Основы измерений методом обратного рассеяния
Измерения в технике связи
Лабораторная работа № 5
«Основы измерений оптическими рефлектометрами»
Цель:
закрепление у студентов полученных на лекциях знаний об оценках погрешностей измерений и метрологических характеристиках измерительной аппаратуры, а также приобретение практических навыков в обосновании выбора технических средств измерения, обеспечивающих требуемую точность получаемых результатов.
Оборудование:
Данные измерений выполненных оптическими рефлектометрами
Задание к работе:
Изучить основы измерений методом обратного рассеяния
По данным измерений выполненных оптическими рефлектометрами определить погрешностей измерения динамического диапазона
Определить погрешность измерения разрешающей способности.
Определить погрешность измерения расстояний до мест неоднородностей, длин ОК и коэффициента затухания ОВ.
Определить погрешность измерения, затухания сварных соединений
СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ
Основы измерений методом обратного рассеяния
Метод основан на анализе Рэлеевского потока обратного рассеяния мощности оптического излучения во времени. Для его реализации разработаны специальные приборы - оптические рефлектометры во временной области (OTDR), нашедшие наибольшее распространение при определении параметров волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Они обеспечивают определение таких важных параметров ВОЛС, как степень регулярности оптического кабеля (ОК), расстояний до мест неоднородностей и повреждений, потерь в местах соединений ОК, затуханий строительных длин и смонтированных регенерационных участков и др.
|
|
|
В приборах данного класса информационной является характеристика обратного рассеяния (рефлектограмма), представляющая собой зависимость уровня мощности потока обратного рассеяния в точке ввода излучения в волокно от расстояния до анализируемой точки, определяемого соотношением
(1.1)
с
Где v = — - групповая скорость распространения излучения по сердцевине ОВ.
n
с - скорость света в вакууме;
n - показатель преломления сердцевины ОВ.
Типичный вид рефлектограммы приведен на рис 1.1.
Ее идентификация предполагает:
- определение «квазирегулярных» участков, на которых
изменения уровня обратного потока обусловлены потерями на
поглощение и Рэлеевское рассеяние;
- выделение участков с резким изменением уровня потока
обратного рассеяния, присущих локальным неоднородностям.
Например, для рис. 1.1 участки рефлектограммы могут быть
идентифицированы следующим образом:
1 - начальный выброс уровня обратного потока оптической
|
|
|
мощности, обусловленный Френелевским отражением при вводе излучения в волокно;
2 - «неискаженные», «квазирегулярные» участки, описываемые
линейными функциями, по параметрам которых судят о характеристиках исследуемого ОВ;
3 - потери мощности обратного потока на локальном дефекте типа
сварного соединения,
4 - изменение уровня обратного потока из-за внутренних неоднородностей или микроизгиба ОВ;
5 – изменение уровня обратного потока и потери на локальной неоднородности типа механическое соединение, микротрещина и т.п.;
6 – выброс обратного потока, обусловленный отражением от конца ОВ;
7 – уровень шумов фотоприемника оптического рефлектометра.
Алгоритм обработки результатов измерений рефлектограмм предусматривает следующее:
- выделение «неискаженных», «квазирегулярных» участков и аппроксимация их линейными зависимостями;
- прогноз поведения рефлектограммы на участках с неоднородностями на основе результатов линейной аппроксимации прилегающих «квазирегулярных» участков;
- расчет искомых параметров ОК по полученным теоретическим зависимостям.
Аппроксимация «неискаженных» участков осуществляется на основе соотношения /1/
|
|
|
Р = у = а + bх.
Параметры аппроксимации определяются либо методом двух точек (2РА), либо методом наименьших квадратов (LSA). Принцип аппроксимации методом двух точек иллюстрирует рис 1.2.
При этом a = y1, b = (y2-y1)/(x2-x1)
Где у1, у2 - уровень мощности обратного рассеянного потока в выбранных измерителем точках (дБм);
х1, х2 - расстояние от точки ввода излучения в ОВ до выбранных измерителем точек 1 и 2 соответственно (км).
Принцип определения параметров аппроксимации методом наименьших квадратов демострируется на рис. 1.3.
Как показано на рис. 1.3, исследуемый участок рефлектограммы между выбранными точками (х1, у1) и (хn, уn) разбивается на (n-1) интервалов и по рефлектограмме определяются значения (хi, уi) для каждой границы интервалов (x1, y1), (x2, y2), …, (хn, уn). Параметры аппроксимации а, b получают из условий минимума значения суммы S квадратов отклонений D i теоретической и экспериментальной кривой
или
путем решения системы уравнений
которая описывает условия минимума величины S. Решение данной системы уравнений записывается в виде
(1.2)
где
;
;
Как правило, в оптических рефлектометрах имеется возможность выбора способа определения параметров линейной аппроксимации в зависимости от вида рефлектограмм и измеряемой характеристики волокна.
|
|
|
Дата добавления: 2016-01-03; просмотров: 12; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!