تحلیل منحنی دستگاه OTDR
در جلسه قبلی درباره نحوه کار با دستگاه OTDR صحبت کردیم. پس از آنکه فیبری اسکن و اثر به دست آمده به صورت منحنی بر روی نمایشگر نشان داده شد، لازم است كه منحنی تفسیر شود. از نشانگرها برای انتخاب نقطه‌های انتهایی اندازهگیری استفاده و نتایج عددی بر روی صفحه نمایش، نشان داده می‌شوند.
محل خطا
مهـمترین نتیجه اندازه‌گیـری انجام شده توسـط یک OTDR، شناسایی محل نقص یا شکستگی در فیبر است. برای تعمیر و رفع یک خطا، محل دقیق آن باید تعیین شود. پدیده بازتاب فرنل در بیشتر محل‌های خطا در فیبر رخ داده و به صورت پالس‌های سوزنی خود را نشان می‌دهد. این پالس‌ها نشان میدهند که نور با یک تغییر ناگهانی در چگالی شیشه مواجه شده، یعنی از فیبر وارد هوا شده است. فاصله تا این بازتاب بر روی منحنی OTDR، نقطهای از فیبر است که دچار خطا شده است. اگر بعد از این نقطه نور به سطح نور برگشتی بازگردد، یعنی فیبر به طور کامل نشکسته است. مقدار جابجایی در سطح برگشتی قبل و بعد از بازتاب، نشان می‌دهد که چه مقدار نور در محل خطا تلف شده است. بسیاری از اتصالات مکانیکی، بازتاب فرنل ایجاد می‌کنند. بسیار مهم است که محل اتصالات مکانیکی در مسیر فیبر مشخص شود تا با خطاهای بالقوه اشتباه گرفته نشوند. اگر بعد از یک بازتاب، نور برگشتی وجود داشته باشد، آنگاه آن رخداد احتمالا یک اتصال مکانیکی است. اگر پس از یک بازتاب فقط نویز باشد، آنگاه احتمال این محل، انتهای فیبر است.
اندازه گیری فاصله
فاصله تا محل نشانگر، روی صفحه نمایش نشان داده می‌شود. با بردن نشانگر به هر نقطهای بر روی منحنی، شما قادر خواهید بود فاصله تا آن نقطه را بر روی OTDR بخوانید. واحدهای اندازهگیری برای نمایش فاصله را میتوان متر، فوت یا مایل انتخاب كرد. در نظر داشته باشید که شما طول فیبر (که فاصله نوری شناخته می‌شود) را اندازهگیری مي‌كنيد، نه طول کابل و نه فاصله زمینی که کابل در آن نصب شده است. از آنجا که فیبر آزاد در کابل قرار می‌گیرد تا بتوان کابل را خم كرد و کابل ممکن است یک سطح و مسیر متفاوت نصب شود، طول فیبر می‌تواند 2 تا 6 درصد بیشتر از طول کابل و یا مسیر باشد.
فاصله اندازهگیری شده تا یک رخداد در فیبر، همانند یک اتصال مکانیکی، هم جوشی، یا انتهای فیبر، وابسته به مکانی است که نشانگر در آن قرار می‌گیرد. برای به دست آوردن دقیق‌ترین اندازه‌گیری‌های فاصله، همیشه باید پیش از یک رخداد، نشانگر را بر روی نور برگشتی بگذارید. نمودار زیر نشان می‌دهد که شما باید نشانگر را کجا قرار دهید تا مسافت یک رخداد در فیبر، به دقت اندازهگیری شود.
برای یک رخداد انعکاسی (مانند یک اتصال مکانیکی)، نشانگر را تنها پیش از بازتاب قرار دهید، تا نشانگر بالا نرفته و جابه جا نمی‌شود. برای یک رخداد غیر انعکاسی (مانند یک اتصال هم جوشی)، نشانگر را در نقطهای قبل از افتادن یا بالا رفتن منحنی قرار دهید.
در صورت استفاده از دو نشانگر، OTDR فاصله تا هر نشانگر و همچنین فاصله بین دو نشانگر را نشان می‌دهد. این ویژگی دستگاه، برای جداسازی قسمت‌های یک فیبر جهت بررسی‌های بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اندازه گیری های افت
افت بین دو یا چند نشانگر اندازهگیری می‌شود. افت را تنها میتوان از یک سطح تا سطح دیگر نور بازگشتی به دقت محاسبه كرد. این به آن معناست که هر دو نشانگر باید بر روی نور بازگشتی – و نه بر روی بازتاب فرنل و یا در منطقة مرده – باشند.
افت کلی
تضعیف سر به سر فیبر را میتوان با قرار دادن یکی از نشانگرها درست سمت راست انتهای منطقه تاریک و نشانگر دیگر در سمت چپ بازتاب فرنل، اندازهگیری کرد. افت از نشانگر تا نشانگر را میتوان از روی صفحه نمایش خواند.
نکته: این اندازهگیری را اندازهگیری کاملی برای تضعیف سر به سر نمی‌توان تلقی كرد.
چرا که این، قسمتـی از فیبـر که در منطقـه تاریک است را شامل نمی‌شود و افت در دو انتهای کانکتورها را مشخص نمی‌کند.
اتلاف ناحیه ای
اتلاف در یک ناحیه از فیبر، با گذاشتن دو نشانگر بر روی دو انتهـای آن ناحیـه و قرائـت اختلاف سطـح تـوان بین آن دو، اندازه گیری می‌شود.
افت مفصل
در یک مفصل با انتقال و تغییر ناگهانی در سطح توان برگشتی مواجه خواهیم بود. اگر مفصل، مکانیکی باشد، احتمالا یک بازتاب فرنل نیز مشاهده می‌شود. افت مفصل در یک نقطه در فیبر اتفاق میافتد. خمیدگی فیبر یا نقطهای که تحت تنش قرار دارد هم دارای افت نقطهای است. افت در يک نقطه، از دو راه اندازهگیری می‌شود:
به وسیله روش دو نقطهای یا به وسیله روش افت مفصل LSA. روش دو نقطهای، مثل اندازهگیری افت ناحیه است، با اين تفاوت كه این که دو نشانگر تا آنجا که ممکن است نزدیک هم قرار داده می‌شوند، یک مکان‌نما یا نشانگر در سمت چپ نقطه قرار داده و مکان نمای دیگر در نزدیکی آن و البته روی سطح توان برگشتی قرار می‌گیرد. در افت نقطهای ممکن است سطح توان مستقیما به سطح دیگر منتقل نشود و این افت با یک شیب آرام، انجام گیرد. طول این شیب به پهنای پالس نور (مثل آنچه در بازتاب فرنل اتفاق میافتد) بستگی دارد. از آنجا که اندازهگیری معتبر تنها باید از نقاط روی سطوح نور برگشتی انجام شود، در این جا نیز نشانگر نمی‌تواند بر روی این شیب قرار گیرد. روش LSA در اندازهگیری افت مفصل از یک روش ریاضی به نام تقریب حداقل مربعات استفاده می‌کند. در این روش افت‌های اضافی مسير حذف ميشوند. به سادگی نشانگر را روی نقطهای که می‌خواهید اندازهگیری کنید قرار داده و در پنل کنترل، گزینه “SPLICE LSA و یا SPLICE”،را انتخاب كنيد.
دستگاه OTDR تشخیص خواهد داد که نقطه بر روی شیب قرار گرفته و یا بر روی سطح برگشتی توان است. برای انجام اندازهگیری ابتدا از کمی قبل از محل قرارگیری نشانگر و کمی بعد از آن را عالمت‌گذاری مي‌كنیم. دستگاه به صورت خودكار شیب منحنی را در نقاط مختلف اندازه گرفته و دو سطحی که دارای یک شیب هستند را مشخص و فاصله عمودی بین آنها را در نقطه اتصال تعیین می‌کند. این روش بهترین اندازهگیری جابجایی سطوح برگشتی است که مشخص کننده تفاوت سطح نوری در انتقال آن از یک فیبر به فیبر دیگر است. لازم است اطمینان حاصل شود که قسمت عالمت‌گذاری شده شامل مفصل و یا اجزاي غیرخطی دیگری است. اگر بخشی از ناحیة عالمت‌گذاری شده مستقیم نباشد، آنگاه شیب محاسبه شده توسط OTDR صحیح نخواهد بود و متعاقبا خواندن افت اتصال اشتباه خواهد شد. اغلب OTDRها به شما اجازه میدهند تا ناحیه عالمت‌گذاری شده را تنظیم کنید، در نتیجه می‌توانید اطمینان داشته باشید که تنها نور بازگشتی خطی وجود دارد.
فاکتور کیفیت (Km/dB)
اندازهگیری افت بر واحد فاصله یا تضعیف، یک روش معمول برای تعیین کیفیت یک فیبر است. تضعیف کمتر به این معناست که شما یک سیگنال قویتر در گیرنده خواهید داشت. واحد فاصله در اندازهگیری معمولا کیلومتر است. در سفارش فیبر و کابل، نوع آن (SM یا MM) و مقدار تضعیف تعیین می‌شود.
مقادیر معمول برای فیبر تك- مود در 1300 نانومتر، (Km/dB ) ۰/۳۲ تا ۰/۳۵Km/dB است. در nm 1550 این مقدار به ۰/۲ تا ۰/۲۲ دسی بل بر کیلومتر کاهش می‌یابد. برای فیبرهای چند- مود در طول موج نانومتر 1300، این مقدار بین ۰/۷ تا 1 دسیبل بر کیلومتر است. عامل کیفیت (تضعیف) زمانی که دو نشانگر بر روی منحنی قرار گرفته و اندازهگیری “Km/dB “از پنل کنترل انتخاب شود، به طور خودکار برای یک فیبر محاسبه می‌شود. OTDR به سادگی فاصله و افت بین دو نشانگر را نشان می‌دهد و با تقسیم افت بر مسافت مقدار تضعیف را محاسبه می‌کند.
انعکاس
مقدار انعکاس در یک کانکتـور، شکستـگی فیبر و یا مفصـل مکانیکـی بستگی به مقدار تمیـزی محل شکستگی و میـزان تغییر ضریب شکست به هنگام خروج نور از فیبر دارد. در اکثر مفصل‌های مکانیکی از مواد ژل یا مایع خاص جهت تطبیق ضریب شکست استفاده می‌شود. هرچقدر ضریب شکست تغییرات کمتری داشته باشد، مقدار بازتاب کوچک‌تر است. برخی OTDRها می‌توانند میزان انعکاس نور را به طور خودکار و با قرار دادن یک مکان نما، درست قبل از انعکاس و فشار دادن دکمه مربوطه بر روی کنترل پنل اندازهگیری کنند. مقدار انعکاس بر حسب dB و با علامت منفی نشان داده مي‌شود. اندازه‌گیـری، با ارزش کوچـک منفـی دارای بازتاب بزرگتری از یک مقدار منفی بزرگ است.
مثال بازتاب 33db-از بازتاب 60db-بزرگتر است. بازتاب بزرگتر پالس سوزنی بلندتری تولید می‌کند. با اندازهگیری و مقایسه سطوح بازتاب در اتصال‌های مکانیکی در طول زمان، میتوان تغییراتی را که در محل اتصال رخ میدهند، تعیین كرد. گاهی اوقات سطح بازتاب افزایش می‌یابد، حتی اگر اتالف اتصال وخیم‌تر نشود. این می‌تواند مراحل اولیه خرابی اتصال مکانیکی را نشان دهد. افزایش بازتاب می‌تواند به این معنا باشد که انتهای فیبرها شروع به جدا شدن می‌کنند (اتصال سست می‌شود) و یا مایع تطبیق دهنده شاخص، شروع به خشک شدن یا نشت کردن می‌کند.
با معلوم بودن سطح انعکاس در یک کانکتور، میتوان در صورت بروز یک مشکل، تشخیص دهید آیا خرابی در نزدیکی آن مثال در پچ کورد قرار دارد و یا مربوط به قطعات کانکتور است. OTDR فاصله را تا کانکتور نشان می‌دهد، ولی انعکاس بسیار کوچک‌تر از مقدار قبلی است. از آنجا که کانکتورها در شبکه جابجا می‌شوند، اغلب اتفاق میافتد که اشکالات فیبرهای نزدیک به آنها پنهان بمانند. دستگاه OTDR می‌تواند این اشکالات را از هم جدا کرده و 1 بسیار شبیه انعکاس است، ORL کل نشان دهد. افت نور برگشتی نور برگشتی از تمام قسمت‌های فیبر به فرستنده است و شامل همه نورهای بازتاب شده و همچنین نور پراش برگشتی است . بعضی از OTDR های جدید قادر به محاسبه این پارامتر هستند.
ترجمه و تهیه: مهندس علی مساواتی
