Mục đích: Tìm hiểu về thiết bị đo kiểm tra cáp sợi quang và kỹ thuật sử dụng Thuyết minh: Các thiết bị kiểm tra quang bao gồm:
- Nguồn quang Fiber optic Light Source
- Thiết bị đo công suất quang Fiber optic Power Meter
- Thiết bị đo phản xạ miền thời gian Optical Time- Domain Reflectometer
Các nguồn quang bao gồm một bộ phát FOT, mạch điều khiển và nguồn cung cấp đơn giản (loại portable). Trên một vài khối, connector quang có thể thay đổi để cung cấp các ứng dụng khác nhau.
nguồn quang fiber-optic light source
thiết bị đo công suất quang
Bộ đo công suất quang bao gồm một bộ thu quang FOR, một mạch ra đã hiệu chuẩn, và một màn hiển thị số. Bộ thu quang FOR thu các tín hiệu quang từ sợi quang và chuyển thành tín hiệu điện. Mạch ra đo tín hiệu ra của bộ thu đối với b−ớc sóng đã chọn và đ−a ra tín hiệu thể hiện mức công suất quang đầu vào. Màn hiển thị số đ−a ra số đo công suất theo dBm hoặc àW. Trên một số Model connector quang có thể thay đổi để cung cấp các ứng dụng khác nhau.
Nguồn quang và bộ đo quang có thể đ−ợc dùng để kiểm tra các cáp sợi quang và các connector. Thêm vào đó, bộ đo công suất quang còn có thể đ−ợc dùng để kiểm tra quỹ công suất bằng cách đo các mức công suất của hệ thống. 1. Công suất quang đ−ợc truyền qua cáp là bao nhiêu?
Thiết bị đo phản xạ miền thời gian Optical Time-Domain Reflectometer – OTDR hiển thị biên độ và thời gian của các phản xạ quang.
Một OTDR bao gồm một bộ tách tia (Beam splitter), một bộ thu-phát quang, một mạch xung, một màn hiển thị.
- Mạch xung (Pulse Circuit) phát ra các xung, chúng đ−ợc dùng để điều khiển bộ phát quang và đồng bộ dữ liệu trong hiển thị. Các xung này đ−ợc chuyển thành quang bởi bộ phát. Các xung quang truyền qua bộ tách chùm và đ−ợc ghép tới connector đầu ra.
- Công suất quang phản xạ bởi các khiếm khuyết của sợi quang đ−ợc đ−a ng−ợc lại bộ thu và đ−ợc xử lý và đ−a ra màn hiển thị.
- trục Y trên OTDR cho thấy công suất phản xạ ng−ợc từ cáp. Trục X chỉ thị về thời gian.
- Sử dụng chiết xuất khúc xạ hiệu dụng ηeff của sợi quang và tốc độ ánh sáng trong chân không (c=300 000Km/s) thì thời gian (t) có thể đ−ợc chuyển đổi thành khoảng cách D theo biểu thức:
D = (c*t)/(2*ηeff)
khi chiết xuất hiệu dụng ηeff của sợi quang đ−ợc đ−a vào OTDR thì tia X sẽ chỉ thị trực tiếp khoảng cách D
2. Mối ghép gây Phản xạ Fresnel cách bao xa dọc theo cáp?
a. 35Km b. 3.5Km c. 3.5às d. Không phải các đáp án trên
- Tất cả các sợi quang có khiếm khuyết phân bố. Các khiếm khuyết đó phản xạ một tỉ lệ ánh sáng cố định trở lại thiết bị đo OTDR.
- Sợi quang gây suy hao ánh sáng tỷ lệ khoảng cách mà tia phản xạ đi qua. Độ nghiêng của đ−ờng OTDR thể hiện suy hao sợi theo dB/Km.
3. Suy hao sợi là bao nhiêu đối với độ dài này của cáp?
a. 2dB/Km b. 1dB/Km c. 0.5 dB/Km d. Không phải các đáp án trên
- Giống nh− nguồn quang và bộ đo công suất quang, thiết bị OTDR có thể đ−ợc dùng để đo suy hao quang cũng nh− nhận biết các sự cố cáp và connector.
Các b−ớc thực hành:
1. Tắt nguồn tấm đế tr−ớc khi chuyển các cầu nối trên khối POWER SUPPLY về vị trí ANALOG. Sau khi đặt xong các cầu nối này, bật cấp nguồn trở lại cho tấm đế.
2. Thiết lập bộ phát FOT về chế độ hoạt động t−ơng tự bằng cách đặt các cầu nối hai cực CATHODE và ANODE về vị trí ANALOG.
3. Sử dụng cáp sợi quang thủy tinh 5m 62.5/125 nối bộ phát (FOT) với bộ thu (FOR).
Bạn cần thiết lập một phần của một liết kết thông tin sợi quang.
4. Bằng cách nào bạn có thể kiểm tra cáp sợi quang 5m để xem nó có trong khoảng đặc tr−ng kỹ thuật của nó hay không?
a. Đo tín hiệu ra của cáp bằng một thiết bị đo công suất.
b. Sử dụng một nguồn quang và thiết bị đo công suất để kiểm tra cáp.
c. Thay thế bộ phát bằng một nguồn quang.
Phototransistor và một Led hồng ngoại IRED đ−ợc dùng làm thiết bị thử để kiểm tra suy hao của cáp sợi quang.
5. Nối một cáp sợi quang thủy tinh 1m giữa Led hồng ngoại IRED và phototransistor. Đặt cầu nối RANGE về vị trí LO và nối đồng hồ đo giữa EMITTER và GND.
6. Ghi chỉ thị công suất quang t−ơng đ−ơng trên đồng hồ : 1m = V
Để thực hiện phép đo bạn cần dùng một cáp thủy tinh 1m làm cáp ghép nối (cáp ra của bộ phát). Đó là một ph−ơng pháp thực tế, cần sử dụng cáp ngắn để nối nguồn quang tới cáp mà bạn muốn kiểm tra. Cáp ghép nối này đ−ợc sử dụng để loại trừ các suy hao ghép tại tiếp giáp nguồn quang-sợi quang. Sau đó nó có thể đ−ợc dùng để thiết lập điều nghiên tại thiết bị đo công suất quang tr−ớc khi cáp ghép đ−ợc nối đến cáp mà bạn muốn kiểm tra. 7. Dùng một ống ghép để nối cáp sợi quang thủy tinh 5m vào giữa cáp thủy tinh
1m và phototransistor.
8. Ghi chỉ thị công suất quang t−ơng đ−ơng trên đồng hồ : 1m+5m = V
Tính toán tìm suy hao cáp phụ thuộc vào việc thiết bị đo công suất đ−ợc đặt ở chế độ đo nào. Nếu thiết bị đo công suất đặt ở chế độ đo dBm thì cần trừ số đo 1m từ kết quả đo 1m+5m.
Nếu thiết bị đo công suất đặt ở chế độ đo àW hoặc t−ơng đ−ơng thì sử dụng công thức tính dB:
LOSS = 10 lg(P1/P2)
Vì phototransistor thực hiện phép đo công suất t−ơng đ−ơng nên bạn dùng công thức dB để tính suy hao.
9. Tính suy hao của mối ghép quang và của cáp 5m : LOSS = 10 lg(1m/1m+5m)= dB
Bạn đã xác định rằng cáp 5m và mối ghép quang giữa sợi quang 1m và sợi quang 5m gây ra suy hao trên. Bạn có thể kết luận rằng cáp sợi quang hoạt động bình th−ờng, bởi vì suy hao của nó nhỏ hơn 6dB, nằm trong khoảng của quỹ công suất hệ thống.
Tiếp theo chúng ta dùng phototransistor nh− một thiết bị đo công suất quang để kiểm tra đầu ra của bộ phát FOT.
10. Dùng cáp thủy tinh 1m để nối bộ phát FOT tới phototransistor và đặt cầu nối RANGE về vị trí HI.
11. Dùng phototransistor để đo công suất t−ơng đ−ơng tại đầu cuối của cáp thủy tinh 1m
1m = mV
Phototransistor không thể hiệu chuẩn và không thể xác định công suất quang thực tế tại đầu ra của cáp. Một thiết bị đo công suất đã hiệu chỉnh có thể đo công suất quang thực tế tại đầu ra của cáp.
Các phép đo công suất có thể đ−ợc dùng để kiểm tra các quỹ công suất và kiểm tra các phần có sự cố.
12. Nối cáp sợi quang thủy tinh 5m vào giữa bộ phát FOT và bộ thu FOR.
13. Dùng đồng hồ để đo điện áp giữa jack FOR và GND. 5m = mV
14. Tháo đầu cáp sợi quang 5m phía bộ phát (FOT), đo lại điện áp giữa jack FOR và GND.
0m = mV
Một bất cập khi sử dụng nguồn quang và thiết bị đo công suất quang để kiểm tra cáp sợi quang đó là cả hai đầu cáp đều phải có khả năng tiếp cận để nối các thiết bị kiểm thử. Sẽ là rất phức tạp khi cần kiểm tra phát hiện sự cố trên tuyến liên kết quang đ−ợc đặt ngầm d−ới đất hoặc khi hai đầu của tuyến
liên kết quang ở cách xa nhau.
Thiết bị OTDR sử dụng phản xạ để đánh giá sợi quang và vì thế nó chỉ yêu cầu nối đến một đầu của sợi quang khi cần kiểm tra, phát hiện sự cố. Thiết bị OTDR có thể tính toán để chỉ ra các vị trí dọc theo sợi quang nơi mà các phản xạ phát sinh, cho phép định vị nhanh và chính xác vị trí xảy ra sự cố.
Sử dụng thiết bị OTDR mang lại các thuận tiện đáng kể khi tiến hành kiểm tra khắc phục sự cố của các hệ thống thông tin quang lớn.
Các tóm l−ợc:
1. Thiết bị kiểm tra sợi quang đ−ợc sử dụng để kiểm tra các thành phần quang trong một liên kết quang.
2. Thiết bị đo công suất quang có thể đ−ợc sử dụng để kiểm tra rằng liên kết quang có phù hợp với quỹ công suất quang của nó không.
3. Một nguồn quang và một thiết bị đo công suất quang có thể đ−ợc sử dụng để đo suy hao sợi và suy hao connector.
4. Thiết bị đo OTDR sử dụng các phản xạ để đánh giá các suy hao sợi và suy hao connector.
5. Thiết bị đo OTDR có thể chỉ ra vị trí phát sinh phản xạ dọc theo sợi quang, từ đó cho phép dễ dàng khoanh vùng các sự cố trên liên kết quang.
Các câu hỏi kiểm tra:
1. Thiết bị nào có thể chỉ ra khoảng cách đến một mối ghép quang có sự cố? a. Nguồn quang b. Thiết bị đo công suất quang c. Thiết bị OTDR d. Vôn mét số
2. Bạn sẽ dùng thiết bị nào để kiểm tra một bộ phát FOT?
a. Nguồn quang b. Thiết bị đo công suất quang c. Thiết bị OTDR d. Ampemet
3. Thiết bị đo công suất quang th−ờng đ−ợc hiệu chỉnh theo :
a. àW b. dBm
c. V d. a và b
4. Thiết bị đo công suất quang đ−ợc hiệu chỉnh theo dBm đ−ợc sử dụng để đo suy hao sợi của 1Km cáp sợi quang. Công suất ra của nguồn quang đo tại điểm cuối của cáp sợi quang 1m là -15dBm (cáp sợi quang 1m đ−ợc dùng làm cáp đầu ra của nguồn quang). Cáp 1Km đ−ợc ghép nối tiếp với cáp đầu ra 1m đó và công suất ra ở cuối cáp 1Km là -20dBm. Tính suy hao của cáp 1Km?
a. 20dB b. 15dB
c. 5dB d. Không phải các dáp án trên
5. Đây là một đ−ờng OTDR của cáp 5Km. Liên kết thông tin quang sử dụng cáp này hiện không thể hoạt động. Tìm nguyên nhân sự cố?
a. Hỏng mối ghép nguồn quang-sợi quang b. Hỏng connector tại 1.5Km c. Đứt cáp tại 3Km d. Không phải các đáp án trên
Các câu hỏi kiểm tra bài 5:
1. Thành phần nào trong các liệt kê d−ới đây không ảnh h−ởng đến quỹ công suất quang OPB?
a. Biến chất của Led b. Suy hao sợi
c. Băng thông của sợi d. Ng−ỡng cảm thụ của bộ thu 2. Hai sợi quang đ−ợc nối giữa bộ phát và bộ thu tạo ra một liên kết quang nh−
trên hình vẽ. Điểm ghép nối nào xảy ra suy hao do lệch khẩu độ số và lệch vùng lõi?
a. Nguồn quang-sợi quang b. Sợi quang-sợi quang c. Sợi quang-bộ tách quang d. Không phải các đáp án trên 3. Trong một hệ thống quang, độ nhạy (Responsivity) là tham số thuộc thành
phần nào?
a. Bộ thu b. Bộ phát
c. Sợi quang d. Connector
4. Suy hao công suất nào th−ờng đ−ợc lập kế hoạch cho một connector quang?
a. 0.1dB b. 1dB
c. 10dB d. 100dB
5. Đơn vị đo nào th−ờng đ−ợc dùng trong tính toán quỹ công suất quang?
a. mW b. àW
c. mV d. dB
6. Một hệ thống quang có một dự trữ công suất quang là 6dB. Thành phần nào sau đây khi thêm vào hệ thống sẽ gây hụt dự trữ đó (quá ng−ỡng)?
Tên thành phần Suy hao công suất
Connector quang 1dB/connector.
Sợi quang thủy tinh 3dB/Km
Sợi quang nhựa 200dB/Km
a. Thêm 3 connector b. Thêm 50m sợi quang nhựa c. Thêm 1500m sợi quang thủy tinh d. Không phải các đáp án trên
7. Thiết bị đo công suất quang đ−ợc hiệu chỉnh theo dBm đ−ợc sử dụng để đo suy hao sợi của 1Km cáp sợi quang. Công suất ra của nguồn quang đo tại điểm cuối của cáp sợi quang 1m là -10dBm (cáp sợi quang 1m đ−ợc dùng làm cáp đầu ra của nguồn quang). Cáp 1Km đ−ợc ghép nối tiếp với cáp đầu ra 1m đó và công suất ra ở cuối cáp 1Km là -18dBm. Tính suy hao của cáp 1Km?
a. 8dB b. 10dB
c. 18dB d. Không phải các đáp án trên 8. Thiết bị OTDR có thể sử dụng để làm gì?
a. Đo phản xạ. b. Đánh giá suy hao sợi c. Xác định khoảng cách d. Tất cả các đáp án trên. 9. Bạn sẽ dùng thiết bị nào để kiểm tra một bộ thu FOR
a. Nguồn quang b. Thiết bị đo công suất quang c. Thiết bị OTDR d. Tất cả các đáp án trên.
10. Đây là một đ−ờng OTDR của cáp 3Km. Liên kết thông tin quang sử dụng cáp này hiện không thể hoạt động. Tìm nguyên nhân sự cố?
a. Hỏng bộ thu quang b. Hỏng connector tại 1.5Km c. Đứt cáp tại 2Km d. Đứt cáp tại 4Km