OTDR概述原理、分析

1、1光網(wǎng)絡(luò)測(cè)試培訓(xùn)光時(shí)域反射儀篇2（一）光纖線路測(cè)量概述（一）光纖線路測(cè)量概述（二）（二）OTDR 測(cè)試基本原理測(cè)試基本原理（三）（三）OTDR主要應(yīng)用主要應(yīng)用3光纖線路測(cè)量損耗鏈路損耗測(cè)量意義：鏈路的全程損耗，是否符合設(shè)計(jì)光程預(yù)算。單位：dB測(cè)試儀器：直接方法：光源、光功率計(jì)間接方法：光時(shí)域反射儀（OTDR）4光損耗測(cè)試直接方法設(shè)置參考電平設(shè)置參考電平發(fā)送端的發(fā)送端的連接光纜連接光纜CT511L光光源源CT501P光功光功率計(jì)率計(jì)TIA-568-A建議的方法建議的方法剪斷法剪斷法測(cè)量損耗差值：鏈路以及兩個(gè)連接器測(cè)量損耗差值：鏈路以及兩個(gè)連接器LaunchPatchCableAdapterAda

2、pterReceivingPatchCableFiber OpticLink-under-testCT511L光光源源CT501P光功光功率計(jì)率計(jì)5光損耗測(cè)試間接方法光時(shí)域反射儀（OTDR）測(cè)試方法dBkm* dB起始反射結(jié)束端與測(cè)試結(jié)束點(diǎn)電平的高度差6光纖線路測(cè)量纖長(zhǎng)鏈路長(zhǎng)度（纖長(zhǎng)）測(cè)試儀器：光時(shí)域反射儀（OTDR）意義：獲得光纖長(zhǎng)度信息，以便配盤。輔助衰減測(cè)量。dBkm* km7光纖線路測(cè)量衰減光纖衰減測(cè)量測(cè)試儀器：光時(shí)域反射儀（OTDR）意義：評(píng)價(jià)鏈路質(zhì)量。衰減鏈路損耗/長(zhǎng)度 dB/km兩種評(píng)價(jià)方法：兩點(diǎn)衰減：即為兩點(diǎn)損耗/長(zhǎng)度；（AB）兩點(diǎn)LSA衰減：為降低曲線波動(dòng)性影響，而采取的數(shù)學(xué)

3、分析方法。在兩點(diǎn)間取一條近似逼近直線。（AB）AABB逼近線8光纖線路測(cè)量插入損耗插入損耗測(cè)量測(cè)試儀器：光時(shí)域反射儀（OTDR）意義：連接點(diǎn)的損耗值，對(duì)應(yīng)熔接點(diǎn)即為熔接損耗。dBkm事件前后軌跡的高度差即為插入損耗延長(zhǎng)線9光纖線路測(cè)量反射連接器反射測(cè)量測(cè)試儀器：光時(shí)域反射儀（OTDR）意義：評(píng)價(jià)連接器的連接質(zhì)量dBkm反射事件前端與反射峰的高度差10光纖線路測(cè)量故障位置故障位置查找測(cè)試儀器：光時(shí)域反射儀OTDR輔助手段：可見(jiàn)光故障定位儀（紅光光源）dBkm故障的位置信息，* km處斷裂或其他事件11光纖線路測(cè)量光功率光功率測(cè)量測(cè)試儀器：光功率計(jì)單位：dBm、mwdBm10lg（P1/1mw）

4、dB=10lg(P1/P2)意義：最為常規(guī)的測(cè)量，光纖測(cè)量的基礎(chǔ)內(nèi)容。應(yīng)注意調(diào)整校準(zhǔn)波長(zhǎng)，在校準(zhǔn)波長(zhǎng)上測(cè)量才能獲得準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。12光接收機(jī)靈敏度測(cè)量光接收機(jī)靈敏度測(cè)量測(cè)試儀器：1.誤碼率：光功率計(jì)、可變光衰減器、2M誤碼儀光衰減器光發(fā)射機(jī)光接收機(jī)2M光功率計(jì)13DWDM測(cè)量色度色散(CD)意義：由于波長(zhǎng)的不同引起的色散，造成收端脈沖展寬極化模式色散或偏振模色散(PMD)意義：由于光沿不同軸向傳輸，路徑不同（沿快軸的路徑短，沿慢軸的路徑長(zhǎng)），造成收端脈沖展寬。經(jīng)常會(huì)變化的屬性。光譜分析意義：分析光譜分布，確定波長(zhǎng)中心頻率、及偏移等參數(shù)光纖線路測(cè)量DWDM14Optical：光學(xué)的OTDR：光

5、時(shí)域反射儀Optical Time Domain ReflectometerOptical Power Meter：光功率計(jì)WDM：波分復(fù)用 wavelengthdivision multiplexingDWDM密集波分復(fù)用（Dense）SM：?jiǎn)文＃╯inglemode）MM：多模（multimode）Loss：損耗Insert loss：插入損耗S/N：信噪比15（一）光纖線路測(cè)量概述（一）光纖線路測(cè)量概述（二）（二）OTDR 測(cè)試基本原理測(cè)試基本原理（三）（三）OTDR主要應(yīng)用主要應(yīng)用16 光時(shí)域反射儀光時(shí)域反射儀( (Optical Time Domain Reflectometer)將

6、窄的光脈沖注入光纖端面作為探測(cè)信將窄的光脈沖注入光纖端面作為探測(cè)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)，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。端。 通過(guò)合適的光耦合和高速響應(yīng)的光電檢測(cè)器檢測(cè)到輸通過(guò)合適的光耦合和高速響應(yīng)的光電檢測(cè)器檢測(cè)到輸入端的背向光的大小和到達(dá)時(shí)間，就能定量的測(cè)量出光入端的背向光的大小和到達(dá)時(shí)間，就能定量的測(cè)量出光纖的傳輸特性、長(zhǎng)度及故障點(diǎn)等。如下圖：纖的傳輸特

7、性、長(zhǎng)度及故障點(diǎn)等。如下圖：OTDR連接器連接器被測(cè)光纖被測(cè)光纖17NA18OTDR 測(cè)量顯示測(cè)量顯示背向散射是由于光纖的瑞利散射現(xiàn)象而引起的部分光信號(hào)返回OTDR的現(xiàn)象MODIFY/ENTERZOOM 10熔接彎折活動(dòng)連接器機(jī)械固定接頭斷裂光纖尾端1920在傳輸距離為Z時(shí)有如下關(guān)系式： P(Z) = Pin e 光纖的衰減常數(shù) =(10lgP1/P0)/L (dB/km) P1、P0為輸入、輸出功率在Z處后向散射光又經(jīng)過(guò)衰減返回到光纖入射端，其返回功率為： Pr = Pin e 是后向瑞利散射系數(shù)（分散系數(shù)）近似地：Z = (c/n) t c真空光速；n折射率；t傳播時(shí)間- Z-2 Z21在

8、光纖輸入端面注入窄脈沖，在光脈沖在光纖輸入端面注入窄脈沖，在光脈沖沿著光纖傳播時(shí)，各點(diǎn)瑞利散射部分不沿著光纖傳播時(shí)，各點(diǎn)瑞利散射部分不斷返回到光纖的輸入端。斷返回到光纖的輸入端。光纖接收檢測(cè)電路檢測(cè)到這些返回的光，光纖接收檢測(cè)電路檢測(cè)到這些返回的光，經(jīng)過(guò)數(shù)字處理提高信噪比以后，把與反經(jīng)過(guò)數(shù)字處理提高信噪比以后，把與反射功率對(duì)應(yīng)的電信號(hào)接到示波器，經(jīng)處射功率對(duì)應(yīng)的電信號(hào)接到示波器，經(jīng)處理后，在屏幕上可以顯示出相應(yīng)的對(duì)數(shù)理后，在屏幕上可以顯示出相應(yīng)的對(duì)數(shù)衰減曲線。衰減曲線。22光在傳輸過(guò)程中通過(guò)折射率不折射率不同的介質(zhì)同的介質(zhì)產(chǎn)生的反射稱菲涅爾反射。n1n223菲涅爾反射通常發(fā)生在連接器、機(jī)械接菲

9、涅爾反射通常發(fā)生在連接器、機(jī)械接頭、光纜的不匹配處和光纖末端。頭、光纜的不匹配處和光纖末端。菲涅爾反射有如下關(guān)系式：菲涅爾反射有如下關(guān)系式：n2- n1n2+n1n1、n2分別為不連續(xù)處兩側(cè)折射率分別為不連續(xù)處兩側(cè)折射率Pr = Pin 224根據(jù)菲涅爾反射原理，只要在發(fā)送端探根據(jù)菲涅爾反射原理，只要在發(fā)送端探測(cè)到背向反射回來(lái)的光，就可以看到前測(cè)到背向反射回來(lái)的光，就可以看到前后端面的回波脈沖，它們之間的時(shí)間間后端面的回波脈沖，它們之間的時(shí)間間隔就是光走了兩倍纖長(zhǎng)度的時(shí)間，據(jù)此隔就是光走了兩倍纖長(zhǎng)度的時(shí)間，據(jù)此可以測(cè)量出光纖的長(zhǎng)度?？梢詼y(cè)量出光纖的長(zhǎng)度。同理，如光纖內(nèi)部發(fā)生斷裂或有缺陷也同理，

10、如光纖內(nèi)部發(fā)生斷裂或有缺陷也會(huì)在光纖輸入端檢測(cè)到回波脈沖，根據(jù)會(huì)在光纖輸入端檢測(cè)到回波脈沖，根據(jù)回波脈沖情況可進(jìn)行故障定位?；夭}沖情況可進(jìn)行故障定位。25.光時(shí)域反射儀光時(shí)域反射儀熔接彎折活動(dòng)連接器斷裂光纖尾端光纖網(wǎng)光纖網(wǎng)OTDR 測(cè)試顯示測(cè)試顯示相對(duì)光功率激光器激光器耦合器耦合器脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器光監(jiān)測(cè)器光監(jiān)測(cè)器數(shù)據(jù)分析及其顯示數(shù)據(jù)分析及其顯示OTDR 是基本的光纖鏈路安裝和維護(hù)的測(cè)試工具機(jī)械固定連接頭26光纖熔接和彎折可導(dǎo)致光功率衰耗,但是沒(méi)有反射現(xiàn)象.MODIFY/ENTERZOOM 損耗彎折熔接OTDR 測(cè)量顯示測(cè)量顯示熔接彎折活動(dòng)連接器機(jī)械固定接頭斷裂光纖尾端27MODIFY/E

11、NTERZOOM 10衰耗反射OTDR 顯示顯示熔接彎折活動(dòng)連接器機(jī)械固定接頭斷裂光纖尾端機(jī)械固定接頭，活動(dòng)連接器和光纖斷裂都會(huì)引起光的反射和衰耗，OTDR上有相似的顯示結(jié)果28MODIFY/ENTERZOOM 10(非反射)反射OTDR 測(cè)量顯示測(cè)量顯示熔接彎折活動(dòng)連接器機(jī)械固定接頭斷裂光纖尾端29噪聲電壓（峰值)1.8 dB噪聲電平（均方根值）背向散射電平初始點(diǎn)動(dòng)態(tài)范圍(峰值)動(dòng)態(tài)范圍(信噪比1)動(dòng)態(tài)范圍決定了OTDR能“看”多遠(yuǎn)的光纖和光纖上的特征點(diǎn)30衰減盲區(qū)最小10米事件盲區(qū)最小3米1.5dB0.5 dB1.5dB0.5 dB盲區(qū)一定是由反射事件造成的。事件盲區(qū)是能夠分辯出下一個(gè)反射

12、的距離。衰減盲區(qū)是能夠分辯出下一個(gè)非反射的距離。31動(dòng)態(tài)范圍取決于脈沖寬度平均時(shí)間盲區(qū)取決于脈沖寬度反射大小32OTDR發(fā)短脈沖時(shí)能提供更好的盲區(qū)性能，但是具有更小的動(dòng)態(tài)范圍；OTDR發(fā)長(zhǎng)脈沖時(shí)能提供更好的動(dòng)態(tài)范圍，但具有更大的盲區(qū)。短脈沖MODIFY/ENTERZOOM 10MODIFY/ENTERZOOM 10長(zhǎng)脈沖33實(shí)質(zhì)：增大信噪比（實(shí)質(zhì)：增大信噪比（S/N）取平均值測(cè)量：多次相加取平均的方法取平均值測(cè)量：多次相加取平均的方法信號(hào)的特點(diǎn)：有規(guī)律，多次相加后可還原信號(hào)的特點(diǎn)：有規(guī)律，多次相加后可還原噪聲的特點(diǎn)：隨機(jī)，多次相加后極限值趨近于零噪聲的特點(diǎn)：隨機(jī)，多次相加后極限值趨近于零10秒

13、 3 分鐘34距離精度取決于時(shí)基準(zhǔn)確性，抽樣距離，折射率設(shè)置和光纜因素。XXXXXXXXXXXXXXXXD = V x T ,=D = _NCV = _NCx T折射率誤差光纖長(zhǎng)度 光纜長(zhǎng)度XXXXXXXXXXXXXXXX抽樣導(dǎo)致的誤差從光纖測(cè)量的實(shí)際信號(hào)顯示的曲線時(shí)基的準(zhǔn)確性T抽樣35抽樣間隔：間隔越大，影響越大。因此要求最小抽樣間隔越小越好。折射率：是工廠應(yīng)該出具的固定參數(shù)。絞縮率：光纖長(zhǎng)度與光纜長(zhǎng)度的比例。有助于實(shí)地勘查故障位置。經(jīng)驗(yàn)為兩者相差510左右。36為了得到準(zhǔn)確熔接衰減值，可從二邊測(cè)該熔點(diǎn)并取平均值MODIFY/ENTERZOOM 10背向散射系數(shù)光纖AB衰耗BA熔接彎折活動(dòng)連

14、接器機(jī)械固定接頭斷裂光纖尾端OTDR 測(cè)量顯示測(cè)量顯示37通常在短鏈路測(cè)量時(shí)出現(xiàn)較多。所謂鬼影就是與事實(shí)不符的影像。有時(shí)原因較為復(fù)雜。常見(jiàn)的鬼影是由于連接器連續(xù)反射造成。鬼影ababc，由于反射脈沖在首個(gè)連接器再次發(fā)生反射，對(duì)光纖進(jìn)行了第二次探測(cè)，掃描的距離是原來(lái)的兩倍探測(cè)脈沖端面反射脈沖再次反射38 用接入光纖消除盲區(qū)只有將引入光纖與被測(cè)光纖熔接，才能幫助消除盲區(qū)MODIFY/ENTERZOOM 10熔接接入光纖被測(cè)光纖長(zhǎng)度使用脈寬之衰減盲區(qū)光接收機(jī)恢復(fù)被測(cè)光纖起始點(diǎn)39雙波長(zhǎng)測(cè)試意義：分辨彎曲和熔接點(diǎn)原理：波長(zhǎng)越大對(duì)微彎越敏感，也就是波長(zhǎng)越大插入損耗值越大。方法：比較在兩個(gè)波長(zhǎng)上的測(cè)試結(jié)果

15、，如果插入損耗值相差過(guò)大，可以判斷為彎曲。a)b)d)c)小知識(shí)為什么微彎會(huì)有較大損耗？答：如果彎曲半徑太小，會(huì)造成彎曲部位發(fā)生光泄露，造成光能量損失。所以會(huì)有較大損耗。可以使用“紅光光源”驗(yàn)證。40雙向測(cè)試主要意義：修正偽增益帶來(lái)的測(cè)試誤差。方法：雙向測(cè)量損耗值相加取平均（注意：不是絕對(duì)值相加，而是帶有正負(fù)號(hào)相加；或者說(shuō)應(yīng)該絕對(duì)值相減取平均）其他意義：盲區(qū)的彌補(bǔ)雙向曲線比較幫助修正漏測(cè)事件41（一）光纖線路測(cè)量概述（一）光纖線路測(cè)量概述（二）（二）OTDR 測(cè)試基本原理測(cè)試基本原理（三）（三）OTDR主要應(yīng)用主要應(yīng)用42應(yīng)用應(yīng)用光纖使用前的檢驗(yàn)測(cè)試把光纖一端熔接到有連接器的尾纖上尾纖連接器連

16、接到OTDR檢查被測(cè)光纖的一致性測(cè)試光纖長(zhǎng)度測(cè)試光纖衰減系數(shù) (dB/km)SpliceCable or fiber spoolConnector43應(yīng)用應(yīng)用光纜工程施工: 實(shí)時(shí)進(jìn)行光纜工程建設(shè)需要把不同長(zhǎng)度光纜 (大于2km3km.) 中的光纖熔接到一起.確定接續(xù)點(diǎn)及光纜正常. 在出發(fā)去下一個(gè)熔接地點(diǎn)之前. 在熔接點(diǎn)即將被埋上或拖動(dòng)之前44應(yīng)用應(yīng)用光纜工程施工: 實(shí)時(shí)進(jìn)行連接OTDR定位新的熔接點(diǎn)/連接點(diǎn)測(cè)試 熔接點(diǎn)/連接點(diǎn) 損耗測(cè)試反射測(cè)試光纖的損耗檢查光纖損耗值是否正常45 應(yīng)用應(yīng)用工程階段: 終驗(yàn)在光纖投入業(yè)務(wù)之前要對(duì)進(jìn)行光纖終驗(yàn)光纖終驗(yàn)可由OTDR 來(lái)完成OTDR 測(cè)試光纖總長(zhǎng)度、回

17、損和事件點(diǎn)的位置。給出光纖測(cè)試曲線軌跡用以評(píng)估光纖是否合格（例如，對(duì)于工程承包者要進(jìn)行終驗(yàn)。）保存光纖測(cè)試資料作為網(wǎng)絡(luò)維護(hù)檔案。46應(yīng)用應(yīng)用日常維護(hù)周期性進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試未開(kāi)業(yè)務(wù)光纖或備用光纖。測(cè)試熔接點(diǎn)、連接器、微彎及光纖末端等事件。把測(cè)試曲線和歷史曲線進(jìn)行比較。查找降質(zhì)點(diǎn)及其他光纖曲線發(fā)生變化的地方。47應(yīng)用應(yīng)用提示電源電源儀表具備兩個(gè)電池槽，可選兩塊電池供電（選項(xiàng)），以增加現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)間。采用電池供電時(shí)，儀表左上角顯示電量。當(dāng)?shù)陀?0時(shí)，請(qǐng)注意保存測(cè)試數(shù)據(jù)。儀表長(zhǎng)時(shí)間閑置，請(qǐng)將電池取出！交流適配器接頭采用多針接頭，插拔要格外注意，切務(wù)損傷插頭。野外采用發(fā)電機(jī)供電時(shí)，應(yīng)注意：?jiǎn)?dòng)、熄火時(shí)不要將交流電源線連接發(fā)電機(jī)。油料將盡時(shí)，請(qǐng)及時(shí)關(guān)機(jī)、并拔掉電源線。請(qǐng)隨時(shí)檢測(cè)發(fā)電機(jī)輸出電壓。48應(yīng)用應(yīng)用提示電源49應(yīng)用應(yīng)用提示存儲(chǔ)存儲(chǔ)格式*.WTK：JDSU專用格式，文件容量小，可以存儲(chǔ)更多曲線。*.SOR：B