- •1 Роль измерительных устройств в обеспечении качественной бесперебойной работы средств связи на ж.Д. Транспорте
- •2 Основные этапы развития технологии измерительных средств связи
- •3 Измерения физических величин
- •5 Классификация методов измерений
- •6 Классификация средств измерений
- •7 Специальные единицы измерений
- •8 Классификация погрешностей измерений
- •9 Методика обработки и оценки результатов измерений
- •4 Виды измерений
- •10 Проверка приборов и организация метрологической службы на транспорте
- •15 Генераторы сигналов качающейся частоты
- •11 Меры и образцовые электроизмерительные приборы
- •12 Свойства средств измерений
- •13 Классификация и общие характеристики измерительных генераторов
- •14 Генераторы синусоидальных колебаний
- •16 Генераторы-синтезаторы
- •17 Импульсные генераторы
- •18 Генераторы шума
- •19 Классификация электронно-лучевых осциллографов
- •20 Структурная схема универсального осциллографа и его основные характеристики
- •21. Цифровые осциллографы
- •22. Искажения осциллограмм
- •23. Применение электронно-лучевых осциллографов для измерений в технике связи (проверка синхронности и градуировка генераторов)
- •24. Измерение частоты и интервалов времени
- •25. Резонансный метод измерения частоты
- •26. Гетеродинный метод измерения частоты
- •27. Измерение частоты методом перезаряда конденсатора
- •28.29. Цифровые частотомеры
- •30. Измерение параметров линий связи постоянным током
- •31. Измерение электрического сопротивления цепи
- •32. Измерение рабочей емкости цепи
- •33. Измерение электрической прочности изоляции
- •34. Принципы построения и особенности применения цифровых измерителей напряжения и уровней сигналов
- •35. Классификация электронных измерителей напряжений и уровня
- •36 Измерение напряжений и уровней сигналов избирательными измерителями напряжений и уровней
- •37 Цифровые вольтметры.
- •38 Измерение собственного и вносимого затуханий
- •39 Измерение рабочего затухания и рабочего усиления
- •40 Измерение затухания несогласованности, балансного затухания, затухания асимметрии
- •41 Измерение переходных затуханий и защищенности в линиях передачи, трактах и каналах связи
- •42 Измерение помех
- •43 Амплитудно-частотная характеристика
- •44 Измерение нелинейных искажений методом анализа напряжений
- •45 Анализ спектров
- •46 Измерение затухания вок
- •47 Методы измерения затухания с использованием проходящего света
- •48 Метод вносимых потерь для затухания в вок
- •49 Измерение параметров вок методом обратного рассеяния
- •50 Оптический рефлектометр
49 Измерение параметров вок методом обратного рассеяния
При методе обратного рассеяния свет вводится и выводится на одном конце волоконного световода (рисунок 5.4). Дополнительно можно получить информацию о процессе затухания вдоль световода. В основу метода положено рэлеевское рассеяние. Основная часть световой мощности распространяется в направлении «вперед», а небольшая ее часть рассеивается назад к передатчику. Эта мощность обратного рассеяния по мере прохождения по волоконному световоду также претерпевает затухание. Оставшаяся часть мощности с помощью светоделителя, например полупрозрачного зеркала, расположенного перед световодом, выводится и измеряется.
Рисунок 5.4 – Схема измерения затухания методом обратного рассеяния
По этой световой мощности обратного рассеяния и времени прохождения по световоду можно построить кривую, на которой наглядно видно затухание по всей длине световода (рисунок 5.5). На рисунке цифрами обозначены следующие события: 1 – обратное рассеяние в начале световода, 2 – обратное рассеяние в соединителе, 3 – обратное рассеяние в конце световода. Прохождение сигнала обратного рассеяния во времени можно легко наблюдать с помощью осциллоскопа.
Рисунок 5.5 – Кривая измерений обратного рассеяния
Если коэффициент затухания и коэффициент обратного рассеяния остаются постоянными по всей длине световода, то кривая убывает от начала световода экспоненциально. Из-за скачка показателя преломления в начале и конце световода относительно большая часть световой мощности рассеивается обратно в этих местах, что обусловливает наличие пиков в начале и конце кривой. По разности времени Δt между этими двумя пиками, скорости света в вакууме c0 и групповому показателю преломления ng ~ 1,5 в стекле сердцевины можно рассчитать длину волоконного световода:
,
где L – длина волоконного световода, км;
Δt – разность времени между пиками начального и конечного импульсов, с;
с0 – скорость света в вакууме 300 000 км/с;
ng – действительный групповой показатель преломления стекла сердцевины.
Коэффициент затухания а для любого участка световода между точками L1, и L2, определяется по формуле
.
Вследствие того что свет проходит как вперед, так и назад, в формуле используется коэффициент 5 вместо 10 в аналогичном уравнении для метода светопропускания. Это уравнение имеет силу, исходя из предположения, что коэффициент обратного рассеяния, числовая апертура и диаметр сердцевины остаются неизменными по всей длине световода. Если это не обеспечивается, то рекомендуется сделать два измерения на обоих концах световода, а результаты усреднить.
Поскольку мощность обратного рассеяния относительно мала, выдвигаются повышенные требования к чувствительности приемника. Для улучшения принимаемого сигнала проводится многократное усреднение отдельных измеренных величин. Измерительные приборы, работающие по принципу обратного рассеяния, называются оптическими рефлектометрами, использующими метод наблюдения за отраженным сигналом. Наряду с измерением коэффициента затухания они позволяют определить местоположение дефектов (изломов) в волоконном световоде, а также проверить оптические потери в соединенных световодах (скачки затухания из-за разъемных и неразъемных соединений). Кроме релеевского рассеяния, в основе работы оптического рефлектометра лежит и френелевское отражение.
Всегда, когда свет, распространяющийся в каком-нибудь материале (например, в оптическом волокне), 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 волокна, у его обрывов и иногда у стыков. Количество отраженного света зависит от величины изменения плотности материала (которая характеризуется показателем преломления – более высокий показатель преломления означает большую плотность), а также от угла, под которым свет падает на поверхность раздела между двумя материалами. Это явление называется фреиелевским отражением. Оно используется в оптическом рефлектометре для точного определения мест обрывов волокна.