I/ Thiết bị OTDR:
3. Các ứng dụng của máy đo quang dội OTDR
a. Đo suy hao toàn tuyến.
Dựa vào độ chênh lệch của công suất tán xạ ng−ợc ở đầu và cuối sợi (hình 1.5) để tính ra suy hao toàn tuyến theo công thức:
1 2 ( ) 1 ( ) .10.log 2 ( ) P mW A dB P mW = (1.7)
Trong đó: P1(mW): Công suất tán xạ ng−ợc thu đ−ợc ở đầu sợi P2(mW): Công suất tán xạ ng−ợc thu đ−ợc ở cuối sợi
Các máy đo ngày nay th−ờng chia trục tung theo đơn vị dBm và có khi đe tính sẵn các hệ số 1/2 trên thang chia nên việc tính suy hao đơn giản hơn:
1 2
( ) ( ) ( )
A dB =P dBm −P dBm (1.8)
Từ đó có thể tính đ−ợc suy hao trung bình: ( ) ( / ) ( ) A dB dB km L km α = (1.9)
Việc tính toán này máy đo có thể thực hiện tự động. Ng−ời sử dụng chỉ cần dời con trỏ (cursor) đến điểm đầu sợi và cuối sợi rồi đánh dấu. Máy đo sẽ cho ra độ suy hao toàn tuyến, chiều dài tuyến và suy hao trung bình. Sự phân bố suy hao cũng đ−ợc chỉ thị rõ trên màn hình. Máy đo cũng có khả năng in ra giấy đồ thị phân bố suy hao trên tuyến.
b. Đo chiều dài sợi:
Dựa trên khoảng cách giữa dấu hiệu phản xạ ở đầu sợi và cuối sợi có thể tính đ−ợc chiều dài của sợi quang (hình 1.5).
Cần l−u ý rằng cự ly L đ−ợc chia theo thời gian truyền của xung trên quan hệ
1 1 1 . . . . 2 2 c L v t t n = = (1.10)
Hình 1.5: Đồ thị phân bố suy hao trên tuyến
Nên cần phải đặt chiết suất trong máy đo phù hợp với chiết suất lõi sợi đang đo thì kết quả đo mới chính xác.
c. Xác định chỗ sợi bị đứt.
Dựa trên nguyên tắc đo chiều dài sợi có thể xác định đ−ợc cự ly từ đầu sợi đến điểm có dấu hiệu phản xạ (do sợi bị đứt). Cần l−u ý rằng sợi quang dài hơn chiều dài của tuyến vì sợi đ−ợc xoắn trong ruột cáp và cáp có thể uốn l−ợn d−ới trong renh hoặc trong cống. Ngoài ra ở mỗi mối nối của cáp đều có một đoạn sợi quang dự phòng trong hộp bảo vệ mối nối và trong hầm chứa hộp bảo vệ.
Thông th−ờng sợi quang dài hơn cáp từ 1% đến 3% và cáp dài hơn tuyến từ 1% đến 2%.
Có thể xác định vị trí sợi bị đứt chính xác hơn bằng cách đo hai phía từ hai trạm liên tiếp (hoặc đầu cuối)để xác định vị trí đứt so với mối hàn gần đó nhất (H1.6)
a. Đo từ trạm A b. Đo từ trạm B
Gọi DA: Khoảng cách từ mối nối n đến điểm đứt do OTDR đặt ở trạm A chỉ thị DB: Khoảng cách từ mối nối n + 1 đến điểm đứt do OTDR đặt ở trạm B chỉ thị. D: Khoảng cách thực tế giữa hai mối nối trên tuyến.
Khoảng cách thực tế trên tuyến từ mối nối thứ n đến điểm đứt đ−ợc tính bởi: . A n A B D D D D D = + (1.11)
T−ơng tự, khoảng cách từ mối nối thứ n + 1 đến điểm đứt là:
1 B . n A B D D D D D + = + (1.12)
Cũng có thể xác định vị trí đứt sợi bằng cách so sánh cự ly chỉ thị trên OTDR với một đoạn sợi đe biết tr−ớc chiều dài.
d. Đo suy hao của mối hàn và khớp nối:
Suy hao của mối hàn và khớp nối đ−ợc xác định bởi độ chênh lệch công suất tán xạ ng−ợc ở tr−ớc và sau điểm nối. (Hình 1.7)
a. Suy hao của mối hàn b. Suy hao của khớp nối
Hình 1.7. Suy hao của mối hàn và khớp nối
Khi truyền qua mối hàn nóng chảy ánh sáng hầu nh− không có phản xạ nên đ−ờng biểu diễn trên máy đo chỉ thay đổi độ dốc (hình 1.7a), còn khi truyền qua khớp nối ánh sáng th−ờng bị phản xạ nên sẽ thấy xung phản xạ trên màn hình (hình 1.7b). Các khớp nối có dùng chất lỏng để phối hợp chiết suất ở giữa sẽ không thấy dấu hiệu phản xạ.
Khi đo suy hao của mối hàn theo một chiều có thể gặp tr−ờng hợp đ−ờng biểu diễn trên màn hình không thay đổi độ cao, thậm chí còn tăng lên nh− tín hiệu quang bị khuếch đại (!). Hiện t−ợng này xảy ra do hai sợi nối với nhau có thông số khác nhau (về kích th−ớc, chiết suất, hệ số tán xạ ng−ợc). Nếu đo theo chiều ng−ợc lại sẽ thấy suy hao của những mối hàn đó lớn hơn trung bình. Do đó khi đo suy hao của mối hàn ng−ời ta đo theo hai chiều rồi tính suy hao trung bình (hình 1.8).
Hình 1.8. Suy hao của mối hàn đo theo hai chiều
a. Suy hao theo hai chiều đều d−ơng
b. A1 < 0 giống nh− tín hiệu quang đ−ợc khuếch đại
Suy hao của mối hàn đ−ợc tính bởi:
1 2
2
A A
A +
= (1.13)
Trong quá trình lắp đặt, suy hao của các mối hàn đ−ợc đ−ợc đo cẩn thận ngay sau khi hàn nối. Những mối hàn có suy hao lớn đều phải cắt bỏ rồi hàn lại. Có thể dùng một máy OTDR đặt ở một đầu mà đo suy hao các mối hàn theo hai chiều nh− trên hình 1.9.
Để thực hiện ph−ơng pháp này nhóm đo thử phải dịch chuyển máy đo theo tuyến cách nhóm hàn nối một đoạn bằng chiều dài đoạn cáp.
Thứ tự mối hàn thay đổi khi đo theo hai chiều khác nhau (Hình 1.9)
Hình 1.9. Dùng một OTDR để đo suy hao của mối hàn theo hai chiều
e. Xác định thứ tự mối hàn:
Hình 1.10. Kiểm tra thứ tự mối hàn bằng OTDR
Dùng máy OTDR nối với một đầu sợi, đầu còn lại của sợi đ−ợc ngâm vào chất lỏng có chiết suất t−ơng đ−ơng chiết suất lõi sợi. Nếu ngâm đúng sợi nối với OTDR thì dấu hiệu phản xạ ở cuối sợi trên màn hình biến mất (Hình 1.10)
Cũng có thể dùng nguồn quang và máy đo công suất quang để kiểm tra thứ tự mối hàn. Không thể xác định đ−ợc vị trí đe hàn nhầm khi đo qua nhiều mối hàn.