Sơ đồ khối tổng quát của một máy đo ODTR được thể hiện như hình 4.1.
Hoạt động của máy : dưới sự kích thích của các xung điện tử mạch tạo xung, LASER phát xung ánh sáng vào sợi quang thơng qua các bộ ghép và rễ tia. Các xung phản xạ được bộ rẽ tia đưa đến bộ tách sĩng quang để đổi ra xung điện. Biên độ xung phản xạ rất nhỏ nên cần được khuếch đại trước khi đưa qua bộ xử lý để hạn chế nhiễu, lấy giá trị tủng bình rồi cho hiển thị lên nàm hình.
Hình 4.1. Sơ đồ tổng quát của máy đo OTDR.
Sự biến thiên cơng suất tán xạ ngược và phản xạ thể hiện sự phân bố suy hao trên sợi quang. Thời gian trễ từ dấu hiệu phản xạ ở đầu sợi đến dấu hiệu phản xạ ở cuối sợi thể hiện thời gian truyền của ánh sáng từ đầu sợi đến cuối sợi (theo hai chiều) nêncĩ thể suy ra được chiều dài của sợi. Tương tự như vậy cĩ thể tính được cự ly từ đầu sợi đến điểm cĩ suy hao bất thường.
Nếu tín hiệu tán xạ ngược được khuếch đại tuyến tính thì đường biểu diễn trên màn hình là đường cong giảm dần theo quy luật hàm số mũ (hình 4.2a). Nếu dùng bộ khuếch đại logarit thì đường biểu diễn trên màn hình là đường thẳng cĩ hệ số gĩc âm (hình 4.2.b). Đường biểu diễn trên đã được bộ xử lý hạn chế nhiễu và lấy giá trị trung bình, nếu khơng thì hình ảnh rất mờ.
a : khuếch đại tuyến tính b: khuếch đại logarit Hình 4.2. Cơng suất phản xạ của một sợi đồng nhất.
Nếu trên sợi cĩ nhiều đoạn cĩ độ suy hao khác nhau thì đường thể hiện là đường gãy gồm cĩ nhiều đoạn cĩ độ dốc khác nhau. Những chố cĩ phản xạ thì được thể hiện bằng các xung nhọn, vì cơng suất phản xạ lớn hơn cơng suất tán xạ ngược với cùng mức cơng suất tới (hình 4.3).
Hình 4.3. Sự biến thiên của cơng suất phản xạ qua các chướng ngại khác nhau.
*Nguồn quang :
Khi xung kích thích hẹp hơn xung tán xạ ngược thì cơng suất của tín hiệu tán xạ ngược phát ra từ 40 ÷ 50 dB (theo tính tốn), thấp hơn cơng suất của xung kích thích. Điều đĩ cĩ nghĩa rằng chỉ các nguồn quang cĩ khả năng tạo ra các xung ngắn và cơng suất lớn mới sử dụng được. Do đĩ, cần thiết phải sử dụng nguồn phát laser. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng phải cĩ một giới hạn cho cơng suĩât cực đại mới cĩ thể đưa vào sợi, cĩ bức xạ phi tuyến. và như vậy cần tính được ngưỡng phi tuyến đĩ. Trong trường hợp sợi đa mode, người ta thường phải sử dụng các nguồn laser xung cơng suất cao hơn Galas/GaAs ở vùng bước sĩng 0,8 ÷ 0,9 µkm cĩ thể ghép nối một cơng suất quang khoảng 30dB.
Ở vùng bước sĩng lớn hơn (1,3 ÷ 1,6µm) thường sử dụng cho các loại sợi đơn mode, nên khơng thể sử dụng ác Laser với các đặc điểm trên. Khi đĩ, người ta sử dụng các nguồn Laser cĩ liên kết bốn như InGaAs P/InP với cơng suất ghép nối cực đại khoảng vài dB.
Trong trường hợp thăm dị liên tục, yêu cầu phải cĩ một nguồn liên tục phù hợp với bộ dao động nội bộ, và các bộ dao động đĩ phải thuận tiện cho việc sửdụng như là nguồn kích thích. Từ đĩ một chùm ánh sáng phát được sử dụng như là một chùm mẫu.
*Bộ rẽ tia (bộ phận hướng) :
Các bộ conpler. Cĩ nhiệm vụ trộn hoặc tách tín hiệu quang theo yêu cầu. Ở đây là loại conpler hai hướng. Bộ rẽ tia này là một bộ phận rất quan trọng trong thiết bị OTDR vì nĩ thực hiện hai chức năng chính.
-Tạo ra một tổn hao thấp và ghép nối một cách cĩ hiệu quả từ nguồn quang tới sợi và từ sợi đến bộ tách sĩng quang.
-Thực hiện cách ly bộ thu với tín hiệu lớn phản xạ từ cuối đầu vào của sợi.
Trong thực tế, tín hiệu phản xạ này lớn, vào khoảng 25 ÷ 30 dB trên mức tín hiệu tán xạ ngược, sẽ nạp rất mạnh cho phần điện của bộ thu và làm sai phép đo của phần tiếp theo của dạng sĩng.
*Bộ tách sĩng quang, thu và khuếch đại :
Nếu chú ý đến mức tháp của tín hiệu tán xạ ngược thì yêu cầu cơ bản của bộ tách sĩng quang sử dụng trong thiết bị OTDR là nĩ phải cĩ độ nhạy cao và nhiễu thấp. Hơn nữa, nĩ cần phải cĩ độ tuyến tĩnh cao. Mặt khác, chúng phải cĩ dải thơng rộng để nhận xung thăm dị một cách chính xác khi yêu cầu.
Đối với vùng bước sĩng ngắn (0,85µm) người ta sử dụng bộ tách sĩng quang Silicon APDs. Đối với vùng bước sĩng 1,3 ÷ 1,6µm, khơng cĩ bộ tách sĩng nào tốt hơn bộ tách sĩng trên. Các photodiode Ge cĩ thể chịu được dịng điện cao và địi hỏi cần phải làm lạnh để cải thiện chế độ cơng tác.
Trong hệ thống tách sĩng trực tiếp, sự khuếch đại được thực hiện bằng các bộ khuếch đại Transimpledance, nĩ cĩ các đặc tính chống nhiễu và dải thơng hẹp.
*Bộ xử lý tín hiệu :
Bộ xử lý tín hiệu thực hiện nhiều chức năng như : -Đồng bộ giữa xung phát và xung thu
-Phối hợp các tín hiệu và lấy trung bình.
-Tự động điều chỉnh và tính tốn các thơng sốđo. -Phân tích dạng sĩng.
-Biến đổi thành các dạng khác nhau, phụ thuộc vào kỹ thuật sử dụng thựctế.
*Màn hình :
Màn hình là một CRT hiển thị biểu đồ dạng sĩng đo được ,bao gồm các đặc điểm chủ yếu mà cĩ thể nhận được từ thiết bị đo tán xạ ngược (trong cùng một loại sợi) như sau :
-Phản xạ cuối đầu vào sợi. -Suy hao sợi.
-Biểu diễn phản xạ ở mối hàn. -Biểu diễn phản xạ ở connector.
-Biểu diễn phản xạ ở chỗ đứt sợi (cuối đầu ra của sợi). 4.4. CÁC THƠNG SỐ CHÍNH CỦA MÁY ĐO OTDR.