Динамический диапазон

Динамический диапазон оптического рефлектометра определяет‚ какую длину волокна он может измерить. Диапазон выражается в децибелах‚ причем чем больше значение диапазона‚ тем больше длина волокна‚ которое можно измерить. Тестирующий импульс должен быть достаточно сильным‚ чтобы достичь конца тестируемого волокна‚ а измеритель должен быть достаточно чувствительным‚ чтобы быть в состоянии измерить самые слабые сигналы обратного рассеяния‚ поступающие с конца длинного отрезка волокна. Динамический диапазон зависит как от полной импульсной мощности лазерного источника света‚ так и от чувствительности измерителя: очень мощный источник света и чувствительный измеритель обеспечат большой динамический диапазон и наоборот.

Динамический диапазон оптического рефлектометра определяется как разность между уровнем обратного рассеяния на ближнем конце волокна и верхним уровнем среднего значения шума у конца волокна или после него.

Рисунок 6. Динамический диапазон

При большом динамическом диапазоне индикация на дисплее уровня обратного рассеяния на дальнем конце волокна будет четкой и плавной. При маленьком динамическом диапазоне рефлектограмма будет зашумлена на дальнем конце - точки с результатами измерений‚ показывающие на рефлектограмме уровень обратного рассеяния‚ не образуют плавной линии‚ а будут постоянно уходить то вверх‚ то вниз. На зашумленной части рефлектограммы трудно различить какие-нибудь детали‚ так как разница между результатами измерений в двух смежных точках может быть больше значения потерь на оптоволоконном соединении.

Увеличение полной выходной импульсной мощности лазерного источника может быть осуществлено двумя способами: увеличением абсолютного количества излучаемой световой энергии или увеличением длительности импульса. У каждого способа есть свой предел.

У лазерного диода имеется естественный максимальный уровень выходной мощности‚ который невозможно превысить. Кроме того‚ более высокая выходная мощность означает сокращение срока службы: лазер может быстрее перегореть.

Увеличение длительности импульса затрагивает другие рабочие характеристики‚ такие‚ как мертвая зона: чем больше длительность импульса‚ тем длиннее мертвые зоны.

У измерителей также имеются естественные ограничения их способности измерять низкие уровни световой энергии. В некоторой точке уровень посланного измерителем электрического сигнала (который соответствует обнаруженному уровню мощности оптического излучения) теряется в электрическом шуме схемы‚ так что контроллер не может отличить шум от результатов‚ полученных измерителем. Решающее значение для ослабления отрицательного воздействия на рефлектометр электрического шума имеет внутреннее электрическое экранирование. Кроме того‚ когда измеритель работает с использованием своей максимальной чувствительности‚ то уровень его точности понижается. Для повышения точности измерений при более низких уровнях световой энергии в рефлектометре применяется метод усреднения‚ объединяющий результаты измерений тысяч импульсов. Использование этого метода усреднения повышает чувствительность измерителя и тем самым помогает увеличивать динамический диапазон.

Имеется несколько различных способов расчета динамического диапазона. Упомянутый выше метод‚ рекомендуемый многими ведущими организациями‚ называется «методом определения 98%-ного уровня шума». При применении этого метода определяется точка‚ в которой уровень обратного рассеяния только начинает смешиваться с уровнем шума в приборе. Другой общепринятый метод называется "SNR =1" (SNR – это отношение «сигнал–шум»). Он аналогичен методу 98%-ного уровня шума‚ но увеличивает значение динамического диапазона примерно на 2–3 децибела. При использовании метода "SNR=1" определяется точка‚ у которой уровень обратного рассеяния рефлектограммы идет вниз и опускается ниже уровня внутреннего шума рефлектометра. Это означает‚ что‚ возможно‚ вы окажетесь не в состоянии получить от рефлектограммы подробные данные о конце волокна. Третий метод называется «Обнаружением френелевского отражения»; он может увеличить значение динамического диапазона на 10 и более децибел. При использовании этого метода производится измерение точки‚ в которой пик френелевского отражения в конце волокна можно обнаружить сразу же над уровнем шума. Этот метод дает самое большое значение динамического диапазона‚ но в то же время он вводит в заблуждение‚ поскольку не связан с тем‚ как рефлектометр работает в обычном режиме.