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OTDR測試原理及使用方法

 文化龍鄉(xiāng) 2020-08-11

光纖光纜測試是光纜施工、維護(hù)、搶修重要技術(shù)手段,采用OTDR(光時(shí)域反射儀)進(jìn)行光纖連接的現(xiàn)場監(jiān)視和連接損耗測量評(píng)價(jià),是目前比較有效的方式。這種方法直觀、可信并能打印出光纖后向散射信號(hào)曲線。另外,在監(jiān)測的同時(shí)可以比較精確地測出由局內(nèi)至各接頭點(diǎn)的實(shí)際傳輸距離,對(duì)維護(hù)中,精確查找故障、有效處理故障是十分必要的。同時(shí)要求維護(hù)人員掌握儀表性能,操作技能熟練,精確判斷信號(hào)曲線特征。
 
OTDR是利用光線在光纖中傳輸時(shí)的瑞利散射和菲涅爾反射所產(chǎn)生的背向散射而制成的精密的光電一體化儀表,它被廣泛應(yīng)用于光纜線路的維護(hù)、施工之中,可進(jìn)行光纖長度、光纖的傳輸衰減、接頭衰減和故障定位等的測量。

    光時(shí)域反射計(jì)OTDR是表征光纖傳輸特性的測試儀器。此儀器主要用于測試整個(gè)光纖鏈路的衰減并提供與長度有關(guān)的衰減細(xì)節(jié),具體表現(xiàn)為探測、定位和測量光纖鏈路上任何位置的事件(事件是指因光纖鏈路中熔接、連接器、彎曲等形成的缺陷,其光傳輸特性的變化可以被測量)。OTDR測試的非破壞性、只需一端接入及直觀快速的優(yōu)點(diǎn)使其成為光纖光纜生產(chǎn)、施工、維護(hù)中不可缺少的儀器。
OTDR測試是通過發(fā)射光脈沖到光纖內(nèi),然后在OTDR端口接收返回的信息來進(jìn)行。當(dāng)光脈沖在光纖內(nèi)傳輸時(shí),會(huì)由于光纖本身的性質(zhì)、連接器、接合點(diǎn)、彎曲或其它類似的事件而產(chǎn)生散射、反射。其中一部分的散射和反射就會(huì)返回到OTDR中。返回的有用信息由OTDR的探測器來測量,它們就作為光纖內(nèi)不同位置上的時(shí)間或曲線片斷。
 
從發(fā)射信號(hào)到返回信號(hào)所用的時(shí)間,再確定光在玻璃物質(zhì)中的速度,就可以計(jì)算出距離。以下的公式就說明了OTDR是如何測量距離的。 d=(c×t)/2(IOR)
在這個(gè)公式里,c是光在真空中的速度,而t是信號(hào)發(fā)射后到接收到信號(hào)(雙程)的總時(shí)間(兩值相乘除以2后就是單程的距離)。因?yàn)楣庠诓Aе幸仍谡婵罩械乃俣嚷詾榱司_地測量距離,被測的光纖必須要指明折射率(IOR)。IOR是由光纖生產(chǎn)商來標(biāo)明。  
OTDR使用瑞利散射和菲涅爾反射來表征光纖的特性。瑞利散射是由于光信號(hào)沿著光纖產(chǎn)生無規(guī)律的散射而形成。OTDR就測量回到OTDR端口的一部分散射光。這些背向散射信號(hào)就表明了由光纖而導(dǎo)致的衰減(損耗/距離)程度。形成的軌跡是一條向下的曲線,它說明了背向散射的功率不斷減小,這是由于經(jīng)過一段距離的傳輸后發(fā)射和背向散射的信號(hào)都有所損耗。
 
給定了光纖參數(shù)后,瑞利散射的功率就可以標(biāo)明出來,如果波長已知,它就與信號(hào)的脈沖寬度成比例:脈沖寬度越長,背向散射功率就越強(qiáng)。瑞利散射的功率還與發(fā)射信號(hào)的波長有關(guān),波長較短則功率較強(qiáng)。也就是說用1310nm信號(hào)產(chǎn)生的軌跡會(huì)比1550nm信號(hào)所產(chǎn)生的軌跡的瑞利背向散射要高。
 
在高波長區(qū)(超過1500nm),瑞利散射會(huì)持續(xù)減小,但另外一個(gè)叫紅外線衰減(或吸收)的現(xiàn)象會(huì)出現(xiàn),增加并導(dǎo)致了全部衰減值的增大。因此,1550nm是最低的衰減波長;這也說明了為什么它是作為長距離通信的波長。很自然,這些現(xiàn)象也會(huì)影響到OTDR。作為1550nm波長的OTDR,它也具有低的衰減性能,因此可以進(jìn)行長距離的測試。而作為高衰減的1310nm或1625nm波長,OTDR的測試距離就必然受到限制,因?yàn)闇y試設(shè)備需要在OTDR軌跡中測出一個(gè)尖鋒,而且這個(gè)尖鋒的尾端會(huì)快速地落入到噪音中。
 
另一方面,菲涅爾反射是離散的反射,它是由整條光纖中的個(gè)別點(diǎn)而引起的,這些點(diǎn)是由造成反向系數(shù)改變的因素組成,例如玻璃與空氣的間隙。在這些點(diǎn)上,會(huì)有很強(qiáng)的背向散射光被反射回來。因此,OTDR就是利用菲涅爾反射的信息來定位連接點(diǎn),光纖終端或斷點(diǎn)。
 
    大型的OTDR,就有能力完全、自動(dòng)地識(shí)別出光纖的范圍。這種新的能力大部分是源于使用了高級(jí)的分析軟件,這種軟件對(duì)OTDR的采樣進(jìn)行審查并創(chuàng)建一個(gè)事件表。這個(gè)事件表顯示了所有與軌跡有關(guān)的數(shù)據(jù),如故障類型,到故障點(diǎn)的距離,衰減,回?fù)p和熔接損耗。

OTDR原理
1.1 瑞利后向散射
由于光纖本身的缺陷和摻雜組分的非均勻性,使得光纖中傳播的光脈沖發(fā)生瑞利散射。一部分光(大約有0.0001%〔1〕)沿脈沖相反的方向被散射回來,因而被稱為瑞利后向散射,后向散射光提供了與長度有關(guān)的衰減細(xì)節(jié)。

      在不同折射率兩傳輸介質(zhì)的邊界(如連接器、機(jī)械接續(xù)、斷裂或光纖終結(jié)處)會(huì)發(fā)生菲涅耳反射,此現(xiàn)象被OTDR用于準(zhǔn)確確定沿光纖長度上不連續(xù)點(diǎn)的位置。反射的大小依賴于邊界表面的平整度及折射率差,利用折射率匹配液可減小菲涅耳反射。
1.2 OTDR結(jié)構(gòu)方框圖

OTDR結(jié)構(gòu)圖

                          上圖2 是OTDR原理結(jié)構(gòu)方框圖。
    脈沖發(fā)生器發(fā)出寬度可調(diào)的窄脈沖驅(qū)動(dòng)激光二極管(LD),產(chǎn)生所需寬度的光脈沖(通常為 2ns~20μs),經(jīng)方向耦合器后入射到被測光纖,光纖中的后向散射光和菲涅耳反射光經(jīng)耦合器進(jìn)入光電探測器,光電探測器把接收到的散射光和反射光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),由放大器放大后送信號(hào)處理部件處理(包括取樣、模數(shù)轉(zhuǎn)換和平均),結(jié)果由顯示部件顯示:縱軸表示功率電平,橫軸表示距離。時(shí)基與控制單元控制脈沖寬度、取樣和平均。

OTDR主要性能指標(biāo)
    對(duì)OTDR的性能參數(shù)的了解有助于OTDR的實(shí)際光纖測量。OTDR性能參數(shù)主要包括動(dòng)態(tài)范圍、盲區(qū)、分辨率、精度等。
 
2.1 動(dòng)態(tài)范圍(Dynamic range)
動(dòng)態(tài)范圍是OTDR主要性能指標(biāo)之一,它決定光纖的最大可測量長度。動(dòng)態(tài)范圍越大,曲線線型越好,可測距離也越長。動(dòng)態(tài)范圍目前還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法〔1〕,常用的動(dòng)態(tài)范圍定義主要有以下四種:
 
①IEC定義(Bellcore):常用的動(dòng)態(tài)范圍定義之一。取始端后向散射電平與噪聲峰值電平間的dB差,測量條件為取OTDR最大脈沖寬度、180 秒的測量時(shí)間。
 
②RMS定義:最常用的動(dòng)態(tài)范圍定義。取始端后向散射電平與RMS噪聲電平間的dB差。若噪聲電平呈高斯分布,則RMS的定義值比IEC定義值高約 1.56dB。
 
③N=0.1dB定義:最實(shí)用的定義方法。取可以測量損耗為0.1dB事件時(shí)的最大允許衰減值。N=0.1dB定義值比信噪比SNR=1 的RMS定義值小大約6.6dB,這意味著若OTDR有 30dB的RMS動(dòng)態(tài)范圍,則N=0.1dB定義的動(dòng)態(tài)范圍只有23.4dB,即只能在23.4dB衰減范圍內(nèi)測量損耗為 0.1dB的事件。
 
④端探測(Enddetection):光纖始端的4%菲涅耳反射峰與RMS噪聲電平的dB差,此值比IEC定義值高約 12dB。
 
2.2 盲區(qū)(Deadzone)
“盲區(qū)”又稱“死區(qū)”,是指受菲涅耳反射的影響,在一定的距離范圍內(nèi)OTDR曲線無法反映光纖線路狀態(tài)的部分。此現(xiàn)象的出現(xiàn)主要是由于光纖鏈路上菲涅耳反射強(qiáng)信號(hào)使得光電探測器飽和,從而需要一定的恢復(fù)時(shí)間。盲區(qū)可發(fā)生在OTDR面板前的活結(jié)頭或光纖鏈路中其它有菲涅耳反射的地方。
Bellcore定義了兩種盲區(qū)〔2〕:衰減盲區(qū)(ADZ)和事件盲區(qū)(EDZ)。衰減盲區(qū)是指各自的損耗可以分別被測量時(shí)的兩反射事件間的最小距離,通常衰減盲區(qū)是 5~6倍的脈沖寬度(用距離表示);事件盲區(qū)是指兩個(gè)反射事件仍可分辨的最小距離,此時(shí)到每個(gè)事件的距離可測,但每個(gè)事件各自的損耗不可測。
兩種盲區(qū)的定義可用下圖 4表示。

      盲區(qū)的大小與脈沖寬度、反身系數(shù)、損耗等因素有關(guān)。脈寬越短,盲區(qū)越小,但短脈沖同時(shí)又減小了動(dòng)態(tài)范圍,因此要在盲區(qū)和動(dòng)態(tài)范圍之間折衷選擇脈寬。        
2.3 分辨率(Resolution)
        OTDR 有四種主要分辨率指標(biāo):取樣分辨率、顯示分辨率(又叫讀出分辨率)、事件分辨率和距離分辨率。取樣分辨率是兩取樣點(diǎn)之間最小距離,此指標(biāo)決定了OTDR定位事件的能力。取樣分辨率與脈寬和距離范圍大小的選取有關(guān)。顯示分辨率是儀器可顯示的最小值。OTDR通過微處理系統(tǒng)將每個(gè)取樣間隔細(xì)分,使光標(biāo)可在取樣間隔內(nèi)移動(dòng),光標(biāo)移動(dòng)的最短距離為水平顯示分辨率、所顯示的最小衰減量垂直顯示分辨率。
    事件分辨率是指 OTDR對(duì)被測鏈路中事件點(diǎn)的分辨門限,也就是事件域值(探測閾),OTDR把小于這個(gè)閾值的事件變化當(dāng)作曲線中斜率均勻變化點(diǎn)來處理。事件分辨率由光電二極管的分辨閾決定,根據(jù)兩接近的功率電平,指定可被測量的最小衰減。距離分辨率指儀器所能分辨的兩個(gè)相鄰事件點(diǎn)間的最短距離,此指標(biāo)類似與事件盲區(qū),與脈寬、折射率參數(shù)有關(guān)。

      精度是OTDR的測量值與參考值的接近程度,包括衰減精度和距離精度。衰減精度主要是由光電二極管的線性度決定的,目前大多數(shù)OTDR的線性度可達(dá)0.02dB/dB。距離精度依賴于折射率誤差、時(shí)基誤差(10-4~10-5范圍內(nèi)變動(dòng))以及取樣分辨率,在不考慮折射率誤差時(shí),距離精度可用下式表達(dá)〔1〕:
距離精度=±1m±5×10-5×距離±取樣分辨率
除以上幾種性能指標(biāo)外,還包括波長、測量時(shí)間等指標(biāo)。另外,大多數(shù) OTDR還提供曲線存儲(chǔ)、輸出端口等功能。下表為目前 OTDR典型性能指標(biāo)值。

OTDR的使用
OTDR可執(zhí)行下面的測量:
*對(duì)每個(gè)事件:距離,損耗,反射
*對(duì)每個(gè)光纖段:段長,段損耗dB或dB/Km,段回波損耗(ORL)
*對(duì)整個(gè)終端系統(tǒng):鏈長度,鏈損耗dB,鏈ORL
 
用OTDR進(jìn)行光纖測量可分為三步:參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)獲取和曲線分析。

3.1 參數(shù)設(shè)置
大多數(shù)OTDR對(duì)待測光纖通過發(fā)射測試脈沖自動(dòng)地選擇最佳的獲取參數(shù),使用者只需選擇波長、獲取時(shí)間及必要的光纖參數(shù)(如折射率、散射系數(shù)等)。自動(dòng)獲取參數(shù)需要一定的時(shí)間,因而,在已知測量條件下,操作者可人工選擇測量參數(shù)。 
3.1.1波長選擇
光系統(tǒng)的行為與傳輸波長直接相關(guān),不同的波長有各自不同的光纖衰減特性及光纖連接中不同的行為:同種光纖,1550nm比 1310nm光纖對(duì)彎曲更敏感、1550nm比1310nm單位長度衰減更小、1310nm比1550nm測得熔接或連接器損耗更高。為此,光纖測試應(yīng)與系統(tǒng)傳輸?shù)牟ㄩL相同,這意味著1550nm光系統(tǒng)需選擇1550nm的波長。
3.1.2脈寬
脈寬控制OTDR注入光纖的光功率,脈寬越長,動(dòng)態(tài)測量范圍越大,可用于測量更長距離的光纖,但長脈沖也將在OTDR曲線波形中產(chǎn)生更大的盲區(qū);短脈沖注入光平低,但可減小盲區(qū)。脈寬周期通常以ns來表示,也可根據(jù)公式(4)用長度單位(m)來表示。例如100ns脈沖可以解釋為“10m”脈沖。
3.1.3測量范圍
OTDR測量范圍是指OTDR獲取數(shù)據(jù)取樣的最大距離,此參數(shù)的選擇決定了取樣分辨率的大小。測量范圍通常設(shè)置為待測光纖長度 1~2倍距離之間。
3.1.4平均時(shí)間 
由于后向散射光信號(hào)極其微弱,一般采用統(tǒng)計(jì)平均的方法來提高信噪比,平均時(shí)間越長,信噪比越高。例如,3min的獲得取將比1min的獲得取提高0.8dB的動(dòng)態(tài)。但超過10min的獲得取時(shí)間對(duì)信噪比的改善并不大。一般平均時(shí)間不超過3min。
3.1.5光纖參數(shù)
光纖參數(shù)的設(shè)置包括折射率n和后向散射系數(shù)η的設(shè)置。折射率參數(shù)與距離測量有關(guān),后向散射系數(shù)則影響反射與回波損耗的測量果。這兩個(gè)參數(shù)通常由光纖生產(chǎn)廠家給出,對(duì)于大多數(shù)種類的光纖來說,表2給出的折射率和后向散射系數(shù)可以得到較為準(zhǔn)確的距離和回?fù)p測量結(jié)果。

經(jīng)驗(yàn)與技巧 
      (1)光纖質(zhì)量的簡單判別: 
       正常情況下,OTDR測試的光線曲線主體(單盤或幾盤光纜)斜率基本一致,若某一段斜率較大,則表明此段衰減較大;若曲線主體為不規(guī)則形狀,斜率起伏較大,彎曲或呈弧狀,則表明光纖質(zhì)量嚴(yán)重劣化,不符合通信要求。 
       (2)波長的選擇和單雙向測試: 
       1550波長測試距離更遠(yuǎn),1550nm比1310nm光纖對(duì)彎曲更敏感,1550nm比1310nm單位長度衰減更小、1310nm比1550nm測的熔接或連接器損耗更高。在實(shí)際的光纜維護(hù)工作中一般對(duì)兩種波長都進(jìn)行測試、比較。對(duì)于正增益現(xiàn)象和超過距離線路均須進(jìn)行雙向測試分析計(jì)算,才能獲得良好的測試結(jié)論。 
       (3)接頭清潔: 
        光纖活接頭接入OTDR前,必須認(rèn)真清洗,包括OTDR的輸出接頭和被測活接頭,否則插入損耗太大、測量不可靠、曲線多噪音甚至使測量不能進(jìn)行,它還可能損壞OTDR。避免用酒精以外的其它清洗劑或折射率匹配液,因?yàn)樗鼈兛墒构饫w連接器內(nèi)粘合劑溶解。 
        (4)折射率與散射系數(shù)的校正:就光纖長度測量而言,折射系數(shù)每0.01的偏差會(huì)引起7m/km之多的誤差,對(duì)于較長的光線段,應(yīng)采用光纜制造商提供的折射率值。 
       (5)鬼影的識(shí)別與處理:

 
        在OTDR曲線上的尖峰有時(shí)是由于離入射端較近且強(qiáng)的反射引起的回音,這種尖峰被稱之為鬼影。 識(shí)別鬼影:曲線上鬼影處未引起明顯損耗;沿曲線鬼影與始端的距離是強(qiáng)反射事件與始端距離的倍數(shù),成對(duì)稱狀。消除鬼影:選擇短脈沖寬度、在強(qiáng)反射前端(如OTDR輸出端)中增加衰減。若引起鬼影的事件位于光纖終結(jié),可"打小彎"以衰減反射回始端的光。

 (6)正增益現(xiàn)象處理: 
         在OTDR曲線上可能會(huì)產(chǎn)生正增益現(xiàn)象。正增益是由于在熔接點(diǎn)之后的光纖比熔接點(diǎn)之前的光纖產(chǎn)生更多的后向散光而形成的。事實(shí)上,光纖在這一熔接點(diǎn)上是熔接損耗的。常出現(xiàn)在不同模場直徑或不同后向散射系數(shù)的光纖的熔接過程中,因此,需要在兩個(gè)方向測量并對(duì)結(jié)果取平均作為該熔接損耗。在實(shí)際的光纜維護(hù)中,也可采用≤0.08dB即為合格的簡單原則。 
         (7)附加光纖的使用: 
          附加光纖是一段用于連接OTDR與待測光纖、長300~2000m的光纖,其主要作用為:前端盲區(qū)處理和終端連接器插入測量。 
         一般來說,OTDR與待測光纖間的連接器引起的盲區(qū)最大。在光纖實(shí)際測量中,在OTDR與待測光纖間加接一段過渡光纖,使前端盲區(qū)落在過渡光纖內(nèi),而待測光纖始端落在OTDR曲線的線性穩(wěn)定區(qū)。光纖系統(tǒng)始端連接器插入損耗可通過OTDR加一段過渡光纖來測量。如要測量首、尾兩端連接器的插入損耗,可在每端都加一過渡光纖。

測試誤差的主要因素
1)OTDR測試儀表存在的固有偏差
    由OTDR的測試原理可知,它是按一定的周期向被測光纖發(fā)送光脈沖,再按一定的速率將來自光纖的背向散射信號(hào)抽樣、量化、編碼后,存儲(chǔ)并顯示出來。OTDR儀表本身由于抽樣間隔而存在誤差,這種固有偏差主要反映在距離分辯率上。OTDR的距離分辯率正比于抽樣頻率。
   
 2)測試儀表操作不當(dāng)產(chǎn)生的誤差
    在光纜故障定位測試時(shí),OTDR儀表使用的正確性與障礙測試的準(zhǔn)確性直接相關(guān),儀表參數(shù)設(shè)定和準(zhǔn)確性、儀表量程范圍的選擇不當(dāng)或光標(biāo)設(shè)置不準(zhǔn)等都將導(dǎo)致測試結(jié)果的誤差。
    (1) 設(shè)定儀表的折射率偏差產(chǎn)生的誤差
    不同類型和廠家的光纖的折射率是不同的。使用OTDR測試光纖長度時(shí),必須先進(jìn)行儀表參數(shù)設(shè)定,折射率的設(shè)定就是其中之一。當(dāng)幾段光纜的折射率不同時(shí)可采用分段設(shè)置的方法,以減少因折射率設(shè)置誤差而造成的測試誤差。
    (2) 量程范圍選擇不當(dāng)
    OTDR儀表測試距離分辯率為1米時(shí),它是指圖形放大到水平刻度為25米/格時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。儀表設(shè)計(jì)是以光標(biāo)每移動(dòng)25步為1滿格。在這種情況下,光標(biāo)每移動(dòng)一步,即表示移動(dòng)1米的距離,所以讀出分辯率為1米。如果水平刻度選擇2公里/每格,則光標(biāo)每移動(dòng)一步,距離就會(huì)偏移80米。由此可見,測試時(shí)選擇的量程范圍越大,測試結(jié)果的偏差就越大。
    (3) 脈沖寬度選擇不當(dāng)
    在脈沖幅度相同的條件下,脈沖寬度越大,脈沖能量就越大,此時(shí)OTDR的動(dòng)態(tài)范圍也越大,相應(yīng)盲區(qū)也就大。
    (4) 平均化處理時(shí)間選擇不當(dāng)
    OTDR測試曲線是將每次輸出脈沖后的反射信號(hào)采樣,并把多次采樣做平均處理以消除一些隨機(jī)事件,平均化時(shí)間越長,噪聲電平越接近最小值,動(dòng)態(tài)范圍就越大。平均化時(shí)間越長,測試精度越高,但達(dá)到一定程度時(shí)精度不再提高。為了提高測試速度,縮短整體測試時(shí)間,一般測試時(shí)間可在0.5~3分鐘內(nèi)選擇。
    (5) 光標(biāo)位置放置不當(dāng)
    光纖活動(dòng)連接器、機(jī)械接頭和光纖中的斷裂都會(huì)引起損耗和反射,光纖末端的破裂端面由于末端端面的不規(guī)則性會(huì)產(chǎn)生各種菲涅爾反射峰或者不產(chǎn)生菲涅爾反射。如果光標(biāo)設(shè)置不夠準(zhǔn)確,也會(huì)產(chǎn)生一定誤差。

OTDR常見曲線分析

1、長度測量

      一般采用兩點(diǎn)法,將受測光纖與尾纖一端相接,尾纖一端連到OTDR上,調(diào)整出顯示尾纖和受測光纖的后向散射峰。其曲線見圖

方法: 將光標(biāo)A置于第一個(gè)菲涅爾反射峰前沿,將光標(biāo)B置于第二個(gè)菲涅爾反射峰前沿,光標(biāo)A與光標(biāo)B之間的相對(duì)距離差就為被測光纖長度。
2、光纖衰減的測試

方法:將光標(biāo)A置于第一個(gè)菲涅爾反射峰后沿,曲線平滑的起點(diǎn),將光標(biāo)B置于第二個(gè)菲涅爾反射峰前沿,光標(biāo)A與光標(biāo)B間顯示衰減系數(shù)就是光纖A、B間衰減系數(shù),但非整根光纖的衰減系數(shù)。
3、典型的后向散射信號(hào)曲線

a、輸入端的Fresnel反射區(qū)(即盲區(qū))
b、恒定斜率區(qū)
c、局部缺陷、接續(xù)或耦合引起的不連續(xù)性
d、光纖缺陷、二次反射余波等引起的反射
e、輸出端的Fresnel反射 


4、盲區(qū)
      決定OTDR所能測到最短距離和最接近距離,是由于活接頭的反射引起OTDR接收機(jī)飽和所至,盲區(qū)通常發(fā)生在OTDR面板前的活接頭反射,但也可以在光纖的其它地方發(fā)生,一般OTDR盲區(qū)為100m。 
盲區(qū)分為衰減盲區(qū)和事件盲區(qū)
衰減盲區(qū):從反射點(diǎn)開始至接收機(jī)恢復(fù)到后向散射電平約0.5dB范圍內(nèi)的這段距離,這段距離就是OTDR能再次測試衰減和損耗的點(diǎn).

式中:D的長度就為衰減盲區(qū)的長度
事件盲區(qū):從OTDR接收到反射點(diǎn)到開始到OTDR恢復(fù)到最高反射點(diǎn)1.5DB以下這段距離,在這以后才能發(fā)現(xiàn)是否還有第二個(gè)反射點(diǎn),但還不能測試衰減.

式中:D1的長度就為事件盲區(qū)的長度。
影響盲區(qū)的因素:
a、入射光的脈沖寬度、
b、反射光的脈沖寬度、
c、入射光的脈沖后端形狀、
d、所用脈沖越小,盲區(qū)越大。
消除盲區(qū)的方法:
加尾纖(過渡纖),最好2KM以上


5、接頭損耗的測量

方法:將光標(biāo)定于曲線的轉(zhuǎn)折處如圖位置,然后選擇測接頭損耗功能鍵,便可測得接頭損耗。
6、外部因素引起的可能曲線變化
這里的外部因素指施加于光纜并傳遞至光纖的張力及側(cè)向受力,還有溫度的變化。這些都會(huì)造成曲線弓形彎曲。外部因素引起的弓形彎曲在外力作用下使曲線斜率改變。如圖所示,外力作用前曲線斜率恒定,在外力作用下可出現(xiàn)如下情況之一: 

波紋曲線圖
指曲線有與脈沖頻率相似的紋狀態(tài)曲線。其產(chǎn)生原因有可能是受測光纖工作頻率與帶寬頻率剛好相同,此情況下, 改變測試脈寬,同時(shí)應(yīng)從受測光纖的兩端進(jìn)行測量

實(shí)際在測試中最常見的異常曲線、原理和對(duì)策

 

現(xiàn)象:光纖未端無菲涅爾反射峰,曲線斜率、衰減正常,無法確認(rèn)光纖長度
原因:光纖未端面上比較臟或光纖端面質(zhì)量差;
對(duì)策:清洗光纖未端面或重新做端面;

 

現(xiàn)象:曲線成明顯弓形,衰減嚴(yán)重偏大或偏小,無菲涅爾反射峰;
原因:量程設(shè)置錯(cuò)誤(不足被測光纖長度2倍以上);
對(duì)策:增大量程

 

現(xiàn)象:在曲線斜率恒定的曲線中間有一個(gè)“小山峰”(背向散射劇烈增強(qiáng)所致)
原因:
(1)光纖本身質(zhì)量原因(小裂紋);
(2)二次反射余波在前端面產(chǎn)生反射;
對(duì)策:在這種情況下改變光纖測試量程、脈寬、重新做端面,再測試如“小山峰”消失則為原因(2),如不消失則為原因(1) 

現(xiàn)象:在光纖纖連接器、耦合器、熔接點(diǎn)處產(chǎn)生一個(gè)明顯的增益;
原因:模場直徑不匹配造成的;
對(duì)策:測試衰減和接頭損耗必須雙向測試,取平均值 

現(xiàn)象:曲線斜率正常,光纖均勻性合格,但兩端光纖衰減系數(shù)相差很大
原因:模場不均勻造成,一般為光纖拉絲引頭和結(jié)尾部分;
對(duì)策:測試衰減必須雙向測試,取平均值 

現(xiàn)象:在整根光纖衰減合格,曲線大部分斜率均勻,但在菲涅爾反射峰前沿有一小凹陷
原因:未端幾米或幾十米光纖受側(cè)壓;
對(duì)策:復(fù)繞觀察有無變化

現(xiàn)象:1310nm光纖曲線平滑,光纖衰減斜率基本不變,衰減指標(biāo)略微偏高,但1550nm光纖衰減斜率增加,衰減指標(biāo)偏高;
原因:束管內(nèi)余長過短,光纖受拉伸;
對(duì)策:確認(rèn)束管內(nèi)的余長,增加束管內(nèi)的余長 

現(xiàn)象:1310nm光纖曲線平滑,光纖衰減斜率基本正常,衰減指標(biāo)正常,但1550nm光纖衰減斜率嚴(yán)重不良,衰減指標(biāo)嚴(yán)重偏高;
原因:束管內(nèi)余長過長,光纖彎曲半徑過?。?br style="padding: 0px; margin: 0px;"> 對(duì)策:確認(rèn)束管內(nèi)的余長,減少束管內(nèi)的余長 

現(xiàn)象:尾纖與過渡纖有部分曲線出現(xiàn)有規(guī)則的曲線不良,但被測光纖后半部分曲線正常,整根被測光纖衰減指標(biāo)基本正常;
原因:一般是由設(shè)備本身和測試方法綜合造成的;
對(duì)策:關(guān)機(jī),重新起動(dòng),對(duì)各個(gè)光纖接觸部分進(jìn)行清潔 

正常曲線

A 為盲區(qū), B 為測試末端反射峰。測試曲線為傾斜的,隨著距離的增長,總損耗會(huì)越來越大。用總損耗( dB )除以總距離( km )就是該段纖芯的平均損耗( dB/Km )。

異常情況

原因:
(1)儀表的尾纖沒有插好,光脈沖根本打不出去;
(2)斷點(diǎn)位置比較進(jìn), OTDR 不足以測試出距離來;

方法:
(1) 要檢查尾纖連接情況
(2) 把 OTDR 的設(shè)置改一下,把距離、脈沖調(diào)到最小,如果還是這種情 況的話,可以判斷 1 尾纖有問題; 如果是尾纖問題,更換尾纖。

非反射事件 (臺(tái)階)

這種情況比較多見,曲線中間出現(xiàn)一個(gè)明顯的臺(tái)階,多數(shù)為該纖芯打折,彎曲過小,受到外界損傷等因素造成。

曲線遠(yuǎn)端沒有反射峰

這種情況一定要引起注意!曲線在末端沒有任何反射峰就掉下去了,如果知道纖芯原來的距離,在沒有到達(dá)纖芯原來的距離,曲線就掉下去了,這說明光纖在曲線掉下去的地方斷了,或者是光纖遠(yuǎn)端端面質(zhì)量不好。

測試距離過長

 

這種情況是出現(xiàn)在測試長距離的纖芯時(shí), OTDR 所不能達(dá)到的距離所產(chǎn)生的情況,或者是距離、脈沖設(shè)置過小所產(chǎn)生的情況。如果出現(xiàn)這種情況, OTDR 的距離、脈沖又比較小的話,就要把距離、脈沖調(diào)大,以達(dá)到全段測試的目的,稍微加長測試時(shí)間也是一種辦法。 

幻峰(鬼影)的識(shí)別與處理

幻峰(鬼影)的識(shí)別曲線上鬼影處未引起明顯損耗圖(a);沿曲線鬼影與始端的距離是強(qiáng)反射事件與始端距離的倍數(shù),成對(duì)稱狀圖(b)
消除幻峰(鬼影)選擇短脈沖寬度、在強(qiáng)反射前端(如OTDR輸出端)中增加衰減。若引起鬼影的事件位于光纖終結(jié),可"打小彎"以衰減反射回始端的光。
正增益現(xiàn)象處理

正增益是由于在熔接點(diǎn)之后的光纖比熔接點(diǎn)之前的光纖產(chǎn)生更多的后向散光而形成的。事實(shí)上,光纖在這一熔接點(diǎn)上是熔接損耗的。常出現(xiàn)在不同模場直徑或不同后向散射系數(shù)的光纖的熔接過程中,因此,需要在兩個(gè)方向測量并對(duì)結(jié)果取平均值作為該熔接損耗。

      以上是我們在使用OTDR測試時(shí)經(jīng)??吹降臏y試曲線并作簡要分析,供讀者參考。在故障維修中根據(jù)測試曲線特點(diǎn)就能準(zhǔn)確判斷光纖是否斷裂、彎曲直徑是否過小、熔接點(diǎn)是否有缺陷及障礙點(diǎn)具體位置等。測試人員要靈活應(yīng)用OTDR測試,不斷提高對(duì)其操作技能與分析判斷水平,才能更好地應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)工作中有關(guān)光鏈路系統(tǒng)的各類繁雜情況,實(shí)現(xiàn)有效測量、準(zhǔn)確判斷、快速定位,及時(shí)排除。

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