Государственная система обеспечения
единства измерений

ИЗМЕРИТЕЛИ ОПТИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ,
 ИСТОЧНИКИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ,
ИЗМЕРИТЕЛИ ОБРАТНЫХ ПОТЕРЬ И ТЕСТЕРЫ
ОПТИЧЕСКИЕ МАЛОГАБАРИТНЫЕ
В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
ПЕРЕДАЧИ

Методика поверки

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

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

2 ВНЕСЕН Управлением метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 21 декабря 2010 г. № 835-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном 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

СОДЕРЖАНИЕ

Государственная система обеспечения единства измерений

ИЗМЕРИТЕЛИ ОПТИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ, ИСТОЧНИКИ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ,
ИЗМЕРИТЕЛИ ОБРАТНЫХ ПОТЕРЬ И ТЕСТЕРЫ ОПТИЧЕСКИЕ МАЛОГАБАРИТНЫЕ В
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ

Методика поверки

Дата введения - 2012-01-01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на измерители оптической мощности (далее - ваттметры), источники оптического излучения (далее - источники), измерители обратных потерь (далее - ИОП) и тестеры оптические малогабаритные (далее - тестеры) в волоконно-оптических системах передачи (ВОСП) и устанавливает методику их первичной и периодической поверок.

Межповерочный интервал устанавливается в соответствии с описанием типа поверяемого средства измерений.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

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 связи и передачи информации

ГОСТ 12.1.031-81 Система стандартов безопасности труда. Лазеры. Методы дозиметрического контроля лазерного излучения

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

ГОСТ Р ИСО 11554-2008 Оптика и фотоника. Лазеры и лазерные установки (системы). Методы испытаний лазеров и измерений мощности, энергии и временных характеристик лазерного пучка

Примечание - При использовании настоящего стандарта следует руководствоваться действующими ссылочными нормативными документами. Проверить действие документов рекомендуется в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Требования к квалификации поверителей и требования безопасности

3.1 К проведению поверки допускают лиц, аттестованных в качестве поверителей оптических приборов в соответствии с правилами [1], изучивших настоящий стандарт и руководства по эксплуатации поверяемых приборов (ваттметры, источники, измерители обратных потерь, тестеры), имеющих квалификационную группу не ниже III в соответствии с правилами по охране труда [2].

3.2 При проведении поверки следует соблюдать требования, установленные правилами по охране труда [2], правилами [3], [4], ГОСТ Р ИСО 11554, ГОСТ 12.1.031, ГОСТ 12.1.040 и санитарными правилами [5].

4 Операции поверки

4.1 При проведении поверки выполняют операции, указанные в таблице 1.

Таблица 1

5 Средства поверки

5.1 При проведении поверки применяют средства контроля, указанные в таблице 2.

Таблица 2

6 Условия проведения поверки

6.1 Поверку проводят при следующих условиях:

- температура окружающей среды, °С................ 20 ± 5

- относительная влажность воздуха, %............... 65 ± 15

- атмосферное давление, кПа, мм рт. ст.............. 100 ± 4 или 760 ± 30

7 Порядок подготовки к проведению поверки

7.1 Перед проведением поверки изучают руководства по эксплуатации на поверяемое и применяемые средства измерения (СИ).

7.2 Все оптические поверхности используемых при поверке СИ очищают от пыли и протирают тампоном, смоченным в изопропиловом спирте.

7.3 Подготавливают к работе поверяемое СИ и средства его поверки в соответствии с разделом «Подготовка к использованию» их руководств по эксплуатации.

8 Порядок проведения поверки

8.1 Внешний осмотр и проверка комплектности

8.1.1 Комплектность поверяемого СИ должна соответствовать разделу «Состав СИ» или аналогичному разделу руководства по эксплуатации поверяемого СИ.

8.1.2 При внешнем осмотре необходимо убедиться:

- в отсутствии видимых механических повреждений;

- в исправности кабелей и разъемов;

- в исправности органов управления.

8.2 Опробование

8.2.1 Проверяют правильность работы органов управления и переключения режимов поверяемого СИ в соответствии с руководством по эксплуатации.

8.2.2 Опробование осуществляют для каждого поверяемого прибора путем подсоединения оптических кабелей к входному и выходному оптическим разъемам, включения источника излучения и проверки изменения сигнала на индикаторе измерителя мощности.

8.3 Определение метрологических характеристик

8.3.1 Сличение ваттметра с РЭСМ

8.3.1.1 Собирают установку согласно схеме, приведенной на рисунке 1.

1 - источник излучения, стабилизированный из состава РЭСМ на 0,85; 1,31; 1,49; 1,55; 1,625 мкм; 2 - аттенюатор
оптический; 3 - ваттметр из состава РЭСМ; 4 - поверяемый ваттметр; 5 - волоконно-оптический кабель; 6 - РЭСМ

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

8.3.1.2 Устанавливают на поверяемом ваттметре 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 поверяемым ваттметром.

8.3.1.4 Проводят N (N = 5) измерений мощности последовательно ваттметром РЭСМ 3 и поверяемым ваттметром 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 поверяемым ваттметром мощности 4.

8.3.1.6 Определяют среднее значение разницы показаний ваттметра РЭСМ 3 и поверяемого ваттметра 4, по формуле

                                                          (1)

где θ_ij = Р_ij - Р_0ij,                                                           (2)

θ_ij - разница в показаниях ваттметра РЭСМ 3 и поверяемого ваттметра 4;

Р_0ij; Р_ij - показания ваттметра РЭСМ 3 и поверяемого ваттметра 4 при i-м измерении в точке j, дБм.

При Р_0ij; Р_ij, выраженных в Вт, θ_ij, вычисляют по формуле

θ_ij = (Р_ij - Р_0ij)/Р_0ij 100 %.                                                      (3)

8.3.1.7 Повторяют операции по 8.3.1.1 - 8.3.1.6 на всех длинах волн градуировки поверяемого ваттметра, которые имеются в составе РЭСМ.

8.3.2 Определение спектральной характеристики ваттметра

8.3.2.1 Проводят измерение относительной спектральной характеристики ваттметра на установке для измерений относительных спектральных характеристик приемников и источников согласно методике работы на этой установке.

8.3.2.2 Если в поверяемом ваттметре предусмотрена предварительная установка длин волн измеряемого излучения, то при измерении спектральной характеристики на ваттметре устанавливаются те же значения длин волн, что и на счетчике монохроматора. Неравномерность спектральной характеристики ΔS_n определяют в каждом спектральном диапазоне по формуле

ΔS_n = [(S_max - S_min)/S_k]100 %,                                                 (4)

где S_max; S_min - соответственно максимальное и минимальное значение относительной спектральной характеристики в каждом спектральном диапазоне, а п обозначает соответствующие диапазоны 0,85; 1,3; 1,55 мкм;

S_k - значение относительной спектральной характеристики на длине волны градуировки.

8.3.3 Определение основной погрешности ваттметра

8.3.3.1 Для ваттметров и тестеров нормируется основная погрешность 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 Δ_k на длине волны градуировки по результатам поверки вычисляют по формуле

                                                    (5)

где θ₁ = {|θ_j|}, (θ_j в, %);                                                (6)

θ₀ - основная погрешность РЭСМ на длине волны градуировки, %;

                                                (7)

(θ_ij; θ_j - %)

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

                                                   (8)

где Δ₀₀ - погрешность измерений относительных уровней мощности РЭСМ, %;

                                                      (9)

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

- если в ваттметре не предусмотрена предварительная установка длины волны излучения

                                              (10)

где Δ_λ - основная погрешность установки для измерения спектральных характеристик;

- если в ваттметре предусмотрена предварительная установка длины волны излучения

                                         (11)

где ΔS_n - 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

                                                   (12)

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 ваттметров, у которых не предусмотрена предварительная установка длины волны излучения, вводится спектральная поправка А_λ или спектральный поправочный коэффициент К_λ. Измеренную ваттметром мощность излучения с длиной волны λ, отличной от длины волны градуировки, определяют по формулам:

Р = А_λ + В,                                                               (13)

Р = К_λВ.                                                                (14)

8.3.3.7 Спектральную поправку определяют по формуле

A_λ = A_k + (S_λ - S_k),                                                        (15)

где S_λ; S_k - значения относительных спектральных характеристик на длине волны λ и длине волны градуировки, дБ.

8.3.3.8 Спектральный поправочный коэффициент определяют по формуле

K_λ = K_kS_k/S_λ,                                                             (16)

где S_λ и S_k, %.

8.3.3.9 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 длин волн излучения источника

8.3.4.1 Проводят измерение длин волн и ширины спектра излучения по уровню 0,5 источника на установке для измерений относительных спектральных характеристик приемников и источников согласно методике работы на этой установке.

8.3.4.2 Полученные значения длин волн и ширины спектра излучения должны быть в пределах, установленных в технической документации на поверяемый прибор.

8.3.5 Определение мощности на выходе источника

8.3.5.1 Подают оптическое излучение от поверяемого источника с помощью волоконного кабеля на оптический вход ваттметра РЭСМ и измеряют оптическую мощность на выходе волоконного кабеля, регистрируя значение Р₁ (Вт).

8.3.5.2 Проводят операцию по 8.3.5.1 еще девять раз, каждый раз предварительно вынув и вставив оптический разъем.

8.3.5.3 Определяют значение мощности Р_из на выходе оптического кабеля по формуле

                                                         (17)

где i - номер измерения.

8.3.5.4 Операции по 8.3.5.1 - 8.3.5.3 проводят для всех длин волн излучения источника.

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

8.3.6 Определение нестабильности выходной мощности источника

8.3.6.1 Проводят предварительный прогрев источника на одной из длин волн излучения в течение интервала времени, указанного в его технической документации.

8.3.6.2 Подают оптическое излучение на той же длине волны от поверяемого источника с помощью волоконного кабеля на оптический вход ваттметра РЭСМ.

8.3.6.3 Регистрируют показания ваттметра РЭСМ в течение времени, за которое нормируется нестабильность выходной мощности источника в его технической документации, но не менее чем за 15 мин с интервалом в 1 минуту, и определяют нестабильность мощности источника S по формуле

S = 2(P_max - P_min)/(P_max + P_min) 100 %,                                        (18)

где Р_mах и P_min - соответственно, максимальное и минимальное значения мощности (Вт), зафиксированные за время измерений.

При измерении нестабильности более чем за 1 ч допускается увеличивать время между двумя измерениями до 10 минут.

8.3.6.4 Операции по 8.3.6.1 - 8.3.6.3 проводят для всех длин волн излучения источника.

8.3.6.5 Полученные значения нестабильности мощности на выходе для всех длин волн не должны превышать предел, установленный в технической документации на поверяемый прибор.

8.3.7 Определение временных характеристик источника

8.3.7.1 Проверку временных характеристик проводят для источников, работающих не только в непрерывном, но и в импульсном режиме. Как правило, источники тестеров имеют частоту модуляции 270 Гц и одно или несколько фиксированных значений частоты в диапазоне от 1 до 100 кГц.

По данному разделу рекомендации проверяют отсутствие выброса более 10 % на переднем фронте оптического импульса, а также его временные характеристики, нормируемые в технической документации на источник из следующего перечня:

- частота повторения импульса;

- скважность;

- длительность фронта;

- неравномерность плоской вершины.

8.3.7.2 Подают излучение от поверяемого источника через волоконно-оптический кабель на вход ФПУ и по картинке на экране осциллографа, подключенного к выходу ФПУ, определяют требуемые в технической документации временные характеристики импульсного излучения (из перечня 8.3.7.1), а также проверяют отсутствие выброса на переднем фронте оптического импульса.

8.3.8 Определение основной абсолютной погрешности измерителя обратных потерь

8.3.8.1 Определение основной абсолютной погрешности измерений обратных потерь проводят путем сравнения значений мер обратных потерь, измеренных последовательно с помощью поверяемого ИОП и ИОП из состава РЭОП. Если входной разъем поверяемого ИОП соответствует типу PC (прямой), допускается включение в волоконно-оптический тракт переходного волоконно-оптического кабеля с разъемами FC/PC - FC/APC (переходник прямой - угловой) и соответствующей волоконно-оптической розетки.

8.3.8.2 Измеряют последовательно поверяемым ИОП и ИОП из состава РЭОП значения обратных потерь для каналов № 1, 2, 3, 4, 5 меры 1310 нм согласно руководству по эксплуатации, регистрируя соответствующие значения А_i1 и А_0i1 (i = 1 - 5 - номер канала меры).

8.3.8.3 Проводят операции по 8.3.8.2 еще 4 раза, регистрируя соответствующие значения A_ij и A_0ij (i = 1 - 5 - номер канала меры, j = 1 - 5 - номер цикла измерений).

8.3.8.4 Определяют значение основной абсолютной погрешности измерений обратных потерь Ap по формуле

                                               (19)

8.3.8.5 Проводят операции по 8.3.8.2 - 8.3.8.4 для длины волны 1550 нм.

8.3.8.6 Полученные значения Δ_обр не должны превышать значений, указанных в технической документации на поверяемый ИОП.

9 Оформление результатов поверки

9.1 При положительных результатах поверки оформляют свидетельство о поверке в соответствии с правилами [6] и/или наносят на прибор оттиск поверительного клейма в соответствии с правилами [7]. Спектральные поправочные коэффициенты, полученные по 8.3.3, а также значения длин волн, полученные по 8.3.4, вносятся в свидетельство о поверке.

9.2 При отрицательных результатах поверки прибор к эксплуатации не допускают, свидетельство о поверке аннулируют, оттиск поверительного клейма гасят и выдают извещение о непригодности с указанием причин в соответствии с правилами [6].

Библиография