故障判断与抢修之OTDR误差分析

光缆故障点的判断以及抢修（OTDR的使用及误差分析）解荣厚[e-mail]2019/12/302培训内容一、光缆线路维护的相关理论知识二、光缆线路维护配备的仪表使用方法及日常维护三、光缆故障点的判断以及抢修四、光缆割接相关规范与具体实施2019/12/303内容提要1、OTDR的相关介绍2、OTDR的工作原理3、OTDR的常规使用4、光纤断点定位与误差分析5、OTDR日常维护6、其他应该注意事项2019/12/304内容提要1、OTDR的相关介绍2、OTDR的工作原理3、OTDR的常规使用4、光纤断点定位与误差分析5、OTDR日常维护6、其他应该注意事项2019/12/305OTDR的相关介绍•OTDR的发展•外国品牌：安捷伦（Agilent）、安立（ANRITSU）、EXFO、、韦夫泰克WAVETEK、安藤等•国内品牌：41所（AV6411型OTDR)2019/12/306OTDR的相关介绍•选择•如选择40/39dB动态范围的，那么它的测试距离为:•当λ＝1310nm，L＝40/0.35=114KM•当λ＝1550nm，L＝39/0.25=156KM2019/12/307内容提要1、OTDR的相关介绍2、OTDR的工作原理3、OTDR的常规使用4、光纤断点定位与误差分析5、OTDR日常维护6、其他应该注意事项2019/12/308OTDR的工作原理•掌握OTDR的工作原理有助于使用•有助于仪表维护•有助于分析测试误差•特别提示：当不能确定被测试光纤是否有业务时，应先用光功率计或光纤识别器测试是否有业务运行，以免损坏OTDR或其它相关设备。2019/12/309OTDR的工作原理概述OTDR是光缆工程施工和光缆线路维护工作中最重要的测试仪器，它能将长100多公里光纤的完好情况和故障状态，以一定斜率直线（曲线）的形式清晰的显示在几英寸的液晶屏上。根据事件表的数据，能迅速的查找确定故障点的位置和判断障碍的性质及类别，对分析光纤的主要特性参数能提供准确的数据。2019/12/3010OTDR的工作原理工作原理：OTDR在电路的控制之下，按照设定的参数向光口发射光脉冲信号，之后OTDR不断的按照一定的时间间隔从光口接收从光纤中反射回的光信号，分别按照瑞利背向散射（测试光钎的损耗）和菲涅尔反射（测试光钎的反射）的原理对光纤进行相应的测试。瑞利散射：由于光纤本身的缺陷，制作工艺和石英玻璃材料组分的不均匀性，使光在光纤中传输将产生；菲涅尔反射：由于机械连接和断裂等原因将造成光在光纤中产生，由光纤沿线各点反射回的微弱的光信号经光定向耦合器到仪器的接收端，通过光电转换器，低噪声放大器，数字图象信号处理等过程，实现图表、曲线扫迹在屏幕上显现。2019/12/3011OTDR的工作原理•⑴损耗：RayleighBackscatter(瑞利背向散射)•=5Log(P0×W×S)-10ax(loge)•式中：•P0:发射的光功率（瓦）•W：传输的脉冲宽度（秒）•S：光纤的反射系数（瓦/焦耳）•a：光纤的衰减系数（奈踣/米）•1奈踣=8.686dB•x：光纤距离•散射是光线遇到微小粒子或不均匀结构时发生的一种光学现象。这种散射主要是瑞利散射，其损耗的大小与波长的4次方成反比，即随着波长的增加，损耗迅速下降，瑞利散射的方向是分布与整个立体角的，其中一部分返回到光纤的注入端，形成连续的后向散射回波，成为背向散射光或称为后向散射光。光纤中某一点的后向回波可以反映出光纤中光功率的分布情况，椐此可以测试出光纤的损耗。2019/12/3012内容提要1、OTDR的相关介绍2、OTDR的工作原理3、OTDR的常规使用4、光纤断点定位与误差分析5、OTDR日常维护6、其他应该注意事项2019/12/3013OTDR的常规使用三种方式自动方式：当需要概览整条线路的状况时，采用自动方式，它只需要设置折射率、波长最基本的参数，其它由仪表在测试中自动设定，按下自动测试（测试）键，整条曲线和事件表都会被显示，测试时间短，速度快，操作简单，宜在查找故障的段落和部位时使用手动方式：需要对几个主要的参数全部进行设置，主要用于对测试曲线上的事件进行详细分析，一般通过变换、移动游标，放大曲线的某一段落等功能对事件进行准确定位，提高测试的分辨率，增加测试的精度，在光纤线路的实际测试中常被采用。实时方式：实时方式是对曲线不断的扫描刷新，由于曲线在不断的跳动和变化，所以较少使用。2019/12/3014OTDR的常规使用测试项目：1.光纤接续点的接头损耗2.了解沿光纤长度的损耗分布3.光纤链路的全程损耗和回波损耗等4.光纤断点的位置2019/12/3015OTDR的常规使用•模式•事件•采样点•分辨率•波长•距离范围•脉宽•折射率•平均化单位•平均化值•背向散射电平设置1设置22019/12/3016OTDR的常规使用•事件阀值接续损耗行业标准一般为0.08dB回损光纤远端•告警阀值非反射性损耗反射性损耗回损光纤损耗全损耗全回损平均损耗设置32019/12/3017OTDR的常规使用1、接续门限值：接头损耗作为事件的门限值。所有接头中，其损耗凡超过该门限值的即称为事件（即不合格接点）。在电信部门为：双向平均损耗为0.08dB。在广电部门为：双向平均损耗为0.05dB。2019/12/3018OTDR的常规使用2、接续门限值（第二极）：光纤冷接器作为连接器的连接损耗门限值。一般清况下，超过该值，OTDR即认为光纤已到末端。2019/12/3019OTDR的常规使用3、反射、非反射：事件是光纤中引起轨迹从直线偏移的变动。可以分析为反射或非反射。反射事件：当一些脉冲能量被反射，例如在连接器上，反射事件发生。反射事件在轨迹中产生尖峰信号（有一个急剧的上升和下降）非反射事件：在光纤中有一些损耗但没有光反射的部分发生。非反射事件在轨迹上产生一个倾角。通常为熔接接头OTDR判断被测试光纤中反射事件的门限值。在测试过程中，凡有超过该值的反射点即称为事件点。2019/12/3020OTDR的常规使用4、距离/分辨率：对被测光纤设置的测试距离和采样点的间隔。距离的设定原则为：大于被测光纤实际距离的1.5到2.0倍，以保证分析软件提供一个曲线端点之后足够清洁的噪声区。分辨率的设定原则见上表2019/12/3021OTDR的常规使用5、脉冲宽度：脉冲宽度决定了OTDR所发出的光功率的大小。脉冲宽度选择的越宽，OTDR所发出的光功率越大，测试的距离也就越远。反之，脉冲宽度越窄，OTDR发出的光功率也就越低，测试的距离也就越近。但决不是说，脉冲宽度越宽越好，脉冲宽度越宽，盲区（尤其是近端盲区）越大，不可测试的损耗区和不可分辨的事件区越大。因此，必须综合考虑该参数的设置。一般情况下，建议用户遵照下属原则：•脉冲宽度≥〔长度分辨率×8〕/〔光速/光纤折射率〕•例如：当长度分辨率=0.25米时，•脉冲宽度≥〔0.25米×8〕/〔300000000米/s/1.4681〕≥100ns•但需注意：脉冲宽度又与测试距离有关，因此测试距离、分辨率、脉冲宽度等参数的设置应参照上面表中的设置参数。2019/12/3022OTDR的常规使用6、折射率：此处折射率的数据应为被测光纤折射率的数据。该数据与被测光纤折射率实际值的偏差将直接影响到OTDR对被测光纤距离的测试精度。因此，该折射率数据的设置应与被测光纤实际的折射率相一致。默认值为：SM(单模):1550nm为1.468100，1310nm为：1.467500，MM（多模）1300nm为1.487000，850nm为1.496000。2019/12/3023OTDR的常规使用7、背向散射：此处背向散射的数据应为被测光纤背向散射的数据。该数据与被测光纤背向散射实际值的偏差将直接影响到OTDR对被测光纤损耗的测试精度。因此，该背向散射数据的设置应与被测光纤实际的背向散射相一致。背向散射的默认值为：•SM（单摸）：1550nm为–83.0dB、1310nm为–80.0dB、•MM(多模)：1300nm为–74.0dB、850nm为–67.0dB、2019/12/3024OTDR的常规使用8、平均时间OTDR每当向被测光纤发出一个光脉冲后，即按照一定的时间间隔对由被测光纤返回的背向散射的光信号进行采样。但由于在每一个采样点上均有噪声信号，因此将严重的影响到测试的准确度。根据噪声信号的随机特性，为了极大的减小噪声信号对测试准确度的影响，OTDR采用了反复发送光脉冲、反复进行采样计算的测试方法，最后将每一采样点反复采样的数据进行求和并取平均值，以此对噪声信号进行抑制。这就要求OTDR要有一定的测试平均时间，平均时间越长，OTDR对噪声信号的抑制性能越好，损耗测试的精度也就越高。一般情况下，平均时间应在2到3分为好。2019/12/3025OTDR的常规使用•轨迹分析1、正常轨迹2、脉冲设置较小3、阻断图形4、衰减图形5、严重受损图形6、成端故障图形7、发光受阻图形8、跳纤图形9、仪表发光受损图形2019/12/3026OTDR的常规使用这是一条比较完好的纤芯背向散射图形。1、正常轨迹2019/12/3027OTDR的常规使用2、脉冲设置较小由于脉冲的设置较小，电平噪声十分明显。2019/12/3028OTDR的常规使用3、阻断图形此图反映出光缆已经发生阻断2019/12/3029OTDR的常规使用4、衰减图形类似台阶的图形就是一个衰减事件，台阶幅度越大说明光纤衰减量就越大。2019/12/3030OTDR的常规使用5、严重受损图形如箭头所示，此图有多个衰减事件，严重影响光纤传输质量，应找出原因，进行整治。2019/12/30316、成端故障图形此图反映出成端无正常反射峰，说明有几个问题：1。法兰盘故障2。光缆纤芯故障3。尾纤故障OTDR的常规使用2019/12/30327、发光受阻图形此图无背向散射图形显示，说明仪表发光部分故障或成端部分如：尾纤、法兰盘故障等。OTDR的常规使用2019/12/30338、跳纤图形每一次跳纤，在图形上都会形成一个反射峰。OTDR的常规使用2019/12/30349、仪表发光受损图形注意箭头所指的弧线部分，说明激光器受损或光接口不清洁。正常情况下应该是直角。OTDR的常规使用2019/12/3035内容提要1、OTDR的相关介绍2、OTDR的工作原理3、OTDR的常规使用4、光纤断点定位与误差分析5、OTDR日常维护6、其他应该注意事项2019/12/3036光纤断点定位与误差分析•障碍点的判断1.按障碍性质可分为两种:一种为断纤障碍，一种为光纤链路某点衰减增大性障碍。2.按障碍发生的现实情况可分为显见性障碍和隐蔽性障碍。2019/12/3037光纤断点定位与误差分析•初步解决方法•显见性障碍•查找比较容易，多数为外力影响所致。可用OTDR仪表测定出障碍点与局(站)间的距离和障碍性质，线路查修人员结合竣工资料及路由维护图，可确定障碍点的大体地理位置，沿线寻找光缆线路上是否有动土、建设施工，架空光缆线路是否有明显拉断、被盗、火灾，管道光缆线路是否在人孔内及管道上方有其它施工单位在施工过程中损伤光缆等。发现异常情况即可查找到障碍点发生的位置。2019/12/3038光纤断点定位与误差分析•隐蔽性障碍•查找比较困难，如光缆雷击、鼠害、枪击(架空)、管道塌陷等造成的光缆损伤及自然断纤。因这种障碍在光缆线路上不可能直观的巡查到异常情况，所以称隐蔽性障碍。如果盲目去查找这种障碍就可能造成不必要的财力和人力的浪费，如直埋光缆土方开挖量等，延长障碍历时。2019/12/3039光纤断点定位与误差分析•分类解决•1.部分光纤阻断障碍精确调整OTDR仪表的折射率、脉宽和波长，使之与被测纤芯的参数相同，尽可能减少测试误差。将测出的距离信息与维护资料核对看障碍点是否在接头处。若通过OTDR曲线观察障碍点有明显的菲涅尔反射峰，与资料核对和某一接头距离相近，可初步判断为光纤接头盒内光纤障碍(盒内断裂多为小镜面性断裂，有较大的菲涅尔反射峰)。修复人员到现场后可先