通信光缆工程(PPT)第6章

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1、第第6章章 光光 缆缆 的的 测测 试试 6.1 光缆线路测试类型及测试项目光缆线路测试类型及测试项目6.2 光纤衰减的测量光纤衰减的测量6.3 光纤长度的测量光纤长度的测量 6.4 光光 缆缆 工工 程程 测测 试试6.1 光缆线路测试类型及测试项目光缆线路测试类型及测试项目6.1.1 测试类型测试类型1光缆线路工程测试光缆线路工程测试光光缆缆线线路路工工程程测测试试是是指指在在工工程程建建设设阶阶段段，对对单单盘盘光光缆缆和和中中继继段段光光缆缆进进行行的的性性能能指标检测。指标检测。 （1）单盘测试）单盘测试单单盘盘测测试试是是单单盘盘检检验验的的组组成成部部分分。单单盘盘测测试试是是对

2、对运运输输到到现现场场的的光光缆缆传传输输、技技术术特特性性进进行行检检验验，以以确确定定运运输输到到分分屯屯点点上上的的光缆是否达到设计文件的要求。光缆是否达到设计文件的要求。 （2）竣工测试（中继段测试）竣工测试（中继段测试）光光缆缆线线路路工工程程竣竣工工测测试试又又称称光光缆缆的的中中继继段段测测试试，这这是是光光缆缆线线路路施施工工过过程程中中较较为为关关键键的的一一项项工工序序。竣竣工工测测试试是是从从光光电电特特性性方面全面地测量、检查线路的传输指标。方面全面地测量、检查线路的传输指标。 竣竣工工测测试试还还应应包包括括光光缆缆线线路路工工程程的的竣竣工验收。工验收。 2光缆线路

3、维护测试光缆线路维护测试通通过过对对光光缆缆线线路路的的光光电电特特性性测测试试，可可以以了了解解光光缆缆的的工工作作状状态态，掌掌握握光光缆缆线线路路实实际际运运行行状状况况，正正确确判判断断可可能能发发生生障障碍碍的的位位置置和和时时间间，为为光光缆缆线线路路提提供供可可靠靠的技术资料。的技术资料。6.1.2 测试项目测试项目1工程测试项目工程测试项目2维护测试项目维护测试项目6.2 光纤衰减的测量光纤衰减的测量6.2.1 光纤衰减的概念光纤衰减的概念衰衰减减是是光光纤纤中中光光功功率率减减少少的的一一种种度度量量，它它取取决决于于光光纤纤的的工工作作（波波长长）类类型型和长度，并受测量条

4、件的影响。和长度，并受测量条件的影响。在在波波长长l处处，一一段段光光纤纤上上相相距距距距离离为为L的两个横截面的两个横截面1和和2之间的衰减之间的衰减A(l)定义为定义为通通常常，对对于于均均匀匀光光纤纤来来说说，可可用用单单位位长长度度的的衰衰减减，即即衰衰减减系系数数反反映映光光纤纤衰衰减减性性能的好坏。衰减系数能的好坏。衰减系数a a(l l)定义为定义为a a(l l)A(l l)/L (dB/km) 6.2.2 光纤衰减的测量方法光纤衰减的测量方法常常用用的的光光纤纤衰衰减减测测量量方方法法有有截截断断法法、后后向向散射法和插入损耗法。散射法和插入损耗法。1截断法截断法（1）测量原

5、理）测量原理在在不不改改变变注注入入条条件件下下，分分别别测测出出通通过过光光纤纤两两个个点点的的光光功功率率P1和和P2，再再按按定定义义计计算算出出光纤的衰减系数光纤的衰减系数a。 （2）测量装置及各部分作用）测量装置及各部分作用 图6.1 截断法测量衰减的测量装置 图6.2 截断法测量衰减谱的测量装置 光源光源 调制调制 滤模器滤模器 注入系统注入系统a单模光纤注入条件单模光纤注入条件b多模光纤注入条件多模光纤注入条件 滤模器滤模器 图6.3 采用滤模器的衰减测量注入装置 几何光学注入几何光学注入 图6.4 空间状态限制衰减测量的几何注入装置 包包层层模模剥剥除除器器。包包层层模模剥剥除

6、除器器促促使使包包层层转转换换成成辐辐射射模模，从从而而使使包包层层模模从从光光纤纤中被剥除。中被剥除。 光探测器。光探测器。 （3）测量方法）测量方法2后向散射法后向散射法（1）测量原理）测量原理后后向向散散射射法法是是测测量量光光纤纤衰衰减减的的第第一一替替代代法法。它它基基于于能能从从光光纤纤中中双双向向后后向向散散射射光光信信号号提提取取光光纤纤衰衰减减或或衰衰减减系系数数、光光纤纤长长度度、衰衰减减均均匀匀性性、点点不不连连续续性性、光光学学连连续续性性、物理缺陷和接头损耗等信息。物理缺陷和接头损耗等信息。 经经过过往往返返两两次次衰衰减减的的值值，所所以以曲曲线线斜斜率为常数的率为

7、常数的AB段光纤的衰减为段光纤的衰减为 A(l l)AB = 0.5(PAPB) (dB)a a(l l) = A(l l)AB/LAB (dB/km) 图6.5 后向散射法测得的衰减曲线 AB间的长度（距离）为间的长度（距离）为（2）测量装置及各部分作用）测量装置及各部分作用后后向向散散射射法法所所用用的的装装置置就就是是光光时时域域反反射计射计OTDR组成如图组成如图6.6所示。所示。 图6.6 OTDR的组成方框图 （3）测量方法）测量方法图6.7 OTDR衰减曲线 3插入损耗法插入损耗法（1）测量原理）测量原理测测量量原原理理类类似似于于截截断断法法，只只不不过过插插入入损损耗耗法法用

8、用带带活活接接头头的的连连接接软软线线代代替替短短光光纤纤进进行行参参考考测测量量，计计算算在在预预先先相相互互连连接接的的注注入入系系统统和和接接收收系系统统之之间间（参参考考条条件件）因因插插入被测光纤引起的功率损耗。入被测光纤引起的功率损耗。 插插入入损损耗耗法法有有两两个个可可供供选选择择的的参参考考条条件下的测量原理方案，如图件下的测量原理方案，如图6.8所示。所示。 图6.8 典型的插入损耗法测试装置 （2）测量装置及各部分的作用）测量装置及各部分的作用（3）测量方法）测量方法 方方案案1：被被测测光光纤纤段段的的总总衰衰减减可可按按下式计算。下式计算。 式式中中：Cr，C1，C2

9、分分别别是是在在参参考考条条件件下下，被被测测光光纤纤输输入入端端和和输输出出端端连连接接器器的的标标称平均损耗（称平均损耗（dB）。）。 - 方方案案2：被被测测光光纤纤段段的的总总衰衰减减计算式如下。计算式如下。4.“4P”法测接头损耗法测接头损耗图6.9 光纤连接损耗测量（“四功率值”法） 永久性连接的附加损耗为永久性连接的附加损耗为-6.3 光纤长度的测量光纤长度的测量 6.3.1 传输脉冲时延法传输脉冲时延法设设光光脉脉冲冲经经长长度度为为L(m)，平平均均折折射射率率为为n的光纤传输后，其传输时延的光纤传输后，其传输时延Dt为为DtnL/c (s) 式式中中，c为为真真空空中中光光

10、速速（3108m/s），此式可改写为此式可改写为LcDt/n (m) 图图6.10 传输脉冲时延测量光纤长度传输脉冲时延测量光纤长度可见，只要测得可见，只要测得Dt，便能求得已知便能求得已知n值的光纤的长度，这就是传输脉冲时延法值的光纤的长度，这就是传输脉冲时延法的原理。的原理。 6.3.2 反射脉冲时延法反射脉冲时延法光纤长度便可由下式求得光纤长度便可由下式求得Lc2t/2n 图6.11 反射脉冲时延测量光纤长度 6.4 光光 缆缆 工工 程程 测测 试试6.4.1 中继段测试（竣工测试）中继段测试（竣工测试）1光缆线路衰减测试光缆线路衰减测试（1）光缆线路衰减定义）光缆线路衰减定义可将一个

11、单元光缆段中的总衰减定义为可将一个单元光缆段中的总衰减定义为式式中中：an为为中中继继段段中中第第n根根光光纤纤的的衰衰减减系数（系数（dB/km）；）；Ln为为 中中 继继 段段 中中 第第 n根根 光光 纤纤 的的 长长 度度（km）；）；as为固定接头的平均损耗（为固定接头的平均损耗（dB）；）；X为中继段中固定接头的数量；为中继段中固定接头的数量；ac为连接器的平均插入损耗（为连接器的平均插入损耗（dB）；）；Y为为中中继继段段中中连连接接器器的的数数量量（光光发发送送机机至至光光接接收收机机数数字字配配线线架架（ODF）间间的的活活接头）。接头）。 图6.12 中继段光纤线路损耗构成

12、示意图 （2）测量方法）测量方法有插入法和后向散射法。有插入法和后向散射法。 插入法插入法核核心心网网光光缆缆线线路路，应应采采用用插插入入法法测测量量。从从中中继继段段光光缆缆线线路路衰衰减减要要求求在在带带已已成成端端的的连连接接插插件件状状态态下下进进行行测测量量来来说说，插插入入法法是是唯唯一一能能够够反反映映带带连连接接插插件件线线路路衰减的方法。衰减的方法。插插入入法法可可以以采采用用光光纤纤衰衰减减测测试试仪仪（分分多多模模和和单单模模），也也可可以以用用光光源源和和功功率率计计进进行测量。行测量。插插入入法法的的测测量量偏偏差差，主主要要来来自自仪仪表表本本身身以以及及被被测测

13、线线路路连连接接器器插插件件的的质质量量，如如某某个个长长途途光光缆缆工工程程，据据3个个中中继继段段光光缆缆线线路路的的衰减测量统计，平均偏差为衰减测量统计，平均偏差为0.3dB。 后向散射法后向散射法后后向向散散射射法法虽虽然然也也可可以以测测量量带带连连接接插插件件的的光光缆缆线线路路衰衰减减，但但由由于于一一般般的的OTDR仪仪都都有有盲盲区区，使使近近端端光光纤纤连连接接器器插插入入损损耗耗、成成端端连连接接点点接接头头损损耗耗无无法法反反映映在在测测量量值值中中；同同样样对对成成端端的的连连接接器器尾尾纤纤的的连连接接损损耗耗由由于于离离尾尾部部太太近近也也无无法法定定量量显显示示

14、。因因此此，用用OTDR仪仪所所得得到到的的测测量量值值实实际际上上是是未未包包括括连连接接器器在在内内的的光光缆缆线线路路损损耗耗。为为了了按按光光缆缆线线路路衰衰减减的的定定义义测测量量，可可以以通通过过假假纤纤测测量量或采用对比性方法来检查局内成端质量。或采用对比性方法来检查局内成端质量。（3）测量方法的选择）测量方法的选择若若偏偏差差较较大大，则则可可用用后后向向散散射射法法作作辅辅助测量。助测量。 2光缆线路衰减曲线测量光缆线路衰减曲线测量（1）目的）目的光光缆缆线线路路衰衰减减曲曲线线测测量量指指的的是是对对光光缆缆中光纤后向散射曲线的测量。中光纤后向散射曲线的测量。 （2）测量仪

15、器）测量仪器光光缆缆线线路路衰衰减减曲曲线线测测量量仪仪器器采采用用的的是是光时域反向射仪，即光时域反向射仪，即OTDR仪。仪。（3）衰减曲线要求）衰减曲线要求 双向测量双向测量 测量记录测量记录 线路衰减测量结果的比较线路衰减测量结果的比较 光缆线路衰减的计算方法光缆线路衰减的计算方法6.4.2 系统光性能参数测试系统光性能参数测试1系统光性能参数主要是指光缆线路的衰减与色散、系统发送光功率、系统接收灵敏度、动态范围及系统富裕度等。2中继段衰减与色散的测试（1）色散的定义）色散的定义光光纤纤中中色色散散主主要要是是指指光光信信号号经经过过光光纤纤传传输输后后在在光光纤纤输输出出端端发发生生能

16、能量量分分散散，导导致致传输信号畸变。传输信号畸变。 （2）色散的测量方法）色散的测量方法脉冲时延法脉冲时延法 测量原理测量原理脉脉冲冲时时延延法法是是单单模模光光纤纤色色散散测测量量的的第第二二替替代代测测量量法法。这这种种测测量量方方法法的的测测量量原原理理是是，使使不不同同波波长长的的窄窄光光脉脉冲冲分分别别通通过过已已知知长长度度的的受受试试光光纤纤时时，测测量量不不同同波波长长下下产产生生的的相相对对群群时时延延，再再由由群群时时延延差差计计算算出出被被测测光纤的色散系数。光纤的色散系数。 测量装置测量装置图6.13 脉冲时延法的测量装置 测试步骤测试步骤a参考光纤的测量参考光纤的测量b被测光纤的测量被测光纤的测量单位长度的群时延为单位长度的群时延为T (l)Tout(li)Tin(li)/L （ps/km）式中：式中：Tout(li)输出脉冲时间差（输出脉冲时间差（ps）；）； Tin(li)输入脉冲时间差（输入脉冲时间差（ps）；）； L减减去去参参考考光光纤纤长长度度后后的的被被测测光光纤长度（纤长度（km）。）。（3）偏振模色散的定义）偏振模色散的定义偏偏 振振 模模