2011全国通信线路施工与运行维护专项技术培训讲义 第九部分 光缆线路常用的光纤仪表

1第九部分光缆线路常用的光纤仪表、机具光缆线路维护所使用的仪表、机具多数属于精密仪器，不但需要加强管理，更重要的是掌握正确的使用方法，使其在光缆线路施工、维护中发挥更大的效能。本章介绍的仪表、机具主要有光时域反射仪（OTDR）、光纤熔接机、光源光功率计和光纤识别器。2光时域反射仪（OTDR）3OTDR是一个使用率非常高的光纤测试仪表之一，它在光缆线路维护中起着非常重要的作用。它能实现如下多种测试功能：⒈长度测试：例如单盘测试长度、光纤链路长度。⒉定位测试：如光纤链路中的熔接点、活动连接点、光纤裂变点、断点等的位置。⒊损耗测试：以上所述各种事件点的连接、插入、回波损耗，单盘或链路的损耗和衰减。⒋特殊测试：例如据已知长度光纤推测折射率等。除了测试功能外，它还能实现光纤档案存储、打印以及当前、历史档案对比等功能。4目前，OTDR的品牌较多，其测试方法大同小异，只要掌握其中的关键步骤，再结合工作实际，举一反三，就能掌握其使用方法。下面就常规的使用方法加以介绍。（1）检查仪表的附件是否齐全良好。（2）开启电源，进行自检。（3）确认待测光纤无光，检查光纤对端没接入其他设备、仪器。（4）清擦待测光纤，正确将待测光纤插入OTDR的耦合器内。如果待测光纤没有连接到ODF架，还需要重新制备端面，再连接到仪表的耦合器。（5）用刷新（实时）状态估测链路长度（距离范围设置为80KM），同时横向放大一档，轻微调节连接器耦合状况，使曲线起始端反射在纵向高度尽量高，拖尾最短最平滑。（6）设置参数OTDR的参数设置，应根据仪表性的不同，结合测试的具体情况进行。5（7）开启激光。经过一定时间优化，关闭激光器，对测量曲线进行分析。（8）备份曲线：如需要，按选择存储空间→命名轨迹→存储轨迹步骤即可。（9）提取曲线：如需要，按选择存储空间→找到轨迹→调出轨迹即可。（10）打印曲线：如需要，按显示需要数值→放大打印部位→打印的步骤进行。注意事项及保养：（1）注意存放、使用环境要清洁、干燥、无腐蚀。（2）光耦合器连接口要保持清洁，在成批测试光纤时，尽量采用过渡光跳线连接，以减少直接插拔次数，避免损坏连接口。6（3）光源开启前确认对端无设备接入，以免损坏激光器或损坏对端设备。（4）尽量避免长时间开启光源。（5）长期不用时每月作通电检查。（6）专人存放、保养，作好使用记录。OTDR操作攻略1.OTDR的使用用OTDR进行光纤测量可分为三步：参数设置、数据获取和曲线分析。人工设置测量参数包括：(1)波长选择(λ)：因不同的波长对应不同的光线特性(包括衰减、微弯等)，测试波长一般遵循与系统传输通信波长相对应的原则，即系统开放1550波长，则测试波长为1550nm。7(2)脉宽(PulseWidth)：脉宽越长，动态测量范围越大，测量距离更长，但在OTDR曲线波形中产生盲区更大；短脉冲注入光平低，但可减小盲区。脉宽周期通常以ns、μs来表示。(3)测量范围(Range)：OTDR测量范围是指OTDR获取数据取样的最大距离，此参数的选择决定了取样分辨率的大小。最佳测量量程稍大于被测光纤长度。(4)平均时间：由于后向散射光信号极其微弱，一般采用统计平均的方法来提高信噪比，平均时间越长，信噪比越高。例如，3min的获得取将比1min的获得取提高0.8dB的动态。但超过10min的获得取时间对信噪比的改善并不大。一般平均时间不超过3min。(5)光纤参数：光纤参数的设置包括折射率n和后向散射系数η的设置。折射率参数与距离测量有关，后向散射系数则影响反射与回波损耗的测量结果。这两个参数通常由光纤生产厂家给出。参数设置好后，OTDR即可发送光脉冲并接收由光纤链路散射和反射回来的光，对光电探测器的输出取样，得到OTDR曲线，对曲线进行分析即可了解光纤质量。82.经验与技巧(1)光纤质量的简单判别：正常情况下，OTDR测试的光纤曲线主体(单盘或几盘光缆)斜率基本一致，若某一段斜率较大，则表明此段衰减较大；若曲线主体为不规则形状，斜率起伏较大，弯曲或呈弧状，则表明光纤质量严重劣化，不符合通信要求。(2)波长的选择和单双向测试：1550波长测试距离更远，1550nm比1310nm光纤对弯曲更敏感，1550nm比1310nm单位长度衰减更小、1310nm比1550nm测的熔接或连接器损耗更高。在实际的光缆维护工作中一般对两种波长都进行测试、比较。对于正增益现象和超过距离线路均须进行双向测试分析计算，才能获得良好的测试结论。(3)接头清洁：光纤活接头接入OTDR前，必须认真清洗，包括OTDR的输出接头和被测活接头，否则插入损耗太大、测量不可靠、曲线多噪音甚至使测量不能进行，它还可能损坏OTDR。避免用酒精以外的其它清洗剂或折射率匹配液，因为它们可使光纤连接器内粘合剂溶解。9(4)折射率与散射系数的校正：就光纤长度测量而言，折射系数每0.01的偏差会引起7m/km之多的误差，对于较长的光线段，应采用光缆制造商提供的折射率值。(5)鬼影的识别与处理：在OTDR曲线上的尖峰有时是由于离入射端较近且强的反射引起的回音，这种尖峰被称之为鬼影。识别鬼影：曲线上鬼影处未引起明显损耗；沿曲线鬼影与始端的距离是强反射事件与始端距离的倍数，成对称状。消除鬼影：选择短脉冲宽度、在强反射前端(如OTDR输出端)中增加衰减。若引起鬼影的事件位于光纤终结，可“打小弯”以衰减反射回始端的光。(6)正增益现象处理：在OTDR曲线上可能会产生正增益现象。正增益是由于在熔接点之后的光纤比熔接点之前的光纤产生更多的后向散光而形成的。事实上，光纤在这一熔接点上是熔接损耗的。常出现在不同模场直径或不同后向散射系数的光纤的熔接过程中，因此，需要在两个方向测量并对结果取平均作为该熔接损耗。在实际的光缆维护中，也可采用≤0.08dB即为合格的简单原则。10(7)附加光纤的使用：附加光纤是一段用于连接OTDR与待测光纤、长300～2000m的光纤，其主要作用为：前端盲区处理和终端连接器插入测量。一般来说，OTDR与待测光纤间的连接器引起的盲区最大。在光纤实际测量中，在OTDR与待测光纤间加接一段过渡光纤，使前端盲区落在过渡光纤内，而待测光纤始端落在OTDR曲线的线性稳定区。光纤系统始端连接器插入损耗可通过OTDR加一段过渡光纤来测量。如要测量首、尾两端连接器的插入损耗，可在每端都加一过渡光纤。3.测试误差的主要因素⑴OTDR测试仪表存在的固有偏差由OTDR的测试原理可知，它是按一定的周期向被测光纤发送光脉冲，再按一定的速率将来自光纤的背向散射信号抽样、量化、编码后，存储并显示出来。OTDR仪表本身由于抽样间隔而存在误差，这种固有偏差主要反映在距离分辩率上。OTDR的距离分辩率正比于抽样频率。11⑵测试仪表操作不当产生的误差在光缆故障定位测试时，OTDR仪表使用的正确性与障碍测试的准确性直接相关，仪表参数设定和准确性、仪表量程范围的选择不当或光标设置不准等都将导致测试结果的误差。①设定仪表的折射率偏差产生的误差不同类型和厂家的光纤的折射率是不同的。使用OTDR测试光纤长度时，必须先进行仪表参数设定，折射率的设定就是其中之一。当几段光缆的折射率不同时可采用分段设置的方法，以减少因折射率设置误差而造成的测试误差。②量程范围选择不当OTDR仪表测试距离分辩率为1米时，它是指图形放大到水平刻度为25米/格时才能实现。仪表设计是以光标每移动25步为1满格。在这种情况下，光标每移动一步，即表示移动1米的距离，所以读出分辩率为1米。如果水平刻度选择2公里/每格，则光标每移动一步，距离就会偏移80米。由此可见，测试时选择的量程范围越大，测试结果的偏差就越大。12③脉冲宽度选择不当在脉冲幅度相同的条件下，脉冲宽度越大，脉冲能量就越大，此时OTDR的动态范围也越大，相应盲区也就大。④平均化处理时间选择不当OTDR测试曲线是将每次输出脉冲后的反射信号采样，并把多次采样做平均处理以消除一些随机事件，平均化时间越长，噪声电平越接近最小值，动态范围就越大。平均化时间越长，测试精度越高，但达到一定程度时精度不再提高。为了提高测试速度，缩短整体测试时间，一般测试时间可在0.5～3分钟内选择。⑤光标位置放置不当光纤活动连接器、机械接头和光纤中的断裂都会引起损耗和反射，光纤末端的破裂端面由于末端端面的不规则性会产生各种菲涅尔反射峰或者不产生菲涅尔反射。如果光标设置不够准确，也会产生一定误差。134.接头损耗的标准数值光纤接续标准多年来一直是一个有争议的问题，部颁YDJ44-89《电信网光纤数字传输系统施工及验收暂行规定》简称《暂规》，对光纤接续损耗的测量方法做了规定，但没有规定明确的标准。原信产部郑州设计院在中国电信南九试验段以后的工程中提出了中继段单纤平均接续损耗0.08dB/个的设计标准，以后的干线工程均沿用。14光源、光功率计15光源、光功率计为配套使用的测量仪表，一般是测量光纤链路损耗。测量方法有剪断法和介入测量法。光源、光功率计测试链路损耗步骤：（1）开机检查电源能量情况，并预热光源5～10分钟。（2）设置：按需要设置光源如连续状态（CW）或调制状态（M）及频率、波长选择、功率单位（一般为dbm,），确认一致性。（3）校表：将两段（3m）已知标准光跳线用已知标准珐琅盘连接，两端分别配套耦合入光源、功率计的连接口，记录功率值，连续耦合3次，作平均记为入射功率P1。如果需测试中继段光纤通道总衰减，即从光发送机光接口外到光收机光节口外之间的光纤通道总衰减。16（4）测量：在需测链路的两端用光跳线通过ODF珐琅盘将仪表和光缆终端耦合，注意清擦连接部位，待读数稳定后，记录功率值为出射功率P2。链路衰减即为:a（dB）=P1－P2。意事项：如果测量中出现某一链路与其他相同传输条件的链路功率相差过大，应重新清擦连接部位，仍然偏差过大，则应将链路光纤终端直接和仪表相连以排除珐琅盘故障；如偏差仍存在，就应用OTDR或其他仪器核实链路中的实际情况。在测试光缆链路时最好是使用和网络设备波长一致的光源进行测试。并且要注意待测光纤及连接器的型号匹配。17熔接机熔接机18光纤的接续是一项人工与设备良好配合的过程，而且还需要多种专用工具，例如开缆工具、套管剥除工具、光纤剥除、切割工具等。在光纤放入熔接机前，有相当多的操作是人工完成的，而且还直接关乎光纤接续质量，需要熟练、合理的操作。熔接机完成的只是端面制备良好的待接光纤妥善放入后的工作。光纤熔接机的操作步骤如下：（1）参数设置：①光纤外形或种类选择，包括单模、多模、特种光纤（例如含钛光纤、色散位移光纤），以及用户可自行编辑组合的各种类型光纤，如康宁、朗讯等不同厂家光纤对接等。②对芯方式，有些熔接机有选择调节对芯方式的功能，如纤芯对准、外径对准和预偏芯对准等。③数据显示存储设置：熔接机可以存储接续记录，可选或不选。19④放电试验：熔接机可通过放电试验来自动检验调节放电电极状态，方法是截取待接光纤，制备端面后放入熔接机，选择放电试验（YES），熔接机会自动放电预熔，直至达到合理状态。⑤其他例如日期、时间调节等。（2）方式选择：①熔接方式选择，包括自动（一般）、手动（手动对纤）、分步（临时连接时可用）。②通信：可以外接计算机控制。③参数修改，一般应由专业人员查看、设置。④维护状态：包括马达运转检查，电极检查、保养、更换等。⑤光纤命名：作存储时用。⑥加热条件：是选择光纤热可缩保护管的加热参数，可以设置加热长度和加热条件来调整加热时间或效果。20（3）完成接续、取出光纤、熔接机复位后，要进行光纤接头的热熔加强保护，要使用质量合格的热熔保护管（加热后均匀收缩，无气泡和凹凸现象），光纤接续点应在保护管中心，涂覆层离接续点距离应大于6mm，放置在热熔炉中时应按顺序逐侧合上光纤压板，保持光纤笔直。21光纤识别器22光纤识别器是维护光缆工作中用来识别光纤是否有光信号的仪器之一，它的作用是：识别光纤是否有光信号和走向，判断障碍点位置所在。它可对光纤作无损检测。光纤识别器为一款低成本的手持仪器，用于在线诊断光缆中光纤的信号，它可以在维护、安装、布线和修护光纤时，不中