اصول تست فیبر: قدرت سنج نوری - چرا برای هر پیوند فیبر ضروری است

مقاله

15 آوریل 2020

در ارتباطات فیبر و سیستم های فتوولتائیک، همه چیز به نور بستگی دارد. اینکه آیا می توان یک سیگنال را به درستی دریافت کرد یا خیر، کاملاً توسط توان نوری تعیین می شود. توان سنج نوری (OPM) ابتدایی ترین ابزار برای اندازه گیری قدرت سیگنال نوری است – بدون آن، تست پیوند فیبر مانند احساس یک پالس در تاریکی است.

متر برق نوری: اولین اصل آزمایش فیبر

در ارتباطات فیبر و سیستم های فتوولتائیک، تمام انتقال سیگنال به نور بستگی دارد. و قدرت آن نور مستقیماً تعیین می کند که آیا سیگنال می تواند به درستی دریافت شود یا خیر. توان سنج نوری (OPM) ابتدایی ترین ابزار برای اندازه گیری قدرت سیگنال نوری است – بدون آن، آزمایش پیوند فیبر مانند بستن چشمان خود و حدس زدن است.

اصل اصلی پیچیده نیست: یک آشکارساز نوری (معمولاً یک InGaAs یا فتودیود ژرمانیومی) سیگنال‌های نوری برخوردی را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند و مدار آن‌ها را به قرائت‌های توان بیان شده در dBm (دسی بل-میلی‌وات) یا میکرووات (میکرووات) تبدیل می‌کند. dBm یک واحد لگاریتمی است: 0dBm = 1mW، -10dBm = 0.1mW، -30dBm = 0.001W. ارزش dBm این است که خواندن را حتی زمانی که توان نوری مرتبه های بزرگی را در بر می گیرد، خواندنی نگه می دارد - یک پیوند فیبری با توان ارسال 0dBm و توان دریافتی -25dBm دارای 25dB میرایی است، یعنی 300 برابر قدرت کمتری در گیرنده، اما به صورت یک عدد بیان می شود: 25.

OPM به جای اختیاری ضروری است زیرا سه عملکرد تقلیل ناپذیر را انجام می دهد. ابتدا، توان خروجی سمت انتقال را اندازه گیری می کند تا تأیید کند منبع نور مطابق با مشخصات کار می کند. دوم، توان ورودی سمت دریافت را اندازه گیری می کند تا تایید کند که سیگنال بالاتر از آستانه حساسیت گیرنده است. سوم، کم کردن دو بازده از دست دادن پیوند - مهمترین معیار برای قضاوت در مورد کیفیت پیوند فیبر. این سه عملکرد با هم یک بررسی فیزیکی کامل از هر پیوند فیبر را تشکیل می دهند.

یک تصور غلط رایج این است که OPM ها فقط برای آزمایشگاه ها هستند. در واقعیت، مهندسان میدانی روزانه از آنها استفاده می کنند - برای پذیرش بک هال فیبر در ایستگاه های پایه مخابراتی، آزمایش اتصال فیبر در مراکز داده، و بررسی پیوند ارتباطات فیبر در نیروگاه های PV. PK56A به طور خاص برای استفاده در میدان طراحی شده است و دقت آزمایشگاهی را با قابلیت حمل دستی متعادل می کند.

مشخصات کلیدی: طول موج، برد، و دقت - هیچکدام نمی توانند اشتباه باشند

هنگام انتخاب یک OPM، سه پارامتر تعیین کننده هستند. هر یک را اشتباه بگیرید و نتایج آزمایش نامعتبر است.

اول: طول موج. نور در فیبر نور سفید نیست، بلکه نور لیزر یا LED در طول موج های خاص است. طول موج های ارتباطی فیبر رایج شامل 850 نانومتر (چند حالته)، 1310 نانومتر (تک حالت)، 1550 نانومتر (تک حالت)، و 1625 نانومتر (برای آزمایش سیستم DWDM) است. OPM باید در طول موج صحیح 档位 کالیبره شود زیرا پاسخ آشکارساز با طول موج متفاوت است - همان آشکارساز می تواند در 850 نانومتر دو برابر حساس تر از 1550 نانومتر باشد. استفاده از منحنی کالیبراسیون 850 نانومتری برای اندازه‌گیری نور 1550 نانومتری می‌تواند باعث کاهش 20 درصد یا بیشتر شود. PK56A از هفت تنظیم طول موجی پشتیبانی می‌کند که 850 تا 1625 نانومتر را پوشش می‌دهد، که با طول‌موج‌های ارتباطی اصلی مطابقت دارد - بدون عدم تطابق طول موج در میدان، نگران نباشید.

دوم: محدوده قدرت. محدوده تعیین می کند که OPM چقدر می تواند سیگنال نوری را اندازه گیری کند. محدوده بسیار کوچک خطر تخریب آشکارساز با نور قوی را دارد. یک برد خیلی بزرگ نمی تواند نور ضعیف را اندازه گیری کند. توان نوری آزمایش میدانی معمولاً از -70dBm تا +10dBm است. -70dBm حد کمتر حساسیت اکثر گیرنده ها است. +10dBm حداکثر خروجی بیشتر منابع نور است. محدوده PK56A -70dBm تا +10dBm را پوشش می‌دهد که با اکثر سناریوهای میدانی مطابقت دارد.

سوم: دقت. دقت OPM معمولاً به صورت ± 0.1dB تا ±0.3dB بیان می شود. ± 0.1dB به معنای خطای 2٪ - درجه حق بیمه است. ± 0.3dB یعنی حدود 7% خطا - برای اکثر پذیرش مهندسی کافی است. دقت مهم است زیرا اگر OPM دارای دقت ± 0.3dB باشد و مشخصات مهندسی نیاز به خطای از دست دادن پیوند در ± 0.5dB داشته باشد، OPM به تنهایی 60 درصد از بودجه خطای مجاز را تشکیل می دهد و حاشیه کمی برای خود پیوند باقی می گذارد.

PK56A: یک دستگاه گردش کار آزمایش کامل فیبر را پوشش می دهد

آزمایش فیبر سنتی به چندین دستگاه نیاز داشت: یک OPM برای برق، یک خودکار نور قرمز برای محل خطا، و یک منبع نور برای تزریق سیگنال آزمایشی. PK56A هر سه را در یک دستگاه دستی ادغام می کند و ارزش اصلی آن همه در یک بودن است.

بدنه اصلی PK56A یک OPM است که از هفت طول موج و محدوده -70dBm تا +10dBm پشتیبانی می کند. علاوه بر این، یک منبع نور قرمز داخلی (650 نانومتر) دارد که نور قرمز را از طریق آداپتورهای FC/UPC یا SC/UPC به فیبر تزریق می‌کند. نور قرمز یک هدف تجسمی را انجام می دهد: وقتی نور قرمز به فیبر تزریق می شود، اگر در وسط آن شکسته شود، نور قرمز در هنگام شکست به بیرون نشت می کند و با چشم غیر مسلح قابل مشاهده می شود. این به ویژه برای عیب یابی جامپرهای فیبر مفید است - بدون نیاز به OTDR (بازتاب سنج دامنه زمان نوری، دستگاهی با هزینه ده ها هزار یوان). فقط یک PK56A به سرعت تشخیص می دهد که یک جامپر خوب است یا خیر.

PK56A همچنین از رابط های فیبر جهانی پشتیبانی می کند. FC، SC، ST، LC، و دیگر انواع رابط با تغییر آداپتورها پشتیبانی می شوند - بدون نیاز به دستگاه های جداگانه در هر نوع رابط. در این زمینه، سیستم‌های مختلف از رابط‌های مختلفی استفاده می‌کنند - SC در مخابرات، LC در مراکز داده، FC در CATV - و پشتیبانی چند رابط PK56A به این معنی است که یک دستگاه همه حالات را مدیریت می‌کند.

در عمل، PK56A از طریق سادگی عملیاتی به ارزش افزوده می‌شود. نمایشگر آن هر دو dBm و μW را به طور همزمان نشان می‌دهد و مستقیماً نشان می‌دهد که آیا نتیجه آزمایش در محدوده مشخصات است (PASS / WARNING / FAIL) - نیازی به جستجوی دستی جدول نیست. نتایج آزمایش را برای مقایسه با داده های تاریخی ذخیره می کند.

چهار اشتباه رایج در تست میدانی

در آزمایش فیبر میدانی، چندین اشتباه تکراری باعث تلفات غیر ضروری می شود. درک آنها از مشکلات واقعی جلوگیری می کند. اولین اشتباه، بررسی نکردن تنظیم طول موج قبل از اندازه گیری است. همانطور که بحث شد، منحنی های کالیبراسیون OPM بر اساس طول موج متفاوت است. تنظیم طول موج اشتباه باعث کاهش 10% تا 20% می شود. بسیاری از کارکنان میدانی، برای صرفه جویی در دردسر، از طول موج یکسان برای همه اندازه‌گیری‌ها استفاده می‌کنند - در هنگام اندازه‌گیری فیبر تک حالته 1310 نانومتر و 1550 نانومتر، این می‌تواند 10 تا 20 درصد منحرف شود.

اشتباه دوم نادیده گرفتن تمیزی انتهای صورت فیبر است. گرد و غبار، روغن یا خراش روی صفحه انتهایی فیبر (وجهه انتهایی اتصال دهنده) باعث از بین رفتن و بازتاب اضافی درج می شود و نتایج آزمایش می تواند آلودگی سطح انتهایی را به عنوان مشکلات کیفیت پیوند فیبر به اشتباه نسبت دهد. یک روش ساده خود بررسی: قبل از آزمایش، قسمت انتهایی آن را با یک لنز ذره بین بررسی کنید. اگر کثیف است، قبل از اندازه گیری با یک چوب تمیزکننده فیبر اختصاصی و الکل بدون آب تمیز کنید. بسیاری از خرابی‌های «از دست رفتن پیوند از مشخصات بیشتر است» پس از تمیز کردن نهایی صورت خود به خود برطرف می‌شوند.

اشتباه سوم آزمایش فقط یک فیبر است. در پیوند فیبر، معمولاً دو فیبر وجود دارد - یکی برای انتقال (Tx)، یکی برای دریافت (Rx). از دست دادن لینک می تواند بین این دو متفاوت باشد. آزمایش تنها یکی و نتیجه گیری ممکن است مشکلات دیگری را از دست بدهد. روش صحیح این است که هر دو را آزمایش کنید و تفاوت ضرر را مقایسه کنید. اگر اختلاف بیش از 3dB باشد، ممکن است یک فیبر دارای مشکلات خمش، خرد شدن یا ختم شود.

اشتباه چهارم عدم ثبت داده های تست است. داده‌های OPM - توان انتقال، توان دریافت، از دست دادن پیوند - "سوابق سلامت" یک پیوند فیبر را تشکیل می‌دهد. اگر داده‌ها پس از آزمایش ثبت نشوند، زمانی که مشکلات پیوند آینده ایجاد می‌شوند، هیچ راهی برای تعیین اینکه «قبلاً خوب بود» یا «قبلاً مشکل داشت» وجود ندارد. روش صحیح این است که پس از هر آزمون، همه داده‌ها را بایگانی کنید، با شماره پیوند، یک رکورد آزمایشی سری زمانی ایجاد کنید.

مشاوره عملی برای تیم های پذیرش و تعمیر و نگهداری مهندسی

آزمایش جامع فیبر فراتر از اندازه گیری صرف قدرت است. یک گردش کاری کامل پذیرش پیوند فیبر باید شامل: تست قدرت سمت انتقال (تأیید خروجی منبع نور در محدوده مشخصات است)، تست قدرت سمت دریافت (تأیید سیگنال بالاتر از حساسیت گیرنده است)، محاسبه تلفات پیوند (کم کردن این دو و مقایسه با مقادیر طراحی)، بازرسی فیبر انتهایی (تمیز بودن و یکپارچگی) و روشن‌سازی نور قرمز به‌طور کامل).

هنگام انتخاب تجهیزات تست، قیمت به تنهایی نباید عامل تعیین کننده باشد. یک دستگاه یکپارچه با OPM و منبع نور قرمز (مانند PK56A) ارزان‌تر، قابل اعتمادتر و زمان‌برتر از خرید جداگانه خودکار OPM و نور قرمز است. ارزش اصلی دستگاهی مانند PK56A دقت اندازه گیری نیست - این توانایی تکمیل یک ارزیابی کامل پیوند فیبر در 10 دقیقه به جای حمل سه دستگاه، تغییر سه رابط و جستجوی سه جدول است.

خریداران همچنین باید به جزئیاتی که به راحتی در مواد بازاریابی نادیده گرفته می شوند توجه کنند: آیا دستگاه از صادرات داده ها پشتیبانی می کند (برای ادغام با سیستم های مدیریت مهندسی). آیا آداپتورهای فیبر انواع رابط مورد استفاده در این زمینه را پوشش می دهند. آیا طول موج های بلند (1625 نانومتر، برای آزمایش خارج از باند سیستم DW) پشتیبانی می شود یا خیر. و اینکه آیا عمر باتری یک روز کامل استفاده میدانی را برآورده می کند یا خیر. این جزئیات تعیین می کند که آیا دستگاه واقعاً مورد استفاده قرار می گیرد یا در کشو فراموش می شود. View the PV Test Instruments Collection