簡(jiǎn)介

在航天航空領(lǐng)域，經(jīng)常會(huì)使用到爆炸分離技術(shù)，如火箭助推器脫離，飛機(jī)彈射座椅，爆破旋翼等。雖然爆炸分離技術(shù)是無(wú)碎片爆炸，但其產(chǎn)生的爆炸沖擊波依然會(huì)對(duì)分離體

內(nèi)部產(chǎn)生影響。因此，檢測(cè)爆炸過(guò)程對(duì)分離體內(nèi)部線纜和連接器的性能影響是非常必要的，對(duì)于光纖連接器來(lái)說(shuō)又是極為關(guān)鍵的。由于光纖連接器普遍采用端面對(duì)端面的壓力連接，

對(duì)于爆炸過(guò)程，更大可能出現(xiàn)連接不連續(xù)性。測(cè)量光纖連接器在爆炸過(guò)程的不連續(xù)性是可靠性測(cè)試的重要部分。

圖1 光纖連接：端面接觸的壓力連接

爆炸過(guò)程的光纖連接器不連續(xù)測(cè)試，需記錄爆炸全過(guò)程的所有采樣的光功率值，進(jìn)而形成光功率的時(shí)間曲線，這個(gè)過(guò)程詳細(xì)的描述了爆炸過(guò)程的光功率變化。對(duì)于光功率采樣，

要求功率點(diǎn)采樣間隔足夠小，通常是μs級(jí)。同時(shí)，要求單采樣窗口要覆蓋整個(gè)爆炸全過(guò)程，爆炸分離常用的爆炸螺栓的整個(gè)爆炸過(guò)程時(shí)間約為亞ms級(jí)。考慮到爆炸發(fā)生是突發(fā)的，

并沒(méi)有準(zhǔn)確的發(fā)生時(shí)間，無(wú)法根據(jù)爆炸發(fā)生時(shí)間而觸發(fā)功率計(jì)采樣，測(cè)試時(shí)需要足夠的等待時(shí)間，并覆蓋爆炸全程時(shí)間，單采樣窗口應(yīng)足夠大。單采樣窗口不夠，

勢(shì)必造成僅僅捕獲部分過(guò)程，甚至捕獲不到。

綜上所述，爆炸實(shí)驗(yàn)的光纖連接器不連續(xù)性測(cè)試所用到的光功率計(jì)要具備兩個(gè)特性，一是最小采樣間隔為μs級(jí)，以精細(xì)的記錄功率變化。二是單采樣窗口要足夠大，

覆蓋等待爆炸發(fā)生時(shí)間和爆炸全過(guò)程時(shí)間。

測(cè)試方法和測(cè)試裝備要求

對(duì)于光功率不連續(xù)測(cè)試，測(cè)試結(jié)構(gòu)是較為簡(jiǎn)單的，如下圖。發(fā)送端采用穩(wěn)定光源，連續(xù)波輸出，接收端使用高速光功率計(jì)采集光功率值并逐一記錄。被測(cè)件部分與環(huán)境實(shí)驗(yàn)結(jié)合，

形成在某種特定環(huán)境下的功率測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中，出現(xiàn)了由環(huán)境因素造成的功率不連續(xù)，在功率記錄數(shù)據(jù)中都會(huì)真實(shí)體現(xiàn)。通過(guò)光功率數(shù)據(jù)的時(shí)間直方圖，

可以分析出功率變化的規(guī)律。

圖2 測(cè)試連接圖

對(duì)于穩(wěn)定而持續(xù)的發(fā)生的模擬環(huán)境條件，光功率計(jì)只要在模擬環(huán)境條件達(dá)到測(cè)試要求時(shí)，記錄功率值即可，同時(shí)需要滿足測(cè)試要求的采樣密度就足夠了。

但對(duì)于類似爆炸這種瞬態(tài)發(fā)生且發(fā)生過(guò)程不穩(wěn)定的環(huán)境條件，光功率計(jì)就需要記錄爆炸的全過(guò)程的功率值，要捕獲爆炸發(fā)生到爆炸沖擊直至恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。

光功率計(jì)的單采樣窗口總的時(shí)間要足夠，需要覆蓋爆炸等待和爆炸全過(guò)程的時(shí)間。單采樣時(shí)間窗口的要求，對(duì)于傳統(tǒng)的高速光功率計(jì)是極大的制約因素，

多數(shù)的高速光功率計(jì)只具備高速特點(diǎn)，不具備足夠大的采樣區(qū)間。

光功率計(jì)的采樣區(qū)間的不足，很容易想到通過(guò)PC控制記錄光功率。但受PC與儀器之間的數(shù)據(jù)交互響應(yīng)時(shí)間的限制，數(shù)據(jù)采樣無(wú)法達(dá)到μs級(jí)采樣。

因此，光功率記錄軟件必須是板載原生的。

信號(hào)發(fā)出端的光源要求自身具備足夠好的輸出穩(wěn)定度，以避免信號(hào)發(fā)出波動(dòng)太大影響功率值。如果對(duì)被測(cè)件注入功率有一定要求，可以在光源輸出后增加可調(diào)光衰減器，

以調(diào)節(jié)功率電平到注入功率要求范圍。

解決方案

爆炸實(shí)驗(yàn)的光功率不連續(xù)測(cè)試，VIAVI的方案是采用MAP平臺(tái)DFB光源、光功率計(jì)模塊和超級(jí)應(yīng)用OPMScope。

圖3 測(cè)試解決方案構(gòu)成

圖4 MAP-330AD-B帶觸摸屏的光學(xué)測(cè)試平臺(tái)

MAP平臺(tái)mSRC-C2系列光源模塊

圖6 mSRC-C2光源模塊

MAP平臺(tái)mSRC光源模塊有多種類型激光器，包含F(xiàn)P、DFB、LED、SLED。針對(duì)爆炸實(shí)驗(yàn)的不連續(xù)測(cè)試，對(duì)穩(wěn)定度的高要求，推薦選擇DFB類型光源。

mSRC-C2系列DFB光源具備TEC溫度控制模塊，長(zhǎng)期穩(wěn)定度為±0.025 dB（3小時(shí)），穩(wěn)定度好，為配合爆炸實(shí)驗(yàn)不連續(xù)測(cè)試提供基本保障。

MAP平臺(tái)mOPM-C1系列光功率計(jì)模塊

圖7 mOPM-C1光功率計(jì)模塊

MAP平臺(tái)mOPM光功率計(jì)模塊，最小采樣時(shí)間為4μs，采樣點(diǎn)數(shù)量為100,000，那么最小單采樣窗口時(shí)間為4μs * 100000 = 400ms。采樣時(shí)間密度為μs級(jí)，

最小采樣窗口時(shí)間有足夠的時(shí)間寬度記錄爆炸實(shí)驗(yàn)全過(guò)程光功率值。

MAP 光功率計(jì) (mOPM-C1) 模塊通過(guò)面板安裝或遠(yuǎn)程頭配置支持四種級(jí)別的光測(cè)試性能，且每個(gè)模塊可支持 1、2 或 4 路輸入，拓展了 MAP 系列的光功率測(cè)量能力。

各個(gè)版本設(shè)計(jì)了 4 個(gè)性能范圍，因此適用于所有的應(yīng)用。高功率版本支持最大+27dBm測(cè)量，超高性能版具有-100dBm的超高靈敏度。

超級(jí)應(yīng)用：OPMScope 功率記錄軟件

圖8 超級(jí)應(yīng)用：OPMScope

超級(jí)應(yīng)用OPMScope 是板載的光功率記錄軟件。MAP平臺(tái)光功率計(jì) mOPM-C1 模塊的一個(gè)軟件選項(xiàng)應(yīng)用。此軟件功能是一種面向設(shè)計(jì)人員的直觀工具，

能夠以圖形方式呈現(xiàn)光信號(hào)，很像是光領(lǐng)域的數(shù)字采樣示波器。此工具可在上升沿或下降沿觸發(fā)，能夠使用預(yù)觸發(fā)數(shù)據(jù)點(diǎn)查看歷史記錄。

用戶可在該工具中平移和縮放來(lái)查看詳細(xì)信息和監(jiān)控瞬變，并可同時(shí)從多達(dá)四個(gè)光學(xué)頭中導(dǎo)出多達(dá) 100000 個(gè)捕獲的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展分析。

OPMScope在光功率瞬變測(cè)試中有以下一些特點(diǎn)：

可記錄多個(gè)采集窗口，單窗口最小400ms，窗口間隔約100ms，間隔時(shí)間是清理緩存和處理數(shù)據(jù)的時(shí)間。

支持并行多通道記錄。

所有測(cè)試數(shù)據(jù)保存為excel表格，每個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)均帶有時(shí)間戳。

圖9 OPMScope輸出帶時(shí)間標(biāo)簽的數(shù)據(jù)表格

結(jié)束語(yǔ)

光纖連接器不連續(xù)測(cè)試的模擬環(huán)境條件可分為穩(wěn)定而持續(xù)的和瞬態(tài)的，兩者特點(diǎn)差別極大。對(duì)于類似爆炸實(shí)驗(yàn)的瞬態(tài)發(fā)生的模擬環(huán)境條件，在穩(wěn)定的環(huán)境條件中使用的裝備

和經(jīng)驗(yàn)都將不適用，對(duì)于測(cè)試裝備的要求也存在明顯的差別。

結(jié)合爆炸實(shí)驗(yàn)的光纖連接器不連續(xù)性測(cè)試，要點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

穩(wěn)定的光源是基本條件。

關(guān)鍵因素是光功率計(jì)的采樣點(diǎn)間隔和最小單采樣窗口時(shí)間。

為適配功率采樣時(shí)間，必須采用板載的功率記錄軟件。

MAP平臺(tái)的光源模塊、光功率計(jì)模塊和板載的超級(jí)應(yīng)用 OPMScope 很好的適配了這項(xiàng)測(cè)試的全部關(guān)鍵要素。