OTDR使用簡介

1、1/192/19中英文名稱及主要廠家中英文名稱及主要廠家工作原理概述工作原理概述主要參數(shù)說明主要參數(shù)說明儀器使用及儀器使用及數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集曲線分析范例曲線分析范例實驗測試流程實驗測試流程3/19OTDR：Optical Time Domain Reflectometer 1、光時域反射測試儀 (照英文譯) 2、背向散射測試儀（按其原理命名）全球主要廠家全球主要廠家美國PK(Photon Kinetics)日本安立（ANRITSU）美國激光精密(GN Net test)愛立信(Ericsson)EXFO等4/19v 利用其激光光源向被測光纖發(fā)送一光脈沖，光脈沖在光纖本身利用其激光光源向被測光纖

2、發(fā)送一光脈沖，光脈沖在光纖本身及各特征點上會有光信號反射回及各特征點上會有光信號反射回OTDR。v 反射回的光信號通過一個定向耦合器耦合到反射回的光信號通過一個定向耦合器耦合到OTDR的接收器，的接收器，并在這里轉(zhuǎn)換成電信號，最終在顯示器上顯示出結果曲線。并在這里轉(zhuǎn)換成電信號，最終在顯示器上顯示出結果曲線。5/19來自來自于沿著光纖纖芯分布的不均勻的沉積部分和雜質(zhì)于沿著光纖纖芯分布的不均勻的沉積部分和雜質(zhì)纖芯纖芯背向散射背向散射- - the amount of light scattered back is relative to the amount of incident light.1

3、 12 2當 OTDR 通過不均勻的沉積點時，它的一部分光功率會被散射到不同的方向上。向光源方向散射回來的部分叫做背向散背向散射射. 由于散射損耗的原因，這一部分光脈沖強度會變得很弱。沉積點沉積點由前向不均由前向不均勻點導致的勻點導致的背向散射背向散射 6/19反射光直線返回光源反射光直線返回光源( (OTDR)OTDR)僅僅僅僅發(fā)生于光纖的端面。光信號通過光纖的端面發(fā)生于光纖的端面。光信號通過光纖的端面-類似于類似于手電筒的光穿過玻璃窗手電筒的光穿過玻璃窗 -一部分光以入射時相同的角度一部分光以入射時相同的角度反射回來反射回來。反射回來的光強可達入射光強度的反射回來的光強可達入射光強度的 4

4、% 。7/19如果折射率如果折射率“n”設置不正確，所設置不正確，所測出的距離也將是錯誤的！測出的距離也將是錯誤的！“t” = t1 - t0“C” = 光速光速. “n” = 光纖纖芯的折射率光纖纖芯的折射率8/19返回的返回的信號電平信號電平 ( (dB)dB)距離距離+ +- -0 0+ +( (公里，米，英里，英尺等公里，米，英里，英尺等) )9/19測試光纖的長度；測試光纖的衰減系數(shù)（波長850nm、1310nm、1550nm、1625nm）；測試光纖的接頭損耗；測試光纖的衰減均勻性；測試光纖可能有的異常情況（如有臺階，曲線異常等）；測試光纖的回波損耗(ORL)；測試光纖的背向散射(

5、BKSCTR COEFF)；10/19Range基本但非常重要的設置基本但非常重要的設置Wavelength根據(jù)光傳輸系統(tǒng)要求根據(jù)光傳輸系統(tǒng)要求Resolution確定距離確定距離 精度精度Averaging使你最好地觀察曲線使你最好地觀察曲線Pulse width最有用的控制最有用的控制11/19量程量程是是指指距離距離 或或顯示范圍顯示范圍。對這一參數(shù)的設置意味著告訴。對這一參數(shù)的設置意味著告訴OTDR應該在屏幕上顯示多長距離應該在屏幕上顯示多長距離。為了顯示整個光纖曲為了顯示整個光纖曲線，設置時這一范圍必須大于被測光纖長度。線，設置時這一范圍必須大于被測光纖長度。 通常選擇的測試范圍應比

6、實際待測光纖長通常選擇的測試范圍應比實際待測光纖長2020% % 。12/19必須注意必須注意，測試范圍相對于被測光纖長度不要差異太大，否，測試范圍相對于被測光纖長度不要差異太大，否則將會影響到有效分辨率。同時，過大的測試范圍還將導致則將會影響到有效分辨率。同時，過大的測試范圍還將導致過大而無效的測試數(shù)據(jù)文件，造成存貯空間的浪費。過大而無效的測試數(shù)據(jù)文件，造成存貯空間的浪費。文件尺寸文件尺寸: 9Km 范圍范圍 = 2 kbytes 164Km 范圍范圍 = 10 kbytes13/19脈沖寬度脈沖寬度 表示脈沖的時間長度，同時也可換算為脈表示脈沖的時間長度，同時也可換算為脈沖在光纖上所占的空

7、間長度。沖在光纖上所占的空間長度。OTDROTDR1010ns = 1 ns = 1 米米100100ns = 10 ns = 10 米米10,00010,000ns = 1,000 ns = 1,000 米米OTDROTDR注入光纖的光沿著光纖的傳播與水在管道注入光纖的光沿著光纖的傳播與水在管道內(nèi)流動很相似。內(nèi)流動很相似。3030ns ns 脈寬脈寬14/193030nsns19801980nsns76207620nsns38603860nsns960960nsns480480nsns240240nsns120120nsns脈沖寬度脈沖寬度 與盲區(qū)和動態(tài)范圍直接相關。與盲區(qū)和動態(tài)范圍直接相關

8、。在下圖中，用8個不同的脈沖寬度測量同一根光纖。最短的脈寬獲得了最小的盲區(qū)，但同時也導致了最大的噪聲。最長的脈寬獲得了最光滑的測試曲線，與此同時，盲區(qū)長達接近1公里。使用中等脈寬獲得了較好的盲區(qū)和清晰的曲線曲線最光滑但盲區(qū)最大最短的盲區(qū)但噪聲很大長脈寬長脈寬中等脈寬中等脈寬短脈寬短脈寬15/19原則原則：長距離用長脈寬，短距離用小脈寬。一定光纖長度必須長距離用長脈寬，短距離用小脈寬。一定光纖長度必須選用相對應，長脈寬平均化時間短，但選用相對應，長脈寬平均化時間短，但OTDROTDR分辨率低，光纖存分辨率低，光纖存在的細小的異常情況（如小臺階等）不易發(fā)現(xiàn)，小脈寬平均化在的細小的異常情況（如小臺階

9、等）不易發(fā)現(xiàn)，小脈寬平均化時間長，但時間長，但OTDROTDR分辨高，易發(fā)現(xiàn)細小的異常情況；兩者必須有分辨高，易發(fā)現(xiàn)細小的異常情況；兩者必須有機結合，合理配置。機結合，合理配置。16/19v 活動連接器和機械接頭等活動連接器和機械接頭等特征點特征點產(chǎn)生反射（菲涅爾反射），引起產(chǎn)生反射（菲涅爾反射），引起OTDROTDR接收端飽合而帶來的一系列接收端飽合而帶來的一系列“盲點盲點”盲區(qū)盲區(qū)v衰減盲區(qū)衰減盲區(qū) 從從反射峰的起始點反射峰的起始點到到接收器從飽和峰值恢復到距線性背向散接收器從飽和峰值恢復到距線性背向散射后延線上射后延線上0.5dB0.5dB點點間的距離間的距離DB/DIVM/DIVD仿

10、真 反 射峰0.5dBD的長度就為衰減盲區(qū)的長度17/19從從OTDROTDR接收到反射點開始接收到反射點開始，到到OTDROTDR恢復到最高反恢復到最高反射點射點1.5dB1.5dB以下這段以下這段距離距離。在在這以后才能發(fā)現(xiàn)是否這以后才能發(fā)現(xiàn)是否還有第二個反射點還有第二個反射點, ,但還不能測試但還不能測試衰減衰減。事件盲區(qū)事件盲區(qū)DB/DIVM/DIVD1仿 真 反 射峰1.5dBD1的長度就為事件盲區(qū)的長度。18/19原則：原則：設置設置OTDR上光纖的雙窗口的折射率因根據(jù)各廠家提供上光纖的雙窗口的折射率因根據(jù)各廠家提供的數(shù)據(jù)，每種光纖其折射率是不同的，的數(shù)據(jù)，每種光纖其折射率是不同的

11、，OTDR所測光纖長度跟所測光纖長度跟設置的折射率有關；對同一光纖，所設置的折射率越大所測光設置的折射率有關；對同一光纖，所設置的折射率越大所測光纖長度越短，纖長度越短，反之反之，所所設置的折射率設置的折射率越越小小所所測光纖長度測光纖長度越越長。長。選用合理的模式可以減少測試誤差： 2PT：當所測光纖曲線上有臺階、曲線不良等情況時，必須兩點法測試光纖衰減； LSA：當所測光纖曲線斜率均勻時，用LSA測試光纖衰減； 5 SPLICE：測試接頭損耗原則上采用自動模式，可以減少人為誤差。（接頭損耗是指光纖連接器、耦合器、熔接點等） 19/19對同一根光纖，不同波長 下進行的測試會得到不同的損耗結果

12、。測試波長越長，對光纖彎曲越敏感。1550nm下測試的接頭損耗大于在1310nm處的測試值.下圖中，第一個熔接點存在彎曲問題，而另外的熔接點在兩測試波長下狀態(tài)近似，這表明光纖未受力。20/19平均平均 (有時也稱為掃描有時也稱為掃描) 可降低測試結果曲線的噪聲水可降低測試結果曲線的噪聲水平，提高判讀精度。測試時，可以設定掃描次數(shù)為快平，提高判讀精度。測試時，可以設定掃描次數(shù)為快, 中中, 慢等三擋或一個特定的時間長度。長的平均時間使慢等三擋或一個特定的時間長度。長的平均時間使你能夠獲得較好的結果曲線。你能夠獲得較好的結果曲線。如果你使用較短的測試脈寬或測試較長的光纜區(qū)段，如果你使用較短的測試脈

13、寬或測試較長的光纜區(qū)段，就應該選擇較長的平均時間。就應該選擇較長的平均時間。21/1922/19測試曲線測試曲線熔接熔接彎曲彎曲活動活動連接器連接器機械固機械固定接頭定接頭斷裂斷裂光纖光纖末端末端23/19v 平整端面、末端接有活動連接器（平整、拋光）平整端面、末端接有活動連接器（平整、拋光）末端存末端存在反射率為在反射率為4%的菲涅爾反射的菲涅爾反射v 破裂端面，端面不規(guī)則性使光線漫射而不引起反射破裂端面，端面不規(guī)則性使光線漫射而不引起反射顯示曲線顯示曲線顯示曲線顯示曲線反射式光纖末端反射式光纖末端非反射式光纖末端非反射式光纖末端垂直切割的端面或未使用的連接器垂直切割的端面或未使用的連接器無

14、規(guī)則的光纖末端或小動態(tài)范圍時無規(guī)則的光纖末端或小動態(tài)范圍時24/19被測試光纖長度DB/DIVM/DIV第一個菲涅爾反射峰前沿第二個菲涅爾反射峰前沿尾纖L LA AB B25/19被測試光纖長度DB/DIVM/DIV第一個菲涅爾反射峰前沿第二個菲涅爾反射峰前沿尾纖L LA AB B采用兩點法，將受測光纖與尾纖一端相接，尾纖一端連到采用兩點法，將受測光纖與尾纖一端相接，尾纖一端連到OTDROTDR上，調(diào)整出顯示尾纖和受測光纖的后向散射峰上，調(diào)整出顯示尾纖和受測光纖的后向散射峰。將光標將光標A A置于第一個菲涅爾反射峰前沿，將光標置于第一個菲涅爾反射峰前沿，將光標B B置于第二個菲置于第二個菲涅爾

15、反射峰前沿，光標涅爾反射峰前沿，光標A A與光標與光標B B之間的相對距離差就為被測光之間的相對距離差就為被測光纖長度纖長度。26/19M/DIVDB/DIV第一個菲涅爾反射峰后沿第二個菲涅爾反射峰前沿尾纖B BA A將光標將光標A置于第一個菲涅爾反射峰后沿，曲線平滑的起置于第一個菲涅爾反射峰后沿，曲線平滑的起點，將光標點，將光標B置于第二個菲涅爾反射峰前沿，光標置于第二個菲涅爾反射峰前沿，光標A與光與光標標B間顯示衰減系數(shù)就是光纖間顯示衰減系數(shù)就是光纖A、B間衰減系數(shù)，但非整間衰減系數(shù)，但非整根光纖的衰減系數(shù)。根光纖的衰減系數(shù)。27/19光標將光標定于曲線的轉(zhuǎn)折處如圖位置，然后選擇測接將光標

16、定于曲線的轉(zhuǎn)折處如圖位置，然后選擇測接頭損耗功能鍵，便可測得頭損耗功能鍵，便可測得接頭接頭損耗損耗。 28/19無衰耗0.3dB 接頭衰耗AB-0.5dBAB0.5dBAB-0.2dBAB0.8dB真實衰耗 = (-0.5 + 0.5) / 2 = 0.0dB真實的熔接衰耗 = (-0.2 + 0.8) / 2 = 0.3dB29/19OTDR可監(jiān)控整個光纖長度上的衰減變化。曲線異常情可監(jiān)控整個光纖長度上的衰減變化。曲線異常情況應該是指曲線上的臺階、梯形升躍等曲線不良況應該是指曲線上的臺階、梯形升躍等曲線不良。為了為了確認異常情況是否對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響，最簡單的確認異常情況是否對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影

17、響，最簡單的方法可采用兩種不同寬度的脈沖對持有懷疑的區(qū)域進行觀察，方法可采用兩種不同寬度的脈沖對持有懷疑的區(qū)域進行觀察，如果損耗或可視增益形狀隨脈寬不同而變化，則屬故障點應如果損耗或可視增益形狀隨脈寬不同而變化，則屬故障點應去分析找原因去分析找原因。如如不發(fā)生上述變化，應確定是局部的衰減不均勻，這種不發(fā)生上述變化，應確定是局部的衰減不均勻，這種并非制造工藝造成的少許指標超標，并不影響工程應用；若并非制造工藝造成的少許指標超標，并不影響工程應用；若為光纖局部的衰減不均勻有必要在同一波長作雙向測量，對為光纖局部的衰減不均勻有必要在同一波長作雙向測量，對取得衰減值進行平均，計算損耗（消除明顯可視增益

18、），以取得衰減值進行平均，計算損耗（消除明顯可視增益），以消除不均勻性兩側光纖段后向散射性能差異的影響。消除不均勻性兩側光纖段后向散射性能差異的影響。30/19a a、輸入端的輸入端的FresnelFresnel反射區(qū)（即盲區(qū)）反射區(qū)（即盲區(qū)）b b、恒定斜率區(qū)、恒定斜率區(qū)c c、局部缺陷、接續(xù)或耦合引起的不連續(xù)性、局部缺陷、接續(xù)或耦合引起的不連續(xù)性d d、光纖缺陷、二次反射余波等引起的反射、光纖缺陷、二次反射余波等引起的反射e e、輸出端的、輸出端的FresnelFresnel反射反射 31/19A 為盲區(qū)，為盲區(qū)， B 為測試末端反射峰。為測試末端反射峰。測試曲線為傾斜的，隨著距離的測試曲

19、線為傾斜的，隨著距離的增增長，總損耗會越來越大。用總損耗長，總損耗會越來越大。用總損耗（ dB ）除以總距離（）除以總距離（ km ）就是）就是該段纖芯的平均損耗（該段纖芯的平均損耗（ dB/Km ）。）。原因：原因：（1）儀表的尾纖沒有插好儀表的尾纖沒有插好，光光脈沖根本打不出去脈沖根本打不出去；（2）斷點位置比較進，斷點位置比較進， OTDR 不足以不足以測試出距離來測試出距離來；方法：方法：（1） 要檢查尾纖連接情況要檢查尾纖連接情況（2） 把把 OTDR 的設置改一下，把距離、的設置改一下，把距離、脈沖調(diào)到最小，如果還是這種情脈沖調(diào)到最小，如果還是這種情 況的況的話，可以判斷話，可以判

20、斷 1 尾纖有問題尾纖有問題； 如果是如果是尾纖問題，尾纖問題，更換尾纖更換尾纖正常曲線正常曲線 異常情況異常情況 32/19這種情況比較多見，曲線中間出現(xiàn)這種情況比較多見，曲線中間出現(xiàn)一個明顯的臺階，多數(shù)為該纖芯打一個明顯的臺階，多數(shù)為該纖芯打折，彎曲過小，受到外界損傷等因折，彎曲過小，受到外界損傷等因素素造成造成。非反射事件非反射事件 (臺階臺階現(xiàn)象：在光纖纖連接器、耦合器、熔接點現(xiàn)象：在光纖纖連接器、耦合器、熔接點處產(chǎn)生一個明顯的增益；處產(chǎn)生一個明顯的增益；原因：模場直徑不匹配造成的；原因：模場直徑不匹配造成的； 對策：測試衰減和接頭損耗必須雙向測試對策：測試衰減和接頭損耗必須雙向測試，

21、取平均值，取平均值 33/19現(xiàn)象現(xiàn)象：光纖未端無菲涅爾反：光纖未端無菲涅爾反射峰，曲線斜率、衰減正常射峰，曲線斜率、衰減正常，無法確認光纖長度，無法確認光纖長度原因原因：光纖未端面上比較臟：光纖未端面上比較臟或光纖端面質(zhì)量差；或光纖端面質(zhì)量差；對策對策：清洗光纖未端面或重：清洗光纖未端面或重新做端面新做端面； 現(xiàn)象：曲線成明顯弓形，衰減現(xiàn)象：曲線成明顯弓形，衰減嚴重偏大或偏小，無菲涅爾反嚴重偏大或偏小，無菲涅爾反射峰；射峰；原因：量程設置錯誤（不足被原因：量程設置錯誤（不足被測光纖長度測光纖長度2倍以上）；倍以上）；對策：增大量程對策：增大量程 34/19現(xiàn)象：在曲線斜率恒定的曲線中間有一個

22、現(xiàn)象：在曲線斜率恒定的曲線中間有一個“小小山峰山峰”（背向散射劇烈增強所致）（背向散射劇烈增強所致）原因：原因：（1 1）光纖本身質(zhì)量原因（小裂紋）；）光纖本身質(zhì)量原因（小裂紋）； （2 2）二次反射余波在前端面產(chǎn)生反射；）二次反射余波在前端面產(chǎn)生反射；對策：在這種情況下改變光纖測試量程、脈寬對策：在這種情況下改變光纖測試量程、脈寬、重新做端面，再測試如、重新做端面，再測試如“小山峰小山峰”消失則為消失則為原因（原因（2 2），如不消失則為原因（），如不消失則為原因（1 1） 現(xiàn)象：在整根光纖衰減合格，曲線大部分斜現(xiàn)象：在整根光纖衰減合格，曲線大部分斜率均勻，但在菲涅爾反射峰前沿有一小凹陷率均勻，但在菲涅爾反射峰前沿有一小凹陷原因：未端幾米或幾十米光纖受側壓；原因：未端幾米或幾十米光纖受側壓；對策：復繞觀察有無變化對策：復繞觀察有無變化35/19現(xiàn)象