ОПТИЧЕСКИЙ РЕФЛЕКТОМЕТР

Предлагаемая полезная модель относится к области измерительной техники к устройствам-преобразователям, которые позволяют исследовать волоконно-оптические линии связи с помощью обычных кабельных импульсных рефлектометров (КИР), а в частности, к оптико-электронным устройствам для измерения и контроля параметров оптических волокон (оптическим рефлектометрам) и может быть использована при прокладке и эксплуатации волоконно-оптических линий связи (ВОЛС), определения их типа и местоположения в ВОЛС.
Известно устройство [Патент на ПМ №44389], содержащее источник оптического излучения, оптически связанный через направленный ответвитель с входным концом исследуемого волоконного световода и со входом фотоприемника, выход которого через аналогово-цифровой преобразователь соединен с первым входом блока памяти, связанного вторым входом с выходом тактового генератора, и индикатор. Устройство также содержит формирователь интервала заполнения, формирователь интервала дифференцирования и управляемый дифференциатор, первый вход которого соединен с выходами блока памяти и первым входом формирователя интервала дифференцирования, второй вход - с выходом формирователя интервала дифференцирования, а выход - со вторым входом формирователя интервала дифференцирования и первым входом индикатора, выход формирователя интервала заполнения соединен со входом источника излучения и вторым входом индикатора, а выход тактового генератора соединен со входом формирователя интервала заполнения.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Оптический рефлектометр» [Патент №2357220], содержащее блок управления и обработки, один из выходов которого соединен с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с входом источника оптического излучения, оптически связанного с входом Y-образного оптического разветвителя, вход/выход которого связан с выходным оптическим соединителем рефлектометра. Второй выход Y-образного оптического разветвителя связан с оптическим входом фотоприемника, выход которого связан через усилитель с входом блока управления и цифровой обработки, выходы которого связаны с блоком отображения информации. Введены оптоэлектронный модулятор, подключенный между выходом Y-образного оптического разветвителя и фотоприемником, и программируемый генератор задержанных импульсов, входы программного управления которого и вход внешнего запуска связаны с блоком управления и обработки, вход внешнего запуска одновременно связан с входом формирователя импульсов, а его выход связан с управляющим входом оптоэлектронного модулятора.
Однако известные рефлектометры благодаря своей конструкции дорогостоящи в изготовлении.
Задачей полезной модели является создание более совершенной и менее дорогостоящей конструкции.
На Фиг.1 представлена схема оптического рефлектометра.
Схема содержит следующие блоки:
формирователь импульсов ФИ 1;
источник оптического излучения ИОИ 2, например, лазер;
фотоприемник Ф 3;
усилитель У 4;
оптический разветвитель ОР 5;
оптический соединитель ОС 6;
дополнительный фотоприемник ДФ 7;
оптический преобразователь ОП 8;
кабельный импульсный рефлектометр КИР 9.
Представлена полезная модель, содержащая формирователь импульсов ФИ 1, полупроводниковый источник оптического излучения ИОИ 2, например, лазер, фотоприемник Ф 3, выход которого связан со входом усилителя У 4, оптический разветвитель ОР 5, вход/выход которого оптически связан с выходным оптическим соединителем ОС 6 рефлектометра, второй выход оптического разветвителя ОР 5 связан с оптическим входом дополнительного фотоприемника 7 ДФ, оптический преобразователь ОП 8, первый вход которого подключен к выходу формирователя импульсов ФИ 1, а второй вход соединен с выходом источника оптического излучения ИОИ 2, выход оптического преобразователя ОП 8 соединен с оптическим разветвителем ОР 5, дополнительный фотоприемник ДФ 7, подключенный между выходом оптического разветвителя и входом У 4, кабельный импульсный рефлектометр 9, выход которого подключен ко входу формирователя импульсов ФИ 1, а вход соединен с выходом усилителя У 4, дополнительный выход оптического разветвителя ОР 5, соединенный со входом дополнительного фотоприемника ДФ 7.
Оптический рефлектометр работает следующим образом. Измерительный импульс от кабельного импульсного рефлектометра КИР 9 через формирователь импульсов ФИ 1 поступает на оптический преобразователь ОП 8 (выполняющий функцию оптического модулятора), который формирует оптический импульс от источника непрерывного оптического излучения ИОИ, например, лазерного источника света 2. Сформированный оптический импульс поступает на направленный оптический разветвитель ОР 5, к одному из выходов которого подключается через оптический соединитель ОС 6 исследуемая линия связи. Отраженные сигналы от нерегулярностей ВОЛС (от сколов, трещин, мест спайки волокон, мест обрыва волокна и т.п.) выделяются на другом выходе оптического разветвителя ОР 5, и поступают в фотоприемник Ф 3.
Полученный сигнал проходит через усилитель У 4, который обеспечивает соответствие уровня напряжения сигнала, поступающего с выхода фотоприемника Ф 3, с допустимым диапазоном входного напряжения кабельного импульсного рефлектометра КИР 9. Сигнал, поступающий с выхода усилителя У 4, отображаются на экране индикатора КИР 9 в виде рефлектограммы.
По рефлектограмме, зная диэлектрическую проницаемость среды распространения, известную по используемой в ВОЛС марке оптического волокна, а следовательно скорость распространения света в ВОЛС, можно определить расстояния до нерегулярностей по следующей формуле /Листвин А.В., Листвин В.Н. Рефлектометрия оптических волокон. - М.: ЛЕСАРарт, 2005. - 208 с. (стр.47)/:
где c - скорость света в вакууме;
T - время запаздывания импульса;
n - групповой показатель преломления оптического волокна.
Тип нерегулярностей определяется исходя из формы графика рефлектограммы на отрезке длины, соответствующем данной нерегулярности.
Для улучшения согласования на коаксиальном входе-выходе КИР 9 используется схема с формированием дополнительного разрешающего импульса, который генерируется формирователем импульсов ФИ 3 после поступления на его вход сигнала с выхода кабельного импульсного рефлектометра КИР 9. Разрешающий импульс подается на вход усилителя У 4, который на время своей длительности осуществляет прохождение сигнала с выхода усилителя У 4 на вход КИР 9. Длительность разрешающего импульса равна времени одного измерения.
Так как формирование измерительного оптического импульса вносит временные задержки, то при отображении результатов на экране КИР 9 сложно определить точку начала исследуемого оптического волокна. Для устранения данного недостатка в схему добавлен дополнительный фотоприемник ДФ 7. Измерительный импульс, приходя на вход оптического разветвителя ОР 5, поступает далее не только в исследуемое оптическое волокно, но также подается на вход ДФ 7. Затем сигнал с выхода ДФ 7 суммируется с выходным сигналом фотоприемника Ф 3, который содержит информацию о распределении нерегулярностей в исследуемом оптическом волокне, что в результате приводит к появлению на индикаторе рефлектометра импульса, соответствующего точке начала ВОЛС.