| engineerklub | Дата: Вторник, 21.02.2023, 07:11 | Сообщение # 1 |
 Генералиссимус
Группа: Администраторы
Сообщений: 37439
Статус: Offline
| Методы и средства измерений в телекоммуникационных системах. Вариант 24. 2023 год
Тип работы: Работа Лабораторная
Сдано в учебном заведении: ДО СИБГУТИ
Описание:
Лабораторная работа №1.
"Математическая модель измерения
по методу обратного рассения"
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1 Изучить:
Теоретические основы метода обратного рассеяния;
Особенности измерений по методу обратного рассеяния;
2 Получить практические навыки идентификации параметров оптических кабелей по рефлектограммам.
Инструкция по установке программы лабораторной работы
Нажмите левой кнопкой мыши на ссылку "Лабораторная работа OTDR".
В появившемся диалоговом окне выберите "Сохранить эту программу на диске" и нажмите "ОК"
Примечание: файлы лабораторных работ и методические указания запакованы в самораспаковывающийся архив.
Выберите мышью скаченный файл OTDR.exe и запустите распаковку архива двойным щелчком мыши. При этом откроется окно самораспаковывающего архива WinRAR:
В поле "Папка назначения" выберите корневой каталог диска С:\\ и нажмите кнопку "Извлечь".
Примечание: если при распаковке откроется окно Помощника по совместимости программ, то укажите, что эта программа установлена правильно.
Откройте окно проводника и перейдите в корневой каталог диска С:/
На диске "С" зайдите в папку "Установочные файлы лабораторной работы", нажав для этого по ней два раза левой кнопокой мыши.
Нажмите два раза мышкой по иконке "Setup.exe", в открывшемся окне нажмите кнопку "ОК", затем в новом окне нажмите мышкой по кнопке с изображенной на ней компьютером. По завершении установки нажмите кнопку "ОК"
Из коневого каталога диска C:/ скопируйте папку "Source" в папку "OTDR.exe", которая появилась в папке "Program Files" (или в папке "Program Files(х86)") при установке (см. предыдущий рисунок).
Для запуска лабораторной работы запустите файл "OTDR.exe" из папки "OTDR.exe" (в папке Program Files). При этом откроется окно лабораторной работы:
Успехов в выполнении работы!
Методические указания по выполнению лабораторной работы
При методе обратного рассеяния свет вводится и выводится на одном конце волоконного световода см. рис.1 Дополнительно можно получить информацию о процессе затухания вдоль световода.
1 – Источник света
2 – Светоделитель
3 – Волоконный световод
4 – Устройство оценки данных
5 – Фотодетектор
Рис. 1.
В основу метода положено рэлеевское рассеяние. В то время как основная часть световой мощности распространяется в направлении "вперед", небольшая ее часть рассеивается назад к передатчику. Эта мощность обратного рассеяния по мере прохождения назад по волоконному световоду также претерпевает затухание. Оставшаяся часть мощности с помощью светоделителя, например полупрозрачного зеркала, расположенного перед световодом, выводится и измеряется. По этой световой мощности обратного рассеяния и времени прохождения по светоду можно построить кривую, на которой наглядно видно затухание по всей длине световода см. рис.2 Прохождение сигнала обратного рассеяния во времени можно легко наблюдать с помощью осциллоскопа.
1 – Обратное рассеяние в начале световода
2 – Обратное рассеяние в соеденителе
3 – Обратное рассеяние в конце световода
Рис. 2.
Если коэффициент затухания и коэффициент обратного рассеяния остаются постоянными по 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 обуславливает 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 в стекле сердцевины можно рассчитать длину L волоконного световода:
где
- длина волоконного световода, км
- разность времени между пиками начального и конечного импульсов,
- скорость света в вакууме 300 000 км/с
- действительный групповой показатель преломления стекла сердцевины.
Коэффициент затухания для любого участка световода между точками и подсчитывается по формуле:
СКАЧАТЬ
|
| |
|
|
| engineerklub | Дата: Вторник, 21.02.2023, 07:12 | Сообщение # 2 |
|
Генералиссимус
Группа: Администраторы
Сообщений: 37439
Статус: Offline
| Вследствие того, что свет проходит вперед и назад, здесь используется коэффициент 5 в противоположность коэффициенту 10, используемому в аналогичном уравнении для метода светопропускания. Это уравнение имеет силу, исходя из предложения, что коэффициент обратного рассеяния, числовая апертура и диаметр сердцевины остаются неизменными по длине световода. Если это не обеспечивается, то рекомендуются провести 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, в которых реализован метод наблюдения за отраженным сигналом. Наряду с измерением коэффициента затухания можно определить местоположения дефектов (изломов) в волоконном световоде, а также проверить оптические потери в соединенных световодах (скачки затухания из-за разъемных и неразъемных соединений).
Методы измерения затухания с использованием светопропускания на европейском уровне описаны в европейском уровне описаны в Европейском стандарте EN 188000 (национальный немецкий стандарт VDE 0888, часть 101), а на международном уровне - в стандарте МЭК (IEC 60793-1-4, методы CIA/CIB). Метод обратного рассеяния документально описан в Европейском стандарте EN 188000 (национальный немецкий стандарт VDE 0888, часть 101) и в международном стандарте МЭК (IEC 60793-1-4, метод CIC).
Метод обратного рассеяния основан на введении в оптическое волокно импульсного оптического излучения и последующем анализе той малой части светового потока, которая возвращается на фотоприемник в результате обратного рассеивания и отражений распространяющейся в волокне световой волны. При этом световой поток, проходящий по световоду, претерпевает экспоненциальное затухание, т.е. величина P потока светового излучения (амплитудное значение) после прохождения волокна длиной x уменьшается от величины P0 до
P=P0e-ax = P0e-(aa + as) x, (1)
где коэффициент затухания a является мерой затухания. Он может быть разделен на коэффициент поглощения aa и коэффициент рассеяния as. На интервале x + Δx поток излучения меняется на величину ΔP. Для Δx << x справедливо выражение
ΔP = -P0ae-axΔx = -P0ase-ax - P0aae-axΔx, (2)
в котором первый член равенства соответствует составляющей рассеяния, а второй – составляющей поглощения потерь светового сигнала на интервале x + Δx .
Cледует подчеркнуть, что aa и as должны быть постоянны по длине световода. На практике это условие в большинстве случаев выполняется. Исключения ограничены локальными отклонениями и могут быть учтены при расчете.
Рассеянный свет распространяется во все стороны и покидает световод почти полностью. Однако небольшая часть рассеянного света распространяется по световоду обратно и лежит в пределах возможного угла распространения. Распространяющийся в обратном направлении свет от общего рассянного света составляет долю, определяемую коэффициент
G = W/4p = A2N /4n20 , (3)
Где n0 – максимальный коэффициент преломления сердцевины световода; AN – апертурное число и Ω - соответствующий пространственный угол в световоде. Считается, что обратное рассеяние не превышает рассеяния в других направлениях. Для n0=1,46 и AN=0,20 G=6,8×10-3 . В градиентных световодах G еще меньше (около –24ДБ), так как интенсивность света и угол распространения вне сердцевины световода уменьшаются и поддается расчету только для случая чисто релеевского рассеяния. Для дотированных кварцевых и стеклянных волокон это условие выполняется не всегда, поэтому выражение (3) дает лишь оценку. Интервал Δx измерения в световоде зависит от длительности импульса измерителя и для гауссовых импульсов определяется так
Dx =(с/ng) ×Dt (4)
Где Δt – половина длительности измерительного импульса; С – скорость света в вакууме; групповой коэффициент преломления сердцевины световода. Теперь, исходя из (2)-(4), можем расчитать сигнал обратного рассеяния на входе световода:
СКАЧАТЬ
|
| |
|
|
