CC BY
17
Таблица 3
Результаты расчета пространственной разрешающей способности_
Длительность зондирующего импульса, излучаемого лазером, нс 100 1000 10000 20000
Разрешение по расстоянию, м 35,56 107,71 1022,38 2043,91
Результаты расчета доказывают, чем меньше длительность зондирующего импульса, тем точнее результаты измерений. С приведенными в расчетах длительностями зондирующих импульсов разрешающая способность по расстоянию низкая.
Разрешающая способность по расстоянию оказывает влияние на способность рефлектометра определять местонахождение конца всего волокна: если точки измерений находятся друг от друга на расстоянии 8 м, то конец волокна может быть определен лишь с точностью ±8 м.
Список литературы
1. Горлов Н.И., Мехтиев А.Д., Эйрих В.И., Алдошина О.В., Кшалова А.А. Методы и средства измерения параметров волоконно-оптических линий: учебник. Караганда.: КарГТУ, 2014. - 293 с.
2. Иванов А.Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи измерения - М: Компания САЙРУС - СИСТЕМС, 1999г. - 672с.: ил.
ЗАВИСИМОСТЬ « МЕРТВЫХ ЗОН» ОПТИЧЕСКОГО РЕФЛЕКТОМЕТРА ОТ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ЗОНДИРУЮЩИХ ИМПУЛЬСОВ
Горлов Николай Ильич
Доктор тех. наук, профессор, СибГУТИ, заведующий кафедры «Линии связи», г. Новосибирск.
Алькина Алия Даулетхановна Магистр «Инфокоммуникации», старший преподаватель, КарГТУ, г. Караганда
Ковтун Александр Анатольевич
Магистрант, СибГУТИ, кафедра «Линии связи», г. Новосибирск
Мертвые зоны можно разделить на две категории: «мертвые зоны» события (неоднородности) и «мертвые зоны» затухания. «Мертвая зона» события (называемая также мертвой зоной отражения) - это расстояние от одного френелевского отражения до другого френелевского отражения, которое можно обнаружить. Такая «мертвая зона» говорит о том, когда после какого-либо отражения (обычно от разъема у рефлектометра) можно обнаружить отражение от обрыва или от оптоволоконного соединения. Наличие «короткой мертвой» зоны события означает, что после первого оптоволоконного соединения можно увидеть второе. Мертвая зона затухания - это расстояние от какого-либо френелевского отражения до того места, где можно обнаружить обратное рассеяние. В этом случае можно получить информацию о том, как скоро после отражения можно измерить второе событие, такую, как сварное соединение (оптоволоконный стык) или дефект волокна [1]. Чтобы осуществлять какие-либо измерения потерь в волокне, необходимо увидеть обратное рассеяние по обе стороны от оптоволоконного соединения. Это означает, что рефлектограмма должна опуститься со своего пика у отражения до уровня обратного рассеяния. Мертвые зоны затухания всегда длиннее, чем мертвые зоны события, поскольку для обнаружения уровня обратного рассеяния детектор должен полностью восстановить свою чувствительность. Коэффициент отражения оказывает существенное влияние на «мертвую зону». Обычно, чем меньше отражение, тем меньше значение «мертвой зоны». Сравнивая различные типы рефлектометров, важно знать, какое значение коэффициента отражения использовалось для оценки «мертвой зоны». Большинство поставщиков используют значение коэффициента отражения -55 дБ на одномодовом волокне.
Взаимосвязь между динамическим диапазоном и «мертвой зоной» прямопропорциональна. При увеличе-
нии динамического диапазона прибора увеличивается значение «мертвой зоны». Это объясняется тем, что для обеспечения большего динамического диапазона при тестировании длинных линий, требуется более широкий световой импульс. Увеличение длительности импульса влечет за собой увеличение «мертвой зоны». Рефлектометры для коротких дистанций никогда не обладают широким динамическим диапазоном.
При тестировании и поиске повреждений локальных оптических сетей малое значение «мертвой зоны» имеет куда более важное значение по сравнению с динамическим диапазоном. Дистанции достаточно короткие, поэтому нет необходимости большого запаса динамического диапазона. С другой стороны, эти же самые короткие дистанции требуют минимизации «мертвой зоны» для корректного определения патч-кордов и измерения затуханий на каждом из его концов. Считается, что мертвые зоны, обнаруживаемые на рефлектограмме, зависят от одного основного фактора — длительности импульса светового излучения, проходящего по волокну, а так как она может быть выбрана, то каждому ее значению будет соответствовать определенная мертвая зона. В связи с этим можно констатировать, что, чем больше длительность импульса в секундах, тем больше мертвая зона в метрах (рисунок 1).
Однако после установления предпочтительной длительности импульса для просмотра того или иного волокна становятся очевидными другие факторы. В частности, при выбранной длительности импульса мы можем столкнуться с различными мертвыми зонами для отражательных событий, причем зависящими от расстояния и интенсивности (амплитуды) отражательного события. Чтобы понять это, необходимо уточнить, что детектор OTDR ежеминутно измеряет уровни возвращенного света очень слабой интенсивности, в связи с чем он должен обладать очень высокой чувствительностью [1].
Рисунок 1. Мертвые зоны ослабления ADZ и отражения EDZ
Однако, когда свет достигает коннектора с высокой отражательной способностью, уровень возвращенного света резко повышается, и это может привести к насыщению приемника. Уровень (амплитуда) возвращенного света определяется, с одной стороны, расстоянием от OTDR до события, а с другой — насколько эффективна отражательная способность данного события. Очевидно, что основным фактором, определяющим степень ослабления амплитуды светового излучения, является расстояние до отражательного события, т. е., чем дальше событие, тем больше ослабляется амплитуда светового излучения, возвращающегося на детектор OTDR. В то же время, чем выше отражательная способность этого события, тем больше амплитуда возвращенного света. Следовательно, если событие характеризуется значительной отражательной способностью и находится достаточно далеко, это либо может, либо не может привести к образованию мертвой зоны.
Мертвые зоны всегда связаны с наличием отражений и вызваны насыщением приемника OTDR при поступлении на его вход отраженного сигнала высокого уровня, так как в этом случае ему потребуется некоторое время для восстановления чувствительности после подобной перегрузки, а это приведет к потере информации после насыщения. Как результат, определенный сегмент волокна оказывается исключенным из процесса тестирования. При этом следует различать два типа мертвых зон — мертвую зону отражения и мертвую зону затухания:
• мертвая зона отражения определяется расстоянием между началом отражения и точкой с уровнем -1.5 дБ от вершины понижающегося отрезка кривой отражения, после чего последующие отражательные события могут быть легко идентифицированы;
• мертвая зона затухания определяется расстоянием от начала отражения до точки, в которой произошло восстановление чувствительности приемника с полем в +0.5 дБ от установившейся рефлекто-граммы обратного рассеяния и зависит от длительности импульса, длины волны, коэффициента обратного рассеяния, коэффициента отражения и полосы пропускания приемника.
Таким образом, смысл термина "мертвая зона" заключается в количественном определении расстояния, на котором после значительного отражения происходит потеря информации. Обычно при определении мертвой зоны используется отражение уровнем 35 дБ, что соответствует приблизительно 0.33% отраженной в данной точке оптической мощности, которая суммируется с мощностью обратного рассеяния, являющейся функцией выбранной длительности импульса. Таким образом, действительная высота, видимая на экране OTDR, зависит как от коэффициента отражения, так и от длительности импульса для данного волокна. Как следует из уравнения, меньшая длительность импульса не обязательно может привести к укорочению мертвых зон, так как по мере сужения импульса разница между уровнем обратного рассеяния и вершиной отражения увеличивается. При этом с ограничением ширины полосы пропускания приемника увеличивается экспоненциально падающий участок рассматриваемой кривой, а это приводит к существенному увеличению мертвой зоны. Учитывая, что короткие импульсы снижают SNR, мертвая зона ослабления OTDR, как правило, указывается для наиболее коротких импульсов. На рисунок 2 приводится сравнение минимально достижимых мертвых зон ослабления для трех длительностей импульсов в функции полосы рабочих частот приемника. График построен для 35 дБ отражения типового одномодового волокна при X = 1310 нм с использованием базовой низкочастотной модели идеального приемника. Как следует из графика, для типовых одномодовых OTDR с диапазоном рабочих частот приемник от 1 до 10 МГц, кривые начинают совмещаться в области низких частот, что, с точки зрения мертвой зоны ослабления, указывает, скорее, на ограничение диапазона рабочих частот, чем на ограничение продолжительности импульса. При диапазоне рабочих частот приемника, равном 10 МГц значения мертвой зоны для 10 не и 30 не незначительно отличаются друг от друга, поэтому улучшение SNR на +2.4 дБ при более широких импульсах тестирования имеет явное преимущество, так как приводит к ПОЧТЕ десятикратному увеличению скорости измерения. При ориентации на 5 м мертвую зону с использованием одномодового OTDR необходимая ширины полосы рабочих частот приемника составляет приблизительно 50 МГц [1].
О 1_0 ю юо мги
Рисунок 2. Типовые характеристики ослабления ОВ
Список литературы 1. Иванов А.Б. Волоконная оптика: компоненты, системы передачи измерения - М: Компания САЙРУС - СИСТЕМС, 1999г. - 672с.: ил.
ПРИМЕНЕНИЕ И РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО И КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОПТИМИЗАЦИИ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ
ФАКТОРОВ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ
Гусев Евгений Леонидович
Доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ИПНГ СО РАН, г. Якутск, Россия, Профессор кафедры прикладной математики Института математики и информатики Северо-Восточного Федерального
университета, г. Якутск, Россия,
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований - гранты № 13-0800229.
Современными методами математического и компьютерного моделирования проведено исследование прямых и обратных задач трубопроводного транспорта при воздействии экстремальных факторов внешней среды.
В последние десятилетия значительное внимание уделяется проблемам повышения эффективности, интенсификации систем трубопроводного транспорта, что непосредственно связано с повышением их прочности, надежности, ресурса [1-4]. Современные подходы к решению данных проблем связаны с развитием методов математического и компьютерного моделирования на основе адекватных моделей функционирования трубопроводного транспорта при воздействии экстремальных факторов внеш-шней среды, и принятия на этой основе оптимальных решений [5-9]. Значительная протяженность трубопроводных систем, прокладываемых по территориям, зующимися различными климатическими условиями, высокой сейсмической активностью, экстремальными перепадами температур, приводит к необходимости предусматривать дополнительные возможности обеспечения требуемых режимов функционирования трубопроводного транспорта.
В условиях значительного перепада экстремальных температур необходимо также учитывать зависимость основных параметров транспортируемых сред от температуры, а также влияние такой зависимости на режимы транспортировки.
Одним из перспективных направлений повышения эффективности функционирования трубопроводных систем в условиях большой их протяженности, многообразия климатических и геофизических условий эксплуатации, является применение при их проектировании и эксплуатации полимерных и композиционных материалов. В последние десятилетия, в связи с разработкой новых композиционных материалов с широким разнообразием физико-механических и химических свойств возникает проблема разработки физической и геометрической структуры трубопроводной системы, обеспечивающей наиболее эффективный режим транспорта в условиях экстремальных факторов внешней среды [10-15].
При проектировании конструкции стенок трубопроводных систем учитываются действующие на трубопроводную систему нагрузки. Одновременный учет нескольких нагрузок приводит к тому, что конструкция стенок трубопроводных систем, как правило, становится многослойной. Показано, что физико-механическая и геометрическая структура неоднородных трубопроводных систем оказывает существенное влияние на режимы
