簡介

在航天航空領(lǐng)域，經(jīng)常會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)是無碎片爆炸，但其產(chǎn)生的爆炸沖擊波依然會對分離體

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

對于爆炸過程，更大可能出現(xiàn)連接不連續(xù)性。測量光纖連接器在爆炸過程的不連續(xù)性是可靠性測試的重要部分。

圖1 光纖連接：端面接觸的壓力連接

爆炸過程的光纖連接器不連續(xù)測試，需記錄爆炸全過程的所有采樣的光功率值，進(jìn)而形成光功率的時間曲線，這個過程詳細(xì)的描述了爆炸過程的光功率變化。對于光功率采樣，

要求功率點采樣間隔足夠小，通常是μs級。同時，要求單采樣窗口要覆蓋整個爆炸全過程，爆炸分離常用的爆炸螺栓的整個爆炸過程時間約為亞ms級?？紤]到爆炸發(fā)生是突發(fā)的，

并沒有準(zhǔn)確的發(fā)生時間，無法根據(jù)爆炸發(fā)生時間而觸發(fā)功率計采樣，測試時需要足夠的等待時間，并覆蓋爆炸全程時間，單采樣窗口應(yīng)足夠大。單采樣窗口不夠，

勢必造成僅僅捕獲部分過程，甚至捕獲不到。

綜上所述，爆炸實驗的光纖連接器不連續(xù)性測試所用到的光功率計要具備兩個特性，一是最小采樣間隔為μs級，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)生時間和爆炸全過程時間。

測試方法和測試裝備要求

對于光功率不連續(xù)測試，測試結(jié)構(gòu)是較為簡單的，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采集光功率值并逐一記錄。被測件部分與環(huán)境實驗結(jié)合，

形成在某種特定環(huán)境下的功率測試。測試過程中，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)中都會真實體現(xiàn)。通過光功率數(shù)據(jù)的時間直方圖，

可以分析出功率變化的規(guī)律。

圖2 測試連接圖

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

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

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

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

光功率計的采樣區(qū)間的不足，很容易想到通過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)時間的限制，數(shù)據(jù)采樣無法達(dá)到μs級采樣。

因此，光功率記錄軟件必須是板載原生的。

信號發(fā)出端的光源要求自身具備足夠好的輸出穩(wěn)定度，以避免信號發(fā)出波動太大影響功率值。如果對被測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

爆炸實驗的光功率不連續(xù)測試，VIAVI的方案是采用MAP平臺DFB光源、光功率計模塊和超級應(yīng)用OPMScope。

圖3 測試解決方案構(gòu)成

圖4 MAP-330AD-B帶觸摸屏的光學(xué)測試平臺

MAP平臺mSRC-C2系列光源模塊

圖6 mSRC-C2光源模塊

MAP平臺mSRC光源模塊有多種類型激光器，包含F(xiàn)P、DFB、LED、SLED。針對爆炸實驗的不連續(xù)測試，對穩(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，長期穩(wěn)定度為±0.025 dB（3小時），穩(wěn)定度好，為配合爆炸實驗不連續(xù)測試提供基本保障。

MAP平臺mOPM-C1系列光功率計模塊

圖7 mOPM-C1光功率計模塊

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

最小采樣窗口時間有足夠的時間寬度記錄爆炸實驗全過程光功率值。

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

各個版本設(shè)計了 4 個性能范圍，因此適用于所有的應(yīng)用。高功率版本支持最大+27dBm測量，超高性能版具有-100dBm的超高靈敏度。

超級應(yīng)用：OPMScope 功率記錄軟件

圖8 超級應(yīng)用：OPMScope

超級應(yīng)用OPMScope 是板載的光功率記錄軟件。MAP平臺光功率計 mOPM-C1 模塊的一個軟件選項應(yīng)用。此軟件功能是一種面向設(shè)計人員的直觀工具，

能夠以圖形方式呈現(xiàn)光信號，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)點查看歷史記錄。

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

OPMScope在光功率瞬變測試中有以下一些特點：

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

支持并行多通道記錄。

所有測試數(shù)據(jù)保存為excel表格，每個測試數(shù)據(jù)均帶有時間戳。

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

結(jié)束語

光纖連接器不連續(xù)測試的模擬環(huán)境條件可分為穩(wěn)定而持續(xù)的和瞬態(tài)的，兩者特點差別極大。對于類似爆炸實驗的瞬態(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)驗都將不適用，對于測試裝備的要求也存在明顯的差別。

結(jié)合爆炸實驗的光纖連接器不連續(xù)性測試，要點有以下幾點：

穩(wěn)定的光源是基本條件。

關(guān)鍵因素是光功率計的采樣點間隔和最小單采樣窗口時間。

為適配功率采樣時間，必須采用板載的功率記錄軟件。

MAP平臺的光源模塊、光功率計模塊和板載的超級應(yīng)用 OPMScope 很好的適配了這項測試的全部關(guān)鍵要素。