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1、 光纤光缆测试讲座光纤光缆测试讲座光时域反射仪（OTDR）工作原理 OTDR将一光脉冲反射到待测光纤中并测量 其反射信号，光纤上的任何变化均导致一 部分脉冲能量反射回来，所谓变化是指光 纤连接点、熔接点以及由于折射率的正常 变化而引起的背向散射。OTDR接收这些反 射信号并把它们与距离的函数关系显示在 显示屏上。OTDR是从事件的反射信号返回 接收端的时间来计算其距离的事件，离接 收端越远，其反射信号返回的时间就越长 。通过分析反射信号的轨迹，就可以了解 光纤连接点、熔接点及其它部分的状况。 光时域反射仪（OTDR）作用 OTDR具有广泛的用途，主要用来测量光纤 长度、光纤故障点、光纤衰耗以及
2、接头损 耗，它是一种非破坏性的测试方法，测试 只需在光纤的一端进行，而且一般有较好 的重复性，是施工、维护不可缺少的重要 仪器。OTDR的基本使用方法 OTDR各部分功能： 荧光屏：可以显示被测光纤的菲涅尔反射背向散射，并可 显示刻度、测试条件、测试结果、标记、光标等。荧光屏 的颜色分为：红色、黄色、彩色、绿色等。 距离量程：可根据光纤的长度来选择具体量程。 脉冲宽度：根据光纤的长度选择。 测试模式的选择：根据具体测试内容选择两点法、接续损 耗、链路回损、事件回损。 波长、折射率的选择：根据采用的光纤来定波长、折射率 自动/手动（人工）的转换。 平均化功能键：根据光纤的长短，选择时间 （平均化
3、次数 ） 垂直轴刻度设定键：可以改变纵轴 刻度 水平刻度设定键：可以改变横坐标刻度。 大容量存储器：A从磁盘向机内存储装入文件。B-文件存 入磁盘中。C磁盘格式化。D拷贝 语言：中、日、英、法、德、西、葡 （Tektronix）OTDR测试基本步骤： 接仪表。按规定电压值接通电源，荧光屏 出现光栅。 清洁被测光纤的光连接器、插件，然后接 至OTDR的光输出接口。 根据被测光纤情况，调整折射率、量程、 脉冲宽度，垂直刻度范围、水平刻度范围 、增益调节等测试条件。 按检测内容测试光纤线路损耗，连接损耗 打印、记录反射信号曲线 OTDR测试光纤的长度及损耗测试系 统 用OTDR测试光纤时，在始端有一
4、个盲区， 我们通常接入尾纤（测单模光纤时的尾纤 为1公里长的单模光纤）再进行测试。OTDR 可测量光纤上任意点距离始端（即OTDR输 出连接器）的长度及任意二点间的距离， 常用来测量单盘光纤长度，光中继段长度 及光纤接头间距离等。测量系统OTDR测试光纤的长度及损耗测试系 统将光标设定在显示器荧光屏上光纤的故障点、连接 点或光 纤端头等被测点上，在光标的下方则显示 出距始端的相应被测距离。在测量损耗时，只要把标记X和设定在任意 的两点上，这两点之间光纤的损耗，单位长度损耗 及二点的距离可以同时被测定。单盘光纤的损耗测 试，是对出厂数据的检查及检验，并作为光缆配盘 、配纤的依据，也便于在敷缆后对
5、照检查光纤衰耗 的变化。因为单盘光纤均匀性较好，在工程中只测 一个方向。测光中继段光损耗时，因接头和缺陷的存在以及 各节光纤的背向散射系数不同，故全段光纤线路是 非均匀的必须进行两个方向的测试，并取平均值。接头损耗测量 一般都是在被测接续光纤的两端分别测量 该接头的台阶落差即接头损耗，然后取平 均值。因为接头的存在，不同方向光纤的 背向散射系数不同，两端测出的损耗值有 差别，所以必须进行两个方向（A-B、B-A ）的测试，这样测得的结果与接头的实际 损耗很接近。 还需要指出的是：在测试接头损耗时，有 个别接头某一个方向出现负值，也就是假 增益。这主要是这两根光纤的芯径出现偏 差造成的，仍按照测
6、出两个方向的损耗值 在进行平均。如：A-B=-0.2dB;B- A=+0.08dB (-0.2+0.08)/2=-0.06dB 接头损耗测量单模光纤指标要求：在一个光中继段内每 个接头的损耗和整个中继段接头平均损耗 不大于(0.08dB/个)(0.08 dB/段)。接头损耗测量OTDR始终放在光纤接续方向前一个接头点上，并在对端 分别将两根光纤熔接形成环路。当OTDR分别连接两根光纤 ，就能分别测出两个方向的接头损耗值。当OTDR通过裸纤 连接器接1#光纤时，可测出1#光纤接头的A-B方向损耗和2 光纤的B-A方向损耗。反之，可以测试出2光纤接头A- B方向损耗和1#光纤接头的B-A方向损耗。
7、如图： 接头损耗测试示意图实测某接头14光纤的损耗值如表 ： 说明 我们在光纤接头时，要求接续部位外观没问题，同时熔 接机本身自测值显示0.05dB以下，但需要指出的，熔接机 上的损耗值是估算值，它只考虑了光纤的芯径，同心度， 不圆度等几何性质，它没有考虑到折射率分布，截止波长 等光学特性。故熔接机上的值和OTDR测试值有区别，以 OTDR测试值为准。 光缆单盘测试及检查项目外观检查：主要检查光缆的包封是否良好，外层PE防护套是否完整， 光缆两端头处理是否有无破损现象等。 光缆衰减测量：用OTDR测试仪在单盘光缆的外端头当单端测试异常 时进行时双端检测）检测出单盘曲线较平直区段的平均衰减常数（
8、dB/km)， 并监测其单盘光缆的衰减。光缆长度测量：由于用OTDR的起止光标定点可较准确测出光纤长度 。由于光纤长度与光缆长度存在一定的换算规律：L缆=R1L纤（纤长）。L缆试R1= 同时又R11，所以可以用纤长近似等效为缆长 。L纤试背向散射曲线观察：用0TDR测试仪观察单盘光缆某一光纤的 末端反射峰位置距起始端的距离，整个曲线线的平滑，均匀程度及异 常突降点反射峰的位置，从而判断被测光纤的质量。在此四项测试指标中，长度复测及衰减常数测量为重点，主要测 试项目。光缆单盘测试及检查项目2、单盘测试示意图3、典型测量曲线图：光缆单盘测试及检查项目从图中所示的几项性能指标中可以看出,被测光纤的
9、实测衰减值小于理论计算值,此测试值为正常现象,这里由 于测试时两光标点定位在非涅尔反射的急剧起伏区段,所 以造成测量结果失真。4、单盘光缆测试常用方法及注意事项单盘光缆常用的方法为背向散射测量法。即利用 高质量的OTDR测试仪即可一次性完成单盘光缆的衰减监 测、平均衰减常数、光缆长度复测的精密测量及背向散射 曲线的观察等工作。单盘光缆测试的注意事项a 光纤的折射率直接影响长度复测的测试值，所以 务必根据光缆生产厂家提供的正确的光纤折射率进行长度 测量。b 活动连接器（或V型槽）的耦合程度要达到最佳 效果，必要时加入适量匹配液，否则将影响测量精度，造 成测量误差。C 测试假纤的单端FC（PC）适
10、配端头，要保持清 洁，每次使用前用酒精纱团轻柔的拈拭处理以保证其端面 清洁程度，使用完后要及时套上防尘罩。光缆单盘测试及检查项目d 测量时对光缆的光纤逐根按序号进行，并填写好 单盘测试记录，切勿漏测或盲目的主观臆测现象。当发生 异常现象时经几次反复测量仍然如此，可采用类比法判断 其是否为故障纤，当内端头有足够长度时，也可进行双端 测量，即能准确地判断其故障点。e 测量时要对曲线进行充足时间的平均化处理， 以保证曲线图形的处理精度，减少人为测量误差。f 使用OTDR进行单盘测试时，在测试一项目终了 及其测试间隙，平均化处理完毕后，切勿忘记关闭光源发 送置的激光管以延长其正常使用寿命。光中继段测试
11、 有两种方法：1）介入损耗法；2）后向散射法 我们只介绍后向散射法，因为OTDR能方便直观的将整 个中继段沿线的衰耗、波导结构均匀性、光纤接头损 耗全部反映出来，从而用OTDR测光纤线路是必要的。 光中继段的光纤衰耗特性曲线要求平滑，无异常现象 ，并可将全程曲线打印记录或拍照，便于今后维护对 照参考。 光中继段光纤线路衰耗的测试值不应大于光中继段光 纤线路衰耗计算值。其计算值为：a = a0L + aN + acM (dB)式中：a0-光纤衰耗标称值（dB/km）a-光纤接头平均损耗（dB/处）单模光纤(1310nm)波长a0.08dB/处，多模光纤 a0.2dB/处ac光纤活动连接器平均损耗
12、（dB/处）单模光纤ac0.7dB/处，多模光纤ac1.0dB/处L-光中继段长度（km） N光中继段光纤接头数M光中继段光纤活动连接器数 光中继段线路衰耗测试方法 由于目前OTDR功能齐全，动态范围较大，测试直观简单，在这里只介绍后向散射法，用光时域反射仪（OTDR）分别放在光中继段两端，利用后向散射法 测得两个方向光中继段光纤衰耗值，然后取平均值 光中继段单模光纤（1310nm波长）接头损耗平均值不应大于0.08dB/处；多模光纤接头损耗平均值不应大于0.2dB/处。也是利用后向散射法：将OTDR分 别放在光中继段两端，利用后向散射法测出每个接头点的两个方向接头损耗（a1、b1）进行平均，
13、得出光纤接头损耗平均值。 A=P1-P2（dB) A线路总衰减 P1发送光功率 P2接收光功率 A=p1-p2-2cy-e c连接器平均损耗（一般取0.7db/个） y连接器个数 e两台光功率计间的平均修正值 某中继段中序号光纤单方向线路衰耗测试实测 目前我们见到的OTDR仪表，脉冲宽度10ns,30ns,100ns,300ns,1s,3s,10s等在进行光缆线路测试时，根据不同的测试距离，选用不同的脉冲宽度 。连接器1连接器2光缆 线路光功率计11km假纤光功率计2介入损耗法测试示意图光源距离/分辨率及脉冲宽度设置的典型值为 ： 光脉冲宽度与测试精度的关系 在OTDR的显示屏上，水平轴显示测
14、试距 离，垂直轴显示测试损耗值，实际使用中 是光缆始端发送的光脉冲，随着测试距离 的增加，光脉冲产生展宽畸变，测试精度 也随之变化而降低。例如在一条30公里的 光缆路上其中：A线路始端测试点。 B线路终端。C 距线路始端2公里处光缆接续点。D距 线路始端28公里处光缆接续点。 E距线 路始端15公里处光缆接续点。光脉冲宽度与测试精度的关系在一点法的自动化光纤熔接机上反映C、D、E 三个光纤接头的连接损耗是一样的（0.04dB）， 但是当我们在A点始端用OTDR来测试光纤接头的连 接损耗时，会发现C、D、E三点的测试值与自动光 纤熔接机上反映的读数值不同。C点的损耗值用两 种方法测试的结果可能差
15、不多，但是E点和D点的 损耗值用两种方法测试的结果相差较大，这是因 为从A点发出的光脉冲经过15公里或28公里的传输 损耗之后，脉冲展宽产生畸变造成的测试精度不 同而造成的。根据OTDR仪表生产厂家的介绍，测 试精度与测试距离是成线性关系的。 即： （dB）式中 -X点从A-B方向测得接头损耗值- X点从B-A方向测得接头损耗值n- OTDR在光中继段上实际测得到的接 头数。 强调 在这里着重强调一下，公司下达的每年计 表测试，其中中继段年度测试规定了填写 维规中的附表3、表5（只填OTDR法） 并制定管内接头坐标。因为每年光缆线路 都有可能发生变化如：增加换光缆接头、 光纤本身裂变等，因为每年测出的值，通 过比较发现问题，及时预防和处理，每年 测得磁盘要保存好。用光时域反射仪测试光缆线路时应注意的问题 TDR动态范围与测试距离的关系 不论是哪个国家，哪一个厂家生产的哪一种光 时域反射仪（OTDR）都有一个确定的动态范围 是指（单程）后向散射光测定动态范围。 动态 范围的确定，也就是确定了仪表的最大测试距 离是多少？ 例如：HP8146A动态是28db，对于每公里损耗 0.4dB的光缆线路来说最大传输距离： 28db0.4dB=70公里。工程部们和维修部们利 用OTDR进行光缆线路测试时，首先了解仪表的 动态范围，然后大致估算一下光缆
