4.2 Принцип действия упрощенной строительной схемы оптического рефлектометра:
Оптические рефлектометры измеряют время прихода отраженного сигнала.
Для определения расстояния измеренная величина времени умножается на скорость распространения света в оптическом волокне, таким образом, оптический рефлектометр отображает относительную мощность обратного сигнала в зависимости от расстояния. С помощью этой информации могут быть определены важнейшие характеристики линий :
- Расстояние: расположение характерных элементов (объектов) вдоль линии, расстояние до конца линии или места обрыва.
- Затухание: как для отдельных сварных соединений, так и общее затухание всей линии.
- Коэффициент затухания: волокна в линии
- Отражение: величина отражения или (или затухание отражения) для отдельных объектов, таких как соединители.
1 ГН
2 ЛД
3 ОР
ОВ
4
7 УО
6 БУМО
5 ФП
Рис.5. Упрощенная структурная схема оптического рефлектометра, работающего во временной области где:
1 – генератор задающих импульсов (ГН);
2 – источник оптического излучения (лазерный диод – ЛД);
3 – оптический разветвитель – ОР;
4- исследуемое оптическое волокно - ОВ;
5- фотоприёмное устройство (Ф.П.);
6 – блок управления и математической обработки –БУМО;
7 – устройство отображения.
Вырабатываемые ГИ импульсы преобразуются в ЛД путем модуляции оптической несущей по интенсивности в зондирующие оптические импульсы, которые поступают через ОР в исследуемое волокно поток обратного рассеяния, возбуждаемый при распространении зондирующих импульсов в оптическом волокне, через ОР поступает на вход чувствительного ФП, где преобразуется в оптический сигнал который, после специальной обработки в БУМО, подается в канал вертикального отклонения УО, вызывая соответствующие изменения характеристики по вертикальной оси У. Вертикальная ось градуируется в дБ.
Отклонение по горизонтали оси Х происходит под действием пилообразного напряжения развертки, которая запускается импульсами ГН. В результате этого абсцисса характеристики прямо пропорциональна времени запаздывания сигнала t. Поскольку групповой показатель преломления сердцевины, а соответственно и групповая скорость распространения оптического сигнала в волокне известны, горизонтальная ось градуируется в единицах длины.
БУМО согласовывает работу ГН и УО , синхронизируя запуск генератора развертки импульсами ГН, и создает возможность наблюдения характеристики обратного рассеяния или полностью, или по частям. Обеспечивает регистрацию и занесение в память реализации зависимости от времени мощности обратного рассеяния и их усреднение. А также осуществляет управление работой рефлектометра по заданной программе, обработку данных, выполняет ряд сервисных функций.
Принцип действия оптических рефлектометров обратного рассеяния , работающих во временной области, основан на зондировании волокон оптическими импульсами и прямых измерениях на ближнем конце зависимости уровня мощности обратного потока от времени. Эту зависимость называют характеристикой обратного рассеяния оптического волокна или коротко-рефлектограмной. При этом ось ординат градуируется в дБ по мощности, а ось абсцисс в единицах длины, учитывая, что отсчитываемое вдоль волокна расстояние прямо пропорционально времени.
Принцип ОТDR измерений основан на введении в волокно импульсного оптического излучения, и последующем анализе той малой части светового потока, которая возвращается на фотодиод в результате обратного рассеивания и отражений распространяющейся в волокне световой волны. В результате математической обработки сигнала фотодиода на экране ОТDR формируется изображение, которое носит название Рефлектограммы., представляющей собой зависимость уровня данного сигнала от расстояния вдоль волокна.
Рефлектограмма позволяет определять затухание и разрыв волокна, вносимые потери компонентов , наличие механических воздействий на волокно, а также ряд других очень важных характеристик волоконно-оптической линии связи.
Очевидно, что основной характеристикой приборов данного типа является динамический, непосредственно связанный с дальностью обнаружения неоднородности волокна.