OTDR原理

基础知识•OTDR概述•OTDR测试原理•基本概念：1非涅尔反射.2瑞利散射和背向散射.3反射事件.4非反射事件.5光纤末端.•性能参数:1动态范围及影响动态的因素2盲区及影响盲区的因素3脉宽如何影响动态范围和盲区•距离测量原理•距离精度•损耗测量原理•回波损耗测量原理•区间回波损耗测量原理•常见问题的分析及解决方案•光缆施工测试一、OTDR概述OTDR是光缆施工和维护工作中的最基本的测试工具.它可实现对光纤链路的单向测试.单端测试光缆中损耗分布情况及各接点位置测试内容:•损耗测试:传输损耗(含部分),连接损耗.•距离测试:连接点.异常点距离.•回波损耗测试(点，区间)二、OTDR测试原理三、基本概念1.非涅尔反射光从光纤到空气R=4%(-14db)即存在反射率为4%的非涅尔反射2.瑞利散射和背向散射3.非反射事件光纤熔接和弯折可导致光功率衰耗,但是没有反射现象.它在OTDR上有相似的显示结果损耗弯折熔接OTDR测量显示弯折活动连接器机械固定接头断裂光纤尾端衰耗反射OTDR显示熔接弯折活动连接器机械固定接头断裂光纤尾端4.反射事件机械固定接头,活动连接器和光纤断裂都会引起光的反射和衰耗,它们在OTDR上有相似的显示结果,我们称之为反射事件.5.光纤末端(非反射)反射无规则的光纤尾端粲OTDR测量显示熔接弯折活动连接器机械固定接头断裂光纤尾端四、性能参数40dB(SNR=1)2.6dB噪声峰值背向散射电平初始点动态范围定义了可测光纤中的最大损耗值；动态范围越大，可测距离越远1.动态范围影响动态范围的因素脉宽：选择更大的脉冲宽度，可获得更大的功率，即可获得更大的动态范围。平均化时间：由于更长的平均时间减少了OTDR的噪声电平，所以增大了测试的动态范围10秒后3分钟后2.盲区或两点分辨率衰减盲区最小20米事件盲区最小3米1.5dB0.5dB1.5dB0.5dB盲区是指OTDR分辨两个事件所需的最短距离，它决定了两个可测特征点的靠近程度；所以盲区也叫两点分辨率，对OTDR来说其盲区越小越好。影响盲区的因素脉宽：选择更小的脉冲宽度，可获得更好的分辨率，即更小的盲区反射大小：反射越大，造成光检测器饱和越严重，恢复时间越长，盲区越大。22122PTRcnPWBW()()2PTR=两点分辨率PW=脉冲宽度BW=检波器带宽c=光速n=光纤折射率3.脉宽如何影响动态范围和盲区OTDR发送短脉冲会提供更好的盲区，同时也会使得其动态范围更小；OTDR发送长脉冲会提供更好的动态范围，同时也会带来更长的盲区。五、距离测量原理在光纤中的光速Ｖ：Ｖ=c/nc：真空中的光速后向散射光ＡＱ７２５０ｍｉｎｉ－ＯＴＤＲ光脉冲速度V折射率n长度L光纤长度计算公式：2L=V×t=c×t/nｔ：后向散射光到达的时间（往返）通过测量光纤中的后向散射光到达时间来计算距离注意：必须设定正确的折射率才能得到正确的距离六、距离精度XXXXXXXXXXXXXXXXD=VxT,=D=_NCV=_NCxT折射率误差光纤长度光缆长度XXXXXXXXXXXXXXXX抽样导致的误差从光纤测量的实际信号显示的曲线时钟的准确性T抽样距离精度取决于折射率设置，采样距离，时钟准确性，光缆因素。八、回波损耗测量原理（一）回波损耗的测量回波损耗定义：某一点（位置）的入射光和反射光的比例，一般以dB表示计算公式:－10LogB/A(dB)入射光反射光ＡＢ例A=20(mw)、B=0.02(mw)回波损耗=-10Log0.02/20=30(dB)十、常见问题的分析及解决方案1.如何消除OTDR的活动连接器引起的盲区熔接接入光纤被测光纤长度大于使用脉宽之衰减盲区光接收机恢复被测光纤起始点只有将引入光纤与被测光纤熔接，才能帮助消除盲区2.如何解决反射饱和时回波损耗的测量问题反射功率造成光探测器饱和，回波损耗难以测量饱和功率①增大衰减值，减小功率②扩大脉宽（增加后向散射功率）③对高反射区进行分段计算4.光缆接续为什么会产生增益现象通过双向测量连接损耗，再取平均值正确的连接损耗：(A+B)/2原因是由于光纤的材料，种类不同造成后一种光纤的背向散射光较大造成的。后向散射光功率小大连接点Ｂ（Ａ+Ｂ）／２光纤①光纤②①②Ａ①②5.如何测量第一个连接器的插入损耗损耗和反射系数引入光纤被测光纤活动连接器反射插入损耗注意引入的被测光纤盲区长度大于使用脉宽的衰减盲区利用引入光纤能帮助测得第一个活动连接器的插入损耗和反射系数6.用单模OTDR测量多模光纤引起的误差是什么我们可使用单模OTDR去测量更大纤芯直径的光纤的位置或断裂位置，但不能用来精确测量损耗。如果你用单模OTDR模块对多模光纤进行测试，距离参数或许很精确，但其光纤损耗，平均损耗，接头损耗和回波损耗等垂直参数不正确。这是因为光从小芯径的光纤入射到大芯径的光纤时，大芯径光纤不能被入射光完全充满，于是在损耗参数上引起了误差。7.使用OTDR的注意事项（1）当接入光纤时，一定要要清洁FC头，其侧面，端面都要用沾无水酒精的棉球清洁干净，否则容易造成光口的磨损和损坏。（２）当使两台用OTDR双向测量同一个中继段时，切记，两台OTDR不能同时测量一根光纤，否则会造成OTDR光模块的损坏。这是因为OTDR接收的是背向散射信号，其功率很小，两台OTDR在同一根光纤上对测时，会使对端发送的光信号进入OTDR的接收端，造成仪表的损坏。当您的OTDR用于维护测试时，在接入被测时，一定要先确定该光纤上是否有光信号，否则同样会造成OTDR的损坏。（３）当您在野外施工使用发电机时，一定要配备稳压器，而且一定要先起动发电机，待发电机转速稳定声音正常后接入稳压器，最后接入OTDR，再打开OTDR电源。１.单盘测试十一、光缆线路施工测试当光缆运输到工地后应立即检验下列内容；缆身外观有无损坏，压扁等，并作出记录。对包装有严重破损或外护层有损坏的，应详细记录。在光缆单盘测试时重点检查。对光缆的单盘测试应用光时域反射仪（OTDR）测量长度和平均衰减，测试结果应符合定货合同要求，测试光缆长度时，要根据工厂提供的等效折射率应用1310nm波长进行测试，测试光纤的平均衰减时，应用1310nm和1550nm两个波长进行双向测试。并填写测试记录，见表1表1光缆单盘测试记录光缆型号盘号标明盘长km折射率扭绞系数测试仪表施工单位测试人测试日期ABBAABBA测试项目光纤号光纤衰减（db）光纤长度（km）1310nm1550nm1310nm２.光缆接续测试由于熔接机显示的接续损耗值是根据光纤的几何尺寸，如光纤的摸场直径，轴心偏差等。以及熔接后有无气泡，纹路，来估算接续损耗。而OTDR是利用背向散射来计算接续损耗的。因此对同一个熔接点。熔接机的估算损耗值与OTDR的测量值存在较大的误差。所以，为保证施工质量，在光缆接续时，应使用OTDR监测接续损耗。光缆熔接后，要用热缩管加以保护，在热缩过程中如果产生气泡，或受热不均匀，或过分加热及在收容过程中，光纤扭绞受压，收容半径过小，都会造成熔接损耗变大，特别是1550nm波长，对微弯非常敏感，所以，接续点在接头盒密封前，测试点必须对接续点收容后进行复测，测试合格后，才能密封接头盒。并将测试记录放入接头盒。见表2注意：熔接点的接续损耗值为A向值与B向值的平均值。光纤接续点的接续损耗值应符合下列指标：单模光纤≤0.08db∕处(1310nm和1550nm两个波长)多模光纤≤0.2db∕处容许个别接续点的接续损耗平均值大于指标,但在一个光缆中继段内,同一根光纤的接续损耗平均值必须满足中继段指标。表2光缆接续测试中继区段（A端）至（B端）中继段长度km接头号日期测试仪表施工单位测试人接续人ABBAABBAABBAABBA波长测试值光纤号监测复测1310nm1550nm1310nm1550nm平均平均平均平均３.光缆引入终端的测试光缆引入终端的方式及安装位置应符合设计规定，光缆尾纤与线路光纤的技术性能应一致。尾纤的弯曲半径不应小于50mm，光缆尾纤接续时应用OTDR监测接续损耗，尾纤应有纤序标志，两端站间应对号正确。光缆在接成端时，要用OTDR监测其接续损耗，其方法是用双FC头盘纤，通过法兰盘与被测连接。由于OTDR存在一定的盲区，难以确定准确的接续损耗，但是引入双FC头盘纤后，法兰盘和接续的总损耗很容易确定，对单模光纤来说，法兰盘的插入损耗约为0.5～0.75db，由此，我们可以估算其接续损耗值。４.光缆中继段测试（一）光缆中继段接续完成,在两端站的光纤配线架(ODF)间,应对每根光纤的线路衰减(全程衰减和每公里衰减)和每个接头的损耗进行测试.测试光纤的线路衰减和接头的接续损耗,应采用背向散射法(OTDR法),测量光纤的线路衰减.也可采用介入损耗法(用稳定光源和光功率计),测试应在1310nm和1550nm两个波长和A→B,B→A两个方向上进行,并作出记录.在一个光缆中继段内,同一根光纤的接续损耗平均值应符合下列指标：单模光纤≤0.08db（1310nm和1550nm两个波长）多模光纤≤0.2db光缆中继段采用OTDR测试并打印出每根光纤A→B和B→A方向的背向散射曲线图，或将曲线储存在软盘中。（1）光缆中继段光纤接续损耗测试。见表3（2）光缆中继段线路衰减测试。见表4表3光缆中继段光纤接续损耗测试记录中继区段（A端）至（B端）中继段长度km测试波长测试仪表测试单位测试人测试日期BAABBABAABABBA接头号测试值（db）光纤号光中继段接头平均损耗（db）存储文件编号平均平均平均表4光缆中继段线路衰减测试中继区间（A端）至（B端）中继段长度ｋｍ测试仪表施工单位测试人测试日期测试项目光纤号全程损耗（db）每公里衰减（db/km）介入损耗法OTDR法介入损耗法OTDR法1310nm1550nm1310nm1550nm1310nm1550nm1310nm1550nmABBAABBAABBAABBAABBAABBAABBAABBA４.光缆中继段测试（二）（３）光缆中继S,R点间的最大离散反射系数和S点最小回波损耗测试。见表5对传输STM-4,STM-16的1310nm，1550nm波长光纤和STM-1的1550nm波长光纤，应进行S,R点间的最大离散反射系数和S点最小回波损耗测试，测试值应符合下列要求。a.光缆中继段光纤在S,R点间的最大离散反射系数。STM-1，1550nm波长不大于-25db.STM-4，1310nm波长不大于-25db.STM-4，1550nm波长不大于-27dbSTM-16，1310nm，1550nm波长不大于-27db.b.光缆中继段光纤在S点最小回波损耗STM-1，1550nm波长不小于20db.STM-4，1310nm波长不小于20db.STM-4，1550nm波长不小于24dbSTM-16，1310nm，1550nm波长不大于24db.表5光缆中继段S，R点间最大离散反射系数和S点最小回波损耗测试记录中继区段（A端）至（B端）中继段长度km测试仪表施工单位测试人测试日期ABBABAAB测试项目光纤号S,R点间离散反射系数（db）及距测试点距离（km）S点最小回波损耗1310nm1550nm1310nm1550nmdbkmdbkmdbkmdbkm谢谢！！