光纖通信測(cè)試法

光纖通信測(cè)試法（OTDR）的參數(shù)設(shè)置及常常利用方式通信是以光波作載波以光纖為傳輸媒介的通信方式。光纖通信由于傳輸距離遠(yuǎn)、信息容量大且通信質(zhì)量高等特點(diǎn)而成為現(xiàn)今信息傳輸?shù)闹饕滞?，是“信息高速公路”的基石。光纖測(cè)試技術(shù)是光纖應(yīng)用領(lǐng)域中最普遍、最大體的一項(xiàng)專門技術(shù)。o是光纖測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域中的主要，它被普遍應(yīng)用于光纜線路的保護(hù)、施工當(dāng)中，可進(jìn)行光纖長(zhǎng)度、光纖的傳輸衰減、接頭衰減和故障定位等的測(cè)量。。丁口區(qū)具有測(cè)試時(shí)刻短、測(cè)試速度快、測(cè)試精度高等長(zhǎng)處。1支持OTDR技術(shù)的兩個(gè)大體公式OTDR（OpticalTimeDomainReflectometer,光時(shí)域反射儀）是利用光脈沖在光纖中傳輸時(shí)的瑞利散射和菲涅爾反射所產(chǎn)生的背向散射而制成的高科技、高精密的光電一體化儀表。半導(dǎo)體光源（LED或LD）在驅(qū)動(dòng)電路調(diào)制下輸出光脈沖，通過(guò)定向光耦合器和活動(dòng)連接器注入被測(cè)光纜線路成為入射光脈沖。入射光脈沖在線路中傳輸時(shí)會(huì)在沿途產(chǎn)生瑞利散射光和菲涅爾反射光，大部份瑞利散射光將折射入包層后衰減，其中與光脈沖傳播方向相反的背向瑞利散射光將會(huì)沿著光纖傳輸?shù)骄€路的進(jìn)光端口，經(jīng)定向耦合分路射向光電探測(cè)器，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，通太低噪聲放大和數(shù)字平均化處置，最后將處置過(guò)的電信號(hào)與從光源背面發(fā)射提取的觸發(fā)信號(hào)同步掃描在示波器上成為反射光脈沖。返回的有效信息由OTDR的探測(cè)器來(lái)測(cè)量，它們就作為被測(cè)光纖內(nèi)不同位置上的時(shí)刻或曲線片斷。按照發(fā)射信號(hào)到返回信號(hào)所用的時(shí)刻，再肯定光在石英物質(zhì)中的速度，就可以夠計(jì)算出距離(光纖長(zhǎng)度)L(單位：m),如式(1)所示。一C皿物三打必碎1式(1)中，n為平均折射率，41為傳輸時(shí)延。利用入射光脈沖和反射光脈沖對(duì)應(yīng)的功率電平和被測(cè)光纖的長(zhǎng)度就可以夠計(jì)算出衰減a(單位：dB/km),如式(2)所示：a=A/L—(p}—p2)/2L (2)2保障OTDR精度的五個(gè)參數(shù)設(shè)置2．1測(cè)試波長(zhǎng)選擇由于OTDR是為光纖通信服務(wù)的，因此在進(jìn)行光纖測(cè)試前先選擇測(cè)試波長(zhǎng)，單模光纖只選擇1nm或1nm。由于1550nm波長(zhǎng)對(duì)光纖彎曲損耗的影響比1310nm波長(zhǎng)敏感得多，因此無(wú)論是光纜線路施工仍是光纜線路保護(hù)或進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、教學(xué)，利用OTDR對(duì)某條光纜或某光纖傳輸鏈路進(jìn)行全程光纖背向散射信號(hào)曲線測(cè)試，一般多選用1550nm波長(zhǎng)。nm和1550nm兩波長(zhǎng)的測(cè)試曲線的形狀是一樣的，測(cè)得的光纖接頭損耗值也大體一致。若在1550nm波長(zhǎng)測(cè)試沒(méi)有發(fā)覺(jué)問(wèn)題，那么1310nm波長(zhǎng)測(cè)試也肯定沒(méi)問(wèn)題。選擇1550nm波長(zhǎng)測(cè)試，能夠很容易發(fā)覺(jué)光纖全程是不是存在彎曲過(guò)度的情形。若發(fā)覺(jué)曲線上某處有較大的損耗臺(tái)階，再用1310nm波長(zhǎng)復(fù)測(cè)，若在1310nm波長(zhǎng)下?lián)p耗臺(tái)階消失，說(shuō)明該處的確存在彎曲過(guò)度情形，需要進(jìn)一步查找并排除。若在1310nm波長(zhǎng)下?lián)p耗臺(tái)階一樣大，則在該處光纖可能還存在其他問(wèn)題，還需要查找排除。在單模光纖線路測(cè)試中，應(yīng)盡可能選用1550nm波長(zhǎng)，如此測(cè)試效果會(huì)更好。2．2光纖折射率選擇此刻利用的單模光纖的折射率大體在0?0范圍內(nèi)，要按照光纜或光纖生產(chǎn)廠家提供的實(shí)際值來(lái)精準(zhǔn)選擇。對(duì)于單模光纖，在實(shí)際測(cè)試時(shí)若用1310nm波長(zhǎng)，折射率一般選擇在0；若用1550nm波長(zhǎng)，折射率一般選擇在5。折射率選擇不準(zhǔn)，影響測(cè)試長(zhǎng)度。在式（1）中折射率若誤差，則在50000m的中繼段會(huì)產(chǎn)生約35m的誤差。在光纜保護(hù)和故障排查時(shí)很小的失誤便會(huì)帶來(lái)明顯的誤差，測(cè)試時(shí)必然要引發(fā)足夠的重視。2．3測(cè)試脈沖寬度選擇設(shè)置的光脈沖寬度過(guò)大會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的菲涅爾反射，會(huì)使盲區(qū)加大。較窄的測(cè)試光脈沖雖然有較小的盲區(qū)，可是測(cè)試光脈沖過(guò)窄光陰功率肯定過(guò)弱，相應(yīng)的背向散射信號(hào)也弱，背向散射信號(hào)曲線會(huì)起伏不平，測(cè)試誤差大。設(shè)置的光脈沖寬度既要能保證沒(méi)有過(guò)強(qiáng)的盲區(qū)效應(yīng)，又要能保證背向散射信號(hào)曲線有足夠的分辨率，能看清光纖沿線上每一點(diǎn)的情形。一般是按照被測(cè)光纖長(zhǎng)度，先選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)臏y(cè)試脈寬，預(yù)測(cè)試一兩次后，從中肯定一個(gè)最佳值。被測(cè)光纖的距離較短（小于5000m）時(shí)，盲區(qū)能夠在10m以下；被測(cè)光纖的距離較長(zhǎng)（小于50000m）時(shí)，盲區(qū)能夠在m以下；被測(cè)光纖的距離很長(zhǎng)（小于2500000m）時(shí)，盲區(qū)可高達(dá)2000m以上。在單盤測(cè)試時(shí)，恰被選擇光脈沖寬度（50nm）能夠使盲區(qū)在10m以下。通過(guò)雙向測(cè)試或多次測(cè)試取平均值，盲區(qū)產(chǎn)生的影響會(huì)更小。.4測(cè)試量程選擇OTDR的量程是指OTDR的橫坐標(biāo)能達(dá)到的最大距離。測(cè)試時(shí)應(yīng)按照被測(cè)光纖的長(zhǎng)度選擇量程，量程是被測(cè)光纖長(zhǎng)度的1．5倍比較好。量程選擇過(guò)小時(shí)，光時(shí)域反射儀的顯示屏上看不全面；量程選擇過(guò)大時(shí)，光時(shí)域反射儀的顯示屏上橫坐標(biāo)緊縮看不清楚。按照工程技術(shù)人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，測(cè)試量程選擇能使背向散射曲線大約占到OTDR顯示屏的70%時(shí)，無(wú)論是長(zhǎng)度測(cè)試仍是損耗測(cè)試都能取得比較好的直視效果和準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。在光纖通信系統(tǒng)測(cè)試中，鏈路長(zhǎng)度在幾百到幾千千米，中繼段長(zhǎng)度40?60km,單盤光纜長(zhǎng)度2?4km,合選擇OTDR的量程能夠取得良好的測(cè)試效果。2．5平均化時(shí)刻選擇由于背向散射光信號(hào)極為微弱,一般采用多次統(tǒng)計(jì)平均的方式來(lái)提高信噪比。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化處置以消除隨機(jī)事件,平均化時(shí)刻越長(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)刻為3min取得的動(dòng)態(tài)范圍比平均化時(shí)刻為1min取得的動(dòng)態(tài)范圍提高dB。一般來(lái)講平均化時(shí)刻越長(zhǎng),測(cè)試精度越高。為了提高測(cè)試速度，縮短整體測(cè)試時(shí)刻，測(cè)試時(shí)刻可在?3min內(nèi)選擇。在光纖通信接續(xù)測(cè)試中，選擇min(90s)就可取得滿意的效果。3實(shí)施OTDR測(cè)試的三種常常利用方式OTDR對(duì)光纜和光纖進(jìn)行測(cè)試時(shí)節(jié)，測(cè)試場(chǎng)合包括光纜和光纖的出廠測(cè)試，光纜和光纖光纜的施工測(cè)試，光纜和光纖的保護(hù)測(cè)試和按期測(cè)試。OTDR的測(cè)試連接如圖1所示。械例光纖0LDROTDR背向散射法測(cè)試連接圖示。械例光纖0LDROTDR背向散射法測(cè)試連接圖測(cè)試連接的方式是：OTDR一光纖連接器一第1盤光纜一第2盤光纜一第n盤光纜，終端不連接任何設(shè)備。按如實(shí)際測(cè)試工作主要有以下三種方式：.1OTDR后向測(cè)試法采用這種方式主要對(duì)光纜接續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，光纜接續(xù)必然要配備專用光纖熔接機(jī)和光時(shí)域反射儀(OTDR)。熔接機(jī)在熔接完一根纖芯后一般都會(huì)給出那個(gè)接點(diǎn)的估算衰耗值。這種方式測(cè)試有三個(gè)長(zhǎng)處：(1)OTDR固定不動(dòng)，省略了儀表轉(zhuǎn)移所需車輛和大量人力物力；(2)測(cè)試點(diǎn)選在有市電而不需配汽油發(fā)電機(jī)的地方；(3)測(cè)試點(diǎn)固定，減少了光纜開(kāi)剝。同時(shí)該方式也有兩個(gè)缺點(diǎn)：(1)因受距離和地形限制，有時(shí)無(wú)法保證聯(lián)絡(luò)的暢通；(2)隨著接續(xù)距離的不斷增加，OTDR的測(cè)試量程和精度受到限制。目前解決這些問(wèn)題一般有三種方式：①在市內(nèi)和市郊用移動(dòng)電話可使測(cè)試人員和接續(xù)人員隨時(shí)維持聯(lián)絡(luò)，便于組織和協(xié)調(diào)，有利于提高工作效率。②用光電話進(jìn)行聯(lián)絡(luò)?？隙ê糜靡桓饫w(如藍(lán)色光纖單元紅色光纖)接在光電話上作聯(lián)絡(luò)線。固然最后這根作聯(lián)絡(luò)用的光纖在熔接和盤纖時(shí)就因無(wú)法聯(lián)絡(luò)而不能進(jìn)行監(jiān)測(cè)了。即便如此，出現(xiàn)問(wèn)題的可能性仍會(huì)大大降低(若是是芯光纜，出現(xiàn)問(wèn)題的概率會(huì)降到原來(lái)的1／24以下)。③當(dāng)光纜接續(xù)達(dá)到一個(gè)中繼距離時(shí)，OTDR向前移動(dòng)。測(cè)試實(shí)踐證明，這些監(jiān)測(cè)方式對(duì)保證質(zhì)量、減少返工是行之有效的。.2OTDR前向單程測(cè)試法OTDR在光纖接續(xù)方向前一個(gè)接頭點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，用施工車輛將測(cè)試儀表和測(cè)試人員始終超前轉(zhuǎn)移。利用這種方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)試點(diǎn)與接續(xù)點(diǎn)始終只有一盤光纜長(zhǎng)度，測(cè)試接頭衰耗準(zhǔn)確性高，而且便于通信聯(lián)絡(luò)。目前一盤光纜長(zhǎng)度大約為2?3km,一般地形下利用就可保證通信聯(lián)絡(luò)。若光纜有皺紋鋼帶保護(hù)層，也可利用磁石電話進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。這種測(cè)試方式的缺點(diǎn)也很明顯，OTDR要搬到每一個(gè)測(cè)試點(diǎn)費(fèi)工費(fèi)時(shí)，又無(wú)益于儀表的保護(hù)；測(cè)試點(diǎn)還受地形限制，尤其是線路遠(yuǎn)離公路、地形復(fù)雜時(shí)更為麻煩。選用便攜型OTDR進(jìn)行監(jiān)測(cè)，近距離測(cè)試對(duì)儀表的動(dòng)態(tài)范圍要求不高，且小型0TDR體積小重量輕移動(dòng)方便，如此可大大減小測(cè)試人員工作量，提高測(cè)試速度和工作效率。.3OTDR前向雙程測(cè)試法OTDR位置仍同“前向單程”監(jiān)測(cè)，但在接續(xù)方向的始端將兩根光纖別離短接，組成回路。這種方式即可知足中繼段光纖測(cè)試，也可對(duì)光纖接續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)中繼段光纖測(cè)試能夠在光時(shí)域反射儀的顯示屏上很清楚地看到入射光脈沖、反射光脈沖、接頭點(diǎn)、斷裂點(diǎn)、故障點(diǎn)和衰減散布曲線。OTDR測(cè)試事件類型及顯示如圖2所示，它能夠?yàn)楣饫|保護(hù)提供方便。對(duì)光纖接續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)由于增加了環(huán)回點(diǎn)，所以能在OTDR上測(cè)出接續(xù)衰耗的雙向值。這種方式的長(zhǎng)處是能準(zhǔn)確評(píng)估接頭的好壞。由于測(cè)試原理和光纖結(jié)構(gòu)上的原因，用OTDR單向監(jiān)測(cè)會(huì)出現(xiàn)虛假增益的現(xiàn)象，相應(yīng)地也會(huì)出現(xiàn)虛假大衰耗現(xiàn)象。對(duì)一個(gè)光纖接頭來(lái)講，兩個(gè)方向衰減值的數(shù)學(xué)平均數(shù)才能準(zhǔn)確反映其真實(shí)的衰耗值。比如一個(gè)