OTDR基础原理培训

内容提要光纤基础知识OTDR概述测量原理距离测量损耗测量回波损耗测量OTDR仿真软件OTDR的测试误差及故障定位光纤基础知识光在光纤中的传输原理φ1φ2n1n2n1n2φ3Sinφ1=n2Sinφ2n1φ1φ2φ3n2n1Sinφ1＝光纤基础知识被覆包层纤芯前视图侧视图光纤的尺寸用“芯径/包层”尺寸表示。因此10/125mm光纤指的是光纤纤芯的直径是10mm，包层的直径是125mm。光纤结构光纤基础知识光纤的基本分类与特性光纤衰减特性光纤基础知识光纤对于不同波长的传输光具有不同的衰减特性第三传输窗口第二传输窗口第一传输窗口13001550850紫外吸收红外吸收瑞利散射0.22.5损耗(dB/km)波长(nm)光纤损耗谱特性OTDR概述使用目的与要求：1.评估光纤在各传输波段的损耗特性2.评估光纤在工程中各连接点、熔接点的损耗3.对光纤线路进行维护，准确找到线路中的故障点4.要求仪器操作简单单端测量，轻巧适于工程使用OTDR(光时域反射仪)概述(OpticalTimeDomainReflectometer)单端测量光纤光缆中的损耗分布情况及各接点位置测量項目•损耗测量：传输损耗（含部分）、连接损耗•距离测量：连接点、故障点位置•回波损耗测量（点、区间）测量波形入射光熔接点接头处弯曲损耗点开放端光纤光缆的状态与波形对照图示距离→←后向散射光功率光脉冲瑞利后向散射光包层纤芯菲涅耳反射透过光OTDR测量原理测量后向散射光功率→损耗特性时间→距离光探测器激光器方向耦合器電信号重复测量提高Ｓ/Ｎ放大平均化ＬＤ图示距离测量通过测量光纤中入射光的后向散射光到达时间来计算距离在光纤中的光速Ｖ：Ｖ=c/nc：真空中的光速299,792,458米/秒后向散射光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）（注：必须设定正确的折射率才能得到正确的距离）折射率与所测距离的关系折射率距离(Km)1.4802.00010.0001.4702.01410.0701.4652.02110.105折射率0.001的变化会引起10Km距离测量中7m的误差（存在比例关系）2L=V×t=c×t/n45dB(SNR=1)2.6dB噪声峰值动态范围定义了可测定光纤中的最大损耗值动态范围越大，可测量距离越远动态范围衰减盲区菲涅耳反射峰起始点到反射恢复到正常光纤散射水平的距离①②③Ｙ连接损耗８m光纤连接器事件盲区分辨两个事件所需的最短距离事件盲区-1.5ｄB３m光纤光纤连接器脉宽设定与动态范围及盲区的关系脉宽动态范围1.31/1.55mm衰减盲区／事件盲区１０ns12/108/3２０ns13/119/4１００ns21/1927/16１ms30/28122/12220ms45/432030/－単位：ｍ损耗测量四点法进行连接损耗的分析①②③Ｙ连接损耗通过双向测量连接损耗，再取平均值连接损耗・・・损耗波形逆转情况测量方向→连接损耗：Ａ←连接损耗：Ｂ正确的连接损耗：(A+B)/2原因由于光纤的材料，种类不同造成后一种光纤的反向散射光较大造成后向散射光功率小大连接点Ｂ（Ａ+Ｂ）／２光纤①光纤②①②Ａ①②２次反射可以通过延长测量距离范围来消除寄生点的影响菲涅耳反射光经过多次反射造成的现象ＯＴＤＲ第一次反射第二次反射距离Ｌ距离Ｌ２次反射寄生点距离范围扩大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)用OTDR对光回波损耗的测量回波损耗（概算）＝后向散射因子－（菲涅耳反射点光功率差×２）①②后向散射因子的値（１μｓ脉宽）SM1.31mm1.55mm约50dB约52dBGI1.30mm0.85mm约41dB约32dB给定1μｓ脉宽的后向散射因子,OTDR在此基础上自动计算回波损耗。后向散射点功率差B1：1ms脉宽的后向散射因子（dB）Bx：Wxms脉宽的后向散射因子（dB）Wx：所设定的脉宽（单位：ms）计算公式后向散射因子的计算后向散射因子随着脉宽变化而变化Bx=B1+10Log(Wx）例１0ns脉宽情况下的后向散射因子Bx=-50+10Log(0.01)=-50-20=-70(dB）注：脉宽单位要用ms表示←后向散射因子１ms10nsA1：1ms脉宽时的菲涅耳反射光功率差差（dB）Ax：Wxms脉宽时的菲涅耳反射光功率差（dB）Wx：所设定的脉宽（单位：ms）注：式中脉宽均以ms为单位计算公式菲涅耳反射功率差的计算菲涅耳反射功率差根据脉冲宽度的不同而变化Ax=A1-5Log(Wx）例脉宽从1ms变为100ns（0.1ms）情况下：9dB为１ms时的菲涅耳反射光功率差值Ax=9-5Log(0.1)=14(dB)①②9dB回波损耗测量过程中的问题及解决方案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区间回波损耗定义整个区间及部分区间的反射光和后向散射光相对于入射光的衰减量(dB)。OTDR出射光OTDR测量的反射光（线性表示）区间回波损耗=-10LogB/A(dB)后向散射光两端的反射ＡＢ使用OTDR对区间回波损耗的测量图示波形在测量区间上仅设定为从(S)点到(E)点如果存在假光纤则将实际待测光纤起始点作为反射基准点設定测量区间连接器间的反射对回波损耗测量的影响连接器的位置越远，则区间回波损耗越大(由于光纤本身的损耗造成了反射功率变小所致)入射光传输光连接器反射光反射光①光纤本身的损耗②连接器的回波损耗③光纤损耗＝①－连接器的回波损耗－光纤损耗×２①②③ＯＴＤＲ全区间回波损耗的测量可以进行自动测量，操作非常简便事件列表清单OTDR测量仿真软件可用电脑进行波形分析，极易生成测试报告。四个波形分析表单屏打印生成并打印分析表OTDR的三种测试方式自动方式：只需设置折射率、波长最基本的参数，其它由仪表在测试中自动设定，用于概览整条线路的状况时使用。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。实时方式：对曲线不断的扫描刷新。OTDR可测试的主要参数1.测纤长和事件点的位置;2.测光纤的衰减和衰减分布情况;3.测光纤的接头损耗;4.光纤全回损的测量.OTDR的测试误差仪表的固有误差：包括刻度误差和分辨率误差；事件盲区引起的误差；仪表设置不当产生的误差；光纤插接件，连接器件不清洁，物理连接性能不良，可能引起较大的测试误差；外界环境条件对光缆物理长度变化的影响提高光缆线路故障定位准确性的方法一、正确、熟练掌握仪表的使用方法1.正确设置OTDR的参数;2.选择适当的测试范围档;3.应用仪表的放大功能;二、建立准确、完整的原始资料三、正确的换算四、保持测试条件的一致性五、灵活测试、综合分析