Разрешающая способность при измерении длины

Кроме рефлектограммы на дисплей рефлектометра выводится таблица, содержащая данные об основных событиях в линии, в том числе и расстояния до всех неоднородностей. Характерно, что расстояния до неоднородностей указываются с точностью до шестого, а иногда и до седьмого знака. Например, в таблице 3.4 полная длина линии указана с точностью до шестого знака: 68.1328 км.

Число знаков, с которым прибор показывает измеренное значение, характеризует прецизионность отсчета, т.е. насколько точно можно произвести отсчет. Точность же измерения длины волокна заметно меньше. Она зависит не только от точностных характеристик рефлектометра, но от величины коэффициента отражения от неоднородности, точности, с которой установлен групповой показатель преломления волокна, и т.д.

При большом числе знаков в отсчете естественно возникает вопрос, сколько же знаков являются на самом деле значимыми. Проще всего это можно определить, скалывая последовательно небольшие отрезки волокна (рис. 3.8), и наблюдая, как при этом изменяются показания рефлектометра. По существу, таким способом определяется разрешающая способность рефлектометра при измерении длины волокна. Как известно разрешающая способность – это наименьший интервал изменения измеряемой величины, который все ещё вызывает изменение результатов измерений.

Рис. 3.8. Схема определения разрешающей способности рефлектометра при измерении длины волокна

В таблице 3.4 представлены результаты измерений длины SM волокна при многократном уменьшении его длины на один метр. Измерения проводились рефлектометром Е6000С на длине волны 1310 нм при длительности импульса 3 мкс. Число измеряемых точек в Е6000С равно 16 000, что соответствует, при диапазоне измерений 80 км, интервалу между точками в 5 м.

Таблица 3.4. Результаты измерений длины волокна при многократном уменьшении её на один метр

Длина волокна измерялась в автоматическом и полуавтоматическом режиме. Результаты этих измерений для одной и той же длины волокна, как видно из первых двух столбцов таблицы, могут отличаться на несколько метров. В третьем и в четвертом столбце таблицы приведено измеренное значение изменения длины волокна, соответственно, в автоматическом и полуавтоматическом режиме. Фактическое изменение длины волокна приведено в пятом столбце. В последнем столбце приведены значения коэффициента отражения от торца волокна.

Из таблицы видно, что при многократном уменьшении длины волокна на 1 м измеренное значение длины волокна уменьшается, но не монотонно. Значение измеренной длины волокна зависит не только от его фактической длины, но и от величины коэффициента отражения света от торца волокна. Показания рефлектометра изменяются только после того, как длина волокна уменьшается на 2…3 м. При этом (если исключить из рассмотрения сколы волокон с малым коэффициентом отражения) измеренное значение длины волокна L_N уменьшается на величину интервала между точками, равному 5 м. Соответственно, точность измерения длины волокна не превышает 5 м.

При плохом сколе (они выделены в таблице) длина волокна получается больше, чем при хорошем сколе. Так, например, в начале волокно было обломано, и коэффициент отражения от торца волокна составил всего лишь –38.923 дБ. После того, как конец волокна был сколот, коэффициент отражения увеличился до –14.576 дБ, а длина волокна (по показаниям рефлектометра в автоматическом режиме) уменьшилась на 92 м. Фактически же длина волокна при этом уменьшилась всего лишь на 1 м.

Из результатов приведенных в таблице 3.4 видно, что разрешающая способность рефлектометра в измерении длины волокна зависит от качества скола торца волокна. Причина появления этой зависимости обсуждалась в предыдущем параграфе. В кратком изложении она заключается в следующем. При отражении импульса от хорошего скола торца волокна скорость нарастания сигнала определяется крутизной переднего фронта импульса. А при отражении от плохого скола сигнал зачнет заметно уменьшаться только после того, как через торец волокна пройдет не только весь передний фронт импульса, но и некоторая, доля самого импульса. Соответственно, при плохом сколе пороговый уровень достигается при большей длине волокна.

То, насколько сильно могут различаться результаты измерения толщины волокна при изменении коэффициента отражения от торца волокна, видно из первых двух строк таблицы 3.4. Характерно, что если в автоматическом режиме это расхождение достигает –92 м, то в полуавтоматическом режиме, за счет более точного определения начала всплеска оно получается заметно меньше (–15 м). Минимальная же ошибка, с которой можно определить положение конца волокна, равна примерно половине ширины интервала между измеряемыми точками.