مقياس انعكاس المجال الزمني البصري Optical Time-Domain Reflectometer 

في أواخر التسعينيات، قدم الممثلون الإداريون لـ “OTDR” تقنية بيانات حصرية لتخزين البيانات وتحليل معلومات ألياف “OTDR”، وكان الهدف الرئيسي وراء هذا التطور هو أن يكون عالمياً، لكنّهم حددوا بعض المخالفات في الشكل، وبعد حل جميع مشكلات الاتصال وتمكين الاستخدام المتبادل بين مختلف الشركات المصنعة، تم إنشاء الجهاز في عام 2011م.

ما هو مقياس الانعكاس البصري للمجال الزمني OTDR؟

مقياس انعكاس المجال الزمني البصري “OTDR”: هو جهاز إلكتروني ضوئي يستخدم لتمييز الألياف الضوئية، وهذا هو الجهاز الذي يشبه بصرياً مقياس انعكاس المجال الزمني الإلكتروني، والغرض الرئيسي من هذه الأداة هو العثور على الضوء المشتت أو المرآة الخلفية أو مراقبته عبر الألياف الضوئية التي تحدث بسبب أي عيوب وقشور في الألياف، ويلاحظ الجهاز انتشار إشارة الألياف الضوئي.

يتم استخدام “OTDR” لتحليل عدد قليل من العوامل، مثل فقد ربط وتوهين الألياف وزاوية انعكاس الإشارة وعندما يكون هناك إرسال إشارة من الألياف الضوئية، سيكون هناك بعض الانعكاس في الإشارة وهذه النتيجة في توهين الإشارة الذي يحدث أساساً بسبب عيوب في الكابل، لذلك يتم استخدام “OTDR” أيضاً لتقييم الأدوات في أنظمة الاتصالات الضوئية لمعرفة مستوى فقدان الإشارة.

• “OTDR” هي اختصار لـ “Optical Time-Domain Reflectometer”.

كيفية عمل OTDR:

مقياس انعكاس المجال الزمني البصري هو معدات الاختبار المستخدمة لتقييم فقد الإشارة داخل الألياف من خلال إرسال نبضات إلى الألياف وحساب مستوى الإشارة المشتتة، كما أنّ الجهاز مرفق بمصدر ضوء يسمى الليزر، وهو جهاز استقبال متصل إمّا بدائرة كهربائية أو مقرنة، ويتم إجراء اتصال الألياف والمقرنة قيد الفحص باستخدام موصل اللوحة الأمامية، ويولد الليزر شعاعاً ضوئياً صغيراً ومكثفاً بشدة.

تتحرك هذه النبضات إلى رابط الألياف باستخدام المقرن البصري، وبسبب هذا لن يكون هناك نقل لجميع الإشارات إلى الألياف، ومع ذلك على الرغم من استخدام مقرن، وعند استخدام دائري يمكن التخلص من الخسارة في إرسال الإشارة، ونظراً لأنّ جهاز الدوران يعتبر أدوات الاتجاه المتطرفة التي توجه الإشارة بأكملها إلى الألياف، يرسل المقرن الإشارة المشتتة داخل الكاشف، ويؤدي استخدام جهاز دائري في مقياس انعكاس المجال الزمني البصري إلى تحسين النطاق الديناميكي للجهاز.

لكن إدخال أجهزة التوزيع يزيد من تكلفة الجهاز عند مقارنته بتكلفة إدخال المقرن، ونتيجةً لذلك في وقت انتشار الضوء في الألياف، وبسبب الامتصاص وتشتت رايلي تحدث خسائر قليلة في الإشارات المرسلة بالإضافة إلى ذلك يتم إدخال القليل من الخسائر بسبب أجهزة الربط، وفي حالات قليلة يؤدي الاختلاف في معامل الانكسار أيضاً إلى انعكاس الضوء، ويتحرك هذا الضوء المنعكس نحو “OTDR” ويحدد خصائص الارتباط الليفي.

مواصفات مقياس انعكاس المجال الزمني البصري:

أولاً: منطقة شديدة الخطورة:

إنّه العامل الرئيسي الذي يجب ملاحظته في جهاز “OTDR”، وتعتبر هذه المنطقة ميتة؛ لأنّ الكابل عند هذه المسافة لا يمتلك القدرة على اكتشاف العيوب بدقة، وفي هذه الحالة عندما تنعكس كمية أكبر من الموجة المرسلة، فإنّ الطاقة التي يتم توصيلها في جهاز الكشف الضوئي تكون أكبر من الطاقة المشتتة الخلفية من الطاقة.

كما يؤدي هذا إلى غمر الجهاز بالضوء، وبالتالي يتطلب فترات قليلة من الوقت للتغلب على التشبع، أمّا خلال فترة الاسترداد هذه، لا تمتلك الأداة القدرة على تحديد الانعكاس الخلفي المشتت، وبسبب هذا تتشكل المنطقة الميتة في مقياس انعكاس المجال الزمني البصري.

ثانياً: تتبع “OTDR”:

يتم تتبع الضوء الذي ينعكس على شاشة مقياس الانعكاس، من خلال الصورة التالية يمكن ملاحظة القوة المنعكسة في جهاز “OTDR”:

حيث يشير المحور “x” إلى المسافة بين نقاط حساب اتصال الألياف، بينما يشير المحور “y” إلى المستوى البصري للطاقة الموجود في الموجة المنعكسة، ومن خلال تمثيل مقياس انعكاس المجال الزمني البصري، تم تحديد عدد قليل من النقاط المرصودة على النحو التالي:

• ترجع النقاط الإيجابية في تتبع “OTDR” إلى انعكاس فرينل الذي يحدث عند توصيلات الوصلة الليفية وفي عيوب الألياف.

• بسبب الخسائر التي تحدث في وصلات الألياف، تحدث تحولات في تتبع “OTDR”.

• الأجزاء المتدهورة في “OTDR” هي نتيجة تشتت رايلي، وهذا التشتت هو نتيجة عدم الاستقرار في معامل انكسار الألياف، وهذا يمثل سبباً حاسماً لتوهين الإشارة في الألياف.

معلمة أداء OTDR:

أولاً: النطاق الديناميكي:

النطاق الديناميكي: هو الفرق بين الطاقة الضوئية المشتتة الخلفية الموجودة في موصل الواجهة الأمامية ومستوى الذروة الأقصى عند الطرف الآخر للألياف، ومع تطور النطاق الديناميكي يمكن معرفة الحد الأقصى من الخسائر في ارتباط الألياف.

ثانياً: نطاق القياس:

تحسب هذه المعلمة المسافة، حيث يمكن معرفة الروابط الليفية بواسطة “OTDR”، وتعتمد هذه القيمة على عرض النبضة المرسلة وكذلك على التوهين.

أنواع OTDR:

أولاً: كامل الميزات OTDR’s:

هذه من النوع التقليدي ولها ميزات غنية للغاية وأكبر حجماً وقابلية النقل إلى الحد الأدنى، كما يتم توظيفهم في المختبرات ويتم تزويدهم بالطاقة إمّا من خلال البطاريات أو التيار المتردد.

ثانياً: OTDR المحمولة باليد:

تم تصميم هذه لتحليل وحل المشكلات في شبكات الألياف، حيث يتم تشغيلها بسهولة ونوع الوزن الأدنى من “OTDR”، لذلك من خلال تنفيذ “OTDR” المثالي وفقاً للمتطلبات سيوفر النتائج النهائية ويقدم إجابات لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها التي تضمن الأداء الجيد للجهاز.

أساسيات ووظائف OTDR:

تأتي القيمة الكامنة في اختبار “OTDR” من تشخيص حالة كابل الألياف الضوئية الذي كان من المستحيل رؤيته لولا ذلك، كما يُعد هذا ضرورياً عندما يحتوي الارتباط على وصلات ووصلات متعددة يمكن أن تكون عرضة للفشل، كما يمكن استخدام فقدان العودة البصري “ORL” والانعكاس لتشخيص الحالات التي تحدث فيها خسارة أكثر ممّا هو متوقع في موقع معين في تشغيل الألياف، حيث يمكن أيضاً تقييم التوهين الكلي للألياف، ونظراً لأنّ مقدار التشتت الخلفي يوفر مؤشراً على هذه القيمة.

تُستخدم هذه المبادئ نفسها لحساب قياسات المسافة التي لا تقدر عند ظهور احتياجات الإصلاح أو استكشاف الأخطاء وإصلاحها أو الصيانة، كما يمكن اكتشاف نهاية الرابط الليفي أو كسر الألياف من خلال انعكاس فرينل، ونظراً لأنّ الكسر أو نهاية الألياف غير المنتهية هي أيضاً تغيير في وسائط المواد أي الزجاج إلى الهواء، وبالإضافة إلى الطول الإجمالي للألياف يمكن تحديد المسافة إلى الأعطال والوصلات من خلال عرض رسومي للنتائج المصاحبة للتحليل.

• “ORL” هي اختصار لـ “Optical Return Loss”.

معاني رمز OTDR:

يحتوي “OTDR” على مصدر صمام ثنائي ليزر وكاشف ثنائي ضوئي ودائرة توقيت عالية الدقة أو قاعدة زمنية، كما يصدر الليزر نبضة ضوئية بطول موجي محدد، وتنتقل نبضة الضوء هذه على طول الألياف التي يتم اختبارها، حيث تتحرك النبضة لأسفل، وحيث تنعكس أو تنكسر أو تنتشر الألياف الضوئية للضوء المرسل أسفل الألياف إلى كاشف الصورة في “OTDR”، كما تحدد شدة هذا الضوء المرتد والوقت الذي يستغرقه وصوله إلى الكاشف بقيمة الخسارة أي الإدراج والانعكاس، ونوع وموقع الحدث في رابط الألياف.