傳輸線路維護(hù)技術(shù)培訓(xùn)(儀器儀表OTDR部分)

光纜線路維護(hù)技術(shù)培訓(xùn)南京欣網(wǎng)視訊通信科技有限公司宣城移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)中心

2011年09月

------儀器儀表OTDR部分OTDR的相關(guān)介紹OTDR基本知識(shí)31OTDR的工作原理3332內(nèi)容提要OTDR的常規(guī)使用3435光纖斷點(diǎn)定位與誤差分析OTDR基本知識(shí)OTDR的制造原理：它是利用光的背向散射和菲涅爾反射原理制作的；背向散射法（1）：在光纖始端數(shù)值孔徑以內(nèi)，測量反射回來的瑞利散射光的

一種非破壞性的光纖損耗測量法；背向散射法（2）：將大功率的窄脈沖光注入被測光纖，然后在同一端檢測沿

光纖背向返回的散射光功率；瑞利散射：它是材料分子對(duì)光波產(chǎn)生散射的一種物理現(xiàn)象；瑞利散射光：它只能在數(shù)值孔徑以內(nèi)才能沿光纖傳輸，又因?yàn)楣饫w存在著損

耗，所以散射光是沿傳播方向逐漸減少，且減少的程度取決于

光纖的衰減系數(shù)和長度?；谝陨显颍诠饫w始端接受數(shù)值孔徑以內(nèi)的返回散射光，同樣具有光纖損耗的信息。這就是背向散射法測量的光纖損耗的原理。利用這種工作原理做成的儀表，叫做光時(shí)域反射儀，英文縮寫OTDR。OTDR的實(shí)際應(yīng)用：、測量光纖斷點(diǎn)的位置、光纖的衰減、光纖的接頭損耗、測量光纖的長度、測量光纖沿長度的衰減分布、臺(tái)站之間的纖芯的對(duì)應(yīng)關(guān)系OTDR的日常維護(hù)、勿使用非給定的AC/DC轉(zhuǎn)換器或電池，否則回對(duì)儀器造成傷害；、電池一定要充滿，否則將縮短其可使用的時(shí)間；、在幾周內(nèi)不使用OTDR時(shí)，將電池取出，以延長其壽命，并在下次使用重新充電；、面板、被板、機(jī)箱不要用汽油、三氯乙烯、苯或酒精這樣的產(chǎn)品清洗，應(yīng)使用肥皂水進(jìn)行清洗；、清潔屏幕請(qǐng)使用防靜電產(chǎn)品；、一般光接頭的使用壽命為幾百次，因此建議最好盡量少使用；、對(duì)光接頭的清潔及小心使用是對(duì)測量能力極端重要的；、光接頭必須清潔而無灰塵，不使用時(shí)，請(qǐng)加上提供的保護(hù)套。OTDR的參數(shù)設(shè)置：線路故障判斷和纖芯損耗測試中，正確設(shè)置OTDR的參數(shù)才能快速有效的判斷出故障點(diǎn)的位置和纖芯損耗值?，F(xiàn)將我單位使用的G.652單模光纖OTDR參數(shù)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)歸納如下：1、探測條件參數(shù)設(shè)置：A、激光波長：1550nm注意：現(xiàn)階段宣城移動(dòng)目前所用光纖的本地網(wǎng)大多波長為1550nm,接入網(wǎng)波長為1310nm。但對(duì)同一根光纖，不同波長下進(jìn)行的測試會(huì)得到不同的損耗結(jié)果。測試波長越長，對(duì)光纖彎曲越敏感。故測量時(shí)須設(shè)為該值，此值改變時(shí)，光纖參數(shù)菜單中的波長和散射系數(shù)值也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生改變。OTDR基本知識(shí)B、模式：手動(dòng)

注意：該項(xiàng)若設(shè)為自動(dòng)，則脈沖、范圍、分辨率三項(xiàng)不可設(shè)置，系統(tǒng)將進(jìn)行自動(dòng)配置數(shù)據(jù)進(jìn)行測試。但為了測量更加準(zhǔn)確，應(yīng)設(shè)為手動(dòng)。C、脈沖：視探測距離而定

注意：脈沖設(shè)得越窄，盲區(qū)越小，但探測距離短；脈沖設(shè)的越寬，盲區(qū)越大，但探測距離長。D、范圍：視探測距離而定

注意：范圍的設(shè)置必須是大于實(shí)際距離的1.4倍。E、分辨率：自動(dòng)注意：分辨率設(shè)為自動(dòng)才能根據(jù)脈沖和范圍的改變而自動(dòng)改變?yōu)橄鄳?yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。F、探測時(shí)間/平均化次數(shù)：

注意：該項(xiàng)設(shè)置范圍可根據(jù)探測光纜長度設(shè)置。時(shí)間/次數(shù)越長越準(zhǔn)確。2、測量結(jié)果參數(shù)設(shè)置A、接頭門限：全部注意：此值為默認(rèn)值。若設(shè)為沒有，則測試?yán)w芯時(shí)跡線

圖不顯示接頭損耗值，但時(shí)間表中有顯示。B、反射門限：全部注意：此值為默認(rèn)值。若設(shè)為沒有，則測試?yán)w芯時(shí)跡線

圖不顯示反射數(shù)據(jù)，但時(shí)間表中有顯示。OTDR基本知識(shí)C、斜率門限：選默認(rèn)值＞0.10dB/km注意：此值為默認(rèn)值。即測線路時(shí)當(dāng)測到小于0.10dB/km的斜率時(shí)不顯示出來。若設(shè)為沒有，測沒有斜率數(shù)據(jù)。D、光纖末端門限：自動(dòng)注意：此值為默認(rèn)值。E、顯示鬼影：是注意：此值為默認(rèn)值。F、測量斜率：線形注意：此值為默認(rèn)值。即斜率的測量是以線形來判斷

的，它的精確度比兩點(diǎn)要高。

G、發(fā)射光纜：不注意：此值為默認(rèn)值。H、測量顯示：全部

注意：此值為默認(rèn)值，即在測量出的線路跡線圖上顯

示距離、接頭損耗、反射、斜率的數(shù)據(jù)。若設(shè)為沒有，則測試?yán)w芯時(shí)跡線

圖上無這些數(shù)據(jù)顯示，需在時(shí)間表中才能查詢到這些數(shù)據(jù)。I、表中的標(biāo)識(shí)：設(shè)為默認(rèn)值。3、光纖參數(shù)設(shè)置A、波長：1550nmSM注意：宣城移動(dòng)目前采用的光纖都是單模光纖。B、折射率：1.4681注意：此參數(shù)很重要。折射率參數(shù)的正確設(shè)置關(guān)系到線路距離的測量是否準(zhǔn)確。C、散射系數(shù)：—81注意：此參數(shù)很重要。散射系數(shù)參數(shù)的正確設(shè)置關(guān)系到線路損耗的測量是否準(zhǔn)確。

OTDR基本知識(shí)光纜線路測試量化標(biāo)準(zhǔn)光纜線路發(fā)生中斷后，只有迅速準(zhǔn)確的用OTDR判出線路的故障點(diǎn)位置才能使搶修工作正常有序的開展，最低限度減少線路阻斷時(shí)間。現(xiàn)將線路測試量化標(biāo)準(zhǔn)頒布如下：纖芯數(shù)時(shí)間所要完成的工作1芯5分鐘正確設(shè)置波長、脈沖、范圍、分辨率、折射率、散射系數(shù)等參數(shù)，準(zhǔn)確判斷出故障點(diǎn)位置2芯8分鐘正確設(shè)置波長、脈沖、范圍、分辨率、折射率、散射系數(shù)等參數(shù)，準(zhǔn)確判斷出故障點(diǎn)位置光纜線路搶代通量化標(biāo)準(zhǔn)光纜線路發(fā)生中斷后，應(yīng)迅速趕到故障現(xiàn)場，組織人員以最快的速度進(jìn)行線路的搶代通，最低限度減少線路阻斷時(shí)間。為提高各維護(hù)區(qū)的搶修速度，杜絕在搶修時(shí)出現(xiàn)不緊不慢、拖拉延誤的現(xiàn)象，現(xiàn)將線路搶代通量化標(biāo)準(zhǔn)頒布如下：纖芯數(shù)時(shí)間所要完成的工作在用2芯20分鐘開剝光纜、套熱熔管保護(hù)、接通在用線路、進(jìn)接頭盒固定在用4芯25分鐘開剝光纜、套熱熔管保護(hù)、接通在用線路、進(jìn)接頭盒固定在用6芯及以上開剝光纜、進(jìn)接頭盒固定、套熱熔管保護(hù)、接通在用線路OTDR基本知識(shí)注意事項(xiàng)：請(qǐng)小心連接光纖，否則測試結(jié)果將受到較大影響。請(qǐng)勿使用非給定的AC/DC轉(zhuǎn)換器，或電池。否則會(huì)對(duì)本儀器造成損害。當(dāng)電池充電量已經(jīng)超過95%時(shí)，充電將不會(huì)開始。（一旦充電完畢，指示燈將滅，變壓器可取下。）電池一定要充滿，否則將縮短其可使用時(shí)間。只有當(dāng)電池完全充滿后（一般須2個(gè)半小時(shí)/一個(gè)電池），在屏幕上顯示的充電量才是準(zhǔn)確的。當(dāng)您在幾周內(nèi)不使用OTDR時(shí)，請(qǐng)將電池取出，以延長其壽命，并在下次使用時(shí)，重新充電。當(dāng)室內(nèi)溫度超過閾值時(shí)，充電將自動(dòng)停止。（正常溫度為：25℃）當(dāng)OTDR工作于電池供電的情況，建議背景燈不使用30秒選項(xiàng)，以盡量延長電池的供電時(shí)間。面板、被板及機(jī)箱不要用汽油、三氯乙烯，苯或酒精這樣的產(chǎn)品清洗。請(qǐng)使用肥皂水進(jìn)行清理。10）清潔屏幕請(qǐng)使用防靜電產(chǎn)品。11）一般光接頭的使用壽命為幾百次。因此建議最好盡量少的使用。12）此儀器的設(shè)計(jì)是在常規(guī)的環(huán)境中正常使用。因此對(duì)光接頭的清潔及小心使用是對(duì)測量能力極端重要的。13）光接頭必須清潔而無灰塵。當(dāng)其不被使用時(shí)，請(qǐng)加上提供的保護(hù)套。OTDR基本知識(shí)OTDR的相關(guān)介紹OTDR基本知識(shí)31OTDR的工作原理3332內(nèi)容提要OTDR的常規(guī)使用3435光纖斷點(diǎn)定位與誤差分析OTDR的相關(guān)介紹OTDR的發(fā)展外國品牌：安捷倫（Agilent）、安立（ANRITSU）、EXFO、、韋夫泰克WAVETEK、安藤等國內(nèi)品牌：41所（AV6411型OTDR)選擇如選擇40/39dB動(dòng)態(tài)范圍的，那么它的測試距離為:當(dāng)λ＝1310nm，L＝40/0.35=114KM當(dāng)λ＝1550nm，L＝39/0.25=156KMOTDR共分三個(gè)主要部分(如圖）：1）光模塊單元，主要功能是光的收發(fā)、光放大和光功率的調(diào)制。2）控制電路單元，主要進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。3）

CPU、顯示器單元，主要用于信息處理和顯示信息。OTDR的相關(guān)介紹控制系統(tǒng)CRT或LCD

顯示器激光器探測器耦合器/分路器待測光纖OTDR的相關(guān)介紹OTDR基本知識(shí)31OTDR的工作原理3332內(nèi)容提要OTDR的常規(guī)使用3435光纖斷點(diǎn)定位與誤差分析OTDR的工作原理掌握OTDR的工作原理有助于使用有助于儀表維護(hù)有助于分析測試誤差特別提示：當(dāng)不能確定被測試光纖是否有業(yè)務(wù)時(shí)，應(yīng)先用光功率計(jì)或光纖識(shí)別器測試是否有業(yè)務(wù)運(yùn)行，以免損壞OTDR或其它相關(guān)設(shè)備。概述OTDR是光纜工程施工和光纜線路維護(hù)工作中最重要的測試儀器，它能將長100多公里光纖的完好情況和故障狀態(tài)，以一定斜率直線（曲線）的形式清晰的顯示在幾英寸的液晶屏上。根據(jù)事件表的數(shù)據(jù)，能迅速的查找確定故障點(diǎn)的位置和判斷障礙的性質(zhì)及類別，對(duì)分析光纖的主要特性參數(shù)能提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。工作原理：

OTDR在電路的控制之下，按照設(shè)定的參數(shù)向光口發(fā)射光脈沖信號(hào)，之后OTDR不斷的按照一定的時(shí)間間隔從光口接收從光纖中反射回的光信號(hào)，分別按照瑞利背向散射（測試光纖的損耗）和菲涅爾反射（測試光纖的反射）的原理對(duì)光纖進(jìn)行相應(yīng)的測試。

瑞利散射：由于光纖本身的缺陷，制作工藝和石英玻璃材料組分的不均勻性，使光在光纖中傳輸將產(chǎn)生散射菲涅爾反射：由于機(jī)械連接和斷裂等原因?qū)⒃斐晒庠诠饫w中產(chǎn)生反射。由光纖沿線各點(diǎn)反射回的微弱的光信號(hào)經(jīng)光定向耦合器到儀器的接收端，通過光電轉(zhuǎn)換器，低噪聲放大器，數(shù)字圖象信號(hào)處理等過程，實(shí)現(xiàn)圖表、曲線掃跡在屏幕上顯現(xiàn)。

OTDR的工作原理背向散射

來自于沿著光纖纖芯分布的不均勻的沉積部分和雜質(zhì)纖芯背向散射12當(dāng)

OTDR通過不均勻的沉積點(diǎn)時(shí)，它的一部分光功率會(huì)被散射到不同的方向上。向光源方向散射回來的部分叫做背向散射.由于散射損耗的原因，這一部分光脈沖強(qiáng)度會(huì)變得很弱。沉積點(diǎn)由前向不均勻點(diǎn)導(dǎo)致的背向散射反射

僅僅發(fā)生于光纖的端面。光信號(hào)通過光纖的端面-類似于手電筒的光穿過玻璃窗-一部分光以入射時(shí)相同的角度反射回來。反射回來的光強(qiáng)可達(dá)入射光強(qiáng)度的

4%。反射光直線返回光源(OTDR)無論光信號(hào)自光纖進(jìn)入空氣還是自空氣進(jìn)入光纖，反射光強(qiáng)度比例是相同的。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(qiáng)度也不同。⑴損耗：RayleighBackscatter(瑞利背向散射) =5Log(P0×W×S)-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 x：光纖距離散射是光線遇到微小粒子或不均勻結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)生的一種光學(xué)現(xiàn)象。這種散射主要是瑞利散射，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，瑞利散射的方向是分布與整個(gè)立體角的，其中一部分返回到光纖的注入端，形成連續(xù)的后向散射回波，成為背向散射光或稱為后向散射光。光纖中某一點(diǎn)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。OTDR的工作原理OTDR如何測量距離d=tC

2nt0t1如果折射率“n”設(shè)置不正確，所測出的距離也將是錯(cuò)誤的！！“d”“t”=t1-t0“C”=光速.“n”=光纖纖芯的折射率OTDR的相關(guān)介紹OTDR基本知識(shí)31OTDR的工作原理3332內(nèi)容提要OTDR的常規(guī)使用3435光纖斷點(diǎn)定位與誤差分析OTDR的常規(guī)使用

三種方式自動(dòng)方式：當(dāng)需要概覽整條線路的狀況時(shí)，采用自動(dòng)方式，它只需要設(shè)置折射率、波長最基本的參數(shù)，其它由儀表在測試中自動(dòng)設(shè)定，按下自動(dòng)測試（測試）鍵，整條曲線和事件表都會(huì)被顯示，測試時(shí)間短，速度快，操作簡單，宜在查找故障的段落和部位時(shí)使用手動(dòng)方式：需要對(duì)幾個(gè)主要的參數(shù)全部進(jìn)行設(shè)置，主要用于對(duì)測試曲線上的事件進(jìn)行詳細(xì)分析，一般通過變換、移動(dòng)游標(biāo)，放大曲線的某一段落等功能對(duì)事件進(jìn)行準(zhǔn)確定位，提高測試的分辨率，增加測試的精度，在光纖線路的實(shí)際測試中常被采用。實(shí)時(shí)方式：實(shí)時(shí)方式是對(duì)曲線不斷的掃描刷新，由于曲線在不斷的跳動(dòng)和變化，所以較少使用。但在障礙搶修過程中可以精確地判斷出障礙點(diǎn)。OTDR的常規(guī)使用

測試項(xiàng)目：光纖接續(xù)點(diǎn)的接頭損耗了解沿光纖長度的損耗分布光纖鏈路的全程損耗和回波損耗等光纖斷點(diǎn)的位置模式事件采樣點(diǎn)分辨率波長距離范圍脈寬折射率平均化單位平均化值背向散射電平事件閥值接續(xù)損耗行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一般為0.08dB回?fù)p光纖遠(yuǎn)端告警閥值非反射性損耗反射性損耗回?fù)p光纖損耗全損耗全回?fù)p平均損耗

設(shè)置1

設(shè)置2

設(shè)置3

OTDR的常規(guī)使用1、接續(xù)門限值：接頭損耗作為事件的門限值。所有接頭中，其損耗凡超過該門限值的即稱為事件（即不合格接點(diǎn)）。在電信部門為：雙向平均損耗為0.08dB。在廣電部門為：雙向平均損耗為0.05dB。2、接續(xù)門限值（第二極）：光纖冷接器作為連接器的連接損耗門限值。一般清況下，超過該值，OTDR即認(rèn)為光纖已到末端。3、反射、非反射：

事件是光纖中引起軌跡從直線偏移的變動(dòng)?？梢苑治鰹榉瓷浠蚍欠瓷?。反射事件：當(dāng)一些脈沖能量被反射，例如在連接器上，反射事件發(fā)生。反射事件在軌跡中產(chǎn)生尖峰信號(hào)（有一個(gè)急劇的上升和下降）非反射事件：在光纖中有一些損耗但沒有光反射的部分發(fā)生。非反射事件在軌跡上產(chǎn)生一個(gè)傾角。通常為熔接接頭OTDR判斷被測試光纖中反射事件的門限值。在測試過程中，凡有超過該值的反射點(diǎn)即稱為事件點(diǎn)。OTDR的常規(guī)使用4、距離/分辨率：對(duì)被測光纖設(shè)置的測試距離和采樣點(diǎn)的間隔。距離的設(shè)定原則為：大于被測光纖實(shí)際距離的1.5到2.0倍，以保證分析軟件提供一個(gè)曲線端點(diǎn)之后足夠清潔的噪聲區(qū)。分辨率的設(shè)定原則見上表5、脈沖寬度：脈沖寬度決定了OTDR所發(fā)出的光功率的大小。脈沖寬度選擇的越寬，OTDR所發(fā)出的光功率越大，測試的距離也就越遠(yuǎn)。反之，脈沖寬度越窄，OTDR發(fā)出的光功率也就越低，測試的距離也就越近。但決不是說，脈沖寬度越寬越好，脈沖寬度越寬，盲區(qū)（尤其是近端盲區(qū)）越大，不可測試的損耗區(qū)和不可分辨的事件區(qū)越大。因此，必須綜合考慮該參數(shù)的設(shè)置。一般情況下，建議用戶遵照下屬原則：脈沖寬度≥〔長度分辨率×8〕/〔光速/光纖折射率〕例如：當(dāng)長度分辨率=0.25米時(shí)， 脈沖寬度≥〔0.25米×8〕/〔300000000米/s/1.4681〕 ≥100ns但需注意：脈沖寬度又與測試距離有關(guān)，因此測試距離、分辨率、脈沖寬度等參數(shù)的設(shè)置應(yīng)參照上面表中的設(shè)置參數(shù)。OTDR的常規(guī)使用6、折射率：此處折射率的數(shù)據(jù)應(yīng)為被測光纖折射率的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)與被測光纖折射率實(shí)際值的偏差將直接影響到OTDR對(duì)被測光纖距離的測試精度。因此，該折射率數(shù)據(jù)的設(shè)置應(yīng)與被測光纖實(shí)際的折射率相一致。默認(rèn)值為：SM(單模):1550nm為1.468100，1310nm為：1.467500，MM（多模）1300nm為1.487000，850nm為1.496000。7、背向散射：此處背向散射的數(shù)據(jù)應(yīng)為被測光纖背向散射的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)與被測光纖背向散射實(shí)際值的偏差將直接影響到OTDR對(duì)被測光纖損耗的測試精度。因此，該背向散射數(shù)據(jù)的設(shè)置應(yīng)與被測光纖實(shí)際的背向散射相一致。背向散射的默認(rèn)值為：SM（單摸）：1550nm為–83.0dB、1310nm為–80.0dB、MM(多模)：1300nm為–74.0dB、850nm為–67.0dB、OTDR的常規(guī)使用8、平均時(shí)間OTDR每當(dāng)向被測光纖發(fā)出一個(gè)光脈沖后，即按照一定的時(shí)間間隔對(duì)由被測光纖返回的背向散射的光信號(hào)進(jìn)行采