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技術詳情

常用光纖測試儀表簡介

日期:2019-07-02 12:51
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摘要:
常用光纖測試表有:光功率計、穩定光源、光萬用表、光時域反射儀(OTDR)和光故障定位儀。 
一、光功率計: 用于测量优良光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。在光纤系统中,测量光功率是*基本的。非常像电子学中的万用表,在光纤测量中,光功率計是重负荷常用表,光纤技术人员应该人手一个。通过测量发射端机或光网络的优良功率,一台光功率計就能够评价光端设备的性能。用光功率計与穩定光源组合使用,则能够测量连接损耗、检验连续性,并帮助评估光纤链路传输质量。 
穩定光源: 对光系统发射已知功率和波长的光。穩定光源与光功率計结合在一起,可以测量光纤系统的光损耗。对现成的光纤系统,通常也可把系统的发射端机当作穩定光源。如果端机无法工作或没有端机,则需要单独的穩定光源。穩定光源的波长应与系统端机的波长尽可能一致。在系统安装完毕后,经常需要测量端到端损耗,以便确定连接损耗是否满足设计要求,如:测量连接器、接续点的损耗以及光纤本体损耗。
二、光萬用表: 用来测量光纤链路的光功率损耗。有以下两种光萬用表: 
1、由独立的光功率計和穩定光源组成。 
2、光功率計和穩定光源结合为一体的集成测试系统。 
在短距离局域网(LAN)中,端点距离在步行或谈话之内,技术人员可在任意一端成功地使用经济性组合光萬用表,一端使用穩定光源另一端使用光功率計。对长途网络系统,技术人员应该在每端装备完整的组合或集成光萬用表。 
當選擇儀表時,溫度或許是*嚴格的標准。現場便攜式設備應在-18℃(無濕度控制)至50℃(95%濕度) 
三、光时域反射仪(OTDR)及故障定位仪(Fault Locator): 表现为光纤损耗与距离的函数。借助于OTDR,技术人员能够看到整个系统轮廓,识别并测量光纤的跨度、接续点和连接头。在诊断光纤故障的仪表中,OTDR是*经典的,也是*昂贵的仪表。与光功率計和光萬用表的两端测试不同,OTDR仅通过光纤的一端就可测得光纤损耗。OTDR轨迹线给出系统衰减值的位置和大小,如:任何连接器、接续点、光纤异形、或光纤断点的位置及其损耗大小。OTDR可被用于以下三个方面: 
1、在敷設前了解光纜的特性(長度和衰減)。 
2、得到一段光纖的信號軌迹線波形。 
3、在問題增加和連接狀況每況愈下時,定位嚴重故障點。 
四、故障定位仪(Fault Locator)是OTDR的一个特殊版本,故障定位仪可以自动发现光纤故障所在,而不需OTDR的复杂操作步骤,其价格也只是OTDR的几分之一。 
選擇光纖測試儀表,一般需考慮以下四個方面的因素:即確定你的系統參數、工作環境、比較性能要素、儀表的維護 
確定你的系統參數 
工作波长(nm)三个主要的传输窗口为850nm,1300nm 及 1550nm。 
光源種類(LED或激光):在短距離應用中,由于經濟實用的原因,大多數低速局域網LAN(<100Mbs)通常使用LED光源。大多數高速系統>100Mbs使用激光光源長距離傳輸信號。 
光纤种类(单模/多模)以及芯/涂覆层直径(um):标准单模光纤(SM)为9/125um,尽管某些其它特殊单模光纤应该仔细辨认。典型的多模光纤(MM)包括50/125、 62.5/125、100/140 和 200/230 um。 
連接器種類:國內常見的連接器包括:FC-PC,FC-APC,SC-PC,SC-APC,ST等。*新的連接器則有:LC,MU,MT-RJ等 
可能的*大鏈路損耗。 
損耗估算/系統的容限。 
明確你的工作環境 
對用戶/購買者來講,選擇一台野外現場用儀表,溫度標准或許是*嚴格的。通常,野外現場測量必須在嚴峻的環境中使用,推薦現場便攜式儀表的工作溫度應該從-18℃~50℃,同時儲運溫度爲-40~+60℃(95%RH)。實驗室的儀器僅需在較窄的控制範圍5~50℃工作。 
不像實驗室儀表能夠采用交流供電,現場便攜式儀表對儀表電源通常要求較爲苛刻,否則會影響工作效率。另外,儀器的電源供電問題還經常是引起儀器故障或損壞的一個重要誘因。因此,用戶應該考慮和權衡如下因素: 
1、內裝電池的位置應便于用戶更換。 
2、新電池或滿充電池的*少工作時間要達到10小時(一個工作日)。然而電池工作壽命的目標值應在40~50小時(一周)以上,以確保技術人員和儀器的*佳工作效率。 
3、使用電池的型號越普通越好,如通用9V或1.5V五號幹電池等,因爲這些通用電池非常容易就地找到或購得。 
4、普通幹電池優于可充電電池(如:鉛-酸、鎳镉電池),因爲充電電池大多存在“記憶”問題、包裝不標准、不容易買到、環保問題等。 
以前,要找到符合上述所有四个标准的便携式测试仪器几乎是不可能的。现在,采用*现代CMOS电路制造技术的艺术化光功率計,仅用一般五号干电池(随处可得),即可工作100小时以上。另外一些实验室型号提供双电源(AC和内部电池)以增加其适应性。 
如同手提国产精品高清视频免费一樣,光纖測試儀表同樣具有衆多的外觀包裝形式。低于1.5公斤的手持式表一般沒有許多虛飾,只提供基本功能和性能;半便攜式儀表(大于1.5公斤)通常具備更複雜的或擴展的功能;實驗室儀器是專爲控制實驗室/生産場合設計的,具備AC供電。 
比較性能要素:這裏是選擇步驟的第三步,包括每種光測試設備的詳細分析。 
光功率計 
对于任何光纤传输系统的国产精品高清视频免费制造、安装、运行和维护,光功率测量是必不可少的。在光纤领域,没有光功率計,任何工程、实验室、国产精品高清视频免费车间或国产精品高清视频免费维护设施都无法工作。例如:光功率計可用于测量激光光源和LED光源的输出功率;用于确认光纤链路的损耗估算;其中*重要的是,它是测试光学元器件(光纤、连接器、接续子、衰減器等)的性能指标的关键仪器。 
针对用户的具体应用,要选择适合的光功率計,应该关注以下各点: 
1、選擇*優的探頭類型和接口類型 
2、評價校准精度和制造校准程序,與你的光纖和接頭要求範圍相匹配。 
3、確定這些型號與你的測量範圍和顯示分辨率相一致。 
4、具备直接插入损耗测量的 dB功能。 
几乎在光功率計所有性能中,光探头是*应仔细选择的部件。光探头是一个固态光电二极管,它从光纤网络中接收耦合光,并将之转换为电信号。可以使用专用的连接器接口(仅适用一种连接类型)输入到探头,或用通用接口UCI(使用螺扣连接)适配器。UCI能接受绝大多数工业标准连接器。基于选定波长的校准因子,光功率計电路将探头输出信号转换,把光功率读数以dBm方式显示(优良dB等于1 mW, 0dBm=1mW)在屏幕上。图一是一个光功率計的方块图。 
选择光功率計*重要的标准是使光探头类型与预期的工作波长范围相匹配。下表汇总了基本的选择。值得一提的是,在进行测量时,InGaAs在三个传输窗口都有上佳表现,与锗相比InGaAs具有在所有三个窗口更为平坦的频谱特性,在1550nm窗口有更高的测量精度,同时具有优越的温度稳定性和低噪声特性。 
光功率測量是任何光纖傳輸系統的制造、安裝、運行和維護中必不可少的部分。 
下一個因素與校准精度息息相關。功率計是與你應用相一致的方式校准的嗎?即:光纖和連接器的性能標准與你的系統要求相一致。應分析是什麽原因導致用不同的連接適配器測量值不確定?充分考慮其它的潛在誤差因素是很重要的,雖然NIST(美國國家標准技術研究所)建立了美國標准,但是來自不同生産廠家相似的光源、光探頭類型、連接器的頻譜是不確定的。 
第三个步骤是确定符合你测量范围需求的光功率計型号。以dBm为单位表示,测量范围(量程)是**的参数,包括确定输入信号的*小/*大范围(这样光功率計可以保证所有精度,线性度(BELLCORE 确定为+0.8dB)和分辨率(通常0.1 dB or 0.01 dB)是否满足应用要求。 
光功率計的*重要选择标准是光探头类型与预期的工作范围相匹配。 
第四,大多数光功率計具备dB 功能(相对功率),直接读取光损耗在测量中非常实用。低成本的光功率計通常不提供此功能。没有dB功能,技术人员必须记下单独的参考值和测量值,然后计算其差值。所以dB功能给使用者以相对损耗测量,因而提高国产精品高清视频免费率,减少人工计算错误。 
现在,用户对光功率計具有的基本特性和功能的选择已经减少,但是,部分用户要考虑特殊需求----包括:计算机采集数据纪录、外部接口等。 
穩定光源 
在测量损耗过程中,穩定光源(SLS)发射已知功率和波长的光进入光系统。对特定波长光源(SLS)校准的光功率計/光探头,从光纤网络中接收光,将之转换为电信号。为确保损耗测量精度,尽可能使光源仿真所用传输设备特性: 
1、波長相同,並采用相同的光源類型(LED,激光)。 
2、在測量期間,輸出功率和頻譜的穩定性(時間和溫度穩定性)。 
3、提供相同的連接接口,並采用同類型光纖。 
4、輸出功率大小滿足*壞情況下系統損耗的測量。 
当传输系统需要单独穩定光源时,光源的*优选择应模拟系统光端机的特性和测量需求。选择光源应考虑如下方面: 
激光管 (LD) 来自LD发射的光,波长带宽窄,几乎是单色光,即单波长。与LED相比,通过其光谱波段(小于5nm)的激光不是连续的,在中心波长的两边,还发射几个较低峰植的波长。与LED光源相比,虽然激光光源提供更大功率,但价格高于LED。激光管常用于损耗超过10dB的长途单模系统。应尽量避免用激光光源测量多模光纤。 
發光二極管(LED): 
LED具有比LD 更宽的光谱,通常范围为50~200nm。另外,LED光是非干涉光,因而输出功率更加稳定。LED光源比LD光源要便宜的多,但对*坏情况损耗测量显得功率不足。LED光源典型应用在短距离网络和多模光纤的局域网LAN中。LED可以用于激光光源单模系统进行**损耗测量,但前提条件是要求其输出足够功率。 
光萬用表 
将光功率計和穩定光源组合在一起被称为光萬用表。光萬用表 用来测量光纤链路的光功率损耗。这些仪表可以是两个单独的仪表,也可以是单一的集成单元。总之,两类光萬用表具有相同的测量精度。所不同的通常是成本和性能。集成光萬用表通常功能成熟、具有各种性能但价格较高。 
从技术的角度来评价各种光萬用表配置,基本的光功率計和穩定光源标准仍然适用。注意选择正确的光源种类、工作波长、光功率計探头以及动态范围。 
光時域反射儀和故障定位儀 
OTDR是*經典的光纖儀器裝備,它提供測試時相關光纖*多的信息。OTDR本身是一維的閉環光學雷達,測量僅需光纖的一個端頭。發射高強度、窄的光脈沖進入光纖,同時高速光探頭紀錄返回信號。此儀器給出有關光鏈路的可視化解釋。在OTDR曲線上反映出接續點、連接器和故障點的位置以及損耗大小。 
OTDR评价过程与光萬用表有许多相似点。事实上, OTDR 可以被认为是一个非常专业的测试仪表组合:由一个稳定高速脉冲源和一个高速光探头组成。OTDR的选择过程可关注下列属性: 
1、確認工作波長,光纖類型和連接器接口。 
2、預期連接損耗和需要掃描的範圍。 
3、空間分辨率。 
故障定位仪大多是手持式仪器,适用于多模和单模光纤系统。利用 OTDR (光时域反射仪 ) 技术,用于对光纤故障的点定位,测试距离大多在20公里以内。仪器直接以数字显示至故障点的距离。适用于:广域网(WAN)、20 km范围的通讯系统、 光纤到路边(FTTC)、单模和多模光纤光缆的安装和维护、以及军用系统。在单模及多模光缆系统中,要定位带故障的连接头、坏的接续点,故障定位仪是一种优异的工具。故障定位仪操作简单,只需单键操作,可探测多达7个多重事件。 
頻譜分析儀的技術指標 
(1)輸入頻率範圍 
指頻譜儀能夠正常工作的*大頻率區間,以HZ表示該範圍的上限和下限,由掃描本振的頻率範圍決定。現代頻譜儀的頻率範圍通常可從低頻段至射頻段,甚至微波段,如1KHz~4GHz。這裏的頻率是指中心頻率,即位于顯示頻譜寬度中心的頻率。 
(2)分辨力帶寬 
指分辨頻譜中兩個相鄰分量之間的*小譜線間隔,單位是HZ。它表示頻譜儀能夠把兩個彼此靠得很近的等幅信號在規定低點處分辨開來的能力。在頻譜儀屏幕上看到的被測信號的譜線實際是一個窄帶濾波器的動態幅頻特性圖形(類似鍾形曲線),因此,分辨力取決于這個幅頻生的帶寬。定義這個窄帶濾波器幅頻特性的3dB帶寬爲頻譜儀的分辨力帶寬。 
(3)靈敏度 
指在給定分辨力帶寬、顯示方式和其他影響因素下,頻譜儀顯示*小信號電平的能力,以dBm、dBu、dBv、V等單位表示。超外差頻譜儀的靈敏度取決于儀器的內噪聲。當測量小信號時,信號譜線是顯示在噪聲頻譜之上的。爲了易于從噪聲頻譜中看清楚信號譜線,一般信號電平應比內部噪聲電平高10dB。另處,靈敏度還與掃頻速度有關,掃頻速度趕快,動態幅頻特性峰值越低,導致靈敏度越低,並産生幅值差。 
(4)動態範圍 
指能以規定的准確度測量同時出現在輸入端的兩個信號之間的*大差值。動態範圍的上限愛到非線性失真的制約。頻譜儀的幅值顯示方式有兩種:線性的對數。對數顯示的優點是在有限的屏幕有效的高度範圍內,可獲得較大的動態範圍。頻譜儀的動態範圍一般在60dB以上,有時甚至達到100dB以上。 
(5)頻率掃描寬度(Span) 
另有分析譜寬、掃寬、頻率量程、頻譜跨度等不同叫法。通常指頻譜儀顯示屏幕*左和*右垂直刻度線內所能顯示的響應信號的頻率範圍(頻譜寬度)。根據測試需要自動調節,或人爲設置。掃描寬度表示頻譜儀在一次測量(也即一次頻率掃描)過程中所顯示的頻率範圍,可以小于或等于輸入頻率範圍。頻譜寬度通常又分爲三種模式。
①全扫频 频谱仪一次扫描它的有效频率范围。 
②每格扫频 频谱仪一次只扫描一个规定的频率范围。用每格表示的频谱宽度可以改变。 
③零扫频 频率宽度为零,频谱仪不扫频,变成调谐接收机。 
(6)扫描时间(Sweep Time,简作ST) 
即進行一次全頻率範圍的掃描、並完成測量所需的時間,也叫分析時間。通常掃描時間越短越好,但爲保證測量精度,掃描時間必須適當。與掃描時間相關的因素主要有頻率掃描範圍、分辨率帶寬、視頻濾波。現代頻譜儀通常有多檔掃描時間可選擇,*小掃描時間由測量通道的電路響應時間決定。 
(7)幅度測量精度 
有優良幅度精度和相對幅度精度之分,均由多方面因素決定。優良幅度精度是針對滿刻度信號的指標,受輸入衰減、中頻增益、分辨率帶寬、刻度逼真度、頻響及校准信號本身的精度等的綜合影響;相對幅度精度與測量方式有關,在理想情況下僅有頻響和校准信號精度兩項誤差來源,測量精度可以達到非常高。儀器在出廠前要經過校准,各種誤差已被分別記錄下來並用于對實測數據進行修正,顯示出來的幅度精度已有所提高。
電平振蕩器、選頻電平表、阻波器.结合滤波器自动测试仪、電纜故障測試儀、交直流穩壓電源、雜音計、光纤测试全套仪表、頻率計、高频及超高頻毫伏表、电力远动通道测试仪、2M误码测试仪、PCM话路特性分析仪、電力測試儀、糧食水份測試儀、测温测湿仪等。