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Acerca de los indicadores técnicos de medidores de potencia óptica, fuentes de luz, OTDR y analizadores de espectro

2021-04-19
Las tablas de prueba de fibra óptica incluyen: medidor de potencia óptica, fuente de luz estable, multímetro óptico, reflectómetro óptico en el dominio del tiempo (OTDR) y localizador óptico de fallas. Medidor de potencia óptica: se utiliza para medir la potencia óptica absoluta o la pérdida relativa de potencia óptica a través de una sección de fibra óptica. En los sistemas de fibra óptica, la medición de la potencia óptica es la más básica. Al igual que un multímetro en electrónica, en la medición de fibra óptica, el medidor de potencia óptica es un medidor común de alta resistencia, y los técnicos de fibra óptica deben tener uno. Al medir la potencia absoluta del transmisor o la red óptica, un medidor de potencia óptica puede evaluar el rendimiento del dispositivo óptico. El uso de un medidor de potencia óptica en combinación con una fuente de luz estable puede medir la pérdida de conexión, verificar la continuidad y ayudar a evaluar la calidad de transmisión de los enlaces de fibra óptica. Fuente de luz estable: emite luz de potencia y longitud de onda conocidas al sistema óptico. La fuente de luz estable se combina con el medidor de potencia óptica para medir la pérdida óptica del sistema de fibra óptica. Para los sistemas de fibra óptica listos para usar, generalmente el transmisor del sistema también se puede usar como una fuente de luz estable. Si el terminal no puede funcionar o no hay terminal, se requiere una fuente de luz estable separada. La longitud de onda de la fuente de luz estable debe ser lo más consistente posible con la longitud de onda del terminal del sistema. Una vez instalado el sistema, a menudo es necesario medir la pérdida de un extremo a otro para determinar si la pérdida de conexión cumple con los requisitos de diseño, como medir la pérdida de conectores, puntos de empalme y pérdida del cuerpo de la fibra. Multímetro óptico: se utiliza para medir la pérdida de potencia óptica del enlace de fibra óptica.
Existen los siguientes dos multímetros ópticos:
1. Está compuesto por un medidor de potencia óptica independiente y una fuente de luz estable.
2. Un sistema de prueba integrado que integra un medidor de potencia óptica y una fuente de luz estable.
En una red de área local (LAN) de corta distancia, donde el punto final está al alcance de la mano o al hablar, los técnicos pueden utilizar con éxito un multímetro óptico de combinación económico en cualquier extremo, una fuente de luz estable en un extremo y un medidor de potencia óptica en el otro. final. Para los sistemas de red de larga distancia, los técnicos deben equipar una combinación completa o un multímetro óptico integrado en cada extremo. Al elegir un medidor, la temperatura es quizás el criterio más estricto. El equipo portátil en el lugar debe estar entre -18 ° C (sin control de humedad) y 50 ° C (95% de humedad). Reflectómetro óptico en el dominio del tiempo (OTDR) y localizador de fallas (localizador de fallas): expresado en función de la distancia y la pérdida de fibra. Con la ayuda de OTDR, los técnicos pueden ver el contorno de todo el sistema, identificar y medir el tramo, el punto de empalme y el conector de la fibra óptica. Entre los instrumentos para diagnosticar fallas de fibra óptica, OTDR es el instrumento más clásico y también el más caro. A diferencia de la prueba de dos extremos del medidor de potencia óptica y el multímetro óptico, el OTDR puede medir la pérdida de fibra a través de un solo extremo de la fibra.
La línea de rastreo OTDR proporciona la posición y el tamaño del valor de atenuación del sistema, como: la posición y pérdida de cualquier conector, punto de empalme, forma anormal de la fibra óptica o punto de ruptura de la fibra óptica.
El OTDR se puede utilizar en las siguientes tres áreas:
1. Comprenda las características del cable óptico (longitud y atenuación) antes de colocarlo.
2. Obtenga la forma de onda de la traza de la señal de una sección de fibra óptica.
3. Cuando el problema aumente y la condición de la conexión se deteriore, localice el punto de falla grave.
El localizador de fallas (Localizador de fallas) es una versión especial del OTDR. El localizador de fallas puede encontrar automáticamente la falla de la fibra óptica sin los complicados pasos de operación del OTDR, y su precio es solo una fracción del OTDR. Al elegir un instrumento de prueba de fibra óptica, generalmente debe considerar los siguientes cuatro factores: es decir, determinar los parámetros de su sistema, el entorno de trabajo, los elementos de rendimiento comparativo y el mantenimiento del instrumento. Determine los parámetros de su sistema. La longitud de onda de trabajo (nm). Las tres ventanas de transmisión principales son de 850 nm. , 1300nm y 1550nm. Tipo de fuente de luz (LED o láser): en aplicaciones de corta distancia, debido a razones económicas y prácticas, la mayoría de las redes de área local de baja velocidad (100 Mbs) utilizan fuentes de luz láser para transmitir señales a largas distancias. Tipos de fibra (monomodo / multimodo) y núcleo / revestimiento Diámetro (um): La fibra monomodo estándar (SM) es 9 / 125um, aunque algunas otras fibras monomodo especiales deben identificarse cuidadosamente. Las fibras multimodo típicas (MM) incluyen 50/125, 62,5 / 125, 100/140 y 200/230 um. Tipos de conectores: Los conectores domésticos comunes incluyen: FC-PC, FC-APC, SC-PC, SC-APC, ST, etc. Los últimos conectores son: LC, MU, MT-RJ, etc. La máxima pérdida de enlace posible. Estimación de pérdidas / tolerancia del sistema. Aclare su entorno de trabajo. Para los usuarios / compradores, elija un medidor de campo, el estándar de temperatura puede ser el más estricto. Por lo general, la medición de campo debe ser Para uso en ambientes severos, se recomienda que la temperatura de trabajo del instrumento portátil en el sitio sea de -18 ° C ~ 50 ° C, y la temperatura de almacenamiento y transporte debe ser de -40 ~ + 60 ° C ƒ (95% de humedad relativa). Los instrumentos de laboratorio solo necesitan estar en un estrecho rango de control es de 5 ~ 50â „ƒ. A diferencia de los instrumentos de laboratorio que pueden usar una fuente de alimentación de CA, los instrumentos portátiles en el sitio generalmente requieren una fuente de alimentación más estricta para el instrumento; de lo contrario, afectará la eficiencia del trabajo. Además, el problema de la fuente de alimentación del instrumento a menudo provoca fallas o daños en el instrumento.
Por lo tanto, los usuarios deben considerar y sopesar los siguientes factores:
1. La ubicación de la batería incorporada debe ser conveniente para que el usuario la reemplace.
2. El tiempo mínimo de trabajo para una batería nueva o una batería completamente cargada debe alcanzar las 10 horas (un día hábil). Sin embargo, la batería El valor objetivo de la vida útil debe ser de más de 40-50 horas (una semana) para garantizar la mejor eficiencia de trabajo de los técnicos y los instrumentos.
3. Cuanto más común sea el tipo de batería, mejor, como batería seca universal AA de 9V o 1.5V, etc. Porque estas baterías de uso general son muy fáciles de encontrar o comprar localmente.
4. Las baterías secas comunes son mejores que las baterías recargables (como las baterías de plomo-ácido, níquel-cadmio), porque la mayoría de las baterías recargables tienen problemas de "memoria", empaque no estándar y dificultades de compra, problemas ambientales, etc.
En el pasado, era casi imposible encontrar un instrumento de prueba portátil que cumpliera con los cuatro estándares mencionados anteriormente. Ahora, el medidor de potencia óptico artístico que utiliza la tecnología de fabricación de circuitos CMOS más moderna utiliza solo baterías secas AA generales (disponibles en todas partes), puede trabajar durante más de 100 horas. Otros modelos de laboratorio proporcionan fuentes de alimentación duales (CA y batería interna) para aumentar su adaptabilidad. Al igual que los teléfonos móviles, los instrumentos de prueba de fibra óptica también tienen muchas formas de empaquetado de apariencia. Menos de Un medidor de mano de 1,5 kg generalmente no tiene muchos lujos y solo proporciona funciones y rendimiento básicos; Los medidores semi-portátiles (de más de 1,5 kg) suelen tener funciones más complejas o extendidas; Los instrumentos de laboratorio están diseñados para laboratorios de control / ocasiones de producción. Sí, con alimentación de CA. Comparación de elementos de rendimiento: aquí está el tercer paso del procedimiento de selección, incluido el análisis detallado de cada equipo de prueba óptico. Para la fabricación, instalación, operación y mantenimiento de cualquier sistema de transmisión de fibra óptica, la medición de potencia óptica es esencial. En el campo de la fibra óptica, sin un medidor de potencia óptica, ninguna ingeniería, laboratorio, taller de producción o instalación de mantenimiento telefónico puede funcionar. Por ejemplo: se puede utilizar un medidor de potencia óptica para medir la potencia de salida de fuentes de luz láser y fuentes de luz LED; se utiliza para confirmar la estimación de pérdidas de enlaces de fibra óptica; el más importante de los cuales es probar los componentes ópticos (fibras, conectores, conectores, atenuadores, etc.) el instrumento clave de los indicadores de desempeño.
Para seleccionar un medidor de potencia óptica adecuado para la aplicación específica del usuario, debe prestar atención a los siguientes puntos:
1. Seleccione el mejor tipo de sonda y tipo de interfaz
2. Evalúe la precisión de la calibración y los procedimientos de calibración de fabricación, que sean consistentes con sus requisitos de conectores y fibra óptica. partido.
3. Asegúrese de que estos modelos sean compatibles con su rango de medición y resolución de pantalla.
4. Con la función dB de medición de pérdida de inserción directa.
En casi todo el rendimiento del medidor de potencia óptica, la sonda óptica es el componente más cuidadosamente seleccionado. La sonda óptica es un fotodiodo de estado sólido, que recibe la luz acoplada de la red de fibra óptica y la convierte en una señal eléctrica. Puede usar una interfaz de conector dedicada (solo un tipo de conexión) para ingresar a la sonda, o usar un adaptador UCI de interfaz universal (usando conexión de tornillo). UCI puede aceptar la mayoría de conectores estándar de la industria. Basado en el factor de calibración de la longitud de onda seleccionada, el circuito del medidor de potencia óptica convierte la señal de salida de la sonda y muestra la lectura de potencia óptica en dBm (dB absoluto es igual a 1 mW, 0dBm = 1mW) en la pantalla. La figura 1 es un diagrama de bloques de un medidor de potencia óptica. El criterio más importante para seleccionar un medidor de potencia óptica es hacer coincidir el tipo de sonda óptica con el rango de longitud de onda operativo esperado. La siguiente tabla resume las opciones básicas. Cabe mencionar que InGaAs tiene un excelente desempeño en las tres ventanas de transmisión durante la medición. En comparación con el germanio, InGaAs tiene características de espectro más planas en las tres ventanas y tiene una mayor precisión de medición en la ventana de 1550 nm. , Al mismo tiempo, tiene una excelente estabilidad de temperatura y características de bajo ruido. La medición de la potencia óptica es una parte esencial de la fabricación, instalación, operación y mantenimiento de cualquier sistema de transmisión de fibra óptica. El siguiente factor está estrechamente relacionado con la precisión de la calibración. ¿Está calibrado el medidor de potencia de manera coherente con su aplicación? Es decir: los estándares de rendimiento de las fibras ópticas y los conectores son consistentes con los requisitos de su sistema. ¿Debería analizar qué causa la incertidumbre del valor medido con diferentes adaptadores de conexión? Es importante considerar completamente otros posibles factores de error. Aunque el NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología) ha establecido estándares estadounidenses, el espectro de fuentes de luz similares, tipos de sondas ópticas y conectores de diferentes fabricantes es incierto. El tercer paso es determinar el modelo de medidor de potencia óptica que cumpla con sus requisitos de rango de medición. Expresado en dBm, el rango de medición (rango) es un parámetro completo, que incluye la determinación del rango mínimo / máximo de la señal de entrada (para que el medidor de potencia óptica pueda garantizar toda la precisión, linealidad (determinada como + 0.8dB para BELLCORE) y resolución (generalmente 0,1 dB o 0,01 dB) para cumplir con los requisitos de la aplicación. El criterio de selección más importante para los medidores de potencia óptica es que el tipo de sonda óptica coincida con el rango de trabajo esperado. En cuarto lugar, la mayoría de los medidores de potencia óptica tienen la función dB (potencia relativa) , que se puede leer directamente La pérdida óptica es muy práctica en la medición. Los medidores de potencia óptica de bajo costo generalmente no brindan esta función. Sin la función dB, el técnico debe anotar el valor de referencia separado y el valor medido, y luego calcular el La función dB es para el usuario Medición de pérdida relativa, lo que mejora la productividad y reduce los errores de cálculo manual. Ahora, los usuarios han reducido la elección de ba sic características y funciones de los medidores de potencia óptica, pero algunos usuarios tienen que considerar necesidades especiales, que incluyen: recopilación de datos informáticos, grabación, interfaz externa, etc. Fuente de luz estabilizada En el proceso de medición de la pérdida, la fuente de luz estabilizada (SLS) emite luz de potencia y longitud de onda conocidas en el sistema óptico. El medidor de potencia óptica / sonda óptica calibrada para la fuente de luz de longitud de onda específica (SLS) se recibe de la red de fibra óptica. La luz la convierte en señales eléctricas.
Para garantizar la precisión de la medición de pérdidas, intente simular las características del equipo de transmisión utilizado en la fuente de luz tanto como sea posible:
1. La longitud de onda es la misma y se utiliza el mismo tipo de fuente de luz (LED, láser).
2. Durante la medición, la estabilidad de la potencia de salida y el espectro (estabilidad de tiempo y temperatura).
3. Proporcione la misma interfaz de conexión y utilice el mismo tipo de fibra óptica.
4. La potencia de salida cumple con la medición de pérdida del sistema en el peor de los casos. Cuando el sistema de transmisión necesita una fuente de luz estable separada, la elección óptima de la fuente de luz debe simular las características y los requisitos de medición del transceptor óptico del sistema.
Se deben considerar los siguientes aspectos al seleccionar una fuente de luz: Tubo láser (LD) La luz emitida por el LD tiene un ancho de banda de longitud de onda estrecha y es luz casi monocromática, es decir, una sola longitud de onda. En comparación con los LED, la luz láser que atraviesa su banda espectral (menos de 5 nm) no es continua. También emite varias longitudes de onda de pico más bajas a ambos lados de la longitud de onda central. En comparación con las fuentes de luz LED, aunque las fuentes de luz láser proporcionan más energía, son más caras que los LED. Los tubos láser se utilizan a menudo en sistemas monomodo de larga distancia donde la pérdida supera los 10 dB. Evite medir fibras multimodo con fuentes de luz láser tanto como sea posible. Diodo emisor de luz (LED): el LED tiene un espectro más amplio que el LD, generalmente en el rango de 50 ~ 200 nm. Además, la luz LED es una luz que no interfiere, por lo que la potencia de salida es más estable. La fuente de luz LED es mucho más barata que la fuente de luz LD, pero la medición de pérdida en el peor de los casos parece tener poca potencia. Las fuentes de luz LED se utilizan normalmente en redes de corta distancia y LAN de redes de área local de fibra óptica multimodo. El LED se puede utilizar para medir con precisión la pérdida de un sistema monomodo de fuente de luz láser, pero el requisito previo es que se requiera que su salida tenga suficiente potencia. Multímetro óptico La combinación de un medidor de potencia óptica y una fuente de luz estable se denomina multímetro óptico. El multímetro óptico se utiliza para medir la pérdida de potencia óptica del enlace de fibra óptica. Estos medidores pueden ser dos medidores separados o una sola unidad integrada. En resumen, los dos tipos de multímetros ópticos tienen la misma precisión de medición. La diferencia suele ser el costo y el rendimiento. Los multímetros ópticos integrados suelen tener funciones maduras y diversas prestaciones, pero el precio es relativamente alto. Para evaluar varias configuraciones de multímetro óptico desde un punto de vista técnico, el medidor de potencia óptica básico y los estándares de fuente de luz estable siguen siendo aplicables. Preste atención a elegir el tipo de fuente de luz, la longitud de onda de trabajo, la sonda del medidor de potencia óptica y el rango dinámico correctos. El reflectómetro óptico en el dominio del tiempo y el localizador de fallas OTDR son los equipos de instrumentos de fibra óptica más clásicos, que brindan la mayor cantidad de información sobre la fibra óptica relevante durante las pruebas. El OTDR en sí es un radar óptico unidimensional de circuito cerrado y solo se requiere un extremo de la fibra óptica para la medición. Lanza pulsos de luz estrechos de alta intensidad en la fibra óptica, mientras que la sonda óptica de alta velocidad registra la señal de retorno. Este instrumento ofrece una explicación visual sobre el enlace óptico. La curva OTDR refleja la ubicación del punto de conexión, el conector y el punto de falla, y el tamaño de la pérdida. El proceso de evaluación de OTDR tiene muchas similitudes con los multímetros ópticos. De hecho, OTDR puede considerarse como una combinación de instrumentos de prueba muy profesional: consta de una fuente de pulso estable de alta velocidad y una sonda óptica de alta velocidad.

El proceso de selección de OTDR puede centrarse en los siguientes atributos:
1. Confirme la longitud de onda de trabajo, el tipo de fibra y la interfaz del conector.
2. Pérdida de conexión esperada y rango a escanear.
3. Resolución espacial.
Los localizadores de fallas son en su mayoría instrumentos de mano, adecuados para sistemas de fibra óptica multimodo y monomodo. Con la tecnología OTDR (reflectómetro óptico en el dominio del tiempo), se utiliza para localizar el punto de falla de la fibra, y la distancia de prueba se encuentra principalmente dentro de los 20 kilómetros. El instrumento muestra directamente digitalmente la distancia al punto de falla. Adecuado para: red de área amplia (WAN), rango de 20 km de sistemas de comunicación, fibra hasta la acera (FTTC), instalación y mantenimiento de cables de fibra óptica monomodo y multimodo y sistemas militares. En sistemas de cable de fibra óptica monomodo y multimodo, para localizar conectores defectuosos y empalmes defectuosos, el localizador de fallas es una herramienta excelente. El localizador de fallas es fácil de operar, con una sola operación de tecla y puede detectar hasta 7 eventos múltiples.
Indicadores técnicos del analizador de espectro
(1) Rango de frecuencia de entrada Se refiere al rango de frecuencia máximo en el que el analizador de espectro puede funcionar normalmente. Los límites superior e inferior del rango se expresan en HZ y están determinados por el rango de frecuencia del oscilador local de exploración. El rango de frecuencia de los analizadores de espectro modernos generalmente varía desde bandas de baja frecuencia hasta bandas de radiofrecuencia e incluso bandas de microondas, como 1 KHz a 4GHz. La frecuencia aquí se refiere a la frecuencia central, es decir, la frecuencia en el centro del ancho del espectro de visualización.
(2) El ancho de banda de potencia de resolución se refiere al intervalo de línea espectral mínimo entre dos componentes adyacentes en el espectro de resolución, y la unidad es HZ. Representa la capacidad del analizador de espectro para distinguir dos señales de igual amplitud que están muy cerca una de la otra en un punto bajo especificado. La línea de espectro de la señal medida que se ve en la pantalla del analizador de espectro es en realidad el gráfico característico de frecuencia de amplitud dinámica de un filtro de banda estrecha (similar a una curva de campana), por lo que la resolución depende del ancho de banda de esta generación de frecuencia de amplitud. El ancho de banda de 3dB que define las características de amplitud-frecuencia de este filtro de banda estrecha es el ancho de banda de resolución del analizador de espectro.
(3) La sensibilidad se refiere a la capacidad del analizador de espectro para mostrar el nivel mínimo de señal en un ancho de banda de resolución determinado, modo de visualización y otros factores de influencia, expresados ​​en unidades como dBm, dBu, dBv y V. La sensibilidad de un superheterodino El analizador de espectro depende del ruido interno del instrumento. Al medir señales pequeñas, el espectro de la señal se muestra por encima del espectro de ruido. Para ver fácilmente el espectro de señal del espectro de ruido, el nivel de señal general debe ser 10 dB más alto que el nivel de ruido interno. Además, la sensibilidad también está relacionada con la velocidad de barrido de frecuencia. Cuanto más rápida sea la velocidad de barrido de frecuencia, menor será el valor pico de la característica de frecuencia de amplitud dinámica, menor será la sensibilidad y la diferencia de amplitud.
(4) El rango dinámico se refiere a la diferencia máxima entre dos señales que aparecen simultáneamente en el terminal de entrada y que se puede medir con una precisión especificada. El límite superior del rango dinámico está restringido a la distorsión no lineal. Hay dos formas de mostrar la amplitud del analizador de espectro: logaritmo lineal. La ventaja de la visualización logarítmica es que dentro del rango limitado de altura efectiva de la pantalla, se puede obtener un rango dinámico mayor. El rango dinámico del analizador de espectro está generalmente por encima de 60 dB y, a veces, incluso llega a más de 100 dB.
(5) Ancho de barrido de frecuencia (Span) Hay diferentes nombres para el ancho del espectro de análisis, el rango, el rango de frecuencia y el rango del espectro. Por lo general, se refiere al rango de frecuencia (ancho del espectro) de la señal de respuesta que se puede mostrar dentro de las líneas de escala vertical más a la izquierda y más a la derecha en la pantalla de visualización del analizador de espectro. Puede ajustarse automáticamente según las necesidades de la prueba o configurarse manualmente. El ancho de barrido indica el rango de frecuencia mostrado por el analizador de espectro durante una medición (es decir, un barrido de frecuencia), que puede ser menor o igual que el rango de frecuencia de entrada. El ancho del espectro generalmente se divide en tres modos. Barrido de frecuencia completo El analizador de espectro escanea su rango de frecuencia efectivo al mismo tiempo. "¡Frecuencia de barrido por cuadrícula El analizador de espectro solo explora un rango de frecuencia específico a la vez. El ancho del espectro representado por cada cuadrícula se puede cambiar. â ‘¢ Barrido cero El ancho de frecuencia es cero, el analizador de espectro no barre y se convierte en un receptor sintonizado.
(6) Sweep Time (tiempo de barrido, abreviado como ST) es el tiempo necesario para realizar un barrido de rango de frecuencia completo y completar la medición, también llamado tiempo de análisis. Generalmente, cuanto más corto sea el tiempo de escaneo, mejor, pero para garantizar la precisión de la medición, el tiempo de escaneo debe ser apropiado. Los principales factores relacionados con el tiempo de escaneo son el rango de escaneo de frecuencia, el ancho de banda de resolución y el filtrado de video. Los analizadores de espectro modernos suelen tener varios tiempos de exploración para elegir, y el tiempo de exploración mínimo está determinado por el tiempo de respuesta del circuito del canal de medición.
(7) Exactitud de la medición de amplitud Existe una precisión absoluta de amplitud y una precisión de amplitud relativa, las cuales están determinadas por muchos factores. La precisión de amplitud absoluta es un indicador de la señal de escala completa y se ve afectada por los efectos integrales de la atenuación de entrada, la ganancia de frecuencia intermedia, el ancho de banda de resolución, la fidelidad de escala, la respuesta de frecuencia y la precisión de la señal de calibración en sí; la precisión de amplitud relativa está relacionada con el método de medición, en condiciones ideales. Solo hay dos fuentes de error, la respuesta de frecuencia y la precisión de la señal de calibración, y la precisión de la medición puede llegar a ser muy alta. El instrumento debe calibrarse antes de salir de fábrica. Se han registrado varios errores por separado y se han utilizado para corregir los datos medidos. Se ha mejorado la precisión de la amplitud mostrada.