Проект строительства внутризоновой ВОЛП на участке п.Маслянино – г.Черепаново

       6.9   Измерения в процессе строительства  ВОЛП 

6.9.1      Общие положения 

       Измерения в процессе строительства линий  связи выполняются с целью проверки кабеля, аппаратуры на соответствие техническим условиям на эти изделия, контроля качества выполнения отдельных технологических операций, проверки законченного объекта на соответствие принятым нормам. В случае отклонения от технических условий и норм производятся аварийные измерения для определения повреждений линейных сооружений и выявления неисправных блоков аппаратуры или участков кабеля.

       Срок  службы ВОЛС во многом зависит от нагрузок, прикладываемых к ОК в процессе производства и эксплуатации. Превышение допустимых значений механических нагрузок, если даже и не приводит непосредственно  к повреждению кабеля, создает условия для ускорения процессов старения и ведет к преждевременному разрушению кабеля во время его эксплуатации, существенно сокращая срок службы.

       В предыдущих разделах указывалось, что  из всех параметров ОК наиболее чувствительное к внешним воздействиям (механическим, тепловым, проникновению влаги и т. д.) затухание ОВ, которое под действием указанных факторов возрастает. В частности, увеличиваясь под действием прикладываемых к ОК механических нагрузок (растягивающих, раздавливающих усилий, при скручивании, изгибах и т. п.), затухание в зависимости от интенсивности воздействия после снятия нагрузки либо восстанавливается и принимает паспортное значение, либо в случае повреждения ОВ остается завышенным

       Все это и является причиной того, что  в процессе строительства ВОЛС в основном измеряют затухание оптического сигнала в ОВ, на стыках ОВ и т. д. с целью проверки качества выполнения отдельных технологических операций и контролируют механические нагрузки при прокладке ОК.  
 
 

2. Входной контроль оптических волокон

       Входной контроль обязателен для всех барабанов  с ОК. Он включает в себя: организационно-подготовительные работы, измерение электрических  параметров ОК (если есть металлические  элементы), измерение затухания ОВ кабеля.                           

       Организационно-подготовительные работы предусматривают следующее. Барабаны с ОК, поступившие на кабельную площадку, подвергаются внешнему осмотру на отсутствие механических повреждений. В случае выявления дефектов барабанов или кабеля, которые могут привести к повреждению последнего в процессе транспортировки или прокладки, а также к снижению эксплуатационной надежности, должен быть составлен коммерческий акт с участием представителей подрядчика, заказчика и других заинтересованных организаций.                                                            

       После вскрытия обшивки проверяют наличие  заводских паспортов, внешнее состояние  кабеля. В паспорте на кабель должны быть указаны его длина, коэффициенты затухания, номер барабана, изготовитель волокон, электрические характеристики (при наличии цепей ДП). При отсутствии заводского паспорта на кабель следует запросить его дубликат у завода-изготовителя. Если дубликат не будет получен, необходимо вызвать представителя завода-изготовителя для производства паспортизации кабеля на месте в присутствии заказчика.                                                   

       В случае если выведенный на щеку барабана нижний конец кабеля имеет недостаточную  для производства измерений длину (менее 1,5...3 м), кабель необходимо перемотать, выведя требуемый запас нижнего конца на щеку барабана. Во время перемотки визуально контролируют целостность наружного покрытия ОК.

       Организация рабочего места для  проведения измерений  ОК предусматривает следующее. Перед измерениями ОК выдерживают в сухих, отапливаемых помещениях не менее 3 ч. Помещения для проведения измерений должны быть хорошо освещенными. Процесс измерений параметров ОК включает подготовку концов кабеля и собственно измерения.

       Необходимо  отметить, что при наличии в  ОК металлических элементов, контроль их целостности, измерения и испытания изоляции кабеля целесообразно производить даже в том случае, если они не предусмотрены Регламентом и электрические параметры кабеля не нормируются. Дело в том, что по изменениям этих параметров в процессе строительства и эксплуатации ОК можно судить об изменении состояния его наружных покровов. Это, в свою очередь, позволяет предотвращать повреждения ОВ на этапах строительства и эксплуатации, выявляя участки кабеля, на которых они могут произойти, и предпринимая профилактические меры. Затухание ОВ измеряется в 100%-ном объеме проверяемой партии ОК, если при внешнем осмотре не выявлены повреждения кабеля и барабана. Как правило, Регламент входного контроля ОК предусматривает проведение измерений методом обрыва. Схема измерения представлена на рисунке 6.19 . При этом измерения следует производить в такой последовательности:

1. оба конца кабеля освободить от защитных оболочек: верхний — на расстоянии не менее 1 м, нижний — на расстоянии не менее 0,5 м;
2. концы каждого ОВ освободить на длине 10...50 мм от защитного покрытия, сколоть волокна;
3. после скола проверить торцы ОВ, которые должны быть ровными и перпендикулярными оси волокна;
4. выходной конец ОВ подключить к приемнику излучения с помощью адаптера;
5. закрепив входной конец ОВ в котировочном устройстве, произвести его юстировку визуально и по максимуму сигнала на выходе приемника излучения, после чего положение входного конца ОВ зафиксировать;
6. измерить выходную мощность на конце ОВ не менее 3 раз, при этом делать новые сколы на длине 0,5... 3 см. Результаты измерений могут отличаться не более чем на 0,1 дБм. Рассчитать среднее значение выходной мощности (Р_вых);                                    
7. не изменяя положение ОВ в юстировочном устройстве, обломить измеряемое волокно кабеля на расстоянии 1 ± 0,2 м от входного торца и измерить не менее 3 раз входную мощность и аналогично мощность излучения на выходе. Рассчитать среднее значение входной мощности (Р_вх);                             
8. рассчитать коэффициент затухания измеряемого ОВ в соответствии с формулой a=101g(P_вх/P_вых)/(L – L₀). Полученные результаты измерений должны быть не более предельных значений на данную марку ОК. В случае получения больших значений решение по использованию отбракованных барабанов принимает заказчик;                                                                      
9. по результатам измерения входного контроля составить протокол.                                                                                           

       Основным  недостатком метода обрыва – его  разрушающий характер. При каждом измерении теряется 1…5  м волокна, так как приходится обрезать концы ОВ.

        В качестве генератора накачки используется источник модулирующего сигнала. Источником оптического излучения (ИОИ) при измерении на фиксированной длине волны может быть ППЛ (полупроводниковый лазер) или СИД (светоизлучающий диод). Смеситель мод (СМ) обеспечивает возбуждение измеряемого волокна излучением модовым составом, соответствующим равновесному распределению мод. Устройство ввода излучения в измеряемое ОВ обеспечивает юстировку входного конца волокна в трех взаимно перпендикулярных плоскостях для обеспечения максимальной вводимой энергии в волокно и жесткой фиксации волокна в процессе измерения. Фильтр (Ф) мод оболочки обеспечивает вывод мод, распространяющихся по оболочке волокна. Приемник (ПР) должен иметь фоточувствительную площадку, достаточную для регистрации всего конуса излучения, выходящего их ОВ. Регистрирующее устройство (РУ) обеспечивает регистрацию электрических сигналов во всем диапазоне уровней, поступающих от приемника излучения.

       Метод обрыва дает оценку затухания ОВ, но в отличие от метода обратного  рассеяния не позволяет оценить  изменение затухания вдоль ОВ. Соответственно методом обрыва нельзя выявить слабые места ОВ, в которых возможно развитие дефектов. Поэтому при входном контроле желательно также просматривать характеристики обратного рассеяния ОВ, используя оптический рефлектометр. При этом, учитывая наличие «мертвой зоны» на начальном участке характеристики (100..300 м), в обязательном порядке необходимо контролировать характеристики обратного рассеяния ОВ с концов А и Б ОК. Однако поскольку оптический рефлектометр позволяет измерять затухание ОВ, то при входном контроле можно ограничиться применением только этого измерительного прибора, измеряя затухание ОВ методом обратного рассеяния.

    При методе обратного рассеяния свет вводится и выводится на одном  конце волоконного световода. Дополнительно  можно получить информацию о процессе затухания вдоль световода.

       Структурная схема измерения методов обратного  рассеяния приведена на рисунке 6.20.

                        Рисунок 6.20 – Метод обратного  рассеяния

      В основу метода положено Рэлеевское рассеяние. В то время как основная часть  рассеиваемой мощности распространяется в направлении «вперед», небольшая ее часть рассеивается назад к передатчику. Эта мощность обратного рассеяния по мере прохождения назад по волоконному световоду также претерпевает затухание. Оставшаяся часть мощности при помощи направленного ответвителя, расположенного перед световодом, выводится и измеряется. По этой световой мощности обратного рассеяния и времени прохождения по световоду можно построить кривую, на которой наглядно видно затухание по всей длине световода (рисунок 6.21).

Рисунок 6.21 – Типовая рефлектограмма ВОЛС

      Если  коэффициент затухания и коэффициент  обратного рассеяния остаются постоянными  по всей длине световода, то кривая убывает от начала световода экспоненциально. Из-за скачка показателя преломления в начале и конце световода относительно большая часть световой мощности рассеивается обратно в этих местах, что обуславливает наличие пиков в начале и конце кривой. По разности времени Δt между этими двумя пиками, скорости света в вакууме c₀ и групповому показателю преломления n_g ≈ 1,5 в стекле сердцевины можно рассчитать длину волоконного световода:

                                                  ,                                             (6. 4)

      где  L – длина волоконного световода, км;

      Δt – разность времени между пиками начального и конечного импульсов, с;

      n_g – действительный групповой показатель преломления стекла сердцевины;

      c₀ – скорость света в вакууме 300 000 км/с.

      Коэффициент затухания a для любого участка световода между точками L₁ и L₂ подсчитывается по формуле

             ,[дБ/км]                              (6.5)

      Вследствие  того что свет проходит вперед и  назад, здесь используется коэффициент 5 вместо коэффициента 10, используемого  в аналогичном уравнении для метода светопропускания.  Эта формула справедлива для случая, когда мощности Р(L₁) и Р(L₂) выражены в абсолютных единицах, то есть в мВт или мкВт.

      Дальнейшим  усовершенствованием методики измерения  является калибровка вертикальной шкалы  непосредственно в единицах вносимых потерь. При этом затухание a для любого участка между точками L₁ и L₂ подсчитывается по формуле

                                        ,[дБ]   (6.6)

      Соответственно  километрические (погонные) затухания  рассчитываются по формуле

                                                , [дБ/км].  (6.7)

      Это уравнение имеет силу исходя из предположения, что коэффициент обратного рассеяния, числовая апертура и диаметр сердцевины остаются неизменными по длине световода. Если это не обеспечивается, то рекомендуется сделать два измерения на обоих концах световода, а результаты усреднить. Поскольку мощность обратного рассеяния относительно мала, выдвигается повышение требования к чувствительности приемника. Для улучшения принимаемого сигнала проводится многократное усреднение отдельных измеренных величин. Измерительные приборы, работающие по принципу обратного рассеяния, называются оптическими рефлектометрами, использующими метод наблюдения за отраженным сигналом. Наряду с измерением коэффициента затухания можно определить местоположение дефектов (изломов) в волоконном световоде, а также проверить оптические потери в соединительных световодах (скачки затухания из-за разъемных и неразъемных соединений).

       В случае обрыва ОВ или превышения их километрического затухания по сравнению с установленной для данного кабеля нормой более чем на 0,1 дБм должен быть составлен акт. Решение по использованию отбракованных барабанов принимает заказчик. В заключение необходимо отметить, что существенные отклонения полученных в результате измерений оценок коэффициента затухания ОВ от паспортных данных, как в большую, так и меньшую сторону должны вызывать подозрение либо на некорректность измерений, либо на повреждение исследуемого волокна. 

  6.9.3   Измерения, проводимые в процессе  прокладки ОК

       Основная  цель измерений в процессе прокладки  ОК - контроль

прикладываемых  к нему механических нагрузок.

     Механические усилия,  прикладываемые к ОК при прокладке  в грунт вручную, как правило, не контролируют, поскольку соблюдаются  предусмотренные технологией  меры  предосторожности. В случае же прокладки ОК в грунт с помощью кабелеукладчика технологической картой предусматривается постоянный контроль прикладываемых к кабелю нагрузок по результатам измерений уровня мощности оптического сигнала, распространяющегося в ОВ в процессе прокладки. Поэтому после проведения входного контроля барабан с кабелем   перед вывозом   на трассу должен быть подготовлен к измерениям.   Подготовка   производится следующим образом: на кабельной площадке в удобном для работы положении устанавливают расшитый барабан   с ОК (установка   барабана на щеку не допускается); освобождают закрепленный на щеке барабана верхний (А) и нижний (Б) концы ОК,  разделывают их и подготавливают к сварке шлейфа на ОВ; устанавливают сварочный аппарат и производят сварку ОВ согласно схеме шлейфа. Место сварки защищают с помощью гильз; оптические волокна укладывают и крепят к центральному силовому элементу; на концы кабеля   надевают полиэтиленовые пакеты и закрепляют их; нижний конец кабеля выкладывают на внешней стороне щеки барабана и закрепляют металлическими пластинами. Верхний конец защищают металлическим желобом, закрепляют на внутренней стороне щеки барабана;