使用OTDR定位光路中异常衰减的位置

[size=13.3333px]概念解释

OTDR光时域反射仪在光缆线路中主要用于测试光纤曲线、回波损耗、熔接损耗、反射率、光纤长度/衰减/断裂等参数。OTDR对被测光纤发出一个激光脉冲，按照一定的时间间隔从光口接收从光纤中反射回的光信号，根据瑞利散射和菲涅尔反射的光功率的大小显示整段光纤的轨迹图，通过测试结果可判断光纤不同位置的损耗大小和光纤末端位置。

采用OTDR测试光纤线路的损耗等性能时，测试步骤如 图1所示。图1 OTDR测试步骤



瑞利散射

光纤在加热制造过程中，热骚动使原子产生压缩性的不均匀，造成材料密度不均匀，进一步造成折射率的不均匀。这种不均匀在冷却过程中固定下来，引起光的散射，称为瑞利散射，是光纤本身固有的。能够产生瑞利散射的点遍布整段光纤，是连续的。

菲涅尔反射

通常在不连续界面处发生（例如连接器、适配器等），是气隙、未对准、折射率不匹配等原因导致的结果。菲涅尔反射是离散的反射，由光纤的个别点产生，能够产生反射的点大体包括光纤连接器（玻璃与空气的间隙）、阻断光纤的平滑镜截面、光纤的终点等。

OTDR动态范围

衡量OTDR能够测量光纤链路上各种事件的最大能力的物理量。OTDR动态范围决定了OTDR所能测得的最长光纤距离。如果OTDR的动态范围较小，而待测光纤具有较高的损耗，则远端可能会消失在噪声中。

盲区

盲区是指两个靠的很近但仍可分别测量出来的事件，即两个事件的分辨率。指受菲涅尔反射的影响，在一定的距离范围内OTDR曲线无法反映光纤线路状态的部分。衰减盲区（Attenuation deadzone）是强反射覆盖了测量数据的那部分OTDR轨迹。事件盲区（Event deadzone）是反映两个反射事件之间的最小距离，仍可分辨出它们是两个彼此分开的事件。能够分别测出它们的距离，但是不能分别测出它们各自的损耗。

事件

光纤上的事件是指除光线材料自身正常散射以外的任何导致损耗或反射的事物。包括各类连接及弯曲、裂纹或断裂等损伤。事件可以为反射或非反射。 反射事件：当一些脉冲能量被反射，例如在连接器上，反射事件发生。反射事件在轨迹中产生尖峰信号。非反射事件：非反射事件在光纤有一些损耗但没有光反射的部分发生。非反射事件在轨迹上产生一个倾角。

光纤衰减

光信号沿光纤传输时，光功率的损失即为光纤的衰减，衰减A以分贝（dB）为单位，A=10lgP1/P2（dB），P1和P2分别是注入端和输出端的光功率。

[size=13.3333px]对系统的影响

使用OTDR定位光路中异常衰减的位置时，会中断链路承载的业务。

[size=13.3333px]注意事项

• OTDR的测试波长须与系统传输通信波长相对应，必须选择具有该测试波长的OTDR。
• 需要挑选比较好的测试仪器，避免挑选老的/旧的测试仪器。
• 选用机内存储容量比较大的OTDR。
• 选用具有USB接口/网线接口的OTDR，便于读取数据。
• 选用供电时间较长的OTDR，并做好相应的供电准备工作。
• 一旦选择好测试仪器，在测量过程中，不应更换测试仪器。避免测量值变化比较大。
• 在测试过程中，需要详细记录仪器的设置参数与测试结果。将记录资料收集并保存妥当，便于后期维护时查阅。
• 为延长机内电池使用寿命，仪器入库存放前最好将电池充满电。长期不用时，一般3个月左右至少进行一次充放电。
• 测量光功率前后，需清洁光纤接口。其原因是：如果受污染的光纤和正常光纤端面接触，会污染正常光纤端面，导致异常衰减、反射等问题，影响光纤链路质量。
  

注意：注意人身安全，激光是不可见光，这与是否佩戴激光防护眼镜没有关系。切忌裸眼靠近或直视光接口板的激光发送口和光纤接头。否则，激光将会对眼睛造成伤害，甚至导致失明。禁止强光对准易燃物品。



[size=13.3333px]操作步骤

• 连接被测线路。
  • 断开被测光纤线路的光源。
  • 如果OTDR光口类型与被测光纤连接器类型不一致，准备一根长300～2000m的过渡跳纤，两端的连接器分别与OTDR光口及被测光纤连接器的类型一致。
    说明：如果OTDR光口类型与被测光纤连接器类型一致，也可准备一段300～2000m的附加光纤。附加光纤用于处理盲区及测量终端连接器的插入损耗。附加光纤分为发射光纤与接收光纤。发射光纤：接入在OTDR光口和被测光纤之间，使前端盲区落在过渡光纤内，而待测光纤始端落在OTDR曲线的线性稳定区；同时可以测量出始端连接器的插入损耗。接收光纤：接在被测光纤的末端，避免菲涅尔反射导致的反射峰覆盖靠近光纤末端的事件测量；同时测量出末端连接器的插入损耗。
    
    
    
  • 清洁OTDR光口与光纤的连接器。
    说明：避免用酒精以外的其它清洗剂或折射率匹配液，因为它们可使光纤连接器内粘合剂溶解。
    
    
    
  • 连接测试线路，如图2所示。
    图2 连接测试线路
    
    
    
    
    
• 设置参数。
  • 设置模式。
    
    根据实际需求选择测试模式：自动、手动、故障定位。
    说明：
    • 一般测试，选取自动测试功能。
    • 下列情形需选取手动模式：
      • 短距离（几十米之内）和超长距离测试中，对事件点判定和定位不准确，造成没有事件点的地方出现误判有事件点，而应该有事件点的位置出现漏判。
      • 同一根光纤，先后多次测试结果不一致。
        
    • 快速定位明显的故障位置时选取故障定位模式。
      
    
    
    
    
  • 设置波长。
    测试波长一般遵循与系统传输通信波长相对应的原则，即系统开放1550波长，则测试波长也应选取1550nm。
  • 设置脉冲宽度。
    被测光纤距离越短，脉冲宽度设置应越小；被测光纤距离越长，脉冲宽度设置应越大。脉冲宽度设置参考值如图3所示。
    图3 脉冲宽度设置参考值
    
    
    
    
  • 设置测量范围。
    
    最佳测量范围为待测光纤长度的1.5～2倍之间。
    说明：
    • 在实际的测试中可先进行最大量程的自动测试。确定故障点区段后，再选择大于被测距离而又与被测距离最近的测试范围档，这样可以充分利用仪表的自身精度。
    • 测试量程最好大于被测光纤长度两倍，这是为防止光纤末端二次反射影响。
    • 当测试量程小于被测光纤长度两倍时，光纤末端二次反射峰可能会落平坦测试曲线上，出现通常所说“鬼影”，造成光纤链路有故障点的假象。
      
    
    
    
    
  • 设置平均时间。
    一般情况下，平均时间应在30s左右较好。推荐选择20s或30s。
  • 设置光纤参数。
    
    根据厂家给定的折射率和后向散射系数设置折射率n、后向散射系数η。如果不清楚可选仪器的默认值。
    说明：
    • 当几段光缆的折射率不同时可采用分段设置的方法，以减少因折射率设置误差而造成的测试误差。
    • 折射率误差为0.001，测得的距离误差可达0.7m/km。
      
    
    
    
    
  • 设置事件阈值。
    根据感兴趣的事件设置阈值大小。阈值设置参考值如 表1所示。表1 阈值设置参考值
    阈值
    最小值（dB）
    默认值（dB）
    最大值（dB）
    
    
    熔接
    0.01
    所有
    1.99
    
    
    反射
    -98.00
    所有
    -11.00
    
    
    光纤末端
    3.00
    自动检测
    20.00
    
    
    
    
    
• 测量光纤性能。
  • 测量光纤曲线。
    • 选择“开始”功能，进行测试。
    • 测试结果即为光纤曲线。
      
  • 测量回波损耗。
    • 待测出光纤曲线后，进入测试界面。
    • 选择“回波损耗”功能，此时界面上会出现两根标记线A、B。
    • 移动标记线A、B界定需要测试回波损耗的区域。
    • 选择“回波损耗测试”功能，即可获得AB区域的回波损耗。
      
  • 测量熔接损耗。
    • 待测出光纤曲线后，进入测试界面。
    • 选择“4–pt SPL”，在光纤曲线图中出现4根标记线a、A、B、b。
    • a、A分别放在被测事件前的线性区域的起点和终点，B、b分别放在被测事件后面的线性区域的起点和终点，如图4所示。图4 设置熔接事件的标记线
      
      
      
    • 选择“熔接损耗”进行测试，测试所得数据即为该熔接事件的损耗值。
      
  • 测量反射率。
    • 待测出光纤曲线后，进入测试界面。
    • 选择“4–pt SPL”，在光纤曲线图中出现3根标记线a、A、B。
    • a、A分别放在被测事件前的线性区域的起点和终点，B放在被测事件峰值处，如图5所示。图5 设置反射事件的标记线
      
      
      
    • 选择“反射系数”进行测试，测试所得数据即为该反射事件的反射率。
      
  • 测量光纤长度、衰减、断裂。
    • 待测出光纤曲线后，进入事件列表的界面。
    • 事件列表显示有光纤的长度。
    • 没有断裂的光纤测试出的光纤曲线是连续的。
    • 光纤曲线上任意两点在垂直方向上的电平差，即为两点之间的光纤衰减量，可以从光纤曲线上直接读取。
      
    
    
• 存储测试数据。
  
  • 常用的存储形式为：OTDR曲线形式与图形形式。
  • U盘：U盘直接插入到OTDR的USB接口，导出文件。
  • 网线：电脑和OTDR用网线连起来，导出文件。
    
  
  
• 分析数据。
  • 查看轨迹，纵轴显示功率，横轴显示距离。测试的轨迹图显示返回信号相对于距离的功率。
    说明：
    • 正常情况下，OTDR测试的光线曲线主体(单盘或几盘光缆)斜率基本一致。
    • 若某一段斜率较大，则表明此段衰减较大。
    • 若曲线主体为不规则形状，斜率起伏较大，弯曲或呈弧状，则表明光纤质量严重劣化。
      
    
    
    
    
  • 分析事件。
    
    常见的事件类型如图6所示。
    图6 常见的事件类型
    
    

    1、冷接点	2、跳纤连接点	3、熔接点
    4、连接器	5、光纤末端

    
    
    常见光纤故障的曲线如图7所示。
    图7 常见光纤故障的曲线
    
    
    说明：
    • 鬼影:位置一般为强反射事件距离的整数倍，且没有损耗。消除鬼影：选择短脉冲宽度、在强反射前端(如OTDR输出端)中增加衰减。若引起鬼影的事件位于光纤终结，可"打小弯"以衰减反射回始端的光。
    • 正增益:一些接头会显示为增益器，功率电平似乎增加。正增益是由于在熔接点之后的光纤比熔接点之前的光纤产生更多的后向散光而形成的。事实上，光纤在这一熔接点上是熔接损耗的。实际损耗获取方法：如果在一个方向上测量时看到增益器，则从光纤的另一端进行测量。您将看到在光纤中此点的损耗。增益器和损耗（“平均损耗值”）的差值显示此点的实际损耗。
    • 光纤接续：影响光缆安全的主要是机械损伤，光纤接续损耗大一点并不会影响接续强度，因此我们在验收测试时发现，有些点数值确实偏大，大约有1%左右的接头回超标准，并且在多次接续后仍无法降低。在这种情况下，也是可以判断合格的。