Введение к работе
Актуальность работы. Среди многих средств измерения параметров элоконных световодов (ВС), оптических кабелей (ОК) и, волоконных оактов (ВТ) особую роль играют оптические рефлектометры (ОР), зализугащие метод измерения обратного рассеяния. ОР при эдключении к одному концу ВС, ОК или ВТ позволяют измерять их пину, групповое время задержки, расстояние до локальных зоднородностей, в том числе расстояние до сростков, оптических /фт и разъемов. Кроме того ОР используют для измерения возвратных этерь, коэффициентов затухания в ВС, ОК и на отдельных участках Г, потери в разъемных и неразъемных соединениях ВС. С помощью ОР эжно проводить паспортизацию кабельных участков, необходимую для зогнозирования отказов волоконно- оптических линий связи (ВОЛС) и зоевременного проведения профилактических и ремонтных работ. ОР зляются сложными и дорогими приборами, использующими последние істижения в оптике, электронике и компьютерной технике. К их хническим характеристикам по мере развития ВОЛС предъявляются :е более высокие требования.
Значительный вклад в теорию метода обратного рассеяния внесли ідающиеся иностранные ученые М.Барноски, С.Персоник, Д.Щикетанц и >угие, а также российские исследователи В.В.Григорьянц, К.Чаморовский. Разработке и иследованию ОР посвятили свою стельность известные иностранные ученые М.Гольд, А.Хартог, Ньютон и представители нашей научной школы С.М.Верник, М.Кузнецов, В.Б.Рудницкий, А.А.Мариенков и многие другие. Новые ,еи в метрологическое обеспечение этой области измерения внесли ,ши ученые метрологи А.Ф.Котюк, С.В.Тихомиров, В.Е.Кравцов.
В Российской Федерации в настоящее время существует большой рк ОР в основном зарубежного производства. Несмотря на отдельные зработки ОР в отечественных организациях НПО "Дальняя связь", нтральный НИИ связи, С-Р.6 ГУТ и других серийное производство ОР
до сих пор не налажено и сохраняется зависимость наших предприятие связи от заграничных фирм. В то же время потребность нашей странь в ОР очень велика из-за огромной протяженности наших магистралей связи, на которых все шире внедряются ВОЛС, которые невозможно строить и эксплуатировать без ОР. Причем существует потребность, как в дорогих и универсальных ОР, так и простых, полевых, экономичных и дешевых ОР. Поэтому задача разработки и серийного выпуска отечественных ОР с параметрами на уровне лучших зарубежных образцов является важной и актуальной. Решение этой задачи под силу только большим коллективам опытных специалистов. Причем разработке должна предшествовать научно- техническая систематизация и анализ разрозненных сведений по оптической рефлектометрии из различных источников. Эта работа необходима, т.к. фирмы- изготовители ОР, широко рекламируя свою продукцию, не сообщают об используемых технических решениях, алгоритмах измерения, структурных и принципиальных схемах ОР.
Цель работы. Целью данной работы является создание адекватных математических моделей сигналов ОР от произвольных ВТ для различных зондирующих сигналов, обобщение и анализ информации о структурных схемах и алгоритмах измерения ОР, теоретическая и экспериментальная проверка новых структурных и алгоритмических способов оптимизации параметров ОР.
Задачи исследования. Достижение поставленной цели предполагает решение следующих задач:
1. Систематизация сведений и анализ схем и конструкций
существующих ОР, их классификация. Анализ методических
особенностей рефлектометрических измерений.
2. Разработка математических моделей сигналов ОР неоднородного
ВТ, состоящего из любого числа отдельных ВС, с учетом их затухания
и дисперсии, потерь в разъемных и неразъемных соединениях, с
учетом шумовых характеристик фотоприемного устройства (ФПУ), а
акже линейных и нелинейных искажений сигнала в ФПУ для ОР с ростым и сложным зондирующими сигналами.
-
Разработка и исследование методов и устройств для птимизации процесса накопления сигнала в ОР с простым зондирующим игналом с последовательным и параллельным накоплением сигнала ОР.
-
Сравнительное исследование свойств сложных зондирующих игналов. Разработка и исследование методов и устройсте для птимальной генерации пачек псевдослучайной последовательности ПСП) и накопления сигнала в ОР со сложным зондирующим сигналом.
5. Экспериментальное исследование отдельных технических
ешений, направленных на повышение качественных показателей OP, а
акже комплексная проверка теоретических положений диссертации
утем разработки и исследования макета ОР с использованием
ондирующей ПСП.
Научная..новизна. Впервые предложены, разработаны и исследованы птимальные методы генерации сложных зондирующих сигналов в виде іачек ПСП и оптимизированные методы накопления сигнала ОР при ростом и сложном зондирующих сигналах. Предложен новый метод сключения боковых пиков в автокорреляционной функции усеченных СП максимальной длины.
Предложены и разработаны математические модели, сигнала ОР от еоднородных ВТ с произвольным количеством участков с учетом всех ,идов потерь и дисперсий, а также с учетом шумов, линейных и елинейных искажекний ФПУ при простом и сложном зондирующих игналах.
Разработан и исследован макет ОР с зондирующей ПСП.
Практическая значимость и,реализация .результатов работы.
1. Предложенные и исследованные технические решения,
аправленные на оптимизацию алгоритмов генерации зондирующих игналов и алгоритмов накопления сигнала ОР, могут быть спользованы при разработке широкого класса ОР. Некоторые решения
уже использованы при разработке и изготовлении специализированное
ОР'. *
2. Разработанные математические модели сигнала ОР на выходе ФП! могут использоваться при разработке ОР. Они также позволил! создать ряд обучающих программ (компьютерных лабораторных работ] по изучению метода обратного рассеяния и методик измерени? различных параметров ВТ, позволяющих получить практические навыкк в работе с современным ОР. Программы внедрены в учебные курсы СПЄ ГУТ: Линии связи, Оптические кабели связи, Измерения в ВОСП, а также на факультетах повышения квалификации специалистов отраслей "связь" и "энергетика" и центре обучения "Электросвязь".
Основные положения., выносимые на защиту
1. Разработанные математические модели сигнала ОР для
неоднородных волоконных трактов с учетом всех видов потерь,
дисперсии и реальных параметров ФПУ для простых и сложных
зондирующих сигналов.
-
Новые методы оптимальной регистрации сигналов в ОР с простым зондирующим сигналом с последовательным и параллельным накоплением.
-
Новый тип сложного зондирующего сигнала на основе усеченных ПСП максимальной длины. Оптимальные алгоритмы генерации пачек ПСП и накопления сигнала ОР.
4. Новые технические решения и устройства, обеспечивающие
повышение качественных показателей оптических рефлектометров с
простым и сложным зондирующим сигналами.
5. Результаты исследований отдельных технических решений, а
также разработанного и изготовленного макета ОР со сложным
зондирующим сигналами.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на:
1. Международной конференции посвященной 100- летию изобретения эадио "Современные технологии обучения", г.Санкт-Петербург, 1995 г .2. 5 Российской научно- методической конференции "Пути и методы ;овершенствования учебного процесса", г.Самара, 1996 г.
-
49 научно- технической конференции СПб ГУТ им. проф. М.А. зонч- Бруевича, г.Санкт-Петербург, 1996 г.
-
4 научно- методической конференции вузов и факультетов :вязи, г.Геленджик, 1996 г.
-
Региональной конференции "Современные технологии обучения", -.Санкт- Петербург, 1996 г.
-
50 научно- технической конференции СПб ГУТ им. проф. М.А. эонч- Бруевича, г.Санкт-Петербург, 1997 г.
-
Международной конференции "Современные технологии обучения", .Санкт-Петербург, 1997 г.
SJPyjSjyiia^a&oxbU. Диссертационная работа состоит из введения, тяти глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации 245 стр., в том числе 164 стр. машинописного текста, 77 рис. на 68 :тр. и 28 табл. Список литературы содержит 149 наименований на 13 :тр.