1、OTDR测试,2009.11.03,光时域反射仪（OTDR）,光时域反射仪（OTDR)是根据光的后向散射与菲涅耳反向原理制作的。它利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等，是光缆施工、维护及监测中必不可少的工具。,OTDR用途,测试光纤曲线及损耗分布 测试光纤长度 测试光纤平均衰减 测试接头损耗 测试光纤故障点,原理及相关术语 1原理,图 1 OTDR原理框图,2基本术语在OTDR光纤测试中经常用到的几个基本术语为背向散射、非反射事件、反射事件和光纤尾端。,图2 OTDR测试事件类型及显示,（1）背向散射光
2、纤自身反射回的光信号称为背向散射光（简称背向散射）。 （2）非反射事件光纤中的熔接头和微弯都会带来损耗，但不会引起反射。由于它们的反射较小，我们称之为非反射事件。 （3）反射事件活动连接器、机械接头和光纤中的断裂点都会引起损耗和反射，我们把这种反射幅度较大的事件称之为反射事件。,（4）光纤末端第一种情况为一个反射幅度较高的菲涅尔反射。第二种情况光纤末端显示的曲线从背向反射电平简单地降到OTDR噪声电平以下。,图3 两种光纤末端及曲线显示示意图,性能参数、常见问题及使用方法 1OTDR的性能参数OTDR的性能参数一般包括：动态范围盲区距离精确度回波损耗反射损耗,（1）动态范围 定义：把初始背向散
3、射电平与噪声电平的差值（dB）定义为动态范围。 动态范围的作用：动态范围可决定最大测量长度 。 动态范围的表示方法：有峰-峰值（又称峰值动态范围）和信噪比（SNR1）两种表示方法。,图4 OTDR动态范围示意图, 动态范围的应用动态范围大小决定仪器可测量光纤的最大长度。,图5 动态范围的应用示意图, 测量范围与动态范围的关系初始背向散射电平与一定测量精度下的可识别事件点电平的最大衰减差值被定义为测量范围 。,图6 动态范围与测量范围关系示意图, 距离刻度距离刻度是表示OTDR测量光纤的长度指标，是OTDR的主要参数。,（2）盲区 定义由活动连接器和机械接头等特征点产生反射（菲涅尔反射）后，引起
4、OTDR接收端饱和而带来的一系列“盲点”称为盲区。 衰减盲区衰减盲区是Fresnel反射之后，OTDR能在其中精确测量连续事件损耗的最小距离。所需的最小距离是从发生反射事件时开始，直到反射降低到光纤的背向散射级别的0.5dB 事件盲区事件盲区是Fresnel反射后OTDR可在其中检测到另一个事件的最小距离。换而言之，是两个反射事件之间所需的最小光纤长度。为了建立规格，最通用的业界方法是测量反射峰的每一侧-1.5dB处之间的距离,图7 事件、衰减盲区示意图, 盲区和动态范围间的关系盲区：决定OTDR横轴上事件的精确程度。 动态范围：决定OTDR纵轴上事件的损耗情况和可测光纤的最大距离。 影响动态
5、范围和盲区的因素： a脉宽的影响b平均时间对动态范围的影响 c反射对盲区的影响,图8 脉冲宽度对测试的影响,图9 平均时间对动态范围的影响,（3）距离精度距离精度是指测试长度时仪表的准确度（又叫一点分辨率）。OTDR的距离精度与仪表的采样间隔、时钟精度、光纤折射率、光缆的成缆因素和仪表的测试误差有关。,图10 采样间隔对测试的影响,2常见问题 （1）光纤类型不匹配 （2）增益现象 （3）盲区的影响消除 （4）幻峰（又叫鬼点）,图11 伪增益现象及产生原因,图12 用接入光纤消除盲区示意图,图13 用接入光纤测试第一个活动连接器示意图,OTDR的使用,OTDR的使用,用OTDR进行光纤测量可分为
6、三步：参数设置数据获取曲线分析,人工设置测量参数包括： (1)波长选择()： 因不同的波长对应不同的光线特性(包括衰减、微弯等)，测试波长一般遵循与系统传输通信波长相对应的原则，即系统开放1550波长，则测试波长为1550nm。(2)脉宽(Pulse Width)： 脉宽越长，动态测量范围越大，测量距离更长，但在OTDR曲线波形中产生盲区更大；短脉冲注入光平低，但可减小盲区。脉宽周期通常以ns来表示。(3)测量范围(Range)： OTDR测量范围是指OTDR获取数据取样的最大距离，此参数的选择决定了取样分辨率的大小。最佳测量范围为待测光纤长度1.52倍距离之间。,(4)平均时间： 由于后向散
7、射光信号极其微弱，一般采用统计平均的方法来提高信噪比，平均时间越长，信噪比越高。例如，3min的获得取将比1min的获得取提高0.8dB的动态。但超过10min的获得取时间对信噪比的改善并不大。一般平均时间不超过3min。 (5)光纤参数： 光纤参数的设置包括折射率n和后向散射系数n和后向散射系数的设置。折射率参数与距离测量有关，后向散射系数则影响反射与回波损耗的测量结果。这两个参数通常由光纤生产厂家给出。 参数设置好后，启动激光器，OTDR即可发送光脉冲并接收由光纤链路散射和反射回来的光，对光电探测器的输出取样，得到OTDR曲线，对曲线进行分析即可了解光纤质量。,经验与技巧,(1)光纤质量的
8、简单判别：正常情况下，OTDR测试的光线曲线主体(单盘或几盘光缆)斜率基本一致，若某一段斜率较大，则表明此段衰减较大；若曲线主体为不规则形状，斜率起伏较大，弯曲或呈弧状，则表明光纤质量严重劣化，不符合通信要求。,(2)波长的选择和单双向测试：1550波长测试距离更远，1550nm比1310nm光纤对弯曲更敏感，1550nm比1310nm单位长度衰减更小、1310nm比1550nm测的熔接或连接器损耗更高。在实际的光缆维护工作中一般对两种波长都进行测试、比较。对于正增益现象和超过距离线路均须进行双向测试分析计算，才能获得良好的测试结论。,(3)接头清洁： 光纤活接头接入OTDR前，必须认真清洗，
9、包括OTDR的输出接头和被测活接头，否则插入损耗太大、测量不可靠、曲线多噪音甚至使测量不能进行，它还可能损坏OTDR。避免用酒精以外的其它清洗剂或折射率匹配液，因为它们可使光纤连接器内粘合剂溶解。,(4)折射率与散射系数的校正：就光纤长度测量而言，折射系数每0.01的偏差会引起7m/km之多的误差，对于较长的光线段，应采用光缆制造商提供的折射率值。,(5)鬼影的识别与处理： 在OTDR曲线上的尖峰有时是由于离入射端较近且强的反射引起的回音，这种尖峰被称之为鬼影。 识别鬼影：曲线上鬼影处未引起明显损耗；沿曲线鬼影与始端的距离是强反射事件与始端距离的倍数，成对称状。消除鬼影：选择短脉冲宽度、在强反
10、射前端(如OTDR输出端)中增加衰减。若引起鬼影的事件位于光纤终结，可“打小弯“以衰减反射回始端的光。,(6)正增益现象处理：在OTDR曲线上可能会产生正增益现象。正增益是由于在熔接点之后的光纤比熔接点之前的光纤产生更多的后向散光而形成的。事实上，光纤在这一熔接点上是熔接损耗的。常出现在不同模场直径或不同后向散射系数的光纤的熔接过程中，因此，需要在两个方向测量并对结果取平均作为该熔接损耗。在实际的光缆维护中，也可采用0.08dB即为合格的简单原则。,(7)附加光纤的使用： 附加光纤是一段用于连接OTDR与待测光纤、长3002000m的光纤，其主要作用为：前端盲区处理和终端连接器插入测量。 一般
11、来说，OTDR与待测光纤间的连接器引起的盲区最大。在光纤实际测量中，在OTDR与待测光纤间加接一段过渡光纤，使前端盲区落在过渡光纤内，而待测光纤始端落在OTDR曲线的线性稳定区。光纤系统始端连接器插入损耗可通过OTDR加一段过渡光纤来测量。如要测量首、尾两端连接器的插入损耗，可在每端都加一过渡光纤。,验收规范中的描述,5.1 光缆中继段竣工测试内容 光缆中继段测试内容应包括下列内容: 1.中继段光纤线路衰减系数(dB/Km)及传输长度(Km); 2.中继段光纤线路后向散射曲线; 3.中继段光纤通道总衰减(dB); 4.中继段光纤偏振模色散系数(PS/Km); 5.直埋光缆线路对地绝缘电阻(M
12、Km). 光缆中继段测试记录应统一格式,参照附录A. 5.2 中继段光纤线路衰减测试 中继段光纤线路衰减测量,应在完成光缆成端后,采用OTDR测试仪在ODF架上测量光纤线路外线口的衰减值. 采用OTDR测试,应采取双方向测量取其平均值的方式. 测试数据应包括:中继段光纤线路衰减(dB),衰减系数(dB/Km)和光纤线路传输长度(Km).测试结果及时记入中继段测试记录,见附录A(表4).光纤衰减系数应符合设计规定或参照附录B. 5.3 中继段光纤后向散射曲线检查 中继段光纤后向散射曲线(即光纤轴向衰减系数均匀性)检查,应在光纤成端,沟坎加固等路面动土项目全部完成后进行. 光纤后向散射曲线应均匀平
13、滑,光纤波形及接头“台阶“无异常. 光纤后向散射曲线检查可与光纤线路衰减测试同时进行. OTDR打印光纤后向散射曲线应清晰无误,并应收录于中继段测试记录,见附录A(表4附图). 5.4 中继段光纤通道总衰减测试 中继段光纤通道总衰减,包括光纤线路损耗和两端连接器的插入损耗.应采用稳定的光源和光功率计经过连接器测量.一般可测量光纤通道任一方向(A-B或B-A)的总衰减(dB). 中继段光纤通道总衰减值应符合设计规定.测量值应记入中继段测试记录,见附录A(表5).,图片格式,测试中的几个现象,1.非接头处的台阶 可能是出厂光缆的问题，通过单盘检测发现；也可能施工中造成，必须处理2.个别接头损耗太大
14、 无明显“台阶”，说明线路接头质量较好，一般指标要求:接头损耗（双向平均值）0.1dB/个。3.曲线明显不均匀 衰减不均匀性要求：在光纤后向散射曲线上，任意500m 长度上的实测衰减值与全长上平均每500m 的衰减值之差的最坏值应不大于0.05dB. 衰减点不连续性要求：对B1.1类单模光纤，在1310nm波长，一连续光纤长度上不应有超过0.1dB的不连续点，在1550nm波长，一连续光纤长度上不应有超过0.05dB的不连续点；对B4类单模光纤，在1550nm波长，一连续光纤长度上不应有超过0.05dB的不连续点。4.纤序不对或接叉纤 OTDR测试没法识别，必须通光对纤5.成端端面不好，耦合损耗大 介入假纤测试，可能尾纤端面不好或成端接续质量不好，必须处理,谢谢！,
