1、儀器儀表操作OTDR,代維認(rèn)證培訓(xùn)-基站一體化,1,OTDR,理 論,2,OTDR,基本概念,OTDR是Optical Time-domain Reflectometer的縮寫。 OTDR是光纖測(cè)量中最主要的儀器，被廣泛應(yīng)用于光纖光纜工程的測(cè)量、施工、維護(hù)及驗(yàn)收工作中，是光纖系統(tǒng)中使用頻度最高的現(xiàn)場(chǎng)儀器，形象的被人稱為光通信中的“萬(wàn)用表,3,OTDR,基本原理,OTDR利用其激光光源向被測(cè)光纖發(fā)送一光脈沖，光脈沖在光纖本身及各特征點(diǎn)上會(huì)有光信號(hào)反射回OTDR，反射回的光信號(hào)又通過(guò)定向耦合到OTDR的接收器，并在這里轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，最終在顯示屏上顯示出結(jié)果曲線,4,OTDR,原理框圖,5,OTDR

2、,背向散射 來(lái)自于沿著光纖纖芯分布的不均勻的沉積部分和雜質(zhì),纖芯,背向散射- - the amount of light scattered back is relative to the amount of incident light,1,2,當(dāng) OTDR 通過(guò)不均勻的沉積點(diǎn)時(shí)，它的一部分光功率會(huì)被散射到不同的方向上。向光源方向散射回來(lái)的部分叫做背向散射. 由于散射損耗的原因，這一部分光脈沖強(qiáng)度會(huì)變得很弱,沉積點(diǎn),由前向不均勻點(diǎn)導(dǎo)致的背向散射,OTDR,反射 僅僅發(fā)生于光纖的端面。光信號(hào)通過(guò)光纖的端面-類似于手電筒的光穿過(guò)玻璃窗 -一部分光以入射時(shí)相同的角度反射回來(lái)。反射回來(lái)的光強(qiáng)可達(dá)入射

3、光強(qiáng)度的 4,反射光直線返回光源(OTDR,無(wú)論光信號(hào)自光纖進(jìn)入空氣還是自空氣進(jìn)入光纖，反射光強(qiáng)度比例是相同的,光纖端面質(zhì)量不同，返回OTDR的反射光強(qiáng)度也不同,OTDR,基本結(jié)構(gòu),控制系統(tǒng),CRT 或 LCD顯示器,激光器,探測(cè)器,耦合器/分路器,待測(cè)光纖,8,OTDR,9,OTDR 如何測(cè)量距離,t0,t1,如果折射率“n”設(shè)置不正確，所測(cè)出的距離也將是錯(cuò)誤的,d,t” = t1 - t0,C” = 光速. “n” = 光纖纖芯的折射率,OTDR,綜 合,10,OTDR,11,OTDR 產(chǎn)生返回光強(qiáng)度（ 背向散射加上反射）與光纖長(zhǎng)度相關(guān)的光纖曲線,返回的 信號(hào)電平 (dB,距離,0,公里，

4、米，英里，英尺等,OTDR,12,0,返回的 信號(hào)電平 (dB,公里，米，英里，英尺等,沿光纖的背向散射采樣點(diǎn),OTDR 產(chǎn)生返回光強(qiáng)度（ 背向散射加上反射）與光纖長(zhǎng)度相關(guān)的光纖曲線,距離,OTDR,13,距離(公里，米，英里，英尺等,0,返回的 信號(hào)電平 (dB,位于光纖遠(yuǎn)端的背向散射采樣點(diǎn),OTDR 產(chǎn)生返回光強(qiáng)度（ 背向散射加上反射）與光纖長(zhǎng)度相關(guān)的光纖曲線,OTDR,14,距離(公里，米，英里，英尺等,0,返回的 信號(hào)電平 (dB,連接這些采樣點(diǎn),OTDR 產(chǎn)生返回光強(qiáng)度（ 背向散射加上反射）與光纖長(zhǎng)度相關(guān)的光纖曲線,OTDR,15,0,返回的 信號(hào)電平 (dB,僅僅觀察連接線,OTD

5、R 產(chǎn)生返回光強(qiáng)度（ 背向散射加上反射）與光纖長(zhǎng)度相關(guān)的光纖曲線,距離(公里，米，英里，英尺等,OTDR,16,0,端面反射,返回的 信號(hào)電平 (dB,OTDR 產(chǎn)生返回光強(qiáng)度（ 背向散射加上反射）與光纖長(zhǎng)度相關(guān)的光纖曲線,距離(公里，米，英里，英尺等,OTDR,17,熔接損耗是一種由于信號(hào)電平在接頭點(diǎn)突然下降而造成的點(diǎn)損耗,0,熔接損耗,返回的 信號(hào)電平 (dB,距離(公里，米，英里，英尺等,OTDR,18,熔接時(shí)如果接點(diǎn)含有空氣隙，就會(huì)產(chǎn)生具有反射的 點(diǎn)損耗,0,返回的 信號(hào)電平 (dB,接頭損耗,反射,距離(公里，米，英里，英尺等,OTDR,觀察整個(gè)光纖線路 定位端點(diǎn)和斷點(diǎn) 定位接頭點(diǎn)

6、(“故障點(diǎn)”) 測(cè)試接頭損耗 測(cè)試端到端損耗,測(cè)試反射值 測(cè)試回波損耗 建立事件點(diǎn)與地標(biāo)的相對(duì)關(guān)系 建立光纖數(shù)據(jù)文件 數(shù)據(jù)歸檔,19,主要用途,OTDR,20,儀表的設(shè)置,OTDR,21,主要參數(shù)設(shè)置,Range,基本但非常重要的設(shè)置,Wavelength,根據(jù)光傳輸系統(tǒng)要求,Resolution,確定距離 精度,Averaging,使你最好地觀察曲線,Pulse width,最有用的控制,OTDR,22,測(cè) 試 范 圍,范圍 是指距離 或顯示范圍。對(duì)這一參數(shù)的設(shè)置意味著告訴OTDR應(yīng)該在屏幕上顯示多長(zhǎng)距離。為了顯示整個(gè)光纖曲線，設(shè)置時(shí)這一范圍必須大于被測(cè)光纖長(zhǎng)度,通常選擇的測(cè)試范圍應(yīng)比實(shí)際待

7、測(cè)光纖長(zhǎng)20,對(duì)于25公里的光纖，選擇13公里測(cè)試范圍是過(guò)短了,對(duì)于25公里的光纖，選擇32公里測(cè)試范圍是比較合適的,OTDR,23,必須注意，測(cè)試范圍相對(duì)于被測(cè)光纖長(zhǎng)度不要差異太大，否則將會(huì)影響到有效分辨率。同時(shí)，過(guò)大的測(cè)試范圍還將導(dǎo)致過(guò)大而無(wú)效的測(cè)試數(shù)據(jù)文件，造成存貯空間的浪費(fèi),測(cè) 試 范 圍,選擇164Km 測(cè)試范圍對(duì)于 7.6Km 的實(shí)際光纖來(lái)說(shuō)是過(guò)長(zhǎng)了,文件尺寸: 9Km 范圍 = 2kbytes 164Km 范圍 = 10kbytes,OTDR,24,脈 沖 寬 度,脈沖寬度 表示脈沖的時(shí)間長(zhǎng)度，同時(shí)也可換算為脈沖在光纖上所占的空間長(zhǎng)度,OTDR注入光纖的光沿著光纖的傳播與水在管道

8、內(nèi)流動(dòng)很相似,30ns 脈寬,OTDR,25,脈沖寬度 與盲區(qū)和動(dòng)態(tài)范圍直接相關(guān)。 在下圖中，用8個(gè)不同的脈沖寬度測(cè)量同一根光纖。最短的脈寬獲得了最小的盲區(qū)，但同時(shí)也導(dǎo)致了最大的噪聲。最長(zhǎng)的脈寬獲得了最光滑的測(cè)試曲線，與此同時(shí)，盲區(qū)長(zhǎng)達(dá)接近1公里,使用中等脈寬獲得了較好 的盲區(qū)和清晰的曲線,曲線最光滑但盲區(qū)最大,最短的盲區(qū)但噪聲很大,脈 沖 寬 度 1,長(zhǎng)脈寬,中等脈寬,短脈寬,OTDR,26,脈 沖 寬 度 2,OTDR,盲 區(qū),在被測(cè)光纖始端，脈沖寬度的影響是顯而易見的。 下圖中，位于540米處的第一個(gè)接頭點(diǎn)在長(zhǎng)脈寬下觀察不到,3,000,950,250,長(zhǎng)脈寬,中脈寬,短脈寬,OTDR,

9、28,965m 3,165ft,540m 1,773ft,7620ns,960ns,120ns,拖 尾,不同的脈寬在接頭處會(huì)產(chǎn)生不同長(zhǎng)度的拖尾。 對(duì)于不同的脈寬，拖尾長(zhǎng)度亦有不同，下圖例中960ns脈寬時(shí)的拖尾淹沒了第二個(gè)接頭。機(jī)械接頭在同樣脈寬下的拖尾將大于熔接接頭。 這里所談及的拖尾即是我們通常所說(shuō)的事件盲區(qū),km,350,70,OTDR,29,動(dòng) 態(tài) 范 圍,脈寬決定了可測(cè)試的光纖長(zhǎng)度 較長(zhǎng)的脈寬可得到較大的動(dòng)態(tài)范圍,以長(zhǎng)脈寬 (7620ns) OTDR能夠測(cè)量 很遠(yuǎn)。 但盲區(qū)也比較大,以中等脈寬 (120ns) 測(cè)量 20公里。噪聲變的比較大,以中等脈寬 (960ns) OTDR能夠較

10、好地測(cè)量 40余公里。 盲區(qū)也比較適中,All measurements taken at 1310nm Wavelength,OTDR,30,波 長(zhǎng),原則: 如果可能，總是同時(shí)測(cè)試1310和1550納米兩個(gè)波長(zhǎng)以便比較不同波長(zhǎng)上的測(cè)試結(jié)果，判斷光纜是否受到應(yīng)力,1550nm 曲線,1310nm 曲線,對(duì)同一根光纖，不同波長(zhǎng) 下進(jìn)行的測(cè)試會(huì)得到不同的損耗結(jié)果。測(cè)試波長(zhǎng)越長(zhǎng)，對(duì)光纖彎曲越敏感。 1550nm下測(cè)試的接頭損耗大于在1310nm處的測(cè)試值.下圖中，第一個(gè)熔接點(diǎn)存在彎曲問題，而另外的熔接點(diǎn)在兩測(cè)試波長(zhǎng)下狀態(tài)近似，這表明光纖未受力,OTDR,31,分辨率（數(shù)據(jù)采樣間隔） 確定了事件點(diǎn)的定

11、位精度 OTDR在測(cè)試時(shí)沿光纖長(zhǎng)度方向以固定的間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，采樣間隔越短，采集的數(shù)據(jù)也越多，同時(shí)意味著定位精度越高，但與此同時(shí)測(cè)試花費(fèi)的時(shí)間也會(huì)越長(zhǎng)，測(cè)試結(jié)果文件也越大,文件大小: 8m 采樣 = 4kbytes 1m 采樣= 32kbytes,分 辨 率,光纖端點(diǎn)的讀出值可能由于+/-一個(gè)采樣點(diǎn)而不同。在此情況下，由于分辨率設(shè)置而導(dǎo)致的讀出誤差可能達(dá)到 8米,紅線 = 1m 分辨率 綠線 = 8m 分辨率,OTDR,32,平 均,平均 (有時(shí)也稱為掃描) 可降低測(cè)試結(jié)果曲線的噪聲水平，提高判讀精度。測(cè)試時(shí)，可以設(shè)定掃描次數(shù)為快, 中, 慢等三擋或一個(gè)特定的時(shí)間長(zhǎng)度。長(zhǎng)的平均時(shí)間使你能夠獲

12、得較好的結(jié)果曲線。 如果你使用較短的測(cè)試脈寬或測(cè)試較長(zhǎng)的光纜區(qū)段，就應(yīng)該選擇較長(zhǎng)的平均時(shí)間,噪聲 會(huì)導(dǎo)致曲線的變化， 增加平均次數(shù)可降低噪聲電平,慢掃描,快掃描,OTDR,33,關(guān) 鍵 點(diǎn),改善信噪比 為增強(qiáng)信號(hào) 須使用 長(zhǎng)脈寬(增加注入光纖的能量) 為減少噪聲 加長(zhǎng)平均時(shí)間,如果你需要觀察兩個(gè)很接近的事件點(diǎn) 使用短脈寬 如果你使用短脈寬，可使用 長(zhǎng)平均 減少曲線噪聲 如果使用 FAS 分析功能，請(qǐng)注意選擇分辨率/脈寬組合,OTDR,34,應(yīng) 用,OTDR,35,盤 測(cè),盤 測(cè) 盤測(cè)是對(duì)到貨后但仍繞在纜盤上的光纜進(jìn)行的簡(jiǎn)單驗(yàn)收測(cè)試，通過(guò)這一測(cè)試，用戶可以得知光纜的盤長(zhǎng)、連續(xù)性、成纜過(guò)程中是否有

13、缺陷以及整個(gè)纜的平均衰耗,短脈寬 ：更為細(xì)致地觀察光纖的狀態(tài) 快速平均下的實(shí)時(shí)顯示 ：縮短測(cè)試時(shí)間 固定光標(biāo) ：快速得到測(cè)試結(jié)果 固定損耗測(cè)試模式 ：dB/Km,OTDR,36,故 障 定 位,故障定位 為了快速而精確地判斷斷點(diǎn)、既可讓儀器全自動(dòng)地設(shè)置測(cè)量也可手動(dòng)設(shè)置測(cè)試參數(shù),長(zhǎng)脈寬 ：觀察盡可能最長(zhǎng)的光纖區(qū)段、同時(shí)最清晰地顯示光纖終點(diǎn)位置 快或中平均 ：獲得盡可能清晰的曲線 自動(dòng)分析： OTDR準(zhǔn)確地報(bào)告故障點(diǎn)位置,OTDR,37,故 障 修 復(fù),故障修復(fù) 在故障搶修期間，你可能有必要觀察兩個(gè)很接近的接頭點(diǎn) 間距甚至可能在幾十米之內(nèi)，此時(shí)你需要把故障點(diǎn)放大，同時(shí)用實(shí)時(shí)掃描觀察接頭操作，最后再

14、完成整個(gè)測(cè)試得到接續(xù)損耗數(shù)據(jù),手動(dòng)分析 ：自動(dòng)分析可能不能正確地獲得結(jié)果 短脈寬 ：同時(shí)觀察兩個(gè)較接近的事件點(diǎn) 實(shí)時(shí)掃描 ：觀察接續(xù)過(guò)程. 中或慢平均 ：獲得清晰的曲線、特別是在光纜較長(zhǎng)時(shí) 較低的分辨率 ：加快測(cè)試速度,OTDR,38,專 題,OTDR,39,LSA法與2-點(diǎn)法接頭損耗測(cè)試的比較,采樣區(qū)必須位于接頭點(diǎn)兩側(cè)的線性區(qū)，不可跨越接頭點(diǎn),OTDR,40,假增益的來(lái)源,無(wú)衰耗,0.3dB 接頭衰耗,真實(shí)衰耗 = (-0.5 + 0.5) / 2 = 0.0dB,真實(shí)的熔接衰耗 = (-0.2 + 0.8) / 2 = 0.3dB,OTDR,41,距離精度,CO,SP#1,SP#2,SP#

15、3,光纜敷設(shè)時(shí)可能不直或上下左右偏離路由. 每一光纖在光纜內(nèi)是松弛的，且在接頭盒內(nèi)有不同長(zhǎng)度的盤留。松套光纜纖芯富裕度為：0.2%0.8%；層絞式或骨架式光纜沿 纜芯的扭絞率一般為1%3,測(cè)試距離較短:沿著地面. 測(cè)試距離較接近:沿著光纜. 測(cè)試距離較長(zhǎng):光纖長(zhǎng)度,OTDR測(cè)量光纖長(zhǎng)度,斷點(diǎn)位置,OTDR 距離精度,42,CO,SP#1,SP#2,SP#3,斷點(diǎn)位置,技巧: 1. 根據(jù)參考地標(biāo)提高斷點(diǎn)定位精度. 2. 從故障點(diǎn)附近的已知點(diǎn)進(jìn)行判讀. 3. 從光纜的兩端進(jìn)行測(cè)試,OTDR,事件類型及顯示,43,OTDR,兩種光纖末端及曲線顯示,44,OTDR,性能參數(shù),OTDR的性能參數(shù)一般包括

16、OTDR的動(dòng)態(tài)范圍、盲區(qū)、距離精確度、OTDR接收電路設(shè)計(jì)和光纖的回波損耗、反射損耗,45,OTDR,動(dòng)態(tài)范圍,定義：把初始背向散射電平與噪聲電平的差值（dB）定義為動(dòng)態(tài)范圍。 動(dòng)態(tài)范圍的作用：動(dòng)態(tài)范圍可決定最大測(cè)量長(zhǎng)度 。 動(dòng)態(tài)范圍的表示方法：有峰-峰值（又稱峰值動(dòng)態(tài)范圍）和信噪比（SNR1）兩種表示方法。 該指標(biāo)決定了OTDR能夠分析的最大光損耗值；即決定了OTDR可以測(cè)量的最大光纖長(zhǎng)度 動(dòng)態(tài)范圍越大，OTDR可以分析的距離越遠(yuǎn),46,OTDR,動(dòng)態(tài)范圍示意圖,47,OTDR,盲區(qū),盲區(qū)是由光纖線路上的反射類型事件引起的（接頭或活動(dòng)連接器等） 當(dāng)反射的強(qiáng)光進(jìn)入OTDR后，探測(cè)電路會(huì)在某一段時(shí)間（即一段距離）內(nèi)處于飽和狀態(tài)。 結(jié)果就是在光纖線路上，不能夠“看到”反射事件之后的一段光纖或該區(qū)域內(nèi)所發(fā)生的事件，所以被稱為盲區(qū) 盲區(qū)分事件盲區(qū)、衰減盲區(qū)兩種,48,OTDR,事件盲區(qū) 衰減盲區(qū),事件盲區(qū)描述的是能夠分辯開的兩個(gè)反射事件的最短距離 如果一個(gè)反射事件在事件盲區(qū)之外，則該事件可以被定位，距離可以計(jì)算出來(lái) 衰減盲區(qū)是指可以測(cè)量隨后的一個(gè)反射或非反射事件衰減的最小距離 如果一個(gè)反射或非反射事件在 衰減盲區(qū)之外，則該事件可以被定位，損耗也可以測(cè)量,49,OTDR,OTDR測(cè)試曲線示意,功率 (dB,斜率顯示衰減,損耗,反射,OTDR 連接器,連接