Определение затухания сварных соединений оптических волокон

Стандартный алгоритм

Определение затухания оптических волокон

Для определения затухания усредненная характеристика обратного рассеяния на исследуемом участке аппроксимируется линейной зависимостью методом двух точек или методом наименьших квадратов. Коэффициент затухания a определяется как абсолютная величина параметра аппроксимации b, а затухание на участке по формуле

где х ₂, х₁ - координаты оси абсцисс, соответствующие границам исследуемого диапазона. На рисунке 2.19 представлены примеры оценки затухания участка оптоволоконной линии для двух случаев аппроксимации - методом двух точек (рис.2.19 а) и методом наименьших квадратов (рис. 2.19. б).

(а) (б) Рис. 2.19 К оценке затухания и коэффициента затухания на участке линии

Важнейшей операцией является аппроксимация характеристики линейной зависимостью

Используют два способа аппроксимации: метод двух точек и метод наименьших квадратов (рис. 2.18).

Принцип аппроксимации методом двух точек можно пояснить с помощью рисунка 2.18 а.

Где:

y₁, y₂ - уровни мощности обратнорассеянного потока в выбранных измерителем точках x₁, х₂ соответственно.

  (а) (б) Рис. 2.18 Методы линейной аппроксимации

Принцип определения параметров аппроксимации методом наименьших квадратов поясним с помощью рис 2.18 б. Исследуемый участок рефлектограммы между выбранными точками с координатами (х₁,у₁ и х_n,у_n) разбивается на (п - 1) интервал и по рефлектограмме определяются значения (x_i,у_i) для каждой границы интервалов (x₁,y₁), (x₂, y₂),…,(x_n,y_n). Параметры аппроксимации а, b получают из условия минимума значения суммы S квадратов отклонении D_i, теоретической и экспериментальной кривой. Здесь

или

Условия минимума величины S описывает система уравнений

Ее решение записывается в виде

где

В оптическом рефлектометре должна быть предусмотрена возможность выбора способа линейной аппроксимации в зависимости от задачи и условий измерений, вида рефлектограмм.

Определение затухания сварных соединений оптических волокон. Как отмечалось выше, рефлектограмма на участках прилегающих к месту стыка, искажена. Поэтому оценка затухания стыка как разности уровней мощности обратного рассеяния, отсчитываемых непосредственно по рефлектограмме в точках до и после стыка, недопустима. Принцип определения затухания на стыках оптических волокон, реализуемый оптическими рефлектометрами заключается в следующем. Квазирегулярные участки характеристики обратного рассеяния оптических волокон до и после стыка аппроксимируются линейной зависимостью. Затем путем экстраполяции в первом случае вперед, а во втором случае назад, находят уровни мощности потока обратного рассеяния в точке стыка, то есть на выходе первой из сращиваемых строительных длин и на входе второй. Искомая оценка затухания стыка есть разность этих уровней. Данный алгоритм поясняется на примере пятимаркерной схемы измерений (рис. 2.20). Маркер х₃ устанавливается в точке стыка. Маркеры х₁ и х₂ - до стыка, а х₄ и х₅ за стыком. При этом, маркеры х₁, х₂ и х₄, х₅ размещают на квазирегулярных участках строительных длин, соединения волокон которых исследуются. Эти маркеры служат для определения параметров аппроксимирующих прямых (коэффициентов затухания стыкуемых волокон). Погрешность оценки затухания стыка зависит от погрешности аппроксимации, следовательно, корректности расстановки маркеров. Желательно, чтобы маркеры х₂, и х₄ находились по возможности ближе к месту стыка, и важно, чтобы маркеры х₁, х₂, х₄, х₅ не были установлены на участках, где характеристика искажена.

Корректность расстановки маркеров можно проверить, сопоставляя значения оценок затухания стыка при установке маркера х₃ в начале и в конце ступеньки, отображающей на рефлектограмме изменения уровня мощности обратного рассеяния на стыке (рис. 2.20 а,б). При правильной расстановке маркеров разница между полученными оценками не должна превышать 10 - 15 %. Если разница превышает указанное значение, то необходимо уточнить позиции маркеров х₁, х₂, x₄, х₅. Если это не поможет, уменьшить затухание аттенюатора рефлектометра, увеличить длительность или число усреднений, изменить степень сглаживания характеристики (уровень цифровой фильтрации). Большинство рефлектометров позволяет осуществлять позиционирование системы маркеров в целом или каждого из маркеров в отдельности. При проверке расстановки маркеров допустимо перемещать как всю систему маркеров в целом, так и только маркер х₃.

  (а) (б) Рис. 2.20 К оценке потерь на сварном соединении

Наряду с пятимаркерной схемой применяются четырехмаркерная, шестимаркерная схемы и ряд других. При этом на расстановку маркеров накладываются дополнительный ограничения. Это может быть условие равенства расстоянии между соответствующими маркерами, от маркеров до начала исследуемой нерегулярности и т.п. Может быть условие равенства затуханий или какое-либо другое. Во всяком случае, во избежание ошибок, эти условия надо знать и необходимо выполнять.

Изменения характеристики обратного рассеяния, отображающие стык оптических волокон, определяются в основном потерями энергии на соединении и расхождением параметров сращиваемых волокон - отличием их средних значений коэффициентов обратного рассеяния.

Изменения коэффициента обратного рассеяния приводят к существенным изменениям мощности потока обратного рассеяния, но никак не влияют на мощность прямого потока. Фактически при измерении потерь мощности прямого потока на соединениях оптических волокон методом обратного рассеяния они вносят методическую систематическую погрешность, которую необходимо исключить. Чем больше отличие характеристик соединяемых волокон, тем больше указанная погрешность. При измерениях с противоположных концов линии эта погрешность входит в результат измерения с разным знаком. В целях исключения систематической погрешности, рекомендуется затухание стыка ОВ необходимо измерять с противоположных концов линии, а результат определять как среднее значение. Согласно (2.5), (2.6)

Тогда

Где:

- потери потока обратного рассеяния на сварном соединении измеренные со стороны А [дБ];

- потери потока обратного рассеяния на сварном соединении измеренные со стороны В [дБ];

и - коэффициенты обратного рассеяния сращиваемых волокон со стороны А и В соответственно;

- искомые затухания сварного соединения [дБ].

Дата добавления: 2014-01-04