TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU STRUČNI STUDIJ ELEKTROTEHNIKE Valentin Kozjak JMBAG: 2401018216 IDENTIFIKACIJA OPTIČKOG KABELA POMOĆU UREĐAJA AFCID CI 4000 DIPLOMSKI RAD br. 578 Zagreb, lipanj, 2010.
TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU
STRUČNI STUDIJ ELEKTROTEHNIKE
Valentin Kozjak
JMBAG: 2401018216
IDENTIFIKACIJA OPTIČKOG KABELA
POMOĆU UREĐAJA AFCID CI 4000
DIPLOMSKI RAD br. 578
Zagreb, lipanj, 2010.
4
SADRŽAJ
1. UVOD .................................................................................5
2. OPTIČKI INTERFEROMETRI ............................................6
3. VRSTE INTERFEROMETARA ..........................................9
3.1. MICHELSONOV INTERFEROMETAR ........................................ 9
3.2. MACH–ZEHNDEROV INTERFEROMETAR ............................. 11
3.3. SAGNACOV INTERFEROMETAR ............................................ 12
3.4. FABRY– PĖROTOV INTERFEROMETAR ................................ 13
3.5. TWYMAN – GREENOV INTERFEROMETAR .......................... 15
4. AFCID (Acoustic Fibre Cable Identifier) CI 4000 .........16
4.1. TEHNIČKE KARAKTERISTIKE AFCID-a CI 4000 .................... 16
4.2. OPIS UREĐAJA ........................................................................ 17
4.3. PRINCIP RADA AFCID-a CI 4000 ............................................ 19
4.4. PRIMJENE AFCID UREĐAJA U PRAKSI ................................. 29
5. ZAKLJUČAK ...................................................................31
6. LITERATURA ..................................................................32
5
1. UVOD
Ovaj diplomski rad opisuje važne značajke interferometara i njihove primjene u
svakodnevnom životu. Razvojem interferometara i njihovom primjenom u industriji
mjernih uređaja, konstruiran je i AFCID (Acoustic Fiber Cable Identifier), uređaj koji
će mnogima olakšati posao i smanjiti financijske troškove prilikom detekcije optičkih
kabela. U radu je detaljno objašnjen način rada i primjena AFCID uređaja u praktičnoj
primjeni.
Posebnu zahvalnost izrazio bi tvrtci Markoja d.o.o. iz Zagreba koja mi je
omogućila pristup uređaju i sudjelovanju u praktičnoj primjeni uređaja, a koja je
ujedno i ovlašteni distributer i zastupnik tvrtke Fiberpro iz Južne Koreje za područje
Hrvatske, Slovenije, Bosne i Hercegovine, Srbije, Crne Gore i Makedonije.
6
2. OPTIČKI INTERFEROMETRI
Optički interferometri kombiniraju dva ili više svjetlosna vala na način da
dobijemo interferenciju. Interferometrija je tehnika dijagnosticiranja svojstva dva ili
više vala proučavajući interferenciju koja se dobiva superpozicijom. Glavni dio za
dobivanje interferencije je djelitelj snopova (beam splitter). Nekada u prošlosti, da bi
se dobila dva koherentna izvora svijetlosti bilo je potrebno iz jednog izvora načiniti
dva izvora. Razvojem lasera danas je moguće uskladiti takva dva izvora i pomoću
njih izvoditi eksperimente s interferencijom. Interferometri se koriste u meteorologiji,
ispitivanju površina, mjerenjima mehaničkog naprezanja, mjerenjima brzine, u
astronomiji, itd.
Počeci razvoja interferometra nastaju iz pokusa dr. Thomasa Younga, koji je
napravio pokus za testiranje prirode svijetla 1805.g. Koristio je ploču s dvostrukim
prorezom. Na mjestima gdje se svijetlo iz ta dva otvora preklapa, valovi međusobno
interferiraju i na zaslonu se prikazuje niz svjetlosnih pruga.
Slika 1: Youngov pokus
7
Iz proreza koji se ponaša kao točkasti izvor izlaze svjetlosni valovi i upadaju
na dva uska i međusobno bliska proreza (slika 1). Iz ta dva proreza izlaze dva
koherentna vala, jednake amplitude, frekvencije i faze. Na zastoru elektromagnetski
valovi iz jednog i drugog proreza se zbrajaju i daju interferencijsku sliku – valovi su
na prorezima bili u fazi.
Slika 2. Geometrijski prikaz Youngovog pokusa
Na slici 2. vidimo da valovi u točci P imaju različitu duljinu puta i više nisu u
fazi. Razliku između r1 i r2 nazivamo geometrijskom razlikom hoda dvaju valova i
označavamo je s d .
21rrd −=
(2.1)
Točka O (slika 2.) nalazi se u sredini nasuprot dva proreza gdje je razlika d
jednaka nuli, valovi su u fazi, zbrajaju se konstruktivno i to je središnja pruga svijetla
na zastoru. Do te pruge nižu se tamne i svijetle pruge na jednu i drugu stranu.
Razlika d između dvije susjedne svijetle ili tamne pruge jednaka je valnoj duljini
svijetlosti λ . Razmak između pruga ovisi o valnoj duljini svijetlosti λ , razmaku
između dva proreza i udaljenosti proreza od zastora. Valnu duljinu možemo
izračunati pomoću udaljenosti proreza i zastora R , razmaku između proreza D ,
razmaku između pruga y po slijedećoj formuli
R
Dy ∗=λ
(2.2)
U slučaju λ×= kd jedan i drugi val će doći s maksimumom ili minimumom, valovi će
se pojačati i u točki P bit će svijetla pruga interferencije – KONSTRUKTIVNA
INTERFERENCIJA.
8
U slučaju ( )2
12λ
×±= kd jedan će val doći s maksimumom, drugi s minimumom,
valovi će se poništiti i u točki P bit će tama – DESTRUKTIVNA INTERFERENCIJA.
Slika 3: Konstruktivna i destruktivna interferencija
9
3. VRSTE INTERFEROMETARA
3.1. MICHELSONOV INTERFEROMETAR
Michelsonov interferometar jedan je od najčešćih interferometara koji se
koriste u optičkoj interferometriji. Naziv je dobio po svojem konstruktoru Albertu
Abrahamu Michelsonu, koji je 1907.g. dobio Nobelovu nagradu za svoje optičke
instrumente i istraživanja u području spektroskopije. Sastavni dijelovi Michelsonovog
interferometra su laser (koherentni izvor svjetlosti), djelitelj snopa koji djelomično
propušta, a djelomično reflektira svjetlosni signal iz izvora, dva zrcala od kojih je
jedno pomično i detektora.
Slika 4: Shematski prikaz Michelsonovog interferometra
10
Slika 5: Prikaz prolaska svjetlosti u Michelsonovom interferometru
Koherentna svjetlost iz izvora nailazi na djelitelj snopova gdje se dio svjetlosti
reflektira prema prvom zrcalu koje je nepomično, dok drugi dio prolazi kroz djelitelj
prema drugom zrcalu koje je pomično. Svjetlost sa prvog zrcala reflektira se prema
djelitelju, gdje se spaja sa svjetlosti reflektirane s pomičnog zrcala. Ta svjetlost
nailazi na detektor (zastor) gdje se iscrtava interferentna slika. Pomoću preciznog
vijka može se pomicati jedno zrcalo i tako dolazi do izmijenjene slike na zastoru. Ako
se zrcalo pomakne za 2
λ na zastoru se ne vide promjene. Ako se zrcalo pomakne za
4
λ , dolazi do izmjene svijetlih i tamnih pruga na zastoru. Za različite valne duljine
svjetlosti λ dobiva se različita širina pruga interferencije. Broje li se izmjene svijetlih i
tamnih pruga na zastoru može se odrediti za koliko se valnih duljina pomaknulo
zrcalo.
Michelsonov interferometar koristi se za određivanje malog pomaka predmeta,
mjerenje indeksa loma nekog sredstva i za detekciju gravitacijskih valova. Može se
koristiti i za podešavanje drugih uređaja.
11
3.2. MACH–ZEHNDEROV INTERFEROMETAR
Mach–Zehnderov interferometar izveden je iz Michelsonovog interferometra.
Konstruirali su ga Ludwig Mach i Ludwig Zehnder. Sastoji se od lasera (koherentni
izvor svjetlosti), dva djelitelja snopa, dva zrcala i dva detektora.
Slika 6: Shematski prikaz Mach–Zehnderovog interferometra
Koherentna svjetlost iz lasera dolazi na prvi djelitelj signala gdje se jednim
dijelom reflektira a drugim dijelom prolazi kroz djelitelj. Dio koji se reflektira dolazi na
zrcalo na kojem se ponovno reflektira i dolazi na drugi djelitelj signala. Na tom
djelitelju se jedan dio reflektira u detektor 2, a drugi dio prolazi u detektor 1. Dio
signala koji prolazi kroz prvi djelitelj se reflektira na drugom zrcalu u drugi djelitelj
signala. On se također jednim dijelom reflektira u detektor 1, a drugim dijelom prolazi
u detektor 2.
Ovaj interferometar detektira fazni pomak signala, reflektirani signal sa prvog
djelitelja dobiva promjenu u fazi za pola valne duljine, dolazi na zrcalo gdje ponovno
dobiva promjenu u fazi za pola valne duljine zbog refleksije. Na drugom djelitelju dio
12
signala se reflektira na detektor 2, ali zbog loma signala dobiva promjenu u fazi, a dio
prolazi na detektor 1 uz promjenu u fazi ovisno o indeksu loma. Drugi dio signala koji
prolazi kroz prvi djelitelj dobiva promjenu u fazi ovisnu o indeksu loma, dolazi na
zrcalo i dobiva promjenu u fazi za pola valne duljine zbog refleksije. Na drugom
djelitelju dio signala koji se reflektira na detektor 1 dobiva promjenu u fazi za pola
valne duljine zbog refleksije, a dio koji prolazi ima promjenu faze ovisnu o indeksu
loma. Zbroje li se promjene u fazi prvog i drugog signala na detektoru 2, dobije se
razlika faze za pola valne duljine
2
λ i dolazi do destruktivne interferencije, uslijed
čega nema signala na detektoru 2. Ako se zbroje promjene u fazi prvog i drugog
signala na detektoru 1, dobije se ista promjena u fazi i dolazi do konstruktivne
interferencije.
Postavi li se neki uzorak na put jedne ili druge koherentne zrake signala dolazi
do promjene u fazi na tom uzorku i na detektoru 2 više nije destruktivna
interferencija. Mjerenjem količine signala (svijetla) koja dolazi na detektore može se
izračunati promjena faze signala na uzorku.
Zbog dvostrukog dijeljenja signala koristi se kod mjerenja vrlo malih promjena
u duljini optičkog puta, pa se najviše koristi u optičkim mjernim tehnologijama.
3.3. SAGNACOV INTERFEROMETAR
Glavna značajka Sagnacovog interferometra je da postoje dva identična, ali
suprotno usmjerena puta kojima prolazi signal u zatvorenoj petlji prije nego dolazi do
interferencije signala. Namjernim blagim pomakom u orijentaciji jednog od zrcala
proizvesti će se razlika u duljini puta signala, doći će do faznog pomaka i rezultat je
interferencijski signal. Taj fazni pomak naziva se Sagnacov efekt. Kako se signali
preklapaju i nisu odvojeni, Sagnacov interferometar ne može se koristiti u
konvencionalne svrhe. Osnovna namjena ovog interferometra je mjerenje rotacijske
brzine. Michelson i Gale pokušali su pomoću Sagnacovog efekta odrediti kutnu
brzinu Zemlje. Sagnacov efekt ima važnu ulogu u GPS pozicioniranju.
13
Slika 7: Sagnacov interferometar
3.4. FABRY– PĖROTOV INTERFEROMETAR
Fabry-Pérot-ov interferometar (etalon) najčešće je izrađen od dvije prozirne
ploče sa reflektirajućim površinama ili dva paralelna reflektirajuća zrcala odvojena
zračnim rasporom širine od nekoliko milimetara do nekoliko centimetara, jedno od
zrcala može biti pomično. Naziv je dobio po Charlesu Fabryu i Alfredu Pérotu.
Slika 8: Fabry–Pérotov interferometar
14
Najveću primjenu ima u telekomunikacijama, laserima i spektroskopiji gdje se
koristi za mjerenje valne duljine svjetlosti. Napretkom u tehnici izvedbe interferometra
može se izraditi Fabry–Pérotov interferometar s mogućnošću vrlo preciznog
podešavanja. Pomoću ovog interferometra dobivaju se informacije o spektru svijetla.
Višestruko reflektirani signali su u fazi, a fazni pomak δ ovisi o valnoj duljini svjetlosti
λ , kutu svjetlosti kroz etalon θ , razmaku između zrcala d i indeksu loma n
θλ
πδ cos2
2∗∗∗∗
= dn
(3.1.)
2211sinsin θθ ∗=∗ nn – Snellov zakon
(3.2.)
Kut svijetlosti θ ovisi o kutu upadne zrake svijetla po Snell-ovom zakonu (3.2.),
razmak između zrcala d je u rasponu nekoliko milimetara do nekoliko centimetara.
Zrcala moraju imati vrlo visoki stupanj refleksije (R≈99%).
Jedna od važnijih značajki ovog interferometra je njegova sposobnost za
pohranu optičke energije kontinuiranog reflektirajućeg svjetla između dva paralelna
zrcala. Često ga još nazivaju Fabry-Pérotova šupljina. Zbog svojstva rezonatora,
sastavni je dio u svim laserima.
Fabry-Pérotov interferometar ima vrlo veliku rezoluciju, pa time ima mogućnost
razlikovanja spektralnih linija manjih od nanometara.
Slika 9: Fabry–Pérotov etalon u spektrometriji
15
3.5. TWYMAN – GREENOV INTERFEROMETAR
Twyman–Greenov interferometar jako je sličan Michelsonovom interferometru.
Patentiran je 1916.g., prvotno je bio namijenjen testiranju prizmi i mikroskopskih
objektiva. Izumom lasera povećala se korisnost Twyman-Greenovog interferometra.
Slika 10: Twyman–Greenov interferometar
Izvor svjetla za Twyman–Greenov interferometar je kvazi-monokromatski
točkasti izvor koji je od pomoću leće pretvoren u ravni val. Na djelitelju signala
razdvaja se na referentni i testni signal. Referentni signal se reflektira od referentne
površine (zrcalo) natrag na djelitelj signala. Testni signal se reflektira od ispitne
površine (zrcala) natrag na djelitelj signala. Stvaraju se dva komplementarna
interferentna signala od kojih se jedan pomoću leće projicirana u točkasti izvor, a
drugi signal se pomoću leća prikazuje u ravnini.
Ovaj interferometar od velike je važnosti u domeni suvremenih optičkih
ispitivanja. Pomoću njih se određuje kvaliteta površine optičkih elemenata (objektivi,
prizme i sl.).
16
4. AFCID (Acoustic Fibre Cable Identifier) CI 4000
AFCID (Acoustic Fiber Cable Identifier) je uređaj za identifikaciju optičkog
kabela koji je razvijen je za inženjere i tehničare telekomunikacija koji su u potrazi za
jednostavnim i neinvazivnim metodama za identificiranje pojedinih svjetlovodnih
kabela u zdencima, cijevima, centralama i sl.
Identifikacija svjetlovodnog kabela je kritični dio za održavanje instalacija i
mora se obaviti prije rezanja, spajanja ili bilo kakve manipulacije kabelom u sustavu.
Sa CI 4000 korisnik može jednostavno prepoznati optički kabel s laganim dodirom po
njemu. Ovo neinvazivno kuckanje proizvodi audio i vizualnu detekciju od strane
uređaja. Drugim riječima tehničar doslovno može čuti i vidjeti detektirani kabel.
Nositelj patenta inovacija CI 4000 pruža novi neinvazivan način identifikacije optičkih
kabela koji ne zahtijevaju rezanje, savijanje ili zamrzavanje optičkog kabela. Ovaj
instrument je vrlo koristan alat koji uvelike smanjuje vrijeme i trošak za upravljanje,
održavanje i popravak optičkih kabela i mreža.
4.1. TEHNIČKE KARAKTERISTIKE AFCID-a CI 4000
Valna duljina 1550 nm
Maksimalna izlazna snaga >+3dBm, na svakom priključku
Maksimalno gušenje signala 50 dB
Maksimalni omjer signal–šum >30 dB
Tip optičkih konektora FC/PC
Izvor napajanja AC, 100 ~ 220 V, 50 ~ 60 Hz
Potrošnja električne energije < 25 W
Tip zaslona 1 x 30 LED
Radna temperatura 0 °C – 45 °C
Temperatura skladištenja -20 °C – 60 °C
Dimenzije (V x Š x D) 88 mm x 225 mm x 380 mm
Masa cca. 4 kg
17
Ključne značajke AFCID-a:
- nositelj patenta akustičko-svjetlovodne tehnologije
- razvijen za praktičnu primjenu na terenu i zahtjeve za velike klijente
- detektiranje u minuti mehaničkim smetnjama (kuckanje) po optičkom kabelu
na udaljenim lokacijama i centralama
- audio – vizualno otkrivanje detektiranog kabela i u uvjetima velike buke
- veliki dinamički raspon i gušenje signala do 50dB (što odgovara 200 km niti uz
pretpostavku da je prosječno gušenje 0.25dB/km)
AFCID je uređaj koji je razvijen u korejskoj korporaciji FIBERPRO koja se bavi
proizvodnjom i razvojem mjernih uređaja, a prema zahtjevu Korean Telecom-a i
British Telecom-a.
4.2. OPIS UREĐAJA
Slika 11: Prednja strana AFCID-a
Prednja strana uređaja:
A: Prekidač za uključivanje i isključivanje uređaja
B: Signalna LE dioda uključenog uređaja
C: Signalna LE dioda otvorene petlje (U slučaju da optički kabel nije
ispravno spojen i snaga signala na prijemniku AFCID-a nije dovoljna za
detekciju signala, ova LE dioda će svijetliti, “Set / LD off“ signalna LE
18
dioda neće svijetliti i uređaj prestaje raditi, tj. radi u stanju mirovanja i
laser je isključen. Potrebno je provjeriti da li su svi optički priključci
ispravno spojeni i ponovno pritisnuti tipku “Set / LD off“.
D: Priključak za spajanje mobilnog telefona
E: Priključak za mikrofon
F: Priključak za slušalice
G: Signalna LE dioda “prevelikih“ mehaničkih smetnji
H : Zaslon za vizualnu detekciju
J: Tipka “Set / LD off“ služi za uključenje optimizacije uređaja za mjerenje,
za isključivanje lasera i postavljanje uređaja u stanje mirovanja
K: Tipka “Low Noise“ služi za redukciju šuma ili visoku osjetljivost uređaja
L: Tipka “Sat. Alarm“ služi za uključivanje i isključivanje alarma prevelikih
mehaničkih smetnji
M: Podešavanje glasnoće u slušalicama
C
B
A
Slika 12: Zadnja strana AFCID-a i priključci
A: Priključak za mrežni kabel za napajanje
B: Serijski priključak (samo za servisnu komunikaciju)
C: Optički priključci (opasnost od lasera!)
19
4.3. PRINCIP RADA AFCID-a CI 4000
Slika 13: Blok shema rada AFCID-a CI 4000
Koncept rada je srodan interferometru. Laserska svjetlost je podijeljena na dva
dijela, putuje kroz petlju i vraća se u uređaj gdje se obavlja analiza signala.
Slika 14: Prikaz prolaza signala kroz petlju
Optičkom obradom signala u detektoru ta se dva signala miješaju i stvaraju
interferenciju. Interferencijski signal I je određen relativnom faznom razlikom φ∆ od
dva signala i može se izračunati kao:
( )φ∆+= cos1I
(4.1.)
20
Slika 15: Fazna razlika
Fazne razlike između signala nema sve dok vibracije ne stvore nikakve
promjene u vremenskoj domeni.
Slika 16: Prikaz interferencijskog signala prije mehaničkog djelovanja na kabel
U slučaju da dođe do vibracija (npr. pritisak na kabel) u točci P, doći će i do
relativne fazne razlike između signala, slika 17.
Slika 17: Prikaz interferencijskog signala u trenutku mehaničkog djelovanja na kabel
Kako se signali istovremeno propagiraju u suprotnim smjerovima kroz petlju i
prolaze kroz točku P u različitom vremenskom intervalu, dolazi do vremenske razlike
τ pomoću koje se može izračunati udaljenost između točki P i P'. Dok jedan signal u
21
točci P ima faznu promjenu ( )tφ , drugi signal u točci P ima faznu promjenu ( )τφ +t ,
pa je fazna razlika jednaka
( ) ( ) ( )τφφφ +−=∆ ttt
(4.2.)
Budući da se povratna petlja nalazi nasuprot AFCID-a, udaljenost između
točke smetnje P i simetrične točke P' je dva puta udaljenost od točke ometanja i
povratne petlje. Prema relaciji (4.2.) prag osjetljivosti mehaničkih smetnji u uskom je
odnosu sa mjestom detektiranja kabela i blizini povratne petlje, ali je neovisan sa
dužinom cijele petlje. U slučaju da se mjesto detektiranja kabela nalazi jako blizu
mjesta povratne petlje potrebno je koristiti modul s dva predvlakna različitih duljina
(najčešće duljine su 1km i 10km) kako bi se točka najmanje osjetljivosti uređaja
“pomaknula“, pa se na taj način uređaju poveća osjetljivost na mjestima slabe
osjetljivosti, slika 18.
Slika 18: Spajanje modula s predvlaknima
Slika 19: Shematski prikaz prije mehaničkog djelovanja na kabel
22
Slika 20: Shematski prikaz u trenutku mehaničkog djelovanja na kabel
Postoje dva načina spajanja AFCID uređaja prilikom izvršenja detekcije kabela, a to
su:
a) pomoću zatvorene petlje
Slika 21: Detekcija kabela u spoju zatvorene petlje
AFCID uređaj je interferometar koji analizira dva signala ABCDE i ADCBE.
Ovo je osnovni način rada uređaja koji se najčešće koristi za detekciju kabela u
zdencima i cijevima koji nisu označeni od strane vlasnika kabela.
23
b) pomoću otvorene petlje – “Single-end“
Slika 22: Detekcija kabela u spoju otvorene petlje “single–end“
Dodatni modul za detektiranje s otvorenom petljom “single-end“ se sastoji od
sprežnika 1:2 i predvlakna dužine cca 1km. Optički priključci B i E sprežnika spajaju
se optičkim prespojnim kabelom na AFCID uređaj. Na jednom od ta dva optička
priključka spojeno je predvlakno dužine cca 1km.
U ovom slučaju, analiziraju se dva svjetlosna puta ABCDCEF (petlja 1) i
AECDCBF (petlja 2). Postoje i drugi mogući putevi, kao što su ABCDCBF (petlja 3) i
AECDCEF (petlja 4). Ali ti putevi (staze 3 i 4) ne mogu napraviti interferenciju signala
zbog iste dužine. Jedina nuspojava puteva 3 i 4 je smanjenje detekcije optičke
vidljivosti (manji dinamički raspon). Optička vidljivost je smanjena za polovicu u
odnosu na slučaj detekcije s zatvorenom petljom. Međutim, sklop u uređaju koji prima
signal automatski kompenzira smanjenje vidljivosti, tako da ti putevi nisu problem za
detekciju i rad uređaja. Zbog predvlakna, putevi 1 i 2 detektiraju mehaničke smetnje
na optičkom kabelu u različito vrijeme. Ta vremenska razlika jednaka je po cijeloj
dužini kabela, u odnosu na slučaj s zatvorenom petljom.
U slučaju zatvorene petlje mehaničke smetnje na kraju kabela na mjestu
prespoja ne daju vremensku razliku dok na mjestu AFCID uređaja dolazi do
maksimalne vremenske razlike. To je razlog zašto je kod AFCID uređaja osjetljivost
ovisna o udaljenosti mehaničkih smetnji od mjesta povratne veze.
Ovakav način spajanja pomoću “single–end“ modula ima svoje prednosti i
nedostatke, pa se prilikom detekcije kabela izabire metoda koja je najbolja u odnosu
na uvijete kabela za detekciju.
1. Prednosti “single–end“ petlje
- koristi se jedno vlakno kabela (najveća prednost)
- jedinstvena osjetljivost cijelom dužinom kabela
24
2. Nedostaci “single–end“ petlje
- ako se koristi minimalno 4% refleksije od kraja niti, primljena snaga signala se
smanjuje za 20 dB u odnosu na slučaj zatvorene petlje. Signal prolazi sprežnik
1:2 dva puta na kojem je gubitak 6 dB.
- predvlakno je kao mikrofon jer upija šumove iz svoje okoline
- nema filtriranja šuma duž kabela, dok kod detektiranja kabela u zatvorenoj
petlji, zbog simetrije strukture, sve neželjene smetnje po cijeloj dužini kabela
će biti poništene
- ako postoji velika refleksija signala na kabelu u odnosu na refleksiju signala na
kraju kabela, proces podešavanja AFCID uređaja neće biti optimiziran. Postoji
barem jedan FC/PC priključak, i to na poziciji C, iako su standardni priključci
“single-end“ opreme FC/APC. Ako postoji velika refleksija na priključku C,
nastat će drugi interferentni put ABCEF (petlja 5) i AECBF (petlja 6). U ovom
slučaju, AFCID uređaj će optimizirati uvjete za interferentni signal petlje 5 i 6,
ali petlja 5 i 6 ne može otkriti bilo kakve smetnje na kabelu.
Zbog problema podešavanja koje je već spomenuto, “single-end“ modul ne
može biti ugrađen u nove AFCID uređaje, već se uvijek isporučuje kao dodatni modul
za AFCID uređaj.
Nakon što se odabere i spoji na jedan od dva načina spajanja AFCID uređaja,
spoje se slušalice, mikrofon i po potrebi mobilni telefon s AFICD uređajem. Prilikom
spajanja s optičkim prespojnim kabelima posebno treba pripaziti na čišćenje
konektora prije spajanja, da ne dođe do velike refleksije na spojevima ili oštećenja
ferule konektora, i savijanje prespojnog kabela. Uključenjem AFCID uređaja
započinje inicijalizacija uređaja i samotestiranje koje traje cca. 10 sekundi. Nakon
inicijalizacije i samotestiranja uređaja svijetle LE diode tipki “Low Noise“ i „Sat.
Alarm“. Tada se može pristupiti izoliranju kablova u zdencu, slika 23. Međusobno
izoliranje kablova je potrebno kako ne bi došlo do preslušavanja uslijed prijenosa
vibracija (“kuckanje“ po kabelu) i obavlja se na kabelu na udaljenosti 1–1,5 m od
mjesta detekcije. Nakon izolacije cijela petlja mora biti u stanju mirovanja (ne smije
se niti jedan dio u petlji pomicati), pritisne se tipka „Set / LD off“ za optimizaciju
uređaja i uključivanje lasera na AFCID uređaju, kojim započinje proces kalibracije
petlje i inicijalizacije interferometra u AFCID uređaju. Sve to vrijeme kalibracije LE
dioda tipke “Set / LD off“ treperi. Završetkom kalibracije ta LE dioda ostane svijetliti i
25
tada je uređaj spreman za detekciju kabela. Ako LE dioda ne ostane svijetliti proces
kalibracije nije uspio i potrebno je ponoviti postupak uz dodatnu provjeru da li je sve
dobro spojeno i da ne svijetli LE dioda otvorene petlje. Ukoliko ta LE dioda svijetli
potrebno je provjeriti da li je petlja zatvorena pomoću optičkog prespojnog kabela na
razdjelniku ili je petlja predugačka (maksimalna dužina kabela je 100km) za analizu.
Ukoliko je kabel negdje na trasi oštećen (ili je u prekidu) LE dioda otvorene petlje će
svijetliti pa je potrebno izvršiti mjerenje OTDR-om kako bi se provjerilo da na trasi
nema oštećenja kabela.
Slika 23: Izolator kablova prilikom detekcije
Nakon uspješne kalibracije AFCID uređaja potrebno je podesiti glasnoću detekcije u
slušalicama i ukoliko je spojen i mobilni telefon s AFCID uređajem moguća je
komunikacija operatera u centrali i operatera koji vrši detekciju. Ovom vezom
operater koji vrši detekciju također može slušati “kuckanje“ po kabelu koji je
detektiran. Tada se može započeti s procesom detekcije kabela tako da se laganim
udarcima odvijačem (ili nekim sličnim predmetom) po kabelu provjerava koji je kabel
detektiran, slika 24. Prejako udaranje po kabelu ne znači da će instrument lakše
detektirati vibracije i u tom slučaju na AFCID uređaju nakratko zasvijetli signalna LE
dioda da dolazi do prevelikih vibracija na kabelu, a može doći do preslušavanja i
26
krive detekcije kabela. Detekcija kabela se očituje na zaslonu AFCID uređaja tako da
zasvijetle LE diode (ima ih 30 kom) i u slušalicama operatera koji radi s uređajem
čuje se zvuk udaranja po kabelu.
Slika 24: Detektiranje kabela
U uvjetima povećane razine buke okoline, kao što su blizina prometnica,
gradilišta i sl. i visokom osjetljivosti AFCID uređaja dolazi do teže detekcije kabela jer
se buka iz okoline također detektira u uređaju, slika 25.
27
Slika 25: Signal detekcije s visokom osjetljivosti i isključenim filtrom šuma
AFCID uređaj ima ugrađen filtre šuma koji se uključuje pritiskom na tipku “Low
Noise“. Na slici 26 se vidi kako se s uključenom redukcijom šuma lakše detektira
kabel, ali se mora paziti da je na taj način smanjena osjetljivost uređaja.
28
Slika 26: Signal detekcije s niskom osjetljivosti i uključenim filtrom šuma
Mogući je još jedan način detekcije kabela, pomoću prijenosnog uređaja za
reprodukciju zvuka (npr. MP3 player) i posebnog predajnika, slika 27. Upravo taj
predajnik ima najvažniju ulogu jer se pomoću njega zvuk pretvara u vibracije.
Predajnik se postavi na kabel i zvuk koji se pretvara u vibracije AFCID uređaj
detektira i reproducira zvuk. Na ovakav način detekcija je bolja jer se visoke
frekvencije zvuka lakše “prenose“ na kabel. Smanjena je mogućnost preslušavanja
jer se visoke frekvencije zvuka gube unutar nekoliko desetaka cm od mjesta
reprodukcije na kabelu, a i buka okoline ne utječe previše na detekciju. S ovim
predajnikom nije potrebno reducirati šum i time smanjivati osjetljivost uređaja.
29
Slika 27: Predajnik za reprodukciju zvuka
4.4. PRIMJENE AFCID UREĐAJA U PRAKSI
Korisnost ovog uređaja od velike je važnosti za sve telekomunikacijske tvrtke
koje imaju DTK infrastrukturu. Razvojem tehnologija, posebice FTTH programa,
dolazi do povećanja broja kabela u DTK-u, sve je teže detektirati kablove jer su
mnogi neoznačeni. Problem se javlja prilikom proširenja optičke mreže gdje se ne
može utvrditi identitet kabela. Kao primjer može poslužiti slučaj kada je kabel uvučen
u DTK i terminiran s obje strane prije nekoliko godina, ali nikada nije iskorišten za
rad. Danas, taj je kabel teško detektirati običnom metodom detekcije i ako se pristupi
neodgovarajućoj detekciji može doći do milijunskih šteta, pa čak i tragedija.
Može se dogoditi da je cijela jedna optička mreža spojena, ali su kablovi krivo
označeni pa dolazi do problema detekcije gdje pojedini kablovi završavaju. U većini
ovakvih slučajeva koristi se metoda detekcije pomoću vidljivog laserskog izvora, ali
oni imaju nedostatak što se svijetlo ne vidi kod većih udaljenosti (>15km) pa detekciju
30
nije moguće izvršiti. Upravo kod takvih slučajeva AFCID uređaj sa svojim tehničkim
karakteristikama pokazuje svoje prednosti.
Slika 28: Unutrašnjost AFICD-a
Na slici 28 se vidi unutrašnjost AFCID uređaja. Svi dijelovi optičke tehnologije
moraju biti dobro učvršćeni kako prilikom transporta uređaja ne bi došlo do oštećenja.
Na slici 28 može se vidjeti da je interferometar izoliran u posebnom kućištu kako bi
bio dodatno zaštićen.
31
5. ZAKLJUČAK
Ovim radom možemo dokazati koliko su interferometri važni uređaji u praksi i
bez njih mnoge stvari u životu ne bi bile moguće.
Može se zaključiti daje AFCID uređaj koji unosi revoluciju u detektiranje
optičkih kabela, a daljnjim razvojem AFCID uređaja sigurno će se poboljšati tehničke
karakteristike i mobilnost uređaja. Kako se prilikom detekcije kabel ne savija, ne reže
(nema opasnosti od oštećenja kabela), AFCID uređaj se može spojiti i na kabel koji
je u upotrebi, samo treba imati jednu ili dvije slobodne niti u kabelu.
AFCID uređaj može se proizvesti i da radi na drugim valnim duljinama
(1310nm, 1490 nm, 1625 nm) ovisno o želji kupca.
32
6. LITERATURA
Alan Rogers, Essentials of Optoelectronics, Chapman & Hall, UK, 1997
Eugene Hecht, 4 th Optics, Addison Wesley, 2001
AFCIDTM CI 4000 promotional DVD, Fiberpro, USA
AFCIDTM CI 4000 Manual, Fiberpro, USA
http://student.fizika.org/~sgracin/SAMP/seminar2/inter.JPG
http://student.fizika.org/~sgracin/SAMP/seminar2/interferencija.jpg
http://blog.idnes.cz/blog/9759/130030/clanok_foto_736.png
http://wyant.optics.arizona.edu/MultipleBeamInterference/Images/index_gr_88.gif
http://spie.org/Images/Graphics/Publications/FG08_P32_Fabry-
Perot_Interferometer.jpg
http://titan.physx.u-szeged.hu/~fureszg/mtech/I-04/rto2-49-141.jpg
http://www.cleonis.nl/physics/sagnac_img/sagnac_interferometer_256x256.png
http://www.fiberpro.com/
http://www.afcid.com/