Устройство для измерения ширины полосы пропускания оптического кабеля

 

Использование: измерительная техника, в частности для контроля характеристик оптических кабелей. Устройство содержит задающий генератор, формирователь синхроимпульсов, формирователь измерительных импульсов, источник оптического изучения, приемник изучения, фильтр нижних частот, RS-триггер, счетчик, цифроаналоговый преобразователь, цифровой индикатор. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля характеристик оптических кабелей.

Известны устройства для измерения импульсной характеристики волоконных световодов, в основе которых лежит сравнение длительности на входе и выходе световода [1], [2].

Измерительное устройство, описанное в [1], осуществляет измерение во временной области в режиме прохождения через волоконный световод короткого оптического импульса, частотный спектр которого шире полосы пропускания исследуемого тракта, и содержит генератор оптических импульсов, чувствительный оптический приемник с малой постоянной времени, перестраиваемую линию задержки, устройство измерения основных параметров сигнала - осциллограф.

Недостатком данного устройства являются низкая точность измерения из-за наличия перестраиваемой линии задержки, так как неизбежные фазовые флуктуации в тракте задержки синхронизирующего сигнала приводят к искажению наблюдаемого на экране осциллографа импульса, а также низкая производительность из-за необходимости последующих вычислений. Кроме того, данное устройство обладает низкой точностью измерения при малой ширине полосы оптического кабеля, так как амплитуда измерительного импульса резко уменьшается вследствие расширения импульса в измерительном тракте. Длительности импульсов считываются с экрана осциллографа, что приводит к дополнительным погрешностям.

Известно устройство для измерения полосы пропускания оптического кабеля [2], содержащее генератор оптических импульсов, состоящий из последовательно соединенных формирователя синхроимпульса, формирователя измерительного импульса и источника излучения, расположенного напротив входного торца исследуемого оптического кабеля, фотодетектор, расположенный напротив выходного торца исследуемого оптического кабеля, и осциллограф, соединенный входом с выходом фотодетектора.

Недостатком данного устройства является низкая точность, так как мощность сигнала, который поступает на вход канала вертикального отклонения осциллографа, ослабляется более, чем в два раза за счет деления мощности в направленном ответвителе.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для измерения дисперсионных искажений в оптических кабелях [3], содержащее задающий генератор, состоящий из последовательно соединенных формирователя синхроимпульса, формирователя измерительного импульса и источника оптического излучения, расположенного напротив входного торца исследуемого оптического кабеля, и осциллограф, соединенный входом с выходом оптического приемника, узкополосного усилителя синхроимпульса, соединенного входом с выходом оптического приемника и выходом - с входом синхронизации осциллографа.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения, так как при измерении оптических кабелей с узкой полосой пропускания амплитуда импульсов значительно уменьшается вследствие дисперсионных искажений.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что устройство для измерения ширины полосы пропускания оптических кабелей, содержащее задающий генератор, соединенный с входом формирователя синхроимпульса, выход которого соединен с первым входом источника оптического излучения, выход которого соединен с входом исследуемого оптического кабеля, выход которого соединен с входом оптического приемника, дополнительно снабжено RS-триггером, R-вход которого соединен с выходом оптического приемника, S-вход - с выходом фильтра нижних частот, вход которого соединен с выходом оптического приемника, выход RS-триггера соединен с входом счетчика, первый выход которого соединен с входом цифрового индикатора, а второй выход - с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом формирователя измерительного импульса, первый вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выход - с вторым входом источника оптического излучения.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием дополнительных блоков: регулируемого формирователя измерительного импульса, цифроаналогового преобразователя, фильтра нижних частот, RS-триггера, счетчика и цифрового индикатора и их связями с остальными элементами устройства.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "Новизна".

Сравнение заявляемого устройства с другими техническими решениями показывает, что известно устройство [2], в котором реализована схема, использующая задающий генератор, формирователи импульсов, источник оптического излучения, оптический приемник и осциллограф. Однако введение этих элементов в схеме заявляемого устройства в их связи с другими элементами устройства обеспечивает новые свойства, а именно существенное повышение точности измерения за счет возможности использования оптимальной длительности импульса при измерении ширины полосы пропускания оптического кабеля. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "Существенные отличия".

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для измерения ширины полосы пропускания оптического кабеля; на фиг. 2 изображены эпюры напряжения в различных точках схемы.

Устройство для измерения ширины полосы пропускания оптического кабеля (фиг. 1) содержит задающий генератор 1, формирователь 2 синхроимпульса, формирователь 3 измерительного импульса, источник 4 оптического излучения, оптический приемник 6, фильтр 7 нижних частот, RS-триггер 8, счетчик 9, цифроаналоговый преобразователь 10 и цифровой индикатор 11.

Выход задающего генератора 1 соединен с входом формирователя 2 синхроимпульса, выход которого соединен с первым входом источника 4 оптического излучения и с первым входом формирователя 3 измерительного импульса, выход которого соединен с вторым входом источника 4 оптического излучения, расположенного напротив входного торца исследуемого оптического кабеля 5. Излучение с выходного торца исследуемого оптического кабеля 5 поступает на вход оптического приемника 6, выход которого соединен с входами RS-триггера 8. Фильтр 7 нижних частот включен к цепь между выходами оптического приемника 6 и S-входом RS-триггера 8, выход которого соединен с входом счетчика 9. Сигнал с первого выхода счетчика 9 поступает на вход цифроаналогового преобразователя 10, а с его выхода - на вход формирователя 3 измерительного импульса. С второго выхода счетчика 9 сигнал поступает на вход цифрового индикатора 11.

Устройство работает следующим образом.

С выхода источника 4 оптического излучения последовательность синхро- и измерительного импульсов (диаграмма а, фиг. 2) поступает на вход исследуемого оптического кабеля 5, после прохождения по которому оптический сигнал преобразуется в электрический в оптическом приемнике 6 (диаграмма б, фиг. 2), при этом амплитуда синхроимпульса в раз больше порога срабатывания RS-триггера 8. В начальный момент времени на выходе RS-триггера 8 установлен сигнал логического "0", а счетчик 9 находится в таком состоянии, что сигнал на выходе цифроаналогового преобразователя 10 соответствует наибольшей величине длительности измерительного импульса, которая соответствует показаниям цифрового индикатора 11.

По приходе синхросигнала с выхода фильтра 7 нижних частот на S-вход RS-триггера 8 на выходе RS-триггера 8 устанавливается сигнал логической "1". На выходе фильтра 7 нижних частот измерительный импульс уменьшается по амплитуде (диаграмма в, фиг. 2). Однако, поскольку величина его длительности больше ширины импульсной характеристики исследуемого оптического кабеля 5, на выходе RS-триггера 8 снова устанавливается сигнал логического "0".

Сформированный электрический сигнал (диаграмма г, фиг. 2) изменяет состояние счетчика 9 таким образом, что напряжение, вырабатываемое цифроаналоговым преобразователем 10, изменяется в соответствии с изменением длительности измерительного импульса, величина которой отображается цифровым индикатором 11. Процесс уменьшения длительности измерительного импульса повторяется до тех пор, пока его амплитуда на R-входе RS-триггера 8 не превысит значения U_пор. Когда длительность измерительного импульса на входе исследуемого оптического кабеля 5 станет равной по величине ширине импульсной характеристики этого световода, амплитуда измерительного импульса на R-входе RS-триггера 8 уменьшается в раз, что соответствует значению U_пор. При этом состояние на выходе RS-триггера 8 не изменится, а на цифровом индикаторе 11 отобразится величина длительности измерительного импульса, соответствующая ширине импульсной характеристики исследуемого оптического кабеля 5.

В устройстве могут быть использованы задающий генератор, вырабатывающий последовательность прямоугольных импульсов частотой 50 МГц, последовательность синхроимпульсов длительностью 100 нс, последовательность измерительных импульсов длительностью от 400 пс до 10 нс, источник оптического излучения типа ИЛПН и оптический приемник типа ЛФД-2А.

Таким образом, в предлагаемом устройстве точность измерения увеличивается в несколько раз по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ШИРИНЫ ПОЛОСЫ ПРОПУСКАНИЯ ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ, содержащее задающий генератор, соединенный с формирователями синхроимпульса и измерительного импульса, выходы которых соединены с входами источника оптического излучения, выход которого соединен с входом исследуемого оптического кабеля, выход которого подключен к оптическому приемнику, отличающееся тем, что в него дополнительно введены RS-триггер, фильтр нижних частот, счетчик, цифровой индикатор и цифроаналоговый преобразователь, при этом R-вход триггера соединен с выходом оптического приемника, выход которого соединен с входом счетчика, первый выход которого соединен с входом цифрового индикатора, а второй выход - с входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом формирователя измерительного импульса, первый вход которого соединен с выходом задающего генератора, а выход - с вторым входом источника оптического излучения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2