Затухание сварного соединения, выполненного сварочным аппаратом Signal Fire - тестирование

Рынок волоконно-оптических сварочных аппаратов значительно изменился за последние несколько лет. К японским сварочным аппаратам известных брендов (Fujikura, Sumitomo, Fitel) и корейскому оборудованию (например, Inno), во многом не отстающим, присоединились дешевые китайские. Сварочные аппараты китайского производства были доступны на рынке гораздо раньше, но ассортимент продукции не был таким обширным, как сегодня, и, прежде всего, разница в цене между японскими и китайскими аппаратами не была столь существенной, как сегодня.

Такая ситуация, конечно, заставила японских производителей адаптироваться к рынку и они выпустили простые модели, которые хоть и по цене все же отличаются от китайских моделей, но гораздо ближе к ним. Остается выбор, лучше купить японский сварочный аппарат, почти в два раза дороже, с базовым методом позиционирования, или купить китайский, который по многим параметрам выглядит лучше "на бумаге".

Как и ожидалось, китайские сварочные аппараты, такие как Signal Fire AI-8C или AI-9, доминируют в отдельных областях индустрии монтажа оптоволокна. Что касается операторских приложений, то они по-прежнему относятся к оборудованию второй категории — возможно, в качестве резервных устройств, но в области инсталляций интернет-провайдеров, сетей FTTH, многоквартирных домов, систем TV/SAT или CCTV более дешевые сварочные аппараты оказываются отличным выбором. 

О параметрах можно говорить много, но с точки зрения установщика, инвестирующего в этот тип оборудования, две вещи кажутся критически важными:

• надежность (и быстрое обслуживание в случае неисправности),
  
• сращивания хорошего качества (т.е. прочные и с низким затуханием)
  

Частота отказов моделей AI-8C и AI-9 незначительна. Статистика обслуживания за 2021 год показывает менее 1% для более популярной модели AI-9, что чрезвычайно важно, учитывая огромное количество единиц проданного оборудования этого типа и тот факт, что большая часть этого небольшого количества обращений в службу поддержки была связана с отсутствием правильного обучения пользователей. Обслуживание моделей AI-7 или AI-8, находящихся в эксплуатации у монтажников не менее 2-х лет (в наше время модели заменены на актуальные), также редко.

Сварка хорошего качества — вопрос несколько более сложный и, прежде всего, зависит от ряда факторов, решающие из которых не связаны с самим сварочным аппаратом. К ним относятся хорошо настроенный скалыватель волокна, чистота при сварке и знания установщика. Многие забывают об элементарной калибровке сварочной дуги и не замечают или не хотят видеть неровности при сварке, возникающие из-за не полностью очищенного или плохо обрезанного волокна.

Тестирование затухания в месте сварки

В оставшейся части этой статьи будет описана процедура тестирования соединений, выполненных с помощью сварочного аппарата Signal Fire. Измерение затухания в стыке выполняется методом пропускания, т.е. с использованием источника света 1310/1550 нм и измерителя оптической мощности.

Для испытаний были использованы специальные боксы, содержащие около 120 м оптического волокна стандарта G.652D, с одной стороны оконеченного разъемами SC/APC. Другой конец волокна остается свободным – его можно свободно разматывать и многократно попеременно сращивать и разрывать. Кроме того, боксы оборудованы сплайс кассетами.

Процедура включает измерение затухания в стыке с использованием так называемого метода передачи. Затухание одиночного соединения определяется по эталонному измерению. Следующие шаги включают в себя:

• Выполнение соединения (сварки), чтобы можно было подключить измерительное оборудование и выполнить эталонное измерение.
  
• Подключение измерительного оборудования. Сохранение значения уровня мощности в памяти измерителя и сброс настроек (сохранение в качестве эталона для будущих измерений).
  
• Обрыв волокна
  
• Сращивание волокна снова
  
• Проверка затухания, показанного измерителем оптической мощности. Это затухание напрямую связано с повторным свариванием
  
• Повторение процедуры для проверки повторяемости показаний измерителя
  

Первое сращивание волокна для эталонного измерения. Затухание соединения для процедуры не важно - указанное сварочником было 0,01 дБ.

Подключение группы измерительного оборудования: источник света 1310/1550 нм (слева) и измеритель оптической мощности (справа).

Поскольку измерительные волокна заканчиваются разъемом SC/APC, а для источника света требуется разъем SC/UPC, необходимо использовать патч-корд SC/APC - SC/UPC. Для поддержания порядка аналогичная установка сделана со стороны измерителя, хотя в данном случае это необязательно (разъем измерителя позволяет использовать оба типа вилок).

Сначала были проведены измерения для длины волны 1550 нм. Это окно передачи больше подчеркивает недостатки пути передачи. Уровень сигнала, генерируемого источником света, составляет -5 дБм. Уровень сигнала, зарегистрированный измерителем на другой стороне волокна, составляет -7,11 дБм. Это означает затухание -2,11 дБ (все коннекторы, оптоволокно, сращивание). Это значение затухания не имеет значения, так как будет измеряться затухание одного соединения. Текущее показание будет только ориентиром для фактического измерения. Эталонное показание отображается во второй строке и в настоящее время составляет 0,00 дБ (измеритель был «сброшен» и сохранил эталонное значение). Любое дальнейшее затухание (добавленное, например, другим соединением) будет отображаться здесь.

После обрыва волокна, как и ожидалось, измеритель мощности показал значения, типичные для отсутствия сигнала (-50 дБм по линейной шкале, т.е. нижнее значение диапазона измерения измерителя, и -42,87 дБ по отношению к сохраненному значению).

При повторной сварке волокон, наблюдая за показаниями измерителя оптической мощности, можно заметить интересные явления:

Первоначальное позиционирование одних только волокон в сварочном аппарате приводит к тому, что измеритель снова начинает обнаруживать сигнал. Что особенно интересно, так это то, что мощность этого сигнала ниже эталонной мощности всего на 0,76 дБ. Такое значение затухания не редкость в механических стыках или в некачественных разъемных соединениях. Если в этот момент были соединены обе стороны волокна, например, медиаконвертеры успешно обеспечат передачу данных, несмотря на то, что волокна физически не соединены.

После выполнения сварки фиксировалось конечное значение дополнительного затухания, которое фактически является затуханием произведенной сварки. Это значение составило 0,05 дБ (показание сварочного аппарата — затухание 0,01 дБ). Общепринятым стандартом является разрешение сварки с затуханием не более 0,1 дБ. Однако существуют заводские стандарты и европейские стандарты, допускающие затухание 0,15 дБ или даже 0,3 дБ. Таким образом, протестированное соединение очень хорошо с точки зрения затухания сигнала.

Для порядка место сращивания было защищено термоусадочной гильзой для проверки изменения значения затухания, чего на самом деле не произошло. Прочность соединения была проверена путем вдавливания соединения вместе с экраном в специальное место в лотке для соединений. Это ничего не изменило в контексте измерения.

Описанную выше процедуру повторяли несколько раз для длины волны 1550 нм, каждый раз получая результаты затухания в диапазоне 0,03-0,06 дБ. Для длины волны 1310 нм показания были ниже и варьировались от 0,00 дБ до 0,03 дБ.