基于OTDR技術(shù)的光纖測試方法探討

1、基于otdr技術(shù)的光纖測試方法探討光纖通信是以光波作載波以光纖為傳輸媒介的通信方式。光纖通信因為傳輸距離遠、信息容量大且通信質(zhì)量高等特點而成為當今信息傳輸?shù)闹饕侄?，是“信息高速馬路”的基石。光纖測試技術(shù)是光纖應(yīng)用領(lǐng)域中最廣泛、最基本的一項特地技術(shù)。otdr是光纖測試技術(shù)領(lǐng)域中的主要儀表，它被廣泛應(yīng)用于光纜線路的維護、施工之中，可舉行光纖長度、光纖的傳輸衰減、接頭衰減和故障定位等的測量。otdr具有測試時光短、測試速度快、測試精度高等優(yōu)點。1 支持ofdr技術(shù)的兩個基本公式otdr(optical time domain reflectometer，光時域反射儀)是利用光脈沖在光纖中傳輸時的瑞

2、利散射和菲涅爾反射所產(chǎn)生的背向散射而制成的高科技、高精密的光電一體化儀表。光源(或ld)在驅(qū)動調(diào)制下輸出光脈沖，經(jīng)過定向光耦合器和活動注入被測光纜線路成為入射光脈沖。入射光脈沖在線路中傳輸時會在沿途產(chǎn)生瑞利散射光和菲涅爾反射光，大部分瑞利散射光將折射入包層后衰減，其中與光脈沖傳揚方向相反的背向瑞利散射光將會沿著光纖傳輸?shù)骄€路的進光端口，經(jīng)定向耦合分路射向光電探測器，改變成電信號，經(jīng)過低噪聲放大和數(shù)字平均化處理，最后將處理過的電信號與從光源背面放射提取的觸發(fā)信號同步掃描在上成為反射光脈沖。返回的實用信息由otdr的探測器來測量，它們就作為被測光纖內(nèi)不同位置上的時光或曲線片斷。按照放射信號到返回信

3、號所用的時光，再確定光在石英物質(zhì)中的速度，就可以計算出距離(光纖長度)l(單位：m)，如式(1)所示。式中，n為平均折射率，t為傳輸時延。利用入射光脈沖和反射光脈沖對應(yīng)的功率電平以及被測光纖的長度就可以計算出衰減a(單位：dbkm)，如式(2)所示：2 保障otdr精度的五個參數(shù)設(shè)置21 測試波長挑選因為otdr是為光纖通信服務(wù)的，因此在舉行光纖測試前先挑選測試波長，單模光纖只挑選1 310 nm或1 550 nm。因為1 550 nm波長對光纖彎曲損耗的影響比1 310 nm波長敏感得多，因此不管是光纜線路施工還是光纜線路維護或者舉行試驗、教學，用法otdr對某條光纜或某光纖傳輸鏈路舉行全程

4、光纖背向散射信號曲線測試，普通多選用1 550 nm波長。1 310nm和1 550 nm兩波長的測試曲線的外形是一樣的，測得的光纖接頭損耗值也基本全都。若在1 550 nm波長測試沒有發(fā)覺問題，那么1 310 nm波長測試也絕對沒問題。挑選1 550 nm波長測試，可以很簡單發(fā)覺光纖全程是否存在彎曲過度的狀況。若發(fā)覺曲線上某處有較大的損耗臺階，再用1 310 nm波長復測，若在1 310 nm波長下?lián)p耗臺階消逝，解釋該處確實存在彎曲過度狀況，需要進一步查找并排解。若在1 310 nm波長下?lián)p耗臺階同樣大，則在該處光纖可能還存在其他問題，還需要查找排解。在單模光纖線路測試中，應(yīng)盡量選用1 55

5、0 nm波長，這樣測試效果會更好。22 光纖折射率挑選現(xiàn)在用法的單模光纖的折射率基本在1460 01480 0范圍內(nèi)，要按照光纜或光纖生產(chǎn)廠家提供的實際值來精確挑選。對于g652單模光纖，在實際測試時若用1 310 nm波長，折射率普通挑選在1468 0；若用1 550 nm波長，折射率普通挑選在1468 5。折射率挑選不準，影響測試長度。在式(1)中折射率若誤差0001，則在50 000 m的中繼段會產(chǎn)生約35 m的誤差。在光纜維護和故障排查時很小的失誤便會帶來顯然的誤差，測試時一定要引起足夠的重視。23 測試脈沖寬度挑選設(shè)置的光脈沖寬度過大會產(chǎn)生較強的菲涅爾反射，會使盲區(qū)加大。較窄的測試光

6、脈沖雖然有較小的盲區(qū)，但是測試光脈沖過窄時間功率絕對過弱，相應(yīng)的背向散射信號也弱，背向散射信號曲線會起伏不平，測試誤差大。設(shè)置的光脈沖寬度既要能保證沒有過強的盲區(qū)效應(yīng)，又要能保證背向散射信號曲線有足夠的辨別率，能看清光纖沿線上每一點的狀況。普通是按照被測光纖長度，先挑選一個適當?shù)臏y試脈寬，預(yù)測試一兩次后，從中確定一個最佳值。被測光纖的距離較短(小于5 000m)時，盲區(qū)可以在10 m以下；被測光纖的距離較長(小于50 000 m)時，盲區(qū)可以在200 m以下；被測光纖的距離很長(小于2 500 000 m)時，盲區(qū)可高達2 000 m以上。在單盤測試時，恰當挑選光脈沖寬度(50 nm)可以使盲

7、區(qū)在10 m以下。通過雙向測試或多次測試取平均值，盲區(qū)產(chǎn)生的影響會更小。2. 4 測試量程挑選otdr的量程是指otdr的橫坐標能達到的最大距離。測試時應(yīng)按照被測光纖的長度挑選量程，量程是被測光纖長度的15倍比較好。量程挑選過小時，光時域反射儀的顯示屏上看不全面；量程挑選過大時，光時域反射儀的顯示屏上橫坐標壓縮看不清晰。按照工程技術(shù)人員的實際閱歷，測試量程挑選能使背向散射曲線大約占到otdr顯示屏的70時，不管是長度測試還是損耗測試都能得到比較好的直視效果和精確的測試結(jié)果。在光纖通信系統(tǒng)測試中，鏈路長度在幾百到幾千千米，中繼段長度4060 km，單盤光纜長度24km，合挑選otdr的量程可以得

8、到良好的測試效果。25 平均化時光挑選因為背向散射光信號極其微弱，普通采納多次統(tǒng)計平均的辦法來提高信噪比。otdr測試曲線是將每次輸出脈沖后的反射信號采樣，并把多次采樣做平均化處理以消退隨機大事，平均化時光越長，噪聲電平越臨近最小值，動態(tài)范圍就越大。平均化時光為3 min獲得的動態(tài)范圍比平均化時光為1 min獲得的動態(tài)范圍提高08 db。普通來說平均化時光越長，測試精度越高。為了提高測試速度，縮短整體測試時光，測試時光可在053 min內(nèi)挑選。在光纖通信接續(xù)測試中，挑選15 min(90 s)就可獲得愜意的效果。3 實施otdr測試的三種常用辦法otdr對光纜和光纖舉行測試季節(jié)，測試場合包括光

9、纜和光纖的出廠測試，光纜和光纖光纜的施工測試，光纜和光纖的維護測試以及定期測試。otdr的測試銜接1所示。測試銜接的辦法是：otdr一光纖銜接器一第1盤光纜一第2盤光纜一第n盤光纜，終端不銜接任何設(shè)備。按照實際測試工作主要有以下三種辦法：31 otdr后向測試法采納這種辦法主要對光纜接續(xù)舉行監(jiān)測，光纜接續(xù)一定要配備專用光纖熔接機和光時域反射儀(otdr)。熔接機在熔接完一根纖芯后普通都會給出這個接點的估算衰耗值。這種辦法測試有三個優(yōu)點：(1)otdr固定不動，省略了儀表轉(zhuǎn)移所需車輛和大量人力物力；(2)測試點選在有市電而不需配汽油發(fā)電機的地方；(3)測試點固定，削減了光纜開剝。同時該辦法也有兩

10、個缺點：(1)因受距離和地形限制，有時無法保證聯(lián)絡(luò)的暢通；(2)隨著接續(xù)距離的不斷增強，otdr的測試量程和精度受到限制。目前解決這些問題普通有三種辦法：在市內(nèi)和市郊用移動電話可使測試人員和接續(xù)人員隨時保持聯(lián)絡(luò)，便于組織和協(xié)調(diào)，有利于提高工作效率。用光電話舉行聯(lián)絡(luò)。確定好用一根光纖(如藍色光纖單元紅色光纖)接在光電話上作聯(lián)絡(luò)線。固然最后這根作聯(lián)絡(luò)用的光纖在熔接和盤纖時就因無法聯(lián)絡(luò)而不能舉行監(jiān)測了。即使這樣，浮現(xiàn)問題的可能性仍會大大降低(假如是24芯光纜，浮現(xiàn)問題的概率會降到本來的124以下)。當光纜接續(xù)達到一個中繼距離時，otdr向前移動。測試實踐證實，這些監(jiān)測辦法對保證質(zhì)量、削減返工是行之有

11、效的。32 otdr前向單程測試法otdr在光纖接續(xù)方向前一個接頭點舉行測試，用施工車輛將測試儀表和測試人員始終超前轉(zhuǎn)移。用法這種辦法舉行監(jiān)測，測試點與接續(xù)點始終惟獨一盤光纜長度，測試接頭衰耗精確性高，而且便于通信聯(lián)絡(luò)。目前一盤光纜長度大約為23 km，普通地形下利用對講機就可保證通信聯(lián)絡(luò)。若光纜有皺紋鋼帶庇護層，也可用法磁石電話舉行聯(lián)絡(luò)。這種測試辦法的缺點也很顯然，otdr要搬到每個測試點費工費時，又不利于儀表的庇護；測試點還受地形限制，尤其是線路遠離馬路、地形復雜時更為棘手。選用便攜型otdr舉行監(jiān)測，近距離測試對儀表的動態(tài)范圍要求不高，且小型0tdr體積小分量輕移動便利，這樣可大大減小測

12、試人員工作量，提高測試速度和工作效率。33 otdr前向雙程測試法otdr位置仍同“前向單程”監(jiān)測，但在接續(xù)方向的始端將兩根光纖分離短接，組成回路。這種辦法即可滿足中繼段光纖測試，也可對光纖接續(xù)舉行監(jiān)測。對中繼段光纖測試可以在光時域反射儀的顯示屏上很清晰地看到入射光脈沖、反射光脈沖、接頭點、斷裂點、故障點以及衰減分布曲線。otdr測試大事類型及顯示 2所示，它可以為光纜維護提供便利。對光纖接續(xù)舉行監(jiān)測時因為增強了環(huán)回點，所以能在otdr上測出接續(xù)衰耗的雙向值。這種辦法的優(yōu)點是能精確評估接頭的好壞。因為測試原理和光纖結(jié)構(gòu)上的緣由，用otdr單向監(jiān)測會浮現(xiàn)虛假增益的現(xiàn)象，相應(yīng)地也會浮現(xiàn)虛假大衰耗現(xiàn)象。對一個光纖接頭來說，兩個方向衰減值的數(shù)學平均數(shù)才干精確反映其真切的衰耗值。比如一個接頭從a到b測衰耗為016 db，從b到a測為-012 db，事