تست OTDR چیست ؟

مقدمه

تست OTDR یک اختصار برای عبارت Optical Time-Domain Reflectometer است که یک دستگاه بازتاب سنج نوری می‌باشد. این دستگاه در محدوده زمانی فعالیت کرده و برای عیب یابی در شبکه‌های لیزری به کار می‌رود.

عملکرد OTDR

در این بخش، به عملکرد OTDR پرداخته می‌شود. این دستگاه با ارسال سری پالس نوری به داخل شبکه فیبری، بازتاب نور از انتهای شبکه را تشخیص داده‌ها و تغییرات در طول و تضعیف فیبر نوری را اندازه‌گیری می‌کند.

اندازه‌گیری و شناسایی

دستگاه OTDR قابلیت اندازه‌گیری امپدانس کابل در حال تست، محاسبه توان پالس‌های بازگشتی، و نمایش گرافیکی نمودار زمانی طول فیبر نوری را دارد. این ابزار قادر است طول و تضعیف یک فیبر نوری را محاسبه کند و ایرادات مانند پارگی‌ها و تلفات توان فیبر را شناسایی کرده و محل آن را مشخص کند.

نقش در راه‌اندازی سیستم‌های فیبر نوری

دستگاه‌های OTDR با نمایشگرهای گرافیکی در راه‌اندازی سیستم‌های فیبر نوری نقش حیاتی دارند. این ابزارها به متخصصان نصاب توانایی‌های بی‌نظیری را فراهم می‌کنند و مشخصه‌ها و نمودارهای مسیر فیبر نوری نصب شده را ذخیره می‌کنند.

ذخیره‌سازی نمودارها برای اطلاعات آینده

در این بخش، اهمیت ذخیره‌سازی نمودارها برای اطلاعات آینده و استفاده در صورت بروز مشکلات بررسی می‌شود. این اطلاعات به متخصص اطلاعات مفیدی فراهم می‌کنند و در تعمیر و بازیابی سیستم فیبر نوری از هزینه بالایی جلوگیری می‌کنند.

اهمیت تجربه در یافتن ایرادات

در این بخش، نقش اپراتور با تجربه در استفاده از OTDR برای یافتن ایرادات بررسی می‌شود. این مسئله به خصوص در مواقعی که فواصل کم و اتصالات نزدیک به یکدیگر وجود دارد، اهمیت پیدا می‌کند.

رنج فعالیت نوری OTDR

دستگاه OTDR با انواع مختلف فیبرها و طول‌های مختلف موج کار می‌کند. رنج فعالیت نوری این دستگاه توسط پالس نوری، پهنای باند پالس، حساسیت ورود، و زمان تجمع سیگنال مشخص می‌شود و می‌توان تنظیماتی را برای بهبود دقت اندازه‌گیری انجام داد.

در اینجا یک مثال جدول محدوده فعالیت نوری OTDR است که محدوده های اندازه گیری معمولی را برای انواع فیبر و طول موج های مختلف نشان می دهد:

محدوده ها به عواملی مانند تضعیف فیبر، مشخصات عملکرد OTDR و سطح پس پراکندگی هدف بستگی دارد. این جدول تقریباً معمولی را ارائه می دهد. حداکثر محدوده برای OTDR های استاندارد. OTDR های تخصصی می توانند محدوده های طولانی تری را ارائه دهند.

تست OTDR

تست OTDR (Optical Time-Domain Reflectometer) روشی برای مشخص کردن یک فیبر نوری با استفاده از یک پالس نوری و اندازه گیری نور پس پراکنده و منعکس شده است. این امکان اندازه گیری اتلاف فیبر و شناسایی عیوب در طول فیبر را فراهم می کند.

RTU چیست؟

قبل از پرداختن به مشخصات OTDR، درک RTU (واحد تست از راه دور) ضروری است. این جزء نقش محوری در سیستم های تست فیبر از راه دور ایفا می کند و از نظارت و تجزیه و تحلیل یکپارچه شبکه های نوری اطمینان می دهد.

تست RTU چیست؟

RTU مخفف Remote Test Unit است. این به نوعی OTDR با قابلیت کاهش یافته اشاره دارد که برای بخشی از یک سیستم نظارت متمرکز فیبر طراحی شده است.

برخی از ویژگی های کلیدی RTU OTDR:

• آنها در واحدهای میدان از راه دور ساخته شده اند که به طور دائم بر روی پیوندهای فیبر نصب می شوند.
• آنها فقط توانایی کافی برای به دست آوردن ردیابی های OTDR و تجزیه و تحلیل آنها را برای خطاها یا تغییرات مهم دارند.
• ردیابی ها و نتایج OTDR به یک ایستگاه نظارت مرکزی ارسال می شود.
• این امکان نظارت مداوم بر چندین پیوند فیبر از یک دفتر مرکزی را فراهم می کند، بدون اینکه نیازی به تکنسین ها برای انجام آزمایش های منظم در محل باشد.
• RTU ها از اجزای بهینه شده برای کاهش هزینه و اندازه استفاده می کنند و عملکرد را در مقایسه با OTDR های رومیزی قربانی می کنند.
• قابلیت های معمولی 1-2 طول موج، محدوده دینامیکی 20-30 دسی بل، 5-10 کیلومتر منطقه مرده است.
• همچنین ممکن است به آنها به عنوان Fiber Sentinel، Automated OTDR یا Remote Fiber Test System اشاره شود.

بنابراین به طور خلاصه، RTU OTDR ها به طور خاص برای برنامه های نظارت 24/7 خودکار طراحی شده اند و قابلیت اولیه OTDR را در یک بسته فشرده و مقرون به صرفه ارائه می کنند.

تست OTDR چیست؟

آزمایش OTDR شامل ارسال یک پالس لیزر به سمت پایین فیبر نوری و اندازه گیری نور پس پراکنده و منعکس شده به عنوان تابعی از زمان است. همانطور که پالس نوری به سمت پایین فیبر حرکت می کند، مقداری از نور به دلیل پراکندگی رایلی به OTDR باز می گردد. هر گونه نایکنواختی در فیبر، مانند اتصالات، اتصالات یا خطاها، باعث تغییرات موضعی در سطح نور پس پراکنده می شود.

با اندازه‌گیری تأخیرهای زمانی نسبی و بزرگی نور پس پراکنده، OTDR می‌تواند مکان و ویژگی‌های تلفات رویدادها را در طول فیبر تعیین کند. این اطلاعات را به صورت گرافیکی به صورت ردیابی نمایش می دهد، با محور x نشان دهنده فاصله فیبر و محور y نشان دهنده سطح نور پس پراکنده در دسی بل است.

معرفی تست OTDR

تست OTDR در اواخر دهه 1970 برای مشخص کردن نصب روزافزون شبکه های فیبر نوری معرفی شد. بازتاب سنج های الکترونیکی سنتی دامنه زمانی که برای آزمایش کابل های مسی استفاده می شدند، به دلیل فرکانس های بالا و تداخل اجزای نوری درون خطی، نمی توانستند در شبکه های فیبر استفاده شوند.

OTDR راه حلی را با استفاده از یک پالس نوری برای نقشه برداری از بازتاب ها و پراکندگی برگشتی در طول فیبر ارائه کرد. اولین OTDR تجاری توسط NTT در سال 1976 معرفی شد. با پیچیده تر شدن شبکه های فیبر، OTDR به ابزاری ضروری برای نصب، نگهداری و عیب یابی تبدیل شد.

OTDR های مدرن شامل قابلیت های پیشرفته ای مانند برد طولانی، وضوح بالا و نرم افزار تحلیل هوشمند هستند. OTDR امروزه یکی از پرکاربردترین روش‌های آزمایش فیبر به دلیل توانایی آن در مکان‌یابی دقیق رویدادها و اندازه‌گیری تلفات در طول‌های تا چند صد کیلومتر است.

تست OTDR استفاده می کند

چندین کاربرد کلیدی برای تست OTDR وجود دارد:

• مشخص کردن پیوندهای فیبر در حین نصب – OTDR یک نمای کلی کامل از فیبر را ارائه می دهد و اطمینان می دهد که هر بخش با مشخصات مطابقت دارد. برای اندازه‌گیری طول، تأیید از دست دادن اتصال و از دست دادن اتصال، و یافتن هر گونه نقص استفاده می‌شود.
• محل خطا – OTDR می تواند به سرعت محل شکستگی فیبر، خمیدگی های کوچک، از دست دادن موضعی و سایر عیوب را مشخص کند. این امکان نگهداری هدفمند را فراهم می کند.
• بودجه بندی از دست دادن پیوند – با اندازه گیری سهم تلفات فردی هر جزء، OTDR اجازه می دهد تا مجموع از دست دادن پیوند تعیین شود. این تضمین می کند که حاشیه کافی در دسترس است.
• نظارت بر شبکه های فیبر پیری – آزمایش دوره ای OTDR می تواند اثرات پیری مانند افزایش اتصال یا از بین رفتن اتصال را به دلیل عوامل محیطی تشخیص دهد. این به حفظ پیشگیرانه کیفیت کمک می کند.
• مستند کردن پیوندهای فیبر – OTDR یک رکورد دائمی از ردیابی فیبر ارائه می دهد که مکان همه اتصالات، اتصالات، تعمیرات و رویدادهای از دست دادن غیرعادی را مستند می کند.
• تأیید بازیابی – OTDR برای اعتبارسنجی تعمیرات پس از آسیب شبکه با تأیید اینکه رویدادها به اندازه‌گیری‌های پایه خود بازگردانده شدند، استفاده می‌شود.
• عیب‌یابی مشکلات طراحی – رویدادهای غیرمنتظره با تلفات زیاد که توسط OTDR شناسایی شده‌اند، می‌توانند مشکلات طراحی را که باید اصلاح شوند، مانند اتصالات زیاد یا خمیدگی‌های محکم، آشکار کنند.

چگونه OTDR کار می کند

اصول عملیاتی پشت OTDR به شرح زیر است:

• یک دیود لیزر پالس های کوتاهی از نور تولید می کند که به طور معمول بین 10 ns تا 10 میکرو ثانیه طول می کشد. پالس های نور وارد فیبر تحت آزمایش می شوند.
• با انتشار پالس ها در فیبر، بخش کوچکی از نور به طور مداوم به عقب پراکنده می شود (بازگشت رایلی). رویدادهای موضعی مانند اتصالات، اتصالات و خطاها باعث انعکاس گسسته می شوند.
• یک ردیاب نوری قدرت نور پس پراکنده و منعکس شده را به عنوان تابعی از زمان اندازه گیری می کند. وضوح زمانی وضوح مکانی را تعیین می کند.
• OTDR از سرعت نور در فیبر برای تبدیل زمان به فاصله استفاده می کند. این اجازه می دهد تا مکان های نسبی رویدادها از روی تأخیرهای زمانی بازتاب ها یا تغییرات در پس پراکندگی تعیین شود.
• یک تقویت کننده لگاریتمی سیگنال بازگشتی نوری را شرط می کند و آن را به dB تبدیل می کند تا در ردیابی OTDR نمایش میدهد.
• پردازش داده‌ها مانند میانگین‌گیری و فیلتر کردن ممکن است برای کاهش نویز و تغییرپذیری اندازه‌گیری استفاده شود.
• نرم افزار تجزیه و تحلیل رویداد به طور خودکار رویدادهایی مانند اتصالات و اتصالات را برای سرعت بخشیدن به اندازه گیری ها شناسایی و مشخص می کند.

ردیابی OTDR

صفحه نمایش OTDR از یک نمودار با طول فیبر در محور x و کاهش بازگشت نوری در محور y تشکیل شده است که به عنوان ردیابی OTDR شناخته می شود. عناصر کلیدی عبارتند از:

• منطقه مرده – حداقل فاصله ای که می توان یک رویداد را تشخیص داد، ناشی از عرض پالس و الکترونیک گیرنده.
• اتصالات / اتصالات – به عنوان تغییرات ناگهانی پله رو به پایین در ردیابی به دلیل از دست دادن موضعی ظاهر می شود. بازتاب ها نیز ممکن است در رابط رخ دهد.
• خمیدگی/میکروخم – از دست دادن تدریجی در یک فاصله کوتاه به دلیل فرار نور در خم. افت بستگی به شعاع خم و تعداد خم ها دارد.
• تضعیف – سطح پراکندگی برگشتی Rayleigh به صورت تصاعدی با طول به دلیل تضعیف فیبر کاهش می یابد. شیب نشان دهنده از دست دادن فیبر در واحد طول است.
• قطعات – قطع کامل باعث قطع عمودی ردیابی به دلیل از دست دادن کامل سیگنال می شود. مکان از ردیابی قابل مشاهده است.
• بازتاب انتهایی – ناشی از بازتاب فرنل در انتهای فیبر. مفید برای اندازه گیری طول و رویدادهای بازتابی کم نزدیک به پایان.
• نویز – تغییرات تصادفی در خط پایه ردیابی به دلیل نویز نوری و الکترونیکی. با میانگین گیری و پردازش کاهش می یابد.

کیفیت تست OTDR

برای دستیابی به اندازه گیری های دقیق، تست OTDR باید بر محدودیت های عملکرد و منابع احتمالی خطا غلبه کند:

• مناطق مرده – ناشی از محدودیت در وضوح زمانی برای تشخیص وقایع با فاصله نزدیک. باعث می شود رویدادهای نزدیک به پایان راه اندازی ضعیف تر یا نامرئی به نظر برسند.
• نویز – تغییرات تصادفی اضافه شده به ردیابی از پس پراکندگی نوری و نویز گیرنده. با میانگین گیری و پردازش کاهش می یابد.
• محدوده دینامیکی – حداکثر طول و توانایی اندازه گیری رویدادها را پس از تلفات زیاد محدود می کند. با تقویت کننده های نوری بهبود یافته است.
• غیر خطی – اندازه گیری دسی بل نادرست در تغییرات بزرگ توان ورودی. کالیبراسیون به به حداقل رساندن خطاها کمک می کند.
• دقت فاصله – محدود شده توسط دقت پایگاه زمانی. کالیبراسیون با استفاده از فیبر با طول مشخص، دقت را بهبود می بخشد.
• اندازه گیری تلفات رویداد – به عرض پالس نسبت به مکان رویداد و افت بستگی دارد. تحت تاثیر محدودیت های منطقه مرده.

دقت در اندازه گیری تست OTDR

دقت اندازه گیری های انجام شده توسط OTDR به عوامل مختلفی بستگی دارد:

• رزولوشن – توانایی تشخیص رخدادها و لبه های با فاصله نزدیک. با پالس های کوتاه تر بهبود یافته است.
• خطی – دقت تبدیل بین توان نوری و دسی بل نمایش میدهد در محدوده اندازه گیری کامل.
• دقت فاصله – خطای بین موقعیت واقعی و موقعیت اندازه گیری شده رویدادها. با کالیبراسیون بهبود یافته است.
• دقت ضرر – تفاوت بین از دست دادن اندازه گیری شده و واقعی یک رویداد. بستگی به وضوح و کالیبراسیون دارد.
• تکرارپذیری – تغییرات بین چندین اندازه گیری یک رویداد با استفاده از OTDR یکسان. با میانگین گیری بهبود یافته است.

برای اطمینان از دقت در آزمایش میدانی، اندازه‌گیری‌های OTDR با انجام اندازه‌گیری‌های دوطرفه، میانگین‌گیری چندین اکتساب، استفاده از کابل‌های پرتاب و استفاده از مجموعه‌های تست تلفات مستقل تأیید می‌شوند.

محدوده اندازه گیری در تست OTDR

محدوده اندازه گیری یک OTDR به حداکثر طول فیبر قابل آزمایش اشاره دارد. به چند پارامتر بستگی دارد:

• عرض پالس – پالس های کوتاهتر وضوح را بهبود می بخشد اما محدوده دینامیکی را محدود می کند. پالس های معمولی از 3 ns تا 20 میکرو ثانیه متغیر است.
• طول موج – طول موج های بلندتر از دست دادن فیبر کمتری دارند، بنابراین محدوده اندازه گیری را بهبود می بخشد. 1310 و 1550 نانومتر معمولا استفاده می شود.
• اتلاف فیبر – فیبرهای مخابراتی استاندارد 0.2 تا 0.4 دسی بل در کیلومتر تلفات دارند. فیبرهای ویژه می توانند کمتر از 0.2 دسی بل در کیلومتر داشته باشند.
• حساسیت – حداقل توان نوری قابل تشخیص. با الکترونیک کم نویز و تقویت نوری بهبود یافته است.
• حداکثر توان نوری – کل تلفات قابل اندازه گیری را قبل از فراتر رفتن از آستانه آسیب گیرنده محدود می کند.
• محدوده نمایش – قابلیت اندازه گیری همچنین به محدوده dB که می تواند در ردیابی OTDR نمایش می دهد بستگی دارد.

برد معمولی OTDR برای فیبر استاندارد تک حالته 1 تا 200 کیلومتر است. با تقویت کننده های نوری، OTDR های تخصصی می توانند تا 10000 کیلومتر برد داشته باشند.

وضوح ابزار اندازه گیری در تست OTDR

وضوح یک OTDR توانایی آن را برای تشخیص رویدادها یا ویژگی های نزدیک به فاصله مشخص می کند و به موارد زیر بستگی دارد:

• عرض پالس – وضوح فضایی تقریباً برابر با عرض پالس است. پالس های کوتاهتر وضوح را بهبود می بخشد.
• دقت پایگاه زمانی – توانایی اندازه گیری دقیق تاخیرهای زمانی. به طور مستقیم بر وضوح فاصله تأثیر می گذارد.
• زمان پاسخ گیرنده – وضوح تغییرات سریع در توان نوری را محدود می کند. بستگی به پهنای باند دارد
• نویز – عدم قطعیت را هنگام تشخیص تغییرات کوچک در توان دریافتی اضافه می کند. با میانگین گیری کاهش می یابد.
• وضوح نمونه گیری – فاصله بین نمونه های داده‌ها در طول فیبر. درون یابی برای ردیابی می دهد شده.
• وضوح نمایش – تعداد نقاط ردیابی نشان می دهد در نمودار OTDR. وضوح اندازه گیری را تغییر نمی دهد.

ابزارهای معمولی OTDR دارای پهنای پالس از 3 ns تا 20 میکرو ثانیه هستند که وضوح 0.5 متر تا 3 متر را ارائه می دهند. OTDR های تحقیق با وضوح بالا می توانند به وضوح زیر سانتی متری دست یابند.

انواع دستگاه های OTDR

انواع مختلفی از ابزارهای OTDR بسته به کاربرد موجود است:

OTDR با تمامی امکانات

• OTDR های سطح بالا که برای مصارف آزمایشگاهی و تولیدی طراحی شده اند
• شامل منابع لیزر قابل تنظیم، محدوده دینامیکی گسترده، مناطق مرده کوتاه
• برای شناسایی دقیق الیاف و اجزاء استفاده می شود
• نرم افزار تجزیه و تحلیل پیشرفته برای تست پذیرش/رد خودکار
• مثال‌ها: EXFO FTBx-88100NGE Power Blazer، Yokogawa AQ1200 OTDR

OTDR دستی

• OTDR های فشرده و قابل حمل برای آزمایش میدانی
• عملکرد متوسط برای متعادل کردن اندازه، وزن، قدرت
• برای عیب یابی، عیب یابی، مستندسازی در نظر گرفته شده است
• رابط کاربری ناهموار و ساده که برای تکنسین ها بهینه شده است
• مثال‌ها: Fluke Networks Versiv، Anritsu MT9090A2، Corning Tier 1

RTU در سیستم های تست فیبر از راه دور

• قابلیت کاهش OTDR تعبیه شده در واحدهای تست از راه دور
• با نرم افزار نظارت متمرکز استفاده می شود
• به طور مداوم بر عملکرد و خطاهای پیوند نظارت کنید
• هزینه کمتر، با هدف نظارت شبکه
• مثال‌ها: Exfo FTB-2، VIAVI T-BERD 4000/M6000 RTU

نتیجه

به طور خلاصه، OTDR یک روش کلیدی تست فیبر نوری است که مشخصات کامل پیوندهای فیبر و قابلیت جداسازی دقیق خطا را ارائه می‌کند. با افزایش سرعت و پیچیدگی شبکه‌های فیبر، OTDR با قابلیت‌های جدیدی مانند وضوح فوق‌العاده بالا و محدوده دینامیکی گسترده به تکامل خود ادامه می‌دهد. هنگامی که OTDR با بازرسی فیبر و آزمایش تلفات نوری ترکیب می شود، نصب، عیب یابی و نگهداری قابل اعتماد را حتی پیشرفته ترین شبکه های فیبر نوری را امکان پذیر می کند.

سوالات متداول

1. هدف اصلی آزمایش OTDR چیست؟

هدف اصلی آزمایش OTDR، مشخص کردن فیبرهای نوری، ارائه بینشی در مورد کیفیت، عملکرد و مسائل بالقوه آنها در زیرساخت فیبر نوری است.

2. OTDR چگونه کار می کند؟

یک OTDR پالس های نور را به فیبر نوری می فرستد و بازتاب ها را تجزیه و تحلیل می کند تا مشخصات دقیقی از ویژگی های فیبر ایجاد کند.

3. اهمیت ردیابی OTDR چیست؟

یک ردیابی OTDR یک نمایش گرافیکی از خروجی تست است که سلامت فیبر نوری را نشان می دهد. برای تفسیر و تحلیل عملکرد فیبر نوری بسیار مهم است.

4. چه عواملی بر دقت تست OTDR تاثیر می گذارد؟

عوامل موثر بر دقت تست OTDR شامل کالیبراسیون مناسب ابزار، راه اندازی و در نظر گرفتن شرایط محیطی است.

5. آیا انواع مختلفی از دستگاه های OTDR وجود دارد؟

بله، انواع مختلفی از دستگاه‌های OTDR وجود دارد، از دستگاه‌های جامع با ویژگی‌های پیشرفته گرفته تا دستگاه‌های OTDR دستی برای آزمایش در حین حرکت، پاسخگویی به نیازها و سناریوهای مختلف تست.