测量光纤连接器在爆炸过程的不连续性可靠性测试

简介

在航天航空领域，经常会使用到爆炸分离技术，如火箭助推器脱离，飞机弹射座椅，爆破旋翼等。虽然爆炸分离技术是无碎片爆炸，但其产生的爆炸冲击波依然会对分离体

内部产生影响。因此，检测爆炸过程对分离体内部线缆和连接器的性能影响是非常必要的，对于光纤连接器来说又是极为关键的。由于光纤连接器普遍采用端面对端面的压力连接，

对于爆炸过程，更大可能出现连接不连续性。测量光纤连接器在爆炸过程的不连续性是可靠性测试的重要部分。

图1 光纤连接：端面接触的压力连接

爆炸过程的光纤连接器不连续测试，需记录爆炸全过程的所有采样的光功率值，进而形成光功率的时间曲线，这个过程详细的描述了爆炸过程的光功率变化。对于光功率采样，

要求功率点采样间隔足够小，通常是μs级。同时，要求单采样窗口要覆盖整个爆炸全过程，爆炸分离常用的爆炸螺栓的整个爆炸过程时间约为亚ms级。考虑到爆炸发生是突发的，

并没有准确的发生时间，无法根据爆炸发生时间而触发功率计采样，测试时需要足够的等待时间，并覆盖爆炸全程时间，单采样窗口应足够大。单采样窗口不够，

势必造成仅仅捕获部分过程，甚至捕获不到。

综上所述，爆炸实验的光纤连接器不连续性测试所用到的光功率计要具备两个特性，一是最小采样间隔为μs级，以精细的记录功率变化。二是单采样窗口要足够大，

覆盖等待爆炸发生时间和爆炸全过程时间。

测试方法和测试装备要求

对于光功率不连续测试，测试结构是较为简单的，如下图。发送端采用稳定光源，连续波输出，接收端使用高速光功率计采集光功率值并逐一记录。被测件部分与环境实验结合，

形成在某种特定环境下的功率测试。测试过程中，出现了由环境因素造成的功率不连续，在功率记录数据中都会真实体现。通过光功率数据的时间直方图，

可以分析出功率变化的规律。

图2 测试连接图

对于稳定而持续的发生的模拟环境条件，光功率计只要在模拟环境条件达到测试要求时，记录功率值即可，同时需要满足测试要求的采样密度就足够了。

但对于类似爆炸这种瞬态发生且发生过程不稳定的环境条件，光功率计就需要记录爆炸的全过程的功率值，要捕获爆炸发生到爆炸冲击直至恢复稳定状态。

光功率计的单采样窗口总的时间要足够，需要覆盖爆炸等待和爆炸全过程的时间。单采样时间窗口的要求，对于传统的高速光功率计是极大的制约因素，

多数的高速光功率计只具备高速特点，不具备足够大的采样区间。

光功率计的采样区间的不足，很容易想到通过PC控制记录光功率。但受PC与仪器之间的数据交互响应时间的限制，数据采样无法达到μs级采样。

因此，光功率记录软件必须是板载原生的。

信号发出端的光源要求自身具备足够好的输出稳定度，以避免信号发出波动太大影响功率值。如果对被测件注入功率有一定要求，可以在光源输出后增加可调光衰减器，

以调节功率电平到注入功率要求范围。

解决方案

爆炸实验的光功率不连续测试，VIAVI的方案是采用MAP平台DFB光源、光功率计模块和超级应用OPMScope。

图3 测试解决方案构成

图4 MAP-330AD-B带触摸屏的光学测试平台

MAP平台mSRC-C2系列光源模块

图6 mSRC-C2光源模块

MAP平台mSRC光源模块有多种类型激光器，包含FP、DFB、LED、SLED。针对爆炸实验的不连续测试，对稳定度的高要求，推荐选择DFB类型光源。

mSRC-C2系列DFB光源具备TEC温度控制模块，长期稳定度为±0.025 dB（3小时），稳定度好，为配合爆炸实验不连续测试提供基本保障。

MAP平台mOPM-C1系列光功率计模块

图7 mOPM-C1光功率计模块

MAP平台mOPM光功率计模块，最小采样时间为4μs，采样点数量为100,000，那么最小单采样窗口时间为4μs * 100000 = 400ms。采样时间密度为μs级，

最小采样窗口时间有足够的时间宽度记录爆炸实验全过程光功率值。

MAP 光功率计 (mOPM-C1) 模块通过面板安装或远程头配置支持四种级别的光测试性能，且每个模块可支持 1、2 或 4 路输入，拓展了 MAP 系列的光功率测量能力。

各个版本设计了 4 个性能范围，因此适用于所有的应用。高功率版本支持最大+27dBm测量，超高性能版具有-100dBm的超高灵敏度。

超级应用：OPMScope 功率记录软件

图8 超级应用：OPMScope

超级应用OPMScope 是板载的光功率记录软件。MAP平台光功率计 mOPM-C1 模块的一个软件选项应用。此软件功能是一种面向设计人员的直观工具，

能够以图形方式呈现光信号，很像是光领域的数字采样示波器。此工具可在上升沿或下降沿触发，能够使用预触发数据点查看历史记录。

用户可在该工具中平移和缩放来查看详细信息和监控瞬变，并可同时从多达四个光学头中导出多达 100000 个捕获的数据进行扩展分析。

OPMScope在光功率瞬变测试中有以下一些特点：

可记录多个采集窗口，单窗口最小400ms，窗口间隔约100ms，间隔时间是清理缓存和处理数据的时间。

支持并行多通道记录。

所有测试数据保存为excel表格，每个测试数据均带有时间戳。

图9 OPMScope输出带时间标签的数据表格

结束语

光纤连接器不连续测试的模拟环境条件可分为稳定而持续的和瞬态的，两者特点差别极大。对于类似爆炸实验的瞬态发生的模拟环境条件，在稳定的环境条件中使用的装备

和经验都将不适用，对于测试装备的要求也存在明显的差别。

结合爆炸实验的光纤连接器不连续性测试，要点有以下几点：

稳定的光源是基本条件。

关键因素是光功率计的采样点间隔和最小单采样窗口时间。

为适配功率采样时间，必须采用板载的功率记录软件。

MAP平台的光源模块、光功率计模块和板载的超级应用 OPMScope 很好的适配了这项测试的全部关键要素。