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OTDR使用全攻略一/OTDR的使用

2011-12-31

OTDR進(jìn)行光纖測(cè)量可分為三步:參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)獲取和曲線(xiàn)分析。人工設(shè)置測(cè)量參數(shù)包括: 
(1)波長(zhǎng)選擇(λ): 
因不同的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)不同的光線(xiàn)特性(包括衰減、微彎等),測(cè)試波長(zhǎng)一般遵循與系統(tǒng)傳輸通信波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的原則,即系統(tǒng)開(kāi)放1550波長(zhǎng),則測(cè)試波長(zhǎng)為1550nm。 

(2)脈寬(Pulse Width): 
脈寬越長(zhǎng),動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍越大,測(cè)量距離更長(zhǎng),但在OTDR曲線(xiàn)波形中產(chǎn)生盲區(qū)更大;短脈沖注入光平低,但可減小盲區(qū)。脈寬周期通常以ns來(lái)表示。 

(3)測(cè)量范圍(Range): 
OTDR測(cè)量范圍是指OTDR獲取數(shù)據(jù)取樣的最大距離,此參數(shù)的選擇決定了取樣分辨率的大小。最佳測(cè)量范圍為待測(cè)光纖長(zhǎng)度1.52倍距離之間。 

(4)平均時(shí)間: 
由于后向散射光信號(hào)極其微弱,一般采用統(tǒng)計(jì)平均的方法來(lái)提高信噪比,平均時(shí)間越長(zhǎng),信噪比越高。例如,3min的獲得取將比1min的獲得取提高0.8dB的動(dòng)態(tài)。但超過(guò)10min的獲得取時(shí)間對(duì)信噪比的改善并不大。一般平均時(shí)間不超過(guò)3min。 

(5)光纖參數(shù): 
光纖參數(shù)的設(shè)置包括折射率n和后向散射系數(shù)n和后向散射系數(shù)η的設(shè)置。折射率參數(shù)與距離測(cè)量有關(guān),后向散射系數(shù)則影響反射與回波損耗的測(cè)量結(jié)果。這兩個(gè)參數(shù)通常由光纖生產(chǎn)廠(chǎng)家給出。 

參數(shù)設(shè)置好后,OTDR即可發(fā)送光脈沖并接收由光纖鏈路散射和反射回來(lái)的光,對(duì)光電探測(cè)器的輸出取樣,得到OTDR曲線(xiàn),對(duì)曲線(xiàn)進(jìn)行分析即可了解光纖質(zhì)量。 

2 經(jīng)驗(yàn)與技巧 
(1)光纖質(zhì)量的簡(jiǎn)單判別: 
正常情況下,OTDR測(cè)試的光線(xiàn)曲線(xiàn)主體(單盤(pán)或幾盤(pán)光纜)斜率基本一致,若某一段斜率較大,則表明此段衰減較大;若曲線(xiàn)主體為不規(guī)則形狀,斜率起伏較大,彎曲或呈弧狀,則表明光纖質(zhì)量嚴(yán)重劣化,不符合通信要求。 

(2)波長(zhǎng)的選擇和單雙向測(cè)試: 
1550波長(zhǎng)測(cè)試距離更遠(yuǎn),1550nm1310nm光纖對(duì)彎曲更敏感,1550nm1310nm單位長(zhǎng)度衰減更小、1310nm1550nm測(cè)的熔接或連接器損耗更高。在實(shí)際的光纜維護(hù)工作中一般對(duì)兩種波長(zhǎng)都進(jìn)行測(cè)試、比較。對(duì)于正增益現(xiàn)象和超過(guò)距離線(xiàn)路均須進(jìn)行雙向測(cè)試分析計(jì)算,才能獲得良好的測(cè)試結(jié)論。 

(3)接頭清潔: 
光纖活接頭接入OTDR前,必須認(rèn)真清洗,包括OTDR的輸出接頭和被測(cè)活接頭,否則插入損耗太大、測(cè)量不可靠、曲線(xiàn)多噪音甚至使測(cè)量不能進(jìn)行,它還可能損壞OTDR。避免用酒精以外的其它清洗劑或折射率匹配液,因?yàn)樗鼈兛墒构饫w連接器內(nèi)粘合劑溶解。 

(4)折射率與散射系數(shù)的校正:就光纖長(zhǎng)度測(cè)量而言,折射系數(shù)每0.01的偏差會(huì)引起7m/km之多的誤差,對(duì)于較長(zhǎng)的光線(xiàn)段,應(yīng)采用光纜制造商提供的折射率值。 

(5)鬼影的識(shí)別與處理: 
OTDR曲線(xiàn)上的尖峰有時(shí)是由于離入射端較近且強(qiáng)的反射引起的回音,這種尖峰被稱(chēng)之為鬼影。 識(shí)別鬼影:曲線(xiàn)上鬼影處未引起明顯損耗;沿曲線(xiàn)鬼影與始端的距離是強(qiáng)反射事件與始端距離的倍數(shù),成對(duì)稱(chēng)狀。消除鬼影:選擇短脈沖寬度、在強(qiáng)反射前端(OTDR輸出端)中增加衰減。若引起鬼影的事件位于光纖終結(jié),可"打小彎"以衰減反射回始端的光。 

(6)正增益現(xiàn)象處理: 
OTDR曲線(xiàn)上可能會(huì)產(chǎn)生正增益現(xiàn)象。正增益是由于在熔接點(diǎn)之后的光纖比熔接點(diǎn)之前的光纖產(chǎn)生更多的后向散光而形成的。事實(shí)上,光纖在這一熔接點(diǎn)上是熔接損耗的。常出現(xiàn)在不同模場(chǎng)直徑或不同后向散射系數(shù)的光纖的熔接過(guò)程中,因此,需要在兩個(gè)方向測(cè)量并對(duì)結(jié)果取平均作為該熔接損耗。在實(shí)際的光纜維護(hù)中,也可采用≤0.08dB即為合格的簡(jiǎn)單原則。 

(7)附加光纖的使用: 
附加光纖是一段用于連接OTDR與待測(cè)光纖、長(zhǎng)3002000m的光纖,其主要作用為:前端盲區(qū)處理和終端連接器插入測(cè)量。 

一般來(lái)說(shuō),OTDR與待測(cè)光纖間的連接器引起的盲區(qū)最大。在光纖實(shí)際測(cè)量中,在OTDR與待測(cè)光纖間加接一段過(guò)渡光纖,使前端盲區(qū)落在過(guò)渡光纖內(nèi),而待測(cè)光纖始端落在OTDR曲線(xiàn)的線(xiàn)性穩(wěn)定區(qū)。光纖系統(tǒng)始端連接器插入損耗可通過(guò)OTDR加一段過(guò)渡光纖來(lái)測(cè)量。如要測(cè)量首、尾兩端連接器的插入損耗,可在每端都加一過(guò)渡光纖。 

3/測(cè)試誤差的主要因素

1)OTDR測(cè)試儀表存在的固有偏差
OTDR的測(cè)試原理可知,它是按一定的周期向被測(cè)光纖發(fā)送光脈沖,再按一定的速率將來(lái)自光纖的背向散射信號(hào)抽樣、量化、編碼后,存儲(chǔ)并顯示出來(lái)。OTDR儀表本身由于抽樣間隔而存在誤差,這種固有偏差主要反映在距離分辯率上。OTDR的距離分辯率正比于抽樣頻率。


2)測(cè)試儀表操作不當(dāng)產(chǎn)生的誤差
在光纜故障定位測(cè)試時(shí),OTDR儀表使用的正確性與障礙測(cè)試的準(zhǔn)確性直接相關(guān),儀表參數(shù)設(shè)定和準(zhǔn)確性、儀表量程范圍的選擇不當(dāng)或光標(biāo)設(shè)置不準(zhǔn)等都將導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果的誤差。
1) 設(shè)定儀表的折射率偏差產(chǎn)生的誤差
不同類(lèi)型和廠(chǎng)家的光纖的折射率是不同的。使用OTDR測(cè)試光纖長(zhǎng)度時(shí),必須先進(jìn)行儀表參數(shù)設(shè)定,折射率的設(shè)定就是其中之一。當(dāng)幾段光纜的折射率不同時(shí)可采用分段設(shè)置的方法,以減少因折射率設(shè)置誤差而造成的測(cè)試誤差。
2) 量程范圍選擇不當(dāng)
OTDR儀表測(cè)試距離分辯率為1米時(shí),它是指圖形放大到水平刻度為25/格時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。儀表設(shè)計(jì)是以光標(biāo)每移動(dòng)25步為1滿(mǎn)格。在這種情況下,光標(biāo)每移動(dòng)一步,即表示移動(dòng)1米的距離,所以讀出分辯率為1米。如果水平刻度選擇2公里/每格,則光標(biāo)每移動(dòng)一步,距離就會(huì)偏移80米。由此可見(jiàn),測(cè)試時(shí)選擇的量程范圍越大,測(cè)試結(jié)果的偏差就越大。
3) 脈沖寬度選擇不當(dāng)
在脈沖幅度相同的條件下,脈沖寬度越大,脈沖能量就越大,此時(shí)OTDR的動(dòng)態(tài)范圍也越大,相應(yīng)盲區(qū)也就大。
4) 平均化處理時(shí)間選擇不當(dāng)
OTDR測(cè)試曲線(xiàn)是將每次輸出脈沖后的反射信號(hào)采樣,并把多次采樣做平均處理以消除一些隨機(jī)事件,平均化時(shí)間越長(zhǎng),噪聲電平越接近最小值,動(dòng)態(tài)范圍就越大。平均化時(shí)間越長(zhǎng),測(cè)試精度越高,但達(dá)到一定程度時(shí)精度不再提高。為了提高測(cè)試速度,縮短整體測(cè)試時(shí)間,一般測(cè)試時(shí)間可在0.5~3分鐘內(nèi)選擇。
5) 光標(biāo)位置放置不當(dāng)
光纖活動(dòng)連接器、機(jī)械接頭和光纖中的斷裂都會(huì)引起損耗和反射,光纖末端的破裂端面由于末端端面的不規(guī)則性會(huì)產(chǎn)生各種菲涅爾反射峰或者不產(chǎn)生菲涅爾反射。如果光標(biāo)設(shè)置不夠準(zhǔn)確,也會(huì)產(chǎn)生一定誤差。



4/接頭損耗的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值

光纖接續(xù)標(biāo)準(zhǔn)多年來(lái)一直是一個(gè)有爭(zhēng)議的問(wèn)題,部頒YDJ44-89《電信網(wǎng)光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)施工及驗(yàn)收暫行規(guī)定》簡(jiǎn)稱(chēng)《暫規(guī)》,對(duì)光纖接續(xù)損耗的測(cè)量方法做了規(guī)定,但沒(méi)有規(guī)定明確的標(biāo)準(zhǔn)。原信產(chǎn)部鄭州設(shè)計(jì)院在中國(guó)電信南九試驗(yàn)段以后的工程中提出了中繼段單纖平均接續(xù)損耗0.08dB/個(gè)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),以后的干線(xiàn)工程均沿用。

ITU有關(guān)接續(xù)介入損耗的原文如下。"

本試驗(yàn)使用于一個(gè)竣工的光纖接頭, 用以度量接頭質(zhì)量。

  應(yīng)按照IEC 1073-1進(jìn)行試驗(yàn)。測(cè)量可在實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)室用剪回法較好,現(xiàn)場(chǎng)可用雙向OTDR法。介入損耗的典型值可能隨應(yīng)用場(chǎng)合和(或)所用方法而變化。最小的接頭損耗典型值≤0.1dB。在某些場(chǎng)合中,介入損耗典型值≤0.5dB是可能接受的。有許多熔接機(jī)和機(jī)械接續(xù)裝置在制作接頭后可以估算接頭損耗值。 某些主管部門(mén)和私營(yíng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)在現(xiàn)場(chǎng)接續(xù)安裝時(shí)采用這些估算值,并且在全部線(xiàn)路施工完成后,再用OTDR對(duì)線(xiàn)路全程進(jìn)行復(fù)測(cè)。在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí),也可用其它一些方法來(lái)估算接頭損耗值, 例如采用夾上去的功率計(jì)和本地注入檢測(cè)的方法?! 。?span style="font-family:Tahoma">1)該建議是基于單纖接頭損耗的可接受值≤0.5dB,平均值沒(méi)有規(guī)定的情況下而言的。

  從目前的熔接機(jī)情況看, 熔接機(jī)所顯示的數(shù)據(jù)配合觀察光纖接頭斷面情況, 能夠粗略估計(jì)光纖接續(xù)點(diǎn)損耗的狀況, 但不能精確到目前我國(guó)所要求的光纖接續(xù)損耗指標(biāo)的數(shù)量級(jí)。我們認(rèn)為,這些熔接機(jī)的設(shè)計(jì)目的和依據(jù)是基于ITU建議的。

 ?。?span style="font-family:Tahoma">2)目前的熔接機(jī)接續(xù)是通過(guò)對(duì)光纖X軸和Y軸方向的錯(cuò)位調(diào)整,在軸心錯(cuò)位最小時(shí)進(jìn)行熔接的,這種能調(diào)整軸心的方法稱(chēng)為纖芯直視法, 這種方法不同于功率檢測(cè)法,現(xiàn)場(chǎng)是無(wú)法知道接頭損耗確切數(shù)值的。但是在整個(gè)調(diào)整軸心和熔接接續(xù)過(guò)程中, 通過(guò)攝像機(jī)把探測(cè)到所熔接纖芯狀態(tài)的信息送到熔接機(jī)的專(zhuān)用程序中,可以計(jì)算出接續(xù)后的損耗值。 但它只能說(shuō)明光纖軸心對(duì)準(zhǔn)的程度,并不含有光纖本身的固有特性所影響的損耗。而OTDR的測(cè)試方法是后向散射法,它包含有光纖參數(shù)的不同形成反射的損耗。

  比較上述兩種測(cè)試原理,兩者有很大區(qū)別。通過(guò)實(shí)踐證明,兩種方法測(cè)出數(shù)據(jù)一致性也較差,通過(guò)最近幾年對(duì)干線(xiàn)工程接續(xù)測(cè)試發(fā)現(xiàn),很多情況下熔接機(jī)顯示損耗很?。ㄐ∮?span style="font-family:Tahoma">0.05dB)甚至為零,但OTDR測(cè)試則大于0.08dB,且沒(méi)發(fā)現(xiàn)有對(duì)應(yīng)的規(guī)律。

"

日本的接頭損耗標(biāo)準(zhǔn)(NTT光纜施工驗(yàn)收規(guī)程)最小值小于0.9dB,無(wú)平均值要求,只有中繼段總衰減要求,只要滿(mǎn)足,就能開(kāi)通設(shè)計(jì)要求的或?qū)?lái)要增加的設(shè)備,在接續(xù)操作方面則與ITU建議一致。美國(guó)、歐洲諸國(guó)也都采取了大致與ITU建議一致的做法。

事實(shí)上,影響光纜安全的主要是機(jī)械損傷,光纖接續(xù)損耗大一點(diǎn)并不會(huì)影響接續(xù)強(qiáng)度,因此我們時(shí)候在驗(yàn)收測(cè)試中發(fā)現(xiàn),有些點(diǎn)數(shù)值確實(shí)偏大,大約有1%左右的接頭回超標(biāo)準(zhǔn),并且在多次接續(xù)后仍無(wú)法降低.在這種情況下,也是可以判斷合格的.有的時(shí)候會(huì)按照中級(jí)段總衰減來(lái)要求,從而驗(yàn)收合格