تست OTDR

تست OTDRچیست؟

OTDR مخفف عبارت Optical Time-Domain Reflectometer که به معنی بازتاب سنج نوری است که در محدوده زمانی کار می کند و برای عیب یابی در شبکه های لیزری مورد استفاده قرار می گیرد.

OTDR یک سری پالس های نوری را به داخل شبکه فیبری تزریق می نماید و همچنین انتهای شبکه فیبر نوری را از طریق شکست نوری تشخیص می دهد.

این دستگاه از این طریق می تواند امپدانس کابل در حال تست را اندازه گیری نماید، توان پالس های بازگشتی محاسبه می شوند و جمع می شوند و به صورت بازه ای از زمان در طول فیبر نوری برای ما به صورت نمودار ترسیم می شوند.
اشنایی با تست otdr

از طریق یک دستگاه OTDR می شود طول و تضعیف یک فیبر نوری (شامل تکه های فیوژن فیبر نوری شده و سر کابل ها ) را محاسبه کرد.

از طریق یک دستگاه OTDR می شود ایرادات، از قبیل پارگی ها، و تلفات توان فیبر را دید و محل آن را مشخص کرد.

به منظور راه اندازی سیستم های فیبر نوری دستگاه های OTDR همراه با نمایشگرهای گرافیکی، نقش مهمی را برای متخصصان نصاب ایفا می کنند و توانایی های بی نظیری را در اختیار آنها قرار می دهند، پس اصل اول آموزش OTDRبه متخصصان سیستم فیبر نوری است.

مشخصه ها و نمودارهای مسیر فیبر نوری نصب شده ذخیره می شوند تا در آینده اگر دچار مشکل گردید بتوان از آن استفاده نمود. در صورت ایراد، سیستم فیبر نوری تعمیر و بازیابی آن از هزینه بالایی برخوردار خواهد بود .

در صورتی که در سیستم های نصب شده ایرادی بوجود بیاید، نمودارهای ذخیره شده OTDR بسیار مفید خواهند بود تا متخصص متوجه شود که تغییرات در چه نقطه ای اتفاق افتاده است. استفاده از OTDR برای یافتن ایرادات نیاز به یک اپراتور خبره دارد تا بتواند با تجربه ای که دارد به راحتی ایراد را بیابد. این موضوع وقتی صادق است که با فواصل زیاد کار داشته باشیم، یا از تکه ها نزدیک به هم و کانکتورها و پل ها استفاده شده باشد.

OTDR با انواع مختلفی از فیبر ها و انواع مختلفی از طول موج ها کار می کند. به صورت کلی تست OTDR در طول موج های بیشتر از 1550 nm و 1625 nm کار می کند.

رنج فعالیت نوری یک OTDR به یک پالس نوری خلاصه می شود، پهنای باند پالس نوری، حساسیت ورود، و زمان تجمع سیگنال برای بهتر شدن رنج اندازه گیری با هم ترکیب می شوند و عرض پالس ها و زمان تجمع، توسط استفاده کننده قابل تنظیم است، و در صورت نیاز قابل کم و زیاد شدن می باشد.

یک پالس لیزر طولانی تر رنج فعالیت و اندازه گیری تضعیف واضح تری در فاصله بیشتری را فراهم می آورد. برای مثال، استفاده از یک طول پالس طولانی، محاسبه تضعیف در یک فاصله طولانی تا 100 کیلومتر را ممکن می سازد، اما در این مورد یک رخداد نوری می تواند در فاصله 1 کیلومتری اتفاق بیفتد. این موضوع برای بهینه سازی یک لینک بسیار مفید است، اما وقتی سعی می کند تا خطاها را بیابد استفاده کمتری خواهد داشت. یک طول موج کوتاه وضوح فاصله را بهبود خواهد بخشید. طول قابل اندازه گیری از یک رخداد نوری به زاویه بی روح dead zone نام دارد.

تعامل تئوری یک طول پالس و زاویه بی روح به صورت جدول شماره 1 ارائه شده است:

زاویه بی روح یک OTDR یک موضوع جالب برای استفاده کننده ها است. زاویه بی روح به 2 بخش تقسیم می شود.
1- “رخداد زاویه بی روح” بازتابی است از یک رخداد یا گسستگی نوری است. در این حالت، زاویه بی روح اندازه گیری شده بستگی دارد به یک ترکیب طول موج و مقدار بازتاب (جدول شماره 1)

2- یک “تضعیف زاویه بی روح” به یک رخداد غیر بازتابی وابسته است. در این موقعیت، زاویه بی روح اندازه گیری شده به یک ترکیب از طول پالس بسته است (جدول شماره 1)

تجمع یک موج زمانی، حساسیت OTDR بوسیله متوسط سازی دریافت است. حساسیت با مجذور تجمع زمانی افزایش می یابد. بنابراین اگر زمان تجمع 16 برابر شود، حساسیت 4 برابر خواهد شد. این موضوع حساسیت را، با زمان های تجمع از چند ثانیه به چند دقیقه محدود می کند.

زمانی که از یک OTDR برای اندازه گیری چندین فیبر استفاده می شود، نمودار خروجی ممکن است جای ایراد صحت و سلامت فیبر را نشان بدهد. علت این است که چند فیبر کنار هم ضریب پراکندگی های کل دارند، بنابراین فیبر شماره 2 نور بیشتر نسبت به فیبر شماره یک خواهد داشت، و OTDR که در سر دیگر قرار دارد حالت غیر طبیعی و لاس بالا را نشان می دهد. فقط در صورتی که 2 تا سیگنال با هم ترکیب شوند اتلاف صحیح محاسبه خواهد شد. به همین خاطر نیاز است که OTDR در هر 2 طرف فیبر قرار بگیرد و به این صورت تلفات پیوند کابل ها و تلفات پشت به پشت دقیق تر اندازه گیری می شوند. دقت اندازه گیری تئوری یک OTDR بسیار بالاست از آنجا که بر پایه یک نرم افزار و یک پالس ساعت با دقت ذاتی بهتر از 0.01% است.

تست OTDR

تست OTDR یا بازتاب سنج نوری برای آزمایش سالم بودن کابل فیبر نوری به کار می رود که می تواند اتلاف اتصال را بررسی، طول را اندازه گیری و عیوب را پیدا کند. OTDR معمولا برای ایجاد یک تصویر از کابل فیبر نوری در مراحل نصب آن استفاده می شود. پس از آن در صورت وجود مشکلات، مقایسه ای بین طرح اصلی و طرح دوم صورت می گیرد.

تجزیه وتحلیل طرح OTDR به دلیل وجود مستندات طرح اصلی که در زمان نصب کابل ایجاد شده است آسان می باشد.

OTDR برای تست کابل های طولانی (بیش از 250 متر به صورت تقریبی یا 800 فوت ) یا کابل های فیوژن شده بسیار موثر می باشد.

داده ای که OTDR به وجود می آورد معمولا برای تولید یک عکس که trace نامیده می شود استفاده می شود که اطلاعات با ارزشی را در اختیار کاربر آموزش دیده قرار می دهد و می تواند این اطلاعات را برای ارجاع بعدی به طرح در صورت ایجاد مشکل در شبکه ذخیره کند.

تست OTDR نباید برای اندازه گیری اتلاف الحاقی در کابل فیبر نوری استفاده شود. این کار بهتر است توسط منبع آزمایش فیبر نوری و نیرو سنج انجام شود. دستگاه OTDR به سادگی به شما نشان می دهد که کابل ها کجا ترمینال شده اند و کیفیت فیبر ها و اتصالات و جوش ها را تایید می کند. البته طرح های OTDR معمولا برای عیب یابی استفاده می شوند به دلیل اینکه آنها می توانند مکان شکستگی فیبر را در زمان مقایسه طرح ها با مستندات نصب، نشان دهند.

دستگاه OTDR دارای 2 مدل رایج می باشد که در زیر به شرح آنها می پردازیم:

• OTDR با تمام امکانات

دستگاه OTDR با تمام ویژگی ها یک دستگاه بازتاب سنج نوری قدیمی می باشد. که دارای تمام ویژگی ها بوده و نسبت به مدل های دیگر بزرگتر، سنگینتر و با امکان حمل دشوارتری می باشد. با وجود اینکه به بزرگی و سنگینی معروف می باشد اما ابعاد و وزن آن در مقایسه با نسل اولیه OTDR خیلی کمتر می باشد. اغلب این دستگاه ها یک قالب اصلی دارند که می توانند با واحد های پلاگین چند منظوره برای انجام بسیاری از اندازه گیری های فیبر تجهیز شوند. همچنین دارای صفحه نمایش رنگی بزرگ می باشند. این مدل اغلب دارای محدوده اندازه گیری بیشتری از سایر مدل ها می باشد و بیشتر در آزمایشگاه ها و اندازه گیری های دشوار فیبر استفاده می شوند. منبع تغذیه بیشتر این دستگاه ها جریان AC و یا باطری می باشد.

• OTDR دستی و جستجوگر شکستگی در فیبر

OTDR دستی ( کوچک ) و جستجوگر شکستگی در فیبر برای عیب یابی شبکه های فیبر در زمینه محیطی طراحی شده اند که اغلب از باطری استفاده می کنند. این نوع OTDR ارزان قیمت و سبک وزن بوده و استفاده از آن آسان می باشد. این دستگاه تجزیه تحلیل داده های ابتدایی را انجام می دهد و ویژگی های کمتری از دستگاه های قبلی دارند. این دستگاه ها اغلب می توانند در ارتباط با نرم افزار های مبتنی بر pc برای انجام جمع اوری اطلاعات و تجزیه و تحلیل داده های پیچیده استفاده شوند.

OTDR های دستی معمولا برای اندازه گیری لینک فیبر ها ، پیدا کردن شکستگی فیبر، نقاط با اتلاف بالا، اتلاف انتها به انتها و اتلاف بازگشت نور ( ORL ) استفاده می شوند.

دستگاه هایی که شکستگی فیبر را پیدا می کنند ابزار هایی کم هزینه می باشند که مخصوص پیدا کردن محل رویداد های مشکل ساز فیبر مانند شکستگی فیبر، نقطه انعکاس بالا یا اتلاف بالا طراحی شده اند.

این دستگاه نوار اندازه گیری الکترونیکی- نوری می باشد که فقط جهت اندازه گیری فاصله رویداد های مشکل ساز فیبر طراحی شده اند.

به طور کلی دستگاه های OTDR دستی و دستگاه جستجوگر شکستگی در فیبر سبکتر و کوچکتر ، دارای کاربرد آسانتر نسبت به دستگاه های کامل می باشند و اکثرا از باطری استفاده می کنند.

هدف این دو دستگاه این است که برای کارشناسان فنی ارزان و به عنوان ابزاری استاندارد باشد

روش کار OTDR

بر خلاف نیرو سنج و منبع آزمایش فیبر نوری که اتلاف کابل فیبر نوری را مستقیما اندازه گیری می کنند ، OTDR به طور غیر مستقیم کار می کند. نیرو سنج و منبع آزمایش فیبر نوری، فرستنده و گیرنده ی لینک انتقال فیبر نوری را تکرار می کنند، بنابراین به خوبی اندازه ای نزدیک به اتلاف حقیقی سیستم به دست می آورند. با این حال تست OTDR از یک اثر نوری منحصر به فرد از فیبر برای اندازه گیری غیر مستقیم استفاده می کند.

بزرگترین عامل اتلاف فیبر نوری پراکندگی می باشد. در فیبر، نور در تمام جهات پراکنده می شود که شامل بعضی از پراکندگی ها به سمت منبع نیز می باشد که در اینجا نشان داده شده است. OTDR از این نور پراکنده شده به عقب برای ایجاد اندازه گیری طول به وسیله انعکاس نور از کانکتور ها یا شکستگی انتهای فیبر ها، استفاده می کند.

OTDR شامل یک فرستنده لیزری با توان بالا می باشد که یک پالس نور را به درون فیبر ارسال می کند. نور پراکنده شده به عقب و نور منعکس شده، از طریق فیبر به سمت OTDR بر می گردد و در پایان از طریق یک متصل کننده در جلوی OTDR به سمت یک گیرنده حساس هدایت شده می شود. برای هر اندازه گیری، OTDR یک پالس بسیار قدرتمند را می فرستد و نور برگشتی را در طول زمان اندازه گیری می کند. در هر لحظه از زمان، نوری که OTDR می بیند، نور پراکنده شده از عبور پالس از ناحیه ای از فیبر می باشد. فرض کنید پالس OTDR به عنوان یک منبع مجازی باشد که توسط پراکندگی ایجاد شده است به طوری که تمام فیبرها را بین خودش و OTDR در زمان حرکت به درون فیبر آزمایش می کند.

از آنجا که ممکن است سرعت پالس در زمان عبور از فیبر به وسیله ضریب شکست شیشه در هسته ی فیبر اندازه گیری شود، OTDR می تواند چیزی که در نور پراکنده شده به سمت منبع می بیند را با مکان واقعی در فیبر مرتبط کند. بنابراین می تواند یک نمایشی از نور پراکنده شده به سمت منبع در هر نقطه ای در طول فیبر ایجاد کند.

در اینجا تعدادی محاسبات پیچیده وجود دارد. به یاد داشته باشید نور مجبور است بیرون رود و برگردد ، بنابر این شما مجبور به داشتن عاملی هستید که در زمان محاسبات، زمان را نصف کند. همچنین باید اتلاف را هم در زمان مشاهده آن از هر دو طریق نصف کند. اتلاف نیرو یک تابع لگاریتمی می باشد بنابراین نیرو اندازه گیری و به دسی بل ( dB ) نمایش داده می شود.
مقدار نور پراکنده برگشتی به OTDR متناسب با پراکندگی فیبر، حداکثر قدرت پالس تست OTDR و طول پالس ارسال شده می باشد.
OTDR همیشه با یک کابل راه اندازی استفاده می شود و ممکن است از یک کابل دریافت هم استفاده کند. کابل راه اندازی گاهی اوقات pulse suppressor نامیده می شود، که به OTDR اجازه می دهد بعد از اینکه پالس آزمایشی به سمت فیبر ارسال شد آن را حل و فصل کند و یک ارتباط مرجع را برای اولین ارتباط در کابل آزمایشی جهت تعیین اتلاف آن فراهم می کند. کابل دریافت ممکن است در مسیر های طولانی جهت ایجاد امکان اندازه گیری اتصال در پایان کابل مورد آزمایش، استفاده شود.

یک تصویر هزاران تفسیر با ارزش دارد و طرح ‏OTDR (trace) ‎ نیز کلمات زیادی برای توضیح تمام اطلاعات آن دارد. نمودار طرح را در نظر بگیرید. شیب طرح ضریب تضعیف فیبر را نشان می دهد و توسط OTDR در dB/km کالیبره شده است. به منظور اندازه گیری تضعیف فیبر، شما به یک طول نسبتا طولانی از فیبر بدون اعوجاج که حاصل دقت OTDR یا اضافه بار به علت انعکاس بزرگ می باشد در هر دو پایان نیاز دارید. اگر فیبر در هر دو انتها مخصوصا در نزدیکی محل بازتاب مانند کانکتور غیر خطی به نظر می رسد ، در زمان اندازه گیری اتلاف، از آن بخش اجتناب کنید.

اتصالات و جوشها در اصطلاحات OTDR حوادث ( events ) نامیده می شوند که هر دو باید اتلاف را نشان بدهند اما کانکتور ها و جوش های مکانیکی یک نقطه اوج از بازتاب را نشان خواهند داد. ارتفاع این نقطه اوج مقدار بازتاب را در حوادث نشان می دهد. مگر اینکه آن آنقدر بزرگ باشد که گیرنده OTDR را اشباع کند و قادر به نمایش آن نباشد سپس در نقطه ی اوج ممکن است یک سطح صاف و ادامه دار تا انتها داشته باشد که نشان می دهد گیرنده overload شده.

گاهی اوقات اتلاف یک جوش فیوژن خوب، آنقدر کوچک است که قابل دیدن با OTDR نمی باشد که برای سیستم خوب است اما ممکن است اپراتور را گیج کند. خیلی مهم است که طول تمام کابل های شبکه را بدانید. با این کار شما می دانید کجا event ها را مشاهده کنید و در زمان نمایش event غیر معمولی گیج نخواهید شد.

پالس های انعکاسی می تواند به شما دقت OTDR را نشان دهد. شما نمی توانید دو event نزدیک را که توسط عرض پالس اجازه داده شده است را ببینید. به طور کلی دلیل استفاده از عرض پالس های طولانی امکان مشاهده کابل های طولانی و پالس های باریک در زمان نیاز به دقت بالا می باشد. هرچند آنها فاصله ای که OTDR می تواند ببیند را محدود می کنند.