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1、 OTDR的基础知识 基础 概况 发射机 E O 光波导接收机 O E 光纤传输系统特点 发射机 光信号出 电信号进 改变光强度 模拟系统改变开关状态 数字系统 电到光 E O 转换 光波导 光信号入 光信号出 石英玻璃光纤 Receiver 光信号入 光电二极管 电信号出 原始信号 光到电 O E 转换 光信号的分类 功率 瓦特或分贝 使用光功率计测试时dBm是一种典型的量度单位颜色 波长 人眼可以识别的光从300nm 兰色光 到700nm 红色光 光通信系统则通常使用850 1310 1550nm三个波长 功率 类似于灯泡 瓦特数越大 越亮光发射机 光强大约为1mw 0dBm 左右功率范围
2、 20dBm到 70dBm 100W 波长 光信号颜色的度量度量单位为纳米 nm 或微米 um 不同的颜色 波长 表征着不同的特征 如 日落时的橘红色阳光 雾灯的黄光 纤芯 包层 沿光纤长度方向均匀沉积的纤芯 石英包层 涂覆包层 光纤的结构光信号仅仅在光纤的纤芯中行进 10 125 250 光纤的类型 多模光纤具有较大的芯包比 单模光纤具有较小的芯包比 多模与单模的不同 多模允许光以许多不同的路径 模式 传播 单模仅允许光以一个路径 模式 传播 光纤的几何尺寸问题 偏心 芯直径偏差 椭圆芯 任何光纤都允许一定范围内的几何偏差 但这些偏差将会导致光纤接续时的衰耗 理论 背向散射来自于沿着光纤纤芯
3、分布的不均匀的沉积部分和杂质 纤芯 背向散射 theamountoflightscatteredbackisrelativetotheamountofincidentlight 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 反射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 反射光直线返回光源 OTDR 无论光信号自光纤进入空气还是自空气进入光
4、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 OTDR的结构 控制系统 CRT或LCD显示器 激光器 探测器 耦合器 分路器 待测光纤 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 综合 OTDR产生返回光强度 背向散射加上反射 与光纤长度相关的光纤曲线 返回的信号电平 dB 距离 0 公里 米 英里 英尺等 0 返回的信号电平 dB 公里 米 英里 英尺等 沿光纤的背向散射采样点 OTDR产生返回光强度 背向散射加上反射 与光纤长度相关的光纤曲线 距离 距离 公里 米
5、 英里 英尺等 0 返回的信号电平 dB 位于光纤远端的背向散射采样点 OTDR产生返回光强度 背向散射加上反射 与光纤长度相关的光纤曲线 距离 公里 米 英里 英尺等 0 返回的信号电平 dB 连接这些采样点 OTDR产生返回光强度 背向散射加上反射 与光纤长度相关的光纤曲线 0 返回的信号电平 dB 仅仅观察连接线 OTDR产生返回光强度 背向散射加上反射 与光纤长度相关的光纤曲线 距离 公里 米 英里 英尺等 0 端面反射 返回的信号电平 dB OTDR产生返回光强度 背向散射加上反射 与光纤长度相关的光纤曲线 距离 公里 米 英里 英尺等 熔接损耗是一种由于信号电平在接头点突然下降而造
6、成的点损耗 0 熔接损耗 返回的信号电平 dB 距离 公里 米 英里 英尺等 熔接时如果接点含有空气隙 就会产生具有反射的点损耗 0 返回的信号电平 dB 接头损耗 反射 距离 公里 米 英里 英尺等 您能用OTDR做些什么工作 观察整个光纤线路定位端点和断点定位接头点 故障点 测试接头损耗测试端到端损耗 测试反射值测试回波损耗建立事件点与地标的相对关系建立光纤数据文件数据归档 典型的OTDR曲线 自模式屏开始按故障定位键 F1 或 按专家模式键 F3 在设置屏激活自动模式和自动分析功能后按TESTOTDR开始启动测试并自动分析数据你只需要检查结果 内置的光纤分析软件 显示事件表 所有的分析结
7、果都以极易判读的表格形式显示 距离单位可选择公里 米 英里或英尺等 仪器的设置 主要参数设置 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 Pulsewidth 最有用的控制 测试范围 范围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 必须注意 测试范围相
8、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 测试范围 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 2kbytes164Km范围 10kbytes 脉冲宽度 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 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
9、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 脉冲宽度1 长脉宽 中等脉宽 短脉宽 脉冲宽度2 盲区 在被测光纤始端 脉冲宽度的影响是显而易见的 下图中 位于540米处的第一个接头点在长脉宽下观察不到 3 000 950 250 长脉宽 中脉宽 短脉宽 965m3 165ft 540m1 773ft 7620ns 960ns 120ns 拖尾 不同的脉宽在接头处会产生不同长度的拖尾 对于不同的脉宽 拖尾长度亦有不同 下图例中960ns脉宽时的拖尾淹没了第二个接头 机械接头在同样脉宽下的拖尾将大于熔接接头 这里所谈及的拖尾即是我们通常所
10、说的事件盲区 km 350 70 动态范围 脉宽决定了可测试的光纤长度较长的脉宽可得到较大的动态范围 以长脉宽 7620ns OTDR能够测量很远 但盲区也比较大 以中等脉宽 120ns 测量20公里 噪声变的比较大 以中等脉宽 960ns OTDR能够较好地测量40余公里 盲区也比较适中 Allmeasurementstakenat1310nmWavelength 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
11、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 分辨率 数据采样间隔 确定了事件点的定位精度OTDR在测试时沿光纤长度方向以固定的间隔进行数据采样 采样间隔越短 采集的数据也越多 同时意味着定位精度越高 但与此同时测试花费的时间也会越长 测试结果文件也越大 文件大小 8m采样 4kbytes1m采样 32kbytes 分辨率 光纤端点的读出值可能由于 一个采样点而不同 在此情况下 由于分辨率设置而导致的读出误差可能达到8米 红线 1m分辨率绿线 8m分辨率 平均 平均 有时也称为扫描
12、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 噪声会导致曲线的变化 增加平均次数可降低噪声电平 慢扫描 快扫描 关键点 改善信噪比为增强信号须使用长脉宽 增加注入光纤的能量 为减少噪声加长平均时间 如果你需要观察两个很接近的事件点使用短脉宽如果你使用短脉宽 可使用长平均减少曲线噪声如果使用FAS分析功能 请注意选择分辨率 脉宽组合 应用 盘测 盘测盘测是对到货后但仍绕在缆盘上的光缆进行的简单验收测试 通过这一测试 用户可以
13、得知光缆的盘长 连续性 成缆过程中是否有缺陷以及整个缆的平均衰耗 短脉宽 更为细致地观察光纤的状态快速平均下的实时显示 缩短测试时间固定光标 快速得到测试结果固定损耗测试模式 dB Km 故障定位 故障定位为了快速而精确地判断断点 既可让仪器全自动地设置测量也可手动设置测试参数 长脉宽 观察尽可能最长的光纤区段 同时最清晰地显示光纤终点位置快或中平均 获得尽可能清晰的曲线自动分析 OTDR准确地报告故障点位置 故障修复 故障修复在故障抢修期间 你可能有必要观察两个很接近的接头点 间距甚至可能在几十米之内 此时你需要把故障点放大 同时用实时扫描观察接头操作 最后再完成整个测试得到接续损耗数据 手
14、动分析 自动分析可能不能正确地获得结果短脉宽 同时观察两个较接近的事件点实时扫描 观察接续过程 中或慢平均 获得清晰的曲线 特别是在光缆较长时较低的分辨率 加快测试速度 专题 LSA法与2 点法接头损耗测试的比较 采样区必须位于接头点两侧的线性区 不可跨越接头点 假增益的来源 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 距离精度 CO SP 1 SP 2 SP 3 光缆敷设时可能不直或上下左右偏离路由 每一光纤在光缆内是松弛的 且在接头盒内有不同长度的盘留 测试距离较短 沿着地面 测试距离较接近 沿着光缆 测试距离较长 光纤长度 OTDR测量光纤长度 断点位置 距离精度 CO SP 1 SP 2 SP 3 断点位置 技巧 1 根据参考地标提高断点定位精度 2 从故障点附近的已知点进行判读 3 从光缆的两端进行测试
