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、機具

光纜線路維護(hù)所使用的儀表、機具多數(shù)屬于精密儀器，不但需要加強管理，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、機具主要有光時域反射儀（OTDR）、光纖熔接機、光話機、光源光功率計、光纖識別器、管線探測儀和全自動多芯光纖熔接機、PMD測試儀表；還介紹了熔接機異?，F(xiàn)象以及問題的確認(rèn)和處理方法。通過學(xué)習(xí)要求：1.掌握光時域反射儀；2.光源、光功率計；3.光纖熔接機操作方法；4.熟悉光纖識別器的應(yīng)用。1光時域反射儀（OTDR）2OTDR是一個使用率非常高的光纖測試儀表之一，它在光纜線路維護(hù)中起著非常重要的作用。它能實現(xiàn)如下多種測試功能：⒈長度測試：例如單盤測試長度、光纖鏈路長度。⒉定位測試：如光纖鏈路中的熔接點、活動連接點、光纖裂變點、斷點等的位置。⒊損耗測試：以上所述各種事件點的連接、插入、回波損耗，單盤或鏈路的損耗和衰減。⒋特殊測試：例如據(jù)已知長度光纖推測折射率等。除了測試功能外，它還能實現(xiàn)光纖檔案存儲、打印以及當(dāng)前、歷史檔案對比等功能。3目前，OTDR的品牌較多，其測試方法大同小異，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）開啟電源，進(jìn)行自檢。（3）確認(rèn)待測光纖無光，檢查光纖對端沒接入其他設(shè)備、儀器。（4）清擦待測光纖，正確將待測光纖插入OTDR的耦合器內(nèi)。如果待測光纖沒有連接到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（實時）狀態(tài)估測鏈路長度（距離范圍設(shè)置為80KM），同時橫向放大一檔，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)合測試的具體情況進(jìn)行。4（7）開啟激光。經(jīng)過一定時間優(yōu)化，關(guān)閉激光器，對測量曲線進(jìn)行分析。（8）備份曲線：如需要，按選擇存儲空間→命名軌跡→存儲軌跡步驟即可。（9）提取曲線：如需要，按選擇存儲空間→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。注意事項及保養(yǎng)：（1）注意存放、使用環(huán)境要清潔、干燥、無腐蝕。（2）光耦合器連接口要保持清潔，在成批測試光纖時，盡量采用過渡光跳線連接，以減少直接插拔次數(shù)，避免損壞連接口。5

（3）光源開啟前確認(rèn)對端無設(shè)備接入，以免損壞激光器或損壞對端設(shè)備。（4）盡量避免長時間開啟光源。（5）長期不用時每月作通電檢查。（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)置測量參數(shù)包括：

(1)波長選擇(λ)：因不同的波長對應(yīng)不同的光線特性(包括衰減、微彎等)，測試波長一般遵循與系統(tǒng)傳輸通信波長相對應(yīng)的原則，即系統(tǒng)開放1550波長，則測試波長為1550nm。

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(2)脈寬(PulseWidth)：脈寬越長，動態(tài)測量范圍越大，測量距離更長，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來表示。

(3)測量范圍(Range)：

OTDR測量范圍是指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。最佳測量量程稍大于被測光纖長度。

(4)平均時間：由于后向散射光信號極其微弱，一般采用統(tǒng)計平均的方法來提高信噪比，平均時間越長，信噪比越高。例如，3min的獲得取將比1min的獲得取提高0.8dB的動態(tài)。但超過10min的獲得取時間對信噪比的改善并不大。一般平均時間不超過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)與距離測量有關(guān)，后向散射系數(shù)則影響反射與回波損耗的測量結(jié)果。這兩個參數(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的光，對光電探測器的輸出取樣，得到OTDR曲線，對曲線進(jìn)行分析即可了解光纖質(zhì)量。

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2.經(jīng)驗與技巧

(1)光纖質(zhì)量的簡單判別：正常情況下，OTDR測試的光纖曲線主體(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)波長的選擇和單雙向測試：

1550波長測試距離更遠(yuǎn)，1550nm比1310nm光纖對彎曲更敏感，1550nm比1310nm單位長度衰減更小、1310nm比1550nm測的熔接或連接器損耗更高。在實際的光纜維護(hù)工作中一般對兩種波長都進(jìn)行測試、比較。對于正增益現(xiàn)象和超過距離線路均須進(jìn)行雙向測試分析計算，才能獲得良好的測試結(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的輸出接頭和被測活接頭，否則插入損耗太大、測量不可靠、曲線多噪音甚至使測量不能進(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，因為它們可使光纖連接器內(nèi)粘合劑溶解。

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

(5)鬼影的識別與處理：

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

識別鬼影：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反射事件與始端距離的倍數(shù)，成對稱狀。

消除鬼影：選擇短脈沖寬度、在強反射前端(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曲線上可能會產(chǎn)生正增益現(xiàn)象。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)果取平均作為該熔接損耗。在實際的光纜維護(hù)中，也可采用≤0.08dB即為合格的簡單原則。

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(7)附加光纖的使用：附加光纖是一段用于連接OTDR與待測光纖、長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量。

一般來說，OTDR與待測光纖間的連接器引起的盲區(qū)最大。在光纖實際測量中，在OTDR與待測光纖間加接一段過渡光纖，使前端盲區(qū)落在過渡光纖內(nèi)，而待測光纖始端落在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OTDR加一段過渡光纖來測量。如要測量首、尾兩端連接器的插入損耗，可在每端都加一過渡光纖。

3.測試誤差的主要因素⑴OTDR測試儀表存在的固有偏差

由OTDR的測試原理可知，它是按一定的周期向被測光纖發(fā)送光脈沖，再按一定的速率將來自光纖的背向散射信號抽樣、量化、編碼后，存儲并顯示出來。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測試儀表操作不當(dāng)產(chǎn)生的誤差

在光纜故障定位測試時，OTDR儀表使用的正確性與障礙測試的準(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測試光纖長度時，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)置誤差而造成的測試誤差。

②量程范圍選擇不當(dāng)OTDR儀表測試距離分辯率為1米時，它是指圖形放大到水平刻度為25米/格時才能實現(xiàn)。儀表設(shè)計是以光標(biāo)每移動25步為1滿格。在這種情況下，光標(biāo)每移動一步，即表示移動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)每移動一步，距離就會偏移80米。由此可見，測試時選擇的量程范圍越大，測試結(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OTDR的動態(tài)范圍也越大，相應(yīng)盲區(qū)也就大。

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

⑤光標(biāo)位置放置不當(dāng)

光纖活動連接器、機械接頭和光纖中的斷裂都會引起損耗和反射，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)多年來一直是一個有爭議的問題，部頒YDJ44-89《電信網(wǎng)光纖數(shù)字傳輸系統(tǒng)施工及驗收暫行規(guī)定》簡稱《暫規(guī)》，對光纖接續(xù)損耗的測量方法做了規(guī)定，但沒有規(guī)定明確的標(biāo)準(zhǔn)。原信產(chǎn)部鄭州設(shè)計院在中國電信南九試驗段以后的工程中提出了中繼段單纖平均接續(xù)損耗0.08dB/個的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，以后的干線工程均沿用。13光源、光功率計14光源、光功率計為配套使用的測量儀表，一般是測量光纖鏈路損耗。測量方法有剪斷法和介入測量法。光源、光功率計測試鏈路損耗步驟：（1）開機檢查電源能量情況，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。如果需測試中繼段光纖通道總衰減，即從光發(fā)送機光接口外到光收機光節(jié)口外之間的光纖通道總衰減。15（4）測量：在需測鏈路的兩端用光跳線通過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：如果測量中出現(xiàn)某一鏈路與其他相同傳輸條件的鏈路功率相差過大，應(yīng)重新清擦連接部位，仍然偏差過大，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或其他儀器核實鏈路中的實際情況。在測試光纜鏈路時最好是使用和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備波長一致的光源進(jìn)行測試。并且要注意待測光纖及連接器的型號匹配。16熔接機熔接機17光纖的接續(xù)是一項人工與設(shè)備良好配合的過程，而且還需要多種專用工具，例如開纜工具、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接等。②對芯方式，有些熔接機有選擇調(diào)節(jié)對芯方式的功能，如纖芯對準(zhǔn)、外徑對準(zhǔn)和預(yù)偏芯對準(zhǔn)等。③數(shù)據(jù)顯示存儲設(shè)置：熔接機可以存儲接續(xù)記錄，可選或不選。18④放電試驗：熔接機可通過放電試驗來自動檢驗調(diào)節(jié)放電電極狀態(tài)，方法是截