Wie genau ist Ihr optischer Dämpfungs-Testsatz?

1. Dezember 2016 / Seymour Goldstein / General

Sie haben gerade eine Dämpfungsmessung mit Hilfe eines Testsatzes für die optische Dämpfung (OLTS) vorgenommen. Die Messung wurde gegen eine Testgrenze vorgenommen, das Ergebnis war ein PASS, und die Spanne wurde angegeben. Haben Sie jemals daran gedacht, eine wie große Spanne akzeptabel ist?

Ungewissheit bei Messungen ist ein heißes Thema geworden, denn wie bei den meisten Anwendungen von kurzer Reichweite sind die Verlust-Budgets klein. Bei jeder Dämpfungsmessung, vor allem, wenn gegen die Testgrenze gemessen wird, wird die vorhergesagte Unsicherheit rund um die Dämpfungsmessung wichtig, wenn Spannen klein sind.

Für Dämpfungsmessungen ist es ein empfohlener Ansatz, einen berichteten Dämpfungswert zu haben mit einer damit verbundenen Unsicherheit um den Wert, der dann mit einem festen Grenzwert verglichen wird. Den Unterschied zwischen dem Dämpfungswert (plus Unsicherheit) und der Testgrenze nennt man die Spanne, die von dem Testgerät berichtet wird. Wenn jedoch die gemeldete PASS-Spanne klein ist, kann Messunsicherheit ins Spiel kommen.

Vier Testfälle, die Dämpfung im Verhältnis zu einer Test-Grenze aufweisen, werden in Abbildung 1 dargestellt. Für jeden Testfall stellt die Raute den Messwert dar, während das Band darum die Unsicherheit anzeigt, manchmal auch Fehlerbalken genannt.

Konformität mit einer Testgrenze, vier Messfälle mit Fehlerbalken
Abbildung 1. Konformität mit einer Testgrenze, vier Messfälle mit Fehlerbalken

Fall 1 - Messung und Unsicherheit entsprechen der Spezifikationsgrenze.
Case 2 - die Messung ist konform, die Unsicherheit jedoch nicht.
Case 3 - die Messung ist nicht konform, die Unsicherheit jedoch vielleicht (geringe Wahrscheinlichkeit).
Case 4 - die Messung und Unsicherheit sind nicht konform.

Wenn eine Messung in die Nähe der Grenze gerät, werden die Dinge „schwammig“. In Wirklichkeit ist der Fehlerbalken tatsächlich eine Glockenkurve, wie in Abbildung 2. Eine Glockenkurve ist eine grafische Darstellung einer Wahrscheinlichkeitsverteilung. Die Messung wird auf dem höchsten Punkt der Kurve angegeben.

Verteilung der Unsicherheit rund um eine Messung
Abbildung 2. Verteilung der Unsicherheit rund um eine Messung

Eine weitere Möglichkeit, dies zu betrachten, ist mit den folgenden zwei Beispielen. Abbildung 3 zeigt eine Messung, wobei die Unsicherheit die Testgrenzen überläuft. In diesem Fall ist die Wahrscheinlichkeit einer Nichtübereinstimmung klein, vielleicht sogar unter 5 %.

Wahrscheinlichkeit der Nichtkonformität (gering)
Abbildung 3. Wahrscheinlichkeit der Nichtkonformität (gering)

In Abbildung 4 liegt der Messwert sehr nahe an der Testgrenze. In diesem Fall ist die Wahrscheinlichkeit für Konformität (PASS) 50 % und 50 % für Nichtkonformität (FAIL). Das heißt, Sie haben eine 50/50-Chance auf einen Fehlschlag (oder Erfolg).

Wahrscheinlichkeit der Nichtkonformität (50 %)
Abbildung 4. Wahrscheinlichkeit der Nichtkonformität (50 %)

Zwei internationale Standards, ISO/IEC 14763-3 und IEC 61280-4-1, derzeit in Revision, enthalten Anleitungen zur Messunsicherheit. Insbesondere werden darin Unsicherheitswerte angegeben, basierend auf der Länge der installierten Verkabelung, Dämpfung und Prüfverfahren. Mittels dieser Richtlinien können Sie ein hohes Vertrauen in die Funktionalität der installierten Verkabelung haben. Zum Beispiel wird in IEC 61280-4-1 die Dämpfung bei Multimode-Kabelinstallationen, eine für Ausgabe 3 vorgeschlagene Tabelle, in Tabelle 1 dargestellt. Ebenso enthalten in Tabelle 1 ist die Unsicherheit für die Kanal-Testmethode, die in ISO/IEC 14763-3 für Multimode-Installationen definiert ist. Beachten Sie, dass in internationalen Normen Kommas statt Punkten für Dezimaltrennung verwendet werden.

Tabelle 1. Unsicherheit der Dämpfungsmessungen für verschiedene Prüfmethoden

Abstand
(km)
Dämpfung
(dB)
IEC 612804-1,
MM-I-Kabel
IEC 612804-1,
MM-2-Kabel
IEC 61280-4-1,
MM-3cord
ISO/IEC 14763-3
MM-Kanal
0,1 0,1 0,25 0,28 0,31 0,17
0,2 1,3 0,25 0,29 0,31 0,18
0,3 2,6 0,34 0,36 0,38 0,31
0,35 3,3 0,41 0,43 0,44 0,40
0,5 4,3 0,51 0,52 0,53 0,50
0,5 5,3 0,66 0,66 0,66 0,66
0,5 6,3 0,82 0,82 0,82 0,83
0,5 7,3 0,99 0,98 0,98 1,00
0,5 8,3 1,15 1,15 1,14 1,16
0,5 9,3 1,32 1,32 1,31 1,33

Zusammenfassung: Die Messunsicherheit kann kompliziert sein. Eine Dämpfungsmessung im Vergleich zu einer Testgrenze hat eine zugehörige Spanne. Wenn die Spanne klein ist, sollte die Messunsicherheit bei der Entscheidung, ob ein Pass-Ergebnis akzeptiert werden sollte, berücksichtigt werden. Die hier erwähnten internationalen Standards bieten die nötigen Hinweise für diese Entscheidung.