光時(shí)域反射儀實(shí)驗(yàn)

/6表格3連接點(diǎn)損耗記錄表A點(diǎn)/kmB點(diǎn)/kmA,B間距/km損耗/dB0.03130.05440.02310.191由于取點(diǎn)的間距較小，可以直接以A,B點(diǎn)間的損耗代表連接處的損耗，即連接處損耗為0,191(dB)。若要考慮A,B點(diǎn)間瑞利散射帶來的損耗，則連接處實(shí)際損耗為0.191-0.0231*0.193=0.186(dB)四、思考題菲涅爾反射光與瑞利散射的差異及產(chǎn)生的機(jī)理，在實(shí)驗(yàn)中如何區(qū)分這兩種效應(yīng)？瑞利散射是當(dāng)光線在光纖中傳播時(shí)，由于光纖中存在分子級(jí)別大小的結(jié)構(gòu)上的不均勻，光線的一部分能量會(huì)被改變其原有的傳播方向而向四周散射的現(xiàn)象。菲涅爾反射是指光在介質(zhì)傳播過程中，遇到折射率不同的介質(zhì)面時(shí)產(chǎn)生的一種反射現(xiàn)象，其反射強(qiáng)度與兩種媒質(zhì)的相對(duì)折射率的平方成正比。由于OTDR接收到的信號(hào)是與輸入反向的光，激光在傳輸過程中不斷衰減，發(fā)生瑞利散射往反方向傳播的光也會(huì)逐步減少，因此OTDR接收到的信號(hào)應(yīng)為一條斜率為負(fù)數(shù)的曲線，又因?yàn)楣饫w基本上是均勻的，得到的往往就是一條斜率為負(fù)數(shù)的直線。而對(duì)于菲涅爾反射，反射回來的光遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于瑞利散射回來的光，因此在曲線上表現(xiàn)為一個(gè)凸起的峰。通過兩者的形狀可以判斷區(qū)分兩種效應(yīng)。光時(shí)域反射儀的工作原理，說明主要部件的作用。光時(shí)域反射儀工作原理圖如圖1所示。激光器向光纖發(fā)出激光脈沖，激光脈沖在光纖內(nèi)由于瑞利散射效應(yīng)與菲涅爾反射效應(yīng)形成反向的光信號(hào)，光功率探測(cè)器通過檢測(cè)放大接收反射回來的光信號(hào)。再按照儀器內(nèi)置時(shí)鐘對(duì)信號(hào)進(jìn)行定時(shí)，并將功率關(guān)于時(shí)間的關(guān)系轉(zhuǎn)換為關(guān)于空間的關(guān)系。再通過對(duì)信號(hào)變化的分析，可以對(duì)光纖工作參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)光纖內(nèi)的故障進(jìn)行定位。主要部件為：激光源：用于產(chǎn)生測(cè)試用的激光脈沖。透鏡組：使激光匯聚進(jìn)入光纖，以及接受光纖返回的光并匯聚進(jìn)入探測(cè)器。分光盒：對(duì)進(jìn)入光纖的光透射，對(duì)光纖返回的光信號(hào)反射，目的是用來空間上分離入射光與反射光便于接收光功率計(jì)：包括探測(cè)與放大光纖返回的光信號(hào)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：將時(shí)域轉(zhuǎn)換為空間域內(nèi)置時(shí)鐘：用于對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行定時(shí)分析參數(shù)設(shè)定更變對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，有哪些參數(shù)是比較關(guān)鍵的？實(shí)驗(yàn)中可以設(shè)置的參數(shù)有測(cè)量距離，脈沖寬度，脈沖波長(zhǎng)，折射率，散射率。測(cè)量距離設(shè)置過小會(huì)導(dǎo)致不能完全測(cè)量整段光纖，設(shè)置太長(zhǎng)會(huì)使儀器分辨率降低；脈沖寬度則影響脈沖能量和盲區(qū)大小，脈沖寬度越大，動(dòng)態(tài)范圍越大，同時(shí)盲區(qū)也越大。調(diào)小脈沖可以提高分辨率，但測(cè)量范圍會(huì)減??；脈沖波長(zhǎng)，折射率，散射率三者是配套設(shè)置的，應(yīng)該根據(jù)光線實(shí)際用途進(jìn)行設(shè)置。實(shí)驗(yàn)中用兩種脈寬測(cè)得的結(jié)果有何差異？對(duì)此你有何感想？實(shí)驗(yàn)中，在測(cè)量光纖長(zhǎng)度，分段損耗系數(shù)時(shí)，兩者并沒有什么區(qū)別。但在定位機(jī)械連接處時(shí)，由于250ns脈寬的脈沖盲區(qū)較大，入射端耦合產(chǎn)生菲涅爾反射峰覆蓋了機(jī)械連接產(chǎn)生的反射峰。這反映了脈沖寬度越大，盲區(qū)越大，分辨率越低。實(shí)際使用中，應(yīng)該根據(jù)對(duì)纖長(zhǎng)的大約估算選擇合適的脈沖寬度，避免出現(xiàn)脈沖能量過低，不能測(cè)完整段光纖或者脈沖寬度太大，精度太低，使故障被隱藏了的情況。實(shí)驗(yàn)中有可能引起誤差的因素有哪些？應(yīng)該如何避免？實(shí)驗(yàn)中的誤差有：儀器固有誤差，實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇不當(dāng)引起的誤差，曲線取樣分析的誤差等。減少儀器固有誤差可以對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，做好儀器維護(hù)，測(cè)量時(shí)注意光纖接頭的潔凈等。實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇則應(yīng)根據(jù)實(shí)際測(cè)量對(duì)象，測(cè)量目的進(jìn)行設(shè)置。曲線分析的誤差應(yīng)先增加儀器測(cè)試重復(fù)次數(shù)，而后處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)該對(duì)曲線多次取樣，進(jìn)行平均。五、參考文獻(xiàn)[1]李玲，黃永清.光纖通信基礎(chǔ).北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1999⑵蔡志崗，靳珂等.光時(shí)域反射儀(OTDR)的研制.半導(dǎo)體光電，Vol.23,No.1,48-50,2002[3]CMA4000i快速指南(QuickStar