OTDR使用介紹.ppt

1、光時域反射儀（OTDR）測試原理與相關知識交流,內(nèi)容提要,測試原理 名詞解釋 性能參數(shù) 常見問題 實際應用,測試原理,OTDR利用其激光光源向被測光纖發(fā)送一光脈沖，光脈沖在光纖本身及各特性點上會有光信號反射回OTDR，反射回來的光信號又通過一個定向耦合器耦合到OTDR的接收器，并在這里轉換成電信號，通過相關數(shù)據(jù)分析，最終在顯示器上顯示出測試結果的曲線，OTDR的組成方框圖如下所示：,測試原理,測試原理,各部分作用如下： 光源：將符合規(guī)定要求穩(wěn)定的光信號發(fā)送到被測光纖 脈沖發(fā)生器：控制光源發(fā)送的時間，控制數(shù)據(jù)分析和顯示電路與光源同步工作，以得到正確的分析結果 定向耦合器：將光源發(fā)出的光耦合到被測

2、光纖，并將光纖沿線各點反射回的光耦合到光檢測器 光檢測器：將被測光纖反射回的光信號轉換為電信號 放大器：將光檢測器送來的電信號放大，整形 數(shù)據(jù)分析及顯示：將反射回的信號與發(fā)送脈沖比較，計算出相關數(shù)據(jù)，并配有分析電路，為曲線分析提供支持,名詞解釋,1、背向散射 定義：光纖自身反射回的光信號稱為背向散射光，簡稱背向散射 產(chǎn)生原因：產(chǎn)生背向散射光的主要原因是瑞利散射。瑞利散射是由于光纖折射率的不同而引起的，散射會作用于整個光纖。瑞利散射將光信號向四面八方散射，我們把基中沿光纖原徑路返回OTDR的散射光稱為背向散射光 應用：OTDR正是利用其接收到的背向散射光強度的變化來衡量被測光纖上各事件損耗的大小

3、，OTDR不僅能對各事件點上的反射光信號進行測量，同時也可對光纖本身的反射光信號進行測量。因此我們可以在OTDR上觀察到光纖沿線各點上的曲線狀況。,名詞解釋,2、非反射事件 光纖中的熔接頭和微彎都會帶來損耗，但不會引起反射，由于它們的反射較小，我們稱之為非反射事件 非反射事件在OTDR測試結果曲線上，以背向散射電平上附加一個突然下降的臺階形式表現(xiàn)出來，因此在豎軸上的改變即為該事件的損耗大小,名詞解釋,3、反射事件 活動連接器、機械接頭和光纖中的斷裂點都會引起損耗和反射，我們把這種反射幅度較大的事件稱之為反射事件 反射事件損耗的大小同樣是在背向散射電平值的改變量來決定。反射值（通常以回波損耗的形

4、式表示）是同背向散射曲線上反射峰的幅度所決定,名詞解釋,名詞解釋,4、光纖末端 光纖末端通常有兩種情況 如果光纖的末端為平整的端面或末端接有活動連接器（平整、拋光），在光纖的末端就會存在反射率為4%的菲涅爾反射 如果光纖的末端是破裂的端面，由于末端端同的不規(guī)則性，會使光線漫射而不引起反射 第一種情況為一個反射幅度較高的菲涅爾反射,名詞解釋,第二種情況光纖末端顯示的曲線從背向反射電平簡單地降到OTDR噪聲電平以下。有時破裂的末端也可能會引起反射，但它的反射峰不會像平整端面或活動連接器帶來的反射峰值那么大 其他幾種光纖末端識別如圖反示： 在測量光纖長度確定末端點（B點）時，必須選準光纖末端，才能精

5、確測量出光纖長度。在測試過程中，會遇到以下幾種光纖末端的顯示曲線，以便于區(qū)分,名詞解釋,名詞解釋,相關性能參數(shù),1、動態(tài)范圍 定義：我們把初始背向散射電平與噪聲底電平的差值（dB）定義為動態(tài)范圍 動態(tài)范圍的作用：動態(tài)范圍可決定最大測量長度，大動態(tài)范圍可提高遠端小信號的分辨率，動態(tài)范圍越大，測試速度越快，動態(tài)范圍是衡量議表性能的重要指標 動態(tài)范圍的表示方法：有峰峰值（又稱峰值動態(tài)范圍）和信噪比（SNR=1）兩種表示方法。 峰峰值動態(tài)范圍，是一種傳統(tǒng)的、比較有意義的指標，它取背向散射電平初始點的電平值與噪聲峰值電平之差為峰值動態(tài)范圍。,相關性能參數(shù),SNR=1動態(tài)范圍，它取背向散射電平初始點的電平

6、值與噪聲電平的均方根值之差為SNR=1時的動態(tài)范圍 在峰值動態(tài)范圍表示中，背向散射信號電平與噪聲電平峰值相等或低于噪聲電平時，背向散射信號就成為不可見信號（信號被噪聲淹沒），兩種表示如下圖：,相關性能參數(shù),相關性能參數(shù),動態(tài)范圍的應用： 動態(tài)范圍大小決定儀器可測量光纖的最大長度。如果OTDR的動態(tài)范圍不夠大，在測量遠距離背向散射信號時，就會被噪聲淹沒，將不能觀測至接頭、彎曲等小的特征點 在進行全程光纖鏈路事件損耗測試時，觀查事件點損耗所需的信噪比，再加上光纖的鏈路損耗即為所需測試信號的動態(tài)范圍，如圖所示：,相關性能參數(shù),相關性能參數(shù),分辨事件損耗所需信噪比電平值見下表： 例：當一條端到端的光纖

7、鏈路損耗為22dB時，為了對光纖末端的一個損耗點為0.02dB的事件進行有效測量，需要的OTDR的動態(tài)范圍是多大？（34dB=22+12，SNU=1）,相關性能參數(shù),動態(tài)范圍與測量范圍的關系： 初始背向散射電平與一定測量精度下可識別事件點電平的最大衰減差值被定義為測量范圍，測量范圍與動態(tài)范圍的關系如圖： 針對各種測量事件其測量范圍與動態(tài)范圍的關系如下表所示：,相關性能參數(shù),相關性能參數(shù),距離刻度： 距離刻度是表示OTDR測量光纖的長度指標，是OTDR的主要參數(shù)，儀表一般只給出最大測試距離刻度。把儀表給出的最大距離刻度理解為可測光纖的最大距離是一種常見的錯誤，最長測量距離一般由儀表的動態(tài)范圍和被

8、測光纖的衰減所決定。當背向散射電平低于OTDR噪聲電平時，背向散射信號成了不可見信號，在此之外的距離刻度只能顯示噪聲。,相關性能參數(shù),2、盲區(qū) 定義：我們將由活動連接器和機械接頭等特征點產(chǎn)生反射（菲涅爾反射）后，引起OTDR接收端飽和而帶來的一系列“盲點”稱為盲區(qū)，主要有衰減盲區(qū)和事件盲區(qū)兩種。 衰減盲區(qū)：從反射峰的起始點至接收器從飽和峰值恢復到距線性背向散射后延線上0.5dB點間的距離（標準為0.1dB，但0.5dB更常用）。 事件盲區(qū)：從反射峰的起始點到接收器從飽和峰值恢復到距峰值1.5dB點間的距離。在這個點之后緊接的第2個反射為可識別反射，但這時非反射事件、損耗和衰減仍為不可測事件。,

9、相關性能參數(shù),盲區(qū)決定了2個可測特征點的靠近程度，盲區(qū)有時也被稱為OTDR的2點分辨率。當然，對儀表來說，盲區(qū)是越小越好。 盲區(qū)與動態(tài)范圍的關系： 盲區(qū)：決定OTDR橫軸上事件的精確程度。 動態(tài)范圍：決定OTDR縱軸上事件的損耗情況和可測光纖的最大距離。 影響動態(tài)范圍和盲區(qū)的因素：主要有脈沖寬度、平均時間、反射和OTDR接收電路設備計設等。,相關性能參數(shù),相關性能參數(shù),1）脈寬的影響： 對動態(tài)范圍的影響：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，儀表給出的動態(tài)范圍是在最大脈沖時的指標。 對盲區(qū)的影響：脈沖寬度越大，盲區(qū)就越大，較窄的脈沖會有較小的盲區(qū)，

10、使我們能分辨出光纖中部兩個事件，提高清晰度，如需對光纖遠端進行觀測時，可選擇寬脈沖，以提高儀表的動態(tài)范圍，觀測更遠的距離。對于兩個非常接近的事件，當采用窄寬脈沖測試，精度更高，區(qū)別如下：,相關性能參數(shù),相關性能參數(shù),2）平均時間對動態(tài)范圍的影響 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隨機事件，平均時間越長，噪聲電平越接近最小值，動態(tài)范圍就越大。 按照相關資料規(guī)定，平均化時間應在3分鐘的指標。 3)反射對盲區(qū)的影響 OTDR是利用光纖對光信號的后向散射來觀察沿光纖分布的光纖質(zhì)量，對于一般的后向散射信號，不會出現(xiàn)盲區(qū)。但對于某些點出現(xiàn)較大反射峰（光纖端面），

11、產(chǎn)生的盲區(qū)也越大（接收器恢復時較長）。,相關性能參數(shù),相關性能參數(shù),3、距離精度 OTDR的距離精度與儀表的采樣時間、時鐘精度、光纖折射率、光纜成纜因素及儀表的誤差有關。 1）采樣時間的影響 OTDR對反射信號按一定時間間隔進行采樣，然后再將這些分離的采樣點連接起來形成最后顯示的測量曲線。采樣點是有限的，采樣點越小，儀表的測試精度越高，引起的偏差也越小。,相關性能參數(shù),2）時鐘的影響 分使用內(nèi)部時鐘與外部時鐘，使用內(nèi)部時鐘時，對測量精度影響較小，使用外部時鐘時影響較大，當然取決于外部時鐘的精準度。 3）折射率的影響 OTDR是通過對反射信號時間參數(shù)進行測量后再按特定的公式來計算距離參數(shù)的 L=

12、V*T=T*C/n C為光速，n為折射率，T為光在光纖中傳輸時間的一半。 當用戶對光纖折射率設置存在偏差時，即使很小的值，也影響很大，例如1%，測量誤差將為30KM為300M. 所以在測試光纖距離時，折射率一定設置正確。,相關性能參數(shù),光纜成纜時的影響 儀表的測試誤差 以上應當引起重視的為折射率因素。 回波損耗 定義：指光波反向傳輸時的損耗，回波損耗又叫回損 對鏈路影響：回損越小，反射波越大，鏈路性能越差，回損越大，反射波越小，鏈路性能越好。,相關性能參數(shù),4、反射損耗 定義：指光波正向傳輸時由于反射造成的損耗（反射系數(shù)）。 對鏈路影響：反射損耗越大，反射波越大，鏈路性能越差，反射損耗越小，反

13、射波越小，鏈路性能越好。,常見問題,1、光纖類型不匹配 光纖類型不匹配是指OTDR的測試輸出光纖與被測光纖的芯徑不同，在連接器處出現(xiàn)光纖類型不匹配的現(xiàn)象，此時會出現(xiàn)縱軸（即光纖的損耗和衰減）測試不準確現(xiàn)象，但橫軸測試數(shù)據(jù)準確。,常見問題,2、增益現(xiàn)象 增益現(xiàn)象出現(xiàn)在光纖接頭處，又叫偽增益。 定義：接頭后光反射電平高于接頭前光反射電平的現(xiàn)象稱為增益現(xiàn)象。 產(chǎn)生原因：OTDR的測試是通過比較接續(xù)點前后背向散射電平值來對接續(xù)損耗進行測試的，一般情況下，接續(xù)損耗會使接頭后的背向散射電平小于接續(xù)點前的電平。當接續(xù)損耗非常小時，并且接點后光纖的背向散射系數(shù)較高時（對于同樣的光強反射系數(shù)大引起較大的背向反射

14、），接續(xù)點的背向散射電平就可能大于接續(xù)點前的背向散射電平，而且抵消了接續(xù)點損耗。 最直接的原因為接續(xù)點之后的光纖反射系數(shù)大于接續(xù)點前的光纖反射系數(shù)。,常見問題,常見問題,偽增益的意義：出現(xiàn)偽增益現(xiàn)象說明接續(xù)點后的光纖比接續(xù)點之前的光纖反射系數(shù)大，并且說明接續(xù)點的接續(xù)損耗小，接續(xù)質(zhì)量優(yōu)良。 偽增益的測試：需要注意，偽增益并不是真正的增益，在對光纖接續(xù)點進行測試時，可采雙向測試取平均值的方法測試偽增益點的插入損耗。,常見問題,3、對盲區(qū)影響的處理 對盲區(qū)影響最有效的處理方法為加入一定距離（大于OTDR的衰減盲區(qū)）的接入光纖，但此種方法必須在接入光纖與被測光纖連接時采用熔接方式，對于我們的實際測試過程不相實際，故此處不做過多說明。,常見問題,4、幻峰（鬼點、鬼影）