ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗЛУЧЕНИЯ В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ

Методика поверки

Издание официальное

P 50.2.085—2013

Предисловие

1    РАЗРАБОТАНЫ Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений» (ФГУП «ВНИИОФИ»)

2    ВНЕСЕНЫ Техническим комитетом по стандартизации ТК 206 «Эталоны и поверочные схемы», подкомитетом ПК 10 «Оптические и оптико-физические измерения»

3    УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 сентября 2013 г. № 1010-ст

4    ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящим рекомендациям публикуется в ежегодном указателе « Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящих рекомендаций соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационного указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

© Стандартинформ. 2015

Настоящие рекомендации не могут быть полностью или частично воспроизведены, тиражированы и распространены в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

P 50.2.085—2013

Содержание

1    Область применения...................................................1

2    Нормативные ссылки...........................................................1

3    Операции поверки....................................................2

4    Средства поверки.....................................................2

5    Требования к квалификации поверителей и требования безопасности...................4

6    Условия поверки.....................................................4

7    Подготовка к поверке..................................................4

8    Проведение поверки...................................................4

8.1    Внешний осмотр...................................................4

8.2    Опробование.....................................................5

8.3    Определение метрологических характеристик................................5

8.3.1    Определение диапазона измерения средней мощности оптического излучения

с помощью рабочего эталона средней мощности РЭСМ-ВС.......................5

8.3.2    Определение средней мощности оптического излучения на выходе поверяемого

РСИ-ДХ с помощью рабочего эталона средней мощности РЭСМ-ВС..................6

8.3.3    Определение основной погрешности измерений средней мощности оптического

излучения.......................................................6

8.3.4    Определение значений средней длительности импульсов в последовательности

на выходе поверяемого РСИ-ДХ.........................................7

8.3.5    Определение значений средней длительности переднего и заднего фронтов импульсов в последовательности на выходе поверяемого РСИ-ДХ.......................8

8.3.6    Определение основной относительной погрешности воспроизведения длительности

им пульсов оптического излучен ия в диапазоне измерен ий........................8

8.3.7    Определение диапазона измерений длительности импульсов оптического излучен ия. . . 9

8.3.8    Определение диапазона измерений средней длительности переднего и заднего

фронтов импульсов в последовательности поверяемого РСИ-ДХ...................10

8.3.9    Определение основной относительной погрешности измерений длительности импульсов оптического излучения ...........................................10

8.3.10    Определение основной относительной погрешности измерений средней длительности

переднего и заднего фронтов импульсов в последовательности поверяемого РСИ-ДХ.....11

8.3.11    Определение основной погрешности измерений номинальной скорости (номинальных

скоростей) передачи информации с помощью РСИ-ДХ..........................12

8.3.12    Определение диапазона смещения скорости передачи информации относительно

номинального значения.............................................14

9    Оформление результатов поверки.........................................14

Приложение А (обязательное) Форма протокола поверки............................15

P 50.2.085—2013

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МЕТРОЛОГИИ

Государственная система обеспечения единства измерений

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗЛУЧЕНИЯ В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ

Методика поверки

State systems for ensuring the uniformity of measurements.

Measuring instruments of dynamic characteristics of radiation in fibre-optical transmission systems. Verification procedure

Дата введения — 201S—01—01

1    Область применения

Настоящая методика распространяется на рабочие средства измерений динамических характеристик излучения (анализаторы протоколов, тестеры оптических сетей и другие средства измерений динамических характеристик излучения) в волоконно-оптических системах передачи с синхронной цифровой иерархией (далее — РСИ-ДХ) и устанавливает методы и средства их первичной и периодической поверок. Методика применяется к конкретным типам РСИ-ДХ в той части, которая соответствует их перечню метрологических характеристик.

Настоящие рекомендации разработаны на основе ГОСТ 8.198. Межповерочный интервал — в соответствии с описанием типа поверяемого РСИ-ДХ. Рекомендуемый межповерочный интервал — не более одного года.

2    Нормативные ссылки

В настоящих рекомендациях использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.1.040-83 Система стандартов безопасности труда. Лазерная безопасность. Общие положения

ГОСТ 8.198-85 ГСИ. Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений мощности и динамических параметров приемников импульсного лазерного излучения в диапазоне длин волн от 0,4 до 10,6 мкм

ГОСТ 8.585-2005 Государственная система обеспечения единства измерений. Государственная поверочная схема для средств измерений длины и времени распространения сигнала в световоде, средней мощности, ослабления и длины волны для волоконно-оптических систем

Примечание — При пользовании настоящими рекомендациями целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального атентства по техническому рв1улированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждении настоящих рекомендаций в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на нею. рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

Издание официальное

3 Операции поверки

3.1 При проведении первичной и периодической поверок выпопняют операции из числа указанных в таблице 1; для конкретных РСИ-ДХ выполняются только операции для нормированных метрологических характеристик, указанных в их описании типа.

Таблица 1
Наименование операции	Номер пункта настоящих рекомендации
Внешний осмотр	8.1
Опробование	8.2
Определение метрологических характеристик	8.3
Определение диапазона измерения средней мощности оптического излучения	8.3.1
Определение средней мощности оптического излучения на выходе поверяемого РСИ-ДХ	8.3.2
Определение основной погрешности измерений средней мощности оптического излучения	8.3.3
Определение значений средней длительности импульсов в последовательности на выходе поверяемого РСИ-ДХ	8.3.4
Определение значений средней длительности переднею и заднею фронта импульсов в последовательности на выходе поверяемого РСИ-ДХ	8.3.5
Определение основной относительной погрешности воспроизведения длительности импульсов оптического излучения в диапазоне измерений	8.3.6
Определение диапазона измерений длительности импульсов оптического излучения	8.3.7
Определение диапазона измерений средней длительности переднего и заднего фронта импульсов о последовательности поверяемою РСИ-ДХ	8.3.8
Определение основной относительной погрешности измерений длительности импульсов оптическою излучения	8.3.9
Определение основной относительной погрешности измерений средней длительности переднего и заднего фронта импульсов в последовательности поверяемого РСИ-ДХ	8.3.10
Определение основной погрешности измерений номинальной скорости (номинальных скоростей) передачи информации с помощью РСИ-ДХ	8.3.11
Определение диапазона смещения скорости передачи информации относительно номинального значения	8.3.12

При получении отрицательных результатов операции хотя бы для одной нормированной метрологической характеристики поверка прекращается.

4 Средства поверки

4.1 При проведении первичной и периодической поверки применяют средства, указанные в таблице 2.

2

P 50.2.085—2013

Таблица 2

Номер пункта настоящих рекомендаций Наименование и тип средств поверки Основные технические характеристики 8.3.1 8.3.2 8.3.3 Рабочий эталон единицы средней мощности в волоконно-оптических системах передачи по ГОСТ 8.585 (далее — РЭСМ) Диапазон мощности 10-'°—Ю-2 Вт. Длины волн излучении источников (градуировки), нм: 850 1 5; 1310 ± 10; 1490 ± 5; 1550 ± 10; 1625 i 5. Основная относительная погрешность на длинах волн градуировки не более 3 % 8.3.4 8.3.5 8.3.6 8.3.7 8.3.8 8.3.9 8.3.10 8.3.11 8.3.12 Рабочий эталон единиц максимальной мощности импульсного оптического излучения и динамических параметров оптического импульса для высокоскоростных волоконно-оптических систем передачи информации по ГОСТ 8.198 (далее — РЭДП-ВС) «РЭДП-ВС» Среднее значение максимальной мощности импульса. фиксированное значение в диапазоне. Вт. 1(Й—10-2; Значение средней мощности амплитуд-но-модулированного оптического излучения в режиме псевдослучайной последовательности, фиксированное значение в диапазоне, Вт. 1(Н—1CF2. Средняя длительность импульса излучения, по уровню 0.5 от амплитуды импульсио-модулированмого излучения, с. 2 -10"9. Средняя длительность импульса излучения, по уровню 0.5 от амплитуды имгтульсно-модулирован-иого излучения, для оптического стыка STM-1 синхронной цифровой иерархии (далее — СЦИ). с. 6.43 10*9; то же для оптического стыка STM-4 СЦИ, с. 1.61 • 10"®; то же для оптического стыка STM-16 СЦИ, с. 402 10-12; то же для оптического стыка STM-64 СЦИ. с. 100.5-10*12; то же для оптического стыка STM-256 СЦИ. с. 25.1.10-’*. Длительность переднего фронта импульса излучения, с. не более 0.3 от средней длительности импульса для каждого из оптических стыков СЦИ. Длительность заднего фронта импульса излучения, с. не более 0,3 от средней длительности импульса для каждого из оптических стыков СЦИ. Погрешность воспроизведения длины волны излучения. нм. не более ±5. Погрешность воспроизведения среднего значения мощности. %. i5. Погрешность воспроизведения среднего значения длительности импульса, пс, 15 % + Дт (здесь Дт определяется оптическим стыком СЦИ и свойствами измерительного генератора РЭДП-ВС. Однако оно не должно превышать 50 пс при стыках STM-1 и STM-4, 30 пс для STM-16, 20 пс для STM-64 и 8 пс для STM-256). Погрешность воспроизведения среднего значения длительности переднего и заднего фронта импульса, пс. 110 % ♦ Дтф (здесь Дтф определяется оптическим стыком СЦИ и свойствами измерительного генератора РЭДП-ВС. Однако оно не должно превышать 30 пс при стыках STM-1 и STM-4. 20 пс для STM-16, 15 пс для STM-64 и 5 пс для STM-256) Все пункты методики Комплект волоконно-оптических измерительных аттенюаторов, соединительных волоконно-оптических и радиочастотных кабелей, радиочас го тные и волоконно-оптические переходы Технические характеристики аттенюаторов и кабелей должны определяться с учетом типов радиочастотных и волоконно-оптических разьемое. а также при различии диапазонов работы РЭДП-ВС и поверяемого РСИ-ДХ по уровню мощности. Волоконно-оптические элементы не должны вносить обратных отражений, способных повлиять на стабильность работы генераторов оптических сингалов. Аттенюаторы должны быть прокалиброваны в соответствии с ГОСТ 8.585.

Примечали в — Допускается применение других средств поверки.обеспечивающих определение необходимых метрологических характеристик поверяемых средств измерений с требуемой точностью. Средства поверки должны быть исправны и иметь действующее свидетельство о поверке.

3

5    Требования к квалификации поверителей и требования безопасности

5.1    К проведению поверки допускают лиц. аттестованных в качестве поверителей оптических приборов в соответствии с правилами по метрологии (1). изучивших настоящую методику и руководства по эксплуатации РЭСМ и РЭДП-ВС. имеющих квалификационную группу не ниже III в соответствии с правилами по охране труда [2) и опыт работы с высокоточными средствами измерений в области волоконно-оптических систем передачи информации.

5.2    При проведении поверки соблюдают требования, установленные ГОСТ 12.1.040, правилами по охране труда [2]. санитарными нормами и правилами (3).

6    Условия поверки

температура окружающей среды..............(20    =    5)    °С;

относительная влажность воздуха.............(65    =    15)    %:

атмосферное давление....................(100    =    4)кПа;

напряжение питающей сети.................(220    г    22) В:

частота питающей сети....................(50    г    0.5) Гц.

6.1 При проведении поверки соблюдают следующие условия:

7    Подготовка к поверке

7.1    Перед проведением поверки изучают руководство по эксплуатации на поверяемое РСИ-ДХ и применяемые при поверке приборы и установки.

7.2    Устанавливают на рабочем месте поверяемое РСИ-ДХ, аппаратуру, входящую в состав РЭСМ, РЭДП-ВС. необходимые вспомогательные устройства и приспособления.

7.3    Протирают специальным тампоном, смоченным изопропиловым спиртом, и продувают очищенным сжатым воздухом оптические разъемы аппаратуры, входящей в состав РЭСМ и РЭДП-ВС. Протирают специальной салфеткой, смоченной изопропиловым спиртом, и продувают очищенным сжатым воздухом торцы волоконно-оптических кабелей, используемых при проведении поверки.

7.4    Включают в электрическую сеть поверяемое РСИ-ДХ. аппаратуру, входящую в состав РЭСМ. РЭДП-ВС. Включают все блоки используемой в процессе поверки аппаратуры нажатием соответствующих кнопок включения и тумблеров.

7.5    Проводят прогрев поверяемого РСИ-ДХ в течение времени, указанного в его инструкции по эксплуатации. Проводят прогрев аппаратуры РЭСМ и РЭДП-ВС в течение 1 ч.

7.6    Устанавливают нулевые показания измерителя мощности РЭСМ. Убеждаются в наличии нулевых показаний на дисплее измерителя.

7.7    Руководствуясь инструкцией по эксплуатации РЭДП-ВС, убеждаются в наличии на выходе измерительного генератора импульсно-модулированного излучения в режиме псевдослучайной последовательности с параметрами, соответствующими используемому оптическому стыку СЦИ.

8    Проведение поверки

8.1    Внешний осмотр

8.1.1    Проверяют комплектность поверяемого РСИ-ДХ.

8.1.2    При внешнем осмотре необходимо убедиться:

-    в отсутствии видимых механических повреждений:

-    в целостности кабелей и разъемов:

-    в исправности органов управления.

При осмотре состояния волоконно-оптических разъемов, с учетом микронных размеров сердцевины оптического волокна, целесообразно воспользоваться подходящими средствами осмотра, выполняющими функцию микроскопа.

8.1.3    В случае обнаружения сколов и других видимых повреждений оптического волокна в волоконно-оптических разъемах, механических повреждений или неисправности кабелей, разъемов и органов управления поверяемое РСИ-ДХ к дальнейшим операциям поверки не допускается.

4

P 50.2.085—2013

8.2 Опробование

8.2.1    Проверяют правильность работы органов управления и переключения режимов поверяемого РСИ-ДХ в соответствии с его руководством по эксплуатации.

8.2.2    Если в эксплуатационной документации поверяемого РСИ-ДХ указаны идентификационные данные программного обеспечения: наименование программного обеспечения, идентификационное наименование программного обеспечения, номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения, цифровой идентификатор программного обеспечения, алгоритм вычисления цифрового идентификатора программногообеспечения — проверяют их соответствие эксплуатационной документации.

8.2.3    В случае обнаружения некорректности работы органов управления и переключения режимов поверяемого РСИ-ДХ или несоответствия идентификационных данных программногообеспечения эксплуатационной документации, поверяемое РСИ-ДХ к дальнейшим операциям поверки не допускается.

8.3    Определение метрологических характеристик

8.3.1    Определение диапазона измерения средней мощности оптического излучения с помощью рабочего эталона средней мощности РЭСМ-ВС

8.3.1.1    Собирают установку согласно схеме, приведенной на рисунке 1.

П

Рисунок 1 — Блок-схема установки для сличения ваттметра с РЭСМ

8.3.1.2    Устанавливают для канала измерения средней мощности поверяемого РСИ-ДХ длину волны излучения, возможно близкую к длине волны источника РЭСМ.

8.3.1.3    Выход оптического аттенюатора 2 подключают к входу ваттметра 3 и регулировкой аттенюатора устанавливают на его выходе мощность, равную максимально измеряемой каналом измерения средней мощности поверяемого РСИ-ДХ

8.3.1.4    Проводят N (N = 5) измерений мощности последовательно ваттметром РЭСМ 3 и каналом измерения средней мощности поверяемого РСИ-ДХ 4.

8.3.1.5    Повторяют операции по 8.3.1.3.8.3.1.4, последовательно уменьшая мощность (с шагом от 3 до 5 дБ), дойдя до минимально измеряемой каналом измерения средней мощности поверяемого РСИ-ДХ мощности.

8.3.1.6    Определяют среднее значение разницы показаний ваттметра РЭСМ 3 и канала измерения средней мощности поверяемого РСИ-ДХ 4 по формуле

<* = (VA/)5>*.    ⁽¹⁾

/■1

■ разница в показаниях ваттметра РЭСМ 3 и канала измерения средней мощности поверяемого РСИ-ДХ 4;

- показания ваттметра РЭСМ 3 и канала измерения средней мощности поверяемого РСИ-ДХ 4 при нэм измерении в точке у. дБм.

5

При P₀₎\ P_}. выраженных в Вт. 0_?, вычисляют по формуле

е, = ^P#~^Pof • ЮО %.    ⁽²⁾

^ра

8.3.1.7 Повторяют операции по 8.3.1.1—8.3.1.6 на всех длинах волн градуировки канала измерения средней мощности поверяемого РСИ-ДХ, которые имеются в составе РЭСМ.

8.3.2 Определение средней мощности оптического излучения на выходе поверяемого РСИ-ДХ с помощью рабочего эталона средней мощности РЭСМ-ВС

8.3.2.1    Подают оптическое излучение с выхода передающего канала поверяемого РСИ-ДХ с помощью волоконного кабеля на оптический вход ваттметра РЭСМ и измеряют оптическую мощность на выходе волоконного кабеля, регистрируя значение Р, (в Вт).

8.3.2.2    Проводят операцию по 8.3.2.1 еще девять раз. каждый раз предварительно вынув и вставив оптический разъем.

8.3.2.3    Определяют значение мощности Р„, на выходе оптического кабеля по формуле

p„,=(vio)2>,.    <з)

/■1

где / — номер измерения.

8.3.2.4    Операции по 8.3.2.1—8.3.2.3 проводят для всех длин волн излучения источника.

8.3.2.5    Полученные значения мощности на выходе оптического кабеля для всех длин волн должны находиться в пределах, установленных в технической документации на поверяемый прибор.

8.3.3 Определение основной погрешности измерений средней мощности оптического излучения

8.3.3.1    Для канала измерения средней мощности поверяемых РСИ-ДХ основная погрешность может нормироваться на длинах волн градуировки, а также может нормироваться погрешность измерений относительных уровней мощности и основная погрешность в рабочем спектральном диапазоне. Допускается нормировать погрешность в спектральном диапазоне как дополнительную погрешность от неравномерности чувствительности в рабочем спектральном диапазоне.

8.3.3.2    Фактическое значение основной относительной погрешности \ на длине волны градуировки по результатам поверки вычисляют по формуле

Л, = 2    <«>

где 0, = тах{|0Д, 0, выражено в %;

0_О — основная погрешность РЭСМ на длине волны градуировки. %;

(5)

где 9^; 0_; выражены в %.

8.3.3.3 Фактическое значение основной относительной погрешности измерений \^ относительных уровней мощности по результатам поверки определяют по формуле

где fyo — погрешность измерений относительных уровней мощности РЭСМ, выраженная в %;

ffe = max,{| CW + |<H).

8.3.3.4 Фактическое значение основной относительной погрешности измерений мощности в рабочем спектральном диапазоне \ определяют по формуле:

- если для канала измерения средней мощности поверяемого РСИ-ДХ не предусмотрена предварительная установка длины волны излучения.

д. = 2,|⁰'—^e3°*?Ls,².    т

где 0^ — основная погрешность установки для измерения спектральных характеристик:

6

P 50.2.085—2013

- если для канала измерения средней мощности поверяемого РСИ-ДХ предусмотрена предварительная установка длины волны излучения,

где AS„ — неравномерность спектральных характеристик в данном диапазоне (если их несколько), полученная по 8.3.2.2.

Если погрешность в спектральном диапазоне нормируется как дополнительная погрешность от неравномерности чувствительности в рабочем спектральном диапазоне, то ее определяют по формуле

⁽⁹⁾

8.3.3.5    Расчет погрешности по 8.3.3.2—8.3.3.5 проводят на каждой рабочей длине волны (или в каждом спектральном диапазоне) отдельно.

8.3.3.6    Для канала измерения средней мощности поверяемых РСИ-ДХ, у которых не предусмотрена предварительная установка длины волны излучения, вводится спектральный поправочный коэффициент К_г Измеренную каналом измерения средней мощности поверяемого РСИ-ДХ мощность излучения с длиной волны К отличной от длины волны градуировки, определяют по формуле

Р-К^в.    (10)

8.3.3.7    Спектральный поправочный коэффициент определяют по формуле

K>=^K*^S\    (11)

S,

где S,,S_k — значенияотносительныхспектральныххарактеристикнадвухдлинах волн градуировки /.и к, выраженные в %.

8.3.3.8 Полученные значения основной относительной погрешности измерений мощности на длине волны градуировки, основной относительной погрешности измерений относительных уровней мощности и основной относительной погрешности измерений мощности в рабочем спектральном диапазоне (или дополнительной погрешности от неравномерности чувствительности в рабочем спектральном диапазоне) для всех длин волн не должны превышать пределы, установленные в технической документации на поверяемый прибор.

8.3.4 Определение значений средней длительности импульсов в последовательности на выходе поверяемого РСИ-ДХ

8.3.4.1    Присоединить выход передающего тракта поверяемого РСИ-ДХ с помощью волоконно-оптического кабеля ко входу приемного тракта РЭДП-ВС, имеющего функцию стробоскопических осцил-лографических измерений динамических параметров импульсного оптического излучения. Допускается использование стробоскопического осциллографа с необходимым быстродействием, имеющим волоконно-оптический вход, необходимое программное обеспечение для работы с требуемыми стыками синхронной цифровой иерархии (СЦИ). При отсутствии волоконно-оптического входа допускается использовать дополнительный быстродействующий приемник излучения с волоконно-оптическим входом, преобразующий оптический сигнал в пропорциональный ему электрический сигнал. Осциллограф должен быть включен в Государственный реестр средств измерений.

8.3.4.2    Включить оборудование и подготовить его к работе, руководствуясь эксплуатационной документацией.

8.3.4.3    Установить режим работы поверяемого РСИ-ДХ и обеспечить на его выходе импульсно-модулированное лазерное излучение с характеристиками, соответствующими одному из рабочих стыков синхронной цифровой иерархии для поверяемого РСИ-ДХ Операция производится в режиме генерации псевдослучайной последовательности.

8.3.4.4    С помощью осциллографической подсистемы РЭДП-ВС добиться отображения на экране глазковой диаграммы для контролируемого рабочего стыка СЦИ.

8.3.4.5    Используя программное обеспечение осциллографической подсистемы, произвести измерение длительности импульса излучения г_и для контролируемого рабочего стыка СЦИ. Длительность измеряется на уровне 0,5 от амплитудного значения импульса, если иное не оговорено в описании типа поверяемого РСИ-ДХ.

7