Рефлектометр что это такое
Рефлектометр. Виды и работа. Применение и устройство. Особенности
Рефлектометр – это электрический высокотехнологический прибор, предназначенный для анализа параметров волоконно-оптических линий передач. Устройство помогает найти дефекты в оптоволоконной магистрали, а также ее разрывы, с точным указанием расстояния до места повреждения. Устройство является очень распространенным в связи с широкомасштабным применением оптоволоконных линий, которые используются для интернет-сетей. Оптоволокно представляет собой прозрачные жилы, проводящие световой сигнал с минимальными потерями мощности. Для выявления дефектов в их структуре применение классических тестеров для электропроводов невозможно, поскольку волокно не пропускает ток. Рефлектометры являются единственным прибором, способным искать точки разрыва проложенной линии.
Как работает рефлектометр
Хотя данное устройство и имеет очень непростую конструкцию, принцип его работы не сложный для понимания. Прибор генерирует лазерный пучок света, который отправляется по оптоволокну в виде короткого импульса. Во время движения пучка при попадании на мелкие дефекты в линии, часть света отражается и двигается обратно на чувствительную часть рефлектометра. Она улавливает отбитый сигнал и проводит его фиксацию. Остальная часть пучка, которая смогла пройти через поврежденную часть провода, продолжает движение дальше. По мере преодоления различных препятствий часть света преломляется и возвращается обратно на устройство. Это продолжается до тех пор, пока импульс не преодолеет всю линию до ее конца, или не наткнется на участок полного разрыва.
Прибор фиксирует с большой точностью расстояние до мест с существенными дефектами, которые уменьшают силу сигнала, а также участка полного обрыва. Благодаря этому, можно провести ремонт уложенного оптоволоконного провода, а не менять его полностью. Также устройство позволяет оценить качество сварного шва, который получается при соединении кусков кабеля.
Принцип действия устройства вполне понятен. Данное объяснение является весьма упрощенным, поскольку фактически прибор генерирует короткие импульсы с высокой частотой. Сделать точные выводы о состоянии сети, используя только один импульс невозможно. В связи с этим прибор подключается на 20-30 секунд и за это время совершает несколько тысяч сигналов. Полученные данные от каждого из них анализируются и выводятся в виде диаграммы, которая представляет средний показатель от каждого из тысяч измерений.
Возможности рефлектометра
Рефлектометр может работать с длинными сетями, продолжительность которых составляет километры. Конечно, для точного получения данных необходимо применение мощного прибора способного создавать импульс достаточной силы для преодоления столь большого расстояния. Представленные на рынке рефлектометры могут быть рассчитаны как для больших расстояний, так и для малых. Последние используются преимущественно для тестирования домашних интернет сетей в офисах, когда импульс не проходит больше 100 м.
Для получения точных сведений о результате измерений тестированной линии в меню рефлектометра нужно перейти на вкладку события, которая отображает диаграмму эффективности передачи импульса. Скачки диаграммы говорят о наличии дефектов. Обычно кроме диаграммы прибор имеет дополнительную расшифровку существенных скачков, которая кроме расстояния до места дефекта указывает и потери сигнала. На основании этих данных можно принять решение о необходимости проведения ремонта или об оставлении линии в прежнем состоянии, если уровень потерь несущественный.
Внешний вид рефлектометра
Внешне рефлектометр представляет собой компактное устройство, которое немного напоминает игровой планшет. Он имеет массивный корпус с множеством кнопок регулировки и небольшим цветным или черно-белым экраном. На боковой части устройства имеются внешние разъемы различного стандарта. Каждый разъем закрывается крышками для предотвращения попадания внутрь влаги и пыли. Зачастую прибор оснащен резиновыми накладками для защиты от ударов при падении. Также корпус оснащается USB портом для подключения к компьютеру, что позволяет снимать данные для формирования отчетов.
Внутреннее устройство прибора
Внутри рефлектометр имеет сложную структуру, главными частями которой являются:
Материнская плата представляет собой большую микросхему, которая внешне ничем не отличается от прочих плат, используемых внутри телефонов, планшетов ноутбуков или компьютеров. Конечно, ее дорожки не имеют ничего общего с прочими гаджетами, но рядовой пользователь особой разницы не увидит. Центральный процессор обеспечивает проведение анализа полученных данных и их вывод на экран прибора.
Самыми главными частями прибора, которые и обеспечивают работа устройства, являются – лазерный светодиод, разветвитель и фотоприемник. Лазерный светодиод создает световой сигнал в виде короткого импульса, длительность которого в зависимости от модели устройства составляет от 5 нс до 20 мкс. Стоит отметить, что один светодиод не может выдавать различную длину волны. В связи с этим если прибор имеет в настройках изменения данного параметра, то это говорит о том, что в нем имеется несколько светодиодов. Как правило, их установлено два, с длиной волны 1310 нм и 1550 нм. Это самый распространенный параметр рефлектометров, позволяющий работать с подавляющим большинством сетей.
Оптический разветвитель выступает в роли посредника, который выпускает излучение лазера в оптоволокно, а при возвращении отбитых импульсов переводит их направление не на диод, а на приемник. Это очень чувствительное устройство, без которого функционирование рефлектометра невозможно.
Одним из самых важных и дорогостоящих элементов является чувствительный фотоприемник. Он фиксирует силу отбитого сигнала, который возвращается и передает данные на центральный процессор. От качества его работы зависит чувствительность принятия зондирующего импульса, посылаемого вдоль волокна. Чем лучше данный элемент, тем более точно можно определить на каком расстоянии имеется повреждение и уровень потерь сигнала при его прохождении.
Типы оптических рефлектометров
Существует всего два типа рефлектометра – обычные и для работающих сетей. Обычное устройство предназначено только для подключения к оптоволокну, которое не задействовано в передаче сигнала. Такими приборами проверяют качество монтажа после укладки линии, которая еще не подсоединена к общей магистрали. Такое устройство поможет определить, как хорошо была проведена сварка кусков кабеля. Если такой прибор подключить к задействованной сети, которая передает информационные сигналы, то рефлектометр может сгореть. Некоторые модели имеют защитный механизм, который блокирует поступающие помехи и отключает прибор для предотвращения его поломки.
В том случае, если необходимо провести измерение задействованной сети используется специальный вид рефлектометров. Он не реагирует на создаваемые помехи, поскольку имеет в своей конструкции дополнительные фильтры для их отсеивания. Устройство регистрирует только те импульсы, которые были посланы его диодом.
Предосторожности в работе
Для того чтобы избежать подключения рефлектометра не подходящего типа к сети, которую нужно проверить, следует сначала провести ее диагностику с помощью измерителя оптической мощности. Данный прибор позволит получить данные о том – работает данная сеть или еще не подключена. После этого можно воспользоваться рефлектометром не опасаясь, что он перегорит.
Используя рефлектометр нужно быть очень аккуратными, поскольку имеющийся в его конструкции коннектор для подключения к сети сделан из нежного материала, который даже при наличии царапинки будет искажать получаемые данные. В результате, полностью действующее устройство в безупречном техническом состоянии, но с дефективным коннектором, не сможет давать точные данные. Особенно чувствительной является центральная часть коннектора, представляющая собой керамический цилиндр, диаметр которого составляет 2,5 мм. Внутри него находится сердцевина из оптического волокна, выступающего в роли проводника для подаваемого импульса. Его диаметр меньше одной сотой доли миллиметра.
Для предотвращения получения дефектов следует тщательно чистить патч корд, который подключается к прибору. Зачастую для продления ресурса коннектора берется специальный патч корд переходник, с так называемой розеткой адаптером на втором конце, который подсоединяется к рефлектометру. Далее патч корд уже не снимается, а все последующие линии подсоединяются к его розетке. Если он будет поврежден, то его замена будет намного дешевле, чем ремонт рефлектометра.
Повышение точности измерения
Точность измерения зависит не только от самого прибора, но и способа его подключения к сети. В том случае если необходимо просто найди повреждение в оптоволокне, то вполне можно обойтись коротким патч кордом. В том случае если нужно снять данные для оформления сертификата сети, применяется компенсационная катушка, длина которой составляет от 300 до 500 м. Также для повышения точности данных необходимо провести измерение в обоих направлениях. Сначала рефлектометр подключается к одному концу оптоволокна, а после этого необходимо перейти ко второму.
Рефлектометр. Виды и устройство. Работа и применение. Как выбрать
Рефлектометр представляет собой специальное устройство, которое предназначено для нахождения дефектов в кабельных линиях с помощью локационного метода. За счет того, что данный прибор направляет импульсы по проводу, можно находить и классифицировать разрывы, короткое замыкание и другие типы повреждений. Появление подобных приборов было вызвано использованием цифрового формата и отказом от аналоговой передачи данных. Поэтому появилась нужда в качественной передаче информации, ведь в аналоговой телефонии было достаточно того, что абонент просто слушает другого. Шумы и трески на линии считались обычным явлением.
Однако сигнал цифрового качества должен доставляться полностью, наличие проблем с кабелем может приводить к потере части информации, вследствие чего связь имеет нестабильность. Поэтому и появилась необходимость проверять и исправлять минусы кабелей, а значит без рефлектомерных устройств здесь не обойтись. При помощи таких приборов удается быстро обнаружить и устранить проблемы с кабелем.
Рефлектометр имеет два основных вида. Одни модели используются для проводов, другие применяются для оценки параметров оптических кабелей, передающих сигнал с большой скоростью и минимальными потерями. Поэтому рефлектометры классифицируются на импульсные и оптические устройства.
Импульсные также имеют два основных вида. Это определяется тем, для чего они применяются. Устройства для проводов могут классифицироваться на узкополосные и широкополосные. Вид прибора зависит от того, какой тип приемного блока применяется в их конструкции. В большинстве случаев применяется узкополосный блок. Вызвано это тем, что в этом случае задействуется узкополосный усилитель, что позволяет снизить мощность, в том числе и цену устройства.
Широкополосные устройства, используемые для кабелей, позволяют снизить степень шумов до минимальных показателей. Данный параметр лучше всего подойдет для использования прибора на большой дальности. Это вызвано тем, что в устройстве нет схемы выборки хранения, что свойственно узкополосным приборам. В то же время следует учитывать, что невозможно использовать подобные устройства на коротких расстояниях, так как нет возможности подать импульс на малую дальность. Широкополосное устройство работает по принципу измерения скорости прямого движения импульса, а также скорости обратного перемещения, при встрече с неоднородностью в кабеле.
Оптические используются для оптических кабелей. В целом они довольно схожи с импульсными приборами, однако у них есть некоторые отличия. Главная особенность оптических приборов в том, что по кабелю отправляется не электроимпульсы, а световые импульсы. Данный прибор можно задействовать с целью диагностических работ при проверке линий связи, включая проверку сигнальных и силовых проводов.
Исходя из мощности, дальность применения этих приборов может составлять в пределах 10000-50000 метров. С их помощью можно найти обрывы, определить наличие короткого замыкания, отводов и так далее. К тому же рефлектометр можно подключить к ПК, что позволяет сохранить итоги измерений и провести их обработку.
Устройство
Оптический рефлектометр имеет следующие основные элементы:
Импульсный лазер создает световые импульсы определенной мощности и длительности. Данные параметры зависят от блока управления, который задает ток накачивания для лазера. Лазер вырабатывает импульсы, которые по времени составляют от одной наносекунды до 10 микросекунд.
Импульсы, создаваемые блоком управления, имеют частоту, которая задается вручную, любо определяется автоматизированным способом в зависимости от длины исследуемого участка кабеля. В тот же момент времени на блок обработки направляются синхронизирующие импульсы.
Световые импульсы направляются на кабель через разветвитель, который имеет входящие и выходящие порта. Через входные порты соединяются лазер и преобразователь. А через выходной порт подключается кабель, который исследуется.
Обратный сигнал, который возвращается из кабеля, принимается фотоприемником преобразующего устройства. В результате происходит преобразование оптических сигналов в электрические.
Чтобы увеличить полученный сигнал, применяется предусилитель, который монтируется вместе с фотоприемником.
Далее сигнал направляется в блок обработки. В нем электросигнал обрабатывается, после чего создается рефлектограмма, которая направляется на дисплей. К тому же в указанном блоке выполняется обработка рефлектограммы и проводятся измерения. В современных устройствах блок обработки включает цифровой блок и преобразователь, который переводит аналоговый сигнал в цифровой.
Чтобы снизить уровень шумов и расширить диапазон, в блоке обработки накапливаются данные от огромного количества отраженных сигналов. Преобразованная рефлектограмма направляется на дисплей или блоки автообработки, после чего на дисплее высвечиваются итоги измерений. Они могут сохраняться в памяти или сравниваться с другими данными, которые хранятся в памяти.
Принцип действия
Если вкратце, то пользователю необходимо подсоединить прибор к исследуемому кабелю, после чего нажать кнопку. Все остальное прибор делает сам и выводит полученный результат на экран. Останется только проанализировать полученную информацию и устранить возникшую проблему. При необходимости рефлектометр можно подсоединить к ПК, чтобы сохранить полученные результаты или провести сравнение с уже имеющейся информацией.
Применение
Рефлектометр позволяет:
Рефлектометр может применяться для:
Как выбрать
Значение слова РЕФЛЕКТОМЕТР. Что такое РЕФЛЕКТОМЕТР?
Как работает оптический рефлектометр
Принцип действия оптического рефлектометра основан на двух явлениях:
Рэлеевское рассеяние является причиной ослабления светового сигнала
Френелевское отражение проявляется в местах обрыва оптоволокна
Оптический рефлектометр генерирует световой импульс и направляет его в оптоволокно. Часть сигнала отражается от встреченных дефектов или примесей вследствие рэлеевского рассеяния и регистрируется прибором. Остальная часть импульса продолжает свой путь до следующего повреждения. Так продолжается до тех пор, пока световой сигнал не дойдет до конца линии или до обрыва. Здесь он отражается (френелевское отражение) и возвращается в оптический рефлектометр.
Прибор фиксирует промежутки времени между отправкой исходного сигнала и получением всех отраженных. Зная скорость распространения света в волокне, он может с высокой точностью определить место нахождения дефектов. Одного импульса для этого недостаточно, поэтому рефлектометр за короткое время отправляет тысячи сигналов. Затем он анализирует и усредняет полученные данные и выводит их на дисплей в виде рефлектограммы.
Так выглядит рефлектограмма
Видео
Характеристики и детали аппарата
Характеристики самого же прибора, а также его точность зависят от трех основных элементов, имеющихся у рефлектометра — это лазер, разветвитель и приемник. Эти же детали обеспечивают измерение рефлектометром неоднородностей.
Первый элемент конструкции — это лазерный светодиод. Именно он отвечает за формирование коротких импульсов зондирующего типа. Чаще всего длина этих сигналов находится в пределах от 5 до 20 нс. Тут стоит отметить, что для каждой длины внутри прибора имеется свой лазер. Другими словами, если устройство работает на двух волнах, то и светодиодов будет два.
Второй элемент — это разветвитель. Это устройство отвечает за то, чтобы сигнал мог свободно поступать в оптоволокно, но не пускает его сразу же в приемник. Кроме того, именно через это устройство будет проходить сигнал, отраженный от неоднородности внутри кабеля.
Последний элемент — это чувствительный фотоприемник. Это устройство предназначено для того, чтобы точно определить и измерить уровень, а также задержку по времени всех поступивших отражений. Фиксация и измерения будут распространяться на все сигналы, которые будут отражены по ходу прохождения сигнала. От качества именного этой детали будут зависеть такие важнейшие характеристики устройства, как: динамический диапазон и мертвая зона. К тому же качество этого элемента будет также сильно сказываться на точности, проводимых измерений.
Характеристики устройства
Из основных характеристик, влияющих на работу прибора, можно выделить такие как сечение жил кабеля, качество провода, а также способ подключения устройства к линии связи. К примеру, с увеличением сечения жил кабеля, будет уменьшаться затухание, которое претерпевает электрический импульс, а это значит, что расстояние его прохождения будет увеличиваться.
Если говорить о работе со старыми кабелями, то у них часто имеются такие недостатки, как пониженное сопротивление изоляции, а также повышенное затухание. Любой из этих минусов негативно скажется на рабочем расстоянии устройства. Еще один важный момент, влияющий на ту же характеристику — это способ подключения кабельного рефлектометра к проводу. Подсоединять устройство нужно таким образом, чтобы он мог передать максимально возможный по мощности импульс. Кроме этого, имеется еще одна характеристика, которая относится к фильтрации шумов. Рефлектометр имеет автоматическую функцию фильтрации. Благодаря этому у прибора наличествует возможность автоматически избавляться от шумов, мешающих работе.
Основные параметры импульсного рефлектометра
В любом импульсном рефлектометре нам предоставляется возможность изменять длительность зондирующего импульса, усиление принимаемого сигнала, а в некоторых моделях и амплитуду зондирующего импульса. Все эти параметры напрямую влияют на визуальное представление рефлектограмм. Варьирование этих трех параметров позволяет добиваться максимально возможного предельного расстояния при сохранении информативности рефлектограммы.
Предельное расстояние – это максимальная длина кабеля определённой марки, которая может быть измерена импульсным рефлектометром. Рефлектометры позволяют проводить диагностику на кабельных линиях типа ТПП на расстоянии до 6-7 км, СБП – до 13-15 км, МКС – до 64 км, РК – до 64 км, АСБ – до 128 км.
Критерии выбора оптического рефлектометра
При выборе OTDR, особенно если эта задача стоит впервые, у неподготовленного покупателя могут возникнуть вопросы и даже проблемы по выбору прибора из огромного ассортимента, который есть на этом рынке. Итак, на какие факторы и характеристик требуется обратить внимание в первую очередь?
Функции рефлектометра
Современные OTDR — это сложные цифровые приборы, которые позволяют проводить в автоматическом режиме целый комплекс измерений:
Определение сварного соединения (макро изгиба) оптического волокна при помощи рефлектометра (OTDR)
Как известно, сварное соединение и макро изгиб, относятся к не отражающим событиям, то есть от этих событий не происходит отражения сигнала. Соответственно, для определения их местоположения оптический рефлектометр производит измерение рассеяния света (Релеевского рассеяния) в каждой точке волокна. Причем количество точек измерения является характеристикой АЦП рефлектометра и чем больше количество этих точек, тем больше разрешающая способность прибора.
В настройке рефлектометра присутствует такой параметр как «Порог по не отражающим событиям». Этот параметр определяет минимальный перепад уровня рассеяния, который будет восприниматься рефлектометром как не отражающее событие. Так, минимальное значение порога неотражающих событий у большинства оптических рефлектометров: 0,01 дБ. Это значит, что перепады со значением менее 0,01 дБ будут восприниматься как шумы, а перепады рассеяния более 0,01 дБ – как неотражающее событие, попадать в таблицу событий и обозначаться соответствующим значком (рис 4, события №2,3,4). На первый взгляд кажется, что настройка этого коэффициента не нужна и стоит использовать всегда минимально возможный порог, однако в случае наличия большого количества помех, возможно появление ложных событий, что может ввести измерителя в заблуждение.
Рисунок 5 – Процессы, происходящие в месте сварки волокон различных производителей
На рисунке 5 продемонстрирован случай, когда волокно с большим количеством примесей сварено с волокном с меньшим количеством примесей. В этом случае при измерении слева направо, рефлектометр фиксирует резкое уменьшение уровня обратного рассеяния (Релеевского рассеяния) и идентифицирует событие как неотражающее с большими потерями. При измерении с обратной стороны, при переходе с одного волокна в другое уровень обратного рассеяния резко увеличивается, что идентифицируется как усиление. Естественно, в данном случае мы имеем дело не с реальным усилением, а с псевдо усилением. Поэтому для определения реальных потери на сварном соединении необходимо проводить двусторонние измерение, и вычислять среднее значение потерь на сварном соединении по формуле Асв сред = (А св А-Б + А св Б-А)/2.
 |
| Рисунок 1. Соединения в точке 1. Начало кабеля точка 0, конец в точке 2. |
 |
| Рисунок 2. Нарушение скрутки между точками 1 и 2. |
Рефлектометр работает в соответствии с теми же основными принципами, что и радар. Он подключается к исследуемому кабелю с одной стороны, посылает в него импульсы и фиксирует форму отраженного сигнала (рефлектограмму). Если кабель по всей длине имеет постоянный импеданс и правильно нагружен, то энергия рассеивается. Если нет, то вся энергия или часть ее отражается. Любые неоднородности импеданса вследствие дефектов ведут к отражению части или всего сигнала обратно к прибору, причем величина отраженного сигнала пропорциональна отклонению импеданса, т. е. величине дефекта.
 |
| Рисунок 3. Ответвление в точке 1. |
Недорогие приборы имеют, как правило, дальность действия до 2 км и отображают результат на цифровом дисплее в виде расстояния до ближайшей неоднородности заданной величины с указанием ее характера (они позволяют идентифицировать лишь короткое замыкание или обрыв). Такие приборы могут применяться для обслуживания кабельных линий внутри зданий или измерения длины кабеля в бухтах и катушках.
 |
| Рисунок 4. Плохое соединение в точке 1. |
Профессиональные приборы обеспечивают дальность до 20 км при точности 0,15-0,3 м и отображают результат на графическом дисплее в виде полной рефлектограммы, из которой монтажник может получить полное представление обо всех неоднородностях кабельной линии. Лучшие из этих приборов могут выводить результаты на принтер с последовательным интерфейсом или сохранять результаты нескольких измерений в своей памяти с возможностью последующей передачи по последовательному интерфейсу на персональный компьютер для создания архивов. Сохранение результатов дает два огромных преимущества:
Среди других полезных функций рефлектометров особо следует отметить те, с помощью которых время поиска неисправностей может быть сокращено:
Кроме того, рефлектометры отличаются по типу кабеля, с которым они могут работать (симметричный, несимметричный или оба).