RU
  • русский
  • иврит
  • игбо
  • идиш
  • индонезийский
  • ирландский
  • исландский
  • испанский
  • итальянский
  • йоруба
  • казахский
  • каннада
  • панджаби
  • персидский
  • польский
  • португальский
  • румынский
  • себуанский
  • сербский
  • сесото
  • сингальский
  • словацкий
  • словенский
  • каталанский
  • китайский
  • китайский
  • корейский
  • креольский
  • кхмерский
  • лаосский
  • латынь
  • латышский
  • литовский
  • македонский
  • сомали
  • суахили
  • суданский
  • тагальский
  • таджикский
  • тайский
  • тамильский
  • телугу
  • турецкий
  • узбекский
  • украинский
  • маалагасийский
  • малайский
  • майялам
  • мальтийский
  • маори
  • маратхи
  • монгольский
  • немецкий
  • непали
  • нидерланский
  • норвежский
  • урду
  • финский
  • французский
  • хауса
  • хинди
  • хмонг
  • хорватский
  • чева
  • чешский
  • шведский
  • эксперанто
  • эстонский
  • эванский
Учебный центр
Визуальный контроль качества оптических трактов СКС
Андрей Семенов
20.08.2004

В последнее время наряду с традиционным измерительным оборудованием в процессе построения и текущей эксплуатации волоконно-оптической подсистемы структурированной кабельной проводки повсеместно начинают применяться различные устройства визуального контроля.

Проверка характеристик линий и трактов на соответствие требованиям стандартов — один из необходимых этапов в процессе строительства и сертификации СКС. Практически идентичные действия приходится выполнять при поиске различных неисправностей, возникающих при эксплуатации. Стандарты рекомендуют использовать такие широко распространенные измерительные приборы, как оптические тестеры и рефлектометры, а также целые измерительные системы, куда эти приборы включаются в виде отдельных функциональных блоков и модулей. Данные устройства измеряют характеристики путем сравнения контролируемого параметра с некоторым эталоном и отображают результат на стрелочном, цифровом или графическом индикаторе.

Однако в некоторых ситуациях человеческий глаз, как средство контроля технических объектов, по обобщенному критерию эффективности существенно превосходит обычное измерительное оборудование. Выполняя те или иные процедуры проверки и контроля, специалист даже со средним уровнем квалификации способен визуально оценить картину объекта в целом. Это позволяет учесть плохо формализуемые на алгоритмическом уровне нюансы и сделать верное заключение о причинах неисправности и способах ее устранения даже без знания точной числовой величины отдельных нормируемых стандартами параметров.

Достаточно многочисленную группу этих устройств можно разделить на приборы, дающие увеличенное изображение проверяемой плоской рабочей области (микроскопы различных разновидностей), и приборы, принцип действия которых основан на использовании сильного рассеивания светового потока на любом дефекте контролируемого волоконного тракта (визуализаторы).

Микроскопы

Микроскопы (Fiber Inspection Microscope) применяются преимущественно для визуального контроля торцевых поверхностей наконечников вилок с установленными в них световодами. Из-за малых линейных размеров волоконного световода возможные повреждения его торцевой поверхности не видны невооруженным взглядом. Увеличение с помощью обычной, даже часовой, лупы оказывается недостаточным, в связи с чем приходится прибегать к техническим средствам с более мощными оптическими системами. Основное назначение микроскопов — выявление дефектов (сколов, трещин, обломов), проверка качества полировки волокна, а также контроль чистоты торцевой поверхности световода и центрирующего наконечника вилки. Часто употребляемое также название этих приборов, Connector Inspector, подчеркивает их преимущественную область использования.

Независимо от варианта конструктивного исполнения любой микроскоп для рассматриваемой области применения содержит следующие основные функциональные элементы:

  • оптическую систему с фиксированным или переменным коэффициентом увеличения;
  • систему фокусировки;
  • источник освещения контролируемой поверхности;
  • источник питания активных компонентов прибора;
  • адаптер для подключения исследуемого компонента разъема.

Оптическая система приборов рассматриваемой разновидности традиционно строится по монокулярной схеме и всегда оснащается объективом ахроматического типа. Дальнейшая обработка изображения зависит от выбранной производителем конструктивной схемы прибора. В контрольных микроскопах оно выводится в окуляр; в телевизионных осуществляется промежуточное преобразование изображения — при его выводе на экран достаточно большого размера необходимость в применении окуляра отпадает.

Значение коэффициента увеличения оптической системы микроскопа и ее числовой апертуры выбирается исходя из геометрических размеров сердцевины, оболочки волоконного световода и размеров дефекта, наличие которого в состоянии оказать заметное влияние на величину вносимых потерь и обратных отражений (0,5—0,7 мкм для одномодовой техники). С учетом перечисленного в случае исследования многомодовых разъемов типичная величина коэффициента увеличения устанавливается равной 100—150 при числовой апертуре около 0,2. Из-за меньших размеров сердцевины одномодовых световодов работа с ними требует применения оптических систем с коэффициентом увеличения в диапазоне 300—400, при этом величина апертурного угла падает в 1,3—1,5 раза. Для получения максимально качественного изображения используется плавная подстройка резкости, что достигается за счет реализации оптической системы по тубусной схеме и выполняется с помощью маховичка или регулятора движкового типа.

Еще одним критерием, оказывающим непосредственное влияние на конструктивные и технические характеристики микроскопа и его оптической системы, является необходимость проверки вилок разъемов не только с одним волокном, но и быстро набирающих популярность в последнее время разъемов группового типа (MT-RJ, MTP и т. д.; примером может служить устройство ME-4000 компании Microenterprise). С учетом этого обстоятельства диаметр рабочего поля современных микроскопов составляет примерно 0,8—1 мм.

Особенности области использования и конструкции микроскопа не позволяют ограничиться естественным освещением рабочей области и вынуждают прибегать к встроенному малогабаритному источнику искусственного освещения. В приборах первых поколений применялась миниатюрная лампочка накаливания с номинальным рабочим напряжением 2,2—2,8 В и током потребления около 200—250 мА. В микроскопах, появившихся на рынке после 2000 г., большую популярность приобрело применение более экономичного по энергопотреблению светодиода белого свечения с ресурсом около 100 тыс. ч. В телевизионных микроскопах, где для формирования изображения используется промежуточное преобразование, достаточно часто устанавливается красный светодиод. В тех ситуациях, когда на устройство накладывается требование обеспечения повышенной разрешающей способности, в соответствии с принципом Аббе допустим источник подсветки ближнего ультрафиолетового диапазона. Естественно, что платой за расширение функциональных возможностей является заметное усложнение конструкции прибора вследствие необходимости установки электронно-оптического преобразователя.

В зависимости от решаемой задачи применяют:

  • прямое освещение (приборы группы Flat Scope), поскольку оно обеспечивает наибольшую эффективность анализа состояния сердцевины оптического волокна;
  • боковое освещение (приборы группы Angled Head Scope) под углом примерно 20—300, что позволяет увеличить контрастность царапин на торцевой поверхности оптического волокна.

В зависимости от конструкции прибора направление освещения может быть задано жестко или выбираться оператором. Изменение направления светового потока достигается за счет установки поворотной головки или же введением в конструкцию прибора двух различных адаптеров для подключения вилки проверяемого оптического разъема под различными углами относительно оси оптической системы. В микроскопах младшего класса источник освещения располагается в измерительной головке рядом с объективом. В приборах старших моделей большой популярностью пользуется технология коаксиальной подсветки (см. Рисунок 1), применение которой заметно улучшает условия наблюдения.

В переносных (карманных) приборах в качестве источников питания применяют два-три алкалиновых гальванических элемента формата АА или даже ААА. Их емкости достаточно для обеспечения непрерывной работы лампочки накаливания на протяжении 1,5-2 ч. В случае перехода на более экономичные светодиодные излучатели этот показатель возрастает более чем на порядок и может достигать 40—60 ч. Телевизионные устройства с повышенным энергопотреблением питаются от сетевого адаптера. В случае выдвижения требования мобильности в них применяется аккумулятор. Для контроля за его состоянием некоторые модели микроскопов снабжаются индикатором уровня заряда.


Рисунок 1. Схема коаксиальной подсветки рабочей области микроскопа.

Подключение к тестируемому компоненту или тракту СКС различных видов во всех рассматриваемых далее устройствах осуществляется посредством универсального оптического адаптера, основу которого составляет гнездо под наконечник с наиболее распространенными диаметрами 2,5 и 1,25 мм. Его наличие позволяет подключать в первом случае вилки типов FC, SC и ST, а во втором — LC и MU. Несколько меньшее распространение получили сменные адаптеры под разъемы конкретного типа, которые фиксируются на корпусе прибора на резьбе или под защелку.


Контрольные оптические микроскопы

Контрольный оптический микроскоп представляет собой малогабаритный моноблочный прибор и предназначен преимущественно для исследования состояния торцевой поверхности наконечника оптического разъема с зафиксированным в нем оптическим волокном. В некоторых случаях он используется для контроля качества скола волокна перед установкой механического сплайса или иммерсионного соединителя. Устройства данной разновидности делятся на ручные (портативные, карманные или экономические — см. Рисунок 2) и так называемые профессиональные. Различие между двумя типами микроскопов достаточно условно. Наиболее часто критериями отнесения конкретного прибора к той или иной группе служат размеры и коэффициент увеличения — у профессиональных микроскопов оба этих параметра несколько больше, а, кроме того, в стандартную комплектацию часто включается съемный треножный штатив для улучшения условий наблюдения.

Оптическая система микроскопа построена по традиционной монокулярной схеме, бинокулярные варианты исполнения встречаются исключительно в приборах, изначально ориентированных на применение в заводских или исследовательских лабораториях. Система содержит ахроматический объектив и окуляр, каждый из которых имеет коэффициент увеличения в 10—20 раз. Для изменения коэффициента увеличения в ее состав может быть введен трансфокатор. В ручных микроскопах величина этого параметра регулируется в пределах 100—150 раз (устройство 1278132-1 компании Tyco Electronics); в профессиональных — диапазон регулировки коэффициента увеличения несколько расширяется, например в устройстве типа OFS-300 компании AFL Telecommunications — от 200 до 400 раз. Регулятор трансфокатора конструктивно реализуется в виде маховичка или движка, выведенного на корпус прибора рядом с регулятором резкости.

Рисунок 2. Формы конструктивного исполнения ручных контрольных микроскопов.

Для защиты глаз оператора от попадания в него мощного лазерного излучения модели оптических микроскопов старшего класса могут снабжаться фильтром. Величина затухания фильтра резко возрастает по мере увеличения длины волны, так как длинноволновая составляющая излучения ближнего инфракрасного диапазона существенно более опасна для органов зрения. В большинстве моделей это устройство выполняется по внутренней встроенной схеме, однако швейцарская компания Diamond использует фильтр в форме съемной насадки на окуляр. В младших моделях для решения этой задачи наконечник разъема в рабочем положении устанавливается так, чтобы апертурные углы волокна и оптической системы микроскопа не перекрывались.

Несмотря на простоту конструкции, современные микроскопы отличаются превосходными эргономическими характеристиками. Вот только некоторые решения из этой области. Для удержания в рабочем положении микроскопа с большим коэффициентом увеличения его корпус снабжается боковой лямкой с натяжным пружинным механизмом по образцу любительской телекамеры (из этих же соображений иногда применяется анатомическая форма верхней поверхности корпуса). Кнопку включения источника освещения и регуляторы резкости располагают таким образом, чтобы оператор мог работать с ними двумя руками. Окуляр профессионального микроскопа часто комплектуется наглазником из мягкого материала, благодаря которому процесс работы с прибором делается более удобным.

Выключатель источника освещения может быть выполнен в соответствии с несколькими различными схемами. Чаще всего используется обычный движковый выключатель. Однако наиболее естественной формой корпуса оптического микроскопа является комбинация из двух трубчатых элементов. В первом — располагается оптическая система, второй — служит отсеком для укладки батареек источника питания. Трубки могут соединяться на шарнире, и при откидывании одной из них в сторону под углом 30—400 включается источник освещения. Достаточно высокой популярностью у разработчиков пользуется решение, когда кнопочный выключатель, в расчете на большой палец руки, располагается рядом с окуляром на торцевой поверхности отсека с батареями источника питания. Для более экономного расходования емкости батарей такой выключатель не имеет фиксатора и выполняется по схеме с разомкнутым, в нормальном состоянии, контактом.

Для снижения массы и уменьшения стоимости корпус контрольного оптического микроскопа изготавливается из твердого пластика. Для хранения устройства карманные приборы комплектуются мягким защитным чехлом с застежкой, а профессиональные поставляются в жестком футляре с ручкой для переноски.

Предельная простота конструкции и невысокая стоимость микроскопа привели к тому, что этот прибор становится обязательным атрибутом любого комплекта для установки вилок оптических разъемов независимо от применяемой для этого технологии (клеевая, механическая и т. д.). Как отдельный прибор он может быть приобретен у производителей волоконно-оптических аксессуаров (компании AFL Telecommunications, Noyes, FIS), так называемых оптических конструкторов и измерительного оптического оборудования.

Телевизионные микроскопы

Внедрение телевизионной техники в приборы для инспекции и контроля компонентов волоконно-оптического тракта ведет к существенному расширению функциональных возможностей оборудования, в большинстве случаев сокращает время анализа состояния торцевой поверхности наконечника оптического разъема примерно в 10 раз, а также заметно улучшает условия работы оператора. Последнее обусловлено тем, что удобный экран с высокой контрастностью и большим размером по диагонали заметно снижает утомляемость. Кроме того, телевизионные микроскопы в любой форме их исполнения эффективно защищают глаза от попадания в них мощного оптического излучения. Элементы телевизионной техники достаточно активно используются разработчиками в процессе создания специализированного оборудования для визуального контроля волоконно-оптических компонентов.

В зависимости от конструкции эти приборы можно разделить на моноблочные устройства и микроскопы с выносным щупом.

Моноблочные приборы могут рассматриваться как дальнейшее развитие контрольных оптических микроскопов, в которых для достижения более комфортных условий наблюдения обычная оптическая система заменена на телевизионную, а формируемая «картинка» отображается на экран различного размера. Размер экрана по диагонали может быть достаточно малым, тогда в устройстве сохраняется окуляр, а сам прибор имеет форму привычного пользователям профессионального оптического контрольного микроскопа.

Видеосистема телевизионного микроскопа формирует стандартный телевизионный сигнал. С учетом этого обстоятельства подавляющее большинство этих приборов снабжается интерфейсным разъемом, через который в случае необходимости изображение может выводиться на внешнее устройство.

Вторая разновидность моноблочных приборов имеет экран увеличенного размера, который размещается на внешней поверхности корпуса (см. Рисунок 3) и упрощает конструкцию оптической части системы отображения за счет отказа от окуляра.

Рисунок 3. Моноблочный телевизионный микроскоп.

Телевизионные микроскопы с выносным тестовым щупом (Video Fiber Inspection Probe) начали применяться при тестировании волоконно-оптических систем различного назначения, в том числе СКС, после 2000 г. объективной предпосылкой роста интереса пользователей к этим приборам стало увеличение плотности оптических портов на коммутационно-разделочных устройствах, а также широкое внедрение в практику построения локальных сетей коммутаторов с гигабитными скоростями передачи информации. Из-за относительно небольшого энергетического потенциала оптических трансиверов требования к качеству установки разъемов и поддержанию чистоты их поверхностей стали заметно жестче.

Основными функциональными блоками микроскопов данной разновидности являются ручной телевизионный терминал и тестовый щуп (см. Рисунок 4).

Рисунок 4. Телевизионный микроскоп с тестовым щупом.


Телевизионный терминал выполняется в форме ручного прибора. Типовой размер по диагонали цветного ЖК-экрана с применением активной матрицы составляет 2,5 дюйма при разрешении 480 х 234 пиксела. Терминал может иметь магнитный фиксатор, позволяющий закрепить аппарат даже на вертикальной металлической поверхности. Несколько меньшее распространение получили конструкции терминала в форме планшетного прибора (система N3988A компании Agilent) с размером экрана вплоть до 10 дюймов по диагонали.

В устройствах этой разновидности видеосистема имеет предельно малые массогабаритные характеристики, а ее чувствительный элемент располагается в выносном щупе, рабочая часть которого выполнена в форме вилки оптического разъема с наконечником диаметром 2,5 или 1,5 мм, что заметно расширяет функциональные возможности устройства. Основное же отличие от моноблочного оборудования заключается в том, что микроскопы с выносным щупом позволяют контролировать состояние труднодоступных элементов оптического разъема. В англоязычной технической литературе для обозначения этих элементов даже употребляется специальный термин behind the wall или back-side. На практике под такими компонентами понимаются в первую очередь вилки симметричных оптических разъемов, включаемые с внутренней стороны панели коммутационно-разделочного устройства. Еще одной областью использования микроскопов с выносным щупом, не имеющей непосредственного отношения к СКС, является проверка состояния разъема оптических интерфейсов активных сетевых устройств и измерительного оборудования, проконтролировать которые обычными средствами крайне затруднительно из-за особенностей построения трансиверов.

Основными функциональными блоками щупа являются ПЗС-матрица телевизионной системы, источник освещения торцевой поверхности наконечника и механизм ручной фокусировки.

В отличие от оптических микроскопов освещение рабочей области телевизионных приборов осуществляется исключительно с помощью светодиодного источника. Подача светового потока в рабочую область в известных устройствах реализуется по коаксиальной схеме.

Вследствие своей малой массы щуп может вставляться в гнездо розетки контролируемого разъема без дополнительной поддержки, благодаря чему освобождаются руки оператора. Расширение функциональных возможностей устройства достигается применением универсального или сменного адаптера. Головка щупа, непосредственно вставляемая в гнездо розетки оптического разъема, либо неподвижна, либо регулируется и отклоняется от оси в нужном направлении под углом до 600 (устройство VFS1B компании Noyes).

При разработке тестового гнезда щупа особое внимание уделяется расположению формируемого изображения в центре экрана видеодисплея. Для этого могут использоваться прецизионные направляющие компоненты, а также внешние подстроенные элементы.

В отличие от ручных микроскопов в телевизионных приборах из-за заметно большей потребляемой мощности функции источника питания возлагаются преимущественно на сетевые адаптеры и NiMH-аккумуляторы. При питании от аккумулятора время непрерывной работы составляет примерно 2-3 ч. Для более экономного расходования емкости аккумулятора управляющий контроллер прибора обычно отключает питающее напряжение в случае длительного нахождения в состоянии покоя (функция auto-off с типовой величиной задержки отключения около 100 с). По оценкам разработчиков компании Prior, наличие этой функции увеличивает продолжительность использования устройства при полностью заряженной батарее примерно в 20 раз.

Для достижения необходимой функциональной гибкости и универсальности светочувствительная ПЗС-матрица тестового щупа формирует сигнал изображения в бытовом телевизионном формате, чаще всего NTSC. Гораздо меньшая популярность стандартов PAL и, тем более, SECAM обусловлена тем, что основная масса телевизионных микроскопов выпускается североамериканскими компаниями. Наличие стандартного телевизионного выхода позволяет вывести изображение на обычный контрольный монитор и использовать микроскоп в производственной лаборатории. При работе на объекте изображение торцевой поверхности наконечника вилки проверяемого разъема может быть выведено как на штатное видеоконтрольное устройство типа терминала, так и на другие устройства визуального отображения. Для поддержки этой опции применяется конвертер полного цветного телевизионного сигнала в цифровой формат интерфейса USB. Таким образом, тестовый щуп можно подключить к базовому блоку рефлектометра или непосредственно к ПК для последующей обработки полученного изображения.

Конвертер может быть встроен в тестовый щуп. По данной схеме построен, например, телевизионный микроскоп типа FIP-USB компании EXFO. Разработчик заложил в него возможность непосредственного подключения к базовому блоку рефлектометрической измерительной системы FTB-400. Другая схема предполагает наличие внешнего конвертера-приставки, включаемого между шнуром и терминалом по схеме «на проход» (устройства серии VCP компании Noyes). Это позволяет очень гибко изменять стандарт выходного телевизионного сигнала и снимает проблему выбора типа интерфейсного разъема для шнура тестового щупа.

Наряду с использованием в качестве самостоятельного прибора телевизионный микроскоп может быть выполнен в форме сменного модуля измерительной системы. При этом базовым блоком такой системы могут служить как специализированные изделия (устройство VFS-1 компании Noyes), так и универсальные измерительные системы (например, в перечень сменных блоков модульной измерительной системы Agilent N3900A включен телевизионный микроскоп N3988A). Преимущество подобного решения в значительно более комфортном для работы большом экране, размер которого по диагонали увеличен до 5 дюймов, а в ряде моделей — даже до 10 дюймов. В этом случае режим отображения на внешнее устройство достаточно часто является основным, а изображение контролируемой торцевой поверхности после сохранения в формате JPEG может вводиться в протокол измерения линии или иного объекта (отчет), что значительно повышает его информативность.

Основные характеристики некоторых типов серийных телевизионных микроскопов приведены в Таблице 1.

Серийное оборудование рассматриваемой разновидности производители волоконно-оптических измерительных приборов в подавляющем большинстве случаев поставляют напрямую. Компании, выпускающие СКС, сравнительно редко включают телевизионные микроскопы в состав своего штатного оборудования. Так, известный производитель оптической СКС flexOS швейцарская компания Diamond предлагает подобные устройство под торговой маркой Remote Fiber Surface Inspector.

Визуализаторы дефектов

Визуализаторы (от англ. visual fault finder) предназначены для визуального контроля отсутствия дефектов в оптических волокнах различных компонентов тракта передачи оптических сигналов. Их часто называют искателями дефектов (visual fault locator), визуализаторами повреждений или тестирующими устройствами для проверки непрерывности волокна (Fiber Continuity Tester).

Рисунок 5. Использование визуализатора дефектов для решения задач контроля волоконно-оптического тракта передачи сигнала...

Приборы этой разновидности реализуют естественный для волоконной оптики метод просветки и используются преимущественно для выявления поблизости от одного из концов оптического кабеля нарушений целостности волокна, изгибов с недопустимо малым радиусом, а также изъянов в соединениях световодов. При подключении визуализатора к волокну любой дефект (обрыв, зажим и чрезмерно сильный изгиб кабеля, неверно выполненная сварка или неправильно установленный механический сплайс и т. д.) начинает интенсивно светиться красным светом вследствие образования большого количества вытекающих мод и таким образом может быть легко обнаружен оператором (см. Рисунок 5а-г).

Основу устройства составляет лазер класса II согласно IEC и FDA, он генерирует излучение красного цвета (длина волны 630—680 нм) и позволяет ввести в стандартное одномодовое волокно сигнал мощностью 700—800 мкВт. В 70—80-х гг. прошлого века в конструкции визуализатора часто использовался HeNe-лазер с рабочей длиной волны 628 нм, современные приборы реализуются исключительно на базе полупроводникового лазерного источника излучения.

В большинстве визуализаторов первого поколения в качестве источника излучения использовались полупроводниковые лазеры с рабочей длиной волны 670 нм. Начиная примерно с 2000 г. четко наметилась тенденция перехода на длину волны 650 нм без изменения мощности источника. В дальнейшем естественно ожидать применение длины волны 635 нм. Этим обеспечивается резкое повышение заметности области свечения, так как при одинаковой мощности излучение на длине волны 650 нм визуально воспринимается в три раза, а на длине волны 635 нм в семь раз ярче по сравнению с излучением на длине волны 670 нм. Поэтому рабочая длина волны 635 нм позволяет, в частности, обнаруживать даже такие трудно выявляемые другими средствами дефекты, как близкие обрывы волокон. При этом данная операция возможна не только применительно к шнурам на основе кабелей внутренней прокладки с 900-микрометровым буферным покрытием с окраской в стандартные маркировочные цвета и внешним защитным шлангом диаметром 3 мм, но и внутри керамических наконечников вилок оптических разъемов (см. Таблицу 2).

Потенциально визуализатор работает на расстояниях до 5 км, хотя считается, что наибольшая эффективность от его применения достигается при обнаружении скрытых дефектов оптического тракта передачи сигналов в мертвой зоне рефлектометра, т. е. находящихся в монтажных шнурах, сплайс-пластинах и соединительных шнурах.

Кроме использования по своему прямому назначению, т. е. для обнаружения дефектов, визуализаторы часто применяются для простых проверок оптических компонентов и трактов методом просветки, контроля правильности подключения монтажных шнуров к розеткам в коммутационно-разделочных устройствах, а также для идентификации отдельных волокон при сварке (см. Рисунок 5д). Эти приборы обеспечивают также достаточно высокую эффективность идентификации отдельных кабелей жгута при отсутствии на них технологической или финишной маркировки.

Кроме того, посредством визуализатора возможна проверка качества полировки и наличия загрязнений на торцевой поверхности волокна. Для этого визуализатор переводят в режим «на просвет» и направляют выходной световой поток разъема на плоскую поверхность. По характеру получаемого светового пятна можно сделать достаточно адекватный действительности вывод о качестве обработки и состоянии торцевой поверхности наконечника оптического разъема (см. Рисунок 5е). Однако этот прием не получил широкого распространения из-за того, что требует от оператора высокой квалификации.

Для более эффективного выявления неоднородностей световой поток лазера визуализатора может модулироваться с частотой 1—3 Гц (так называемый пульсирующий или проблесковый режим работы). Кроме того, модулированный оптический сигнал обнаруживается большинством идентификаторов активных волокон.

Повсеместное применение визуализаторов в процессе построения и эксплуатации СКС несколько сдерживается существенно более высоким затуханием в волокне сигнала его излучателя (11 против 6 дБ/км) и связанным с этим ограничением дальности действия прибора.

Основная масса визуализаторов имеет один оптический выход преимущественно в виде универсального адаптера (см. Рисунок 6а). Существенно реже интерфейс исполняется в виде вилки оптического разъема (устройство типа Hawkeye компании Redhawk/CDT). В связи со значительным ростом популярности дуплексных оптических разъемов начинают появляться первые образцы приборов для одновременного или последовательного тестирования двух волокон (см. Рисунок 6б). Для этого в устройстве устанавливают два лазера, каждый из которых может работать в непрерывном или пульсирующем режиме. Выбор режима, а также его отключение производятся индивидуальным движковым переключателем. Наряду с интуитивно понятной маркировкой (CW, off, mod) положение переключателя дублируется индивидуальным красным индикаторным светодиодом.

Рисунок 6. Визуализатор дефектов волоконно-оптического тракта: а) с одним оптическим выходом; б) с двумя оптическими выходами.


В качестве примера отметим устройство MVFL (от англ. MT-RJ Visual Fault Locator) компании Optowise с интерфейсом на основе розетки MT-RJ. Для расширения его функциональных возможностей в состав штатных аксессуаров введена приставка с вилкой разъема MT-RJ. Основным назначением этого элемента является подача световых потоков отдельных лазеров основного блока на индивидуальные розетки универсальных адаптеров разъемов с диаметром наконечника 2,5 и 1,25 мм. Чаще, однако, задача решается с помощью комбинированного оптического шнура, симплексные вилки которого подключаются к разъемам визуализатора.

В связи с началом массового использования ленточных кабелей и многоволоконных разъемов группового типа начинают появляться первые образцы визуализаторов для их тестирования. Компанией Noyes предложено устройство NOY-MT-Tracer для разъемов MTP. Прибор содержит 12 отдельных лазеров с рабочей длиной волны 650 нм и мощностью 1 мВт, каждый из которых освещает отдельное волокно. Включение излучателей осуществляется циклически самим прибором или регулируется оператором вручную. Для облегчения анализа состояния отдельных волокон ленты в состав комплекта визуализатора может быть введен удаленный блок (дисплей) с индивидуальными индикаторными окошками.

Моноблочный визуализатор может быть реализован в трех вариантах. Наибольшее распространение получила конструкция с корпусом цилиндрической формы, габариты и форма исполнения которого достаточно близки к авторучке (визуализатор-авторучка). Сходство усиливается тем, что корпус снабжается пружинящим зажимом, благодаря которому его удобно хранить в нагрудном кармане. Несколько уступают ему по популярности корпусы оригинальной формы (Siemon, Hubbell). В случае применения одной батарейки формата ААА вполне возможно исполнение прибора в виде брелока (устройство FOD 111). Гораздо реже для монтажа схем визуализатора используется корпус от прибора другого назначения, чаще всего приемника оптического тестера — это делается, лишь когда производитель стремится максимально полно унифицировать свою продукцию, даже ценой существенного ухудшения массогабаритных характеристик (компания EXFO).

Наличие в визуализаторе оптического разъема вынуждает применять специальные меры по защите его от загрязнения. Кроме традиционного защитного колпачка в большинстве случаев в комплект поставки включают жесткий футляр, размеры которого примерно соответствуют портсигару. Внутри футляра имеется мягкая вкладка с гнездами под визуализатор, запасные батарейки, сменные адаптеры различных видов и т. д.

Простота технической реализации визуализаторов в сочетании с достаточно высокой эффективностью их практического применения способствует массовому предложению этих изделий на рынке. Основные параметры некоторых моноблочных вариантов приведены в Таблице 3. Из нее следует, что наиболее востребованы универсальные приборы, работающие на длине волны 650 нм.

Применение визуализаторов позволяет естественным образом расширить функциональные возможности рефлектометра. При этом в старших моделях практикуется исполнение визуализаторов в форме сменного модуля с обычным форм-фактором. В оборудовании среднего и младшего уровня это устройство часто встраивается непосредственно в корпус (микрорефлектометр М100 компании Noyes) или в сменный модуль оптической измерительной головки (кабельный тестер DTX компании Fluke).

В последнее время визуализаторы все чаще применяются в качестве составного элемента комплекта технологических приспособлений для установки иммерсионных оптических разъемов. Это обусловлено тем, что подсветка места стыка волокон вилки и линейного кабеля позволяет эффективно выявлять отсутствие их прямого контакта, наличие которого представляет собой необходимое условие достижения высокого качества монтажа (так называемая процедура оптимизации установки механического сплайса, см. Рисунок 5в). С учетом этого обстоятельства ряд производителей вилок разъемов иммерсионного типа изготавливает хвостовую часть корпуса из прозрачного полимера.

Визуализатор как прибор достаточно редко включается в состав технологического оборудования СКС на правах штатного устройства, используемого по прямому назначению. В качестве исключения, подтверждающего это правило, отметим устройство OFAULT1 из состава СКС американской компании Hubbell. Существенно чаще визуализатор поставляется производителями СКС как устройство для контроля правильности установки вилок иммерсионных оптических разъемов. При этом он может иметь собственный код для заказа (устройство FT-MTVFL компании Siemon) или входить в набор инструментов (компания Corning).

Заключение

Изложенный выше материал позволяет сделать следующие выводы.

  1. Приборы и устройства для визуального контроля качества построения кабельных трактов волоконно-оптической подсистемы СКС и отдельных ее компонентов эффективно дополняют такие традиционные средства измерения, как оптические тестеры и рефлектометры.
  2. Средства визуального контроля с точки зрения измерительной техники представляют собой типичные индикаторы, однако позволяют уверенно выявлять большую группу как сосредоточенных, так и распределенных дефектов самых различных видов, а также делать достаточно точное заключение об их влиянии на характеристики тракта передачи сигналов.
  3. Визуализаторы дефектов могут выполнять функции не только вспомогательных технических средств, но и выступать в качестве технологического оборудования в процессе установки различных компонентов коммутационно-разделочных устройств на объекте монтажа.
  4. Внедрение в устройства визуального контроля элементов телевизионной техники увеличивает эффективность анализа изображения и делает работу оператора более комфортной. Не последнее значение имеет абсолютная защита глаз оператора от опасного лазерного излучения. Кроме того, простота сопряжения современных телекамер со средствами вычислительной техники в различных формах ее реализации эффективно решает задачу хранения, сортировки и обработки информации, а также заметно повышает информативность отчета, формируемого измерительными системами самого разнообразного назначения.

Статья опубликована с разрешения журнала сетевых решений "LAN", №08 2004