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OTDR原理


基础知识
? OTDR概述 ? OTDR测试原理 ? 基本概念:
1非涅尔反射. 2瑞利散射和背向散射. 3反射事件. 4非反射事件. 5光纤末端.

? 性能参数:
1动态范围及影响动态的因素 2盲区及影响盲区的因素 3脉宽如何影响动态范围和盲区

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距离测量原理

距离精度 损耗测量原理 回波损耗测量原理 区间回波损耗测量原理 常见问题的分析及解决 方案 ? 光缆施工测试

一、OTDR概述
OTDR是光缆施工和维护工作中的最基本的测试工 具.它可实现对光纤链路的单向测试.单端测试光 缆中损耗分布情况及各接点位置 测试内容: ? 损耗测试:传输损耗(含部分),连接损耗. ? 距离测试:连接点.异常点距离. ? 回波损耗测试(点,区间)

二、OTDR测试原理

三、基本概念
1.非涅尔反射

光从光纤到空气R=4%(-14db)即存在 反射率为4%的非涅尔反射

2.瑞利散射和背向散射

3.非反射事件
熔接? 弯折 活动连接 器 机械固定 接头 断裂 光纤尾端

OTDR测量显示

熔接

损耗

弯折

光纤熔接和弯折可导致光功率衰耗,但是没有反射现象.它在 OTDR上有相似的显示结果

4.反射事件
熔接 ? 弯折 活动连 接器 机械固 定接头
断裂

光纤尾端

OTDR显示
反射 衰耗

机械固定接头,活动连接器和光纤断裂都会引起光的反射和衰耗,它们在 OTDR上有相似的显示结果,我们称之为反射事件.

5.光纤末端
熔接 ? 弯折 活动连 接器 机械固 定接头
断裂
光纤尾端

OTDR测量显示
反射
无规则的光纤尾端粲

(非反射)

四、性能参数 1.动态范围
背向散射电平初始点

40dB (SNR=1)

噪声峰值 2.6dB

动态范围定义了可测光纤中的最大损耗值;动态 范围越大,可测距离越远

影响动态范围的因素
脉宽:选择更大的脉冲宽度,可获得更大的功率,即可
获得更大的动态范围。

平均化时间:由于更长的平均时间减少了OTDR的噪声电
平,所以增大了测试的动态范围

10秒后

3分钟后

2.盲区或两点分辨率
1.5dB 1.5dB

0.5dB 0.5dB

衰减盲区最小20米 事件盲区最小3米

盲区是指OTDR分辨两个事件所需的最短距离,它决 定了两个可测特征点的靠近程度;所以盲区也叫两点 分辨率,对OTDR来说其盲区越小越好。

影响盲区的因素
脉宽:选择更小的脉冲宽度,可获得更好的分辨率,即更 小的盲区
c 1 2 2 PTR ? ( PW) ? ( BW )2 2n
2PTR=两点分辨率 PW=脉冲宽度 BW=检波器带宽 c=光速 n=光纤折射率

反射大小:反射越大,造成光检测器饱和越严重,恢复时 间越长,盲区越大。

3.脉宽如何影响动态范围和盲区

OTDR发送短脉冲会提供更好的盲区,同时也会使得其 动态范围更小; OTDR发送长脉冲会提供更好的动态范 围,同时也会带来更长的盲区。

五、距离测量原理
通过测量光纤中的后向散射光到达时间来计算距离
AQ7250 mini-OTDR

光脉冲

速度V

长度L

后向散射光

折射率 n

在光纤中的光速V:

V=c/n

c:真空中的光速

光纤长度计算公式: 2L=V×t=c×t/n t:后向散射光到达的时间(往返)

注意:必须设定正确的折射率才能得到正确的距离

六、距离精度
X 抽样 X X

X
X X X X

从光纤测量的实际信号 X

时钟的准确性 T

X

X

X

X

X

X

X

抽样导致的误差
X X X X X X X

X

显示的曲线 X X X

X

X

X

X

X

D=VxT,

V=

C _ N

C _ xT N 光纤长度>光缆长度

=>

D=

折射率误差

距离精度取决于折射率设置,采样距离,时钟准确 性,光缆因素。

八、回波损耗测量原理(一)
回波损耗的测量
回波损耗定义:某一点(位置)的入射光和反射 光的比例,一般以dB表示 计算公式: -10LogB/A (dB)

入射光 A

例 A=20(mw)、B=0.02(mw) 回波损耗 =-10Log0.02/20 = 30 (dB)

反射光


十、常见问题的分析及解决方案
1.如何消除OTDR的活动连接器引起的盲区
?接入光纤 熔接 ? 被测光纤

长度大于使用脉宽之 衰减盲区 光接收机恢 复 被测光纤起 始点

只有将引入光纤与被测光纤熔接,才能帮助消除盲区

2.如何解决反射饱和时回波损耗的测量问题
反射功率造成光探测器饱和,回波损耗难以测量 ①增大衰减值,减小功率 ②扩大脉宽(增加后向散射功率)

饱和功率

③对高反射区进行分段计算

4.光缆接续为什么会产生增益现象
后向散射光功率 小 光纤① ① 连接点 A 大 光纤②

原因是由于光纤的材料,种类不同造成 后一种光纤的背向散射光较大造成的。

② (A+B)/2


B ①

正确的连接损耗:(A+B)/2

通过双向测量连接损耗,再取平均值

5.如何测量第一个连接器的插入损耗损耗和反射系数
引入光纤 长度大于使用脉宽的 衰减盲区 反射 注意引入的被测光 纤盲区 活动连接器 被测光纤

插入损耗

利用引入光纤能帮助测得第一个活动连接器的插入损耗和反射系数

6.用单模OTDR测量多模光纤引起的误差是什么

我们可使用单模OTDR去测量更大纤芯直径的光纤的位置 或断裂位置,但不能用来精确测量损耗。如果你用单模OTDR 模块对多模光纤进行测试,距离参数或许很精确,但其光纤 损耗,平均损耗,接头损耗和回波损耗等垂直参数不正确。 这是因为光从小芯径的光纤入射到大芯径的光纤时,大芯径 光纤不能被入射光完全充满,于是在损耗参数上引起了误差。

7.使用OTDR的注意事项
(1)当接入光纤时,一定要要清洁FC头,其侧面,端面都要 用沾无水酒精的棉球清洁干净,否则容易造成光口的磨损 和损坏。 (2)当使两台用OTDR双向测量同一个中继段时,切记,两 台OTDR不能同时测量一根光纤,否则会造成OTDR光模 块的损坏。这是因为OTDR接收的是背向散射信号,其 功率很小,两台OTDR在同一根光纤上对测时,会使对 端发送的光信号进入OTDR的接收端,造成仪表的损坏。 当您的OTDR用于维护测试时,在接入被测时,一定要先 确定该光纤上是否有光信号,否则同样会造成OTDR的损 坏。 (3)当您在野外施工使用发电机时,一定要配备稳压器,而 且一定要先起动发电机,待发电机转速稳定声音正常后 接入稳压器,最后接入OTDR,再打开OTDR电源。

十一、光缆线路施工测试
1.单盘测试 当光缆运输到工地后应立即检验下列内容;缆身外观有 无损坏,压扁等,并作出记录。对包装有严重破损或外护 层有损坏的,应详细记录。在光缆单盘测试时重点检查。 对光缆的单盘测试应用光时域反射仪(OTDR)测量长 度和平均衰减,测试结果应符合定货合同要求,测试光缆 长度时,要根据工厂提供的等效折射率应用 1310nm波长进 行测试,测试光纤的平均衰减时,应用1310nm和1550nm两 个波长进行双向测试。并填写测试记录,见表1

表1

光缆单盘测试记录

光缆 型号
测试仪表

盘号
施工单位

标明盘长

km
测试人

折射率

扭绞系数
测试日期

测试项 目

光纤衰减(db)

光纤长度(km)

1310nm

1550nm

1310nm

光纤号 A B B A A B B A

2.光缆接续测试
由于熔接机显示的接续损耗值是根据光纤的几何尺寸,如光纤 的摸场直径,轴心偏差等。以及熔接后有无气泡,纹路,来估算 接续损耗。而 OTDR 是利用背向散射来计算接续损耗的。因此对 同一个熔接点。熔接机的估算损耗值与 OTDR 的测量值存在较大 的误差。所以,为保证施工质量,在光缆接续时,应使用 OTDR 监测接续损耗。光缆熔接后,要用热缩管加以保护,在热缩过程 中如果产生气泡,或受热不均匀,或过分加热及在收容过程中, 光纤扭绞受压,收容半径过小,都会造成熔接损耗变大,特别是 1550nm波长,对微弯非常敏感,所以,接续点在接头盒密封前, 测试点必须对接续点收容后进行复测,测试合格后,才能密封接 头盒。并将测试记录放入接头盒。见表2 注意:熔接点的接续损耗值为A向值与B向值的平均值。 光纤接续点的接续损耗值应符合下列指标: 单模光纤≤0.08db∕处(1310nm和1550nm两个波长) 多模光纤≤0.2db∕处 容许个别接续点的接续损耗平均值大于指标 , 但在一个光缆中继 段内,同一根光纤的接续损耗平均值必须满足中继段指标。

表2 中继区段 (A端)至

光缆接续测试 (B端)中继段长度 km 接头号 日期

测试仪表
波长 测试值

施工单位
监测

测试人
复测

接续人

1310nm

1550nm

1310nm

1550nm

光纤号
A B B A A B 平 均 平 均

B A 平 均

A B
B A

A B

平 均

B A

3.光缆引入终端的测试
光缆引入终端的方式及安装位置应符合设计规定,光缆尾 纤与线路光纤的技术性能应一致。尾纤的弯曲半径不应小 于50mm,光缆尾纤接续时应用 OTDR监测接续损耗,尾纤 应有纤序标志,两端站间应对号正确。 光缆在接成端时,要用OTDR监测其接续损耗,其方法是 用双 FC 头盘纤,通过法兰盘与被测连接。由于 OTDR 存在 一定的盲区,难以确定准确的接续损耗,但是引入双 FC头 盘纤后,法兰盘和接续的总损耗很容易确定,对单模光纤 来说,法兰盘的插入损耗约为 0.5 ~ 0.75db ,由此,我们可 以估算其接续损耗值。

4.光缆中继段测试(一)
光缆中继段接续完成 ,在两端站的光纤配线架 (ODF) 间, 应对每根光 纤的线路衰减(全程衰减和每公里衰减)和每个接头的损耗进行测试. 测试光纤的线路衰减和接头的接续损耗,应采用背向散射法(OTDR 法),测量光纤的线路衰减.也可采用介入损耗法(用稳定光源和光功率 计),测试应在1310nm和1550nm两个波长和A→B,B→A两个方向上进 行,并作出记录. 在一个光缆中继段内,同一根光纤的接续损耗平均值应符合下列指 标: 单模光纤≤0.08db(1310nm和1550nm两个波长) 多模光纤≤0.2db 光缆中继段采用 OTDR 测试并打印出每根光纤 A→B和B→A方向的 背向散射曲线图,或将曲线储存在软盘中。 (1) 光缆中继段光纤接续损耗测试。见表3 (2) 光缆中继段线路衰减测试。见表4

表3

光缆中继段光纤接续损耗测试记录

中继区段
测试仪表

(A端)至
测试单位
接头号

(B端) 中继段长度
测试人

km 测试波长
测试日期
光中 继段 接头 平均 损耗 (db) 存 储 文 件 编 号

测试值(db)

光纤号 A B B A 平 均 A B 平 均

B

A 平 均

A

B

B

A

表4

光缆中继段线路衰减测试

中继区间
测试仪表
测 试 项 目

(A端)至
施工单位
全程损耗(db)

(B端) 中继段长度
测试人

km
测试日期

每公里衰减(db/km)

介入损耗法

OTDR法

介入损耗法

OTDR法

1310nm 光 纤 号 A B B A

1550nm

1310nm

1550nm

1310nm

1550nm

1310nm

1550nm

A B

B A

A B

B A

A B

B A

A B

B A

A B

B A

A B

B A

A B

B A

4.光缆中继段测试(二)
(3 )光缆中继S,R点间的最大离散反射系数和S点最小回波损 耗测试。见表5 对传输 STM-4,STM-16 的 1310nm , 1550nm 波长光纤和 STM-1 的 1550nm波长光纤,应进行S,R点间的最大离散反射系数和S点最小 回波损耗测试,测试值应符合下列要求。 a. 光缆中继段光纤在S,R点间的最大离散反射系数。 STM-1,1550nm波长不大于-25db. STM-4,1310nm波长不大于-25db. STM-4,1550nm波长不大于-27db STM-16,1310nm,1550nm波长不大于-27db. b. 光缆中继段光纤在S点最小回波损耗 STM-1,1550nm波长不小于20db. STM-4,1310nm波长不小于20db. STM-4,1550nm波长不小于24db STM-16,1310nm,1550nm波长不大于24db.

表5

光缆中继段

S,R点间最大离散反射系数和S点最小回波损耗测试记录
中继区段 测试仪表
测试项目

(A端)至 施工单位

(B端) 中继段长度 测试人

km 测试日期
S点最小回波损耗

S,R点间离散反射系数(db)及距测试点距离(km)

1310nm A db 光纤号 B km B db A km A db B

1550nm B km db A km 1310nm 1550nm

谢谢!!


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