-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
1/69
A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsitechnolgii
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
2/69
2
TARTALOMJEGYZK
1. BEVEZETS .....................................................................................................................................................................42. FIZIKAI ALAPELVEK ...................................................................................................................................................5
1.1. Az elektromgneses spektrum. A fny .................................................................................................................52.1.1. Szloptika, a fnyvezet szl (LWL) felpitse.........................................................................................62.1.2. Fnyvezet szl-profilok................................................................................................................................9
2.2. Fnyvezet szlak vesztesgei.............................................................................................................................112.3. Cs illapts:...............................................................................................................................................................11
2.3.1. Abszorpci:.....................................................................................................................................................122.3.2. Szrds ..........................................................................................................................................................12Geometriai eltrsek: ......................................................................................................................................................12
2.4. Diszperzi: ...............................................................................................................................................................152.4.1. Mdusdiszperzi:...........................................................................................................................................162.4.2. Anyagi diszperzi:.........................................................................................................................................17
2.4.3. Hullmvezet diszperzi:.............................................................................................................................172.5. Az MM s SM szlak msodlagos paramterei az zemi hullmhosszokon:..............................................192.6. Mechanikai s krnyezetllsgi jellemzk.......................................................................................................19
2.6.1. Mechanikai szilrdsg ..................................................................................................................................192.6.2. regedsi tulajdonsgok, klmallsg .....................................................................................................20
3. Egymdus fnyvezet szlak mrsei .......................................................................................................................223.1. Mrsi clok, kvetelmnyek...............................................................................................................................22
3.1.1. Laboratriumi mrsek.................................................................................................................................223.1.2. Gyri mrsek.................................................................................................................................................223.1.3. zemi mrsek...............................................................................................................................................233.1.4. Referencia s alternatv mrsi eljrsok ..................................................................................................23
3.2. tviteli jellemzk mrse.....................................................................................................................................233.2.1. Becsatolsi felttelek.....................................................................................................................................233.2.2. Becsatolsi felttelek egymdus szlaknl.............................................................................................243.2.3. Becsatolsi felttelek tbbmdus szlaknl............................................................................................243.2.4. Egyb becsatolsi problmk.......................................................................................................................253.2.5. A kilp teljestmny detektlsa...............................................................................................................26
3.3. Csillapftsmrs......................................................................................................................................................263.3.1. Visszavgsos mdszer ................................................................................................................................273.3.2. Beiktatsos mdszer......................................................................................................................................293.3.3. Visszaszrsos mdszer...............................................................................................................................31
3.4. Mdustr tmr mrse.......................................................................................................................................383.4.1. A mdustr tmrjnek mrse kzvetlen tvoltri letapogatsi mdszerrel...................................383.4.2. A mdustr tmrjnek mrse kzeltri letapogatssal......................................................................403.4.3. Egyb eljrsok a mdustr-tmr meghatrozsra ............................................................................42
3.5. Levgsi hullmhossz mrse ..............................................................................................................................433.5.1. Kbelezetlen fnyvezet szl levgsi hullmhossznak meghatrozsa tvitt teljestmnymdszerrel.........................................................................................................................................................................443.5.2. Kbelezett fnyvezet szl levgsi hullmhossznak meghatrozsa az tvitt teljestmnymdszervel......................................................................................................................................................................46
3.6. Kromatikus diszperzi mrse .............................................................................................................................473.6.1. Fziseltolsos mdszer .................................................................................................................................483.6.2. Differencilis fziseltolsos mdszer.........................................................................................................54
3.7. Impulzusksleltets mrse...................................................................................................................................583.8. Mikrogrblet rzkenysg vizsglata ...............................................................................................................613.9. Makrogrbleti rzkenysg vizsglata .............................................................................................................613.10. Geometriai s optikai mrsek .............................................................................................................................62
3.10.1. Megtrt kzeltrt mdszer...........................................................................................................................62
3.10.2. Kzeltri fnyeloszls ...................................................................................................................................643.10.3. Egyb mdszerek a geometria i-optikai paramterek mrshez...........................................................64
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
3/69
3
3.11. Mechanikai s krnyezetllsgi mrsek .........................................................................................................653.11.1. Szaktszilrdsg vizsglata ........................................................................................................................653.11.2. Hzsllsg vizsglata................................................................................................................................653.11.3. Klmallsg vizsglata ciklikus hmrsklet-vltoztatssal ................................................................68
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
4/69
4
1. BEVEZETStviteltechnikai ttekints
Az informci kt tvoli pont kztti tovbbtsnak problmja mr az 1700-as
vektl kezdve foglalkoztatja a kutatkat. Az elektromgneses hullmok infravrshz
kzeli, vegszlon trtn - optikai tovbbtsnak feltalalja C. Kao (1963) valamint M.
Brner(1964). Az veg csillapitasi tnyezje akkoriban mg 1000 dB/km feett volt;
ezrt a gyakorlati alkalmazsra mg gondolni sem lehetett. Az ttrs 1970-ben
kvetkezett be, amikor_a Cornig Glass Works cg 20 dB/km csillapits vegszlat volt
kpes ellltani A 70-es-vek elejn mr kszen llt az optikai hradstechnika minden
ptkve - fnyforrs, fnyvezet szll s fnyrzkel -, s elkezddhetett a mdszer
napjainkig is tart tkletestse.
A kutatsok kezdetben az egymdus szl irnyban folytak, azonban a megfelel
technolgia hinya miatt - mellyel a 10~,m-nl kisebb magtmrket kzben tudtk volna
tartani - az rdeklds hamarosan a tbbmdus szl fel fordult. Mivel azonban a
monomdus szl szmos elnnyel rendelkezik, a fejleszts ezen a tren sem llt le,
aminek az eredmnye az lett, hogy 1980 krl sikerlt olyan technolgit kidolgozni,
amellyel lehetv vlt az egymdus szlak szleskr felhasznlsa.
Mivel a fnyvezet hlzatok kiptse s hasznlata egyre kisebb kltsgeket r el,
gy az optikai szl fokozatosan kiszortja a hagyomnyos vezetkeket a hrkzls
terletrl. Ezt a tendencit mutatja a Kessler's Market Intelligence felmrse, miszerint
1992-ben 10,4 milli kilomter fnyvezet kbelt teleptettek, amely rtk 1998-ra
vrhatan hromszorosra n.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
5/69
5
2. FIZIKAI ALAPELVEK2.1. Az elektromgneses spektrum. A fny
A hrek tovbbtsban nagy szerepe van a valamilyen tviteli kzegben terjed
elektromgneses hullmnak. Az tviteli kzegnek azonban nem felttlenl fmes kzegnek
kell lennie, a hullmok vkumban vagy dielektromos anyagban is terjedhetnek. Az
elektromgneses hullmok spektruma a hossz rdihullmoktl a rvid hullmhossz
kozmikus sugrzsig terjed. Az optikai tviteltechnika cljra az elektromgneses
spektrumnak csak egy kis tartomnya, nevezetesen az infravrs (IR) s a lthat
fnytartomny (VIS} felel meg, belertve az ultraibolya (UV) fnyt is.
A lthat fny a 380 nm (ibolya) s a 780 nm (vrs) hullmhossz kztti keskeny tartomnyt
foglalja el. Ezt a tartomnyt a kisebb hullmhosszak fell az ultraibolya fny, a nagyobb
hullmhosszak fel pedig az infravrs fny hatrolja. A szorosabb rtelemben vett fnyt csak
a lthat hullmhossztartomny jelenti, amelybe gyakran belertik az IR- s az UV
tartomnyt is. A hullmhossz () s a frekvencia (f) kztt az albbi sszefggs ll fenn:
A kpletben a c=3 108m/s rtk a fny sebessgt jelenti lgres trben.
Az optikai tvitelre klnsen az 500 nm-tl az 1500 nm-ig terjed tartomny alkalmas.
Az elektromgnese hullmok spektruma:
.elektromos hullmok IR-sugrzs
- lthat tartomny
- vrs
- narancs
- srga
- zld
- kk
f
c=
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
6/69
6
- ibolya .
Rntgensugrzs . Gammasugrzs . Kozmikus sugrzs
2.1.1. Szloptika, a fnyvezet szl (LWL) felpitse.A multimdus vegszlban megvalsul fnyterjedst a szloptika, vagy geometriai
optika trvnyeivel lehetne lerni. Maga a fnysugr a folyamat modellezsre alkalmas. A
kis nylsszg fnykp idealizlt vltozatt jelenti, egyenes vonalban terjed, s tkrrel,
prizmval vagy lencskkel ms irnyokba trthet el. A fnyvezet szlban a fny tja a
fnytrs s a visszaverds trvnyein alapul. Ha a fnysugr egy dielektromos hatrrtegre
esik, akkor ltalban mindkt folyamat fellp. Ha a fnysugr kt, egymstl klnbztrsmutatj anyag hatrfelletre esik, akkor a visszaverdsi trvny szerint:
= '
Ebben az esetben az a a beessi szg s az ' visszaverdsi szg egy skban van.
A Snellius fle trri trvny rtelmben a fnysugr nem visszaverdtt rsze a msodik
anyagban folytatja tjt, de megvltozott terjedsi irnyban. A trsi trvny a kvetkez:
A vkumban mrt co fnysebessg viszonyt trsmutatnak (n) nevezzk. Ez egy
anyaglland, s azt adja meg, hogy az adott kzegben hnyszor kisebb a fny sebessge,
mint lgres trben.
Az elzek felhasznlsval:
2
1
sin
sinc
c=
n
cc 0=
1
1
sin
sin
n
n=
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
7/69
7
Az beessi szg nvelsvel a trsi szg az optikailag srbb, n1trsmutatj anyagbl
az optikailag ritkbb, n2 trsmutatj anyagba val tmenetkor elri a =90 rtket. Kt
tltsz anyag kzl az az optikailag srbb, amelyikben a fny sebessge kisebb. Az ehhez a
=90-hoz tartoz beessi szget hatrszgnek nevezzk:
2.1 .bra: A fny visszaverdse s trse
Ha a beessi szg tllpi az G hatrszget, akkor mr nem lphet fel trs, s a
hatrrteg teljes egszben vissszaveri a fnysugarat. Ezt a jelensget nevezzk teljes
visszaverdsnek. Ez a jelensg csak az optikailag srbb anyagbl az optikailag ritkbb
anyagba val tmenetkor kvetkezhet be, s fnyvezet szl (multimdus optikai szl) ezt
hasznlja fel. ppen ezrt a fnyvezet szl egy hengeres magbl, s az ezt krlvev
koncentrikus kpenybl ll. A mag vegnek n1 trsmutatja valamivel nagyobb, mint a
kpeny vegnek n2 trsmutatja.
Az utbbi kpletbl kvetkezik, hogy minden olyan fnysugr, amely (90-G) szgnl
kevesebbel tr el a fnyvezet szl tengelynek irnytl, a magban fog tovbb haladni. Ha a
kls trbl (az no=1 trsmutatj levegbl) egy fnysugarat akarunk a magba csatolni,
akkor a fnysugr s a fnyvezet szl tengelye ltal bezrt becsatolsi szgre a kvetkez
sszefggs rvnyes:
1
2sinn
nG =
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
8/69
8
Ebbl no=1 helyettestssel:
Az ehhez tartoz A becsatolsi szget a fnyvezetszl befogadsi szgnek nevezzk, s
csak az n1s n2trsmutat rtktl fgg.
A befogadsi szg szinuszt a fnyvezet szl numerikus apertrjnak (NA) nevezzk
1.2.bra).
Ennek a jellemznek nagy jelentsge van a fnynem a flvezet szlba val becsatolsakor.
Minl nagyobb egy fnyvezet szl numerikus apertrja, annl tbb fnyt lehet becsatolni,
de annl nagyobbak lesznek a futsiid klnbsgek is.
2.2. bra: A fny tja a fnyvezet szlban
( ) 01
090sin
sin
n
n=
( ) 211 sin1cossin == nn
22
21sin nnNA A ==
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
9/69
9
2.1.2. Fnyvezet szl-profilokHa egy fnyvezet szl a trsmutatjt a maganyag sugarnak fggvnyben
brzoljuk, akkor a trsmutat-profilt, vagy mskppen az indexprofilt kapjuk. A
gyakorlatban kt trsmutat-profilt alkalmaznak:
lpcss profil gradiens-profil
A lpcss profilt az jellemzi, hogy a mag n~ trsmutatja lland, a mag s a kpeny hatrn
pedig meredeken n2 (n2>n2) rtkre esik le. A 2.3.bra azt mutatja, hogy a kisebb szgbenbecsatolt fnysugarak rvidebb utat tesznek meg, mint a meredekebben becsatolt fnysugarak,
mert ezek gyakrabban verdnek vissza. Ilyen esetben magasabbrend mdusrl (sokszoros
cikkcakk vonal) s ennek megfelelen alacsonyabbrend mdusrl (kevs szm
visszaverds) beszlnk. A mdusok a fnyvezet szlban fizikailag matematikailag
lehetsges terjedsi utakat jelentik.
Az eltr nagysg mdusok ltezse azt eredmnyezi, ahogy azt a kvetkez
megfontolsunk is igazolni fogja, hogy a jeltvitel sorn bonyodalmak lphetnek fel. Egyrvid fnyimpulzus sokfle klnbz tvonalon {magasabb mdusok, eltr futsi idkkel)
terjedhet. A rvid, idben lesen behatrolt bemeneti impulzusbl a kimeneten az egyms
utn berkez jelek sszegzdse miatt ersen sztszrt impulzus lesz (mdus diszperzi). A
lpcss profil fnyvezet szl ezrt nagyobb svszlessg tvitelre nem alkalmas.
A megoldst a gradiens profil jelenti. A lpcss profillal ellenttben itt a fnysugarak
mr nem cikk-cakk vonalban terjednek. A gradiens-profil fnyvezet szlban a trsmutat-
profil a fnyvezet szl sugarnak fggvnyben folyamatosan vltozik. A fnyvezets ebbenaz esetben nem a teljen visszaverdsen, hanem a fnytrsen alapul. Gyakran parabolikus
profilt alkalmaznak. A maganyag n(r) trsmutatjnak folyamatos vltozsa miatt a
fnysugarak folyamatosan megtrnek. A terjedsi irny folyamatosan vltozik, a fnyvezet
szl tengelye krl hullm alak lesz. A tengelyre vonatkoztatva meredeken halad
fnysugarak mindig hosszabb utat tesznek meg, mint a fnyvezet szl tengelye mentn
halad fnysugarak. A fnyvezet szl tengelytl kifel haladva cskken trsmutat miatt
ezek a sugarak azonban egyre gyorsabban haladnak (lsd 2.3.bra) s a hosszabb t idben
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
10/69
10
kiegyenltdik. Ennek eredmnye kppen szinte teljesen eltnik az egyes sugarak futsi id-
klnbsge. A mdus-diszperzi csekly.
Az optimlis tviteli jsg elrse rdekben a lpcss profil fnyvezet szl egy specilis
esett, a monomdus (egymdus) fnyvezet szlat alkalmazzk. A szl sugarnak 2-10
m nagysgrendbe kell esnie. A magban ekkor csak egyetlen mdus lesz kpes terjedni, gy a
futsi idkben nem lehet klnbsg (nincs mdus-diszperzi). A mretek, trsmutat-
profilok s nhny tovbbi jellemz rtk ttekintst az 2.3.bra mutatja.
Az egymdus s sokmdus szlak kztt lnyeges klnbsg mutatkozik az tviteli
svszlessg szerinti sszehasonltsban. Mg a sokmdus szllal maximlian kb.
15GHzkm-es tvitel valsthat meg, addig az SM szlnl ez az rtk 100 GHzkm. Hogy a
multimdus szlak mgis szles krben elterjedtek, az a monomdus szlnl
megvalstand igen kicsi magtmr gyrtsi nehzsgeibl addott. Ez a problma azonban
a mai gyrtsi technolgikkal szinte teljesen megsznt, s gyakorlatilag ma mr tetszs
szerinti trsmutat-profil megvalsthat. Azt is ltnunk kell azonban, hogy az egymdus
szlak hasznlata nagyobb kvetelmnyeket tmaszt a rendszer tbbi elemvel,
adelemekkel, csatlakozkkal s egyb passzv rendszerelemekkel szemben. Ez indokolja,
hogy kevsb ignyes alkalmazsoknl megmaradtak a tbbmdus szlak hasznlata mellett.
Az egymdus szlak alkalmazsa - az elrhet nagyobb ismtltvolsg s
bitsebessg miatt - igen gazdasgos a gerinchlzatokban. Ugyanis a telepts s a fenntarts
kltsgeit nem csupn a kbel ra szabja meg, hanem a szksges ismtlllomsok szma,
teht a regenerls nlkl tvihet maximlis tvolsg is.
a.) Multimdus lpcss index fnyvezet szl
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
11/69
11
b.) Multimdus gradiens index fnyvezet szl
c.) Monomdus fnyvezet szl
2.3. bra: Az ltalnosan hasznlt fnyvezet-szl tpusok ttekintse
2.2. Fnyvezet szlak vesztesgei
Egy fnyvezets kbelszakasz hosszt a szl csillaptsa s diszperzija korltozza.Ebben a fejezetben ezekrl a vesztesgekrl kvnunk beszlni.
2.3. Csillapts:A csillaptst a szl anyagnak fnyelnyelse (abszorpcija), fnyszrdsa, visszaverdse,
valamint a szl geometriai paramterei hatrozzk meg.
A magban terjed fny (1 .), elrve egy msfajta (pl. szennyez vagy adalk-) anyagot illetve
inhomogenitst, szrdik (2.), visszaverdik (3.) s elnyeldik (2.4. bra).
2.4. bra: Fnyterjeds fnyvezet szlban
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
12/69
12
2.3.1. Abszorpci:Az abszorpcit a szlban jelenlv fmes szennyez anyagok {vasionok (Fe++), rzionok
(Cu++) stb.), a hidroxidionok {OH-) jelenlte s az alkalmazott adalkanyagok (Ge,P,B)
okozzk. A fny szlban val terjedse kzben ezeknek az anyagoknak tkzik, melyek gy afny egy rszt tovbbengedik egy rszt elnyelik s egy rszt visszaverik. A fnyelnyels
mrtke a hullmhossztl s a szennyezk mennyisgtl fgg.
2.3.2. SzrdsA fny szrdst a szlanyag inhomogenitsa okozza. A legjelentsebb szrsi
vesztesget, a Rayleigh-szrst, az anyagon belli molekulknak a vletlen jelleg eloszlsa
eredmnyezi. A Rayleigh-szrs hullmhosszfgg; az zemi hullmhossz nvekedsvel a
fajlagos csillapts cskken.
2.3.3. Geometriai eltrsek:a) A gyrts sorn fellp bels hibk:
A csillapts fellphet a szl gyrtsa sorn keletkezett szablytalansgok, hibk miatt.
Ilyenek lehetnek a:
- bubork a magban:
- mikrohajlat:
4
1
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
13/69
13
- egyenetlen mag-hj tmenet:
b) Az zembe helyezs sorn keletkezett hibk:
A szl (illetve a kbel) szllts, behzs s szerels kzben is szenvedhet geometriai
elvltozsokat (csavarods, trs; pontatlan sszeilleszts stb.), eltrseket.
Ilyenek a szlkts sorn fellp bels vagy kls csillaptsok, melyek kzl termszetesen
egyszerre tbb is fennllhat:
1. Bels csillaptsok:
A szlak bels paramtereinek eltrseibl add csillaptsok.
- klnbz magtmrk:
- klnbz hjtmrk:
- klnbz numerikus apertrk:
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
14/69
14
- magexcentricits:
- elliptikus mag:
- elliptikus hj:
2. Kls csillaptsok:
A kls csillaptsok a szlktsi eljrsok pontatlansgaibl erednek.
- tvolsg a szlvgek kztt:
-
a szltengelyek nem esnek egybe:
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
15/69
15
- a szltengelyek szget zrnak be:
- szlvgsi pontatlansg:
- szennyezds (porszemek) kerl a szlvgek kz:
- Fresnel-reflexis csillapts:
A szlak trsmutatjban ltrejv hirtelen vltozsok okozzk.
Ilyen pldul az veg-leveg tmenet az sszekapcsolt szlak kztt.
2.4. Diszperzi:A fnyimpulzus a szlban megtett ttal arnyosan szlesedik (n az impulzus szlessge).
Ez a jelensg a diszperzi.
Hrom fle diszperzit klnbztetnk meg:
-
mdus diszperzi;- anyagi diszperzi;- hullmvezet diszperzi.
A diszperzi meghatrozza az informcitviteli sebessget (s ezzel sszefggsben a
svszlessget), mivel a tl nagy impulzuskiszleseds meggtolhatja a jel helyes
detektlst.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
16/69
16
PI.:
adott jelsorozat vett jelsorozat vett jelbl ellltott jel
(Uka kszbfeszltsg)
A diszperzi s a svszlessg kzti kapcsolatot az albbi kplet adja:
ahol a fajlagos svszlessg, pedig a diszperzi
2.4.1. Mdusdiszperzi:A fnyvezetben csak bizonyos diszkrt szm hullmkonfigurci terjedhet; ezeket a
hullmokat mctusoknak nevezzk. A mctusok hrom fajtja:
- lesugrz mdus: a megengedett becsatolsi szgn kvlrl berkez fnybljn ltre s egy rsze a hjban terjed; gyorsan lesugrzdik;
- szivrg mdus: a mag-hj hatrfelleten terjed; lassan cseng le;- vezetett mdus: adott pillanatban a fnyvezet magjban, adott hosszon tallhat
mdus. Kztk vletlenszer mduscsatolsok, mduskeveredsek jnnek ltre.
A lesugrz mdusokat s a szivrg mdusokat hjmdusoknak hvjuk.
Mivel a mdusok klnbz hosszsg utakon, s emiatt klnbz idben rkeznek meg a
szl vgre, kztk futsi idkknbsg alakul ki, ami az tvitt impulzusok torzulst
eredmnyezi. Ezt nevezzk mdusdiszperzinak. Jelentsge csak a multimdus (MM -
Multi-Mode) szlaknl van, mivel itt terjed tbb mdus a fnyvezet belsejben. Az MM-SI
(Step-Index - lpcss trsmutatj) szlak esetben nagysga jelents, MM-GI {Graded-
Index gradiens index) fnyvezet esetn azonban a mdusdiszperzi egy nagysgrenddel
[ ] [ ]kmnskmMhz /310
/
=
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
17/69
17
kisebb, aminek oka a trsmutat vltozsa a magon bell. ltalban kisfrekvencis
sszektettseknl a mdusdiszperzi elhanyagolhat.
2.4.2. Anyagi diszperzi:A csoport-trsmutat vltozsa -a klnbz hullmhosszaknl okozza.
ahol aaz anyagi diszperzi, ncsa csoport-trsmutat.
2.4.3. Hullmvezet diszperzi:Oka az eltr csoportsebessg. ltalban csak az egymdus szlakban van szmottev
hatsa, ugyanis a hullmhossz nvekedsvel a mdus egyre inkbb a hjban terjed. Az SM
(Single-Mode - egymdus) fnyvezetknl azonban ez a hats is kikszblhet
(mdusdiszperzi sincs), gy ezek a szlak tbb Ghz-es svszlessgen (nagy sebessggel)
tudnak zemelni.
Az anyagi s a hullmvezet diszperzit kzsen kromatikus (vagy szn-) diszperzinak is
nevezzk. Ha h() jelli a hullmvezet diszperzit, akkor a kromatikus diszperzi (k()):
k() = a() + h()A kromatikus diszperzi a fnyadk azon tulajdonsgbl addik, hogy nem kpesek
monokromatikus fnyimpulzus ellltsra (nem egy, hanem tbb hullmhossz kerl adsra).
Minnl kisebb a becsatolt fny svszlessge, annl kisebb a kromatikus diszperzi.
PI.: az 1300 nm-es nvleges hullmhossz mellett ms hullmhosszak is megjelennek az ad
kimenetn:
A lzerdida jeladk spektrlis szlessge (a 3 dB-es pontok kzti szlessg) jval kisebb
(nhny nm), mint a LED fnyadk (kb. 50 nm):
( )2
21
d
dn
cd
dn
c
cs
a ==
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
18/69
18
(Megjegyzend, hogy a kromatikus diszperzi kb.1550 nm-en nulla.)
A mdusegyensly az az llapot, ahol a hasznos energit hordoz fnynyalbok a fnyvezet
szl adott pontjn metszik egymst.
A mdusegyensly ltrehozsa:
- elfnyvezetvel: hossz fnyvezet szlat alkalmazunk, melynek numerikusaperturja egyezik a vizsgland szlval. (J fnyvezetnl nhny 100m,
rossznl nhny kilomter utn lp fel a mdusegyensly.);
- koncentrlt elfnyvezetvel: klnbz trsmutatj szlakat hegesztnk ssze(a szlak keresztmetszete el is trhet);
- mdusirtval: az elsdleges vdelmet s a hj egy rszt eltvoltjuk s immerzisfolyadkba mrtjuk. gy a hjmdusok lesugrzdnak. (Az immerzis folyadk
megakadlyozza a teljes visszaverdst; cskkenti a numerikus aperturt, gy
biztostva nagyobb, koncentrltabb teljestmnyt.);
- mduskevervel: a szlat kt feldurvtott fellet kz szortjuk, ezzel vletlenszermduscsatoldsokat hozva ltre;
- kis numerikus aperturt alkalmazva.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
19/69
19
2.5. Az MM s SM szlak msodlagos paramterei az zemi hullmhosszokon:Fajlagos csillapts:
Fajlagos svszlesg:
2.6. Mechanikai s krnyezetllsgi jellemzk
2.6.1. Mechanikai szilrdsgA fnyvezet szlak alapjt kpez adalkolt vegelegyek jellemzje a rideg, trkeny
viselkeds, valamint az igen nagy szaktszilrdsg, melynek hozzvetleges rtke 16000
N/mm. Ez azonban csak egy elmleti rtk, amit a gyakorlatban jelentsen cskkentenek a
gyrts s kbelezs sorn keletkez mikroszkpikus felleti hibk s repedsek.
A tapasztalat az, hogy a szl felsznn lv repedsek mechanikai feszltsg hatsra
nvekednek. Ez az gynevezett feszltsgi korrzi jelensge, melynek kzvetlen kivltja a
krnyezeti lgnedvessg. A szlfelleti mikrorepedsek nvekedsi sebessge a kvetkez
formulval adhat meg:
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
20/69
20
ahol:
- m az gynevezett feszltsgi korrzis lland- A az anyagtl s krnyezeti hatsoktl fgg lland- - K a feszltsgi tnyez.-
K az albbi mdon szmthat
ahol:
- a fnyvezet felletn elfordul legmlyebb repeds- a szlra hat hzfeszltsg- Y alaktl fgg lland.Minthogy a szlfelleti repedsek helye s mrete vletlen eloszlst mutat, gy a szl
szilrdsga egy statisztikus mennyisg. A fnyvezet lettartamt jelentsen korltozza az
lland mechanikus ignybevtel, valamint a krnyezeti rtalmak okozta statikus frads.
2.6.2. regedsi tulajdonsgok, klmallsgA fnyvezet rendszerek mkdse szempontjbl alapvet, hogy a kbelezett szlak
tviteli tulajdonsgai a kbel lettartama alatt ne vltozzanak szmotteven. Norml zemi
krlmnyek kztt a fnyvezet szlak tviteli tulajdonsgainak romlsrt leginkbb a
hidrogngz s a rdioaktv sugrzs a felels. A hidrogn veszlyessge abban rejlik, hogy
az vegben gyorsan diffundl. A fnyvezet szl belsejbe kerlt hidrogn tbbfle kros
hatst fejt ki.. Abszorpcis cscsok alakulnak ki maga a molekulris hidrogn miatt, valaminta bekerlt hidrogn s az veg klnbz alkotinak vegyi reakcija sorn keletkez OH
csoportok miatt. Ezen kvl az veg szerkezetbe bepl hidrogn szerkezeti hibkat hoz
ltre, mely a hosszabb hullmhosszakon is rezteti hatst.
Az optikai szlat r kls eredet ionizcis sugrzs hatsra a fnyvezetben atomi
hibahelyek alakulhatnak ki, melynek abszorpcis spektruma szintn a mkdsi tartomnyba
eshet.
( )mAKdt
d=
= 21
YK
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
21/69
21
A hmrsklet- vlltozs befolysa leginkbb az elsdleges vdelem anyagi s
geometriai tulajdonsgaitl fgg, valamint attl, hogy az mennyire tapad a fnyvezet
felsznhez. Az elsdleges bevonat s az veg eltr htgulsi egytthatjbl add -s a
termikus viszonyok vlltozsa miatt ltrejv- mechanikai feszltsgek, mikrohajlatok
gyakran vezetnek a szl csillaptsnak romlshoz. Azonban a vizsglatok azt mutatjk,
hogy az elsdleges vdelemmel elltott szl csillaptsa szles hmrsklettartomnyban
lland, s ezt a tulajdonsgot a kbelezs utn is megtartjk.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
22/69
22
3. EGYMDUS FNYVEZET SZLAK MRSEI3.1. Mrsi clok, kvetelmnyekEgymdus szlak mrsekor igen szigor kvetelmnyeknek kell eleget tenni a
meglehetsen kicsi magtmr s numerikus apertra, valamint a szlak rendkvl nagy
svszlessge miatt. A mrshez hasznlt eszkzk kivlasztsnl figyelembe kell venni
ezeket a feltteleket. Ugyanakkor az egymdus tulajdonsg bizonyos szempontbl fontos
elnykkel jr. Szemben a sokmdus szlak bizonytalan, vltoz mezeloszlsval, itt
minden esetben csak egy, jl definilt mezeloszlssal kell szmolnunk. Ez nagyban
megnveli a mrsek megbzhatsgt, valamint lehetv teszi, hogy mr nhny tviteli
paramter mrsvel a szl tkletesen s egyrtelmen jellemezhet legyen. A nagyobb
megbzhatsgbl s jobb reproduklhatsgbl kisebb mrsi szrs addik.
A fnyvezet szlon elvgzett mrseket a mrsi krlmnyeknek megfelelen hrom
kategriba sorolhatjuk:
- laborartriumi mrsek- gyri mrsek- zemi mrsek3.1.1. Laboratriumi mrsek
A laboratriumi mrsek a kutatst s fejlesztst szolgljk. Elfordulhat azonban,
hogy a gyrts sorn, minsgellenrzs cljbl vgeznek ilyen minsg mrseket. A
clbl kvetkezik, hogy laboratriumi mrseknl elsdleges kvetelmny a klnleges
pontossg, nagy rzkenysg, ugyanakkor a mrsi sszellts bonyolultsga s a mrs
egyszer elvgezhetsge csak msodrend krds.
3.1.2. Gyri mrsekGyri mrseket rendszerint minsgellenrzs s tvteli gyrtmnyellenrzs
cljbl vgeznek. Az ilyen mrsek lehetsges maximlis automatizltsgot, nagy
megbzhatsgot s j reproduklhatsgot kvetelnek. A minsgellenrzssel egyttjr
feladat mg a klnbz terhelhetsgi vizsglatok elvgzse.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
23/69
23
3.1.3. zemi mrsekAz zemi mrsek elssorban a ksz fnyvezet sszekttetsek ellenrzst jelentik.
Ennek megfelelen ezeknl a mrseknl elsdleges szempont a mrs egyszersge, s a
mrmszerek knny kezelhetsge. Fknt ilyen clokra kerltek kifejlesztsre ahordozhat elemes optikai mrkitek, amelyekkel egypontos, illetve vgpontok kztti
mrsek vgezhetk.
3.1.4. Referencia s alternatv mrsi eljrsokA fnyvezet szlak s kbelek fontosabb paramtereinek tvteli
gyrtmnyellenrzsre a CCITT tbb mrsi eljrs ajnlst is kidolgozta. Ezeket a mrsi
eljrsokat kt csoportba soroltk:
- Referencia Mrsi Eljrs-ok kz azok a mrsi mdszerek tartoznak, amelyek az
adott paramtert szigoran, kzvetlenl annak defincija alapjn mrik. Kvetelmny
ezekkel a mrsekkel szemben, hogy a gyakorlatban is megvalsthatk legyenek, valamint a
vonatkoz paramter rtkre pontos s mindig reproduklhat eredmnyt adjanak.
- Alternatv Mrsi Eljrs-ok kz sorolhatk azok a mdszerek, amelyek a
vizsgland paramtert a defincitl eltr, esetleg kzvetett mdon mrik. Szintn
kvetelmny a pontossg s a reproduklhatsg, valamint, hogy a megfelel Referencia
Mrsi Eljrssal mindig konzisztens eredmnyt adjon.Olyan esetben, amikor az alternatv s a neki megfelel Referencia Mrsi E jrs
eltr eredmnyt szolgltat, gy a Referencia Mrsi Eljrssal kapott rtket kell hitelesknt
elfogadni.
A mrt paramter tpusa szerint a mrs lehet:
- tviteltechnikai mrs- Geometriai-optikai mrs- Mechanikai s krnyezetllsgi mrs.
3.2. tviteli jellemzk mrse
3.2.1. Becsatolsi felttelekA tovbbiakban ismertetsre kerl csillapts mrsi mdszerek alkalmasak mind az
egymdus, mind a multimdus szlak vizsglatra, eltr becsatolsi felttelek mellett.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
24/69
24
Ezrt clszer ebben a fejezetben ismertetni a tbbmdus szlak vizsglatnl megkvnt
becsatolsi krlmnyeket is.
Az tviteli paramterek mrsi pontossga s a mrs reproduklhatsga
nagymrkben fgg a csatolsi krlmnyektl. Egy szl csillaptsi egytthatja csak akkor
hatrozhat meg egzaktul, ha stacionrius becsatolsi feltteleket teremtnk a mrshez.
3.2.2. Becsatolsi felttelek egymdus szlaknlA vizsgland szl gerjesztsre hasznlhat megfelel lmpa, lzerdida vagy LED.
A vlaszts fgg a mrsi mdszertl. A forrs geometriai helyzete, intenzitsa s
hullmhossza a mrs idtartamra stabil kell, hogy legyen, valamint kis spektrlis
vonalszlessggel kell rendelkeznie.
A becsatolsra optikai lencserendszert, vagy szlcsonkot alkalmaznak. Szlcsonkalkalmazsakor az interferencis hatsok kikszblse rdekben trsmutat illeszt
anyagot hasznlnak a fnyforrs szlcsonkja s a vizsgland szl bemenete kztt.
A magasabb rend mdusok eltvoltsra gynevezett mdusszrt alkalmazzk. Ez
egyszeren megvalsthat, egy elg kis sugar hurokkal, ami a levgsi hullmhosszt a
hasznlt legkisebb hullmhossz al tolja, gy a vizsglati hullmhosszon nem jnnek ltre
magasabb rend mdusok.
Gondot okoznak a hj taromnyban terjed sugrz mdusok. Mdusirthasznlatval ezek a mdusok rvid tvolsg utn a szlban mr nem detektlhatk. Bizonyos
krlmnyek mellett ezt maga a szlbevonat is megvalstja. A hj elsdleges vdrtegnek
eltvoltsa utn a szlat immerzis folyadkba mertve elrhet a kvnt hats.
3.2.3. Becsatolsi felttelek tbbmdus szlaknlLegfontosabb feladat, az gynevezett egyenslyi mduseloszls (EMB) megvalstsa
a szl teljes hosszban. Ezrt el kell kerlni a teljestmny becsatolst a magasabb rend,
lecseng mdusokba, mert csak gy mrhetnk kzel lineris csillaptst a vizsgland szlon.
Kt mdszer van az egyenslyi mduseloszls megvalstsra:
- mdusszr alkalmazsa- korltozott fzister becsatolsMdusszr megvalsthat egy, a vizsgland szlhoz hasonl tpus
elttszl alkalmazsval, melynek hossza 1 Km vagy annl tbb.
A szlban lv trsmutat egyenetlensgek s a szlhossz mentn ltrejv mikrogrbletek
miatt stochasztikus mduscsatoldsok jnnek ltre. A csatolsok s keveredsek rvn,
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
25/69
25
valamint a szivrg mdusok lecsengse utn a szlban ltrejn az egyenslyi mduseloszls
(k.b. 1 Km utn). Utna az egyes mdusok ltal szlltott teljestmnyek arnya mr nem
vltozik.
Mdusszrt gy is ltrehozhatunk, hogy egy megfelelen kis tmrj "tskre" a
vizsgland szlbl nhny menetet (3-5) felcsvlnk.
A korltozott fzister becsatols (LPS) egy olyan geometriailag ltrehozott
becsatolst jelent, amely egyenletesen tlti ki a vizsgland szl magtmrjnek, valamint
numerikus apertrjnak 70%-t. Ez egy geometriailag becsatolt optimlis teljestmny-
eloszls, amely nem csatol teljestmnyt a szivrg, nem vezetett mdusokba.
ltalnos becsatolsi elrendezst mutat a 3.1 bra.
3.1 bra
Az brn lthat mduskever akkor szksges, ha az alkalmazott fnyforrs nem
valst meg homogn teljestmny-eloszlst.
Mduskevers valsthat mg oly mdon, hogy a szlat kt feldurvtott fellet kz
szortjk, ahol a ltrejv mechanikai feszltsgek s grbletek mintegy szimulljk a
hosszabb szlban lv vletlenszer hibkat. Eltr trsmutat profil szlak
sszekapcsolsval szintn megvalsthatunk mduskever jelleget
3.2.4. Egyb becsatolsi problmkA becsatols hatsossgra nagy hatssal van a mag kis alapterlete s a kis numerikus
apertra. Teht a becsatolsnl nem a teljes teljestmny jut be a szlba (a szlat a
magtmrjnl nagyobb fnyfolttal s a szl numerikus apertrjnl nagyobb apertrval
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
26/69
26
gerjesztik), amit az esetleges reflexik is cskkentenek. Hiba lenne teht ezt az "elveszett"
fnyintenzitst a szl csillaptshoz szmolni.
Ez a hats kikszblhet:
- a referencia s a mrend szl becsatolsi krlmnyeinek lehetsg szerinti
azonosan tartsval.
- olyan mdszerek alkalmazsval, ahol a csillaptst nem kzvetlenl a becsatolt s
kimeneti teljestmnyhnyadokbl szmtjuk (p.l.:a visszaszrs mrsekor), gy a becsatolsi
krlmnyek bemeneti teljestmnyre gyakorolt hatsa nem befolysolja a mrsi
pontossgot.
Fontos, hogy a szlvgek tisztk, simk, s a szltengelyre merlegesek legyenek,
valamint hogy a fnyfolt kzppontja a mag kzppontjba legyen pozcionlva.
3.2.5. A kilp teljestmny detektlsaA vizsgland szlbl kilp teljestmny detektlsakor nem tallkozunk olyan
kritikus problmkkal, mint a becsatolsnl, mivel az alkalmazott optikai detektorok
megfelel mret aktv fellete s numerikus apertrja lehetv teszi a kilp teljestmny
maradktalan rzkelst.
A reflexik elkerlse rdekben szksges a szlvg s a detektor kzttitrsmutatilleszts.
Az alkalmas detektor a hasznlt intenzits tartomnyban lineris s stabil a mrsi id
alatt. Alkalmazhat fotofeszltsg-zem fotodida, amelynek jelt rambemenet erst
ersti.
A vev jel/zaj viszonynak javtsra a fnyforrst modullni szoks. Ez
megvalsulhat gy, hogy alacsony (100...10000Hz) frekvencival szaggatjk a becsatolt
fnysugarat. Ilyen megoldsnl a detektort hozz kell ktni a fnyforrs modulcis
frekvencijval szinkronban lv jelfeldolgoz rendszerhez, ami szelektv optikai detektlst
valst meg. Ezzel az eljrssal ki lehet kszblni a kls fnyviszonyokbl szrmaz, a
mrs pontossgt s reproduklhatsgt cskkent zajt.
3.3. CsillapftsmrsA klnfle csillapts mrsek a fnyvezet szlak leggyakoribb rutinmrsei.
Hrom fajta mrsi mdszer terjedt el a csillapts meghatrozsra:
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
27/69
27
- Visszavgsos csillaptsmrs- Beiktatsi csillapts mrse- Visszaszrsos csillaptsmrsEzek kzl a CCITT a Visszavgsos csillaptsmrst ajnlja Referencia Mrsi
Eljrs-knt.
3.3.1. Visszavgsos mdszerEz a mdszer a csillapts fogalom meghatrozsbl kzvetlenl valstja meg a
mrst.
A visszavgsos mdszernl elszr a szl tvolvgn mrjk a P1 teljestmnyt, majd
a mrend szlat a becsatolsi krlmnyek megvltoztatsa nlkl L hosszsgra
visszavgjuk (L jellemzen 1 m), s gy is mrnk a szlvgen egy P2 teljestmnyt.A mrt rtkekbl a fajlagos csillapts a definci szerint:
ahol a vizsglati hullmhossz.
Alkalmas mrsi elrendezst mutat a 3.2 bra:
3.2 bra
( )
=km
dB
P
Pg
L 1
2110
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
28/69
28
A csillaptst nem csak adott hullmhosszon mrhetjk, hanem meghatrozhatjuk a
szl spektrlis csillaptst is. Erre mutat alkalmas berendezst a 3.3 bra.
3.3 bra
A mrshez a vizsgland hullmhossz-tartomnyban folyamatosan sugrz
fnyforrst (pl: halognlmpt ) hasznlnak. Monokromtorral lehet vgigpsztzni a
krdses hullmhossz-tartomnyt, a csillapts pedig visszavgsos mdszerrel mrhet. gy
felvehet a vizsglt szl hullmhosszcsillapts grbje.
Figyelembe kell venni a mrsnl, hogy a fnyforrs intenzitsa hullmhosszfgg,
ezrt a szlba vezetett teljestmnyt is mrni kell.
A 3.3 brn lthat egy mechanikai szaggatval szinkronizlt erstprosts, ami a
jel/zaj viszony javtsra szolgl.(A modullsrl rszletesebben a 3.2.2 fejezetben.)
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
29/69
29
A mrsi hullmhossz vltoztatsa megvalsthat
gynevezett Rcsmonokromtorral.
Elvi felptst a 3.4 brn lthatjuk:A szelektls a rcs elfordtsval valsul meg, mivel arcs reflexis szge fgg a ullmhossztl.
A visszavgsos spektrliscsillaptsmrst a gyrts sorn rendszerint minden egyes
szlon elvgzik, s a mrst a kbelezs utn is megismtlik. gy a mrs eredmnye hasznos
informcikat nyjt (nemcsak az tviteli tulajdonsgokrl) a szlgyrts, kbelezs
minsgrl. Legfontosab elnye,hogy a csillapts fogalom-meghatrozsbl kiindulva,
adott felttelek esetn ez a mdszer adja a legpontosabb eredmnyt.
Htrnya viszont, hogy ezzel a mdszerrel nem lehet tjkoztatst kapni a szl hosszmenti
csillaptsi tulajdonsgairl. Tovbbi htrnya, hogy a szl megcsonktsval jr, ami zemi
mrseknl ltalban nem engedhet meg. Ezrt hasznlata inkbb laboratriumi s gyri
mrseknl clszer.
3.3.2. Beiktatsos mdszerA Beiktatsos csillaptsmrst a CCITT Alternatv Mrsi Eljrs-knt ajnlja.
A mrs ktflekppen valsthat meg:
a.)Vesznk egy rvid (pl.:2m),a vizsglandval azonos tpus referencia szlat s azt a
3.5 bra szerinti kapcsolsba helyezve megmrjk a szlvgen kilp fny teljestmnyt(P1).
Ezutn a referencia szl helyre (az 1-2 pont kz) beiktatjuk a vizsgland szlat s mrjk a
kimenetn a teljestmnyt (P2).
A referencia szl csillaptsnak ismeretben (ar) a vizsglt szl csillaptsa:
[ ]dBaP
Pa
+=
2
1lg10
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
30/69
30
a fajlagos csillapts pedig:
ahol: - L = a vizsgland szl hossza [km]
- Lo= a referencia szl hossza [km].
3.5 bra
Ha a referencia szl hossza (csillaptsa) elhanyagolhat a vizsglt szl hosszhoz
(csillaptshoz) kpest, akkor hatsa figyelmen kvl hagyhat.
Mrsi hibkat okozhat, ha a referencia, valamint a vizsgland szl mrsnl a
becsatolsi krlmnyek vltoznak, illetve ha a kt szl tpusa nem egyezik meg, amivel a
geometriai eltrsek okozzk a hibt.
b.)
A mrsek lehetsges megoldsa, hogy a vizsgland szlat a referencia szl vghez
csatlakoztatjuk, ahol az elzek szerint mr meghatroztuk a teljesitmnyt (P1). Ezut
megmrjk a kilp teljestmnyt (P2).
Ekkor a szl csillaptsa:
ahol acsa kt szl kztti csatlakoz csillaptsa.
=
km
dB
P
P
LLa
2
1
0
lg*10
[ ]dBaP
Pa
cs+=
2
1lg10
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
31/69
31
A beiktatsos mdszer igen pontos szl-szl csatolst ignyel a csatolsi csillapts
cskkentse s a megbzhat eredmnyek rdekben. Ehhez pontos mag-mag pozcionls
szksges. Termszetesen ennl a mrsnl is szksges mdusrt, mdusszr alkalmazsa.
A mdszer legfontosabb elnye a visszavgsos mdszerhez kpest, hogy nem
destruktv, ezrt alkalmazhat zemi mrseknl is.
A gyakrabban (pl.:tads-tvteli mrseknl) a szlszakasz csillaptst a mindkt
irnybl megmrt beiktatsi csillapts szmtani tlagaknt hatrozzk meg.
(Ehhez persze pontossgi igny, hogy a kt irnybl mrt csillaptsok klnbsge
meghatrozott kis rtk alatt legyen.)
3.3.3. Visszaszrsos mdszerA visszaszrsos csillaptsmrst a CCITT Alternatv Mrsi Eljrsknt ajnlja. A
csillaptson kvl a visszaszrs elvn mrhetk a szl mentn jelenlv fizikai hibk,
reflexis helyek jellege, elhelyezkedse, valamint a szl hossza.
Ez tulajdonkppen hrom alapmrs, amit optikai idtartomny reflektomterrel (Optical
Time Domain Reflektrometer - OTDR) el lehet vgezni.
Ez a mrsi eljrs jelentsen klnbzik abban az eddig ismertetett csillaptsmrsi
eljrsoktl, hogy nem csupn egyetlen adatot szolgltat (a szl csillapts rtkt), hanem
minsgi kpet nyjt a fnyvezet teljes hosszban. gy lehetsget ad arra, hogy a szlcsillaptsi koefficienst letapogassuk a szl mentn.
A mrs elve a kvetkez:
A szlba ltrejv fnyszrdst hasznljuk fel, valamint azt, hogy a szrt
teljestmny numerikus apertrn belli hnyada a szlban visszafel is kpes terjedni.
A fnyszrdst klnbz fizikai jelensgek okozzk. A hosszmenti tulajdonsgoktl
fggen a kt legfontosabb:
- homogn eloszls szakaszon a Rayleigh-szrs. Ekkor a szl adott pontjnjelenlv teljestmnynek az S ltal mutatott hnyada verdik vissza a bemenet
fel:
( )
= KTv
adBS csD **2
lg10
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
32/69
32
Ahol: - aD=2,2x10-4x -4-Rayleigh tnyez
- T : impulzus szlessge
- K : szlra jellemz visszaszrsi tnyez ami eltr a kln bz szltpusoknl.- a szl mentn a trsmutat hirtelen megvltozsa
Ekkor:
ahol n1s n2az illeszked elemek trsmutatja.
A szl hossza mentn ltrejv csillaptsrl a teljestmny visszaszrt hnyadnak
idtartomny mrsvel kaphatunk informcit.
Ezrt a szl bemenetre adott rvid fnyimpulzussal gerjesztjk a szlat.
Az egyes pontokrl visszaverd fnyteljestmnynek megfelelen tudunk kvetkeztetseket
levonni a szl hosszanti minsgvel kapcsolatban.
A bemenetre visszarkez jel teljestmnynek szmtsa:
Vegynk egy Eo energij fnyimpulzust, amelyet az X=0 ponton, t=0 idpontban
injektlunk be.
Ekkor az impulzus E energija a bemenettl X tvolsgban:
ahol a(I) a szl {vltoz) csillaptsa "kifel" irnyban.
Most hatrozzuk meg a ltrejv szrst egy dx szakaszon:
ahol Da szrsi tnyez X - nl.
21
21lg20nn
nnS
+
=
( ) dlla
x
x
eEE
= 00
( ) ( )( )
dxexExdEdlla
DD
x
=
00
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
33/69
33
Ennek a szlnak azonban csak egy rsze {a numerikus apertrn belli ) tud a szlban
terjedni.
S(x) a szrt teljestmny numerikus apertrn bell visszavezetett hnyada.
Ha megfigyeljk ezt az energit a szl bemenetn, akkor kapjuk:
itt '(I) a szl "visszafel" irny csillaptsi egytthatja
Ha homogn szlat feltteleznk, j kzeltssel mondhatjuk, hogy: (I)= '(I)=konstans
gy:
Mivel: Eo=Pot
ahol t az impulzus flrtk szlessge
ahol vcsa csoportsebessg, behelyettestve kapjuk, hogy:
( ) dxeSExdE xD = 20
2
tvx cs
= dt
vdx cs =
2
( ) tvcsDcsevStPtP
= 021
( ) ( ) ( )( )
dxexaxSExdEdll
DD
x
=
00
( ) ( ) ( )
( ) ( )
dxexxSExdE
dlldll
D
xx
=
0
,
0
0
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
34/69
34
A vgeredmnybl lthatjuk, hogy a visszaverdsi teljestmny egyenesen arnyos:
- a Pobemeneti teljestmnnyel- a t impulzusszlessggel- az S s az aDszlparamterekkel.Belthat, hogy abban az esetben, ha a= konstans a hossz mentn, akkor P(t)
idfggvny logaritmusa egyenest ad, amelynek irnytangense megegyezik az tlagos
csillaptsrtkkel. P(t} logaritmust a hossz (X) fggvnyben brzolva a csillapts
helyfggst kapjuk.Ehhez mutat alkalmas elrendezst a 3.6 bra.
3.6. braAzokon a helyeken, ahol a fajlagos csillapts az tlagostl eltr(pl.:ktsek,
csatlakozk, helyi hibk), a kapott grbn trspontok vagy lpcsk jelennek meg.
A szlban lv reflexis helyek, valamint a szlvgeken ltrejv Fresnelreflexik reflexis
cscsknt jelentkeznek.
Tipikus csillaptsgrbt mutat a 3.7 bra.
Egyenletes lejts szakasz csillaptsa X1s X2kztt:
a(dB)=P(x1)-P(x2)
a szl csillaptsi egytthatja:
( ) ( )
12
21
xx
xPxPa
=
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
35/69
35
Ha megfigyeljk a 3.8 brt, rdekes dolgot tapasztalunk. Ugy tnik mintha X1 helyen
egy erstt iktattunk volna be. A jelensg magyarzata a kvetkez:
A visszaszrt fny mennyisge arnyos a szl visszaszrsi egytthatjval, mely az
egyes fnyvezet tpusoknl ms-ms rtk. Az X1 helyen egy kts tallhat. Az OTDR
ktfle hatst "It" ezen a helyen.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
36/69
36
Egyrszt a teljestmny tnyleges csillaptst, amely a kts pontatlan illesztettsge
miatt jn ltre.
Msrszt pedig a tvolabbi szl - mivel nagyobb a visszaszrsi egytthatja a teljestmny
nagyobb hnyadt szrja vissza a bemenet fel, mint a kzelebbi szl, ezt pedig az OTDR
teljestmnynvekedsknt fogja rzkelni. Ha ez a msodik hats erteljesebb, mint az els,
az gy fog mejelenni a csillaptsgrbn, mintha egy erstt iktattunk volna be a kt szl
kz. Termszetesen, ha a msik irnybl is elvgeznnk a mrst, ugyanezen a helyen egy
arnytalant nagy csillapts lenne tapasztalhat, melynek szmszer rtke az elz eset
erstsvel egyezik meg.
Ha a mrst mindkt irnyban elvgezzk s tlagoljuk a kapott eredmnyeket, akkor a kt
nemkvnatos hiba kompenzlja egymst, teht vals eredmnyhez jutunk.
Az OTDR-nl a kompromisszum a felbontkpessg s a dinamikatartomny kztt
kttetik meg.
Felbontkpessgen rtjk azt a legkisebb tvolsgot, amely tvolsgban kt esemnyt
meg tud klnbztetni az OTDR.
Minl kisebb az impulzus szlessge, annl finomabb felbontst kapunk. Emellett kvnatos a
nagy dinamikatartomny, ami megadja, hogy mekkora az a maximlis hosszsg szl, amit
az OTDR megvizsglni kpes. (A nagy tvolsgbl visszaszrt fny teljestmnye ugyanis
annyira csillapodhat, hogy a detektor mr nem kpes rzkelni.)
Mint az elzekben lthattuk, a visszaszrt fny teljestmnye fgg a vizsgl
impulzus szlessgtl, mgpedig azzal egyenesen arnyos.
Teht nagyobb dinamikatartomny elrshez hosszabb impulzusokat kell alkalmazni.
Ezt a kt ellenttes kvetelmnyt szmos OTDR inteligens szoftver segtsgvel oldja
meg, mely kombinlni kpes a klnbz impulzusszlessgeket.
A reflexis helyrl visszavert fny szintje az optikai impulzus amplitudjtl fgg, de
majdnem fggetlen az impulzus szlessgtl.A visszaszrt fny szintje ugyanakkor az amplitudtl s az impulzusszlessgtl egyarnt
fgg.
Az OTDR gy behatrolhat esemnyeket kis szlessg, nagy energij impulzusokkal, de
szles impulzusokat kell alkalmazni a nem-reflexis esemnyek vizsglathoz.
A reflexis helyek mrsnl a kvetkez problmval tallkozunk:
Elfordulhat, hogy ktseknl, csatlakoznl igen nagy reflexik jnnek ltre, amikor
is a mrsnl a visszaverd nagy teljestmny impulzus teltsbe viszi a vevt, ami ezek
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
37/69
37
utn mr nem kpes pontosan mrni a visszaszrt fnymennyisget. gy a jelents reflexival
rendelkez esemnyek utn ugynevezett "holtzna" jn ltre, melyrl az OTDR nem tud
pontos informcit nyjtani.
Mivel a szlbemenet s a mszer csatlakozja kztt is ltrejn Fresnelreflexi, ezrt a
mrend szl el szoks egy gynevezett "holtzna-szlat" csatlakoztatni. Ezenkvl
elektronikus maszkolssal akadlyozzk meg, hogy a detektorteltsbe menjen.
Mrsi eredmnyt tbb visszaszrsvizsglat tlagolsval kapunk ( a mszeren be
lehet lltani az tlagoland mrsek szmt ). Nagyobb szm mrs tlagolsval javtjuk a
jellzaj viszonyt. Az impulzus ismtldsi frekvencijt pontosan be kell lltanunk annak
rdekben, hogy addig ne gerjessze a mszer jabb impulzussal a szlat, mg az elz a szl
vgtl vissza nem rt, mert akkor valtlan esemnyt fog rzkelni a szl mentn.
Az impulzus megtett tja alatt eltelt id:
ahol: - l a szl hossza
n a fny csoportsebessge a szlban
Az ismtldsi frekvencinak teht kisebbnek kell lennie 1/t -nl.
Az elbbiek alapjn trtnik a szl hossznak meghatrozsa.
A szl hossza:
Hogy helyes eredmnyt kapjunk, a mrs eltt a mszert be kell programozni. Meg
kell adni az tlagols szmn s a vizsglt hullmhosszon kvl a szl trsmutatjt is,
amibl a mszer meghatrozza a csoportsebessget, gy a tvolsgot helyesen fogja jelezni.
Szmos vizsglatot vgeztek az OTDR-rel dinamikatartomnynak a kiterjesztsre.
Sokig a nagy teljestmny lzereket (Nd:YAG,Er3+) hasznl OTDR-ek adtk a legnagyobb
dinamikatartomnyt. Ezek a mszerek azonban nem alkalmasak a terepen trtn
csv
lt
*2=
n
cvcs
0
2
* tvl cs=
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
38/69
38
felhasznlsra, mert nagyteljestmny lzereik nehezen illeszthetk be a hordozhat
mszerekbe s nagy a villamos ramfogyasztsuk.
A koherens detektls gretes eljrs a vevrzkenysg nvelsre (C-OTDR}.
Ennek elnyei azonban jrszt elvesznek a koherens fnyimpulzusok kicsi kibocsjtott
teljestmnye miatt.
jabban az erbiummal adalkolt fnyvezetszlat tartalmaz erst (EDFA} alkalmazsval
- amely uterstknt a visszaszrt fnyjelet ersti kvnjk a dinamikatartomnyt nvelni.
A visszaszrsmrs f elnyei, hogy elvgzshez elegend csak a szl vagy kbel
egyik vgnek hozzfrhetsge s hogy nem destruktv. Ezek az elnyk teszik igen
alkalmass a mr lefektetett kbel zemi csillaptsmrsenek elvgzsre. Elszeretettel
alkalmazzk a visszaszrsmrst gyri mrsknt is a fnyvezet szlak hosszanti egyenletes
minsgnek ellenrzsekor.
MATV elrs szerint a fnyvezet kbel-hlozatok tads-tvtelnl a
jegyzknyekhez mellkelni kell a fnyvezet kbelszakaszok visszaszrsmrssel felvett
csillaptsgrbit (mgneslemezen).
3.4. Mdustr tmr mrse
A mdustr tmr meghatrozsnak legkzvetlenebb mdja a szl kzel-vagy tvoltrisugrzsi eloszlsnak ksrleti felvtele, majd a megfelel defincis sszefggsbe
behelyettestssel a mdustr tmr numerikus meghatrozsa.
A sugrzsi kp letapogatsa trtnhet optikai ton (kis fellet fotodetektor, vagy egy
fotodetektorral elltott rvid szldarab mechanikus mozgatssal), vagy elektronikusan (pl.:
tltscsatolt kpbont alkalmazsa). Az elektronikus letapogats gyorsabb, de kevsb
pontos.
Ms letapogatsi eljrsok rst, vagy vltoztathat, mozgathat apertrt alkalmaznak.3.4.1. A mdustr tmrjnek mrse kzvetlen tvoltri letapogatsi
mdszerrel
Ezt az eljrst ajnlja a CCITT a mdustr tmr meghatrozsnak Referencia
Mrsi Eljrsaknt, mivel a nevezett tviteli paramter defincijaknt a tvoltri
intenzitseloszts ngyzetgyke kzepnek inverzt fogadtk el.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
39/69
39
Ez tulajdonkppen egy ktlpses eljrs. Elszr a szl tvoltri sugrzsi eloszlst
kell mrni, majd az effektv tvoltr -defincin alapul matematikai eljrst kell hasznlni a
mdustr szmtsra.
Egy tipikus vizsglati elrendezs lthat a 3.9 brn:
A detektor letapogatsra egy 0,5-os vagy finomabb lpsekre alkalmas letapogat
eszkzt szoks hasznlni. A tipikus rendszer egy fotofeszltsg-zem, rambemenet
elerstvel elltott PIN-fotodidt tartalmaz, lock-in erstvel vgzett szinkron
detektlssal. A tvoltri adatokat egy szmtgp dolgozza fel.
A detektort a szlvgtl 2Wb/-nl nagyobb tvolsgra helyezik el, ahol 2W a vrhatmdustr tmr, b pedig a detektor aktv felletnek az tmrje.
A mrshez egy rvid (tipkusan 2m) szlmintt kell hasznlni, melyet gy kell
belltani, hogy a kimen vg a detektor egysgnek a legnagyobb teljestmnyt adja. A
detektort megfelelen kis lpsekben letapogatva a feljegyzett teljestmnyekbl a
kvetkezkppen lehet meghatrozni a mdustr tmrjt:
( )
( )
2
1
0
3
00
cossin
cossin2
2
=
dPm
dPm
W
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
40/69
40
ahol: - Pm() a mrt tvoltri teljestmnyeloszts
- a mrsi hullmhossz
- a szl tengelytl mrt szg
A kpletben jellt integrlsi hatrok (0- 00) a gyakorlatban csonkthatk, mert azintegrandusok nvekv argumentumnl nullhoz kzeltenek.
3.4.2. A mdustr tmrjnek mrse kzeltri letapogatssalEz a mrsi eljrs -melyet a CCITT Alternatv Mrsi Eljrsknt ajnl hasonlan az
elzhz, kt lpsbl ll; mrjk a sugrmenti kzeltri eloszlst, majd egy matematikai
eljrst alkalmazva kiszmtjuk a mrt adatokbl a mdustr tmrjt.
Tipikus mrsi elrendezst lthatunk a 3.10 brn,melynek a., rsze mechanikus, b.,
rsze elektronikus letapogatsra mutat pldt.
A vizsgland szl kimen vgnek nagytsra, annak a letapogat detektor skjra
val fkuszlsra megfelel optikai rendszert kell hasznlni (p.l.:mikroszkpot). Fontos,
hogy ez az optika ne korltozza a kialaktott kp numerikus apertrjt.
a.) Mechanikus letapogats
O1yan (mechanikus vagy elektronikus) letapogat rendszert kell hasznlni, amely
lehetv teszi a kzeltri kp megfelel felbontst. (A kzeltri tartomnyban ez 100 pont,
vagy tbb, mely tartomny kb.:hromszorosa a szl homlokfelletre megadott nvleges
mdustr tmrnek.)
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
41/69
41
Vigyzni kell a megfelel fkusz-belltsra (a legnagyobb kpkontrasztot kell figyelni).Az
intenzitst letapogatva a helyzet fggvnyben, a mdusmeztmr a kvetkez matematikai
sszefggssel szmthat ki:
ahol: - f(X)a kzeltri intenzits-eloszls
- r a sugrirny koordinta
b.) Elektronikus letapogats
Az integrlsi hatrok a gyakorlatban csonkolhatk, mivel az integrandusok nvekv
argumentumoknl nullhoz tartanak.
A kzvetlen tvoltri letapogatsi mdszernek a htrnya az elz mrsi eljrshoz
kpest, hogy nagyt optikt ignyel. Msrszrl pedig elnye, hogy a hasznlt mrsi
( )
( )
2
1
2
0
0
2
0 222
=
drdr
rdfr
drrfr
W
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
42/69
42
sszellts csaknem teljes egszben megegyezik a szl geometriai mrseihez hasznlt
mrsi elrendezsekkel.
sszessgben megllapthatjuk, hogy a kzvetlen letapogatsos mdszerek a
gyakorlatban jl hasznlhatk, ltalban kellen pontos eredmnyt szolgltatnak s gy akr
zemi mrsek sorn is alkalmazhatk.
3.4.3. Egyb eljrsok a mdustr-tmr meghatrozsraAz emltett mdszereken kvl, klnbz - a CCITT ltal ajnlott Alternatv Mrsi
Eljrsok lteznek a mdustr-tmr meghatrozsra.
Egyes letapogatsi eljrsok rst, vltoztathat vagy mozgathat apertrt
alkalmaznak, ennek megfelelen
- vltoztathat epertrj {tvoltri letapogats}- illetve ksl letapogatssal
is meghatrozhatjuk az intenzitselosztst, majd a megfelel matematikai sszefggseket
hasznlva kiszmthatjuk a mdustr tmrt.
Kt msik, alapjaiban klnbz eljrst is meg lehet emlteni. Ezek a transzverzlis
elmozdlfs valamint a maszkolsos mdszer.
Az elbbi mdszer azon alapszik, hogy az azonos, egymdus szlak illesztsekor kis
transzverzlis elmozdulsok esetben fellp csatolsi vesztesgek a mdustr-tmrngyzetnek inverzvel arnyosak. gy szndkosan ltrehozott transzverzlis csatolsi hibk
hatsnak vizsglatval a mdustr-tmr meghatrozhat.
Nehzsget okoz, hogy mikron alatti tartomnyokba es elmozdulsok okozta csatolsi hibk
hatst kell viszglni.
A maszkolsos technika alapja egy olyan szr, melynek tereszt kpessge a radilis
koordinta ngyzetvel arnyosan vltozik.
A mrs sorn a szlbl kilp fnyteljestmnyt mrjk elszr szr nlkl, majd annak
beiktatsval. A kt teljestmny hnyadosa ppen a sugrzsi eloszls szlessgt adja, s gy
ezzel az eljrssal a mdustr-tmr kzvetlenl, letapogats nlkl hatrozhat meg.
Ez az eljrs igen egyszer, s ltalban nagyon pontos eredmnyt szolgltat. Ezek a
tulajdonsgok alkalmass teszik a mindennapi gyakorlat cljra. Klnleges figyelmet csak a
maszk megfelel elksztsre kell fordtani, mivel a nem kell precizitssal elksztett szr
slyos mrsi hibt okoz. Legyakrabban elfordul maszkhibk a maradk elfedetlensg,
illetve a maszk kzepnek tl kicsi felbontkpessge.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
43/69
43
3.5. Levgsi hullmhossz mrseA msodrend mdus (LP11) levgsi hullmhossza igen fontos jellemzje az
egymdus szlnak, mivel ez a hullmhossz az egymdus viselkegs als hatrt jelenti.
Ennek alapjn clszer teht, ha a levgsi
hullmhossz minl rvidebb, hogy az zemi hullmhossztl tvol essen, megakadlyozva
ezzel az esetleges magasabbrend mdusok terjedst, ami a diszperzis karakterisztika
komoly romlsval jrna.
Az 1550 nm-es tartomnyban zemel fnyvezetk rzkenyebbek hajltsokra, ahol
sszefggs figyelhet meg a hajltsi vesztesg s a levgsi hullmhossz kztt. Ennek
alapjn - ellenttben az elzekkel - az volna a kvnatos, ha a levgsi hullmhossz minl
kzelebb esne az zemi hullmhosszhoz, mivel ekkor a terjed mdus jobban koncentrldna
a magban, ami cskkenten a hosszhullmon jelentkez hajltsi vesztesgeket.
A levgsi hullmhossz referencia mrsnek defincis elrendezst meghatrozza a
kt ellenttes kvetelmny.
Ha az elz kvetelmnyt tekintjk fontosabbnak, a levgsi hullmhossz mrst clszer
egy rvidebb, kls mechanikai feszltsgektl mentes szlon elvgezni. Ha az zemi
hullmhosszat az gy elvgzett mrs alapjn hatrozzuk meg, elegenden nagy
magasabbrend mduselnyomst kapunk. Ha viszont a kis hajltsi vesztesgeket biztost,msik kvetelmnyt tartjuk fontosabbnak, akkor jobb a mrst egy mr kbelezett gyrtsi
hosszon elvgezni. Az gy megvlasztott zemi hullmhossz cskkenten a
hosszhullmokon jelentkez hajltsi vesztesgeket, ugyanakkor mg rvid
hullmhosszokon is kell mduselvlasztst kpes biztostani, ha az sszekttets nem
tartalmaz tl rvid szlakat.
Az eddigi tapasztalatok azt mutatjk, hogy a kbelezett s kbelezetlen szl levgsi
hullmhossza kztt se elmleti, se tapasztalati ton determinisztikus sszefggs nemllthat fel, mivel a levgsi hullmhossz vltozsa ersen fgg a szl s a kbelezs
szerkezettl, valamint technolgijtl.
Megllapthat azonban, hogy a kbelezs ltalban a levgsi hullmhossz nhnyszor 10
nm-es cskkensvel jr.
Ha a mrst a kbelezetlen szakaszon vgezzk, gy az ennek alapjn meghatrozott
zemi hullmhossz minden gyakorlatban elfordul esetben kpes biztostani az sszekttets
stabil egymdus mkdst. Mg ha a mrst a kbelezett szlon vgezzk, gy az
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
44/69
44
egymdus mkds csak a mrsi mintnl hosszabb, vagy azonos hosszsg, azonos
technolgival kszlt kbelekre garantlhat.
A levgsi hullmhosszat a gyakorlati mrsi s tervezsi clokra azzal a
hullmhosszal definilhatk, amelynl a fnyvezetben terjed sszes fnyteljestmny s az
alapmdus ltal hordozott teljestmny hnyadosa ppen egy elre meghatrozott kis rtkkel
egyenl.
A CCITT a levgsi hullmhossz meghatrozsra Referencia Mrsi Eljrsknt
ajnlja az gynevezett tvitt teljestmny mdszert mind a kbelezetlen, mind pedig a
kbelezett szlhoz.
Ezenkvl mg tbb lehetsg ltezik a levgsi hullmhossz meghatrozsra, amelyek
alapja valamilyen optikai tviteli jellemz (pl.: mdusmez tmr, kzeltri eloszls)
spektrlis mrse.
3.5.1. Kbelezetlen fnyvezet szl levgsi hullmhossznak meghatrozsatvitt teljestmny mdszerrel
Ezzel a mdszerrel a rvid (2 m) vizsgland szlon tvitt teljestmnyt az tvitt
referencia-teljestmnnyel hasonltjuk ssze.
A referencia-pontokat ktfle eljrssal kaphatjuk meg:
a., kis sugar hurokkal a vizsgland szlbanb., 1-2 m hussz tbbmdus szllal.
A fnyforrsnak s a detektornak a vizsglati hullmhossz-tartomnyban (1-1,6 m)
stabilan kell mkdnik. Fontos az alapmdus s a magasabbrend mdusok azonos
gerjasztse (Lambert-forrs).
A vizsglati elrendezst a 3.11 bra mutatja.
A 2 m hossz vizsglati szl kt, 140 mm sugar ritk mentn sszekttt vbl (flkrbl)
ll.
Az als flkr elmozdulhat, a mechanikai feszltsgek elkerlse rdekben. Mrni kell a
P1() kimen teljestmnyt - a vrt levgsi hullmhossz krli elg szles svban a ,
fggvnyben.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
45/69
45
Ezutn kt lehetsg van a levgsi hullmhossz meghatrozsra, attl fggen, hogy milyen
referencia mintt vlasztunk.
a.) Referencia mintaknt a vizsglt szlat vlasztjuk, melyen egy krlbell 30 mm
sugar hurkothozunk ltre a msodrend LP11 mdus kiszrsre. Majd meghatrozhat a
P2() kimeneti teljestmny, ugyanabban a hullmhossztartomnyban.
A 3.12 bra szerint az c levgsi hullmhossz az a legnagyobb hullmhossz rtk, melynl
R()=0,1 dB
3.12 bra
( ) ( )
( )
2
1lg10P
PR =
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
46/69
46
b.) Referencia mintakn vlaszthat 1-2 m hossz tbbmdus szl. Szintn mrjk a
P2() kimeneti teljestmnyt a vizsglt szlval azonos hullmhossztatomnyban. Ekkor a
3.13 bra szerint az R() grbnek s egy olyan egyenesnek {2.vonal) a metszspontja, amely
prhuzamos az R() hosszabb hullm, rszhez illesztett egyenessel {1.vonal) s attl 0,1dBtvolsgra van.
3.13 bra
3.5.2. Kbelezett fnyvezet szl levgsi hullmhossznak meghatrozsa aztvitt teljestmny mdszervel.
A mrsi eljrs s az alkalmazott szmtsok teljesen megegyeznek az elzekben
rszletezettekkel, azzal a klnbsggel, hogy a vizsgland minta egy, a 3.14 bra szerinti
kbel.
3.14 bra
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
47/69
47
Ez egy 22 m hossz kbel, amelynl a mindkt oldalra tllg 1-1 mteres
kbelezetlen szlon x=40 mm sugar hurkot kpeznk. Esetleges nagyobb sugar hajltsok
megengedettek a szlon, illetve kbelen, mert az nem okoz mrsi hibt.
Alternatv eljrsknt vizsglati mintaknt hasznlhat a 3.15 bra szerinti msodlagos
bevonattal rendelkez szl, ahol x=40 mm s r> 140 mm.
3.15 bra
3.6. Kromatikus diszperzi mrseA kromatikus diszperzi ismerete a fnyvezet szlak tviteli kapacitsnak
meghatrozshoz szksges. Az egymdus szlon az impulzuskiszleseds j kzeltssel
megadhat a szl hossznak, az optikai spekrum szlessgnek s a kromatikus diszperzinaka szorzatval. A kromatikus diszperzit a csoportfutsi id hullmhossz szerinti derivltjaknt
definiltk. Mivel az egymdus szlak diszperzis llandja igen kicsiny, ezrt a
svszlessg vagy az impulzuskiszleseds kzvetlenl elg nehezen mrhet, gy ltalban
ezeket a mennyisgeket a kromatikus diszperzi mrsn keresztl, szmtssal hatrozzk
meg.
ltalban a kromatikus diszperzi nem tl kritikus szlparamter,gy a gyri mrsek
sorn rendszerint csak szrprbaszeren ellenrzik.
A kromatikus diszperzi mrsnek technikjt alapveten meghatrozza a mrshez
hasznlt szlminta hossza. Hossz szlmintk esetben id- vagy frekvencia- tartomnybeli
mrst alkalmaznak, mg rvid szlmintk esetn a mrs vgezhet direkt mdon, pldul
interferometrikus mrsi eljrssal, vagy indirekt mdon, pldul a mdusmez tmr
spektrlis mrsvel.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
48/69
48
3.6.1. Fziseltolsos mdszerEz a CCITT ltal Referencia Mrsi Eljrsknt ajnlott frekvenciatartomnybeli
mrsi mdszer.
A mrs elve a kvetkez: Amplitudban modulljuk a kivlasztott vizsglati hullmhosszfnyjeleket (A modull jel lehet szinusz, trapz vagy ngyszghullm is). Megvizsgljuk,
hogy milyen mret fzistolst okoz a modullt jelben a szlon val thalads a vlasztott
hullmhosszakon.
A fzistolsokbl meghatrozhat az idkss, majd pedig a futsi id derivltja adja a
diszperzi rtkt.
Ez a vizsglati mdszer az 1 km-nl hoszabb szlak vagy kbelek mrsre
alkalmazhat.
Alkalmas vizsglati elrendezs lthat a 3.16 brn.
Fnyforrsknt lzerdida vagy fnyszrs vilgtdida is alkalmazhat. A megfelel
hullmhossztartomny tfogs rdekben tbb fnyforrst kell hasznlni. A jelforrsok
kimenett gy kell a vizsgland vagy a kalibrcis szlhoz csatolni, hogy minden egyes
fnyforrs fizikai thossza a vizsglat sorn lland Iegyen.A modultornak a megfelel
pontossg elrshez nagy frekvenciastabilitssal kell mkdnie (10-8).
A modull frekvencia kivlasztsnl kt ellenttes kvetelmnyt kell figyelembe
venni. Egyrszt megfelelen alacsony frekvencit kell vlasztani annak rdekben, hogy
elkerljk a 360-nl nagyobb fzistolst. Ugyanis n=360-os fzistols utn a kapott
eredmnyt nem lehet kirtkelni. Msrszrl pedig a modull frekvencinak elegenden
nagynak kell lennie a megfelel mrsi pontosg megvalstsa rdekben. A helyes
modull frekvencia vlasztsa fgg:
- a szlminta hossztl
- a vrhat diszperzis meredeksgtl
- a vizsglberendezs fzisstabilitstl
A 3.16 brn lthat, vltoztathat optikai csillapts a mrend teljestmnyt abba a
tartomnyba helyezi, amelyben a detektor-erstfzismr rendszer (amely csak a modull
jel Fourier alapharmnikusra vlaszol) megfelel pontossggal dolgozik.
Referencia jel:
A modull jellel azonos frekvencij referenciajelet kell a fzismrhz vezetni,
melyhez kpest a jelforrsok fzisa mrhet.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
49/69
49
A referenciajelet ltalban a modulljelbl szrmaztatjk, amely vele kttt fzis kell hogy
legyen.
Ahogyan a 3.15 bra mutatja, klnbz mdokon lehet allltani a referenciajelet, attl
fggen, hogy a fnyforrs s a detektor trben milyen tvol helyezkedik el egymstl.
Hasznlhat elektromos vagy optikai sszekttets, a referencia jel tvihet hullmhossz-
multiplexelst hasznlva a vizsglt szlban is.
A berendezs vezrlsre az adatgyjsre s az adatok szmszer kirtkelsre szmtgpet
hasznlhatunk.
Kalibrls:
A bemeneti fzis mrshez egy rvid (a szl hosszsgnak 0,2%-a), a vizsgland szllal
azonos tpus szlat kell vlasztani. A fziskalibrl szlat a mrkszlkbe helyezve meg
kell mrni minden egyes jelforrs fzist (Pm()) a referencia jelhez kpest.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
50/69
50
3.16 bra
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
51/69
51
A vizsgland minta mrse:
A vizsgland szlat a mrkszlkbe helyezve meg kell mrni a szlbl kilp jel
fzist {Pout(1)) a vlasztott hullmhosszakon (a referenciajelet alapul vve).
Szmtsok:
Minden egyes hullmhosszon a mrt bemeneti fzist ki kell vonni az
adott hullmhosszon mrt kimeneti fzisbl. A relatv csoportfutsid ps/km-ben minden 1
ahol:
- out a kimeneti fzis fok-ban mrve- in a bemeneti fzis fok-ban mrve- f a mudull hullm frekvencija MHz-ben- L a vizsgland minta s a kalibrl szl hossznak a klnbsge km-ben
Ahhoz, hogy ebbl a diszperzira szakszer eredmnyt kapjunk, a felvett mrsi
pontokra valamilyen alkalmas grbt kell illesztennk, majd kpezni kell a derivltjt.A mrt fajlagos hullmhossz szerinti csoportfutsidt a kvetkez kifejezsekhez kell
illeszteni:(ahol oa relatv futsid minimuma, a 0zrus diszperzij hullmhossznl, s Soa
diszperzi meredeksge 0-nl.).
A CCITT 6.652 ltal meghatrozott szlnl:
A kromatikus diszperzis egytthatt a D()=-o)So differencilt ngyzetes kifejezsbl
lehet meghatrozni.
( )
( ) ( ) 610360
=
Laoiiniout
i
( )
2200
0 8
+=
S
( )
d
dD =
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
52/69
52
A CCITT 6.653 ltal meghatrozott szlnl:
s
A CCITT 6.654 ltal meghatrozott szlnl:
s
ahol az 1550 -es index az ezen a hullmhosszon (nm-ben) val rtket jelenti.
A fenti kifejezsek csak az ajnlsban meghatrozott szl mkdsi hullmhosszakrl adnak megfelel pontossgot
( ) ( )20
0
2
+= S
( ) ( ) ( ) ++= 15502
15501550 15502/ DS
( ) ( ) 15501550 1550 DSD +=
( ) ( ) 00 SD =
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
53/69
53
Tipikus futsid- s diszperzis grbe lthat a 3.17 brn.
A mrsi eljrs nagy elnye, hogy viszonylag egyszer mrsi sszellts mellett is
kpesek lehetnk a futsi id nagy pontossg meghatrozsra a megfelel fzisok
detektlsval.
3.17 bra
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
54/69
54
3.6.2. Differencilis fziseltolsos mdszerEz az eljrs is - az elzhz hasonlan - a frekvenciatartomnybeli mrsek kz
sorolhat.
A mrs elve a kvetkez:Ennl az eljrsnl egy modullt fnyforrst csatolunk a vizsgland szlba. A szlbl
kt klnbz hullmhosszon kilp modullt jel fzist hasonltjuk ssze. Majd a kt
hullmhossz kztti tlagos kromatikus diszperzit a differencilis fziseltolsbl, a
hullmhosszak kztti klnbsgbl s a szlhosszbl hatrozzuk meg.
A kt vizsglati hullmhossz kz es hullmhosszon a kromatikus diszperzis egytthatt a
kt hullnhossz kztti tartomny tlagos kromatikus diszperzijval egyeznek ttelezzk fel.
Ez az eljrs szintn a hosszabb szlak vizsglatra alkalmas.
Az elz mrsnl ismertetett fnyforrs hasznlhat, a modull frekvencia
megvltoztatsnl is ugyanazokat a megfontolsokat kell tennnk. Valamennyi mrshez kt
hullmhossz szksges, amelyek tvolsga tipikusan 2-20 nm kztt van.
A differencilis fzismrs tbbflekppen megvalsthat:
a.) A 3.18 brn lv kapcsolssal megvalstott mrsnl a jelfeldolgoz elszr az
els vizsglati hullmhosszon, majd a msikon jegyzi fel a fzist. Ezutn a kromatikus
diszperzit a kzponti hullmhosszon a differencilis fzisbl s a szlhosszbl hatrozzuk
meg.
b.) A msodik plda a 3.19 brn lthat.
A vezrl nhnyszz Hz-es frekvencival kapcsolgatja a hullmhosszvlasztt a kt
hullmhossz kztt. A fzismr a hullmhosszmodullssal szinkronban lv vltakoz
ram jelet llt el, melynek amplitudja arnyos a kt vizsglati hullmhossz kztti
differencilis fzissal. Ezt kveten a jelet egy lock-in erst demodullja, amivel a
differencilis fzisnak megfelel nagysg egyenram jelet kapunk. Ennek ismeretben a
kromatikus diszperzi kiszmthat.
b.) A 3.20 brn lthat megoldsnl a fzismr szmra a referenciajel a kt vizsglatihullmhossz kzl az egyik maga, amelyik vgighalad aszlon. A kt, eltr
hullmhossz jel fzisklnbsge meghatrozhat, amelybl a kromatikus diszperzit
szmtani tudjuk.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
55/69
55
3.18 bra
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
56/69
56
3.19 bra
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
57/69
57
3.20 bra
Vizsglati eljrs:
A minta mrse: A i tlagos hullmhossz i' , i" hullmhosszpr differencilis
fzist le kell mrni, az elzekben vzolt mdszerek valamelyikvel.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
58/69
58
Kalibrls: A berendezs egyes rszei kromatikus ksleltetsnek a kompenzlsra
szksges elvgezni a kalibrcit. A mrend szlval azonos tipus rvid (a vizsgland szl
hossznak 0,2 %-a) kalibrl szlat kell hasznlni. Ezt a szlat a mrkszlkbe helyezve
mrjk ihullmhosszon i', i"hullmhosszpr (i) differencilis fzist.
Szmits: A kromatikus diszperzis eggytthat minden egyes ihullmhossznl:
Ps/(nm km)
Ahol:-, i nm-ben
-
f a modull hullm frekvencija Hz-ben- L a vizsglt minta s a kalibrl szl hosszsgnak a klnbsge km-ben van
megadva.
A mdszer nagy elnye, hogy nem kell bonyoplult sszefggseket hasznlni a
diszperzis egytthat meghatrozsra.
3.7. Impulzusksleltets mrseEzt az idtartomnyban vgezhet mrst a CCITT Alternativ Mrsi Eljrsknt
ajnlja. Szintn a minimlisan 1 km hossz fnyvezet kromatikus diszperzijnak a
meghatrozsra alkalmas.
A mrshez olyan fnyforrs szksges, amely kpes rvid idtartomny (~ 400 ps),
de elegend intenzits, valamint trbeli s idbeli stabilits impulzusok elllitsra.
(Alkalmazhat tbb injekcis lzerdida vagy ND: YAG lzert tartalmaz Ramanszl-
lzerrendszer monokromtorral.). Fontos, hogy elegenden kicsi legyen az impulzus
hullmhossznak a spektrlis szlessge (max 10 nm). Jeldetektorknt az elfordul
intenzitstartomnyon bell lineris, nagy sebessg optikai detektort kell hasznlni.
A detektlsi rendszer rzkenysgnek nvelsre szlessv ersit, az lland
jelamplitud fentartsra optikai csillapit hasznlhat.
Szksg van mg olyan kijelzeszkzre ltalban nagyfrekvencis mintavtelez
oszcilloszkpot hasznlnak -, amely kpes az optikai impulzusok ralativ rkezsi idejnek
egy kalibrlt idskln val kiejzsre.
( ) ( ) ( )
=Lf
D iii360
1012
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
59/69
59
Ehhez gondoskodni kell a vizsgland minta s a referencia minta ksleltetsi
klnbsgnek a kiegyenlitsrl a detektl eletronika inditjelnek elllitsa sorn. E clra
digitlis ksleltetdetektor hasznlhat. A mrberendezs vezrlsre, az adatok gyjtsre a
kirtkelsre szmitgpet hasznlunk. Mindezen eszkzk lthatk a mrs kapcsolsi
vzlatt mutat 3.2l. brn.
A mrsi eljrs a kvetkez lpsekbl ll:
Referencia mrsek:
Rvid {a vizsgland szlhossz 0,2%-a), a mrend szlmintval azonos tpus szlat
kell hasznlni. A referenciaszlat a mrkszlkbe helyezve a fnyforrs hullmhosszt
belltjuk az els vizsglati hullmhosszra. Ez lesz a referencia hullmhossz. Ekkor be kell
lltani a ksleltet genertort is, hogy a bemen impulzus alakja lthat legyen.
A fnyforrst a kvetkez hullnhosszra kell lltani, s a ksleltet genertor
vltoztatsa nlkl mrni kell az ezen impulzus helyzete s a referenciahullmhosszon mrt
impulzus helyzete kztti klnbsget (in(i)). Ezt az sszes elrt hullmhosszon meg kell
ismtelni.
3.21 bra
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
60/69
60
A minta mrse:
A mintt a mrkszlkbe helyezve ki kell vlasztani az els hullmhosszat
(referencia hullmhossz), s a ksleltetgenertort gy belltani, hogy a kimeneti impulzus
az oszcilloszkpon lthat legyen. Az impulzus helyzett jegyezzk fel. Ezutn a fnyforrst
a kvetkez hullmhosszra kell lltani a ksleltet genertor vltoztatsa nlkl s mrni kell
az ezen impulzushelyzet, s a referencia hullmhosszon kapott impulzushelyzet kztti
idklnbsget {outi). Ezt az sszes elrt hullmhosszon meg kell ismtelni.
Szmtsok:
A mrt bemeneti impulzus ideltolst az sszes hullmhosszon ki kell vonni a
kimen impulzusnak az ugyanazon a hullmhosszon mrt eltolsbl.
A hosszegysgre vonatkoz csoportfutsi id minden iesetn:
ahol L a vizsglt szl s a referencia szl hosszsgnak a klnbsge.
A tovbbiakban a " fziseltolsos mdszer"-nl kifejtett szmtsok szerint kell eljrni.
A mrt rtkek pontjaira az ott rszletezett kifejezsek segtsgvel alkalmas grbket kellilleszteni, majd pedig a kromatikus diszperzit meghatrozni.
Az itt ismertetett mrsi mdszernek tbb htrnya van a frekvenciatartomnybeli
mrsekkel szemben. Egyrszt az igen rvid (nhny ps) idtartamok mrse meglehetsen
kompliklt, kifinomult eszkzk hasznlatt teszi szksgess. Msrszt pedig a
fzisklnbsg mrse, kisebb dinamikatartomny ignye miatt, LED-es adelemek
alkalmazsval is megoldhat, ez pedig annyit jelent - tekintve a LED-ek nagyobb spektrlis
vlasztkt -, hogy a mrst a spektrum lnyegesen tbb pontjn tudjuk elvgezni.
( ) ( ) ( )
L
iiniouti
=
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
61/69
61
3.8. Mikrogrblet rzkenysg vizsglataEz a mrs nem rutinmrs, rendes krlmnyek kztt a szl ltalnos kirtkelshez
nem hasznljk, ltalban a termkszabvnyban nincs elrva
A vizsglat elve a kvetkez:
Krlbell 400m szlhosszat egy folyamatosan vltoztathat tmrj dobra tekernek,
oly mdon, hogy a szlon keresztezsek, tlapoldsok ne jjjenek ltre. A makrogrbleti
hatsok elkerlse rdekben a dob tmrje legalbb 200 mm legyen. A fellett
meghatrozott rdessg anyaggal (pldul 40 m rdessg alumniumoxid - vegpaprral)
kell bevonni. A dob kitgtsa sorn a szl nylst kell mrni (Ez megvalsthat a
fziseltols mrs szerinti elrendezst hasznlva.). A csillapts visszavgsos - vagy
visszaszrsos-mdszerrel mrhet. Ezek utn a szl csillapts egytthatjnak a vltozsa
megadhat a szl hossznak nylsa (%) vagy az alkalmazott vonalnyoms (N/mm)
fggvnyben. A kapott mrsi pontokat a kezdponton thalad egyenessel kzeltve, az
egyenes meredeksge a vizsglt szl mikrogrblet-rzkenysgt adja dB/km/%-ban, illetve
dB/km/N/mm-ben.
3.9. Makrogrbleti rzkenysg vizsglataA kvetkezkben rviden ismertetett mrsi eljrs az 1550 nm-es hullmhosszon
zemel egymdus fnyvezetk vizsglatra alkalmas.
A szlat lazn fel kell csvlni egy 0mm vagy 75mm (a termkszabvny hatrozza meg)
tmrj tskre. A vizsglt szl tskn kvli rsze mentes legyen a mrsi eredmnyekbe
szmottev vltozst behoz hajltsoktl. A felcsvlt menetek szmt a termkszabvny rja
el (ltalban 100 az ajnlott). A felcsvls eltt s utn a vizsglt fnyvezet csillaptstvalamelyik csillapts mrsi mdszerrel kell mrni.
Ezek utn a szl makrogrbleti rzkenysge nem ms, mint az egyenes llaptbl
(nagyobb sugar csvls) hajltott llapotba val vltozs kvetkeztben elll
csillaptsnvekeds.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
62/69
62
3.10. Geometriai s optikai mrsekMrsi feladatok
Mivel az egymdus szlak geometriai-optikai viselkedst a mdusmez tmr
tkletesen jellemzi, ezrt ltalban a trsmutat eloszls mrse nem felttlenl szksges.
Azonban a fnyvezet szlak gyrtsa sorn, minsgellenrzskor igny tmadhat a
trsmutat profil pontos ismeretre, ezrt annak mrsre alkalmas mrsi eljrsokat kellett
kidolgozni.
Az egymdus szlak geometriai mrsei magukban foglaljk a mdusmez (ami
gyakorlatilag a magnak felel meg), valamint a hj cirkularitsi s koncentricitsi hibinak
mrseit, s a hjtmr meghatrozst. Mindezen paramterek ltalban nem kritikusak, br
a csatlakozsok, ktsek megbzhatsga szempontjbl igen fontosak. gy rendszerint ezeket
a jellemzket a gyrts utn, szrprbaszeren ellenrzik.
Alkalmazott mrsi eljrsok
3.10.1. Megtrt kzeltrt mdszerA CCITT ezt a mdszert egymdus szlak esetben Alternatv Mrsi Eljrsknt
ajnlja.(Multimdus szlaknl ez a Referencia Mrsi Eljrs).
Ezzel a mrssel pontosan s kzvetlenl a trsmutat eloszlst vizsglhatjuk a
szltmr mentn. Kiszmthatk tovbb a mag s a hj tmrje, a mag/hj excentricits,
valamint a mag s a hj kralakhibja.
A vizsglkszlk vzlatt a 3.22 bra mutatja.
A szlat egy 633 nm-en mkd lzerdida gerjeszti, htulrl pedig egy volframlmpa
fnye vilgtja meg.
A 2. s 3. lencse a szl fkuszlt kpt lltja el. A 3. lencse helyzett a szlkzp
kzpontostsra s fkuszlsra kell belltani, ezzel egyidejleg a lzersugr is
kzpontostva s fkuszlva lesz a szlon. A kszlk felbontkpessgt a fkuszlt pont
nagysga hatrozza meg, melynek a lehet legkisebbnek kell lennie. A kszlk lehetv
teszi, hogy a fkuszlt folt lptethet legyen a szl tmrje mentn.
Az 1. lencse fkuszban elhelyezett tlyuk trbeli szrknt viselkedik.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
63/69
63
3.22 bra
A kb. 1 m hossz szl gerjesztett vgt (minden bevonatot eltvoltva) be kell merteni
egy olyan folyadkcellba, amelynek a trsmutatja valamivel nagyobb, mint a szl hj.
Az brn lthat trcst a kimeneti kpon kell kzpontostani, gy belltva, hogy a legjobb
felbontst adja, s ppen lezrja a szivrg mdusokat. A kitakar trcsa nagysgt s
helyzett szmtssal lehet meghatrozni.
A trcsa mellett halad megtrt mdusokat ssze kell gyjteni, s lencsk segtsgvel
egy fotodidra fkuszlni.
Ha a szl bemenetn a fkuszlt lzerfoltot az tmr mentn vgigvezetjk, a kimeneti
fnykp szge a szlba val belpsi pontnl ltott trsmutatnak megfelelen vltozik. A
megtrt mdusok detektlsval a szl trsmutatvltozsa kzvetlenl megkaphat.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
64/69
64
A kszlk kalibrlst a szlminta nlkl kell vgezni. a kp szgnek vltozsa a
trcsnak az optikai tengely mentn val eltolsval szimullhat. A trcsnak elre
meghatrozott helyzetbe trtn mozgatsval a profil relatv trsmutat-adatokkal
sklzhat. Az abszolut trsmutatk csak akkor kaphatk meg, ha a hj vagy a folyadk
trsmutatja az adott mrsi hullmhosszon ismert.
3.10.2. Kzeltri fnyeloszlsA hasznlhat mrsi berendezs majdnem teljes egszben megegyezik a
mdusmez tmr mrsnl alkalmazott kzeltri letapogatsi mdszer vizsglati
elrendezsvel. A mdszer elnye ppen abban rejlik, hogy viszonylag kevs eszkz
hasznlatval a fnyvezet szl tbb paramtere vizsglhat.
A mrsnl a detektl rendszerek szles sklja alkalmazhat a mrs tpustlfggen. Hasznlhat mikroszkp, amely fnykpez gppel vagy kamerval s video-
analiztorral kapcsolhat ssze. A kamera helyett azonban alkalmazhatunk tlyuk-detektort a
kzeltr letapogatsra, amit egy x-y rhoz csatlakoztatunk.
A fnyintenzitst az tmr mentn vizsglva vonhatunk le kvetkeztetseket a geometriai
jellemzkre (mdusmez s a hj kiterjedse) vonatkozan.
A kzeltri intenzitsbl gykt vonva az elektromgneses tr amplitudjt kapjuk,
amit a skalris hullmegyenletbe helyettestve a trsmutat profil mr szmthat. Aszmitst bonyolultsga miatt-szmtgp vgzi.
Ezzel a mrsi mdszerrel csak a mag s a bels hjtartomny trsmutat eloszlsra
kaphatunk megbzhat eredmnyt.
3.10.3. Egyb mdszerek a geometriai-optikai paramterek mrshezA fnyvezet szlminta n(r) trsmutat profilja meghatrozhat keresztirny
interferometrival. A szlmintt a tengelyre merlegesen kell kivilgtani, majd egy
interferencia-mikroszkpot hasznlva interferencia cskok llthatk el. A cskok
szmtgp-vezrelt detektlsval s digitalizlsval a trsmutat profil megkaphat. A
keresztirny interferencia mdszert az IEC 793-1-A1B tartalmazza.
Az IEC 793-1-A3 mdszer (Ngy koncentrikus kr) a fnyvezet szlak geometriai
jellemzinek s trseinek megfelelsgi vizsglatra alkalmas. Nem hasznlhat azonban a
mag- s hjtmr, a kralakhiba s excentricits tnyleges rtknek a mrsre.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
65/69
65
A hjtmr meghatrozsra mechanikai tmrmrs is hasznlhat. Egy olyan
mrsi sorozattal, melynek sorn a szlat az egyes mrsek kztt elforgatjuk, mrhet a szl
kralakhibja.
Az eljrst rszletesen az IEC 793-1-A4 mdszer rja le.
3.11. Mechanikai s krnyezetllsgi mrsek
3.11.1. Szaktszilrdsg vizsglataA szaktszilrdsgi prba sorn a fnyvezet szlak hosszirny mechanikai
terhelsekkel szembeni szilrdsgt mrik egszen a szakadsi pontig. A szaktszilrdsg az
a mechanikus feszltsg, melynl a szl elszakad. Ez a fnyvezet szlak fontos mechanikaijellemzje, aminek rtke fgg a szlminta hossztl, a terhels nvekedsnek temtl,
valamint a hmrskleti s nedvessgi viszonyoktl. Tbb vizsglat elvgzse utn a szl
szaktszilrdsgt, mint statisztikai adatot adjk meg, az eredmny teht egy statisztikai
eloszls lesz.
3.11.2. Hzsllsg vizsglataEz a nem destruktv mechanikai vizsglat ltalban a szlgyrts utols lpseknt, a
teljes gyrtsi hossz mechanikai ellenrzst szolglja. Ezzel az eljrssal ki lehet szrni a
hibs, nem kielgt szilrdsg szlakat.
A hzsllsgi prbnl a szlat a tovbbi felhasznls sorn vrhat mechanikai
feszltsgnl nagyobb, az gynevezett elenllsgi prbaterhelssel - ami azonban az elrt
szaktszilrdsgnl kisebb terhelik. Ha a szl elszakad, vagy jelentsebb maradand
csillaptsnvekedst szenved, kiselejtezik.
A hzsllsgi vizsglatot a kvetkez hrom mdszer egyikvel lehet elvgezni.
-
5/26/2018 A fnyvezet szlak tulajdonsgai s mrsi technolgii
66/69
66
lland hzfeszltsg vizsglat:
A mrs elvgzshez a 3.23 bra ltal mutatott elrendezst hasznljuk.
3.23 bra
A berendezs hrom csigbl ll, melyek A s C hajtott, B pedig szabadon fut. A B-re
alkalmazott W sly szolgltatja a megfelel nagysg - a termkszabvnyban elrt -
hzert. Lnyeges, hogy a fnyvezet szl s a trcsk kztti srldsi egytthat nagy
legyen. A bellts utn a szlnak a termkszabvnyban elrt vizsglati idnek megfelel
sebessggel kell thaladn