1.2 Френелевское отражение
Всегда когда свет распространяющийся в каком-нибудь материале (например в оптическом кабеле) попадает в материал с другой плотностью
(например в воздух) часть световой энергии (до 4%) отражается назад к источнику света в то время, как остальная световая энергия продолжает распространяться дальше. Резкие изменения плотности материала имеют
место на концах кабеля у обрывов кабеля и иногда у оптических стыков. Количество отраженного света зависит от величины изменения плотности материала (которая характеризуется показателем преломления - более высокий показатель преломления означает большую плотность), а также от того угла, под которым свет падает на поверхность раздела между двумя материалами. Это явление называется френелевским отражением.
Оно используется в оптическом рефлектометре для точного определения мест обрывов кабеля.
Френелевское отражение напоминает ситуацию со светом карманного фонарика падающим на оконное стекло. Большая часть света проходит через стекло, но какая-то его часть отражается назад к вам. От угла под которым луч света падает на оконное стекло зависит куда попадет отраженный свет: назад в фонарик или же к вам в глаза.[5]
Френелевское отражение изображено на рисунке 1.4.
Рисунок 1.4 – Френелевское отражение
1.3 Рассмотрим аналоги разрабатываемого устройства:
1.3.1 Оптический рефлектометр EXFO AXS-100
Оптический рефлектометр AXS-100, производства компании EXFO сочетают имеет функции измерителя мощности и визуального дефектоскопа (просветки). Также к рефлектометру EXFO AXS-100 может быть подключен видеомикроскоп. AXS100 представляет собой компактное, прочное и легкое устройство, оптимизированное для тестирования оптических кабелей, включая сети доступа, LAN и WAN.[8]
Внешний вид прибора представлен на рисунке 1.5.
Рисунок 1.5 – Оптический рефлектометр EXFO AXS-100
Технические характеристики:
длина волны 1550 нм;
динамический диапазон 30 дБ;
возможность тестирования одномодовых и многоводовых кабелей;
мертвая зона 0,8 м;
тестирование «в одно касание», итоговые отчеты, обнаружение макроизгибов;
широкий выбор дополнительных функций: измеритель мощности, визуальный дефектоскоп, видеомикроскоп, принтер и функция тестирования IP-адреса;
гибкость в выборе возможностей подключения: совместимость с внешними накопителями USB, загрузка данных с помощью USB порта;
технология экрана TFT;
вес 1 кг;
ударопрочный корпус.
1.3.2 Оптический рефлектометр ОР-2-3
Рефлектометр оптический ОР-2-3 предназначены для измерения затухания в оптических кабеля (ОК) и их соединениях, измерения длины ОК и расстояния до мест неоднородностей оптического кабеля и ОК в оптических системах передачи.
Рефлектометр выполнен в малогабаритном прямоугольном металлическом корпусе.
Внешний вид прибора приведен на рисунке 1.6.
Рисунок 1.6 – Оптический рефлектометр ОР-2-3
В корпусе рефлектометра расположены импульсный преобразователь напряжения, электронные узлы для управления процессом измерения и накопления информации, оптический блок и источник видимого излучения.
Оптический блок включает в себя оптическое приемное устройство, оптическое передающее устройство с одним или двумя лазерными диодами и оптический разветвитель.
Источник видимого излучения состоит из лазерного диода и схемы управления.
На верхней панели рефлектометра установлены оптические разъемы рефлектометра и источника видимого излучения, а также выключатель этого источника.[6]
Рабочие условия эксплуатации рефлектометров:
температура окружающего воздуха – от минус 10 до плюс 50°С;
относительная влажность воздуха - не более 90% при 25°С;
атмосферное давление - от 70 до 106,7 кПа.
Технические характеристики:
длина волны оптического излучения 1310 плюс, минус 20 нм;
максимальная дальность - до 20 км;
установки значений длительности зондирующих импульсов 8, 25, 100, 300, 1000, 3000, 10000, 20000 нс;
пределы допускаемой основной абсолютной погрешности при измерении затухания составляют не более плюс, минус (0,04), дБ, где - измеряемое затухание, дБ;
пределы допускаемой дополнительной абсолютной погрешности при измерениях затухания в рабочем диапазоне температур составляют не более плюс, минус (0,05) дБ, где - измеряемое затухание, дБ;
минимальная дискретность отсчета при измерении затухания составляет 0,001 дБ;
управление работой рефлектометра, отображение и хранение измеренной информации осуществляется с помощью персонального компьютера, связь с которым осуществляется через порт USB с помощью соединительного кабеля, поставляемого в комплекте с рефлектометром;
рефлектометр сохраняет свои технические характеристики в рабочих условиях эксплуатации в течение 8 часов непрерывной работы;
мощность, потребляемая рефлектометром от сети переменного тока напряжением (230 плюс, минус 20) В и частотой (50,0 плюс, минус 1) Гц, составляет не более 10 Вт. Ток, потребляемый от блока питания или порта USB компьютера, составляет не более 0,3 А;
габариты рефлектометра - 168х111х36 мм;
масса рефлектометра – 0,5 кг.
1.3.3 Оптический рефлектометр Fluke Networks OneShot PRO
Fluke Networks OneShot PRO представляет собой прибор для оперативного и точного нахождения повреждений кабеля, определения их типов и расстояний до них. Используется для оценки величины потерь оптического сигнала в месте дефекта. Этот оптический рефлектометр подходит для поиска неисправностей в одномодовых оптических кабелях: он может обнаруживать перегибы, некачественные сращивания и другие дефекты, вызывающие неполадки, диагностировать причины снижения производительности сети и анализировать соединения. Прибор выполняет анализ оптических соединений (менее чем за пять секунд) с измерением расстояние до обрыва, конца кабеля, сильно загрязненного коннектора, изгиба и записью результата в память.[7]
Прибор OneShot PRO помещается в ударопрочном резиновом корпусе, внешний которого представлен на рисунке 1.7.
Рисунок 1.7 – Оптический рефлектометр Fluke Networks OneShot PRO
Функциональные возможности Fluke Networks OneShot PRO:
доступная длина волны 1550 нм плюс, минус 20 нм;
максимальная дальность - до 23 километров;
распознавание за один тест до девяти событий;
определение активного кабеля;
тестирование нажатием одной кнопки;
большой дисплей с подсветкой;
доступна функция автоотключения;
имеется индикатор заряда аккумуляторов;
один комплект батарей - 1500 тестов;
SC-адаптер – съемный;
корпус - влагостойкий и ударопрочный.
Технические характеристики:
рабочая температура от 0 до плюс 50°С;
рабочая относительная влажность 95% (от плюс 10 до плюс 35°С), 75% (от плюс 35 до плюс 40°С);
вибрация: случайная, от 5 до 500 Гц;
ударопрочность: тест с падением с высоты 1 м;
длина волны 1550 ± 20 нм;
максимальное количество отображаемых неисправностей: 9;
точность определения расстояний: плюс, минус 1 м;
тип ЖК-дисплея: черно-белый с подсветкой.[3]