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Domingo, 22 Abril 2018 21:46

OTDR

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REFLECTÓMETRO ÓPTICO EN EL DOMINIO DEL TIEMPO (OTDR)

 

       El Reflectómetro Óptico en el Dominio del Tiempo, más conocido con sus siglas inglesas OTDR (Óptica Time-Domain Reflectometer), es el instrumento de campo más importante para el control y supervisión de enlaces de fibra óptica. Posee resolución espacial, es decir, además de detectar los posibles fallos de un enlace, es capaz de ubicarlos en un estrecho tramo del tendido. Esta característica es especialmente interesante en tendidos largos y de difícil acceso, como las líneas soterradas y submarinas.

El fundamento del OTDR es relativamente simple. Conectado a un extremo de la fibra a examinar, emite pulsos luminosos, procedentes de un diodo láser y detecta, con una alta resolución temporal, las señales luminosas que devuelve la fibra. El instrumento calcula entonces la distanciaa la que se encuentra la causa de esa señal de vuelta, según el tiempoque ha tardado en realizar el viaje de ida y vuelta.

 

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Las señales proceden de fuentes diferentes (“eventos”).Algunas están presentes en todos los casos, y otras están producidas por defectos:

• Una pequeña fracción de la luz experimenta reflexión difusa (scattering lineal Rayleigh) en todos los puntos de la fibra. Esta reflexión se da en ambos sentidos. Así pues, se obtendrá un nivel de señal devuelta continuo en cada punto. En detección aparece como una contribución lineal descendente (en escala logarítmica), debido a la atenuación paulatinamente mayor que sufren los puntos más alejados. La pendiente negativa de esta recta es directamente la atenuación por unidad de longitud (dB/km) de esa FO a la longitud de onda del diodo láser 1. Es importante destacar, sin embargo, que un OTDR no es el mejor método para medir atenuación de fibras ópticas. 

• Cualquier imperfección en la fibra produce una mayor reflexión difusa, por lo que se detectará un pico, y a continuación un descenso (puesto que la luz de retorno procedente de puntos más adelantados experimentará una atenuación equivalente a la 

Vuelta). Estos defectos se localizan en puntos concretos del enlace, cuya localización precisa depende de la resolución espacial de la unidad.

• Como imperfecciones se detectan asimismo las soldaduras, conexiones y empalmesprovisionales o permanentes que contenga el enlace. Las soldaduras –bien hechas–introducen una pequeña atenuación (0,1-0,2 dB) por alterar la forma física del núcleo. Los empalmes y conexiones suelen dar pérdidas mayores, al introducir inter fases adicionales. Como se explica posteriormente, algunos eventos producen un pico reflexivo antes de atenuar, y otros únicamente un descenso de potencia.

La salida típica de un OTDR es una representación gráfica de la atenuación en función de la distancia. Tiene una brusca bajada al comienzo que corresponde a la propia conexión entre el instrumento y la FO. La gráfica se extiende hasta una distancia determinada, o hasta que el nivel de señal cae por debajo del límite de detección.

MEDIDA DEL RANGO DINÁMICO DE REFLEXIÓN

Informa sobre los límites de medida de eventos reflexivos. Puede resultar útil si existen eventos que lleguen a saturar elinstrumento. Algunos de los eventos detectados por un OTDR son reflexivos, es decir, remiten una parte del pulso luminoso en sentido contrario, hacia el emisor. En el OTDR, estos eventos se detectan como un brusco aumento de la potencia recibida, seguido de una caída (porque la potencia transmitida a partir de ese punto es menor).

Algunos OTDRs presentan problemas de saturación en el detector cuando les llega un exceso de señal procedente de un evento muy reflexivo. El problema es especialmente grave cuando el evento está próximo a la fuente.

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El Rango Dinámico de Reflexión (Reflective Dynamic Range, RDR) se define como la relaciónentre la potencia reflejada en un evento reflexivo, cercano al conector del panel frontal del OTDR, y la potencia de ruido del sistema. (El nivel de ruido del OTDR está relacionado con el ruido shot de la corriente de oscuridad del detector.)

Este parámetro determina el rango sobre el cual el OTDR puede realizar medidas de la reflexión producida en ciertos elementos reflexivos como pueden ser los conectores, acoples mecánicos etc.

La medida del RDR ayudará a determinar si el instrumento es capaz de realizar capturas precisas en unas condiciones determinadas. En sistemas de fibra que sean muy sensibles a las reflexiones, será necesario utilizar OTDRs con RDR elevados, para asegurar que la reflexión de los diferentes eventos se encuentra por debajo del nivel umbral deseado.

MEDIDA DEL RANGO DINÁMICO DE SCATTERING

Es el rango con que se cuenta para registrar eventos de todo tipo, reflexivos (no saturantes) y no reflexivos. Alcanza hasta el límite de detección del instrumento o hasta el extremo de la fibra.

El Rango Dinámico de Scattering (RDS) es el parámetro que típicamente se asocia con el rango dinámico de un OTDR. Se define como la relación (en dB) entre la señal “retro dispersada”(backscattered, devuelta) en el conector del panel frontal del OTDR y el nivel de ruido del instrumento.

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El RDS resulta muy similar al “Rango de Medida” que determina la atenuación máxima que puede existir entre el instrumento y el evento que se quiere caracterizar, si se desea que el OTDR realice una medida precisa.

 

CARACTERIZACIÓN DE UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN

                    A.- Localización y medida de pérdidas de eventos Reflexivos.

     B.- Medida de la Zona Muerta.

    C.- Medida del coeficiente de atenuación de una fibra.

Eventos Reflexivos.

Se consideran eventos reflexivos todos aquellos fenómenos en los que se produce un cambioen el índice de refracción del medio de propagación. Los casos más habituales en una línea de transmisión son:

• los conectores iníciales y finales de la línea
• las conexiones mecánicas entre fibras (adaptadores, conectores Surco en V)

Los empalmes realizados con máquina de soldar y las curvaturas o micro curvaturas son eventos no reflexivos.

Una reflexión queda caracterizada por tres parámetros:

• Distancia a la que sucede
• Pérdidas que origina en la línea
• Reflectividad que genera, definida como la relación en dB entre la potenciainyectada y la reflejada.

En un conector con pulido plano, la reflexión que se produce es de alrededor del 3,6% ó –14 dB (coeficiente de reflexión de Fresnel). Los conectores comerciales más usuales utilizan pulidos tipo PC que, al no ser planos, introducen una reflexión bastante menor.

En la Figura se pueden observar la Forma de Onda debida a algunos de estos elementos.

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Zona Muerta

Uno de los parámetros principales en un OTDR es su capacidad para detectar eventos reflexivos espaciados una corta distancia.

Todos los sistemas de medida tienen un ancho de banda limitado. En el caso del OTDR el límite se traduce en pulsos detectados con pendientes de bajada no infinitas. Así, si se tienen dos eventos reflexivos muy cercanos, a una distancia crítica inferior a la de Resolución del OTDR, puede que la señal causada por el primer evento no haya finalizado cuando la del segundo empieza a ser significativa. El resultado es que ambos eventos se confunden.

Se denomina Zona Muerta (Dead Zone, DZ)o “Resolucióndeeventos”a la distancia a partir de la cual se comienza a distinguir entre dos eventos próximos.

Este parámetro puede ser muy importante dependiendo de la aplicación. Por ejemplo, si se desea medir y caracterizar una red de fibra óptica en una oficina, donde las distancias entre conexiones pueden ser muy cortas, será necesario un instrumento con una DZ muy pequeña. Por el contrario, si la red que se desea medir es un enlace de larga distancia, donde los empalmes o conexiones se sitúan a varios kilómetros unos de otros, el parámetro será de poca importancia.

 

Zona muerta pérdida de medición.

Otro parámetro utilizado para especificar la calidaddeunOTDR,esla“zonamuertadeatenuación” o Zona Muerta de Pérdida de Medición (LossMeasurement Dead Zone, LMDZ). Sedefine como la distancia tras un evento durante la cual no se puede obtener información de la señal del OTDR, debido a limitaciones en el ancho de banda o a saturación del receptor.

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El parámetro está relacionado con el anterior, aunque aquí se hace referencia a la medición del segundo evento, no ya a su simple detección. Es por ello un criterio más restrictivo que la zona muerta.

La LMDZ puede ser notable si se producen eventos muy reflexivos, ya que el pico de potencia que retorna al OTDR puede ser muy elevado comparado con la potencia detectada por scattering Rayleigh. De esta forma, el detector óptico o el preamplificador se pueden saturar temporalmente y será necesario un tiempo (distancia en la pantalla del OTDR) para que el detector se recupere.

Sin necesidad de llegar a la saturación, debido al ancho de banda limitado del amplificador, la señal no puede volver inmediatamente al nivel de retro dispersión. Cuando esto sucede, no se puede obtener información de la señal presentada por el OTDR, debido a la distorsión de la forma de onda.

Coeficiente de atenuación.

Además de los eventos puntuales que producen pérdidas en localizaciones específicas,la radiación que atraviesa una fibra óptica experimenta una atenuación constante, queprocede de varias causas. Las dos más importantes son la reflexión difusa o scattering Rayleigh, y la absorción. La importancia relativa depende de la ventana de transmisión,tal como se mostraba en la Figura.

La señal base descendente que detecta el OTDR se debe a la retro dispersión, es decir,la parte de la reflexión difusa que se propaga en sentido contrario al de la transmisión.

Dicha radiación, en ausencia de otros factores, equivale formalmente a la que se recibiría de un conjunto infinito de emisores situados homogéneamente por toda la fibra. La potencia recibida de cada tramo diferencial irá disminuyendo a medida que el tramo está más lejos de la fuente, por dos razones:

• La potencia retro dispersada es proporcional a la potencia incidente. Ésta se va atenuando al atravesar la fibra.
• La potencia retrodispersada, a su vez, se va atenuando durante el camino de vuelta hasta el receptor.

Los dos fenómenos, como puede verse, se deben a la atenuación. En pequeña señal, la atenuación se puede considerar lineal en todo el trayecto de ida y vuelta. En esas condiciones, la radiación recibida sufre una atenuación equivalente a un camino doble, puesto que pasa dos veces por el mismo tramo de fibra. Como ya se comentaba en la introducción a la práctica, los OTDR, en general, corrigen esta doble atenuación, y presentan una escala en pantalla que equivale a un solo paso.

La atenuación, expresada en dB/km, se calcula directamente midiendo la pendiente del tramo. Aunque no es un método extremadamente preciso, resulta muy útil por su resolución temporal. Por ejemplo, sirve para detectar tramos defectuosos en tendidos, o para decidir si una atenuación anómala se debe a un tramo en mal estado o a un defecto puntual dentro del mismo tramo.

IDENTIFICACIÓN DE ECOS Y FANTASMAS

Identificación de Ecos.

En sistemas ópticos con varios elementos reflexivos, parte del pulso del láser puede reflejarse más de una vez antes de volver al OTDR. Cuando esto sucede se producirá una forma de onda artificial denominada ECO.

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Los ECOS son más frecuentes en OTDRs multimodo con un gran rango dinámico y siempre que se produzcan eventos muy reflexivos.

En una forma de onda, los dos primeros eventos reflexivos nunca pueden ser ECOS ya que se necesitan al menos dos eventos de este tipo para generar ECO. Otro rasgo característico de un ECO es que no lleva pérdidas asociadas en la forma de onda.

Identificación  de Fantasmas

Otra forma de onda falsa es la conocida como fantasmas. Son muy similares a los ecos pero ocurren por razones muy diferentes.

Los fantasmas se deben a una selección incorrecta de los parámetros de medida, en concreto a una frecuencia de repetición del pulso demasiado alta. Si es así, puede suceder que la reflexión al final de la línea de un pulso no haya llegado al detector cuando se lanza el siguiente pulso. En ese momento se inicia una nueva adquisición de datos y la reflexión del final de línea se solapa con la retrodispersión del segundo pulso y aparece como un evento reflexivo.

Cuando un evento se desplaza de posición o desaparece cuando se cambia el rango de medida, se le puede identificar como un FANTASMA y no como un ECO. Estos últimos son independientes de los parámetros de adquisición.

Si aparece un fantasma durante una adquisición, se debe seleccionar una repetición de pulso más baja para eliminarlo.

REFLECTÓMETRO ACTERNA MTS 5000e

Objetivo

    La siguiente pauta tiene como objetivo principal el poder configurar un equipo de medida  OTDR o reflectómetro, en este caso concreto el modelo ACTERNA MTS 5000e y poder interpretar la grafica para hacer un buen análisis de la medida.

Herramientas

• OTDR
• Bobina de lanzamiento (aproximadamente de 2000 metros).
• Alcohol isopropilico.
• Gasa.
• Sopla polvo

ESCENARIO

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Visto 81 veces Modificado por última vez en Martes, 15 Mayo 2018 22:45
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