Измерения в процессе строительства

Для объективной оценки качества строительных работ и успешной последующей эксплуатации ВОЛС, строительные и обслуживающие организации должны располагать современным измерительным оборудованием, позволяющим проводить измерения с достоверными результатами. Парк контрольно-измерительного оборудования многообразен и представлен отечественным и импортным оборудованием. К сожалению, отечественный парк контрольно-измерительного оборудования пока уступает импортному по номенклатуре и характеристикам. УОВ и ВОК существует множество параметров, которые можно разделить по группам:

- характеристики передачи и оптические характеристики;

- геометрические характеристики;

- механические характеристики;

- климатические и эксплуатационные характеристики.

К оптическим характеристикам относят:

· затухание, коэффициент затухания, потери в стыках;

· дисперсия, полоса пропускания, длина волны нулевой дисперсии;

· числовая апертура, диаграмма направленности;

· профиль показателя преломления;

· диаметр модового поля (для одномодовых ВС);

· критическая длина волны (для одномодовых ВС).

К геометрическим характеристикам относят:

· длина ВС или ОК, расстояние до места повреждения или неоднородности;

· диаметры сердцевины, оболочки, защитного покрытия ВС, размеры элементов конструкции ОК;

· эксцентриситеты сердцевины по отношению к оболочке и защитному покрытию, а также некруглости сердцевины, оболочки и защитного покрытия.

К механическим характеристикам относят:

· допустимые растягивающие и раздавливающие усилия для ВС и ОК;

· допустимое число закручиваний и допустимый радиус изгиба ВС и ОК;

· устойчивость к ударам и вибрациям;

· допустимое осесимметричное сжатие (для подводных ОК).

· К климатическим и эксплуатационным характеристикам относят:

· стойкость к повышенным и пониженным температурам, пожароустойчивость;

· стойкость к воздействию атмосферных факторов и, в частности, влаги и агрессивных сред, а также ветровым нагрузкам, обледенению;

· стойкость к воздействию солнечной радиации, трекингоэррозионная стойкость, радиационная стойкость;

· герметичность.

Большая часть этих характеристик измеряется при разработке

конструкции ВС и ОК, при заводских испытаниях. Кроме того следует

разделять задачи измерений в процессе строительства и последующей эксплуатации.

Измерения в процессе строительства:

· входной контроль;

· оценка качества строительных работ с целью доведения параметров до установленных нормативов;

· приемно-сдаточные испытания.

Входной контроль производится перед проведением строительных и ремонтных работ, связанных с заменой кабеля и прочих компонентов ВОЛС. В ходе этих измерений контролируется качество строительных длин кабеля и других компонентов, измерения проводятся, как правило, на заводе изготовителе кабельной продукции и результаты сравниваются с паспортными данными на строительную длину. При входном контроле проверяют затухание строительной длины, по нему рассчитывают суммарный коэффициент затухания ВОЛС, с учетом средних потерь в сварках различных строительных длин между собой и для паспортизации регистрируют рефлектограммы всех ОВ строительной длины. После прокладки строительных длин ВОК осуществляется их контроль и производится сравнение с данными входного контроля. В случае существенного увеличения затухания (более 20% относительно исходных значений) в развернутой строительной длине определяется место повреждения ОК с помощью рефлектометра и рассматриваются варианты устранения повреждения.На следующем этапе производится контроль параметров следующей строительной длины, после её прокладки, и оценка качества работ по монтажу оптической муфты. Основной метод монтажа – это сварка оптических волокон.

Контролируются результаты работ по:

· качеству герметизации муфты;

· потерям в месте сварки (соединения) ОВ строительных длин,

и производится их сравнение с требованиями нормативных документов.

После сварки волокон строительных длин контролируются потери в местах сварки оптическим рефлектометром. Технология контроля подразумевает предварительное измерение параметров нормализующей длины ОВ (катушка с оптическим волокном того же типа, что и контролируемое, протяженностью около 1 км), затем включение волокон проложенной ВОЛС с последующим измерением. Это позволяет оценить потери как в разъемных соединениях на станции, так и в неразъемных в смонтированных муфтах.

C оптоволокном производят два вида измерений.

Первый это оценка общего затухания сигнала от одного оконечного устройства до другого. Суть его в том, что с одной стороны к волокну подключается инфракрасный лазер с длиной волны соответствующей требуемому окну прозрачности. С другой включают фотодиод и по изменению тока через него определяются потери в волокне. Этот класс приборов называют оптическими тестерами. В настоящее время они имеют карманные размеры. Различаются составом отдельного блока, то есть в каждом блоке могут содержать и излучатель и приёмник или излучатель отдельно приёмник тоже. Не способны определить расстояние до повреждения и применяются только для контроля целостности или для приёмо-сдаточных измерений. Выдают значение в децибелах.

Второй вид - измерение оптическим рефлектометром. Прибор сам отмечает то, что принимает за начало линии, конец и другие неоднородности. Сам составляет таблицу этих неоднородностей, называемую таблицей событий. Вносит в эту таблицу и расстояние и величину затухания на всѐм, что принимает за события. При прокладке ОК особое внимание следует уделять фиксации его трассы. Документация должна быть тщательно оформлена. На чертеже необходимо нанести все возможные в конкретных условиях привязки. Это в дальнейшем значительно облегчит поиск трассы прокладки кабеля и производство аварийных измерений.

В ряде устройств, для сварки ОВ предусмотрена возможность грубой пороговой оценки затухания стыка ОВ. Обычно она показывает, больше или меньше нормы контролируемое затухание. Если больше, то соединение должно быть выполнено заново, если меньше, то необходимо уточнить оценку с помощью оптического рефлектометра.

Нормативно-техническая документация регламентирует при оценке затухания, стыков ОВ, проведении измерений или средне алгебраического значения результатов двух измерений в направлениях А-Б и Б-А по формуле:

(2.15)

где а_с- результат измерения затухания на стыке;

а_АБ, а_БА- результаты измерения соответственно в направлениях

А-Б и Б-А.

Значение а_с не должно превышать нормируемого для данного типа ОК допустимого значения затухания стыка ОВ. Результаты измерений затухания стыков ОВ заносятся в паспорт на смонтированную муфту. Рассмотрим подробнее принятый порядок проведения измерений при монтаже ОК.

Оптический рефлектометр размещают на регенерационном пункте (РП) и, как предусмотрено техническим описанием прибора готовят к работе, оптическое волокно, монтаж которого предполагается, подключают к рефлектометру. Оконцованное волокно непосредственно подключают к разъему рефлектометру. При этом предварительно розетку разъема прибора очищают спиртом, а наконечник вилочной части разъема наносят каплю иммерсионной жидкости.

Рисунок 2.9 - Структурная схема рефлектометра

Если измерения производятся в двух направлениях, то на противоположном конце размещают специально оборудованную машину, в которой установлен второй оптический рефлектометр. Готовят его в соответствии с техническим описанием к работе, оптическое волокно, монтаж которого предполагается, подключают к рефлектометру.

К одномодовому волокну предварительно подваривается отрезок оконцованного волокна, которое непосредственно подключается к рефлектометру.

Со стороны РП производят измерения затухания ОВ на строительных длинах с целью оценки состояния ОК после прокладки. Если затухание не соответствует норме, необходима замена строительной длины.

Со стороны РП до проведения работы по стыку ОВ с максимально возможной точностью определяют рефлектометром расстояние до монтируемой муфты. Это важно, поскольку при качественно выполненном соединении визуально выделить его на характеристики обратного рассеяния всего РУ практически невозможно.

Наиболее распространенным методом измерения затухания ОВ является метод оптической рефлектометрии, основанный на измерении обратного релеевского рассеивания. Измерение обратного рассеяния основано на наблюдении потоков обратного излучения в оптическом волокне, возникающих при прохождении по световоду зондирующего сигнала вследствие отражения от рассеянных и локальных неоднородностей.

Этот метод измерения потерь обычно осуществляется с помощью рефлекторов с временной разверткой. В настоящее время он получил довольно широкое распространение при изготовлении ОК, а также при строительстве и эксплуатации ВОЛП. Основными достоинствами метода являются возможность проводить измерения функции распределения затухания с одного конца кабеля с одновременной фиксацией функции распределения локальных неоднородностей, а также определение места обрыва волокна и затухания в соединительных муфтах.

После юстировки и сращивания ОВ в монтируемой муфте определяется затухание стыка со стороны РУ.

По разности времени Dt между этими двумя пиками, скорости света в вакуме С₀ и групповому показателю преломления n_д=1,5 в стекле сердцевины можно рассчитать длину волоконного световода:

(2.16)

где L-длина волоконного световода, км;

Dt -разность времени между пиками начального и конечного импульсов, с;

n_g-действительный групповой показатель преломления стекла сердцевины;

С₀-скорость света в вакууме 300000 км/с.

Коэффициент затухания a для любого участка световода между точками L₁ и L₂ подсчитывается по формуле:

(2.17)

Вследствие того, что свет проходит вперед и назад, здесь используется коэффициент 5 вместо коэффициента 10, используемого в аналогичном уравнении для метода светопропускания. Эта формула справедлива для случая, когда уровни мощностей P(L₁) bP(L₂2) выражены в абсолютных единицах, то есть в мВт или мкВт. Для удобства измерений является целесообразным вертикальную шкалу прибора калибровать в логарифмическом масштабе. В этом случае вносимые потери вычисляются по формуле:

, дБ/м (2.18)

Дальнейшим усовершенствованием методики измерения является калибровка вертикальной шкалы непосредственно в единицах вносимых потерь. При этом затухание a для любого участка между точками L₁ и L₂ подсчитывается по формуле:

(2.19)

Соответственно километрические (погонные) затухания рассчитываются по формуле:

,дБ/км (2.20)

Это уравнение имеет силу исходя из предположения, что коэффициент обратного рассеяния, числовая апертура и диаметр сердцевины остаются неизменными по длине световода. Если это не обеспечивается, то рекомендуется сделать два измерения на обоих световодах.

При измерении в двух направлениях затухание стыка определяют как средне алгебраическое результатов, полученных с противоположных концов.

Коэффициент затухания должен соответствовать значениям, полученным при входном контроле. В том случае, если коэффициент затухания превышает допустимое значение, решение об использовании ОК принимается заказчиком.

После сварки ОВ следует измерить затухание в двух соединенных длинах.

При этом оно может превышать сумму затуханий длин ОВ, измеренных до их сварки, на величину, не более допустимого значения затухания стыка ОВ

Для измерений данной ВОЛП используется оптический тестер GN-6025.