Метод обратного рассеяния. Часть 2

Апроксимация «неискаженных» участков осуществляется на основе соотношения:

Параметры аппроксимации определяются либо методом двух точек (2PA), либо методом наименьших квадратов (LSA). Принцип аппроксимации методом двух точек иллюстрирует рис. 3.5.

При этом

Где

y₁, y₂ – уровень мощности обратного рассеянного потока в выбранных измерителем точках (дБм);

x₁, x₂ – расстояние от точки ввода излучения в ОВ до выбранных измерителем точек 1 и 2 соответственно (км).

Принцип определения параметров аппроксимации методом наименьших квадратов демонстрируется на рис. 3.6.

Как показано на рис. 3.6 исследуемый участок рефлектограммы между выбранными точками (х₁, y₁) и (х_n, y_n) разбивается на (n – 1) интервалов и по рефлектограмме определяются значения (x_i, y_i) для каждой границе интервалов (х₁, y₁), (х₂, y₂), …, (х_n, y_n). Параметры аппроксимации а, b получают из условий минимума значения суммы S квадратов отклонений Δi теоретической и экспериментальной кривой.

или

путем решения системы уравнений

которая описывает условия минимума величины S. Решение данной системы уравнений записывается в виде

где

Как правило, в оптических рефлектометрах имеется возможность выбора способа определения параметров линейной аппроксимации в зависимости от вида рефлектограмм и измеряемой характеристики волокна.

Результатом аппроксимации является определение параметров а и b в уравнении

где

b – коэффициент затухания оптического волокна на аппроксимируемом квазирегулярном участке.

Таким образом, затухание а_1,2 между двумя произвольно выбранными точками 1 и 2 линии определяется как разность уровней потоков обратно рассеянной мощности в этих точках

где

x₁ и x₂ — расстояние до точек 1 и 2 (км);

α – коэффициент затухания α = -b (дБ/км).

Расстояние x₁ и x₂ определяется путем расстановки в соответствующих точках рефлектограммы маркеров. Расстояние до маркеров вычисляются в соответствии с соотношением

момента ухода зондирующего импульса.

Длины оптических кабелей и расстояния до неоднородностей в линии определяются по аналогии, путем расстановки маркеров на рефлектограмме в соответствующих точках.

Максимальные длины ОК измеряемые с помощью OTDR определяются характеристиками ОВ и величиной динамического диапазона.

Динамический диапазон – одна из основных характеристик OTDR. Различают несколько оценок этой величины. Широко используются понятия динамического диапазона по потоку обратно рассеянной мощности определяемые по рефлектограммам. Наиболее распространенными среди них являются; эффективное значение динамического диапазона D_eи динамический диапазон при отношении сигнал/шум равном единице (SNR = 1) – D_S = D_I.

Эффективное значение динамического диапазона D_e определяют, как разность между уровнем мощности обратно рассеянного потока в точке ввода оптического излучения в ОВ и уровнем на 0,3 дБ выше максимального уровня шума.

Динамический диапазон D_I (или D_S) – это разность между уровнем мощности обратнорасеянного потока в точке ввода и уровнем среднеквадратического значения шума (как правило, определяется как 0,707 от максимального значения шума). Принцип определения величины D₁ и D_eдемонстрируется на рис. 3.4.

При определении уровней мощности обратного потока по рефлектограмме используют известное значение цены деления по оси ординат C_y (дБ/дел). Уровень мощности в искомой точке рефлектограммы определяется соотношением

где

Y – геометрический размер в (дел), соответствующий ординате искомой точки;

C_y – цена деления по оси ординат.

Максимальная дальность действия OTDR (измеряемая длина ОК) в первом приближении может быть определена из соотношения

где

D_p= D₁ – SNR_T;

D_p – рабочий динамический диапазон (дБ);

D₁ – динамический диапазон при SNR = 1 (дБ);

SNR_T – требуемое отношение сигнал/шум (дБ);

a_i – затухание i-ого соединения (дБ);

n — количество соединений в линии;

α_ср – среднее значение коэффициента затухания линии.

Требуемое отношение сигнал/шум (SNR_T) в зависимости от затухания на нерегулярности а_к можно определить из соотношения