Точность измерения натяжения волокна

Относительная точность при измерении натяжения волокна ограничивается величиной отношения сигнал/шум. Для BOTDR AQ8602 она равна ±0.02 % (при времени усреднения 2¹⁶). Абсолютная точность ниже, так как величина f_Б зависит не только от натяжения волокна, но и от степени легирования сердцевины и температуры волокна. Влияние же поперечного давления и скручивания волокна незначительно. Изменение температуры волокна на 10°С, учитывая, что частота рассеянного света изменяется со скоростью порядка 1 МГц/°С (рис. 4.19), приводит к погрешности в измерении натяжения ~0.02%.

Рис 4.19. Зависимость частоты рассеянного света от температуры волокна

Намного сильнее частота рассеянного света зависит от степени легирования сердцевины волокна. Частоты основного пика у волокон разного типа могут различаться настолько сильно, что в линии, содержащей эти волокна, рефлектограмму можно получить только для одного какого-нибудь одного типа волокна. Так, например, в рефлектограмме линии, состоящей из волокон AllWave и DCF, при f_o – f = 10.83 ГГц видно только волокно AllWave, а при f_o – f = 10.28 ГГц только волокно DCF (рис. 4.20).

Рис. 4.20. Рефлектограммы линии с двумя различными типами волокон

Спектры бриллюэновского рассеяния на λ = 1552 нм для волокон AllWave (стандартное одномодовое волокно без водяного пика на λ = 1383 нм) и DCF (одномодовое волокно с большой отрицательной дисперсией) приведены на рис. 4.21. Кроме основного пика в спектре бриллюэновского рассеяния наблюдаются также небольшие дополнительные пики (см. таблицу № 4.1).

Рис.4.21. Спектры SPBS в волокнах AllWave и DCF на λ = 1552 нм

Дополнительные пики в спектре бриллюэновского рассеяния возникают из-за того, что звуковая волна распространяется не в безграничной среде, а в слоистом цилиндрическом стержне, образованном оболочкой и сердцевиной волокна. Значения частоты основного и дополнительных пиков могут быть использованы для определения типа волокна.

Частоты основного пика бриллюэновского рассеяния f_Б0 для волокон AllWave и DCF различаются, как видно из рис. 4.21, примерно на 1 ГГц. Такое же смешение частоты (учитывая, что ) вызывает удлинение волокна на 2 %. Для волокон AllWave и TrueWave частоты основного пика f_Б0 различаются примерно на 70 МГц (см. таблицу № 4.1), что соответствует удлинению волокна на 0.14 %. Отсюда следует, что так как предельно допустимая значение удлинения волокна меньше 0.25…0.3%, то при измерении натяжения волокон в линии передачи, где уложены волокна разного типа, необходимо вводить поправку на смещение частоты основного пика.

Таблица № 4.1. Частоты основного и дополнительных пиков в спектре спонтанного бриллюэновского рассеяния на λ = 1552 нм

В волокнах одного типа вариации f_Б0 вызваны, в основном, вариациями показателя преломления и скорости звука в волокне, возникающими из-за флуктуации степени легирования сердцевины волокна. Для SM волокон одной производящей компании это различие составляет около 10 МГц (Δε ~ 0.02%), а для SM волокон разных компаний около 20 МГц (Δε ~ 0.04%) (рис. 4.22).

Рис. 4.22. Гистограмма распределения сдвига частоты бриллюэновского рассеяния стандартных одномодовых волокнах компаний Fujikura и Alcatel

Таким образом, относительная погрешность при измерении натяжения волокон (±0.02%) ограничивается шумами BOTDR, а абсолютная погрешность (~0.05%) – и неопределенностью температуры волокна, и нерегулярностью параметров волокна