OTDR測試時(shí)常遇到的問題.doc

OTDR測試時(shí)常遇到的幾個(gè)問題一、我們?cè)谑褂霉鈺r(shí)域反射儀（OTDR）時(shí)，常常由于測試鏈路較長不能看到所有的鏈路情況。那么在什么情況是動(dòng)態(tài)范圍不足的表現(xiàn)哪？1、軌跡被淹沒在噪聲中，有時(shí)候會(huì)測到的軌跡波動(dòng)很大，但卻保持著軌跡應(yīng)有的發(fā)展趨勢(shì)。2、當(dāng)分析軌跡時(shí)，出現(xiàn)掃描結(jié)束的標(biāo)識(shí)。所謂掃描結(jié)束實(shí)際是說從該點(diǎn)以后的測試結(jié)果只作為參考。掃描結(jié)束的出現(xiàn)實(shí)際上是因?yàn)檐壽E的清晰度變差，噪聲水平較高，軌跡波動(dòng)性較大。3、已知測試鏈路的長度較長，應(yīng)該考慮通過設(shè)置增大動(dòng)態(tài)范圍。增大動(dòng)態(tài)范圍有兩種最為常用的方法，一是增加激光注入能量，另一是提高信噪比（S/N）。兩種方法均可以通過儀表設(shè)置達(dá)到。下面是對(duì)幾種方法的簡單概述。1、選擇更大的脈沖寬度。實(shí)際上這種方法是最為常用的方法，它的本質(zhì)是增加激光的注入能量。由于激光器的性能限制，不可能直接調(diào)整激光器以求更大的發(fā)射能量。我們知道，OTDR測量必須采用脈沖方式，加大脈沖寬度實(shí)際上是使激光器發(fā)射的持續(xù)時(shí)間增加，以達(dá)到增大注入能量的目的。因此，這種方法可以獲得更大的動(dòng)態(tài)范圍。然而，更大的脈寬意味著會(huì)有更大的盲區(qū)，這種方法是有一定代價(jià)的。2、選擇取平均時(shí)間測量模式，并選擇更長的取平均時(shí)間。這種方法被我們實(shí)際測量中大量采用，實(shí)際上是增大信噪比的一種數(shù)字信號(hào)處理的算法。主要采用將多次測量的結(jié)果相加取平均值的方式提高信噪比。它利用了信號(hào)及噪聲的不同特性達(dá)到提高信噪比的目的。信號(hào)是有規(guī)律性的，而噪聲是隨機(jī)的。在相加過程中，信號(hào)被一次次放大，而噪聲相加總的趨勢(shì)是趨近于“0”。取平均的過程，是將信號(hào)還原到原有的強(qiáng)度。整個(gè)處理過程實(shí)際上是降低噪聲的過程，以獲得更大的信噪比。平均時(shí)間越長，噪聲水平也就越低，所以時(shí)間長會(huì)獲得更大的動(dòng)態(tài)范圍。一般建議最小30秒，最大3分鐘。3、選擇動(dòng)態(tài)測量模式。這種測量方式在最優(yōu)化模式選項(xiàng)中，其中另兩個(gè)選項(xiàng)分別是分辨率和標(biāo)準(zhǔn)，默認(rèn)選項(xiàng)為標(biāo)準(zhǔn)。分辨率選項(xiàng)是注重獲得更好的分辨率，“可以看的更細(xì)”。動(dòng)態(tài)選項(xiàng)是注重獲得更大的動(dòng)態(tài)范圍，“可以看的更遠(yuǎn)”。標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng)則是以上兩種的折中方案。三種方式是儀表為不同測試策略量身定做的方案。從以上測試方法分析，測試時(shí)首先要了解是否動(dòng)態(tài)范圍真的不夠，還是由于參數(shù)選擇不當(dāng)造成噪聲過大。在你對(duì)測試光纖鏈路有了一定了解后，首先應(yīng)該選擇測試策略。也就是我們所說的到底是想“看的更遠(yuǎn)”還是“看的更細(xì)”?！翱吹母h(yuǎn)”就需要在改變動(dòng)態(tài)范圍上做相應(yīng)改變，同樣，“看的更細(xì)”就需要在提高分辨率上做相應(yīng)設(shè)置。二、我們?cè)谑褂霉鈺r(shí)域反射儀（OTDR），最重要的工作就是查找故障，故障的位置信息及光纖的長度信息是我們所需的重要信息。關(guān)于這些與長度相關(guān)的信息到底準(zhǔn)確與否，與哪些因素相關(guān)，如何評(píng)價(jià)OTDR的距離精度，是我們需要關(guān)心的問題。我們先來分析一下影響距離精度的因素。1、抽樣導(dǎo)致的誤差影響程度：隨鏈路長度增加而增大在OTDR屏幕上顯示的測試曲線并不是真正測量到的曲線，而是經(jīng)過對(duì)實(shí)際測量信號(hào)進(jìn)行采樣后得到的曲線，所以顯示的曲線與實(shí)際曲線之間是有差異的。見下圖。基于以上原理，可以了解到采樣點(diǎn)數(shù)量越多，更為接近真實(shí)的曲線，反映曲線的真實(shí)度也就越高。由于采樣點(diǎn)與形成的分析曲線息息相關(guān)，因此會(huì)影響到兩方面的分析特性。一是曲線水平精度采樣造成的水平誤差最大值實(shí)際上是采樣間隔的一半，采樣間隔指標(biāo)決定了此種誤差的大小。由于OTDR的采樣點(diǎn)數(shù)量是一定的，所以測量長度越長采樣間隔也就越大。OTDR目前的最小采樣間隔是4cm，那么最大采樣間隔誤差即為2cm，這個(gè)指標(biāo)直接體現(xiàn)了OTDR的精度水平。采樣間隔隨鏈路長度的增加而變得更為稀疏，采樣間隔增大，這樣采樣帶來的誤差也將加劇。所以更多的采樣點(diǎn)數(shù)量，可以保持采樣密度，也就保持了更高的水平精度。二是曲線垂直精度由于這方面的影響是并不容易評(píng)估，常常會(huì)被忽略。這種影響在采樣間隔加大的時(shí)候會(huì)變得更為明顯。測試長度增長使采樣間隔變得更大，有可能遺漏一些曲線信息，也就造成遺漏事件的可能。2、折射率設(shè)置導(dǎo)致的誤差影響程度中光纖折射率（n）是光纖的固有常數(shù)，這個(gè)常數(shù)在OTDR儀表上有相應(yīng)的設(shè)置選項(xiàng)。為什么折射率會(huì)影響光纖測試的距離精度？距離速度時(shí)間（DVt），速度真空光速/折射率（VC/n），所以折射率會(huì)影響距離精度。應(yīng)將折射率設(shè)置準(zhǔn)確。3、特別應(yīng)該注意光纜成纜因素影響程度高由于OTDR測量的是光纖的纖長而不是纜長，所以在實(shí)際尋找故障點(diǎn)時(shí)就存在明顯的偏差。由于纖長大于纜長，所以在尋找故障點(diǎn)時(shí)就應(yīng)該向反方向巡查，如測量到10km處斷，應(yīng)該在9km10km段巡查。當(dāng)然如果知道光纜絞縮率（纖長與纜長的比例關(guān)系）對(duì)你的工作將會(huì)有很大的幫助，絞縮率通常在510之間。對(duì)于光纜的維護(hù)來說，了解光纜鏈路情況更為重要。光纜施工的原始檔案，維護(hù)檔案以及光纜鏈路上的一些施工信息對(duì)光纜維護(hù)非常重要和關(guān)鍵。會(huì)幫助維護(hù)人員快速查找障礙并快速解決問題。使用光時(shí)域反射儀（OTDR）測量光纖，其中一項(xiàng)重要工作是驗(yàn)證光纖連接的質(zhì)量如何。不管使用熔接方式或冷接方式，連接質(zhì)量（插入損耗）都是非常重要的。插入損耗過大，會(huì)帶來鏈路損耗過大降低通信系統(tǒng)性能等問題。這是光纖日常維護(hù)的一項(xiàng)重要工作，同時(shí)也是驗(yàn)收光纜工程的一項(xiàng)重要的依據(jù)。三、對(duì)于插入損耗指標(biāo)我們?nèi)绾螠y量并得到準(zhǔn)確的測試結(jié)果呢？首先我們來討論一下，什么因素影響插入損耗測試。1、OTDR測量損耗的原理OTDR將窄的光脈沖注入光纖端面作為探測信號(hào)。在光脈沖沿著光纖傳播時(shí)，各處瑞利散射的背向散射部分將不斷返回光纖入射端，當(dāng)光信號(hào)遇到裂紋時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生菲涅爾反射，其背向反射光也會(huì)返回光纖入射端。瑞利散射的返回功率有如下關(guān)系式：可以看出，OTDR檢測到的光功率與這樣一些參數(shù)有關(guān)，散射系數(shù)（常數(shù)）、距離Z、衰減常數(shù)、輸入功率。2、插入損耗測量插入損耗是指光纖連接部的連接損耗，如熔接點(diǎn)、冷接端子、活動(dòng)連接等。見下圖：3、為什么要采用雙向測量方法單盤光纜一般是2km長，光纜工程中通過熔接或冷接將光纜連接起來。每段光纜的屬性不可能完全一致，客觀存在著差異性。每段光纜的散射系數(shù)（分散系數(shù)）不同。從上邊關(guān)系式就可看出，由于散射系數(shù)的不同，檢測到的返回功率就存在誤差。理想情況下，連接點(diǎn)前后的散射系數(shù)應(yīng)該一樣，實(shí)際情況卻并非如此。這樣就造成插入損耗值，有時(shí)偏大，有時(shí)偏小，甚至?xí)霈F(xiàn)“偽增益（熔接點(diǎn)成上升的臺(tái)階）”的情況。為了修正此種誤差，就需要采用雙向測量，并且將同一點(diǎn)的插入損耗值相加取平均值。以降低誤差水平，修正插入損耗值。所以雙向測量對(duì)于OTDR的測量，是必須采用的一種測試方法。也是光纜工程驗(yàn)收應(yīng)該采用的測試方法。四、使用光時(shí)域反射儀（OTDR）測量光纖，有時(shí)會(huì)遇到光纖鏈路很短的情況。在對(duì)短的光纖鏈路測量時(shí)經(jīng)常會(huì)得到較大的衰減值（xxdB/km）。使衰減指標(biāo)不能獲得一個(gè)較好的評(píng)測與評(píng)估。這是為什么呢？采用什么方法可以獲得一個(gè)更好的測試結(jié)果呢？由于光纖鏈路較短（一般小于1km），OTDR測量到曲線具有一定的波動(dòng)性，這些微小的波動(dòng)性影響了最終的數(shù)值計(jì)算。在描述OTDR的技術(shù)參數(shù)中，有一個(gè)關(guān)于線形度的指標(biāo)，一般的OTDR這個(gè)指標(biāo)是0.05dB/dB（E6000C：0.05dB/dB；N3900A：0.03dB/dB），實(shí)際上這個(gè)指標(biāo)描述的就是OTDR曲線的波動(dòng)范圍。所以對(duì)于短光纖，OTDR測量的準(zhǔn)確性是要受到挑戰(zhàn)的。這個(gè)問題也是目前OTDR所面臨的共同問題，那么用什么方法來降低這種影響呢？1、加入2km測試假纖。由于加入了2km測試假纖，光纖長度被增長，這種影響就會(huì)降低。應(yīng)該可以獲得一個(gè)較為滿意的結(jié)果。但由于增加了長度，同時(shí)也引入了測試誤差，這種方法還是具有一定的測試方法帶來的誤差。但作為驗(yàn)證工程質(zhì)量的測試數(shù)據(jù)是有相當(dāng)?shù)慕梃b價(jià)值的。2、用光源、光功率計(jì)測量鏈路損耗，用OTDR測量長度。由于使用光源、光功率計(jì)測量鏈路損耗接近于標(biāo)準(zhǔn)損耗測量方法，所以損耗測量的精度提高了。當(dāng)然對(duì)于短光纖盡可能采用分辨率精度等級(jí)更高的光功率計(jì)，以降低誤差。長度測量采用OTDR獲得。用損耗值除以長度值即可得到單位長度衰減值。3、OTDR測量曲線僅作為參考，OTDR測量重點(diǎn)在于排除鏈路障礙。短光纖測量中，OTDR測量曲線最好僅作為參考，作為定性的依據(jù)，而不要作為定量的依據(jù)。OTDR更多的任務(wù)用于處理鏈路中的障礙，如連接器的連接質(zhì)量如何，熔接點(diǎn)的熔接質(zhì)量，探察光纖微彎等內(nèi)容。五、“鬼影”是使用光時(shí)域反射儀（OTDR）測量時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象，是一種與事實(shí)不相符合的影像。常常在測量較短光纖鏈路中出現(xiàn)。我們知道，OTDR測量是通過發(fā)出探測光脈沖對(duì)光纖進(jìn)行探測，在遇到有介質(zhì)不同（折射率不同）的位置，如機(jī)械式連接器、冷接端子等就會(huì)發(fā)生反射，OTDR會(huì)檢測到這些反射光，在曲線上反應(yīng)出來的就是反射事件?！肮碛啊碑a(chǎn)生的原因一般是由于反射光遇到連接器發(fā)生了第二次反射，有時(shí)由于反射光能量較強(qiáng)，鏈路又較短會(huì)發(fā)生多次反射，對(duì)光纖鏈路進(jìn)行了多次的探測，形成多個(gè)“鬼影”。如下圖：由以上原因，我們可以了解到由于再次探測光纖在曲線上又會(huì)反應(yīng)出另一個(gè)反射事件，因此“鬼影”的位置信息一定是實(shí)際反射位置信息的整倍數(shù)關(guān)系。如上圖，ab。那么判斷“鬼影”主要利用這種位置信息的關(guān)系來判斷。下面給大家分析一些實(shí)例，這些實(shí)例遠(yuǎn)比上圖復(fù)雜的多。1、鬼影實(shí)例一這條測試曲線看起來反射事件非常多，復(fù)雜得令人眩目。但我們仔細(xì)分析一下就會(huì)發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)反射事件均是鬼影，只有峰1和峰2才是真正的反射事件。應(yīng)用鬼影發(fā)生的原因可以分析出哪些是鬼影。這些鬼影對(duì)實(shí)際測試影響很大，如果不仔細(xì)進(jìn)行分析很難分辨。為什么會(huì)出現(xiàn)如此復(fù)雜的測試曲線呢？究其原因是幾個(gè)方面造成。1、鏈路短。因此反射光能量很強(qiáng)，造成多次反射，形成多個(gè)鬼影。2、鏈路中存在多個(gè)機(jī)械連接器，且距離較近。 峰2的反射到峰1就發(fā)生再次反射，重新探測以峰1作為開始點(diǎn)的光纖鏈路，由于峰1與峰2距離很近，這股連續(xù)反射光始終保持了相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。因此后邊連續(xù)出現(xiàn)了多個(gè)峰2的鬼影。2、鬼影實(shí)例二上圖中，真正的反射事件只有1、2、3、5幾個(gè)，其他均是鬼影，結(jié)束點(diǎn)應(yīng)該是峰5。其形成原因與分析方法與實(shí)例一是一樣的，只是該曲線更具有隱蔽性，需要仔細(xì)研究光路才能作出正確分析。3、鬼影分析基本原則充分理解“鬼影”形成的原因。 更重要的是要了解你的待測鏈路的基本信息。鬼影判斷會(huì)更為容易和快速。 模擬反射過程與分析光路。對(duì)于光纖鏈路中存在多個(gè)反射性質(zhì)的連接器的復(fù)雜情況更加重要。 要認(rèn)清鬼影光路是