پاورمتر

امروز می‌خواهیم با هم ببینیم پاورمتر یا همان Optical power meter (OPM) چیست و تعریف پاورمتر و نحوه عملکرد پاورمتر و کاربردهای آن توضیح خواهیم داد. power-meter یا همان OPM که مخفف عبارت Optical power meter دستگاهی است که  قدرت سیگنال‌های نوری را می‌سنجد.

پاورمتر

از پاورمترها عموما برای سنجش قدرت متوسط در سیستم‌های فیبر نوری استفاده می‌شود. powermeter برای محاسبه توان، انرژی، توان اکتیو و توان ری اکتیو، RF و  اندازه گیری ولتاژ و جریان نیز استفاده می‌شوند. از دیگر ابزارهای اندازه‌گیری قدرت نور می‌توان به رادیومترها و فوتومترها و laser power metersها (منظور سنسورهای فوتودیود یا لیزهای سنسوری گرماسنجی ) و light meters یا lux meters اشاره داشت.

اجزای تشکیل دهنده ی پاورمتر Power Meter

پاورمتر متشکل از یک سنسور کالیبره شده و measuring amplifier یا همان اندازه‌گیر آمپلی فایر و یک نمایشگر است.

سنسور کالیبره شده

سنسور استفاده شده در power meter در درجه ی اول متشکل از یک فتودیود برای مشخص کردن محدوده مناسب طول موج انتخاب شده و تعیین کردن سطح توان انتخابی است.

صفحه نمایش

صفحه نمایش پاورمتر، توان نوری اندازه گیری شده و همچنین طول موج تنظیم شده برای اندازه گیری را نمایش می‌دهد. همه پاورمترها از استانداردهای کالیبراسیون مانند استاندارد جهانی NIST پیروی می‌کنند. پاور متر

کالیبراسون وابسته به طول موج

یک پاورمتر معمولی قادر به دریافت طیف گسترده‌‌ای از نور است اما با تمام این توصیف‌ها کالیبراسیون وابسته به طول موج است. البته این موضوع در حالت کلی مسئله‌ای نیست زیرا طول موج مورد آزمایش معمولا شناخته شده است. با این حال این مساله مهم بوده و دو هدف زیر را پیگیری می‌کند:

1. مورد اول کاربر باید متر کابل مورد نظر را نسبت به طول موج تست تنظیم کند.
2. مورد دوم این مساله است که اگر طول موج‌های نادرستی وجود داشته باشد مسلما نتیجه گیری اشتباه خواهد بود.

انواع تست توسط پاورمتر

گاهی اوقات تستی که به وسیله پاورمتر انجام می‌شود با تست‌های دیگری ترکیب می‌شود به عنوان مثال و نمونه‌ای از تست‌ها می‌توان به تست‌های OLS یا همان Optical Light Source و VLF یا همان Visual Fault Locator اشاره داشت.

مجموعه آزمون تست نوری

هنگامی‌ که تست OPW بایک لایت‌ سورس (light source) ترکیب شود در حالت کلی این ابزار یا دستگاه را Optical Loss Test Set یا مجموعه آزمون تست نوری می‌نامند. پیرو نوشته‌های بالا OLTS یا همان Optical Loss Test Set با توجه و با در نظرگرفتن معماری‌های مختلف شبکه و الزامات آزمون در ابزارآلات دستی اختصاصی و ماژول‌های مبتنی بر پلت فرم موجود است.

مجموعه تست‌های تلفات نوری (OLTS) در انواع مختلف دستی و ماژول‌های مبتنی بر پلتفرم به منظور پشتیبانی از معماری‌های مختلف شبکه و الزامات آزمون موجود است. از این تست برای اندازه‌گیری توان فیبر نوری (optical power) و تلفات توان (power loss) و بازتاب (reflectance) و افت توان انعکاسی (reflected power loss) استفاده می‌شود. از این محصولات ممکن است به عنوان optical sourcesیا optical power meters یا برای اندازه‌گیری optical return loss یا event reflectance استفاده شود.

روش های اندازه گیری قدرت نوری

برای اندازه‌گیری قدرت نوری در  فیبرهای نوری می‌توان از سه نوع از تجهیزات استفاده کرد.

• OPM یا همان Optical Power Meter و Stabilized Light Sources که همان منابع نوری پایدار (SLS) و معروف به  Light Sources است در پک‌های جداگانه بسته‌بندی می‌شود اما هنگامی که این دو باهم به صورت END –TO-END در کابل فیبر نوری استفاده می‌شوند می‌توانند تضعیف قدرت فیبر نوری را در طول کابل فیبر نوری اندازه‌گیری کنند.
• استفاده از OPM و SLS به صورت یک پکیج واحد به نام OLTS
• استفاده از دستگاه OTDR که به صورت کاملا تخصصی در مقاله OTDR به آن پرداخته شده است.

مواردی که در رابطه با پاورمترها Power Meter باید مورد بررسی قرار بگیرد را متخصصین فنی در بانک  فیبرنوری به صورت  موردی با توضیحات کوتاه با استفاده  از منبع wikipedia مورد بحث و بررسی قرار داده‌اند.

سنسورهای مورد استفاده در پاورمتر (Sensors)

عموما سنسورهای استفاده شده در پاورمترها، از جنس نیمه هادی در انواع سیلیکون (Si) و ژرمانیوم (Ge) و ایندیوم گالیم آرسناید (InGaAs) هستند. تمام این انواع مختلف مدار مشابهی دارند، اما علاوه بر ویژگی‌های ابتدایی پاسخ طول موجی، هرکدام یکسری ویژگی‌های خاص نیز دارند:

• آشکارسازهای سیلیکونی توان‌های پایین را جذب می‌کنند، و فقط در طول‌موج‌های ۸۵۰ نانومتر، که عملکرد نسبتا خوبی در آنجا دارند، کار می‌کنند.
• آشکارسازهای ژرمانیوم بالاترین توان ها را جذب می‌کنند، اما در جذب توان‌های پایین ضعیف عمل می‌کنند. این حسگرها عموما به دما حساس هستند. این آشکارسازها برای تست در طول موج ۱۵۵۰ نانومتر بسیار دقیق هستند، اما در طول‌ موج‌های دیگر نیز برای هنگامی‌ که دقت پایین قابل قبول است، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• آشکارسازهای ایندیوم گالیم آرسناید، در توان‌های متوسط جذب انجام می‌دهند و عموما عملکرد خوبی دارند. اما اغلب در اطراف ۸۵۰ نانومتر بسیار حساس به طول موج هستند. بنابراین عموما برای تست فیبرهای سینگل مود در طول‌ موج‌های 1270 تا 1650 نانومتر استفاده می‌شوند.

یکی از بخش‌های مهم حسگر پاورمتر، رابط کانکتور فیبرنوری است. برای اجتناب از مشکلات اساسی در دقت عملکرد پاورمتر هنگام استفاده با انواع مختلف فیبر و کانکتورهاُ نیاز به طراحی نوری دقیق است.

Power measuring range (محدوده ی اندازه گیری توان)

یک OPM معمولی عموما از حدود 0dBm معادل ۱ میلی‌وات، تا حدود -50dBm معادل 10نانووات دارای مشخصه خطی است، البته محدوده‌ی نمایش آن ممکن است بزرگتر باشد. بالاتر از 0dBm را «توان بالا» در نظر می‌گیرند و دستگاه‌ها تا حدود 30 dBm یا ۱ وات را می‌توانند اندازه بگیرند. توان‌های زیر -50dBm را «توان پایین» در نظر می‌گیرند، توان پایین تا حدود -110 dBm قابل اندازه‌گیری است.

بدون توجه به مشخصات پاورمتر، تست‌های زیر -50dBm به نشت نور به فیبر یا کانکتو بسیار حساس‌اند. بنابراین هنگام کار در «توان پایین»، توصیه می‌شود برخی تست‌های تایید عملکرد خطی‌ پاورمتر در این محدوده انجام شود. این تست‌ها به راحتی توسط تضعیف‌کننده‌ها قابل انجام‌اند. در توان‌های پایین، سیگنال‌های نوری اندازه‌گیری‌ شده ممکن است نویز داشته باشند، بنابراین به علت میانگین گیری از سیگنال‌ها، سرعت اندازه‌گیری‌ها با سرعت پایین‌تری انجام می‌شوند.

Calibration and accuracy (کالیبراسیون و دقت)

دقت اندازه گیری و کالیبراسیون پاورمتر موضوع بحث برانگیزی است. دقت بیشتر استانداردهای مرجع اولیه (به عنوان مثال وزن، زمان، طول، ولت و غیره)، بالا محسوب می‌شود، تقریبا درحدود 1 در میلیارد. اما با این حال، استانداردهای پاورمتر که توسط NIST تعریف می‌شوند بسیار پاین هستند،حدود یک در هزار. علاوه بر این، دقت کالیبرراسسیون پاورمترها در حدود چند درصد است. دقیق‌ترین پاورمتر قابلیت کالیبراسیون با دقت ۱٪ را دارد.

علاوه براین، در عمل دقت به دست آمده بسیار پایین‌تر از دقت اسمی است. زیرا فاکتورهای مختلفی روی دقت تاثیر دارند، برای مثال: دما، نوع کانکتور، تغییرات طول‌موج، تغییرات میزان خطی بودن پاورمتر، تغییرات شکل پرتو، میزان جذب آشکارساز.  بنابراین دستیابی به دقت عملکردی خوب و حفظ خاصیت خطی بودن پاورمتر، مسئله‌ایست که نیاز به مهارت‌های بالای طراحی و ساخت دارد.

Extended sensitivity meters

نوعی پاورمتر آزمایشگاهی وجود دارد که دارای حساسیت افزایش یافته، در حدود -110 dBm است. این مساله با استفاده از یک آشکارساز بسیار کوچک ترکیب شده با لنز به دست می‌آید و همچنین با استفاده از لایت کوپر مکانیکی که معمولا روی فرکانس 270 هرتز کار می‌کند، بنابراین این پاورمتر واقعا نور AC را اندازگیری می‌کند این عوامل سبب می‌شود که اثرات رانش الکتریکی اجتناب ناپذیر DC حذف شود.
اگر تقسیم نور با تقویت کننده همزمان (یا “قفل در”) هماهنگ باشد، دستاوردهای حساسیت بیشتری به دست می‌آید. در عمل، این پاورمترها به دلیل داشتن دیود آشکار ساز بسیار کوچک، دقت پایین‌تری نسبت به سایر پاورمترها دارند و به همین دلیل، ممکن است فقط با فیبرهای تک مود همخوانی داشته باشند.

Pulse power measurement (اندازه گیری قدرت پالس)

پاورمترها معمولا متوسط ​​توان در زمان را نمایش می‌دهد. بنابراین برای اندازه‌گیری پالس، دوره تناوب سیگنال باید مشخص باشد تا بتوان حداکثر توان سیگنال را اندازه گرفت. اوج قدرت لحظه‌ای باید کمتر از حداکثر توان قابل تشخیص پاورمتر باشد تا بتواند مقدار صحیحی را گزارش کند.

Common fiber optic test applications (کاربردهای مشترک تست فیبر نوری)

• اندازه‌گیری توان مطلق درسیگنال فیبرنوری. برای این کاربرد پاورمتر باید در طول موج آزمایش موردنظر به درستی کالیبره شود و نسبت به آن طول موج تنظیم شود.
• اندازه‌گیری تلفات نوری در فیبر، با ترکیب با یک منبع نوری مناسب. از آنجاییکه این تست یک تست نسبی است، کالیبراسیون دقیق لازم نیست، مگر اینکه به علت مسافت بسیار طولانی از دو یا چند توان سنج در طول مسیر استفاده شود.
•  برخی از ابزارها برای تشخیص تن تست نوری برای کمک به آزمایش سریع تداخل کابل کمک می‌کنند. تن تست استاندارد معمولا  270Hz ,1KHz,2KHz است. برخی از واحدها می‌توانند برای تست پیوستگی در فیبر یکی از 12 تن را تعیین کنند.

Test automation (اتوماسیون تست)

ویژگی‌های استاندارد اتوماسیون تست به طور معمول در تست‌های افت توان استفاده می‌شود و شامل موارد زیر است:

• توانایی تنظیم یک واحد از دستگاه برای خواندن 0 دسی بل به عنوان توان مرجع، معمولا منبع آزمون است.
• توانایی ذخیره اطلاعات در حافظه داخلی برای فراخوانی بعدی و دانلود به رایانه
• توانایی همگام سازی طول موج با یک منبع آزمون، به طوری که پاورمتر را به طول موج منبع ست کند.

پاور متر

پاور متر یا به فارسی توان‌سنج نوری، برای سنجش توان نوری منتقل شده در فیبرنوری استفاده می‌شود. در این مقاله مشخصات و کاربردهای پاورمتر را به تفصیل بیان کردیم. شما همراهان گرامی جهت اطلاع از مشخصات پاورمترهای موجود در بانک فیبرنوری می‌توانید اقدام فرمایید، و جهت اطلاعات بیشتر یا خرید کالا می‌توانید با کارشناسان بانک فیبرنوری تماس بگیرید.

محصولات مرتبط

مشاهده سریع

دستگاه Optical Power Meter

پاورمتر اکسفو FPM-300

تماس بگیرید

مشاهده سریع

دستگاه Optical Power Meter

پاورمتر اکسفو PPM-350C PON

تماس بگیرید

مشاهده سریع

دستگاه Optical Power Meter

پاورمتر اکسفو Fot-930 Maxtester

تماس بگیرید

محصولات پاورمتر

مطالب زیر را از دست ندهید

لایت سورس چیست؟

لایت سورس لایت سورس یا همان منبع نور (Optical light source) دستگاهی است که از لیزر دیود یا LED، مانند یک لامپ تابشی تثبیت شده استفاده می‌کند. این منبع نوری، [...]

کابل فیبر نوری چیست ؟ (انواع کابل فیبر نوری)

کابل فیبر نوری کابل‌های فیبر نوری محصولاتی هستند که برای مقاصد متعددی مورد استفاده قرار گرفته و نور را با سرعت مشخصی انتقال می‌دهند. در واقع داخل این کابل‌ها رشته [...]

12 دیدگاه

بانک مقالات