光纜傳輸線路OTDR儀測試技巧

秦洪

（安徽郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院通信工程系安徽合肥230031）

光纜傳輸線路OTDR儀測試技巧

秦洪

（安徽郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院通信工程系安徽合肥230031）

本文以O(shè)TDR儀原理及光纖損耗特性為著眼點(diǎn)，闡述OTDR儀使用過程中的技巧，致力于提高光纜線路的測試精確度以及縮短測試時(shí)長。

光時(shí)域反射儀（OTDR）技巧

optical time domain reflectometer（OTDR）；technique

一、概述

光纖傳輸?shù)墓饽懿糠衷诠饫w內(nèi)部被吸收，還有的可能輻射到光纖外部，使光能減少，產(chǎn)生損耗。光纖每公里的損耗，稱為衰減系數(shù)，單位dB/km。其形成的原因眾多，主要從內(nèi)外部兩個(gè)角度去分析即可。內(nèi)部主要是由于光纖的電子躍遷和分子振動吸收了部分光能，原材料中的雜質(zhì)，光纖中存在氫氧根離子。外部最主要是光纖接頭和光纖彎曲。

光纖損耗測試的方法很多，其基本方法有三種：截?cái)喾ǎ缓笙蛏⑸浞?；插入損耗法。［1］

作為目前光纜線路測量中最常用的一種儀表，光時(shí)域反射儀（Optical Time Domain Reflectometer）它是運(yùn)用取樣積分儀和光脈沖激勵(lì)的原理采用后向散射法來測量光纖中的損耗，優(yōu)點(diǎn)是一種非破壞的測量方法。對于光纖損耗的測量，對光纖中傳輸?shù)墓庑盘栠M(jìn)行取樣分析，從而判斷出光纖中的各類事件如：接續(xù)點(diǎn)、損耗點(diǎn)等。

二、光纖線路損耗測量精度分析

光纖損耗一般采用OTDR測試方法?？梢酝瓿芍T如光纖長度、衰減、接頭損耗以及判斷光纖的故障點(diǎn)、分析出光功率長度分布情況等。

（一）OTDR測試精度的影響因素

1.OTDR的動態(tài)范圍：初始背向散射電平與噪聲低電平的差值定義為動態(tài)范圍。增大OTDR的動態(tài)范圍可通過兩個(gè)方式：①增加初始背向散射電平和降低噪聲電平。②增加初始背向散射電平一般采用增加輸出光脈沖強(qiáng)度或加大脈沖寬度；降低噪聲電平主要是延長平均時(shí)間，平均時(shí)間越長，OTDR的動態(tài)范圍也越大。

圖1　OTDR的動態(tài)范圍

2.OTDR的盲區(qū)：盲區(qū)決定OTDR測量精細(xì)程度的重要指標(biāo)。光纖的盲區(qū)主要分為衰減盲區(qū)和事件盲區(qū)。衰減盲區(qū)：從反射峰的起始點(diǎn)到接收器從飽和峰值恢復(fù)到距線性背向散射后延線上0.5dB點(diǎn)檢的距離。事件盲區(qū)：從反射峰的起始點(diǎn)到接收器從飽和峰值恢復(fù)到距峰值1.5dB點(diǎn)間的距離。對于OTDR測量中，盲區(qū)隨脈沖寬度越寬，盲區(qū)越大，為提高測量精度，在進(jìn)行短距離測試時(shí)，應(yīng)采用窄脈寬；長距離測試時(shí)采用寬脈寬。以減少盲區(qū)對測量精度的影響。

圖2　OTDR的盲區(qū)

3.測試中的“增益”現(xiàn)象：光纖接頭只能引起損耗而不能引起“增益”。OTDR通過比較接頭前后的后向散射電平的測量來對光纖接頭的損耗進(jìn)行測量。如果被接的兩根光纖的散射系數(shù)差異很大，接頭后一根光纖的散射系數(shù)較高，接頭后的后向散射電平就可能大于接頭前光纖的后向散射電平，引起了“增益”現(xiàn)象。所以對光纖接續(xù)損耗的測量應(yīng)從光纖接頭的兩端進(jìn)行，取雙向測試的平均值，才能確定光纖接頭的真正損耗值。

圖3　OTDR的增益

（二）如何提高OTDR的測試精度

現(xiàn)在對于大多數(shù)類型的ODTR來說，動態(tài)范圍已不是主要問題了，因?yàn)樵贠TDR制造過程中已經(jīng)解決了這個(gè)問題。

在測量中，針對不同的光纜線路場景進(jìn)行不同的設(shè)置，來提高測試精度。在OTDR的使用中，首先對被測光纖的折射率、長度有一定的估算，來設(shè)定OTDR的測試參數(shù)。當(dāng)光纖折射率不知時(shí)，可用測試同廠標(biāo)準(zhǔn)已知長度光纖的方法來判定光纖的折射率：調(diào)整光纖折射率，使測試指示長度等于已知長度，該折射率即為被測光纖折射率。其次用大脈寬粗測光纖長度，當(dāng)光纖長度基本準(zhǔn)確后，調(diào)整脈寬和測試量程，使量程為測試長度的1.5—2倍，脈寬小于事件盲區(qū)，這時(shí)的測試精度為最高。［2］

（三）綜合折射率的計(jì)算

在光纜中，光纖長度、光纜長度、路由長度存在差異。OTDR測試的是光纖長度，是最長的。光纜長度與光纖長度的比率叫絞縮率。而光纜路由長度則是由路由特性來決定，長度最短。

測試中最終的目的是確定光纜線路路由長度的確定。所以必須對光纖長度、光纜長度、路由長度進(jìn)行計(jì)算。

綜合折射率的計(jì)算是充分利用OTDR的性能，和光纜的路由實(shí)況對光纜線路進(jìn)行分析。

（四）測試方法

1.按光纖折射率測出光纖長度2.對照地面長度調(diào)整折射率，使長度等于地面長度3.此時(shí)的折射率為光纜線路的路由長度綜合折射率

注意事項(xiàng)：按接頭長度分段測試。

（五）計(jì)算方法

光纖折射率：n=c/v

設(shè)光纖纖長為L1，光纜路由長度為L2，光纖折射率為n1，光纜路由綜合折射率為n2，則可得：

絞縮率=L1/L2=n1/n2

則：n2=n1·L2/L1

條件：n2為單盤累計(jì)，當(dāng)接頭增加時(shí)，n2也隨之改變。

綜合折射率一般在工程施工時(shí)就可以做入資料，在處理障礙時(shí)可直接在OTDR上使用，與光纜路由圖相對應(yīng)，可直接測試出光纜障礙點(diǎn)的位置。

三、光纜線路損耗測試的方法

（一）光纖接續(xù)損耗測量

根據(jù)GB/T15972-1995《光纖技術(shù)規(guī)范》附A《光纖后向散射功率曲線分析》規(guī)定，光纖接續(xù)損耗的測量應(yīng)從光纖接頭的兩端進(jìn)行測量，取雙向測量的代數(shù)和平均值作為該接頭的接續(xù)損耗值。OTDR出廠設(shè)置的參數(shù)往往和線路的實(shí)際情況不同，必須在每次光纖測試之前針對光纖本身的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，主要是光纖折射率、量程范圍、脈沖寬度等。［3］

對于光纖接續(xù)的測試，OTDR可用LSA和五點(diǎn)法進(jìn)行測試，兩者的測試精度都比較高，這時(shí)如需高精度測試，一般采用LSA方式，但也要把折射率、量程、脈寬、光標(biāo)定位等調(diào)整到最佳狀態(tài)。

（二）光纖全程損耗測量

光纖的全程損耗測量是光纖傳輸網(wǎng)中常用的測量方法。一般性的測量可用兩點(diǎn)法進(jìn)行。精度測量中，使用的時(shí)間較長，可用LSA方法進(jìn)行。

光纖全程測試可提供光纖長度、光纖全程平均衰耗、光纖全程衰耗等數(shù)據(jù)。采用LSA測量時(shí)，應(yīng)對光纖本身的長度、平均衰耗有所了解，設(shè)定相對應(yīng)的測量參數(shù)，以適應(yīng)被測光纖的參數(shù)，并且要考慮光纖接頭引起的測試誤差。OTDR都有自動測試檔，一般先用自動檔粗測光纖的長度及光纖衰耗，再根據(jù)測試值調(diào)整OTDR參數(shù)，以適應(yīng)被測光纖，測得準(zhǔn)確的光纖長度和衰減。

（三）光纖障礙測量

隨著光纖通信的發(fā)展，光纖容量增加，光纜的纖芯數(shù)也隨之增加，光纜線路障礙發(fā)生的頻率也越來越高。在光纜維護(hù)中，對光纜故障的處理要求相對而言提高了很多。所以在光纜障礙的測試中，不僅對測試精度有嚴(yán)格要求，還對測試速度有相應(yīng)的要求。

光纜障礙發(fā)生具有很強(qiáng)的突發(fā)性，現(xiàn)行光纜網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，即“光纜自動監(jiān)控系統(tǒng)”進(jìn)行監(jiān)測，能夠做到防患于未然。但絕大部分二級光纜線路和本地網(wǎng)光纜線路還未使用這種先進(jìn)管理方式，仍然采用發(fā)生障礙后再進(jìn)行光路及線路測試和處理的辦法，常見障礙還是容易判斷的，但一些特殊障礙排除對測試人員要求就較高。對于OTDR的測試，有很多提高測試速度的方法，單排除廠家調(diào)測不說，只針對操作人員本身來說，可以利用OTDR本身及其擴(kuò)展功能來提高測試速度和精確度。OTDR儀現(xiàn)在已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)模塊化，其中國內(nèi)常用的OTDR主要是由三大模塊：光學(xué)模塊、工控模塊、附屬模塊。在工控模塊，較先進(jìn)的OTDR都采用Inter486控制芯片，其外部功能與通用PC機(jī)區(qū)別也越來越小，可以充分發(fā)揮它的外部控制功能，例如外接鍵盤、鼠標(biāo)等，在測試中操作的速度可以提高0.5分鐘/每纖（實(shí)際測試）。測試精度則與OTDR操作熟練程度及線路熟悉程度有很大關(guān)系。在OTDR使用時(shí)，可以將自己維護(hù)線路的資料存貯在內(nèi)存中，這樣可以在障礙發(fā)生時(shí)快速調(diào)用，以壓縮障礙測試時(shí)間。光纜障礙測試中，綜合折射率的使用可以直接進(jìn)行測試，用以減少多次計(jì)算的時(shí)間，對光纜障礙的測試定位有很好的指導(dǎo)作用。測試出的值為路由長度，可以通過巡線確定光纜線路障礙點(diǎn)。光纖障礙測試時(shí)，應(yīng)把光纖OTDR測試的鬼影現(xiàn)象充分考慮和針對性的排除，消除鬼影給測試帶來的誤差。當(dāng)測試中遇到鬼影時(shí)，可用屏蔽功能把它消除，或用長時(shí)間的平均來消除鬼影的影響。

［1］《光纖通信技術(shù)與設(shè)備》杜慶波曾慶珠李潔王文軒西安電子科技大學(xué)出版社

［2］《通信光纜工程》李立高人民郵電出版社

［3］《光電纜工程》楊文山人民郵電出版社