Huong dan su dung may do OTDR FTB 7000 (EXFO)

Chức năng tổng quát của một máy đo OTDR: Máy đo quang dội OTDR Optical Time Domain Reflectometer là máy đo được sử dụng phổ biến trong quá trình lắp đặt, đo thử và bảo dưỡng các tuyến

PHỤ LỤC 8

MÁY ĐO QUANG DỘI OTDR (OPTICAL TIME DOMAIN REFLECTOMETER)

5.1 Giới Thiệu Máy Đo Quang Dội FTB-7000 OTDR (EXFO)

5.1.1 Chức năng tổng quát của một máy đo OTDR:

Máy đo quang dội OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) là máy đo được sử

dụng phổ biến trong quá trình lắp đặt, đo thử và bảo dưỡng các tuyến thông tin quang

Nguyên lý hoạt động của máy đo OTDR: dựa trên hiện tượng tán xạ ngược (Back Scattering) và phản xạ (Reflection) Chi tiết về nguyên lý hoạt động của OTDR có thể xem thêm trong các tài liệu [1], [2]

Sử dụng máy đo OTDR cho phép người sử dụng xác định được:

 Chiều dài của tuyến quang

 Suy hao của toàn tuyến quang

 Suy hao trung bình của sợi quang

 Các sự kiện (event) xảy ra trên toàn tuyến quang như: mối hàn nóng chảy (splice), khớp nối (connector), các vị trí suy hao, điểm cuối sủa sợi quang…

 Suy hao của các sự kiện

 Cự ly, khoảng cách giữa các sự kiện trên tuyến quang

 Vi trí điểm đứt trên tuyến quang

5.1.2 Máy đo OTDR FBT-7323B-B 1310-1550 (SM)

OTDR FBT-7323B-B 1310-1550 (SM) là một trong các loại máy đo quang dội OTDR

do hãng EXFO sản xuất (FTB-7000 OTDR) Ngoài các tính năng chung của một máy đo

OTDR, FTB-7323B-B 1310-1550 (SM) có một số tính năng và đặc điểm sau:

 Sử dụng cho sợi quang đơn mode SMF (single mode fiber) ở hai bước sóng 1310nm và 1550nm

 Được chế tạo dưới dạng module, hoạt động trên nền của hệ thống FTB-400

Universal Test System (UTS), có thể tháo rắp được Giao diện của FBT-400

và module OTDR FTB-7323B-B 1310-1550 (SM) được trình bày như trên hình 5.1 và hình 5.2

 Các thao tác khai báo, vận hành đơn giản, quen thuộc cho người sử dụng vì có giao diện như một máy tính các nhân PC

 Việc lưu trữ kết quả đo có thể được thực hiện thông qua hai cổng USB và ổ mềm Ngoài ra, trên nền FTB-400 UTS còn có các cổng COM và LPT để kết nối với máy in và các thiết bị ngoại vi khác (xem hình 5.1)

 Việc sử lý kết quả đo thử có thể được thực hiện trực tiếp online khi đang kết

nối với sợi quang trên nền UTS hoặc thực hiện sau khi đo trên PC bằng phần mềm offline

 Dải động: 37.5 dB/ 35.5 dB với độ phân giải cao

 Dead zone: 3m

 Tối đa có thể thực hiện 52000 điểm đo trên một trace

Hình 5.1: Giao diện FTB-400 Universal Test System (UTS)

Hình 5.1 trình bày giao diện mặt trước và hai bên của FBT-400 Ý nghĩa của các đèn LED và chức năng của các nút điều khiển ở trước mặt của FBT-400 được trình bày trong bảng 5.1 và 5.2

Bảng 5.1: Ý nghĩa của các đèn LED

Sáng : Hệ thống FBT-400 Universal Test System đang hoạt động Tắt : Hệ thống FBT-400 Universal Test System đang tắt

Sáng : Nguồn pin còn ít hơn 10% năng lượng Tắt : Nguồn pin còn nhiều hơn 10% năng lượng Sáng : Hệ thống FBT-400 Universal Test System được cấp nguồn

bởi bộ biến đổi AC/DC; nguồn pin không cần thiết

Chớp : Nguồn pin đang được sạc Tắt : Hệ thống FBT-400 Universal Test System không được cấp

nguồn bởi bộ biến đổi AC/DC

Chớp : Ổ cứng đang hoạt động

Sáng : Các module đo thử đang phát tín hiệu quang Tắt : Các module đo thử không phát tín hiệu quang

Bảng 5.2: Chức năng của các nút điều khiển

Nút Chức năng

Bật/Tắt : Bật/tắt hệ thống FBT-400 Universal Test System Backlight : Hiệu chỉnh độ sáng của màn hình

Program switcher : Chuyển đổi cửa sổ làm việc sang các chương

trình ứng dụng khác trong hệ thống Nút này tương đương với việc nhấn Alt-Tab trên bàn phím

Enter : Lựa chọn phần đã được tô đậm (highlighted) trên màn hình

Nút này tương đương với nút Enter trên bàn phím

Hình 5.2: Giao diện module OTDR

Hình 5.2 là giao diện của module OTDR, được gắn bên hông phải của FTB-400 UTS Trên module này có các bộ phận chức năng và cảnh báo như sau:

 Visual fault locator (VFL) port (optional): cổng kết nối nguồn quang phát ra

ánh sáng màu đỏ và sợi quang Chức năng tùy chọn này cho phép xác định vị trí đứt trên sợi quang bằng mắt thường

 Source emission indicator LED (optional): đèn LED chỉ thị nguồn quang

đang hoạt động Đây cũng là khả năng tùy chọn của thiết bị (có thể có hoặc không)

 Module handle: vị trí nắm module khi tiến hành tháo rắp module

 ODTR port: cổng kết nối sợi quang và máy đo OTDR Loại connector của

Module OTDR được sử dụng tại phòng thí nghiệm là loại FC

 : cảnh báo an toàn cho biết thiết bị đang sử dụng phát ra nguồn quang laser Các lưu ý về an toàn khi làm việc với thiết bị được trình bày trong phần 5.2

5.2 Một Số Lưu Yùù Về An Toàn Khi Sử Dụng Máy Đo OTDR:

5.2.1 An toàn cho người sử dụng:

Máy đo OTDR sử dụng nguồn quang laser có công suất phát quang cao và phát ra ánh sáng không thấy được (1310 nm và 1550nm) cho nên có thể nguy hiểm cho mắt của người sử dụng Do vậy, khi sử dung máy đo OTDR cần lưu lý:

 Không kết nối hoặc tháo gỡ các sợi quang trong khi nguồn quang laser đang hoạt động

 Không được nhìn trực tiếp vào sợi quang khi không chắc chắn rằng hiện tại sợi

 Bảo đảm rằng mắt của bạn đã được bảo vệ bởi các dụng cụ bảo hộ trong trường hợp tiếp xúc với ánh sáng laser

5.2.2 An Toàn Cho Thiết Bị:

Không kết nối sợi quang đang mang bất kỳ dạng một tín hiệu ánh sáng nào vào cổng kết nối của máy đo OTDR vì có thể gây hại cho máy Bất kỳ một tín hiệu quang nào có công suất lớn hơn –30dBm có thể ảnh hưởng đến acquisition của máy đo và làm hỏng module OTDR

Các cảnh báo trên máy đo thường được thông báo bằng “băng cảnh báo” hoặc “biểu tượng cảnh báo” có dạng như sau:

Hình 5.3: Một số bảng cảnh báo trên thiết bị đo quang 5.3 Sử Dụng Máy Đo FTB-7000 OTDR

Các thao tác vận hành, khai báo thông số, xử lý kết quả đo của máy đo FTB-7000

OTDR được thực hiện dựa trên phần mềm ứng dụng Toolbox 6 của EXFO Ứng dụng

Toolbox này được sử dụng không chỉ cho máy đo OTDR mà còn có thể được sử dụng cho các loại máy đo khác của EXFO như Optical Spectrum Analyzer (OSA), Multi-Wavelength Meter, PMD Analyzer, Chromatic Dispersion, Multitest …

Chi tiết về Toolbox có thể xem trong phần giới thiệu FTB-400 UTS

Thiết lập ứng dụng cho máy đo FTB-7000 OTDR:

1 Trên màn hình của FTB-400 UTS, chọn phím chức năng (function tab)

Current Modules để màn hình hiển thị tất cả các module hiện tại có thể sử

dụng được (xem hình 5.4)

Hình 5.4: Màn hình chính cho phép chọn module sử dụng

2 Chọn module OTDR Nếu module OTDR đã sẵn sàng để được sử dụng thì trên bảng trạng thái Status sẽ hiển thị Ready

3 Click vào nút tương ứng trong phần Online Application để bắt đầu các ứng

dụng của OTDR Một cửa sổ chính cho ứng dụng OTDR được hiện ra như trên hình 5.5

Bằng cách thay đổi các nút chức năng và hiệu chỉnh các thông số, các thông số hoạt động của máy đo có thể được thiết lập Các hướng dẫn sử dụng cũng được hiển thị trên màn hình

Hình 5.5: cửa sổ ứng dụng của máy đo OTDR

5.3.1 Cài đặt thông số cho máy đo:

Máy đo FTB-7000 OTDR cho phép người sử dụng tiến hành đo theo 3 chế độ (mode)

làm việc:

 Auto mode: việc ước lượng chiều dài sợi quang, cài đặt các thông số acquisition, hiển thị đường biểu diễn (trace) và bảng sự kiện (Event Table)

được thực hiện một cách tự động theo cấu hình đã được cài đặt trước đó

 Advanced mode: cho phép người sử dụng có thể hiệu chỉnh tất cả thông số đo

và hiệu chỉnh cách thức hiển thị kết quả đo Sử dụng Advanced mode còn cho phép cài đặt các thông số đo cho chế độ Auto mode

 Creat Ref./Template mode: cho phép người sử dụng kiểm tra các sợi quang

và so sánh chúng với một trace so sánh (reference trace) đã được đánh giá trước đây Trong khi hoạt động ở chế độ Ref./Template mode, trace so sánh (reference trace) cũng có thể được cập nhật bằng cách thêm các sự kiện được phát hiện từ trace mới thu được

Các chế độ hoạt động này có thể được lựa chọn từ Mode tab trong cửa sổ Setup

5.3.2 Cài đặt các thông số hiển thị đặc tuyến suy hao (Trace Display Parameters):

Bằng cách lựa chọn General tab trong phần Setup (hoặc sau khi nhấn F5), một số

thông số có thể được lựa chọn và thay đổi như sau:

 Distance unit (đơn vị khoảng cách): Kilometers (km), Miles (mi) hoặc

Kilofeets (kf)

 Grid: Có (On) hoặc Không (Off) hiển thị lưới (grid) trên cửa sổ hiển thị

 Zoom Window: Có (On) hoặc Không (Off) hiển thị cửa sổ Zoom (nằm trên góc phải-trên của màn hình hiển thị)

 Trace Name in Graph: Có (On) hoặc Không (Off) hiển thị tên file trên màn

hình hiển thị

 Trace Display Mode: cho phép lựa chọn kiểu hiển thị trace: Auto mode,

Advanced mode và Creat Ref./Template mode

 Complete Trace: hiển thị toàn bộ trace và khoảng cách đo được

 Marker: hiển thị trace từ Span Start đến Span End

 Optimum: hiển thị trace với nhiễu ít nhất thu được ở cuối sợi quang

 Pulse Width: hiển thị độ rộng xung (pulse width) theo đơn vị thời gian (Time)

hoặc khoảng cách (Distance)

5.3.3 Cài đặt các thông số ghi nhận kết quả đo (Acquisition Parameters):

 Autorange acquisition time: có 6 giá trị có thể được chọn cho thời gian ghi

nhận kết quả đo: 15seconds (giá trị mặc định), 30 seconds, 1 minute, 1.5 minutes, 2 minutes và 3 minutes

 First connector check: kiểm tra connector đầu tiên nhằm xác định tuyến

quang đã dược kết nối với máy đo OTDR hay chưa Nếu một suy hao lớn bất thường xảy ra tại connector đầu tiên, một bảng cảnh báo sẽ xuất hiện

Hình 5.6: Bảng cảnh báo suy hao lớn bất thường xảy ra tại connector đầu tiên

 Use same pulse and time for all wavelength: sử dụng cùng xung và thời gian

cho tất cả các buớc sóng

 IOR, Helix factor and RBS values: thay đổi các giá trị IOR, Helix and RBS

của sợi quang

5.3.4 Định nghĩa và ký hiệu các loại sự kiện (Event)

Span Start

Span Start của một trace là sự kiện đánh dấu điểm bắt đầu của một đoạn sợi quang (fiber span) Theo mặc định, Span Start được đặt ở sự kiện đầu tiên của sợi quang được kiểm tra Tuy nhiên, người sử dụng cũng có thể chọn một sự kiện khác làm vị trí

Span Start của một đoạn sợi quang muốn phân tích Khi đó, bảng sự kiện (Event

Table) sẽ được bắt đầu tại vị trí Span Start này

Span End

Span End của một trace là sự kiện đánh dấu điểm kết thúc của một đoạn sợi quang (fiber span) Theo mặc định, Span End được đặt ở sự kiện cuối cùng của sợi quang

được kiểm tra và được gọi là sự kiện cuối sợi quang (end-of-fiber event) Tuy nhiên,

người sử dụng cũng có thể chọn một sự kiện khác làm vị trí Span End của một đoạn sợi quang muốn phân tích Khi đó, bảng sự kiện (Event Table) sẽ được kết thúc tại Span End này

Continuous Fiber

Non-Reflective Fault

Hình 5.9: Non-Reflective Fault

Non-Reflective Fault (sự kiện gây nên không phải do hiện tượng phản xạánh sáng) này gây ra một sự giảm đột ngột của mức tín hiệu tán xạ Rayleigh Sự kiện này được biểu diễn bằng sự không liên tục trên đường dốc xuống của trace tín hiệu

Lỗi này thường gây ra do mối hàn nóng chảy (splice), uốn cong hay vi uốn cong trên sợi quang

Giá trị suy hao của sự kiện này sẽ được xác định Không có phản xạ xảy ra cho loại sự kiện này

Reflective Fault

Hình 5.10: Reflective Fault

Reflective Fault (sự kiện gây nên do hiện tượng phản xạ ánh sángï) được biểu diễn như các xung gai xảy ra trên trace

Chúng gây ra bởi sự không liên tục của chiết suất của môi trường truyền

Các lỗi phản xạ xảy ra làm cho một phần đáng kể năng lượng ánh sáng truyền trong sợi quang bị phản xạ ngược về phía nguồn quang

Reflective fault có thể cho biết sự tồn tại của các khớp nối, mối hàn cơ khí hoặc ngay cả các mối hàn nóng chảy chất lượng kém

Giá trị suy hao và phản xạ thông thường sẽ được xác định tại vị trí có loại sự kiện này

Khi các xung phản xạ đạt mức ngưỡng, đỉnh của xung sẽ bị cắt do sự bảo hoà của linh kiện thu quang Kết quả là, vùng chết (dead zone) - là khoảng cách ngắn nhất có thể phân biệt hai sự kiện kề nhau - có thể tăng lên

Launch Level

Hình 5.12: Launch Level

Launch Level cho biết mức công suất tín hiệu được đưa vào sợi quang

Hình trên cho thấy mức công suất ghép được đo như thế nào

Một đường thẳng được vẽ sử dụng phương pháp xấp xỉ bình phương tối thiểu square approximation) để kết nối tất cả các điểm trên vùng tuyến tính giữa hai sự kiện thứ nhất và thứ hai được phát hiện

(least-Đường thẳng này được kéo dài cho tới khi cắt trục tung (dB)

Điểm cắt ngang cho biết mức công suất ghép vào đầu sợi quang

Ký hiệu <<<< trên bảng sự kiện (Event Table) cho biết rằng mức công suất ghép quá

thấp

Fiber Section

Hình 5.13: Fiber Section

Ký hiệu này biểu diễn một đoạn sợi quang không có sự kiện

Tổng của tất cả các đoạn sợi quang trong toàn bộ fiber trace thì bằng với chiều dài

Giá trị suy hao của đoạn sợi quang này được xác định

Suy hao trung bình của đoạn sợi quang này (dB/km) được xác định bằng cách lấy giá trị suy hao chia cho chiều dài của đọan sợi quang

Merged Reflective Fault

Hình 5.14: Merged Reflective Fault

Ký hiệu này biểu hiện cho loại sự kiện bao gồm nhiều sự kiện phản xạ (reflective events) kế nhau Giá tri suy hao được xác định là suy hao tổng của các sự kiện phản xạ thành phần

Sự kiện Merged Reflective Fault được kết hợp bợi nhiều sự kiện phản xạ Trên bảng sự kiện, chỉ có Merged Reflective Fault được nêu ra, các sự kiện phản xạ thành không được thể hiện

Hình 5.15: Merged Reflective Fault trên Event Table

Trong hình trên, hai reflective fault đã được kết hợp

Các sự kiện phản xạ này có thể là do các khớp nối, mối hàn cơ khí hoặc ngay cả các mốihàn nóng chảy chất lượng kém

Một giá trị phản xạ được xác định cho tất cả các sự kiện đã được kết hợp và được thể hiện bằng giá trị phản xạ lớn nhất

Một giá trị phản xạ cũng được biểu diễn cho từng sự kiện thành phần được kết hợp Suy hao tổng cộng ( dB) được xác định bằng cách vẽ hai đường thẳng:

- Đường thứ nhất được vẽ bằng cách kết nối , least-square approximation, các điểm -trace trong vùng tuyến tính trứơc sự kiện thứ nhất

- Đường thứ hai được vẽ bằng cách kết nối , least-square approximation, các điểm trace trong vùng tuyến tính theo sau sự kiện thứ hai Nếu có nhiều hơn hai sự kiện được kết hợp, đường này sẽ được vẽ trong vùng tuyến tính theo sau sữ cố được kết hợp cuối cùng Đường này sau đó được kéo dài hướng về phía sự kiện kết hợp thứ nhất

- Suy hao tổng bằng sự chênh lệch về công suất giữa điểm mà sự kiện thứ nhất bắt đầu (điểm A) và điểm nằm ngay dưới sự kiện thứ nhất trên đường thẳng nối dài (điểm B)

- Suy hao của từng sự kiện thành phần không được xác định

Chuong trình xử lý Toolbox mô tả sự phản xạ mới này như là echo bởi vì khoảng cách của nó dài hơn chiếu dài tổng cộng của sợi quang

Khoảng cách giữa connector thứ hai và connector thứ nhất bằng với khoảng cách giữa connector cuối cùng và echo

Suy hao của echo không được xác định

Reflective Fault (Possible Echo)

Hình 5.17: Reflective Fault (Possible Echo)

Ký hiệu này cho biết một sự kiện phản xạ có thể là phản xạ thât sự hay là echo tạo ra bởi một phản xạ mạnh khác nằm ngần về phía nguồn

Xung ánh sáng đi tới connector thứ ba, bị phản xạ ngược về phía OTDR và tiếp đó lại phản xạ ngược vào sợi quang Sau đó xung anh sáng này lại chạm connector thứ ba lần thứ hai và phản xa ngược một lần nữa về phía OTDR

Do đó, phần mềm xử lý Tooolbox, sẽ phát hiện sự cồ phản xạ xảy ra tại vị trí bằng hai lần khoảng cách của connector thứ ba Do sự kiện này hầu như vô nghĩa (không có suy hao) và do khoảng cách của nó bằng bội số khoảng cách của connecotr thứ ba, Toolbox sẽ xem sự kiện này như là possible echo

Giá trị phản xạ của Reflective Fault (Possible Echo) được xác định

5.3.5 Phân tích trace và event:

Trace và Event Table có thể được phân tích tại hai thời điểm khác nhau:

 Ngay khi đo (online) trên máy đo OTDR

 Sau khi đo (offline) trên máy đo OTDR hoặc trên máy vi tính PC khi truy xuất vào phần Work on Results trong chương trình ứng dụng Toolbox Các file dữ

liệu được lưu trong quá trình đo dưới dạng format của EXFO (*.trc) hoặc format của Telcordia (Bellcore) (*.sor) Tuy nhiên, các file được lưu bằng các thiết bị không phải của EXFO chỉ có thể xem (read-only) mà không thể thay đổi