如何提高OTDR在工程中的測(cè)量精度

孫秀芳，祝永貴

吉林省東豐縣南屯基鎮(zhèn)廣播電視站，吉林 遼源 136306

目前光纖技術(shù)在有線電視網(wǎng)絡(luò)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，準(zhǔn)確掌握光纖網(wǎng)絡(luò)情況，及時(shí)排出故障，對(duì)光纜施工、維護(hù)測(cè)試有著至關(guān)重要的作用。在有線電視光纜網(wǎng)絡(luò)施工、維護(hù)測(cè)量中使用最廣泛儀表就是光時(shí)域反射計(jì)（OTDR）。

OTDR主要用來檢測(cè)光纖熔接點(diǎn)、連接器等連接是否正常，光纜有無折斷及折斷位置。OTDR不能用來精確的測(cè)量光纖損耗，光纖損耗的測(cè)量應(yīng)使用光功率計(jì)和光源，OTDR測(cè)量的光纖損耗只能作參考。

1 OTDR的工作原理

光在光纖中傳輸時(shí)會(huì)向各個(gè)方向散射，其中包括背向散射（同光前進(jìn)方向逆向散射）。OTDR就是利用光纖這特性，利用自身內(nèi)部的發(fā)光器件發(fā)出光脈沖，對(duì)背向散射光強(qiáng)度進(jìn)行接收、處理、比較，從而獲得沿光纖傳輸損耗的信息。

長(zhǎng)度測(cè)量：

設(shè)t為入射光脈沖注入到反射光脈沖返回OTDR時(shí)間，r為折射率，c為真空中的光速為3.0×108m/s。則光纖中光的速度為c/r，被測(cè)光纖的長(zhǎng)度L＝（c/r）·t。這樣OTDR對(duì)光纖長(zhǎng)度的測(cè)量實(shí)際上轉(zhuǎn)化為對(duì)時(shí)間t的測(cè)量，這就是OTDR名字的由來。

由OTDR的光源發(fā)出的光脈沖經(jīng)光纖活動(dòng)連接器注入被測(cè)光纖，在活動(dòng)連接器處產(chǎn)生了一個(gè)菲涅爾反射（光纖端面空氣引起的），光波繼續(xù)前傳，傳輸?shù)倪^程中不斷產(chǎn)生瑞利反射（背向散射），在光纖的終端又產(chǎn)生一個(gè)菲涅爾反射。菲涅爾和瑞利返回反射光進(jìn)入OTDR，經(jīng)處理后在顯示屏上顯示出來，由菲涅爾反射產(chǎn)生出兩個(gè)反射尖峰，兩個(gè)尖峰距離即為光纖長(zhǎng)度，下斜線即為光功率衰減線。

菲涅爾反射光強(qiáng)度非常大，由于菲涅爾反射光強(qiáng)度遠(yuǎn)大于瑞利反射光強(qiáng)度，從而使OTDR電子原件進(jìn)入飽和區(qū)，這段時(shí)間里OTDR不能進(jìn)行任何光功率檢測(cè)，從而形成盲區(qū)（盲區(qū)分為“事件盲區(qū)”和“衰減盲區(qū)”）。換句話說，“盲區(qū)”就是由于受強(qiáng)烈菲涅爾反射的影響，光纖瑞利散射信號(hào)曲線的始端光纖和接頭的傳輸損耗無法觀測(cè)，信號(hào)曲線被掩蓋的這一段距離范圍稱為“盲區(qū)”。盲區(qū)的出現(xiàn)，使測(cè)量誤差進(jìn)一步加大。

如果幾條背向散射系數(shù)、光纖衰減系數(shù)、光纖直徑不同的光纖連接在一起組成一個(gè)光網(wǎng)，使用OTDR測(cè)量連接處的損耗值誤差將增大。這是因?yàn)镺TDR接收的反射光功率同背向散射系數(shù)、衰減系數(shù)、光纖直徑有關(guān)系。減少這種測(cè)量誤差的方法是正反兩個(gè)方向測(cè)量，取代數(shù)和平均數(shù)來消除測(cè)量誤差。

2 如何正確使用OTDR，減少測(cè)量誤差

1）測(cè)試前確認(rèn)測(cè)試光纖無信號(hào)，以免損壞OTDR或影響精度；

2）正確選擇測(cè)量量程。距離量程選擇待測(cè)光纖2倍距離。注意選擇脈沖寬度，這是因?yàn)槊}沖寬度越大，注入光功率越大，測(cè)量距離越遠(yuǎn)，同時(shí)盲區(qū)越大；

3）使用“發(fā)射纖”和“接收纖”提高測(cè)量精度。為了彌補(bǔ)OTDR盲區(qū)這一缺陷，我們可在被測(cè)光纖兩端接一段固定長(zhǎng)度的光纖，一般為1km，它的主要作用是使端面反射峰遠(yuǎn)離測(cè)試?yán)w，減少盲區(qū)長(zhǎng)度，使測(cè)量更精確，并幫助判斷光纖遠(yuǎn)端連接器的情況；

4）使用“折射匹配油”，減少測(cè)量誤差。由于連接器的強(qiáng)反射是由光纖端面空氣引起的，把折射率同光纖相同的“匹配油”注入連接器的縫隙中，使反射強(qiáng)度大大降低，增加測(cè)量精度；

5）雙向測(cè)量，減少測(cè)量誤差。不同光纖熔接組成光網(wǎng)，測(cè)量時(shí)應(yīng)正反兩個(gè)方向?qū)饫w進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果取代數(shù)和平均數(shù)作為結(jié)果，以校正不同光纖的熔接帶來的測(cè)量誤差；

6）應(yīng)用二次定位，精確故障點(diǎn)位置。若查幾十公里光鏈路故障點(diǎn)位置，第一次用OTDR在機(jī)房測(cè)量只能定出一個(gè)大概位置，只憑這個(gè)很難找到故障點(diǎn)準(zhǔn)確位置，這時(shí)需要二次定位。即在適當(dāng)?shù)牡胤桨岩粋€(gè)接續(xù)盒打開，挑出故障光纖剪斷并熔上測(cè)試?yán)w，進(jìn)行二次定位，綜合二次測(cè)量結(jié)果，就可很容易找到故障點(diǎn)；

7）遇到不同廠家生產(chǎn)的光纖或批號(hào)不同的光纖的接續(xù)這種情況，首先應(yīng)從理論上分析產(chǎn)生損耗偏大的原因，進(jìn)而認(rèn)識(shí)產(chǎn)生這種情況的必然性，切不可盲目地、無休止地一遍遍熔下去，這樣即不可能得到滿意的結(jié)果，又影響了工程進(jìn)度，由于不同廠商提供的光纖或不同批號(hào)的光纖，存在幾何尺寸的微小差異，一般情況下稱為模場(chǎng)直徑不同，在這種情況下模場(chǎng)直徑的不同是造成熔接損耗偏大的原因，因?yàn)闇y(cè)試工作中，OTDR測(cè)量的是反向散射光的強(qiáng)度，而模場(chǎng)直徑大的光纖引導(dǎo)反向散光的能力相對(duì)模場(chǎng)直徑小的光纖要弱，所以，當(dāng)模場(chǎng)直徑小的光纖去接續(xù)模場(chǎng)直徑的光纖時(shí)，由于OTDR所捕捉到的光強(qiáng)度比正常情況要小，因而產(chǎn)生了熔接點(diǎn)的損耗，這個(gè)偏大的損耗，從理論上講不應(yīng)算是真正的熔接損耗，通常應(yīng)采取雙向測(cè)試平均法來計(jì)算出熔點(diǎn)的真正損耗。知道了損耗偏大的原因，在施工中連續(xù)熔接幾次，取損耗較小結(jié)束即可；

8）在熔接工作中，光纖端面的處理十分重要，首先在去掉涂層后用酒精清洗干凈，酒精應(yīng)用純度高、質(zhì)量好的，在把光纖處理干凈后，進(jìn)行切割，切割端面要平直，不能有任何缺損，其端面在放入熔接機(jī)之前不應(yīng)有任何損傷，千萬不可覺得差不多就行。如果端面處理不當(dāng)，可能造成熔接損耗偏大。

在熔接工作中，光纖端面的處理十分重要，首先在去掉涂層后用酒精清洗干凈，酒精應(yīng)用純度高、質(zhì)量好的，在把光纖處理干凈后，進(jìn)行切割，切割端面要平直，不能有任何缺損，其端面在放入熔接機(jī)之前不應(yīng)有任何損傷，千萬不可覺得差不多就行。如果端面處理不當(dāng)，可能造成機(jī)器不熔接或熔接損耗偏大。

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[2]張兆雄，等編著.有線數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)維護(hù)與管理實(shí)用教程.

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