پاورمتر چیست ؟(کاربرد و نحوه ی عملکرد پاورمتر)

دراین مقاله که توسط بانک فیبرنوری نوشته، تدوین و ترجمه شده در مورد این مساله که پاورمتر چیست یا OPM یا همان Optical power meter چیست و تعریف پاورمتر و نحوه ی عملکرد پاورمیتر و کاربرد های آن توضیح خواهیم داد .

پاورمتر یا پاورمیتر چیست ؟

یک پاورمیتر یا همان OPM که مخفف عبارت Optical power meter دستگاهی میباشد که قدرت سیگنال های نوری را میسنجد

از پاور میترها عموما برای سنجش قدرت متوسط در سیستم های فیبر نوری استفاده میشود.

پاورمیترها برای محاسبه ی توان،انرژی،توان اکتیو وتوان ری اکتیو ،RF و اندازه گیری ولتاژ وجریان نیز استفاده میشوند.

از دیگر ابزارهای انداه گیری قدرت نور میتوان به رادیومتر ها و فوتومترها و laser power meters ها (منظور سنسور های فوتودیود یا لیزهای سنسوری گرماسنجی میباشد) و light meters یا lux meters اشاره داشت.

اجزای تشکیل دهده ی پاورمتر Power Meter :

یک پاورمیتر متشکل از یک سنسور کالیبره شده و measuring amplifier یا همان اندازه گیرآمپلی فایر و یک نمایشگر میباشد.

سنسور کالیبره شده :

سنسوراستفاده شده در پاورمیترها دردرجه ی اول متشکل ازیک فتودیود برای مشخص کردن محدوده ی مناسب طول موج انتخاب شده وتعیین کردن سطح توان انتخابی میباشد.

صفحه نمایش :

ازصفحه نمایش مورداستفاده در پاورمیترها سبب نمایش توان نوری،اندازه گیری شده وطول موج تنظیم شده برای نمایش دادن استفاده میشود

همه ی پاورمترها از استانداردهای کالیبراسیون مانند استاندارد جهانی NIST قابلیت پیگیری دارند. پاور متر

کالیبراسون وابسته به طول موج:

یک پاورمتر سنتی پاسخگوبه طیف گسترده ای ازنور میباشد اما باتمام این توصیفها کالیبراسیون وابسته به طول موج میباشد .

البته این موضوع در حالت کلی مساله ای نیست زیرا طول موج مورد آزمایش معمولا شناخته شده میباشد . با این حال این مساله مهم میباشد و دو هدف زیر را پیگیری میکند

مورد اول کاربر باید متر کابل مورد نظر را نسبت به طول موج درست آزمایش تنظیم کند مورد دوم این مساله است که اگر طول موج های جعلی وجود داشته باشد مسلما نتیجه گیری اشتباه خواهد بود .

انواع تست توسط پاورمتر

گاهی اوقات تستی که به وسیله ی پاورمیتر انجام میشود با تست های دیگری ترکیب میشود به عنوان مثال و نمونه ای از تست ها میتوان به تست های OLS یا همان Optical Light Source و VLF یا همان Visual Fault Locator اشاره داشت .

مجموعه آزمون تست نوری :

هنگامیکه تستOPW بایک لایت سورس(light source) ترکیب شوددر حالت کلی این ابزار یا دستگاه راOptical Loss Test Setیا مجموعه آزمون تست نوری مینامند .

پیرو نوشته های بالا OLTS یا همان Optical Loss Test Set با توجه و با درنظرگرفتن معماری های مختلف شبکه و الزامات آزمون در ابزارآلات دستی اختصاصی و ماژول های مبتنی بر پلت فرم موجود است.

مجموعه تست های افتابی نوری (OLTS) در ابزار دستی اختصاصی و ماژول های مبتنی بر پلت فرم به منظور در نظر گرفتن معماری های مختلف شبکه و الزامات آزمون موجود است

از این تست برای اندازه گیری قدرت فیبر نوری (optical power) و از دست دادن قدرت (power loss) و بازتاب (reflectance) و منعکس کننده ی افت قدرت (reflected power loss) استفاده میشود

ازین محصولات ممکن است به عنوانoptical sourcesیا optical power metersیابرای اندازه گیری optical return loss یا event reflectance استفاده شود.

روش های اندازه گیری قدرت نوری :

برای اندازه گیری قدرت نوری در فیبرهای نوری میتوان از سه نوع از تجهیزات استفاده کرد.

OPM یا همان Optical Power Meter و Stabilized Light Sources که همان منابع نوری پایدار (SLS) و معروف به Light Sources است در پک های جداگانه بسته بندی میشود اما هنگامی که این دو باهم به صورت END –TO-END در کابل فیبر نوری استفاده میشوند میتوانند تضعیف قدرت فیبر نوری را در طول کابل فیبر نوری اندازه گیری کنند .

استفاده از OPM و SLS به صورت یک پکیج واحد به نام OLTS

استفاده از دستگاه OTDR که به صورت کاملا تخصصی در مقاله ی OTDR به آن پرداخته شده است .

مواردی که در رابطه با پاورمتر ها Power Meter باید مورد بررسی قرار بگیرد را متخصصین فنی در بانک فیبرنوری به صورت موردی با توضیحات کوتاه با استفاده از منبع wikipedia مورد بحث و بررسی قرار داده اند .

سنسورها ی مورد استفاده در پاور میتر (Sensors)

عموما انواع سنسورهای نیمه هادی به صورت سیلیکون (Si) و ژرمانیوم (Ge) و هندل گالیم آرسناید (InGaAs) میباشد . که این عنصر ها برای تشخیص تست توان فیبر نوری جهت تضعیف استفاده میشود و یا طول موج عنصر های انتخابی به نحوی میباشند که به برخی از طول موج ها پاسخ میدهند

Power measuring range (رنک و محدوده ی اندازه گیری قدرت )

یک OPM معمولی عموماحدود۰dbm)1milli Watt)تاحدود ۵۰dbm )10 nano Watt) را اندازه گیری میکنداگرچه محدوده ی صفحه ی نمایش ممکن است بزرگتر باشد.

اندازه های بالاتراز ۰dbm را high power محسوب میکنندو واحدهای انطباق پذیر میتوانند تا ۳۰ dbm اندازه گیری شود.

اندازه های زیر -۵۰dbm را low power مینامند و و واحدهای انطباق داده شده ممکن است تا -۱۱۰dbm کم شود

Calibration and accuracy (کالیبراسیون و دقت)

دقت اندازه گیری و کالیبراسیون پاورمیتر موضوع بحث میباشد . دقت بیشتر استانداردهای مرجع اولیه (به عنوان مثال وزن، زمان، طول، ولت و غیره) با دقت بالا شناخته می شود.

با این حال،استانداردهای پاورمتر که توسط NIST تعریف می شوند فقط به یک قسمت از هزار قسمت تعریف می شود.

Extended sensitivity meters

یک کلاس از لابراتوار پاورمیتر دارای حساسیت بسیار گسترده ای از میزان -۱۱۰dbm میباشد این مساله با استفاده از یک detector بسیار کوچک ترکیب شده با لنز به دست می اید وهمچنین با استفاده از لایت کوپر مکانیکی که معمولا روی فرکانس ۲۷۰ HZ کار میکند بنابراین این پاورمیتر واقعا نور AC را اندازگیری میکند این عوامل سبب میشود که اثرات رانش الکتریکی اجتناب ناپذیر DC حذف شود .

اگر تقسیم نور با تقویت کننده همزمان (یا “قفل در”) هماهنگ باشد، دستاوردهای حساسیت بیشتری به دست می آید

Pulse power measurement (اندازه گیری قدرت پالس)

پاورمتر ها معمولا متوسط ​​توان قدرت در زمان را نمایش می دهد بنابراین برای اندازه گیری پالس سیکل وظیفهی سیگنال برای محاسبه ی حداکثر توان سیگنال باید مشخص شده باشد . با این حال اوج قدرت لحظه ای باید کمتر از حداکثر meter reading باشد .

یا detector ممکن است اشباع است ودر نتیجه مشکلی پیش می اید نتیجه ی میانگین خواندن اشتباه میشود . همچنین در نرخ پایین سیکل پالس ها ممکن است برخی از متر ها با تشخیص صدا یا تشخیص داده نتیجه ی نادرست تولید کند یا اصلا نتیجه تولید نکند .

یک کلاس از meters high power دارای برخی از عناصر تضعیف نوری در مقابل detector میباشد .

Common fiber optic test applications (برنامه های کاربردی آزمون مشترک فیبر نوری)

برای اندازهگیری قدرت مطلق درسیگنال فیبرنوری،پاورمیتر بایددر طول موج آزمایش موردنظربه درستی کالیبراسیون شودونسبت به آن طول موج تنظیم شود.

اندازه گیری Optical loss در فیبرنوری در ترکیب با یک light source پایدار

ازآنجایی که این تست نسبی میباشد کالیبراسیون خاص و دقیق مورد نیاز نیست مگراینکه به دلیل مسافت طولانی از دو یا چند پاورمیتر استفاده شود البته اگر از یک تست تضعیف دو جانبه ی پیچیده تر استفاده شود حتی اگر از دو پاورمتر استفاده شود، کالیبراسیون پاورمتر ممکن است نادیده گرفته شود.

برخی از ابزارها برای تشخیص تن تست نوری برای کمک به آزمایش سریع تداخل کابل کمک میکنند .

تن تست استاندارد معمولا ۲۷۰Hz ,1KHz,2KHz میباشد .

برخی از واحد ها میتوانند برای تست پیوستگی ریبن فیبر یکی از ۱۲ تن را تعیین کنند

Test automation (تست اتوماسیون)

ویژگی های استاندارد تست اتوماسیون به طورمعمول دربرنامه های کاربردی تست loss اعمال می شود وشامل موارد زیرمی شود:

توانایی تنظیم یک واحد از دستگاه برای خواندن ۰ دسی بل در یک power level مرجع، معمولا منبع آزمون است

توانایی ذخیره در حافظه داخلی و خواندن برای فراخوانی بعدی و دانلود به رایانه

توانایی همگام سازی طول موج با یک منبع آزمون، به طوری که پاورمتر را به طول موج منبع ست کند

پاور متر