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1、OTDR使用简介,提 纲,中英文名称及主要厂家 工作原理概述 主要参数说明 仪器使用及数据采集 曲线分析范例 实验测试流程,中英文名称及主要厂家,OTDR：Optical Time Domain Reflectometer 1、光时域反射测试仪 (照英文译) 2、背向散射测试仪（按其原理命名）,全球主要厂家,美国PK(Photon Kinetics) 日本安立（ANRITSU） 美国激光精密(GN Net test) 爱立信(Ericsson) EXFO等,工作原理概述,利用其激光光源向被测光纤发送一光脉冲，光脉冲在光纤本身及各特征点上会有光信号反射回OTDR。 反射回的光信号通过一个定向耦合
2、器耦合到OTDR的接收器，并在这里转换成电信号，最终在显示器上显示出结果曲线。,来自于沿着光纤纤芯分布的不均匀的沉积部分和杂质,纤芯,背向散射- - the amount of light scattered back is relative to the amount of incident light.,1,2,当 OTDR 通过不均匀的沉积点时，它的一部分光功率会被散射到不同的方向上。向光源方向散射回来的部分叫做背向散射. 由于散射损耗的原因，这一部分光脉冲强度会变得很弱。,沉积点,由前向不均匀点导致的背向散射,背向散射,反射,反射光直线返回光源(OTDR),无论光信号自光纤进入空气还是
3、自空气进入光纤，反射光强度比例是相同的。,光纤端面质量不同，返回OTDR的反射光强度也不同。,仅仅发生于光纤的端面。光信号通过光纤的端面-类似于手电筒的光穿过玻璃窗 -一部分光以入射时相同的角度反射回来。反射回来的光强可达入射光强度的 4% 。,OTDR 如何测量距离,t0,t1,如果折射率“n”设置不正确，所测出的距离也将是错误的！,“d”,“t” = t1 - t0,“C” = 光速. “n” = 光纤纤芯的折射率,测量曲线获取过程,返回的 信号电平 (dB),距离,+,-,0,+,(公里，米，英里，英尺等),沿光纤的背向散射采样点,位于光纤远端的背向散射采样点,OTDR的主要功能,测试光
4、纤的长度； 测试光纤的衰减系数（波长850nm、1310nm、1550nm、1625nm）； 测试光纤的接头损耗； 测试光纤的衰减均匀性； 测试光纤可能有的异常情况（如有台阶，曲线异常等）； 测试光纤的回波损耗(ORL)； 测试光纤的背向散射(BKSCTR COEFF)；,主要参数说明,Range,基本但非常重要的设置,Wavelength,根据光传输系统要求,Resolution,确定距离 精度,Averaging,使你最好地观察曲线,Pulse width,最有用的控制,OTDR测试量程（DISTANCE）,量程是指距离 或显示范围。对这一参数的设置意味着告诉OTDR应该在屏幕上显示多长距
5、离。为了显示整个光纤曲线，设置时这一范围必须大于被测光纤长度。,通常选择的测试范围应比实际待测光纤长20% 。,对于25公里的光纤，选择13公里测试范围是过短了。,对于25公里的光纤，选择32公里测试范围是比较合适的,OTDR测试量程（DISTANCE）,必须注意，测试范围相对于被测光纤长度不要差异太大，否则将会影响到有效分辨率。同时，过大的测试范围还将导致过大而无效的测试数据文件，造成存贮空间的浪费。,选择164Km 测试范围对于 7.6Km 的实际光纤来说是过长了。,文件尺寸: 9Km 范围 = 2 kbytes 164Km 范围 = 10 kbytes,OTDR的测试脉宽（PULSH W
6、IDTH）,脉冲宽度 表示脉冲的时间长度，同时也可换算为脉冲在光纤上所占的空间长度。,OTDR注入光纤的光沿着光纤的传播与水在管道内流动很相似。,30ns 脉宽,OTDR的测试脉宽（PULSH WIDTH）,脉冲宽度 与盲区和动态范围直接相关。 在下图中，用8个不同的脉冲宽度测量同一根光纤。最短的脉宽获得了最小的盲区，但同时也导致了最大的噪声。最长的脉宽获得了最光滑的测试曲线，与此同时，盲区长达接近1公里。,使用中等脉宽获得了较好 的盲区和清晰的曲线,曲线最光滑但盲区最大,最短的盲区但噪声很大,长脉宽,中等脉宽,短脉宽,OTDR的测试脉宽（PULSH WIDTH）,原则：长距离用长脉宽，短距离
7、用小脉宽。一定光纤长度必须选用相对应，长脉宽平均化时间短，但OTDR分辨率低，光纤存在的细小的异常情况（如小台阶等）不易发现，小脉宽平均化时间长，但OTDR分辨高，易发现细小的异常情况；两者必须有机结合，合理配置。,盲 区,活动连接器和机械接头等特征点产生反射（菲涅尔反射），引起OTDR接收端饱合而带来的一系列“盲点”盲区 衰减盲区,从反射峰的起始点到接收器从饱和峰值恢复到距线性背向散射后延线上0.5dB点间的距离,D的长度就为衰减盲区的长度,从OTDR接收到反射点开始，到OTDR恢复到最高反射点1.5dB以下这段距离。在这以后才能发现是否还有第二个反射点,但还不能测试衰减。,盲 区,事件盲区
8、,D1的长度就为事件盲区的长度。,OTDR的光纤的折射率（IOR）,原则：设置OTDR上光纤的双窗口的折射率因根据各厂家提供的数据，每种光纤其折射率是不同的，OTDR所测光纤长度跟设置的折射率有关；对同一光纤，所设置的折射率越大所测光纤长度越短，反之，所设置的折射率越小所测光纤长度越长。,选用合理的模式可以减少测试误差： 2PT：当所测光纤曲线上有台阶、曲线不良等情况时，必须两点法测试光纤衰减； LSA：当所测光纤曲线斜率均匀时，用LSA测试光纤衰减； 5 SPLICE：测试接头损耗原则上采用自动模式，可以减少人为误差。（接头损耗是指光纤连接器、耦合器、熔接点等）,OTDR的测试模式（MODE
9、）,波 长,原则: 如果可能，总是同时测试1310和1550纳米两个波长以便比较不同波长上的测试结果，判断光缆是否受到应力。,1550nm曲 线,1310nm 曲线,对同一根光纤，不同波长 下进行的测试会得到不同的损耗结果。测试波长越长，对光纤弯曲越敏感。 1550nm下测试的接头损耗大于在1310nm处的测试值. 下图中，第一个熔接点存在弯曲问题，而另外的熔接点在两测试波长下状态近似，这表明光纤未受力。,平 均,平均 (有时也称为扫描) 可降低测试结果曲线的噪声水平，提高判读精度。测试时，可以设定扫描次数为快, 中, 慢等三挡或一个特定的时间长度。长的平均时间使你能够获得较好的结果曲线。 如
10、果你使用较短的测试脉宽或测试较长的光缆区段，就应该选择较长的平均时间。,慢扫描,快扫描,仪器使用及数据采集,曲线分析范例,测试曲线,熔接,弯曲,活动,连接器,机械固,定接头,断裂,光纤,末端,光纤末端,平整端面、末端接有活动连接器（平整、抛光）末端存在反射率为4%的菲涅尔反射 破裂端面，端面不规则性使光线漫射而不引起反射,显示曲线,显示曲线,反射式光纤末端,非反射式光纤末端,垂直切割的端面或未使用的连接器,无规则的光纤末端或小动态范围时,光纤末端,测量光纤长度时必须选准光纤末端,长度测量,采用两点法，将受测光纤与尾纤一端相接，尾纤一端连到OTDR上，调整出显示尾纤和受测光纤的后向散射峰。 将光
11、标A置于第一个菲涅尔反射峰前沿，将光标B置于第二个菲涅尔反射峰前沿，光标A与光标B之间的相对距离差就为被测光纤长度。,光纤衰减测量,将光标A置于第一个菲涅尔反射峰后沿，曲线平滑的起点，将光标B置于第二个菲涅尔反射峰前沿，光标A与光标B间显示衰减系数就是光纤A、B间衰减系数，但非整根光纤的衰减系数。,接头损耗测量,将光标定于曲线的转折处如图位置，然后选择测接头损耗功能键，便可测得接头损耗。,无衰耗,0.3dB 接头衰耗,真实衰耗 = (-0.5 + 0.5) / 2 = 0.0dB,真实的熔接衰耗 = (-0.2 + 0.8) / 2 = 0.3dB,曲线异常情况的测量,OTDR可监控整个光纤长
12、度上的衰减变化。曲线异常情况应该是指曲线上的台阶、梯形升跃等曲线不良。 为了确认异常情况是否对产品质量产生影响，最简单的方法可采用两种不同宽度的脉冲对持有怀疑的区域进行观察，如果损耗或可视增益形状随脉宽不同而变化，则属故障点应去分析找原因。 如不发生上述变化，应确定是局部的衰减不均匀，这种并非制造工艺造成的少许指标超标，并不影响工程应用；若为光纤局部的衰减不均匀有必要在同一波长作双向测量，对取得衰减值进行平均，计算损耗（消除明显可视增益），以消除不均匀性两侧光纤段后向散射性能差异的影响。,典型的后向散射信号曲线,a、输入端的Fresnel反射区（即盲区） b、恒定斜率区 c、局部缺陷、接续或耦
13、合引起的不连续性 d、光纤缺陷、二次反射余波等引起的反射 e、输出端的Fresnel反射,A 为盲区， B 为测试末端反射峰。测试曲线为倾斜的，随着距离的增长，总损耗会越来越大。用总损耗（ dB ）除以总距离（ km ）就是该段纤芯的平均损耗（ dB/Km ）。,原因：（1）仪表的尾纤没有插好，光脉冲根本打不出去； （2）断点位置比较进， OTDR 不足以测试出距离来； 方法：（1） 要检查尾纤连接情况 （2） 把 OTDR 的设置改一下，把距离、脉冲调到最小，如果还是这种情 况的话，可以判断 1 尾纤有问题； 如果是尾纤问题，更换尾纤,正常曲线,异常情况,最常见的异常曲线、原理和对策,这种情
14、况比较多见，曲线中间出现一个明显的台阶，多数为该纤芯打折，弯曲过小，受到外界损伤等因素造成。,台阶,这种情况一定要引起注意！曲线在末端没有任何反射峰就掉下去了，如果知道纤芯原来的距离，在没有到达纤芯原来的距离，曲线就掉下去了，这说明光纤在曲线掉下去的地方断了，或者是光纤远端端面质量不好。,曲线远端没有反射峰,非反射事件 (台阶),现象：在光纤纤连接器、耦合器、熔接点处产生一个明显的增益； 原因：模场直径不匹配造成的； 对策：测试衰减和接头损耗必须双向测试，取平均值,最常见的异常曲线、原理和对策,最常见的异常曲线、原理和对策,现象：光纤未端无菲涅尔反射峰，曲线斜率、衰减正常，无法确认光纤长度 原
15、因：光纤未端面上比较脏或光纤端面质量差； 对策：清洗光纤未端面或重新做端面；,现象：曲线成明显弓形，衰减严重偏大或偏小，无菲涅尔反射峰； 原因：量程设置错误（不足被测光纤长度2倍以上）； 对策：增大量程,现象：在曲线斜率恒定的曲线中间有一个“小山峰”（背向散射剧烈增强所致） 原因：（1）光纤本身质量原因（小裂纹）； （2）二次反射余波在前端面产生反射； 对策：在这种情况下改变光纤测试量程、脉宽、重新做端面，再测试如“小山峰”消失则为原因（2），如不消失则为原因（1）,现象：在整根光纤衰减合格，曲线大部分斜率均匀，但在菲涅尔反射峰前沿有一小凹陷 原因：未端几米或几十米光纤受侧压； 对策：复绕观察有无变化,最常见的异常曲线、原理和对策,现象：尾纤与过渡纤有部分曲线出现有规则的曲线不良，但被测光纤后半部分曲线正常，整根被测光纤衰减指标基本正常； 原因：一般是由设备本身和测试方法综合造成的； 对策：关机，重新起动，对各个光纤接触部分进行清洁,最常见的异常曲线、原理和对策,测试距离过长,这种情况是出现在测试长距离的纤芯时， OTDR 所不能达到的距离所产生的情况，或者是距离、脉冲设置过小所产生的情况。如果出现这种情况， OTDR 的距离、脉冲又比较小的话
