第七章 性能測試與監(jiān)控

1、第七章第七章基本測試及設(shè)備基本測試及設(shè)備祖國祖國 榮譽榮譽 責(zé)任責(zé)任 ZUGUO RONGYU ZERENZUGUO RONGYU ZEREN光時域反射計（光時域反射計（OTDROTDR）光功率測量光功率測量基本測試內(nèi)容及設(shè)備基本測試內(nèi)容及設(shè)備光纖損耗的測量光纖損耗的測量通信光纜線路障礙測試通信光纜線路障礙測試7.1 基本測試內(nèi)容及設(shè)備基本測試內(nèi)容及設(shè)備l光纖的衰減和衰減分布情況；光纖的衰減和衰減分布情況；l光纖損耗；光纖損耗；l光纖的接頭損耗；光纖的接頭損耗；l光纖的長度、障礙點的位置；光纖的長度、障礙點的位置；l光纜護(hù)層對地絕緣；光纜護(hù)層對地絕緣；l接地電阻。接地電阻。基本測試內(nèi)容基本測試

2、內(nèi)容需測試的工序需測試的工序光纜通信工程的工程測試和維護(hù)測試有:光纜敷設(shè)前的單盤檢驗測試光纜接續(xù)的光纖接頭損耗測試工程完工時的中繼段光纖衰減的測試通信光纜線路障礙測試測試的儀表測試的儀表光源、光衰減器、光功率計；光時域反射儀（OTDR）；光損耗測試儀；光纖尋障儀、光纖顯微鏡、光萬用表、光回?fù)p測試儀、光纖電話、光纖識別器、光纖端面檢測儀；地阻儀。一、光一、光 衰衰 減減 器器l光衰減器是對光信號進(jìn)行衰減的器件。l光衰減器有兩種類型，即可變光衰減器和固定光衰減器。l衰減光功率的方法有：反射一部分光，吸收一部分光，在空間遮擋一部分光，用偏振片選擇光的偏振面等。二、常二、常 用用 光光 源源l光纖通信

3、測量中使用的光源有三種：穩(wěn)定光源、白色光源（即寬譜線光源）及可見光光源。三、光三、光 功功 率率 計計 u光功率計是用來測量光功率大小、線路損耗、系統(tǒng)富裕度及接收機靈敏度等的儀表。u根據(jù)可接收光功率大小的不同，可分成高光平型（測量范圍為1040dBm）、中光平型（范圍為055dBm）和低光平型（范圍為：090dBm）三類；u根據(jù)光波長的不同，可分為長波長型（范圍為1.01.7m）、短波長型（范圍為0.41.1m）和全波長型（范圍為0.71.6m）三類；四、光纖識別器四、光纖識別器l它是一個很靈敏的光電探測器。當(dāng)你將一根光纖彎曲時，有些光會從纖芯中輻射出來。這些光就會被光纖識別器檢測到，技術(shù)人員

4、根據(jù)這些光可以將多芯光纜或是接插板中的單根光纖從其他光纖中標(biāo)識出來。光纖識別器可以在不影響傳輸?shù)那闆r下檢測光的狀態(tài)及方向。為了使這項工作更為簡單，通常會在發(fā)送端將測試信號調(diào)制成270Hz、1000Hz或2000Hz并注入特定的光纖中。大多數(shù)的光纖識別器用于工作波長為1310nm或1550nm的單模光纖光纜，最好的光纖識別器是可以利用宏彎技術(shù)在線地識別光纜和測試光纜中的傳輸方向和功率。 五、故障定位器五、故障定位器l此設(shè)備基于激光二極管可見光（紅光）源，當(dāng)光注入光纖時，若出現(xiàn)光纖斷裂、連接器故障、彎曲過度、熔接質(zhì)量差等類似的故障時，通過發(fā)射到光纖的光就可以對光纖的故障進(jìn)行可視定位?？梢暪收隙ㄎ黄?/p>

5、以連續(xù)波（CW）或脈沖的模式發(fā)射。典型的頻率為1Hz或2Hz，但也可工作在kHz的范圍。通常的輸出功率為0dBm(1Mw)或更少，工作距離為2到5km，并支持所有的通用連接器。 六、光時域反射儀（六、光時域反射儀（OTDR）l光時域反射儀（OTDR）：測量光纖的插入損耗、反射損耗、光纖鏈路損耗、光纖長度、光纖故障點的位置及光功率沿路由長度的分布情況（即P-L曲線）等。7.2 光功率測量光功率測量一、光功率的定義： 光功率是光在單位時間內(nèi)所做的功。光功率單位常用毫瓦(mw)和分貝(dB)表示，其中兩者的關(guān)系為：1mw=0dB，而小于1mw的分貝為負(fù)值。 dB(Decibel，分貝) 是一個純計數(shù)

6、單位，本意是表示兩個量的比值大小，沒有單位。為了獲得光功率，首先看看它的物理基礎(chǔ)以及與其有關(guān)的其他光學(xué)量。光子，光子有一個確定的能量，這與其波長有關(guān)。光子能量E與波長之間的關(guān)系是E=hc/光功率P的測量的是光子到達(dá)光電探測器的比率，能量的比率隨時間改變，光功率是時間的函數(shù)。光功率的測量可以被分為兩類：峰值功率和平均功率。峰值功率是一個脈沖的最大功率；平均功率是測量相對較長時間的功率的平均值。光電探測器的靈敏度通常由平均功率表示；而輸出功率通常是峰值功率。二、光功率計 光功率計（optical power meter ）是指用于測量絕對光功率或通過一段光纖的光功率相對損耗的儀器。下面是數(shù)字光功率

7、計的基本工作原理框圖。 數(shù)字光功率計的基本工作原理它首先把傳輸過來的光信號投射在 PIN 光探測器的光敏面上以將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏髟俳?jīng)過 I /V 變換電路和放大電路得到電壓信號。然后把這個信號送到低通濾波器進(jìn)行濾波及響應(yīng)度補償放大，以得到與功率值相對應(yīng)的直流電壓，之后再將該電壓經(jīng) A /D 轉(zhuǎn)換，以得到表示功率大小的數(shù)字量，最后通過 CPU 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和判斷后，將數(shù)據(jù)送入數(shù)碼管LCD進(jìn)行功率顯示或指示。光功率測試光功率測試 l光功率測試光功率測試l光功率測試如下圖所示，測試操作如下：l設(shè)置光功率計的接收光波長與被測光波長相同；設(shè)置光功率計的接收光波長與被測光波長相同；l將測試用尾纖的一端連接被測

8、光板的將測試用尾纖的一端連接被測光板的OUT接口接口；l將此尾纖的另一端連接光功率計的測試輸入口，待接收光將此尾纖的另一端連接光功率計的測試輸入口，待接收光功率穩(wěn)定后，讀出光功率值，即為該光接口板的光功率。功率穩(wěn)定后，讀出光功率值，即為該光接口板的光功率。光功率計光接口板測試光口OUTIN尾纖-l測量注意事項測量注意事項：l該項測試一定要保證光纖連接頭清潔，連接良好，包括光板拉手條上法蘭盤的連接、清潔。l事先測試尾纖的衰耗。l單模和多模光接口應(yīng)使用不同的尾纖。l測試時應(yīng)根據(jù)接口類型選用FC/PC（圓頭）或SC/PC（方頭）連接頭的尾纖。l光功率計應(yīng)在均方根模式下測量測量時光功率異常的原因測量時

9、光功率異常的原因 l1、光連接器未連接好l2、光纖曲率半徑過小，整個光路上的任何部 分光纖轉(zhuǎn)彎半徑不能小于4cml3、光纖接頭或光接口被污染。 7.2 光時域反射計（光時域反射計（OTDR）l光時域反射計（Optical Time Domain Reflectometer）：它應(yīng)用于各種光通信網(wǎng)絡(luò)的測試,包括測試光纖傳輸系統(tǒng)中的。 MTS-2000 手持式OTDROTDR原理框圖 OTDR的用途用用OTDR可可測量測量測纖長和事件點的位置；測光纖的衰減和衰減分布情況；測光纖的接頭損耗；光纖全回?fù)p的測量；l（1）背向散射：光纖自身反射回的光信號。l（2）非反射事件：光纖中的熔接頭和微彎都會帶來損

10、耗，但不會引起反射。l（3）反射事件：活動連接器、機械接頭和光纖中的斷裂點都會引起損耗和反射幅度較大的事件。l（4）光纖末端：基本術(shù)語OTDR測試事件類型及顯示 OTDR的性能參數(shù) （1）、動態(tài)范圍： 定義：把初始背向散射電平與噪聲電平的差值（dB）定義為動態(tài)范圍。 動態(tài)范圍的作用：動態(tài)范圍可決定最大測量長度 。 動態(tài)范圍的表示方法：有峰-峰值（又稱峰值動態(tài)范圍）和信噪比（SNR1）兩種表示方法。 l動態(tài)范圍大小決定儀器可測量光纖的最大長度。 動態(tài)范圍的應(yīng)用OTDR的性能參數(shù)l初始背向散射電平與一定測量精度下的可識別事件點電平的最大衰減差值被定義為測量范圍 。 測量范圍與動態(tài)范圍的關(guān)系OTDR

11、的性能參數(shù)l距離刻度是表示OTDR測量光纖的長度指標(biāo)，是OTDR的主要參數(shù)。 距離刻度OTDR的性能參數(shù) 定義 由活動連接器和機械接頭等特征點產(chǎn)生反射（菲涅爾反射）后，引起OTDR接收端飽和而帶來的一系列“盲點”稱為盲區(qū)。 衰減盲區(qū)： 事件盲區(qū)：（2）盲區(qū)OTDR的性能參數(shù)l盲區(qū)：決定OTDR橫軸上事件的精確程度。l動態(tài)范圍：決定OTDR縱軸上事件的損耗情況和可測光纖的最大距離。l影響動態(tài)范圍和盲區(qū)的因素： a脈寬的影響b平均時間對動態(tài)范圍的影響 c反射對盲區(qū)的影響 盲區(qū)和動態(tài)范圍間的關(guān)系OTDR的性能參數(shù)平均時間對動態(tài)范圍的影響 OTDR的性能參數(shù)距離精度是指測試長度時儀表的準(zhǔn)確度（又叫一點

12、分辨率）。OTDR的距離精度與儀表的采樣間隔、時鐘精度、光纖折射率、光纜的成纜因素和儀表的測試誤差有關(guān)。 準(zhǔn)確度的高低與脈沖寬度、測試系統(tǒng)的信噪比有關(guān),脈沖寬度越窄準(zhǔn)確度越高。（3）距離精度OTDR的性能參數(shù)7.4光纖損耗的測量光纖損耗的測量 衰減表明光纖對光能的傳輸損耗，對光纖通信系統(tǒng)的傳輸距離有決定性影響。損耗：衰減：式中，L為被測光纖長度(km)，P1和P2分別為輸入光功率和輸出光功率(mW或W)。測量有剪斷法、插入損耗法和背向散射法p1p2)/(lg1021KmdBppLLAa）（）（dBP)(P10lg)A(21 各類光纖的典型衰減常數(shù) 光纖類別波 長 區(qū)（nm） 衰減常數(shù)技術(shù)指標(biāo)(

13、 dB/km)G.6521260-13600.51530-15650.281565-16XX0.35G.6551530-15650.281565-16XX0.351、剪剪斷法斷法 剪斷法是一種測量精度最好的辦法，但是其缺點是要截斷光纖，有破壞性。（1）在輸出端接光功率計，測出輸出光功率為）在輸出端接光功率計，測出輸出光功率為P1(dBm) ；（2）在輸入端）在輸入端2米處剪斷米處剪斷光纖光纖，接入光功率計，測出輸出光，接入光功率計，測出輸出光功率為功率為P2（ dBm）；）； 即即光纖光纖損耗為：損耗為：A=P1-P2（dB）2、插入法、插入法儀表：光損耗測試儀測量原理：與剪斷法原理類似，只不

14、過用2米長的參考光纖的輸出光功率代替輸入光功率，測試結(jié)果精確度較高，但受活動連接器的連接效果影響較大，一般用在中繼段衰減的測試。參考設(shè)置 測試設(shè)置 3、背向散射法背向散射法儀表：光時域反射儀（OTDR）法測量原理：主要根據(jù)瑞利散射和菲涅爾反射理論制成。 背向散射法與剪斷法，以及插人損耗法相比，背向散射法與剪斷法，以及插人損耗法相比，突出的突出的優(yōu)點優(yōu)點是是1它是一種非破壞性的測量方法。2它是一種單端口測量法，即測量只需在光纖的 一端進(jìn)行。3它可以提供光纖損耗與長度關(guān)系的詳細(xì)信息。因此，可檢測光纖的物理缺陷或斷裂點位置，測量接頭損耗和位置，以及測量光纖長度等。使用OTDR需設(shè)置的參數(shù)距離范圍距離

15、范圍：距離一般選被測纖長的：距離一般選被測纖長的1.5倍倍,使曲線占滿屏的使曲線占滿屏的2/3為宜；為宜；脈沖寬度脈沖寬度：脈寬越大，功率越大，可測的距離越長，但分：脈寬越大，功率越大，可測的距離越長，但分辨率變低。脈寬越窄，分辨率越高，測量也就越精確。即辨率變低。脈寬越窄，分辨率越高，測量也就越精確。即長距離用寬脈寬，短距離用窄脈寬；長距離用寬脈寬，短距離用窄脈寬；選擇光纖的工作波長選擇光纖的工作波長：與光纖實際工作波長一致；：與光纖實際工作波長一致；設(shè)置光纖的折射率：設(shè)置光纖的折射率：與光纖實際的折射率一致，與光纖實際的折射率一致，SMSM一般為一般為1.45 1.45 1.48 1.48

16、；7.5 通信光纜線路障礙測試通信光纜線路障礙測試 在光傳輸系統(tǒng)故障處理中故障定位的一般思路為：先外部、后傳輸，即在故障定位時，先排除外部的可能因素，如光纖斷裂、電源中斷等，然后再考慮傳輸設(shè)備故障。 在確定線路障礙后，用OTDR對線路測試，以確定障礙的性質(zhì)和部位，當(dāng)遇到自然災(zāi)害或外界施工等外力影響造成光纜線路阻斷時，查修人 員根據(jù)測試人員提供的位置，一般比較容易找到。但有些時候不容易從路由上的異常現(xiàn)象找到障礙地點，這時，必須根據(jù)OTDR測出障礙點到測試點的距離，與原始測試資料進(jìn)行核對，查出障礙點處于個哪個區(qū)段，再通過必要的換算后，再精確丈量其間的地面距離，直至找到障礙點的具體位置。 l 用OTDR儀測試出故障點到測試端的距離l 查找光纜線路障礙點的具體