第九部分 光纜線路常用的光纖儀表

第九部分光纜線路常用的光纖儀表、機(jī)具

光纜線路維護(hù)所使用的儀表、機(jī)具多數(shù)屬于精密儀器，不但需要加強(qiáng)管理，更重要的是掌握正確的使用方法，使其在光纜線路施工、維護(hù)中發(fā)揮更大的效能。本章介紹的儀表、機(jī)具主要有光時(shí)域反射儀（OTDR）、光纖熔接機(jī)、光話機(jī)、光源光功率計(jì)、光纖識(shí)別器、管線探測(cè)儀和全自動(dòng)多芯光纖熔接機(jī)、PMD測(cè)試儀表；還介紹了熔接機(jī)異?，F(xiàn)象以及問(wèn)題的確認(rèn)和處理方法。通過(guò)學(xué)習(xí)要求：1.掌握光時(shí)域反射儀；2.光源、光功率計(jì)；3.光纖熔接機(jī)操作方法；4.熟悉光纖識(shí)別器的應(yīng)用。1光時(shí)域反射儀（OTDR）2OTDR是一個(gè)使用率非常高的光纖測(cè)試儀表之一，它在光纜線路維護(hù)中起著非常重要的作用。它能實(shí)現(xiàn)如下多種測(cè)試功能：⒈長(zhǎng)度測(cè)試：例如單盤測(cè)試長(zhǎng)度、光纖鏈路長(zhǎng)度。⒉定位測(cè)試：如光纖鏈路中的熔接點(diǎn)、活動(dòng)連接點(diǎn)、光纖裂變點(diǎn)、斷點(diǎn)等的位置。⒊損耗測(cè)試：以上所述各種事件點(diǎn)的連接、插入、回波損耗，單盤或鏈路的損耗和衰減。⒋特殊測(cè)試：例如據(jù)已知長(zhǎng)度光纖推測(cè)折射率等。除了測(cè)試功能外，它還能實(shí)現(xiàn)光纖檔案存儲(chǔ)、打印以及當(dāng)前、歷史檔案對(duì)比等功能。3目前，OTDR的品牌較多，其測(cè)試方法大同小異，只要掌握其中的關(guān)鍵步驟，再結(jié)合工作實(shí)際，舉一反三，就能掌握其使用方法。下面就常規(guī)的使用方法加以介紹。（1）檢查儀表的附件是否齊全良好。（2）開(kāi)啟電源，進(jìn)行自檢。（3）確認(rèn)待測(cè)光纖無(wú)光，檢查光纖對(duì)端沒(méi)接入其他設(shè)備、儀器。（4）清擦待測(cè)光纖，正確將待測(cè)光纖插入OTDR的耦合器內(nèi)。如果待測(cè)光纖沒(méi)有連接到ODF架，還需要重新制備端面，再連接到儀表的耦合器。（5）用刷新（實(shí)時(shí)）狀態(tài)估測(cè)鏈路長(zhǎng)度（距離范圍設(shè)置為80KM），同時(shí)橫向放大一檔，輕微調(diào)節(jié)連接器耦合狀況，使曲線起始端反射在縱向高度盡量高，拖尾最短最平滑。（6）設(shè)置參數(shù)OTDR的參數(shù)設(shè)置，應(yīng)根據(jù)儀表性的不同，結(jié)合測(cè)試的具體情況進(jìn)行。4（7）開(kāi)啟激光。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間優(yōu)化，關(guān)閉激光器，對(duì)測(cè)量曲線進(jìn)行分析。（8）備份曲線：如需要，按選擇存儲(chǔ)空間→命名軌跡→存儲(chǔ)軌跡步驟即可。（9）提取曲線：如需要，按選擇存儲(chǔ)空間→找到軌跡→調(diào)出軌跡即可。（10）打印曲線：如需要，按顯示需要數(shù)值→放大打印部位→打印的步驟進(jìn)行。注意事項(xiàng)及保養(yǎng)：（1）注意存放、使用環(huán)境要清潔、干燥、無(wú)腐蝕。（2）光耦合器連接口要保持清潔，在成批測(cè)試光纖時(shí)，盡量采用過(guò)渡光跳線連接，以減少直接插拔次數(shù)，避免損壞連接口。5

（3）光源開(kāi)啟前確認(rèn)對(duì)端無(wú)設(shè)備接入，以免損壞激光器或損壞對(duì)端設(shè)備。（4）盡量避免長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟光源。（5）長(zhǎng)期不用時(shí)每月作通電檢查。（6）專人存放、保養(yǎng)，作好使用記錄。

OTDR操作攻略

1.OTDR的使用

用OTDR進(jìn)行光纖測(cè)量可分為三步：參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)獲取和曲線分析。

人工設(shè)置測(cè)量參數(shù)包括：

(1)波長(zhǎng)選擇(λ)：因不同的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)不同的光線特性(包括衰減、微彎等)，測(cè)試波長(zhǎng)一般遵循與系統(tǒng)傳輸通信波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的原則，即系統(tǒng)開(kāi)放1550波長(zhǎng)，則測(cè)試波長(zhǎng)為1550nm。

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(2)脈寬(PulseWidth)：脈寬越長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍越大，測(cè)量距離更長(zhǎng)，但在OTDR曲線波形中產(chǎn)生盲區(qū)更大；短脈沖注入光平低，但可減小盲區(qū)。脈寬周期通常以ns來(lái)表示。

(3)測(cè)量范圍(Range)：

OTDR測(cè)量范圍是指OTDR獲取數(shù)據(jù)取樣的最大距離，此參數(shù)的選擇決定了取樣分辨率的大小。最佳測(cè)量量程稍大于被測(cè)光纖長(zhǎng)度。

(4)平均時(shí)間：由于后向散射光信號(hào)極其微弱，一般采用統(tǒng)計(jì)平均的方法來(lái)提高信噪比，平均時(shí)間越長(zhǎng)，信噪比越高。例如，3min的獲得取將比1min的獲得取提高0.8dB的動(dòng)態(tài)。但超過(guò)10min的獲得取時(shí)間對(duì)信噪比的改善并不大。一般平均時(shí)間不超過(guò)3min。

(5)光纖參數(shù)：

光纖參數(shù)的設(shè)置包括折射率n和后向散射系數(shù)η的設(shè)置。折射率參數(shù)與距離測(cè)量有關(guān)，后向散射系數(shù)則影響反射與回波損耗的測(cè)量結(jié)果。這兩個(gè)參數(shù)通常由光纖生產(chǎn)廠家給出。

參數(shù)設(shè)置好后，OTDR即可發(fā)送光脈沖并接收由光纖鏈路散射和反射回來(lái)的光，對(duì)光電探測(cè)器的輸出取樣，得到OTDR曲線，對(duì)曲線進(jìn)行分析即可了解光纖質(zhì)量。

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2.經(jīng)驗(yàn)與技巧

(1)光纖質(zhì)量的簡(jiǎn)單判別：正常情況下，OTDR測(cè)試的光纖曲線主體(單盤或幾盤光纜)斜率基本一致，若某一段斜率較大，則表明此段衰減較大；若曲線主體為不規(guī)則形狀，斜率起伏較大，彎曲或呈弧狀，則表明光纖質(zhì)量嚴(yán)重劣化，不符合通信要求。

(2)波長(zhǎng)的選擇和單雙向測(cè)試：

1550波長(zhǎng)測(cè)試距離更遠(yuǎn)，1550nm比1310nm光纖對(duì)彎曲更敏感，1550nm比1310nm單位長(zhǎng)度衰減更小、1310nm比1550nm測(cè)的熔接或連接器損耗更高。在實(shí)際的光纜維護(hù)工作中一般對(duì)兩種波長(zhǎng)都進(jìn)行測(cè)試、比較。對(duì)于正增益現(xiàn)象和超過(guò)距離線路均須進(jìn)行雙向測(cè)試分析計(jì)算，才能獲得良好的測(cè)試結(jié)論。

(3)接頭清潔：光纖活接頭接入OTDR前，必須認(rèn)真清洗，包括OTDR的輸出接頭和被測(cè)活接頭，否則插入損耗太大、測(cè)量不可靠、曲線多噪音甚至使測(cè)量不能進(jìn)行，它還可能損壞OTDR。避免用酒精以外的其它清洗劑或折射率匹配液，因?yàn)樗鼈兛墒构饫w連接器內(nèi)粘合劑溶解。

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(4)折射率與散射系數(shù)的校正：就光纖長(zhǎng)度測(cè)量而言，折射系數(shù)每0.01的偏差會(huì)引起7m/km之多的誤差，對(duì)于較長(zhǎng)的光線段，應(yīng)采用光纜制造商提供的折射率值。

(5)鬼影的識(shí)別與處理：

在OTDR曲線上的尖峰有時(shí)是由于離入射端較近且強(qiáng)的反射引起的回音，這種尖峰被稱之為鬼影。

識(shí)別鬼影：曲線上鬼影處未引起明顯損耗；沿曲線鬼影與始端的距離是強(qiáng)反射事件與始端距離的倍數(shù)，成對(duì)稱狀。

消除鬼影：選擇短脈沖寬度、在強(qiáng)反射前端(如OTDR輸出端)中增加衰減。若引起鬼影的事件位于光纖終結(jié)，可“打小彎”以衰減反射回始端的光。

(6)正增益現(xiàn)象處理：在OTDR曲線上可能會(huì)產(chǎn)生正增益現(xiàn)象。正增益是由于在熔接點(diǎn)之后的光纖比熔接點(diǎn)之前的光纖產(chǎn)生更多的后向散光而形成的。事實(shí)上，光纖在這一熔接點(diǎn)上是熔接損耗的。常出現(xiàn)在不同模場(chǎng)直徑或不同后向散射系數(shù)的光纖的熔接過(guò)程中，因此，需要在兩個(gè)方向測(cè)量并對(duì)結(jié)果取平均作為該熔接損耗。在實(shí)際的光纜維護(hù)中，也可采用≤0.08dB即為合格的簡(jiǎn)單原則。

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(7)附加光纖的使用：附加光纖是一段用于連接OTDR與待測(cè)光纖、長(zhǎng)300～2000m的光纖，其主要作用為：前端盲區(qū)處理和終端連接器插入測(cè)量。

一般來(lái)說(shuō)，OTDR與待測(cè)光纖間的連接器引起的盲區(qū)最大。在光纖實(shí)際測(cè)量中，在OTDR與待測(cè)光纖間加接一段過(guò)渡光纖，使前端盲區(qū)落在過(guò)渡光纖內(nèi)，而待測(cè)光纖始端落在OTDR曲線的線性穩(wěn)定區(qū)。光纖系統(tǒng)始端連接器插入損耗可通過(guò)OTDR加一段過(guò)渡光纖來(lái)測(cè)量。如要測(cè)量首、尾兩端連接器的插入損耗，可在每端都加一過(guò)渡光纖。

3.測(cè)試誤差的主要因素⑴OTDR測(cè)試儀表存在的固有偏差

由OTDR的測(cè)試原理可知，它是按一定的周期向被測(cè)光纖發(fā)送光脈沖，再按一定的速率將來(lái)自光纖的背向散射信號(hào)抽樣、量化、編碼后，存儲(chǔ)并顯示出來(lái)。OTDR儀表本身由于抽樣間隔而存在誤差，這種固有偏差主要反映在距離分辯率上。OTDR的距離分辯率正比于抽樣頻率。

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⑵測(cè)試儀表操作不當(dāng)產(chǎn)生的誤差

在光纜故障定位測(cè)試時(shí)，OTDR儀表使用的正確性與障礙測(cè)試的準(zhǔn)確性直接相關(guān)，儀表參數(shù)設(shè)定和準(zhǔn)確性、儀表量程范圍的選擇不當(dāng)或光標(biāo)設(shè)置不準(zhǔn)等都將導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果的誤差。

①設(shè)定儀表的折射率偏差產(chǎn)生的誤差

不同類型和廠家的光纖的折射率是不同的。使用OTDR測(cè)試光纖長(zhǎng)度時(shí)，必須先進(jìn)行儀表參數(shù)設(shè)定，折射率的設(shè)定就是其中之一。當(dāng)幾段光纜的折射率不同時(shí)可采用分段設(shè)置的方法，以減少因折射率設(shè)置誤差而造成的測(cè)試誤差。

②量程范圍選擇不當(dāng)OTDR儀表測(cè)試距離分辯率為1米時(shí)，它是指圖形放大到水平刻度為25米/格時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。儀表設(shè)計(jì)是以光標(biāo)每移動(dòng)25步為1滿格。在這種情況下，光標(biāo)每移動(dòng)一步，即表示移動(dòng)1米的距離，所以讀出分辯率為1米。如果水平刻度選擇2公里/每格，則光標(biāo)每移動(dòng)一步，距離就會(huì)偏移80米。由此可見(jiàn)，測(cè)試時(shí)選擇的量程范圍越大，測(cè)試結(jié)果的偏差就越大。

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③脈沖寬度選擇不當(dāng)

在脈沖幅度相同的條件下，脈沖寬度越大，脈沖能量就越大，此時(shí)OTDR的動(dòng)態(tài)范圍也越大，相應(yīng)盲區(qū)也就大。

④平均化處理時(shí)間選擇不當(dāng)OTDR測(cè)試曲線是將每次輸出脈沖后的反射信號(hào)采樣，并把多次采樣做平均處理以消除一些隨機(jī)事件，平均化時(shí)間越長(zhǎng)，噪聲電平越接近最小值，動(dòng)態(tài)范圍就越大。平均化時(shí)間越長(zhǎng)，測(cè)試精度越高，但達(dá)到一定程度時(shí)精度不再提高。為了提高測(cè)試速度，縮短整體測(cè)試時(shí)間，一般測(cè)試時(shí)間可在0.5～3分鐘內(nèi)選擇。

⑤光標(biāo)位置放置不當(dāng)

光纖活動(dòng)連接器、機(jī)械接頭和光纖中的斷裂都會(huì)引起損耗和反射，光纖末端的破裂端面由于末端端面的不規(guī)則性會(huì)產(chǎn)生各種菲涅爾反射峰或者不產(chǎn)生菲涅爾反射。如果光標(biāo)設(shè)置不夠準(zhǔn)確，也會(huì)產(chǎn)生一定誤差。12

4.接頭損耗的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值

光纖接續(xù)標(biāo)準(zhǔn)多年來(lái)一直是一個(gè)有爭(zhēng)議的問(wèn)題，部頒YDJ44-89《電信網(wǎng)光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)施工及驗(yàn)收暫行規(guī)定》簡(jiǎn)稱《暫規(guī)》，對(duì)光纖接續(xù)損耗的測(cè)量方法做了規(guī)定，但沒(méi)有規(guī)定明確的標(biāo)準(zhǔn)。原信產(chǎn)部鄭州設(shè)計(jì)院在中國(guó)電信南九試驗(yàn)段以后的工程中提出了中繼段單纖平均接續(xù)損耗0.08dB/個(gè)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以后的干線工程均沿用。13光源、光功率計(jì)14光源、光功率計(jì)為配套使用的測(cè)量?jī)x表，一般是測(cè)量光纖鏈路損耗。測(cè)量方法有剪斷法和介入測(cè)量法。光源、光功率計(jì)測(cè)試鏈路損耗步驟：（1）開(kāi)機(jī)檢查電源能量情況，并預(yù)熱光源5～10分鐘。（2）設(shè)置：按需要設(shè)置光源如連續(xù)狀態(tài)（CW）或調(diào)制狀態(tài)（M）及頻率、波長(zhǎng)選擇、功率單位（一般為dbm,），確認(rèn)一致性。（3）校表：將兩段（3m）已知標(biāo)準(zhǔn)光跳線用已知標(biāo)準(zhǔn)琺瑯盤連接，兩端分別配套耦合入光源、功率計(jì)的連接口，記錄功率值，連續(xù)耦合3次，作平均記為入射功率P1。如果需測(cè)試中繼段光纖通道總衰減，即從光發(fā)送機(jī)光接口外到光收機(jī)光節(jié)口外之間的光纖通道總衰減。15（4）測(cè)量：在需測(cè)鏈路的兩端用光跳線通過(guò)ODF琺瑯盤將儀表和光纜終端耦合，注意清擦連接部位，待讀數(shù)穩(wěn)定后，記錄功率值為出射功率P2。鏈路衰減即為:a（dB）=P1－P2。意事項(xiàng)：如果測(cè)量中出現(xiàn)某一鏈路與其他相同傳輸條件的鏈路功率相差過(guò)大，應(yīng)重新清擦連接部位，仍然偏差過(guò)大，則應(yīng)將鏈路光纖終端直接和儀表相連以排除琺瑯盤故障；如偏差仍存在，就應(yīng)用OTDR或其他儀器核實(shí)鏈路中的實(shí)際情況。在測(cè)試光纜鏈路時(shí)最好是使用和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備波長(zhǎng)一致的光源進(jìn)行測(cè)試。并且要注意待測(cè)光纖及連接器的型號(hào)匹配。16熔接機(jī)熔接機(jī)17光纖的接續(xù)是一項(xiàng)人工與設(shè)備良好配合的過(guò)程，而且還需要多種專用工具，例如開(kāi)纜工具、套管剝除工具、光纖剝除、切割工具等。在光纖放入熔接機(jī)前，有相當(dāng)多的操作是人工完成的，而且還直接關(guān)乎光纖接續(xù)質(zhì)量，需要熟練、合理的操作。熔接機(jī)完成的只是端面制備良好的待接光纖妥善放入后的工作。光纖熔接機(jī)的操作步驟如下：（1）參數(shù)設(shè)置：①光纖外形或種類選擇，包括單模、多模、特種光纖（例如含鈦光纖、色散位移光纖），以及用戶可自行編輯組合的各種類型光纖，如康寧、朗訊等不同廠家光纖對(duì)接等。②對(duì)芯方式，有些熔接機(jī)有選擇調(diào)節(jié)對(duì)芯方式的功能，如纖芯對(duì)準(zhǔn)、外徑對(duì)準(zhǔn)和預(yù)偏芯對(duì)準(zhǔn)等。③數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)設(shè)置：熔接機(jī)可以存儲(chǔ)接續(xù)記錄，可選或不選。18④放電試驗(yàn)：熔接機(jī)可通過(guò)放電試驗(yàn)來(lái)自動(dòng)檢驗(yàn)調(diào)節(jié)放電電極狀態(tài)，方法是截