用光時(shí)域反射計(jì)測接頭損耗_五點(diǎn)法_.pdf

用光時(shí)域反射計(jì)測接頭損耗五點(diǎn)法 楊文奎 摘要 本文介紹五點(diǎn)法用光時(shí)域反射計(jì)測量光纖接頭損耗的一種方法的原理 數(shù)學(xué)模式 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及測 試結(jié)果 用此法可以更加快速 方便和準(zhǔn)確地測出接頭損耗 一 問題的由 來 目前 切斷法和 時(shí)域 法是用來測試光路系 統(tǒng)損耗的最 常用 的兩個(gè)基本方 法 由于時(shí)域法 能以非破壞性的單端方式進(jìn)行測試 并能給出 損耗隨長度分布的曲線 因此 有些場合損耗 的測試就只 能用這個(gè)方法 例 如 由數(shù)段光纖 和接頭連接起來的一個(gè)長距離光通信系統(tǒng) 發(fā) 現(xiàn)總損耗增大 需要維修 但要準(zhǔn)確無誤地判 斷是哪一段光纖或哪一個(gè)接頭衰減增加 就只 能用時(shí)域 法來進(jìn)行測量 而且這個(gè)問題的妥善 解決也會(huì)帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效果 時(shí)域法測光纖系統(tǒng)的損耗特性是借助于 后 向散射光進(jìn)行的 圖為典型 的測試波形 其中為被觀察點(diǎn)與起始點(diǎn)的距離 為被觀 察點(diǎn)散射光的功率經(jīng)光電轉(zhuǎn)換 放大后對應(yīng)的 電壓值 由公認(rèn)的二點(diǎn)法定義出發(fā) 光路中 二點(diǎn)間的總損耗為 苦 奮仁 一 一 一 顯然 此損耗是由兩段光纖的損耗和接頭 損耗組成 當(dāng)要單獨(dú)測接頭損耗時(shí) 可將 兩點(diǎn)盡可能取得靠近點(diǎn) 此 時(shí)得到的損耗值 就認(rèn)為是接頭損耗 這個(gè)方法就是目前采用的 接頭損耗測試方法二點(diǎn)法 少 七七七七 必 尾端反射 八 匕 茍 圖 石 圖是理想的有無限帶寬系統(tǒng)測得的無 反射接頭的波形 圖是有限帶寬測試系統(tǒng) 測得的有反射的接頭的實(shí)際波形 分析圖 接頭的局部波形可知 當(dāng)采用上述方法計(jì)算接 頭損耗時(shí) 影響測試準(zhǔn)確度的主要原因?yàn)橐韵?兩點(diǎn) 由于系統(tǒng)帶寬有限包括光脈沖存在一 定脈寬 接收放大器具有一定帶寬 使 一一 口口二二了刃刃 二二 二 二二工羅吧 羅羅 先和 二 滬 啟 名兒 乙右冬 淪 月了 一 襯 幾 匯 從從 圖 兩點(diǎn)不 能取得太近 所以測得的接頭損耗值實(shí) 際 上包括 了 對應(yīng)的一段光纖損耗 由于接頭處有反射存在此反射在采用 非熔接接頭時(shí) 因接頭處存在空氣界面 反射 非常強(qiáng) 及測 試系統(tǒng)對脈沖響應(yīng) 的失真 使 點(diǎn)電壓讀數(shù)誤差很大 在實(shí)際測試中點(diǎn)較難 取準(zhǔn) 采 用下述五點(diǎn)法的數(shù)據(jù)處理方法 就可克 服或減小上述原因引起的誤差 取得更準(zhǔn)確的 測試結(jié)果 解方程組可得 口 一 一竺 六 光纖 曲線對應(yīng) 處的 電 壓 可 表 示 為 一 將式 和式代入 式可得 飛 口 一 幾 生份 了 氣 一一 了 一一 二 用五點(diǎn)法測接頭損耗 原理 圖為對兩段均勻光纖及一個(gè)接頭測得 的典型時(shí)域反射 波形 由于光纖是均勻的 則 后向散射波型是指數(shù)衰減 曲線 我們把兩段光 纖衰減曲線延伸 分別求得接頭 一 處對應(yīng)的 電 壓 和 顯然 此電壓差是 由接頭損耗單 獨(dú)引起的 據(jù)此定義 接頭損耗為 同理可得 嶸 一 叔曉 音 會(huì) 一 殺 資 價(jià) 一 沈 一 根據(jù)上述定義 將式和式代 入式 可得 接一 不 器 數(shù) 學(xué)模式 從 圖曲線可得 到如下方程組 接頭 尹 尸 少 護(hù) 矛 才性一 勻 護(hù) 一 二 一 一 里 二 聲一 釗獷 又 丈 一 一 釜 一 歉 一正一 一 一 哥 七或 式給出了任 意取五 點(diǎn)的接頭衰減公 式 下 面就兩種 特定取五 點(diǎn)的方 法對公式 化簡 取等間 隔即 一 一 工 一 一 此 時(shí)式化簡為 所確定的位置 就可 從二個(gè)數(shù)字顯示上讀得 和值 在分別 讀得 后 并確定一個(gè) 值 代入公 式后就可求得精 確的接頭損耗值 光纖是用三針法進(jìn)行連接的 連接處加 了 匹配液 叭 趨近 一 目 少 一 曰八 舊 接頭 取 趨近 一 一 卜 此 時(shí)式可化簡為 四 測試數(shù)據(jù)及處理 接頭 二 外 式與二點(diǎn)法測試公式相吻合 三 測試系統(tǒng) 使用儀器型長波長光 時(shí)域反射計(jì) 本所研制一型示波器 光纖光纖 光纖 為了數(shù)據(jù)處理的方便 在測試中五點(diǎn)的選 取采用了等間隔 并通過改變間隔來觀察測試 結(jié)果的精度 第一次測試結(jié)果列入表 分析上述測試結(jié)果可見 盡管五點(diǎn)位置改 變很大 但接頭衰減值最大偏差僅為 圖 是用一記錄儀描繪下的測試波形 在曲 線上選 二點(diǎn) 用二點(diǎn)法計(jì)算接頭損耗值為 四 接頭 二點(diǎn)法 二 不戶 亡 一 呀 匡匡習(xí)習(xí)習(xí)習(xí)習(xí)習(xí)冥尸尸 輝 亨伶帶子子 圖系統(tǒng)連接圖 儀器連接框 圖如圖 一型示波器 用來顯示被測系統(tǒng)的后向散射波形 加入 時(shí)標(biāo)定位信號 指示被觀察的位 置 由于 一 型長波長 林 光 時(shí)域反射計(jì)同 時(shí)具有距 離 衰減數(shù)字顯示 所以對應(yīng)示 波器上時(shí)標(biāo)脈 沖 用二點(diǎn)法測試得到的接頭損耗值比用五點(diǎn)法測 得的值大 從上面分析可知 二點(diǎn)法 測得 的接頭損耗值 中包含 二點(diǎn)對應(yīng)的一 段光纖約的損耗 從圖中也可看到 點(diǎn)位置較容易確定 而點(diǎn)位置選取就較難 點(diǎn)位置的稍微變化將會(huì)引起二點(diǎn)法計(jì)算結(jié)果 較大的誤差 第二次側(cè)試時(shí) 把接頭重新藕合 并改變 光脈沖寬度 從第一次的改為 測試結(jié)果列于表 表五點(diǎn)法浦試結(jié)果 一 接頭 一 卜 一 戶 一 卜 一 口 匕 尸 加 一 巨 一腸 八曰 一月伙 自 一 注接頭 甲 一一 衰五點(diǎn)法側(cè)試結(jié)果 怠洗急 態(tài) 牛 態(tài) 臉 盤專 蕎于 萬 丁丁 一硯 及石 一而 一礦 一石 飛 一 萬硫 一廠 癡一萬 一 一 一 元 一石一 丁 一 下 又 一 麗引 一誣 而 一可 麗丁 一百 幾麗麗 一 一 下儷五 丁 石 注 二 任意選取五點(diǎn)的值 并代入 也同樣 可算出接頭損耗值 幾次計(jì)算表明結(jié)果相符 以上結(jié)果表明 用五點(diǎn)法測試接頭損耗是 精度高 重復(fù)性好的 原理 所以測出的接頭損耗實(shí)質(zhì)上是光從兩個(gè) 方向通過接頭時(shí) 接頭呈現(xiàn)的衰減之和的一半 它與切斷法中從二個(gè)方向注入光測出的損耗值 之和的一半相接近 當(dāng)光纖本身不均勻時(shí) 將 引起測試 誤差 此 時(shí)應(yīng)仔細(xì)地選擇五點(diǎn) 以減少不均勻引起的 誤差 用微處理機(jī)控制的儀表代替模擬測試系統(tǒng) 是勢在所迫 五點(diǎn)法的數(shù)據(jù)處理方法不僅在模 擬測試系統(tǒng)中可有效地處理數(shù)據(jù) 更重要的是 為微機(jī)控制的光時(shí)