Mätkablar för slutmätning med dB-mätare
Varför mätkabeln påverkar resultatet
Varje gång du mäter med en dB-mätare kopplar du in dig mot mätobjektet med en fibersladd. Att kvaliteten på den sladden påverkar mätresultatet är egentligen ganska logiskt. Men hur påverkar den mätningen, och varför spelar det så stor roll?
Rent generellt är det två saker som tillförs i den optiska kretsen utöver själva mätobjektet: fibern i mätsladden och kontakterna i ändarna.
Störst påverkan har fiberkontakterna. En godkänd fiberkontakt kan dämpa ljuset lika mycket som en kilometer fiber, alltså ungefär 0,3 dB. Eftersom det i den här typen av mätning dessutom ingår två fiberkontakter kan osäkerheten i mätningen plötsligt bli uppemot 0,6 dB.
Det är ganska mycket när man försöker göra en noggrann slutmätning.
Varför fiberkontakter dämpar ljus
För att minska risken för mätfel behöver vi först titta på varför det uppstår dämpning i en fiberkontakt.
Det kan verka enkelt, men det finns flera detaljer som snabbt kan ställa till det.
De vanligaste orsakerna till dämpning i fiberkontakter är smuts, slitage och dålig centrering mellan fiberkärnorna.
Smutsiga kontakter
Lita aldrig på att en fiberkontakt är ren bara för att den är ny.
Ingen skulle servera champagne i ett odiskat glas, även om glaset precis kommit från butiken. Samma sak gäller fiberkontakter. De måste kontrolleras innan de används.
Det enda tillförlitliga sättet att kontrollera renheten är att använda ett fibermikroskop.
Slitna kontakter
Efter en tids användning kommer en fiberkontakt att slitas. Den håller inte för evigt.
Ju sämre renlighet man har vid mätningarna, desto kortare blir kontaktens livslängd. Smuts och partiklar kan i praktiken fungera som slipmedel när kontakter kopplas ihop om och om igen.
Även här finns det bara ett bra sätt att få reda på sanningen: titta i mikroskop.
Träffar fiberkärnorna verkligen rätt?
Även om man har full kontroll på kontakternas renhet finns den kanske största orsaken till kontaktdämpning kvar: träffar fiberkärnorna verkligen varandra mitt på när kontakterna trycks ihop?
Fiberkärnan är mycket liten, knappt tio mikrometer. Den ska dessutom sitta exakt i mitten av en ferrul som är 2,5 millimeter i diameter.
Om kärnan ligger bara en mikrometer snett kan man tappa en stor del av den effektiva överföringsytan i fiberkärnan.
Det finns alltså ett tydligt samband mellan hur långt från centrum kärnan sitter och hur mycket kontakten dämpar.
När två kontakter möts
Det riktigt luriga uppstår när två kontakter kopplas ihop.
Två dåliga kontakter som pekar snett åt olika håll kan ge mycket hög dämpning. Två dåliga kontakter som råkar peka åt samma håll kan däremot ge en förvånansvärt bra förbindelse.
Så hur vet man vad som egentligen är rätt och fel?
Man måste gå tillbaka till grunderna. Varje gång någon säger ”dB dämpning” bör man tänka: jämfört med vad?
När man pratar om en fiberkontakt handlar det egentligen om dämpning jämfört med den testkontakt som användes på fabriken.
Testprotokollet är viktigt
Alla seriösa leverantörer levererar varje mätsladd med ett testprotokoll. I protokollet står vilken dämpning kontakterna har, oftast med separata värden för båda ändar.
Det betyder att testprotokollet visar kontaktens dämpning jämfört med fabrikens egen testsladd.
Men tänk om fabrikens testsladd också är dålig?
Risken är faktiskt ganska liten. Fabriker bygger sladdar för att tjäna pengar. Ju fler sladdar som blir godkända i produktionen, desto mer pengar tjänar de.
Tillverkar man tusentals kontakter varje månad gör statistiken dessutom sitt. De flesta kontakter hamnar nära mitten, medan bara ett fåtal hamnar ute på kanten.
Om fabriken skulle använda en dåligt centrerad testkabel skulle två problem uppstå. Vissa kontakter som borde underkännas skulle släppas igenom, men ännu värre är att många fullt fungerande kontakter skulle underkännas i onödan.
Det skulle bli dyrt för fabriken.
Eftersom det ligger i fabrikens ekonomiska intresse att använda en så bra testkabel som möjligt kan man därför normalt lita på att en testkabel med mycket låg dämpning också är väl centrerad.
Fiberns påverkan på mätningen
Själva fibern i mätsladden påverkar oftast mindre än kontakterna. Kilometerdämpningen i en kort mätsladd är i praktiken nästan försumbar.
Men det finns ändå några saker att se upp med.
Själva fibersträckan i mätsladden är sällan problemet. Det intressanta är vad som händer i övergången mellan mätsladden och mätobjektet.
Om man till exempel skickar ljus från en 50/125-fiber in i en 62,5/125-fiber märks knappt någon dämpning alls, även om kontakterna inte är perfekt centrerade.
Men om man gör tvärtom och skickar ljus från en 62,5/125-fiber in i en 50/125-fiber kan man tappa en stor del av överföringsytan. Då kan dämpningen bli flera dB.
Ja, det här gäller multimod. Och även om man ibland tänker ”vem bryr sig?”, kan det göra stor skillnad i praktiska mätningar.
Är alla singelmodfibrer likadana?
Är alla singelmodfibrer 9 mikrometer i kärnan?
Ja och nej.
Fiberkärnan kan vara ungefär 9 mikrometer, men ljuset beter sig inte alltid exakt som vi tänker oss. Fotonerna följer inte våra målade linjer. De beter sig lite som bilister: de håller sig ungefär på vägen, men inte alltid exakt mitt i filen.
I fibersammanhang kallas detta för modfält.
Om vi lyser in i en fiber och tittar på hur ljuset fördelar sig i fiberns mitt ser vi modfältet. Då kan vi se att modfältet vid 1310 nm är mindre än modfältet vid 1550 nm i samma fiber.
Vi kan också se att modfältet varierar mellan olika fibertyper, olika årsmodeller och olika fabrikat.
På senare tid har det dessutom kommit nya fibertyper, till exempel G.655 och G.657, som också kan ha små skillnader i modfältsdiameter.
Hur påverkar modfältet mätningen?
Om mätsladden har ett större modfält än mätobjektet kan man se en högre dämpning än man egentligen borde.
Det beror på att en större del av ljuset ”halkar ut i manteln” när det försöker ta sig in i en fiber med mindre modfält.
Det här fenomenet uppstår vid ingångskontakten. Om mätsladden och mätobjektet har för olika modfält kan man därför råka införa ett systematiskt fel i dB-mätningen.
Problemet går inte att eliminera helt. Men genom att använda samma typ av fiber i mätsladden som i mätobjektet kan man undvika de flesta felkällorna.
Vad kännetecknar en bra mätkabel?
En bra mätkabel ska framför allt uppfylla tre krav:
- Den ska vara mycket ren.
- Den ska ha rätt sorts fiber.
- Den ska vara mycket väl centrerad.
Det finns även andra egenskaper som är viktiga. Mätkabeln ska tåla slitage och ha en bra ytprofil på kontakterna.
Med särskilda mätinstrument, så kallade interferometrar, kan man mäta hur ytprofilen ser ut på en fiberkontakt. Då kan man se om fiberglaset sticker ut ur ferrulen eller om det ligger för djupt.
Sticker fibern ut för mycket slits den snabbare än nödvändigt. Ligger den för djupt kan kontakten få för dåligt kontakttryck.
Hur får man tag på en bra mätkabel?
Förhoppningsvis är det tydligt vid det här laget att man bör tänka till innan man köper en ny mätkabel.
Har man en dålig mätkabel kommer man att slösa tid på att jaga fel som kanske inte finns. Man kan börja tvätta bort smuts som inte är problemet, eller försöka reparera en anläggning som egentligen är helt okej.
I värsta fall anpassar man sina kontakter och rutiner efter en dålig mätsladd, i stället för att lösa det verkliga problemet.
Bra redskap gör halva jobbet. Gör man rätt från början slipper man ofta göra om arbetet senare.
Det finns i princip två sätt att skaffa en bra mätkabel.
Det första är att köpa en sladd som är särskilt tillverkad för mätning. Då har tillverkaren sett till att kraven på renhet, rätt fibertyp och god centrering är uppfyllda. Ofta har man också gjort kabeln mer tålig, till exempel genom att limma fast brytskyddet mot yttermanteln så att den klarar mer dragpåkänning.
En sådan mätkabel brukar kosta en bit över tusen kronor.
Det andra alternativet är att välja ut en serieproducerad kabel med ovanligt goda specifikationer. Om kontaktdämpningen ligger under 0,1 dB kan mätningarna bli tillräckligt bra för många praktiska behov.
En sådan kabel kostar betydligt mindre, men den tål sannolikt inte lika mycket slitage som en riktig mätkabel.
För detaljer kan man läsa vidare i webbutiken.