15. dubna 2020
Ve vláknových komunikacích a fotovoltaických systémech vše závisí na světle. O tom, zda lze signál správně přijímat, rozhoduje výhradně optický výkon. Měřič optického výkonu (OPM) je nejzákladnějším nástrojem pro měření síly optického signálu – bez něj je testování optického spoje jako puls ve tmě.
Ve vláknových komunikacích a fotovoltaických systémech závisí veškerý přenos signálu na světle. A síla tohoto světla přímo určuje, zda lze signál správně přijímat. Měřič optického výkonu (OPM) je nejzákladnějším nástrojem pro měření síly optického signálu – bez něj je testování optického spoje jako zavázat si oči a hádat.
Základní princip není složitý: fotodetektor (typicky InGaAs nebo germaniová fotodioda) převádí dopadající optické signály na elektrické signály a obvody je převádí na hodnoty výkonu vyjádřené v dBm (decibel-miliwatty) nebo μW (mikrowatty). dBm je logaritmická jednotka: 0dBm = 1mW, -10dBm = 0,1mW, -30dBm = 0,001W. Hodnota dBm spočívá v tom, že udržuje čtení čitelné, i když optický výkon překračuje řády – vláknová spojka s vysílacím výkonem 0dBm a přijímacím výkonem -25dBm má útlum 25dB, což znamená 300krát menší výkon na přijímači, ale vyjádřeno jako jediné číslo: 25.
OPM je spíše nepostradatelný než volitelný, protože slouží třem neredukovatelným funkcím. Nejprve změří výstupní výkon na vysílací straně, aby potvrdil, že světelný zdroj pracuje v rámci specifikací. Za druhé, měří vstupní výkon na přijímací straně, aby potvrdil, že signál je nad prahem citlivosti přijímače. Za třetí, odečtení dvou výnosových ztrát spoje – jediné nejdůležitější metriky pro posuzování kvality optického spoje. Společně tyto tři funkce představují kompletní fyzikální vyšetření každého optického spoje.
Obvyklá mylná představa je, že OPM jsou pouze pro laboratoře. Ve skutečnosti je terénní inženýři používají denně – pro akceptaci optického backhaul na telekomunikačních základnových stanicích, testování propojení optických vláken v datových centrech a kontroly optického komunikačního spojení ve fotovoltaických elektrárnách. PK56A je navržen speciálně pro použití v terénu, přičemž vyvažuje přesnost na laboratorní úrovni s přenosností z ruky.
Při výběru OPM jsou rozhodující tři parametry. Nechte někoho špatně a výsledky testu jsou neplatné.
Za prvé: vlnová délka. Světlo ve vláknu není bílé světlo – je to laserové nebo LED světlo o specifických vlnových délkách. Běžné vlnové délky vláknové komunikace zahrnují 850nm (multimode), 1310nm (single-mode), 1550nm (single-mode) a 1625nm (pro testování systému DWDM). OPM musí být kalibrován na správnou vlnovou délku档位, protože odezva detektoru se mění s vlnovou délkou — stejný detektor může být dvakrát citlivější při 850nm než při 1550nm. Použití 850nm kalibrační křivky k měření 1550nm světla může vést k odečtu o 20 % nebo více. PK56A podporuje sedm nastavení vlnových délek pokrývajících 850nm až 1625nm, které odpovídají vlnovým délkám běžné komunikace – žádný nesoulad vlnových délek, kterého byste se měli v terénu obávat.
Za druhé: výkonový rozsah. Rozsah určuje, jak silný světelný signál může OPM měřit. Příliš malý dosah riskuje zničení detektoru silným světlem; příliš velký rozsah nemůže měřit slabé světlo. Optický výkon v terénu se obvykle pohybuje v rozmezí -70dBm až +10dBm. -70dBm je spodní hranice citlivosti většiny přijímačů; +10dBm je maximální výkon většiny světelných zdrojů. Rozsah PK56A pokrývá -70dBm až +10dBm, což odpovídá většině terénních scénářů.
Za třetí: přesnost. Přesnost OPM je typicky vyjádřena jako ±0,1dB až ±0,3dB. ±0,1dB znamená chybu v rozmezí 2 % – prémiový stupeň. ±0,3dB znamená asi 7% chybu – dostačující pro většinu inženýrských akceptací. Na přesnosti záleží, protože pokud má OPM přesnost ±0,3dB a technická specifikace vyžaduje chybu ztráty spojení v rozmezí ±0,5dB, samotné OPM představuje 60 % povoleného rozpočtu na chyby a ponechá jen malou rezervu pro samotný odkaz.
Tradiční testování vláken vyžadovalo několik zařízení: OPM pro napájení, pero s červeným světlem pro lokalizaci závady a zdroj světla pro vstřikování testovacího signálu. PK56A integruje všechny tři do jediného kapesního zařízení a jeho základní hodnotou je all-in-one.
Hlavním tělem PK56A je OPM podporující sedm vlnových délek a rozsah -70dBm až +10dBm. Kromě toho má vestavěný zdroj červeného světla (650nm), který vstřikuje červené světlo do vlákna prostřednictvím adaptérů FC/UPC nebo SC/UPC. Červené světlo slouží k vizualizačnímu účelu: když je červené světlo vstříknuto do vlákna, je-li uprostřed přerušeno, červené světlo uniká ven a je viditelné pouhým okem. To je užitečné zejména pro odstraňování problémů s propojkami vláken – není potřeba OTDR (optický reflektometr v časové oblasti, zařízení stojící desítky tisíc juanů). Pouze jeden PK56A rychle určí, zda je propojka dobrá.
PK56A také podporuje univerzální optická rozhraní. FC, SC, ST, LC a další typy rozhraní jsou podporovány výměnou adaptérů – není potřeba samostatných zařízení pro každý typ rozhraní. V terénu různé systémy používají různá rozhraní – SC v telekomunikacích, LC v datových centrech, FC v CATV – a podpora více rozhraní PK56A znamená, že jedno zařízení zvládne všechny scénáře.
V praxi PK56A přidává hodnotu díky provozní jednoduchosti. Jeho displej zobrazuje současně naměřené hodnoty dBm i μW a přímo ukazuje, zda je výsledek testu v rámci specifikací (PASS / WARNING / FAIL) – není nutné ruční vyhledávání v tabulce. Ukládá výsledky testů pro porovnání s historickými daty.
V praxi testování vláken v terénu způsobuje několik opakujících se chyb zbytečné ztráty. Jejich porozuměním předchází skutečným problémům. První chybou je nezkontrolování nastavení vlnové délky před měřením. Jak bylo uvedeno, kalibrační křivky OPM se liší podle vlnové délky. Nastavení nesprávné vlnové délky档位 způsobí, že se hodnoty sníží o 10 % až 20 %. Mnoho pracovníků v terénu, aby si ušetřilo problémy, používá pro všechna měření stejnou vlnovou délku档位 — to se může lišit o 10 % až 20 % při měření 1310nm a 1550nm jednovidového vlákna.
Druhou chybou je ignorování čistoty konce vláken. Prach, olej nebo škrábance na koncové ploše vlákna (koncová plocha konektoru) způsobují extra ztrátu při vložení a odrazy a výsledky testů mohou nesprávně přisuzovat kontaminaci koncové plochy jako problémy s kvalitou spojení vláken. Jednoduchá metoda samokontroly: před testováním zkontrolujte koncovou plochu pomocí zvětšovací čočky. Pokud je znečištěný, před měřením jej očistěte speciální tyčinkou na čištění vláken a bezvodým alkoholem. Mnoho chyb typu „ztráta spojení překračuje specifikaci“ se samo vyřeší po vyčištění koncové části.
Třetí chybou je testování pouze jednoho vlákna. V optickém spoji jsou typicky dvě vlákna — jedno pro vysílání (Tx), jedno pro příjem (Rx). Ztráta spojení se může mezi těmito dvěma lišit. Při testování pouze jednoho a vyvozování závěrů může dojít k problémům s druhým. Správný přístup je otestovat oba a porovnat rozdíl ztrát. Pokud rozdíl překročí 3dB, jedno vlákno může mít problémy s ohýbáním, rozdrcením nebo zakončením.
Čtvrtou chybou je nezaznamenávání testovacích dat. Data OPM – vysílací výkon, přijímací výkon, ztráta spojení – tvoří „zdravotní záznam“ optického spojení. Pokud se data po testování nezaznamenají, když se vyskytnou budoucí problémy s připojením, neexistuje způsob, jak určit, zda „předtím to bylo dobré“ nebo „předtím to mělo problémy“. Správným přístupem je zaznamenat všechna data po každém testu, archivovat je podle čísla odkazu a vytvořit záznam testu časové řady.
Komplexní testování vláken přesahuje pouhé měření výkonu. Kompletní pracovní postup akceptace optického spoje by měl zahrnovat: test napájení na vysílací straně (potvrzující, že výstup světelného zdroje je v rámci specifikací), test napájení na přijímací straně (potvrzující, že signál je nad citlivostí přijímače), výpočet ztráty spoje (odečtení dvou a porovnání s návrhovými hodnotami), kontrolu koncového vlákna (čistota a integrita) a ověření spojitosti červeného světla (rychlé vyloučení chyb propojek).
Při výběru testovacího zařízení by neměla být rozhodujícím faktorem samotná cena. Integrované zařízení s OPM a zdrojem červeného světla (jako PK56A) je levnější, spolehlivější a mnohem méně časově náročné než nákup OPM a červeného pera samostatně. Základní hodnotou zařízení, jako je PK56A, není přesnost měření – je to schopnost dokončit úplné vyhodnocení optického spojení za 10 minut namísto nošení tří zařízení, výměny tří rozhraní a vyhledávání tří tabulek.
Kupující by také měli věnovat pozornost detailům, které lze v marketingových materiálech snadno přehlédnout: zda zařízení podporuje export dat (pro integraci s inženýrskými řídicími systémy); zda vláknové adaptéry pokrývají typy rozhraní používané v terénu; zda jsou podporovány dlouhé vlnové délky (1625nm, pro testování systému DW mimo pásmo); a zda životnost baterie odpovídá celodennímu používání v terénu. Tyto detaily určují, zda si zařízení skutečně zvykne, nebo skončí zapomenuté v šuplíku. View the PV Test Instruments Collection
Sdělte nám svůj projektový scénář a požadavky a my do 24 hodin vybereme správné řešení a poskytneme cenovou nabídku.
Získejte bezplatnou cenovou nabídkuPK56A optical power meter, PK56B-E integrated OPM + red light source (2mW/5mW/10mW/20mW) — five series covering the complete needs from basic optical power testing to long-distance red-light fault location. Seven-wavelength coverage, multi-interface compatibility, wide-temperature design — designed for field testing and acceptance at PV plants, telecom base stations, and data centers.
Explore the PV Test Instruments →