(yīn)而輸出功(gōng)率更加(jiā)穩定。LED光源比LD光源要便宜的多,但(dàn)對 最壞(huài)情況損耗測量(liàng)顯得功率不足(zú)。LED光源典型應用(yòng)在短距離網絡和多模光纖的局域網(wǎng)LAN中。LED可以用於激光光源單模係統進行精確損耗測量,但前提條 件是要(yào)求其輸(shū)出(chū)足(zú)夠(gòu)功(gōng)率。
  光(guāng)萬用表
   將光功率計和穩(wěn)定光(guāng)源組合在一起被稱為光萬用(yòng)表。光萬用表用來測量光纖鏈路的光功率損耗。這些儀表可(kě)以是(shì)兩個單(dān)獨(dú)的儀表,也可以是單一的集成(chéng)單元。總 之,兩類光萬用表具有相同的測量精度。所不同的(de)通常是成本和性能。集(jí)成光萬用表通常功能成熟、具有(yǒu)各種(zhǒng)性能但價格較高。
  從技(jì)術的角度來評價各種光萬用表配置,基本的光功率計和穩定光源標(biāo)準仍然適用。注意選擇正確的光源(yuán)種類、工作波長、光功率計探頭以及動(dòng)態範圍。
     故障(zhàng)定位儀大部分是手持式儀器,適用於多模和單模光纖係統。利用OTDR(光時域(yù)反(fǎn)射儀) 技術,用於對(duì)光纖故障的點定位(wèi),測試距離大多在20公裏以內。儀(yí)器直接以數字顯示至故障點的(de)距離。適用(yòng)於:廣域網(WAN)、20 km範圍的通訊係統、 光纖到路邊(FTTC)、單模和多模光纖光纜的安裝和維護、以及軍(jun1)用係統。在單模(mó)及(jí)多模光纜係(xì)統中,要定位帶故(gù)障的(de)連接頭、壞的接(jiē)續點,故障定位儀是一種 優(yōu)異的工具。故障定位儀操作簡單(dān),隻需單鍵操作,可探測多(duō)達7個多重事件。
  光時域反射儀和故障定位儀
   OTDR是最經典的光(guāng)纖儀器裝備,它提供測試時相關光纖(xiān)最多的信(xìn)息。OTDR本身是一維的閉環光學(xué)雷達,測量僅需光纖的一個端頭。發射高強度、窄的光 脈衝進入光纖,同時高速光探頭紀錄返回信號。此儀器(qì)給出有關光鏈路(lù)的可視(shì)化(huà)解釋(shì)。在OTDR曲(qǔ)線上反映出接續點、連接器(qì)和故障(zhàng)點(diǎn)的位置以及損耗大小。 OTDR評價過程與光(guāng)萬用表有許多相似點。事實上,OTDR可以被認為(wéi)是(shì)一個非常專業的測試儀表(biǎo)組合:由一個穩定高速脈衝源和一個高速光探頭組成(chéng)。 OTDR的選(xuǎn)擇過(guò)程可關注下列屬性:
  一、確認工作(zuò)波長,光纖(xiān)類型和連接器接(jiē)口。
  二、預期連接損耗和需要掃描(miáo)的範圍。
  三、空間(jiān)分辨(biàn)率。


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