DD268778B1

DD268778B1 - Schaltungsanordnung eines digitalen lichtwellenleiterpruefgeraetes

Info

Publication number: DD268778B1
Application number: DD31295188A
Authority: DD
Inventors: Robert Hoffmann; Erhard Grimm
Original assignee: Mittweida Ing Hochschule
Priority date: 1988-02-16
Filing date: 1988-02-16
Publication date: 1990-08-01
Also published as: DE3903490A1; DD268778A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung eines digitalen Lichtwellenleiterprüfgerätes. Die Schaltungsanordnung eines digitalen Lichtwellenleiterprüfgerätes dient in Verbindung mit einem Lichtwellenleiterfehlerortungsgerät, welches nach dem Impulsechoverfahren arbeitet, zur Feststellung von Fehlern in der Nähe von Steckern, welche z. B. in der Produktion bzw. beim praktischen Einsatz der Lichtwellenleiter auftreten. Außerdem wird die Gesamtzahl der reflektierenden Stoßstellen ermittelt. Die Grundlage dafür bildet ein Monoflop, das zum Zeitpunkt des Anfangsreflexes angestoßen wird. Aus dem Vergleich der Laufzeit des Reflexsignales und der durch den Monoflop eingestellten Laufzeit wird dns Meßergebnis ermittelt.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung eines digitalen Lichtwellenleiterprüfgerätes, mit dessen Hilfe aus den Signalen eines Lichtwellenleiterreflektometers, das nach dem Impulsechoverfahren arbeitet, eine Feststellung von Fehlern in Steckern ohne Angabe der Entfernung möglich ist. Außerdem kann die Anzahl der sich auf der Strecke befindenden reflektierenden Stoßstellen bestimmt werden. Der Einsatz des Gerätes ist damit auf die Kontrolle von konfektionierten Lichtwellenleitern bezüglich reflektierender Stoßstellen in Lichtwellenleitersteckern beschränkt.

Charakeristlk des bekannten Standes der Technik

Heute sind Geräte bekannt, mit deien Hilfe unter Anwendung des Impulsechoverfahrens Ortungsgenauigkeiten von 40mm erreicht werden können.

In einem Forschungsbericht des Institutes für Hochfrequenztechnik, Technische Universität Berlin, wird ein optisches Faserlängenmeßgerät mit oben genannten Eigenschaften von M.Gwiazdowski und H.F.Schlaak vorgestellt. Dieses Gerät arbeitet bei einer Wellenlänge von 850 nm und gibt Lichtimpulse von 2,5ns bei einer Leistung von 5 W ab. Der Empfängerverstärker arbeitet mit einer Bandbreite von 500MHz, und die Auszählfrequenz beträgt 100MHz. Durch den Einsatz eines Mikrorechners wird bei statistischer Mittelung der Meßergebnisse die oben genannte Genauigkeit erreicht. Um dieses Gerät für den beschriebenen Einsatzfall einsetzen zu können, müßte die Steckverbindung vor dem Bruch mittels Immersionsflüssigkeit ganz unterdrückt werden, was sich in der Praxis nicht realisieren läßt. In dem BRD-Patent G 01 M 11 /02 DE 3246928 wird eine Anordnung zur Bestimmung und Ortung von Reflexionsstellen in lichtleitenden Objekten beschrieben. Dabei wird davon ausgegangen, daß man mit einem nach dem Überlagerungsprinzip arbeitenden optischen Faserbereichs-Reflektometer wegen der kurzen Wellenlängen und der damit verbundenen hohen Auflösung Strukturen der integrierten Optik sowie monomodale oder polarisationserhaltende Faserkomponenten oder dgl. analysieren kann. Die Messung wird hier auf folgende Art und Weise realisiert:

Eine gewobbelte Lichtquelle von einem Monomodenlaser läuft auf das Meßobjekt zu. Ein Teil dieser Lichtquelle sowie die an den Reflexionsstellen reflektierten Wellen gelangen über einen Vier-Tor-Faserkoppler zum Lichtempfänger. Aus den Überlagerungen dieser Lichtwellen, d.h. den verhältnismäßig langsamen Lichtenergieschwankungen, folgen Meßwerte für Ort und Betrag der Reflexion. Die Nennwellenlänge des Monomodenlasers liegt z. B. bei 830 nm. Bei eintm Wobbeihub von etwa 2 bis 5 nm liegt die örtliche Auflösung bei 0,1... 1 nm.

In dem BRD-Patent G 01 M 11 /023422513 wird ein einfaches Verfahren zum Überprüfen eines Lichtwellenleiters auf Lichtdurchgang und auf eine durch Defekte verursachte, unzulässige Dämpfungsüberhöhung vorgestellt. Dabei wird das Empfangssignal mit ein elektrischen Signal verglichen und so eine Aussage über die Höhe der Dämpfung getroffen. Mit diesem Prüfverfahren ist allerdings eine Ortung von Steckerbrüchen unmöglich.

Das Patent DD 264299 beschreibt eine Schaltungsanordnung zur Ausmessung von Laufzeiten elektromagnetischer Wellen. Dieses Gerät nutzt statistische Mittelungsverfahren, um eine Ortungsgenauigkeit von ±1,1 m zu erreichen (Ausführungsbeispiel). Diese Auflösung ist zur Lösung der Aufgabenstellung nicht ausreichend. Außerdem ist der technische Aufwand und die Bedienung eines derartigen Gerätes wesentlich komplizierter als die hier vorgestellte Variante, da für die Meßwerterfassung- und Verarbeitung ein Rechner verwendet wird.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung b» steht darin, einen kompliziert aufgebauten Fehlerortungsmeßplatz, welcher nur unter Verwand ng von einem Mikrorechner einen Bruch in Steckerenden orten könnte, durch eine sehr einfache digitale Schaltung zu ersetzen. Dabei soll sich die Bedienung des Gerätes so weit vereinfachen, daß das Meßergebnis nach einer kurzen Voreinstellung sofort vorliegt.

Darlegung des Wesens der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, eine spezielle Schaltungsanordnung zu entwickeln, bei der die örtliche Auflösung einer Messung

auf Lichtwellenleitern zur Ortung von Brüchen in Steckern im Meterbereich liegt. Dabei interessiert lediglich die Aussage, ob im betrachteten Steckerbereich eine Bruchstelle vorliegt oder nicht. Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Anzahl der reflektierenden Stoßstellen, welche sich auf dem zu prüfenden Lichtwellenleiter befinden, zu ermitteln.

Erfindungsgemäß werden an das Reflex· und Synchronisationssignal eines o^rtischon Fehlerortungsgerätes Komparatoren zur Pegelwandlung des Synchronisationssignales und Reflexsignales geschaltet. Zum Zeitpunkt; = to, welcher durch die Überlappung des Synchronisationssignales U₄ mit dem Anfangsreflex U₇ festgelegt ist, wird der hochstabile Monoflop

angestoßen, welcher im Zeitbereich t, bis t₂ ein Signal abgibt. Der Zeitpunkt t_t wird durch die Länge des Anfangsreflexes bestimmt.

DerZeitpunkt t₂ muß innerhalb der durch die Umpolung des Prüflings entstehenden Laufzeitdifferenz liegen (siehe U₃). Beispielsweise kann t₂ folgende Werte annehmen:

n,_r = 1,4682 Gruppenbrechzahl

V₀ = 299,79 · 10* km/s Lichtgeschwindigkeit im Vakuum Sy s LängedesVorweglichtwellenleiters Sr = Länge des Prüflings Die Verbindungsstelle zwischen dem Vorweglichtwellenleiter und dem Prüfling wird mit Immersionsflüssigkeit getränkt. Mittels Anpassung der zwei Lichtwellenleiter aneinander wird durch diese Steckverbindung die Amplitude des Reflexes so stark

unterdrückt, daß eine Auswertung einer direkt folgenden reflektierenden Stoßstelle möglich ist. Liegt der fehlerhafte Stecker an der Verbindungsstelle (siehe U₇), so entsteht bei der Und-Verknüpfung der Spannungen U₇ und Ug ein kurzer Hlgh-Impuls im

Spannungsverlauf von U₈, mit dessen Hilfe das Flipflop gesetzt werden kann, das seinerseits die Anzeige ansteuert. Befindet sich

der fehlerhafte Stecker am Lnde der Leitung (siehe U₇), so kommt es bei der Und-Verknüpfung der Spannungen U₇ und U₉ zu keinem Impuls für U₈. Somit ist durch einfaches Umpolen des Prüflings eine Aussage über die Lage des defekten Steckers möglich. Mit dem Zähler, der durch das Synchronisationssignal initialisiert wird, wird die Anzahl der durch das Meßprinzip auflösbaren Stoßstellen ermittelt (mindestens 1Sm auseinanderliegend).

Ausführungsbeispiel Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen beinhalten: Fig. 1: Schaltungsanordnung Fig. 2: Impulsdia'jramm der Spannungsverläufe

Als optischer Fehlerortungszusatz 1 wird ein OF11 verwendet. Dieses Gerät koppelt optische Impulse in den Vorweglichtwellenleiter 11 ein, die aufgrund der Anpassung der Steckverbindung 12 mittels Immersionsflüssigkeit erst an der Bruchstelle 13 des Prüflings 14 reflektiert werden können. Dabei entsteht die bei U₃ eingezeichnete Laufzeitdifferenz durch die Lage (1st Bruchstelle 13 entweder am Ende der Leitung 15 oder am Steckveibinder 12. Der im Reflexsignal 3 enthaltene Anfiingsreflex hat beim OF11 eine Breite von t_E = 300 ns. Mit dem Vorweglichtwellenleiter 11 wird diese Zeit unter der Voraussetzung t_v a t£ überbrückt, wobei ty die Laufzeit des Vorweglichtwellenleiters 11 ist. Beim Impulsechoverfahren gilt damit:

-t = 30,63 m

2· n_gt

Gewählt wird ein Vorweglichtwellenleiter mit der Länge Sy = 40 m. Die Komparatoren 4 und 7 stellen einfache Schwellwertschalter mit einer geeignet gewählten Triggerschwello dar, in denen das Synchronisationssignal 2 und das Reflexsignal 3 des optischen Fehlerortungsmeßplatzes 1 in TTL-kompatible Signale gewandelt werden. Da im Ausführungsbeispiel als Prüfling 14 ein s_B = 2 m langer Lichtwellenleiter verwendet werden soll, hat die Haltezeit t₂ des hochstabilen Monoflops 6, welcher zum Zeitpunkt t = to über das Und-Gatter 5 angestoßen wird (Überlappung der High-Signale von U₄ und U₇), einen Wert von t₂ = 411,4 ns. Durch die Verwendung eines Monoflops zur Realisierung der Haltezeit kommt es zu keinerlei Synchronisationsproblemen. Im Bereich von At = ±25ns !ißt sich der hochstabile Monoflop abgleichen (t₂' = t₂ ± At),

wobei t/ die nach dem Abgleich eingestellte Haltezelt ist. Das entspricht einer Lichtwellenleiterlänge von As = ±2,552 m. Damit ergeben sich bei voller Auslastung dieses Abgleichbereiches folgende Grenzen für t,:

te < t, < t₂ - At, 300 ns < t, < 391,4 ns.

Gewählt wird t! = 350 ns. Zusammenhängend dargestellt ergeben sich folgende zeitlichen Verhältnisse:

t, = 350ns, tj = 411,4ns, At = ±25ns,t₂' = 411,4ns ±25ns. Laufzeit ti bis zum Bruch 13, wenn der fehlerhafte Stecker an der Steckverbindung 12 liegt:

t_L = 2-^--Sy = 391,8 ns "ο

Laufzeit t_L bis zum Bruch 13, wenn sich der fehlerhafte Stecker am Leitungsende 15 befindet:

t_L = 2 -^- · (sv + s„) = t₂ = 411.4ns Vo

Befindet sich der Bruch 13 am Steckverbinder 12, so wird das Und-Gatter 8 während folgender Zeit durch die Spannungen Ue und U₇ durchgesteuert:

391,8 ns JStS 411,4 ns.

Damit wird das Flipflop 10 gesetzt und die Anzeige 16 leuchtet auf. Liegt der Bruch am Ende 15 der Leitung, so kann das Und-Gatter 8 nicht durchgesteuert werden, da die Spannungen U« und U₇ nicht gleichzeitig High-Potential haben. Nutzt man für den Zähler 9 einen 4-Bit-Binärzahler, so können maximal 14 Brüche gezählt werden, da der Anfangsreflex als erste Stoßstelle verarbeitet wird.

Claims

1. Schaltungsanordnung eines digitalen Lichtwellenleiterprüfgerätes unter Verwendung eines optischen nach ei^m Impulsechoverfahren arbeitenden Fehlerortungsgerätes, eines Signalkomparators für das Reflexsignal, eines Komparators für das Synchronisationssignal, eines Vorweglichtwellenleiters, der mit dem Ausgang verbunden ist, eines Zählers, eines Flipflops von Und-Gattern und einer Anzeige, gekennzeichnet dadurch, daß der Ausgang des Komparators (4) mit einem Eingang des Und-Gatters (5), mit dem Setzeingang des Zählers (9) und dem Rückset^eingang des Flipflops (10) sowie der Ausgang des Signalkomparators (7) mit dem anderen Eingang des Und-Gatters (5), mit einem Eingang des Und-Gatters (8) und dem Takteingang des Zählers (9) verbunden sind, daß zwischen dem Ausgang des Und-Gatters (5) und dem weiteren Eingang des Und-Gatters (8) ein hochstabiles abgleichbares Monoflop (6) geschaltet ist, daß der Ausgang des Und-Gatters (8) miv dem Setzeingang des Flipflops (10) zusammengeschaltet ist und daß das Flipflop (10) die Anzeige (16) ansteuert.

2. Schaltungsanordnung eines digitalen Lichtwellenleiterprüfgerätes nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Unterdrückung des Reflexes an der Steckverbindung (12) mittels Immersionsflüssigkeit erfolgt.