OTDR原理使用詳解部分動畫

1、2012年9月2日 制作GentekOTDR目錄 為什么要使用OTDR OTDR的原理 OTDR曲線分析 各項參數(shù)設(shè)置目錄 為什么要使用OTDR OTDR的原理 OTDR曲線分析 各項參數(shù)設(shè)置通信質(zhì)量管道、人孔、手孔、防雷設(shè)施、入土出土護管1234光纜布放質(zhì)量光衰減色散基建質(zhì)量彎折、拉力、側(cè)壓力光纜施工質(zhì)量傳統(tǒng)測試方式熔接彎折活動連接器機械固定接頭斷裂光纖尾端光纖尾端標準光源發(fā)射=xdb光功率計接收=ydb測量優(yōu)點：可以直接測出全鏈路的光衰減、成本低、簡單可靠、不需要專業(yè)知識測量缺點：不能測熔接損耗、光纜彎折損耗、活動連接損耗、機械連接損耗、光纖斷裂、更不能進行距離測試標準光源-光功率計測量全

2、鏈路損耗=x-ydb工程及維護需求光纜總長度熔接損耗活動連接損耗光彎折損耗光纜總損耗故障點定位光路測量利器目錄 為什么要使用OTDR OTDR的原理 OTDR曲線分析 各項參數(shù)設(shè)置OTDR定義 定義OTDR的英文全稱是Optical Time Domain Reflectometer，中文意思為光時域反射儀 工作原理OTDR在精準時鐘電路的控制之下，按照設(shè)定的參數(shù)向光口發(fā)射光脈沖信號，之后OTDR不斷的按照一定的時間間隔從光口接收從光纖中反射回的光信號，分別按照瑞利背向散射（測試光釬的損耗）和菲涅爾反射（測試光釬的反射）的原理對光纖進行相應的測試。Rayleigh 背向散射（瑞利散射） 原因源

3、于光纖內(nèi)部微小粒子或不均勻結(jié)構(gòu)反射和吸收，當光照射到雜質(zhì)上時，一些顆粒將光重定向到不同的方向，同時產(chǎn)生了信號衰減和背向散射。 規(guī)律其損耗的大小與波長的4次方成反比，即隨著波長的增加，損耗迅速下降。光纖中某一點的后向回波可以反映出光纖中光功率的分布情況，椐此可以測試出光纖的損耗。Rayleigh 背向散射（瑞利散射） Rayleigh 背向散射（瑞利散射） 損耗：Rayleigh Backscatter(瑞利背向散射)=5Log(P0WS)-10ax(loge)式中：P0:發(fā)射的光功率（瓦）W：傳輸?shù)拿}沖寬度（秒）S：光纖的反射系數(shù)（瓦/焦耳）a：光纖的衰減系數(shù)（奈踣/米）1奈踣=8.686dB

4、x： 光纖距離Fresnel 反射（非涅爾反射） 原因當光到達折射率突變的位置（比如從玻璃到空氣）時，很大一部分光被反射回去，產(chǎn)生 Fresnel 反射，它可能比 Rayleigh 背向散射強上千倍。Fresnel 反射可通過 OTDR 軌跡的尖峰來識別。 產(chǎn)生位置這樣的反射例子有連接器、機械接頭、光纖、光纖斷裂或打開的連接器。 用途可檢測鏈路沿線的物理事件。Fresnel 反射（非涅爾反射）反射光直線返回光源(OTDR)空氣斜角端面粗糙端面骯臟端面光纖端面質(zhì)量不同，返回OTDR的反射光強度也不同OTDR 的結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)(高精度時鐘控制)CRT 或 LCD顯示器激光器探測器耦合器/分路器待測光

5、纖OTDR測試過程熔接點彎折活動連接器機械固定接頭斷裂光纖尾端光纖尾端第一步：清理光纖接口端面（法蘭口）第二步：用光功率計測試鏈路是否有光（有強光會損壞OTDR）第三步：了解待測鏈路的狀態(tài)，設(shè)置OTDR相應的參數(shù)第四步：OTDR測試及結(jié)果分析，保存OTDR測試過程熔接點彎折活動連接器機械固定接頭斷裂光纖尾端光纖尾端距離測量原理d = 2 nt0t1距離=Dt = t1 - t0C = 光速 n = 光纖纖芯的折射率損耗測量原理A熔接點入射=xdbm反射=xdbm * f(c)B入射=x-0.3dbm反射=(x-0.3)dbm * f(c)損耗=0.3dbOTDR 產(chǎn)生返回光強度（ 背向散射加上

6、反射）與光纖長度相關(guān)的光纖曲線 返回的信號電平 (dB)距離OTDR 產(chǎn)生返回光強度（ 背向散射加上反射）與光纖長度相關(guān)的光纖曲線 返回的信號電平 (dB)距離位于光纖遠端的背向散射采樣點OTDR 產(chǎn)生返回光強度（ 背向散射加上反射）與光纖長度相關(guān)的光纖曲線 返回的信號電平 (dB)距離連接這些采樣點OTDR 產(chǎn)生返回光強度（ 背向散射加上反射）與光纖長度相關(guān)的光纖曲線 返回的信號電平 (dB)距離OTDR 產(chǎn)生返回光強度（ 背向散射加上反射）與光纖長度相關(guān)的光纖曲線 返回的信號電平 (dB)距離OTDR 產(chǎn)生返回光強度（ 背向散射加上反射）與光纖長度相關(guān)的光纖曲線 返回的信號電平 (dB)距

7、離熔接損耗是一種由于信號電平在接頭點突然下降而造成的點損耗熔接損耗返回的信號電平 (dB)距離熔接時如果接點含有空氣隙，就會產(chǎn)生具有反射的點損耗。接頭損耗反射返回的信號電平 (dB)距離目錄 為什么要使用OTDR OTDR的原理 OTDR曲線分析 各項參數(shù)設(shè)置典型的后向散射信號曲線DB/DIVdbceaM/DIVa、輸入端的Fresnel反射區(qū)（即盲區(qū)）b、恒定斜率區(qū)c、局部缺陷、接續(xù)或耦合引起的不連續(xù)性d、光纖缺陷、二次反射余波等引起的反射e、輸出端的Fresnel反射 外部因素引起的可能曲線變化 這里的外部因素指施加于光纜并傳遞至光纖的張力及側(cè)向受力，還有溫度的變化。這些都會造成曲線弓形彎

8、曲。外部因素引起的弓形彎曲在外力作用下使曲線斜率改變。如圖所示，外力作用前曲線斜率恒定，在外力作用下可出現(xiàn)如下情況之一： 曲線斜率不變，衰減不變斜率變化，衰減線性增加整個長度呈弓形彎曲，各處斜率不同：衰減連續(xù)增加沿長度斜率增加，有限區(qū)域衰減線性增加實際在測試中最常見的異常曲線、原理和對策現(xiàn)象：光纖未端無菲涅爾反射峰，曲線斜率、衰減正常，無法確認光纖長度原因：光纖未端面上比較臟或光纖端面質(zhì)量差；對策：清洗光纖未端面或重新做端面； 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原因：未端幾米或幾十米光纖受側(cè)壓對策：復繞觀察有無變化1310nm1550nm現(xiàn)象：1310

9、nm光纖曲線平滑，光纖衰減斜率基本不變，衰減指標略微偏高，但1550nm光纖衰減斜率增加，衰減指標偏高；原因：束管內(nèi)余長過短，光纖受拉伸；對策：確認束管內(nèi)的余長，增加束管內(nèi)的余長 現(xiàn)象：1310nm光纖曲線平滑，光纖衰減斜率基本正常，衰減指標正常，但550nm光纖衰減斜率嚴重不良，衰減指標嚴重偏高；原因：束管內(nèi)余長過長，光纖彎曲半徑過??；對策：確認束管內(nèi)的余長，減少束管內(nèi)的余長 正常曲線 A 為盲區(qū)， B 為測試末端反射峰。測試曲線為傾斜的，隨著距離的增長，總損耗會越來越大。用總損耗（ dB ）除以總距離（ km ）就是該段纖芯的平均損耗（ dB/Km ）。異常情況 原因：（1）儀表的尾纖沒有

10、插好，光脈沖根本打不出去； （2）斷點位置比較進， OTDR 不足以測試出距離來；方法：（1） 要檢查尾纖連接情況 （2） 把 OTDR 的設(shè)置改一下，把距離、脈沖調(diào)到最小，如果還是這種情 況的話，可以判斷 1 尾纖有問題； 如果是尾纖問題，更換尾纖。非反射事件 (臺階)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)為該纖芯打折，彎曲過小，受到外界損傷等因素造成。臺階曲線遠端沒有反射峰這種情況一定要引起注意！曲線在末端沒有任何反射峰就掉下去了，如果知道纖芯原來的距離，在沒有到達纖芯原來的距離，曲線就掉下去了，這說明光纖在曲線掉下去的地方斷了，或者是光纖遠端端面質(zhì)量不好。測試距離過長這種情況

11、是出現(xiàn)在測試長距離的纖芯時， OTDR 所不能達到的距離所產(chǎn)生的情況，或者是距離、脈沖設(shè)置過小所產(chǎn)生的情況。如果出現(xiàn)這種情況， OTDR 的距離、脈沖又比較小的話，就要把距離、脈沖調(diào)大，以達到全段測試的目的，稍微加長測試時間也是一種辦法。 正增益現(xiàn)象處理正增益 正增益是由于在熔接點之后的光纖比熔接點之前的光纖產(chǎn)生更多的后向散光而形成的。事實上，光纖在這一熔接點上是熔接損耗的。常出現(xiàn)在不同模場直徑或不同后向散射系數(shù)的光纖的熔接過程中，因此，需要在兩個方向測量并對結(jié)果取平均值作為該熔接損耗。目錄 為什么要使用OTDR OTDR的原理 OTDR曲線分析 各項參數(shù)設(shè)置RangeWavelengthRe

12、solutionAveragingPulse width測 試 范 圍范圍 是指距離 或顯示范圍。對這一參數(shù)的設(shè)置意味著告訴OTDR應該在屏幕上顯示多長距離。為了顯示整個光纖曲線，設(shè)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實際待測光纖長20% 。對于25公里的光纖，選擇13公里測試范圍是過短了。對于25公里的光纖，選擇32公里測試范圍是比較合適的必須注意，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過大而無效的測試數(shù)據(jù)文件，造成存貯空間的浪費。測 試 范 圍選擇164Km 測試范圍對于 7.6Km 的實際光纖來說是過長了。文件

13、尺寸: 9Km 范圍 = 2kbytes 164Km 范圍 = 10kbytes脈 沖 寬 度脈沖寬度 表示脈沖的時間長度，同時也可換算為脈沖在光纖上所占的空間長度。10ns = 1 米100ns = 10 米10,000ns = 1,000 米OTDR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。30ns1980ns7620ns3860ns960ns480ns240ns120ns脈沖寬度 與盲區(qū)和動態(tài)范圍直接相關(guān)。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

14、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)但噪聲很大脈 沖 寬 度 1脈 沖 寬 度 2965m3,165ft540m1,773ft7620ns960ns120ns盲 區(qū)在被測光纖始端，脈沖寬度的影響是顯而易見的。 下圖中，位于540米處的第一個接頭點在長脈寬下觀察不到。3,000950 250長脈寬中脈寬短脈寬965m3,165ft540m1,773ft7620ns960ns120ns拖 尾不同的脈寬在接頭處會產(chǎn)生不同長度的拖尾。對于不同的脈寬，拖尾長度亦有不同，下圖例中960ns脈寬時的拖尾淹沒了第二個接頭。機械接頭在同樣脈寬下的拖尾將大于熔接接頭。這里所談及的拖尾即是我們

15、通常所說的事件盲區(qū)。km35070動 態(tài) 范 圍脈寬決定了可測試的光纖長度較長的脈寬可得到較大的動態(tài)范圍.以長脈寬 (7620ns) OTDR能夠測量 很遠。 但盲區(qū)也比較大。以中等脈寬 (120ns) 測量 20公里。噪聲變的比較大。以中等脈寬 (960ns) OTDR能夠較好地測量 40余公里。 盲區(qū)也比較適中。All measurements taken at 1310nm Wavelength波 長如果可能，總是同時測試1310和1550納米兩個波長以便比較不同波長上的測試結(jié)果，判斷光纜是否受到應力。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(jié)果。測試波長越長，對光纖彎曲越敏

16、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。分辨率（數(shù)據(jù)采樣間隔） 確定了事件點的定位精度OTDR在測試時沿光纖長度方向以固定的間隔進行數(shù)據(jù)采樣，采樣間隔越短，采集的數(shù)據(jù)也越多，同時意味著定位精度越高，但與此同時測試花費的時間也會越長，測試結(jié)果文件也越大。文件大小: 8m 采樣 = 4kbytes 1m 采樣= 32kbytes分 辨 率1 m 采樣8 m 采樣光纖端點的讀出值可能由于+/-一個采樣點而不同。在此情況下，由于分辨率設(shè)置而導致的讀出誤差可能達到 8米 。紅線 = 1m 分辨率綠線 = 8m 分辨率平 均平均 (有時也稱為掃描) 可降低測試結(jié)果