7.5. Измерения на линиях связи

В процессе эксплуатации линейных сооружений связи возникает необхо­димость проведения измерительных работ. Первыми измерениями на линии яв­ляются приемосдаточные измерения. Эксплуатационные измерения принято разделять на профилактические, аварийные и контрольные измерения.

Профилактические измерения выполняют с целью выявления и устране­ния возникших в процессе эксплуатации отклонений параметров от норм. Ава­рийные измерения проводят для определения характера и места повреждения линии, а контрольные измерения - после окончания ремонтных и восстанови­тельных работ.

Измерения составляют от 12 до 15 % всех работ, проводимых при строи­тельстве и монтаже кабельных линий с металлическими жилами и 30 % всех ра­бот при прокладке оптических кабелей.

Для определения места повреждения кабеля с металлическими жилами используются электрические мостовые, импульсные и реже - методы, основан­ные на использовании системы поддержания в кабелях газового давления.

Измерения на оптических кабелях используют как прямые методы изме­рения сигнала, так и методы, основанные на отражении сигналов от неоднородностей.

7.6. Измерения на оптических кабелях

Наиболее важными часто измеряемыми параметрами оптических кабелей являются затухание и дисперсия. Существует ряд методов измерения затухания: прямой метод, метод двух длин, метод замещения, метод вносимого затухания, метод обратного рассеяния и др.

а) прямой метод измерения затухания

Затухание определяется по формуле где Р₀ - мощность на входе в линию, а Р₁ - мощность в конце. Километрическое затухание при этом равно:

где l - длина линии.

Рис. 51

Основная трудность состоит в измерении Р₀ (см. например рис. 51), так как не все излуче­ние лазера попадает в сердцевину волокна, часть попадает в оболочку и даже вообще не попадает в волокно. На величину вход­ной мощности влияет точность юстировки и ка­чество обработки торца. Кроме того в начальный момент нет установившегося распределения мод. При входе в волокно сначала происходит пере­ходный процесс, моды устанавливаются, другие высвечиваются и затухают. Процесс этот строго говоря асимптотический и не заканчивается до конца при любой длине, но практически все происходит достаточно быстро - от нескольких метров до 1-2 км (рис. 52). Чтобы устранить эти недостатки вклю­чают смеситель мод (скремблер) и фильтры мод.

Рис. 52

Смеситель мод представляет собой отрезок волокна длиной несколько см, зажатый между шероховатыми поверхностями; либо отрезок волокна длиной в несколько сот метров, намотанный на цилиндр малого диаметра D<10d_min, где d_min - минимально допустимый диаметр изгиба волокна. Задачей смесителя яв­ляется получение равновесного распределения мод по мощности. Фильтр мод представляет собой петлю волокна длиной 5-10 см, погруженную в кювету с иммерсионной жидкостью (жидкостью с коэффициентом преломления n_имм = n₂). Оболочечные моды при этом высвечиваются в жидкость. Обязатель­ным условием при измерениях является подготовка торцов. Применяется спе­циальный инструмент для обламывания и полировки торцов, очистка от жиров и т.п.

Схема прямого метода показана на рис. 53

Рис. 53

1. - генератор оптических сигналов; 2 - устройство ввода (линза); 3 - смеситель (скремблер); 4 - фильтр; 5 - калиброванный разъем; 6 - оптический кабель; 7 - устройство ввода; 8 - измеритель мощности.

б) измерение затухания методом двух длин

Схема показана на рис. 54

Рис. 54

Сначала измеряется мощность сигнала на конце кабеля длиной l₁ затем кабель обламывается и измеряется мощность сигнала на конце кабеля длиной l₂. При этом

откуда

Таким образом удается избежать измерения неопределенной величины мощности Р₀, что делает этот метод весьма эффективным. Недостатком являет­ся необходимость обрывать кабель.

Рис. 55

в) метод обратного рассеяния (см. рис. 55)

В этом методе применяется специальный прибор - рефлектометр (измеритель отражения). На экране прибора можно видеть всю картину от­ражений сигнала (неоднородностей) по длине кабеля (рис. 55) и (рис. 56). Недостатком является высокая стоимость прибора, высокие требования к диаметру волокна и его апертуре и т.д.

Рис. 56

Применяется еще метод вносимого затухания, когда определяется мощ­ность при непосредственном подключении приемника к источнику и через ка­бель; а также близкий к нему метод замещения.

Дисперсия может быть измерена с помощью системы зеркал, установлен­ных в начале и в конце линии, чтобы путем многократных отражений увеличить длину пробега и получить величину, удобную для измерения. Существуют и другие методы измерения дисперсии.