Курсовая работа: Способы прокладки оптических кабелей связи

где

- сопротивление заземления одиночного заземлителя, Ом;

- удельное сопротивление земли, Ом*м;

l - длина заземлителя, м. l = 2 м;

h - глубина закопки, м. h = 0,7 м;

d - диаметр заземлителя, м. d = 0,025м.

,

Обычно сопротивление одиночного заземлителя велико, для его снижения выполняют контур заземления запараллеливая заземлители.

, Ом,

где

- сопротивление контура заземления, Ом;

- сопротивление заземления одиночного заземлителя, Ом;

- коэффициент полезного использования заземления ( зависит от формы и расположения заземлителей. 0,25…0,9;

n - число заземлителей контура, шт.

Число заземлителей контура определяется по формуле

,

При обустройстве контура заземления в агрессивных грунтах, рассчитывают срок службы заземлителей. Если срок службы мал (из-за коррозии), заземлители выполняют угольными или графитовыми, которые разрушаются в 7..9 раз медленнее стальных.

6.1 Расчет контура защитного заземления

Защитное заземление оборудуют на станциях, к нему подключают корпуса оборудования и измерительных приборов. Защитное заземление защищает жизнь обслуживающего персонала и пользователей связи.

Для контура заземления должны выполняться нормы защитного заземления:

- при

, при U= 660/380В,

, при U= 380/220В,

, при U= 220/127В;

- при

можно увеличить величину , но не более чем в 10 раз.

Примем , при U= 380/220В,

Число заземлителей контура защитного заземления определяется как

.

.

Поскольку норма сопротивления заземления контура защитного заземления мала, число заземлителей контура велико. Поэтому контур заземления выполняют в виде решетки. Привести рисунок рассчитанного контура защитного заземления. Линейно - защитное заземление оборудуют на линиях, к нему подключают металлические оболочки и экраны кабелей связи и корпуса оборудования, НУП и НРП. Линейно - защитное заземление защищает оборудование и кабели связи от высоких токов и напряжений. Вероятность нахождения обслуживающего персонала на линии в момент грозы или аварии на ЛЭП мала, поэтому нормы линейно- защитного заземления выше, чем для защитного заземления.

Рисунок 8.2.1- Контур заземления в виде решетки

6.2 Расчет контура линейно-защитного заземления

Таблица 6 - Нормы линейно-защитного заземления

Для металлических оболочек на НУП и НРП

Число заземлителей контура линейно-защитного заземления определяется как

.

.

.

Контур линейно-защитного заземления выполняют протяженным.

Рисунок - Контур линейного защитного заземления

7. Измерения на ВОЛП

7.1 Особенности измерений на ВОЛП

Измерения характеристик кабеля, в том числе оптических характеристик ОВ, при строительстве преследует одну цель: обеспечить для кабеля данной конструкции высокую однородность параметров передачи линии вне зависимости от времени.

Поэтому тестирование кабельных линий ведется на всех этапах строительства, монтажа оборудования и эксплуатации ВОЛС.

Измерения линейно-кабельных сооружений проводятся на всех этапах их создания. От традиционных измерений на кабелях с медными жилами они отличаются только тем, что лежат в очень высокой области электромагнитного излучения (в оптическом диапазоне). Поэтому измерять параметры элементов ВОЛС начинают в научно-исследовательских лабораториях, разрабатывающих это оборудование (ОВ, кабельные конструкции, разъемы, соединители и т.п.). К ЛКС относят все элементы, включенные в тракт передачи от агрегатного блока передатчика до агрегатного блока приемника на противоположном конце линии. Эти элементы, включенные последовательно, определяют передающие свойства линейного тракта ВОЛС. Измерению подлежат параметры этих элементов, к которым относятся:

-- ОВ в кабелях;

-- места сварок в соединительных муфтах и панелях;

-- механические соединители и шнуры;

-- передающий блок с источником излучения;

-- приемный блок с фотоприемником.

Основными параметрами, подлежащими измерению, являются:

-- спектральная характеристика источника излучения;

-- мощность излучения передатчика;

-- ширина спектральной линии;

- стабильность механических соединений (повторяемость результатов, вносимых потерь и коэффициент обратного отражения);

-- однородность волокон по затуханию и дисперсии;

-- значение вносимого затухания при соединении строительных длин;

-- чувствительность приемника.

Результаты параметров и характеристики элементов линейного тракта закладываются в принятые проектные решения и служат для определения длины участка регенерации или длины усилительного участка.

Измерение основных параметров ВОЛС

Несмотря на существенные отличия принципов работы как систем ВОЛС, так и отдельных их узлов и компонентов от обычных кабельных систем с применением металлических кабелей, а также на специфику метрологического обеспечения ВОСП, общими для традиционных кабельных систем и для ВОСП остаются основные параметры, подлежащие измерению:

-- мощность сигнала, вводимого в линию, дБм.

-- затухание сигнала в линии, дБ.

-- длина волны (мкм или нм) или частота несущего электромагнитного излучения (Гц или ТГц).

- дисперсия (расширение) импульса в тракте, пс.

-- чувствительность системы передачи (дБм) при заданном коэффициенте ошибок.

Для современных ВОСП существуют оптические параметры, не присущие системам передачи по электрическому кабелю:

-- ширина спектральной линии оптического излучения, нм.

-- поляризационная модовая дисперсия, пс·км.

-- комбинационное рассеяние, %

7.2 Измерение затухания ОВ методом вносимого затухания

При измерениях методом вносимых потерь сначала измеряется оптическая мощность на выходе оптического поводка (эталонное волокно). Затем измеряемое волокно подключается между эталонным волокном и ваттметром и измеряется уровень мощности р2 (дБм) на его выходе. Затухание волокна определяется как разность между этими двумя уровнями мощности:

А=Р1-Р2 (дБ).

Вместе с источником излучения и ваттметром следует приобрести эталонные волокна. Важно также знать уровень мощности на выходе источника излучения, уровень мощности, вводимой в волокно, и чувствительность ваттметра.

В основу методов положено Рэлеевское рассеяние (как уже упоминалось выше, релеевское рассеяние света представляет собой рассеяние на микронеоднородностях, имеющих место в ОВ). В то время как основная часть рассеиваемой мощности распространяется в направлении "вперед", небольшая ее часть рассеивается назад к передатчику. Эта мощность обратного рассеяния по мере прохождения назад по волоконному световоду также претерпевает затухание. Оставшаяся часть мощности при помощи направленного ответвителя, расположенного перед световодом, выводится и измеряется. По этой световой мощности обратного рассеяния и времени прохождения по световоду можно построить кривую, на которой наглядно видно затухание по всей длине световода.

Рисунок - Типовая рефлектограмма ВОЛС

7.3 Измерение затухания ОВ методом обратного рассеяния

Метод обратного рассеяния основан на введении в волокно импульсного оптического излучения и последующем анализе той малой части светового потока, которая возвращается на приемник в результате обратного рассеяния и отражений распространяющейся в волокне световой волны.

При реализации этого метода измеряемое волокно зондируют оптическими импульсами, вводимыми в ОВ через оптический направленный ответвитель. Из-за флюктуаций показателя преломления сердцевины вдоль волокна, отражений от рассеянных и локальных неоднородностей, распределенных по всей длине волокна, возникает поток обратного рассеяния. Измеряют уровень мощности этого потока в точке ввода оптических зондирующих импульсов в волокно в зависимости от времени задержки относительно момента посылки зондирующего импульса. В результате получают распределение мощности обратнорассеянного потока вдоль волокна - характеристику обратного рассеяния волокна. Регистрируют отдельные реализации характеристики обратного рассеяния, усредняют их по некоторому количеству зондирующих импульсов, а усредненное значение выводят на устройство отображения для дальнейшего анализа. Изображение характеристики обратного рассеяния на экране дисплея называется рефлектограммой, рисунок 10.7.

Для реализации данного метода разработаны специальные приборы - оптические рефлектометры во временной области - Optical Time Domain Reflectometer (OTDR). Они получили широкое распространение благодаря своей универсальности, так как обеспечивают одновременное определение целого ряда важнейших параметров ОВ и ОК: степени регулярности кабеля, мест неоднородностей и повреждений, потерь в местах соединений, затухания и расстояний до мест соединений, длин ОВ и др.

Рисунок - Типовая рефлектограмма ВОЛС

Обобщенная структурная схема такого прибора представлена на рисунке

Рисунок - Обобщенная структурная схема прибора

В качестве источника излучения применяют лазер, генерирующий стабильные по мощности, длине волны, длительности и частоте повторения импульсы оптического излучения. Мощность оптического излучения должна быть достаточна для проведения измерений, но не приводить к возникновению нелинейных эффектов в волокне измеряемого оптического кабеля.

Направленный ответвитель должен обеспечивать эффективную передачу мощности оптического излучения в оптическое волокно измеряемого кабеля и обратнорассеянной мощности к приемнику излучения. Он должен иметь апертуру, соответствующую апертуре волокна измеряемого кабеля.

Приемник излучения должен иметь быстродействие, соответствующее длительности импульса источника излучения, остальные требования к источнику излучения должны соответствовать указанным в методе измерения затухания.

Устройство обработки сигнала должно обеспечивать увеличение соотношения сигнал/шум на выходе приемника излучения, достаточное для регистрации обратнорассеянного сигнала. Регистрирующая система должна иметь характеристики, согласованные с устройством обработки рефлектограмм.

Зондирующие импульсы поступают от источника излучения через направленный ответвитель в оптическое волокно. Поток обратного рассеяния регистрируется в чувствительном фотоприемном устройстве и преобразуется в электрический сигнал, который после специальной обработки в записывающем и усредняющем устройствах подается на вход устройства отображения (дисплей). При использовании в качестве устройства отображения электронного осциллографа этот сигнал вызывает соответствующее отклонение луча по оси Y на экране. Вертикальная ось экрана градуируется либо в децибелах по мощности (дБм), либо в единицах измеряемого затухания (дБ). Отклонение луча по горизонтальной оси X происходит под действием пилообразного напряжения генератора развертки осциллографа. Вследствие этого положение луча по оси X изменяется в зависимости от времени запаздывания сигнала ? t. Зная групповое время запаздывания оптического сигнала в сердцевине ОВ, можно осуществить градуировку горизонтальной оси в единицах длины для измеряемого типа ОВ.

В приборе имеется блок управления, обеспечивающий согласованную работу лазера, каскадов обработки сигналов и электронного осциллографа. В результате генератор развертки, запускаемый тем же импульсом, что и лазер, создает возможность наблюдения потока обратного рассеяния или полностью, или по частям. Блок управления осуществляет регистрацию и занесение в память реализации временных характеристик мощности обратного рассеяния и их усреднение. Рефлектограмма на экране осциллографа строится по усредненной временной характеристике. Кроме того, указанный блок управляет работой рефлектометра по заданной программе, обрабатывает данные, а также выполняет ряд сервисных функций. Как правило, типичный комплект оптического рефлектометра включает базовый блок и набор сменных блоков, каждый из которых работает на определенных длинах волн (0,85 мкм; 1,3 мкм и 1,55 мкм) и имеет свои характеристики

Заключение

В курсовом проекте рассмотрены и рассчитаты следующие вопросы:

На заданном сайте завода-изготовителя выбрали оптические кабели связи для прокладки в грунт, в кабельной канализации и для подвески.

Рассмотрели и описали способы прокладки ОКС.