Контроль параметров передачи вок.

В процессе технической эксплуатации ЛКС ВОЛП контроли­руют следующие параметры передачи ВОК:

–Коэффициент затухания ОВ и его отдельных участков в пре­делах строительных длин на ЭКУ;

-Затухание в сростках ОВ;

-Суммарное затухание ВОК на ЭКУ;

-Затухание отражений (возвратные оптические потери);

-Коэффициент отражения от неоднородностей

-Расстояние до нерегулярностей ОВ.

Регулярным называют ОВ, параметры которого постоянны по длине. Волокно, параметры которого по длине изменяются в пре­делах установленных допусков, является квазирегулярным. Со­ответственно место нарушения постоянства параметров волокна сверх пределов установленных допусков есть нерегулярность. Другими словами, нерегулярность-это сосредоточенный или про­тяженный участок ОВ, на котором изменения параметров пере­дачи по длине выходят за пределы установленных допусков. Не­регулярность без отражений вызвана, как правило, изгибами волокна, сварными соединениями волокон. Нерегулярность с от­ражениями (неоднородность) вызвана, как правило, микротрещи­нами, разъемными или механическими соединениями волокон.

При измерениях параметров передачи ВОК выявляют измене­ние этих параметров. Решение об отклонениях за пределы уста­новленных допусков и несоответствия установленным нормам принимают с учетом погрешностей производимых измерений.

Основными средствами контроля измерения для проведения непрерывного и периодического контроля, средствами измере­ния для проведения эпизодического контроля параметров пере­дачи ВОК (входящих в него ОВ) являются оптические рефлекто­метры обратного рассеяния, работающие во временной области. Порядок выполнения контрольных измерений параметров пере­дачи ВОК определяется инструкцией на применяемые оптичес­кие рефлектометры.

При измерениях следует учитывать, что с увеличением дли­тельности зондирующего импульса динамический диапазон уве­личивается, а разрешающая способность уменьшается. Погреш­ность измерения любых параметров ОВ увеличивается в «ниж­ней» части динамического диапазона, прилегающего к области шумов. Поэтому рекомендуемый запас по динамическому диапа­зону (Drms) должен быть не менее:

- 3 дб для измерения расстояния коэффициента отражения;

- 3 дб для измерения затухания участков и суммарного зату­хания;

- 8 дб для измерения затухания сростков,

- 6 дб для измерения коэффициента затухания.

При наличии в приборе режима автоматизированных измере­ний, рекомендуется отдавать предпочтение этому режиму, по­скольку повторяемость результатов измерений и их погрешность в меньшей степени зависит от квалификации оператора, чем при измерениях производимых в ручном режиме. Вместе с тем для исключения ошибок при работе в автоматическом режиме оператор обязан контролировать корректность расстановки маркеров.

Измерения по шкале затухания, результаты которых используют­ся для последующего сравнения в процессе эксплуатационного контроля, рекомендуется производить при одинаковых положе­ниях маркеров (курсоров) по шкале расстояний, поскольку это так же позволяет обеспечить повторяемость результатов измерений и уменьшить их погрешность.

Определение изменений характеристик ВОК в процессе эксп­луатации осуществляется путем сравнения текущей и контрольной характеристик обратного рассеяния (рефлектограмм) выделен­ного для этих целей технологического оптического волокна. Из­мерения выполняются с одной стороны элементарного кабель­ного участка (ЭКУ). Результаты текущих односторонних измере­ний сопоставляются с данными контрольных измерений, выпол­ненных с одной стороны ЭКУ в том же направлении. Текущие из­мерения выполняются строго по той же методике, что и конт­рольные, на том же оптическом волокне, с той же стороны ЭКУ, теми же средствами и при тех же установках (длительность зон­дирующего импульса, число усреднений и т.п.). Визуально откло­нения текущей рефлектограммы от контрольной оценивают:

При наложении текущей и контрольной рефлектограмм на эк­ране дисплея рефлектометра;

При вычитании текущей рефлектограммы из контрольной и наблюдении на дисплее рефлектометра разностной характерис­тики.

Количественно отклонения текущей рефлектограммы от конт­рольной оценивают путем сравнения параметров ВОК, опреде­ляемых по текущей и контрольной рефлектограммам в соответ­ствии с инструкцией на используемый оптический рефлектометр и нормативными документами /14/.

Рекомендуется установить следующие допуски на отклонения параметров ВОК

Для коэффициента затухания ОВ в пределах 10% от конт­рольных значений;

Для суммарного затухания ВОК на ЭКУ в пределах 0,5 дб;

Для затухания в сростках ОВ в пределах 0,1 дб

Для коэффициента отражения ( затухания отражений) менее 70 дб (более -70 дб) для квазирегулярных участков и в пределах 10% от контрольных значений неоднородностей.

Измерения методом обратного рассеяния - это косвенные из­мерения. Оценки затухания при контроле параметров ОВ на ЭКУ ВОЛП рассчитываются

по результатам прямых измерений харак­теристики обратного рассеяния (рефлектограммы) ОВ на ЭКУ.

Соответственно контроль должен осуществляться с учетом алго­ритмов обработки рефлектограмм. Согласно/20/ необходимо учи­тывать следующие рекомендации.

При измерении потерь в соединениях оптических волокон оцен­ка определяется вертикальным интервалом, измеренным между двумя прямыми линиями и, аппроксимирующими прилегающие к сростку квазирегулярные участки рефлектограмм до и после сро­стка. Границы квазирегулярных участков рефлектограмм выде­ляются либо оператором двумя маркерами, либо автоматически по алгоритму реализуемому программным обеспечением исполь­зуемого оптического рефлектометра. Измерения выполняются в режиме аппроксимации методом наименьших квадратов. В об­щем случае аппроксимирующие прямые линии не параллельны, поэтому измерение затухания в сростках ОВ и производится с дополнительной погрешностью, которая зависит от точности оп­ределения положения сростка. Положение сростка устанавлива­ется путем отсчета по шкале расстояний «оптического» расстоя­ния до сростка известного из паспорта на ЭКУ В порядке исклю­чения, при необходимости положение сростка может быть опре­делено по рефлектограмме как начало «ступеньки», которой ото­бражается сросток без отражений на рефлектограмме. Начало «ступеньки» рекомендуется определять как точку пересечения «переднего фронта ступеньки» на рефлектограмме с прямой ли­нией параллельной прямой, аппроксимирующей квазирегулярный участок рефлектограммы до сростка и отступающей от нее на величину установленного порога в дб. Следует учесть, погреш­ность определения положения сростка по рефлектограмме зави­сит от длительности зондирующего импульса и достаточно вели­ка. Поэтому данный способ применяется только в крайнем слу­чае.

Кроме этого, при измерении значения затухания в сростках ОВ следует принимать во внимание дополнительные факторы, искажающие результат:

Характер нерегулярности сростка: с отражением или без отра­жения, который влияет на мертвую зону;

Направление зондирования ОВ (различные знаки результатов измерений значения затухания в сростках ОВ).

Коэффициент затухания ОВ определяется углом наклона пря­мой линии, аппроксимирующей квазирегулярный участок рефлек­тограммы. Измерения могут выполняться в ручном, автомати­ческом и полуавтоматическом режимах. Суммарное затухание волокна ЭКУ производят по методике с исключением мертвой зоны на ближнем конце.

При этом реализуется описанный ниже алго­ритм выполнения измерений.

Производят измерение затухания ЭКУ без мертвой зоны меж­ду двумя точками, первая из которых устанавливается в начале рефлектограммы ЭКУ на участке ОВ за мертвой зоной, а вторая устанавливается в конце рефлектограммы ЭКУ. Производят из­мерение коэффициента затухания ОВ первой строительной дли­ны ЭКУ и вычисляют значение затухания участка ОВ в области мертвой зоны до указанной выше первой точки как произведение расстояния до этой точки от начала ЭКУ и коэффициента затуха­ния ОВ первой строительной длины ЭКУ. Определяют суммар­ное затухание ВОК на ЭКУ путем сложения полученных выше значений затухания.

Для корректного определения коэффициента отражения (за­тухания отражений) оптическими рефлектометрами предусмот­рена возможность ввода параметра обратного рассеяния ОВ. Параметр обратного рассеяния устанавливается для конкретно­го типа ОВ в зависимости от алгоритма расчета, реализуемого программным обеспечением используемого оптического рефлек­тометра и в соответствии с инструкцией на оптический рефлекто­метр.

Анализ оценок искомых параметров передачи ВОК и их откло­нений необходимо выполнять с учетом погрешностей измерений. Пределы основной абсолютной погрешности Д1_ измерения рас­стояния L от начала ОВ до требуемой точки ОВ на рефлектограмме (без учета погрешности из-за неопределенности показа-геля преломления) определяются формулой:

ΔL = ±(Δlh + SL х L + Δ L o) _: (10.10)

где Δlh + - начальная погрешность шкалы расстояния;

SL - относительная погрешность шкалы расстояния;

L- значение измеряемого расстояния;

Δ Lo - погрешность отсчетов. = ±(1 интервал между отсчета­ми).

Пределы основной абсолютной погрешности AL2 измерения расстояния L2 между двумя точками ОВ по одной и той же рефлектограмме (без учета погрешности из-за неопределенности показателя преломления) определяются формулой:

Δ L 2 = ±( SL х L2 + Δ L o),

Если измерение расстояния L2 между двумя точками ОВ про­изводится не по одной и той же рефлектограмме, а по двум раз­личным рефлектограммам, то результирующая погрешность оп­ределяется суммиэование погрешностей отдельных измерений, определенных по формуле (10.46).

Рекомендуются следующие значения пределов для состав­ляющих допускаемой основной абсолютной погрешности по шка­ле расстояния не более:

- ±2 м для начальной погрешности шкалы расстояния Δlh;

- ±0.0001 для относительной погрешности шкалы расстояния SL,

- ±(1 интервал между отсчетами) м для погрешности отсчетов Δ Lo.

Здесь относительная погрешность шкалы расстояния приве­дена для расстояния, измеряемого в м.

Пределы допускаемого значения основной абсолютной по­грешности ΔА2 по шкале затухания определяются формулой:

ΔА = ±( ΔАн + SLa х А) дб, (10.47)

где ΔАн - начальная погрешность шкалы затухания;

SLa -относительная погрешность шкалы затухания;

А - значение измеряемого затухания.

В технической документации на прибор относительная погреш­ность шкалы затухания может приводиться с наименованием «ли­нейность», а также указываться с размерностью дб/дб.

Пределы допускаемого значения основной абсолютной погреш­ности ДА2 измерения затухания А2 между двумя точками ОВ по одной и той же рефлектограмме определяются формулой:

ΔA2 = ± Sa хА2 дб,

Если измерение затухание А2 между двумя точками ОВ про­изводится не по одной и той же рефлектограмме, а по двум раз­личным рефлектограммам, то результирующая погрешность оп­ределяется суммирование погрешностей отдельных измерений, определенных по формуле (10.47).

Рекомендуемые значения пределов для составляющих допус­каемой основной абсолютной погрешности по шкале затухания не более:

- ±0,05 дб для начальной погрешности шкалы затухания дан;

- ±0.05 (или ±0.05 дб/дб) для относительной погрешности шка­лы затухания Sa.

Пределы допускаемого значения основной абсолютной погреш­ности по шкале затухания в технической документации на при­бор могут указываться в виде постоянных значений (в дб) для отдельных участков (диапазонов) шкалы затухания.

В технической документации на прибор могут приводиться пределы допускаемого значения основной абсолютной погрешности при измерении коэффициента затухания (в дб/км) и коэф­фициента отражения (в дб).

Рекомендуемые значения пределов допускаемой основной абсолютной погрешности не более:

- ±0,05 дб/км при измерении коэффициента затухания;

- ±4,0 дб при измерении коэффициента отражения.

При отсутствии в технической документации на прибор сведе­ний о значениях пределов допускаемых основных абсолютных погрешностей по шкале затухания предполагается, что погреш­ность по шкале затухания не нормирована.

Измерения расстояний до нерегулярностей ОВ

Измерения расстояний до нерегулярностей выполняются как в процессе планово-профилактических, так и аварийных и конт­рольных измерений. При этом порядок производства измерений, общие принципы и требования сохраняются Согласно /26/ изме­рения расстояний следует выполнять в соответствии с изложен­ными ниже рекомендациями.

При измерении расстояния по рефлектограмме следует учи­тывать значение показателя преломления. Рекомендуется исполь­зовать приборы, позволяющие вводить индивидуальные значе­ния показателя преломления для отдельных строительных длин ВОК (или отрезков ОВ). Следует учитывать различие в результа­тах измерения:

- расстояния (до нерегулярностей) в ОВ как параметра пере­дачи («оптическую длину»), и физической длины ВОК до этой нерегулярности.

- геометрического расстояния до фактического (географичес­кого) расположения нерегулярности ОВ в ВОК и расстояния до этой нерегулярности, измеряемого по рефлектограмме ОВ.

При определении географического положения нерегулярнос­ти на трассе рекомендуется производить привязку к местности с учетом реального расположения известных конструктивных эле­ментов ЛКС (например, муфт). При этом расстояние до нерегу­лярности следует определять относительно ближайшей муфты с учетом запаса ВОК, который определяется из паспорта на ЛКС (кабельный участок). Привязка может производиться в процессе строительства ЛКС ВОЛП или при последующей паспортизации. Выполнение привязки в процессе строительства позволяет обес­печивать большую точность за счет определения расстояния до конца уже сооруженного участка.

Определение расстояния до отражающей неоднородности (конец ОВ до присоединения к нему следующей строительной длины), при одинаковых значениях рас­стояния и параметрах измерения (длительность зондирующего импульса, динамический диапазон и т.д.) Точнее, чем до неотра­жающей нерегулярности (место сварки), особенно при недоста­точном запасе динамического диапазона.

Расстояние («физическое») Lh.bok до нерегулярности в ВОК может быть определено по значению расстояния («оптического») Lh.ов до этой нерегулярности в ОВ, измеренному по рефлектограмме, по формуле

Lh.bok = Lh.bok * ков

где ков - коэффициент укорочения, который (в предположе­нии о равномерности укладки ОВ в ВОК) определяется соотно­шением

Ков = Lh.bok / Lob

Где L.bok - фактическое значение строительной длины; Lob -фактическое значение длины ОВ в строительной длине ВОК, из­меряемое по рефлектограмме.

При определении расстояния Lh.г до географического (топо­логического) положения нерегулярности в ВОК на трассе (в кана­лизации) относительно точки привязки (муфты) может быть ис­пользована формула

Lh.г = Lh.bok * квок - L3,

Где L3 - длина запаса ВОК возле муфты; квок - коэффициент укорочения, который (в предположении о равномерности уклад­ки ВОК в канализации по трассе) определяется соотношением

Квок = Lk / Lbok

Где Lk- длина канализации по трассе, в которой уложен ВОК, имеющий длину Lh.bok.

При возникновении нерегулярностей одновременно в несколь­ких (N) контролируемых ОВ, например при повреждении ВОК, гео­графическое положение этого повреждения может быть уточне­но усреднением значений расстояний до нерегулярности в отдель­ных контролируемых ОВ. Некоторое уточнение предполагаемого географического положения нерегулярности ОВ (повреждения ВОК) можно получить, оценив расстояние до этой нерегулярнос­ти (повреждение) точки привязки (муфты) этой же строительной длины (с дальней стороны), используя методику, приведенную выше. Однако достоверность этой оценки может оказаться ниже, чем у предыдущей, выполненной относительно ближайшей точки привязки.

При необходимости получения оценки погрешности ΔLh.г определения Lhг следует применять стандартные форму­лы расчета погрешностей для суммы и произведений всех величин (и коэффициентов), входящих в формулы, приведенные выше.

Однако, учитывая, что погрешности коэффициентов, как пра­вило, не известны, для практических целей можно использовать оценку

/ ΔLh.г ≥ Δlob * ков* квок/,

где Δlob - погрешность определения расстояния по рефлекгограмме до нерегулярности ОВ относительно точки привязки(-муфты).

Лекция №