otdr的应用及障碍测试点偏差的对策(编辑修改稿)

otdr的应用及障碍测试点偏差的对策(编辑修改稿)内容摘要：

距离（几十米之内）和超长距离的测试中，对事件点的判定和定位就未必准确，本来没有事件点的地方可能误判有事件点，而应该有的事件点也可能漏判，有时候，同样一根光纤，先后多次测试的结果可能不一致，在这种情况 下，最好采用手动测试模式。 手动测试模式要求操作者根据被测光纤的距离选择合适的测试参数，如测试量程、脉宽、衰减及平均次数等，采用适当的测试参数会测试出最好的测试结果。 选择测试量程时，必须注意所选测试量程要大于被测光纤的长度，最好大于被测光纤长度的两倍，这是为防止光纤末端二次反射的影响（当测试量程小于被测光纤长度的两倍时，光纤末端二次反射峰可能会落在平坦的测试曲线上，出现通常所说的 “ 鬼影 ” ，造成光纤链路有故障点的假象）。 但这并不是说，测试量程小于被测光纤长度的两倍就不能测试，首先是 “ 鬼影 ” 的出现 取决于光纤末端的反射强弱，若反射很弱，则出现 “ 鬼影 ” 的几率非常小；其次是一旦有 “ 鬼影 ” 出现，应如何判断及避免，有经验的操作者会将测试量程放大后再测试，或者将光纤末端弯曲一下，若曲线上的反射峰消失了，说明前面产生的反射峰是 “ 鬼影 ”。 测试脉宽的选择同样取决于被测光纤的长度，当需要测试长距离的光纤时，尽量选用较大脉宽，而若要测试短距离光纤（如距离小于 1km），则最好选择最小脉宽，由于脉宽的大小决定了空间分辨率，所以测试时，在曲线信噪比许可的情况下，尽量选择小脉宽会得到事件点更准确的结果。 在 OTDR 的 测试参数中，还有平均次数的设置，有的 OTDR 为平均时间设置，两者意思相同，都是通过平均处理以尽量抑制曲线中的噪声，使测试曲线更平滑。 平均次数（或平均时间）的设置应视具体情况灵活掌握，一般来讲，平均处理一定次数（如 300 次或 3分钟）后，效果不再明显。 在 OTDR 使用过程中，要注意保养和维护 在 OTDR 使用过程中，要注意保养和维护，做到以下几点： (1) 要保持 OTDR 光输出头的清洁；每次测试前，要清洁被测光纤的端面。 (2) OTDR 的光输出头一般为 FC/PC 型或 FC/APC 型，要注意被测光纤的 接头类型应与 OTDR的光输出头匹配。 (3) 尽量不要在 OTDR 的实时测试状态下接入被测光纤，如因实际需要，可先接入一段引导光纤（长度大于 500m）后进行。 (4) 为延长机内电池的使用寿命，仪器入库存放前最好将电池充满电。 长期不用时，一般3个月左右至少进行一次充放电。 广东邮电职业技术学院 2020届 毕业设计 (论文 ) 12 结论 随着科学技术的进步，基于 FTTH 的宽带网络必将成为光纤通信发展的又一热点。 而光时域反射计在 FTTH 的工程施工、维护测试中占据着非常重要的位置，是光纤网络正常运营的重要保障 广东邮电职业技术学院 2020届 毕业设计 (论文 ) 13 3. OTDR 的基本原理 光时域反射仪 的基本原理 光时域反射仪（ OTDR， Optical Time Domain Reflectomerter）是光缆线路工程施工和维护工作中常用的光测试仪表，可测试整个光纤链路衰减，提供与光纤长度有关的衰减数据，测试光纤接头损耗，测试光纤尾端或断裂处的位置，能反映处诸如光纤连接器等事件点反射（或回波损耗）的大小。 光时域反射仪具有操作简单，测量的重复性高，体积小，不需要其他仪表配合，能自动存储和打印测量结果等多方面的优点。 OTDR 工作原理及测试应用 光时域反射仪 OTDR（ Optical Time Domain Reflectometer）测量的方法，是将大功率的窄脉冲光注入待测光纤中，然后在同一端检测沿光纤轴向向后返回散射光功率，由于光纤材料密度不均匀，其本身的缺陷和掺杂成分不均匀，当脉冲通过光纤传输时，沿光纤长度上的每一点均会引起瑞利散射，其中总有一部分进入光纤的数值孔径角，沿光纤轴反向传输到输入端。 瑞利散射光的波长与入射光的波长相同，其光功率与散射点的入射光功率成正比，测量沿光纤轴返回的背向瑞利散射光功率可采集到沿光纤传输损耗的信息，从而测得光纤的衰减。 光时域反射仪通过光发送脉冲进入输 入光纤，同时在输入端接收其中的菲涅尔反射光和瑞利背向散射光， 再变成电信号，随时间在示波器上显示。 最终得到被测光纤的长度、链路损耗、熔接损耗、熔接点和故障点位置等物理信息。 日常应用中，也是利用其强大的数据分析功能，对光纤链路中的事件点及故障点进行精确定位。 光时域反射计（ OTDR）原理是，由主时钟产生标准时钟信号，脉冲发生器根据这个时钟产生符合要求的窄脉冲，并用它来调制光源。 光方向耦合器将光源发出的光耦合到被测光纤，同时将散射和反射信号耦合进光电检测器，在经放大信号处理后送入示波器显示输出波形及在数 据输出系统输出有关数据。 由于后向反射光非常微弱，淹没在一片噪声中，因此，要用取样积分器，在一定时间间隔内对微弱的散射光波取样并求和。 在这个过程中，由于噪声是随机的，在求和时被抵消掉了，从而将散射信号取出。 对仪器进行正确的参数设置 平均次数 ： OTDR 测试曲线是将每次输出脉冲后的反射信号采样，并把多次采样做平均处理以消除一些随机事件，平均化时间越长，噪声电平越接近最小值，动态范围就越大。 平均化时间越长，测试精度越高，但达到一定程度时精度不再提高。 为了提高测试速度，在一些不需要精确数据的定性 测量中，可以适当减少平均次数，缩短整体测试时间。 量程和分辨率 ：量程值决定被测光纤的距离范围，量程设置应至少是被测光纤的两倍，以为分析软件提供一个曲线端点之后足够清洁的噪声区。 为精确分析，可将光纤的长度加倍，在选择下一个可用的距离范围。 分辨率值指定数据样本点的距离，分辨率越高，取样点的距离越近，对光纤的细节反映越清晰，但过高的分辨率将使单位时间内的平均次数降广东邮电职业技术学院 2020届 毕业设计 (论文 ) 14 低，为达到理想的信噪比就需增加测量时间，降低测量速度。 脉冲宽度 ：用于指定被输入被测光纤的光脉冲的宽度。 在相同的脉冲幅度下，脉冲宽度越大，脉 冲的能量也越大，从而可以对较大的光纤量程进行测量，较大的脉冲宽度将加大测量的盲区。 折射率 ：该数值被用于计算距离测量，折射率值影响所有距离测量，不同厂家、不同类型的光纤其光纤折射率是不同的，测量前要正确设置。 利用 OTDR 进行精确测量时的注意事项 要确保被测光纤到连接适配器的连接完好。 被测系统中的连接器应在连接到通用连接器和适配器之前进行清洁，避免手与连接器的接触。 光纤，特别是单模光纤，容易受到由微弯或其他应力造成的损耗的影响。 为确保正确、可重复的测量，连接到 OTDR 的光纤 导线必须置于将机械张力降到最小的位置。 用 OTDR 测量光纤损耗，两端测出的衰减值是有差别的，这是因为无法控制背向散射的模场分布，从而会导致测出的光纤衰减与散射损耗值不会真正相等，通常要取两端测出的平均值。 用 OTDR 测量光纤时，在起始端有一个盲区（端面反射区），多模光纤的盲区较小，单模光纤的盲区较大，相当于长 100 m 左右的光纤。 因此测量单模光纤时，要先连接长度在100 m 以上的参考光纤。 光纤活动连接器、机械接头和光纤中的断裂都会引起损耗和反射，光纤末端的破裂端面由于末端端面的不规则性会产生各种菲涅尔反射峰或者不产生菲涅尔反射。 如果光标设置不够准确，会产生一定误差，应用 OTDR 的放大功能就可将光标准确置定在相应的拐点上。 在测量接续点时，要在接续后和盘纤后进行两次测量，第一次可以及时发现接续质量的好坏，第二次可以发现盘纤引起的损耗。 用 OTDR 测量光纤损耗的缺点是两端测出的衰减值有差别，这是因为无法控制后向散射的模场分布，从而会导致测出的光纤衰减与散射损耗值不会真正相等，通常 要取两端测出的平均值。 总之，只要我们在工作中认真总结经验，了解 OTDR 的特点及其局限性，就能使它在光纤维护中发挥更大的作用。 工作原理框图 光时域反射仪 (OTDR)利用激光光源向被测光纤注入一光脉冲，光脉冲将沿光纤传输，背向瑞利散射光和菲涅尔反射光将沿光纤不断返回入射端，通过检测背向光的大小和到达时间，就能测量出光纤的传输特性、长度及障碍点位置等，这种测试方法又称背向散射法。 OTDR 正是利用其接收到的背向散射光强度的变化来反映被测光纤上各事件损耗的大小及 事件点的位置，其原理 框图如图所示，各方框的作用如下所述。 a) 激光二极管：产生稳定的、符合测试要求的光信号。 b) 脉冲发生器：控制激光二极管的发送时间及频率，以便与显示电路同步。 c) 光耦合器：将光源发出的光耦合到被测光纤，并将光纤沿线路反射回的光耦合到光电检测器。 广东邮电职业技术学院 2020届 毕业设计 (论文 ) 15 激光二极管 光耦合器 APD A/D 脉冲发生器 微处理器 显示 OTDR 端口 光脉冲 反射回到OTDR d) 雪崩光电检测器（ APD）：将被测光纤反射回的光信号转换为电信号。 e) 模 /数转换器（ A/D）：将模拟信号转换为数字信号。 f) 微处理器：发出指令控制脉冲发生器的工作状态及脉冲的宽窄，计算发送脉冲与接收信号之间的时间间隔，控制数据分析和显示电路与光源同步工作，并将所分析的信号正确显示。 光时域反射仪的工作原理可归纳为：激光器在驱动电路调制下输出光脉冲，经光耦合器和活动连接器注入被测光纤中；在光纤中传输的光脉冲沿途将产生瑞利散射光和菲涅尔反射光。 当这些光的一部分返回 OTDR 后，便会被光耦合器导离原来的激光路径，进入光电检测器，并变换成电信号，再经 A/D 转换器变为数字 信号并传送至微处理器，以执行分析和同步显示，最终得到背向散射曲 （如图 6） （图 6）广东邮电职业技术学院 2020届 毕业设计 (论文 ) 16 4. OTDR 的技术参数及影响因素 OTDR 的主要技术参数 OTDR 的工作波长即指 其光源输出的光波长，这个波长 应选择与光纤通信系统的传输波长一致，不同的仪表有不同的值。 性能较好的 OTDR 一般有几种工作波长和与之对应的探测器模块，以适应不同系统的要求。 OTDR 的测量范围是指初始背向散射电平与一定测量精度下可识别事件点处背向散射电平的最大衰减差值。 将 OTDR 上的最大量程理解为可测光纤的最长距离是一种常见的错误，最长可测距离是由动态范围和被测光纤的衰减决定的，这里的衰减不仅包括光纤的每千米衰减，还有光纤接头损耗等。 当背向散射 信号的电平低于 OTDR 噪声时，它成为不可见信号，在此之外的距离刻度只能显示出噪声。 某 OTDR 的量程为 1~500km，表示该仪表的最大扫描距离为500km。 有些仪表的量程并不是固定的档位，而是可以由用户灵活设定。 盲区决定了两个可测特征点的最短距离，有时也称为 OTDR 的两个分辨率。 它决定 OTDR横轴上两个事件点的靠近程度。 盲区一般有两种定义。 事件盲区：从反射峰的起始点到接收机从饱和峰值跌落到 点之间的距离。 在这点上紧接着的第二个反射为可识别反射，但这时衰减和损耗仍为不可测事件。 衰减盲区： 从反射峰的起始点到接收机从饱和状态恢复到未扰动及平均背向散射曲线177。 5db 范围内的 这段距离，也就是 OTDR 能再次测试衰减和损耗的点。 盲区决定了 OTDR 所能测得的最短距离及最接近程度，反映了 OTDR 测量的精细程度。 通常把由诸如活动连接器和机械接头等特征点产生反射后引起 OTDR 接收器饱和而带来的一系列“盲点”称为盲区，它淹没了一段真实的背向散射信号曲线。 盲区不仅发生在 OTDR前面板的活动连接器上，而且光纤中其他地方的活动连接器或熔接头都可能引起盲区。 动态范围决定了 OTDR 可测光纤的最大长度。 OTDR 的动态范围定义为：初始端背向散射电平与噪声信号电平差。 如果 OTDR 的动态范围 不够大，背向散射信号电平就会小于 OTDR本底噪声，这样诸如接头等小特征点的观测就会受到影响。 一般地，观察事件点损耗所需的信噪比加上光纤的链路损耗即为所需测试仪表的动态范围，分辨事件衰减所需要的信噪比电平值如下表所示。 分辨事件衰减需要的信噪比电平值 事件点损耗∕ db 需要的信噪比电平∕ db （表 1） 广东邮电职业技术学院 2020届。