Pomiary kabli światłowodowych metodą transmisyjną
Każda budowa linii światłowodowej, bez względu na to, czy jest to pojedyncze połączenie, czy część bardziej złożonej instalacji, powinna zostać poddana pomiarom, z których powinna powstać odpowiednia dokumentacja. Najczęściej wykonanie takich pomiarów wymagane jest przez inwestora już na etapie zlecenia. Wykonanie ich daje pewność wykonawcy prawidłowo wykonanej pracy a inwestorowi gwarancję jakości i niezawodności połączenia. Jeśli inwestycja prowadzona jest w oparciu o wysokie standardy wykonania, z pomiarów powinna zostać wykonana profesjonalna dokumentacja, która w przyszłości będzie ułatwiała bieżącą obsługę oraz serwis sieci.
Standardem, który obowiązuje w technice światłowodowej jest wykonanie pomiarów metodą reflektometryczną oraz transmisyjną. Każdy pomiar powinien zostać wykonany na długościach fali, na których będzie w przyszłości pracował system. Dla światłowodowych kabli jednomodowych zwykle są to fale 1310nm oraz 1550nm a dla kabli wielomodowych są to fale 850nm oraz 1300nm. Pomiary należy wykonać w obu relacjach (czyli z punktu A do punktu B a następnie z punktu B do punktu A). Ostatecznie, okazuje się, że każde włókno powinno zostać zmierzone osiem razy (różnymi metodami, różnymi falami i w różnych relacjach). Należy o tym pamiętać i przewidzieć odpowiednią ilość czasu na wykonanie pomiarów i opracowanie wyników.
Najbardziej podstawową i najprostszą do wykonania, jest metoda wykorzystująca zestaw urządzeń pomiarowych składający się z miernika mocy optycznej oraz referencyjnego źródła światła. Metoda ta nosi nazwę metody transmisyjnej i wymaga jedynie zachowania kilku prostych zasad aby dała prawidłowe wyniki. Brak zachowania tych zasad, prowadzić będzie do błędów oraz wyników trudnych do interpretacji.
Jako źródła światła można wykorzystać dowolne urządzenie emitujące stałą wiązkę promieniowania o dokładnie znanych parametrach (długość fali, moc, stabilność, liniowość itp.) Może to być np. switch z portem optycznym lub konwerter mediów jednak trzeba pamiętać, że takie urządzenia zwykle pracują na jednej długości fali, zwykle potrzebują zasilania sieciowego a parametry emitowanej wiązki nie zawsze są znane. Dlatego zaleca się używania dedykowanych do pomiarów, referencyjnych źródeł światła, których parametry są ściśle określone a same urządzenia zbudowane są tak, aby z łatwością można było i użyć w dowolnych warunkach (odpowiednie obudowy, zasilanie akumulatorowe, wymienne adaptery złącz itp.). Na rynku pomiarowe źródła światła oferowane są najczęściej jako dwufalowe źródła wielomodowe lub dwufalowe źródła jednomodowe. Bardziej zaawansowane konstrukcje posiadają możliwość emisji wiązki na więcej niż 2 falach (np. czterofalowe źródła MM: 850/1300nm + SM: 1310/1550nm). Stabilnie działające źródło światła jest podstawą prawidłowego wykonania pomiarów.
Drugim, niemniej ważnym elementem zestawu pomiarowego jest miernik mocy optycznej. Jest to stosunkowo prosty i uniwersalny detektor umożliwiający pomiar odbieranej mocy. Najczęściej potrafi on zmierzyć zarówno zakres na którym pracują kable wielomodowe, jak i ten, na którym pracują kable jednomodowe. Najczęściej spotykane mierniki potrafią wykonywać pomiary na falach 850/1300/1310/1490/1550/1625nm. Ważną cechą mierników mocy optycznej jest możliwość wykonywania pomiarów bezwzględnego poziomu mocy w skali liniowej w [mW] lub [µW] oraz w skali logarytmicznej w [dBm] (decybel odniesiony do 1mW). Mierniki mocy zwykle potrafią też wykonać pomiar względnego poziomu mocy w skali logarytmicznej w [dB].
Uzupełnieniem całego zestawu są patchcordy pomiarowe, które powinny cechować się najwyższą możliwą jakością i być stosowane jedynie do pomiarów. Jakość patchcordów pomiarowych powinna być stale kontrolowana a wszelkie zabrudzenia lub uszkodzenia powinny być natychmiast usuwane. Zgodnie z wymaganiami norm, długość takich patchcordów powinna wynosić od 2m do 5m (aby wykluczyć transmisję płaszczową – niekorzystne odbicia pojawiające się za złączem na początku każdego połączenia). Wymaga się też, aby patchcordy pomiarowe były dokładnie dopasowane do rodzaju złącz stosowanych w urządzeniach pomiarowych oraz w zakończeniach kabli, które będą mierzone. Oczywiście, rodzaje włókien w patchcordach i mierzonych kablach również muszą być dokładnie takie same.
Jeśli zamierzamy wykonać pomiar mocy emitowanej przez nadajnik urządzenia aktywnego (np. konwertera mediów, kamery, switcha itp.), wystarczy podłączyć do niego miernik mocy przy pomocy odpowiedniego patchcordu pomiarowego. W takim przypadku dokonujemy pomiaru bezwzględnego poziomu mocy, czyli wynik odczytujemy wprost z miernika (w [mW] lub w [dBm]). Należy pamiętać, że pomiar taki obarczony jest tłumieniem patchcordu pomiarowego, którego tłumienie powinno być znane i uwzględnione podczas odczytu wyniku pomiaru. W praktyce, jeśli patchcordy pomiarowe są wysokiej jakości, ich tłumienie jest tak małe, że można je uznać za pomijalne.
Pomiar tłumienia linii światłowodowej wymaga wykonania nieco więcej czynności. Przede wszystkim należy zdecydować, czy stosowana będzie metoda wtrąceniowa czy metoda odcięcia. Jeśli pomiary mają być wykonane na zakończonej złączami linii (która jest wybudowana i gotowa do pracy), najlepiej wybrać metodę wtrąceniową.
Polega ona na wykonaniu wstępnego pomiaru połączonych ze sobą przy pomocy patchcordów pomiarowych, referencyjnego źródła światła oraz miernika mocy optycznej. Jeśli linia jest bezpośrednio zakończona złączami (bez przełącznic, adapterów, gniazd itp.) wykorzystamy jeden patchcord pomiarowy (jednopatchordowa metoda wtrąceniowa). Jeśli lina zakończona jest po obu stronach tym samym standardem złącz w przełącznicach lub gniazdach, wykorzystamy dwa patchcordy pomiarowe (dwupatchcordowa metoda wtrąceniowa). Jeśli pomiar nie pozwala na użycie ani metody jednopatchordowej ani metody dwupatchcordowej (np. różne standardy złącz na końcach lub inny sposób zakończenia), należy wykorzystać trzeci patchcord pomiarowy (trzypatchcordowa metoda wtrąceniowa).
Gdy zostanie ustalona ilość potrzebnych patchcordów, należy połączyć nimi urządzenia pomiarowe i włączyć je w takim trybie, aby nie wyłączyły się automatycznie po określonym czasie bezczynności. Następnie należy odczekać 30 minut w celu wygrzania źródła światła. W zależności od producenta, czas ten może się nieznacznie różnić, jednak większość obecnie dostępnych źródeł światła osiąga stabilną pracę po ok 30 minutach od uruchomienia. W tym czasie, warto upewnić się że oba urządzenia pracują na tej samej długości fali a miernik mocy optycznej ustawiony jest do pomiaru bezwzględnego poziomu mocy (najlepiej w skali logarytmicznej w [dBm]).
Gdy źródło się ustabilizuje a miernik będzie pokazywał stałą wartość, należy zapisać (lub zapamiętać) tą wartość. Należy zwrócić uwagę na to, że wskazywana przez miernik w tym momencie wartość mocy powinna być nieco mniejsza niż moc emitowana przez źródło (np. źródło emituje -5,0dBm, miernika wskazuje -5,12dBm). Następnie do tego układu należy włączyć linię którą chcemy zmierzyć. W wyniku, miernik powinien wskazać znacznie niższą niż poprzednio wartość mierzonej mocy. Różnica nowego wskazania i wskazania poprzedniego jest tłumieniem linii mierzonej. Ponieważ pomiarów takich dokonuje się najczęściej w skali logarytmicznej, wynik odejmowania dwóch wartości wyrażonych w [dBm] będzie wartością wyrażoną w [dB].
Dla usprawnienie całego procesu pomiarowego, warto wykorzystać funkcję zapisania wartości referencyjnej, którą posiada niemal każdy miernik mocy optycznej. Zamiast zapisywać lub zapamiętywać wartość wskazywaną przez miernik po podłączeniu go do źródła światła patchordami pomiarowymi, można użyć odpowiedniego klawisza, który spowoduje zapisanie tej wartości w pamięci miernika i jego automatyczne przełączenie się na pomiar względny w [dB]. Na ekranie miernika będzie wskazywana wartość 0,00 dB i będzie to dla nas punkt odniesienia (wartość referencyjna). Teraz wystarczy włączyć w układ pomiarowy linię mierzoną, a wskazywana przez miernik mocy wartość w [dB] będzie wartością tłumienia linii mierzonej. Jest to bardzo wygodna metoda, należy jednak pamiętać, że wartość referencyjna przechowywana jest przez miernik w pamięci ulotnej i może zostać wykasowana (np. na skutek problemu z zasilaniem).
Metoda wtrąceniowa zawdzięcza swoją nazwę kolejności wykonywania pomiarów – najpierw ustalamy wartość referencyjną charakterystyczną dla układu pomiarowego (patchcordy pomiarowe pomiędzy urządzeniami) a następnie sprawdzamy ile „wtrąci” nam linia którą chcemy zmierzyć.
Pomiar transmisyjny wykonany metodą odcięcia polega na wykonaniu pomiaru mierzonej linii a następnie fizycznym odcięciu kawałka tej linii i wykonaniu pomiarów obu powstałych w ten sposób odcinków. Analiza uzyskanych w ten sposób wyników pozwala na określenie jakości linii mierzonej. Ten specyficzny sposób wykonywania pomiarów nie ma zastosowania do pomiarów ułożonych i zakończonych kabli przeznaczonych do eksploatacji. Metodę tą najczęściej wykorzystuje się do pomiarów kabli na bębnach (np. podczas przyjęcia na magazyn lub po przetransportowaniu na miejsce instalacji).
Prawidłowo wykonany pomiar należy wykonać na każdej długości fali oraz w obu relacjach. Każdy wynik należy wykazać w dokumentacji pomiarowej a jako ostateczny uważa się średnią arytmetyczną wyciągniętą z dwóch wartości będących pomiarami tego samego włókna na tej samej długości fali ale w przeciwnych relacjach.
Urządzenia pomiarowe umożliwiające wykonanie pomiaru metodą transmisyjną są stosunkowo tanim sprzętem i są powszechnie dostępne. Zaletą pomiarów metodą transmisyjną jest informacja o tłumieniu całej linii (łącznie z każdym jej zakończeniem). Wadą jest konieczność posiadania dwóch urządzeń oraz dwóch operatorów. Do prawidłowej interpretacji wyników konieczna jest znajomość linii (wszystkich elementów składowych) oraz jej długości. Prawidłowa interpretacja wyniku w odniesieniu do konkretnej normy, daje pewność dobrego wykonania instalacji oraz podstawę gwarancji jakości połączenia.