2.2.1. Mục đính đo thử:
Đo thử trên cáp quang đã lắp đặt nhằm các mục đính sau:
- Xác định xem tổng suy hao truyền dẫn cĩ thỏa mãn theo thiết kế khơng.
- Xác định xem khi lắp đặt cáp cĩ vấn đề gì ảnh hƣởng đến suy hao của sợi và quá trình hoạt động sau này của cáp khơng.
- Tìm các chỗ khơng đồng đều nhƣ mối hàn xấu, chỗ suy hao sợi lớn, chỗ khớp nối.
- Xác nhận các chỗ nối sợi và suy hao sợi để nhằm thiết kế các đoạn lặp trong tƣơng lai.
- Lập bảng số liệu chuẩn cho cơng tác bảo dƣỡng sau này
- Cung cấp thơng tin phản hồi để tối ƣu việc thiết kế, chế tạo và lắp đặt cáp - Tích lũy kinh nghiệm để tối ƣu cơng tác đo thử. Yêu cầu các phƣơng pháp đo phải an tồn, hiệu quả, giá thành thấp mà vẫn thực hiện đầy đủ các mục đích đo thử nhƣ trên.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
2.2.2. Các loại cơng tác đo thử:
2.2.2.1. Tổng quan:
Các phƣơng pháp đo thử hiểu theo nghĩa rộng khơng cĩ nghĩa là chỉ thuần túy các nội dung đo nhƣ suy hao, tán sắc, suy hao mối nối hoặc đặc tuyến suy hao trên máy OTDR mà cịn là những vấn đề liên quan, chẳng hạn phải thỏa mãn với các câu hỏi nhƣ: Tại sao phải đo, đo ở đâu, đo khi nào và cách thức đo nhƣ thế nào?
Những vấn đề đo thử trên các đoạn cáp theo độ dài chế tạo do các nhà sản xuất thực hiện khơng nêu ở đây. Nội dung đo ở đây áp dụng cho cơng tác đo thử ở hiện trƣờng trên cáp đã lắp đặt và trƣớc khi đấu vào các thiêt bị đầu cuối đƣờng dây.
2.2.2.2. Kinh nghiệm thực hiện
- Trong khi thi cơng các tuyến cáp, cơng tác đo thử cĩ thuận lợi hay khơng, khơng chỉ phụ thuộc vào ngƣời đo thử, mà cịn phụ thuộc vào kỹ thuật hàn nối sợi. Do vậy để thuận tiện cho cơng tác đo thử tại hiện trƣờng, trƣớc hết phải cần sử dụng các tuyến mẫu huấn luyện để đánh giá trình độ của cả cán bộ hàn nối và cán bộ đo thử.
- Chỉ cần tiến hành đo thử khi đã lắp đặt hồn thiện tồn bộ đoạn lặp khơng cần đo thử trong khi đang thi cơng rải đặt, bởi vì cĩ thể dựa vào khả năng chuyên mơn của cán bộ và dựa vào những số liệu thống kê của các lần đo thử tại hiện trƣờng trƣớc, thì việc đo thử khi đang rải đặt là khơng cần thiết.
- Nên thực hiện ở bƣớc sĩng 1550nm, lấy đĩ làm chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lƣợng thiết kế, chế tạo và thi cơng cáp. Đồng thời cũng cho biết cáp đã rải đặt cĩ phù hợp để làm việc ở bƣớc sĩng 1550nm sau này hay khơng.
- Giảm giá thành đo thử nhờ phát triển các phƣơng pháp đo với nội dung và thuật tốn đo ít nhất và phối hợp với các số liệu thống kê.
2.2.3. Các phép đo:
2.2.3.1. Đo thi cơng lắp đặt:
a. Đo suy hao khớp nối:
Khớp nối dù tốt đến bao nhiêu vẫn cịn cĩ một khe khơng khí, dù rất hẹp, giữa hai đầu sợi tiếp xúc nhau. Chính khe khơng khí này tạo ra xung phản xạ và từ đĩ ta cĩ thể tính đƣợc suy hao của khớp nối. Xung phản xạ của khớp nối nhƣ hình 2.7.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
Hình 2.7. Phản xạ ở khớp nối
Giả sử: Palà cơng suất trƣớc khớp nối, Pb là cơng suất sau khớp nối. Cơng suất
b
P là kết quả của tín hiệu quang đi qua khớp nối hai lần. Vì vậy suy hao của khớp nối đƣợc tính theo cơng thức: 10log 5log ( ) 2 1 dB P P P P A b a b a c (2.11) Theo tài liệu của Phịng thử nghiệm cáp sợi quang – Cơng ty Liên Doanh Sản Xuất Cáp Sợi Quang VINA – GSC, việc đo kiểm tra mối hàn giá ODF nhƣ sau:
Hình 2.8. Sơ đồ đấu nối máy đo OTDR kiểm tra mối hàn giá ODF.
b. Đo suy hao mối hàn:
Tại mối hàn hai sợi cĩ chiết suất khúc xạ hồn tồn giống nhau (lý tƣởng) nên tại đĩ khơng gây ra phản xạ ánh sáng, nhƣng tồn tại suy hao. Suy hao của mối hàn thực chất là suy hao do tán xạ ngƣợc. Vì vậy muốn đo suy hao mối hàn một cách chính xác phải đo cả hai hƣớng, sau đĩ lấy trung bình cộng. Sở dĩ phải đo cả hai hƣớng vì tán xạ ngƣợc của hƣớng đi và hƣớng ngƣợc lại là hồn tồn khác nhau.
Thƣờng trên sợi đơn mode ngƣời ta đo ở bƣớc sĩng 1300 nm. Nếu suy hao mối hàn lớn thì cho đo thử ở bƣớc sĩng 1550 nm để phân tích:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ - Nếu suy hao ở 1550nm cao hơn nhiều so với ở 1300 nm thì chứng tỏ rằng sợi quang trong hộp bảo vệ mối hàn bị uốn cong nhiều hoặc bị đè gập.
- Nếu suy hao mối hàn nối đo ở 1550nm cao, nhƣng cao tƣơng đƣơng suy hao ở 1300nm thì cần phải hàn nối lại.
- Từng sợi cần phải đƣợc kiểm tra ở bƣớc sĩng 1550 nm để đảm bảo chắc chắn khơng cĩ các điểm suy hao lớn.
Theo tài liệu của phịng thử nghiệm cáp sợi quang – Cơng ty Liên doanh sản xuất cáp sợi quang VINA - GSC, việc đo kiểm tra mối hàn măng xơng nhƣ sau:
Hình 2.9. Sơ đồ đấu nối máy đo OTDR kiểm tra mối hàn măng xơng 2.2.3.2.Đo nghiệm thu:
Sau khi xây lắp xong một tuyến cáp, ta phải tổ chức đo thử nghiệm thu, quá trình đo sẽ đƣa ra các số liệu mà trên cơ sở đĩ cĩ thể đánh giá đƣợc chất lƣợng và khả năng phục vụ của tuyến. Kết quả đo cũng sẽ giúp cho việc dự báo độ tin cậy, khả năng làm việc và tốc độ xuống cấp của tồn tuyến. Đo nghiệm thu gồm:
a. Đo suy hao bằng OTDR (Optical Time Domain Relectometer).
Đo tán xạ ngƣợc bằng thiết bị OTDR là phƣơng pháp đo chung nhất để kiểm tra chất lƣợng và các đặc tính của cáp sợi quang sau khi lắp đặt. Tuy nhiên khi đo suy hao mối hàn phải đo cả hai đầu dùng OTDR cĩ thể đo các mục sau đây:
- Đo thơng từng sợi:
Sau khi lắp đặt và hàn nối cáp cần phải kiểm tra tính liên tục của từng sợi, vì trong các hộp đựng mối hàn cĩ thể nối nhầm các sợi với nhau.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Đối với đặc tính truyền dẫn thì khơng cĩ gì ảnh hƣởng, tuy nhiên sự lẫn lộn các sợi trong việc hàn nối sẽ gây phiền phức khi sửa chữa cáp. Vì vậy, việc kiểm tra thơng từng sợi là rất cần thiết. Kiểm tra thơng từng sợi cĩ thể tiến hành theo trình tự sau đây: Nối máy đo vào một đầu sợi. Ngƣời giúp việc ở phía cuối sợi nối đồng hồ đo vào chính sợi đang kiểm tra. Nếu sợi hàn đúng vị trí thì đọc đƣợc cơng suất trên đồng hồ.
- Đo suy hao mối hàn:
Mục đích kiểm tra là để đánh giá chất lƣợng của mối hàn. Mặt khác biểu đồ suy hao mối hàn đƣợc sử dụng làm chuẩn để sau này tiến hành đo kiểm tra hoặc đo bảo dƣỡng. Suy hao mối hàn phải đo thật chính xác.
Giá trị trung bình mỗi mối hàn khoảng 0,1dB cho sợi đơn mode khi dùng máy hàn hiện đại. Cĩ mối hàn cá biệt thì trị số này cĩ thể cao hơn nhƣng khơng đƣợc lớn hơn 0,3 dB. Nếu trên tuyến ngắn thì suy hao mối hàn bằng 0,5 dB vẫn chấp nhận. - Kiểm tra khoảng cách giữa các mối nối:
Cần phải đo khoảng cách giữa các mối nối để lập hồ sơ lƣu trữ và bảo dƣỡng. Cơng việc này cĩ thể làm ngay trong khi đang hàn nối sợi và cáp.
- Kiểm tra suy hao và sự đồng nhất của từng đoạn riêng:
Việc đo này là cần thiết vì trong quá trình lắp đặt cáp cĩ thể bị biến dạng .Nếu cĩ thể đƣợc thì tiến hành đo ở hai bƣớc sĩng 1300nm và 1550 nm sẽ phát hiện rất nhanh trƣờng hợp cáp bị ép. Phép kiểm tra này chỉ tiến hành đo tại một đầu của cáp. Số liệu đo này cĩ giá trị làm chuẩn về sau để đo kiểm tra.
- Kiểm tra suy hao tồn tuyến:
Khi đo suy hao tổng của tuyến cáp phải đo tại bƣớc sĩng 1300nm và 1550 nm. Khi đo tại bƣớc sĩng 1500nm, các biến dạng nhỏ trong sản xuất cáp hoặc lắp đặt cáp dễ đƣợc phát hiện, vì ở bƣớc này rất nhạy cảm với sợi bị vi uốn cong, nên khi cĩ áp lực đặt tạm thời lên cáp cũng bị phát hiện. Sau khi đo tất cả các đoạn sẽ nhận đƣợc đánh giá tổng thể tồn hệ thống. Từ kết quả đo này cĩ thể đọc đƣợc suy hao từ đầu đến cuối tuyến cáp, cĩ thể nhìn thấy các bậc suy hao lớn bất thƣờng và sự chênh lệch suy hao giữa các đoạn.
b. Đo suy hao bằng nguồn quang và đồng hồ đo cơng suất:
Suy hao của các đoạn lặp cĩ thể đo bằng một nguồn quang và một đồng hồ đo cơng suất quang. Cĩ thể dùng LED hoặc Laser, nhƣng khi sử dụng LED thì suy hao
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ cao hơn Laser 0,05dB/Km vì phổ của LED rộng hơn phổ của Laser. Đo theo phƣơng pháp này thì suy hao của khớp nối tại đầu nguồn quang sẽ nằm trong suy hao tổng.
Theo tài liệu của phịng thử nghiệm cáp sợi quang – Cơng ty Liên doanh sản xuất cáp sợi quang VINA-GSC, việc đo kiểm tra suy hao tuyến cáp và đo nghiệm thu suy hao tồn trình nhƣ sau:
Hình 2.10. Sơ đồ đo suy hao tuyến cáp.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
2.2.3.2.Đo nghiệm thu thơng tuyến
Trong quá trình đo nghiệm thu một tuyến thơng tin quang thì đo thơng tuyến là rất quan trọng. Đo thơng tuyến là bƣớc quyết định cĩ nên đƣa cáp mới lắp đặt xong vào sử dụng hay khơng. Nĩ đánh giá tồn bộ cả thiết bị đầu cuối, cáp sợi quang, các trạm lặp và sự kết nối chúng với nhau cĩ cho ra đƣợc các tham số suy hao số suy hao tuyến, lỗi bit theo nhƣ thiết kế hay khơng.
Trong quá trình này, nhìn chung các trạm lặp khơng phải là điểm diễn ra quá trình đo. Do đĩ, tốt nhất là các thiết bị đo phải nối tại trạm thiết bị đầu cuối, nơi đã cĩ sẵn các giao tiếp số tiêu chuẩn để thực hiện đo.
2.2.3.3. Đo thử bảo dưỡng
Ngồi việc đo khi lắp đặt tại hiện trƣờng, ta cịn phải đo thử bảo dƣỡng để biết đƣợc độ dài trạm lặp, khoảng cách các chỗ nối, khoảng cách và thể loại của các chỗ khơng đồng đều trên sợi cáp đã lắp đặt nhƣ chỗ cĩ suy hao lớn (mối hàn, connector, ..) hoặc chỗ phản xạ do sợi bị đứt …
Cĩ nhiều phƣơng pháp xác định chỗ hƣ hỏng, và rất cần thiết trong thực tế để thỏa mãn các yêu cầu khác nhau về độ chính xác và cấp độ phục hồi thơng tin khẩn cấp.
Ngồi ra sai số cịn phụ thuộc khoảng cách xem xét, cho nên để giảm sai số phụ thuộc khoảng cách thì cần lấy chuẩn theo chỗ nối cáp liền sát ngay trƣớc chỗ sợi bị đứt.
Độ chính xác đo cũng phụ thuộc nhiều vào chiết suất nhĩm của sợi, vào thiết kế và thi cơng cáp thực tế, cũng nhƣ vào máy đo OTDR và vào kỹ thuật đo.
2.3. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2
Đo các tham số trong hệ thống thơng tin quang đĩng vai trị vơ cùng quan trọng, các thơng số đĩ cĩ liên quan trực tiếp đến đặc tính của sợi quang và cáp quang. Trong chƣơng này chỉ nêu phƣơng pháp đo suy hao và quy trình đo thử hệ thống cáp quang với mục đích và các loại cơng tác đo thử.
Trong các phƣơng pháp đo thì phƣơng pháp đo suy hao là quan trọng nhất. Ở chƣơng này giới thiệu hai phƣơng pháp đo suy hao là: Phƣơng pháp đo hai điểm và phƣơng pháp đo tán xạ ngƣợc. Chúng ta muốn quản lý và khai thác tối ƣu tuyến truyền
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ dẫn quang thì cần phải nắm vững các kỹ năng và các phƣơng pháp đo suy hao của tuyến truyền dẫn quang. Với những số liệu cập nhật đƣợc: Suy hao tồn tuyến, suy hao tại mỗi trạm, suy hao mối hàn, khớp nối và nhiều yếu tố khác sẽ giúp chúng ta thuận lợi trong quá trình quản lý, vận hành, khai thác, bảo dƣỡng và nâng cấp mạng truyền dẫn sau này.
Đối với ngƣời làm cơng tác thi cơng, bảo hành, bảo trì mạng cáp quang thì việc chon một máy đo OTDR là rất quan trọng, ngồi ý nghĩa về tài chính cịn xét đến sự tiện lợi của quá trình thi cơng nhƣ máy phải đo đƣợc cự ly mong muốn, khả năng xác định suy hao và khoảng cách điểm đứt và đầu cuối càng chính xác càng tốt giúp tăng hiệu quả làm việc và giảm thời gian thi cơng trên cơng trƣờng. Tính năng lƣu trữ các kết quả và khả năng kết nối với máy tính và mạng cũng là một ƣu điểm để ngƣời thi cơng dễ dàng nghiệm thu tuyến và bàn giao kết quả.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/
CHƢƠNG 3: ĐO SUY HAO BẰNG THIẾT BỊ OTDR 3.1. THIẾT BỊ OTDR
Máy đo OTDR là một trong những cơng cụ mạnh nhất khơng phá hủy cấu trúc của hệ thống, thao tác thuận lợi đối với sợi quang. Nĩ cung cấp các thơng tin cần thiết cả trong giai đoạn chế tạo sợi và cả trong giai đoạn đánh giá chất lƣợng sợi cũng nhƣ ở giai đoạn kiểm tra hiện trƣờng. Máy đo OTDR đƣợc dùng để đo suy hao tồn tuyến, chiều dài sợi, suy hao của mối hàn và khớp nối, xác định chỗ sợi bị đứt, thứ tự mối hàn … qua đĩ cĩ thể đánh giá đƣợc sự xuống cấp của hệ thống.
Nguyên lý hoạt động của OTDR dựa trên nguyên lý đo phản xạ và tán xạ ngƣợc đƣợc phát minh vào năm 1976 và nhanh chĩng đƣợc hồn thiện, đƣợc sử dụng rộng rãi trong thị trƣờng hiện nay.
3.1.1. Nguyên lý hoạt động và sơ đồ tổng quát của máy đo OTDR
Máy phĩng các xung ánh sáng vào sợi cần đo. Trên đƣờng truyền các xung ánh sáng gặp những chƣớng ngại vật khác nhau nhƣ những chỗ khơng đồng nhất của sợi, mối hàn khớp nối, vết nứt của sợi,… do đĩ sẽ cĩ một phần năng lƣợng ánh sáng dội về dƣới hình thức phản xạ hay tán xạ ngƣợc. Mức độ phản xạ phụ thuộc vào tính chất của những chỗ khơng đồng nhất trên sợi.
Năng lƣợng ánh sáng phản xạ đƣợc thu nhận, chuyển đổi thành tín hiệu điện, khuyếch đại và cho hiển thị lên màn hình. Trục tung chia theo mức cơng suất phản xạ cịn trục hồnh chia theo chiều dài sợi thơng qua thời gian trễ từ lúc phĩng xung đến lúc nhận xung.
Mối quan hệ giữa chiều dài sợi L và thời gian trễ t là: L v t 2 1 (3.1) 1 n c
v : vận tốc ánh sáng truyền trong lõi sợi. Thừa số
2 1
xuất hiện trong ( 3.1) do xung ánh sáng truyền trong sợi theo hai chiều.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://lrc.tnu.edu.vn/ Dƣới sự kích thích của các xung điện từ mạch tạo xung, LASER phát xung ánh sáng vào sợi quang thơng qua các bộ ghép và rẽ tia. Các xung phản xạ đƣợc bộ rẽ tia đƣa đến bộ tách sĩng quang để đổi ra xung điện. Biên độ xung phản xạ rất nhỏ nên cần đƣợc khuyếch đại trƣớc khi đƣa qua bộ xử lý để hạn chế nhiễu, lấy giá trị trung bình rồi cho hiển thị lên màn hình.
Hình 3.1. Sơ đồ tổng quát của máy đo OTDR
Sự biến thiên cơng suất tán xạ ngƣợc 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