光缆常用仪表的使用.docx

光缆线路常用仪表的运用一、光时域反射仪OTDR(Optica1.TiBeDomainRef1.ectooeter)H1 .On)R作用，测眼光纤长度：光纤故障点：光纤费耗：光纤接头损耗2 .工作原理由于光纤本身缺陷和拶杂成分非匀称性，光的作用会发生散射现象，瑞利放射.其强如通过该处的光功率成正比.也反应了光纤各点的衰耗大小.假如光纤中断.从今点以后背向依光功率也降为零.测量光纤长度CV=<<s)NV-光在光纤中传播速度：N-光纤折射率C为光在其空中传播速度(3X10's)1.=V.T=cn.T/2T=21.V=2NC.1.OTDR结构图如图1图1OTDR测试原理图各部分的作用如下：光脓冲发生器-限制光源的发送时间，限制数据分析和显示电路及光源同步，以得到正确的分析结果.光方向都合器-将光源发出的光阴合到被测光纤,并将光纤沿线各点反射回的光料介到光检测据。放大器-将光检流器送来的电信号放大、整形。伯号处理一格反射I可的信号及发送脉冲比较，计算出相关数据：并配有分析M有分析电路.为曲现分析供应支持.0/E、E/0-光电、电光转换，3、慕本术语(1)背向敛射曲线定义：光纤自身反射网的光信号称为背向散射光(简称背向散射).缘由：产生背向做射光的主要缘出是瑞利敢射.瑞利放射是由于光纤折射率的不同而引起的，放射公作用于整个光纤。瑞利放射将光信号向四面八方散射，我们把其中沿光纤原造跖返回OTDR的散射光称为背向散射光,应用:0TDR正是利用其接收到的背向散射光强度的变更来衡量被测光纤上各事务损耗的大小：OTDR不仅能对各事务点上的反射光信号进行测量，同时也可以对光纤本身的反射光信号进行溯理.因此我们可以在OTPR上视察到光纤沿戏各点上曲fc状况.（»非反射务光纤的烙接头和微弯都会带来损耗,但不会引起反射.他于它们的反射较小.我们称之为非反射事芬.非反射事务在OTDR测试结果曲线上,以背向故时电平上附加一突然卜降台阶的形式表现出来，因此在竖釉上的变更即为该事务的损耗大小，如图2.OTDR熔接弯曲活动连接推机械固定接头I断裂光纤未端j1I>图2OTDR测试事务类型及显示（3）反射活动连接器、机械接头和光纤中的断裂点都会引起损耗和反射，我们把这种反射福度较大的事务称之为反射W务。反射耶务的损耗大小同样是由背向做射电平值的变更出来确定.反射（ft（通常以I可波损耗的形式发示）是由背向依射曲线上反射峰的低度所确定,0TDT测试中类型及显示如上图所示.（OiHd光纤未端有两种状况。假如光纤的末端是平整的端面或在末湍接布活动连接器（平整、抛光），在光纤的末级就会存在反射率为4%的菲涅尔反射.假如光纤筠面足裂开的端面,由于末端端面的不规则性会使光城漫射而不引起反射,在OTDR上的显示如图3反射式光纤末端非反射式光纤末端第一种状况为一个反射幅度较高的举涅尔反射“其次种状况光纤末那显示的加战从背向反射电平简洁地降到OTDR噪声电平以下。有时裂开的末端也可能会引起反射.但它的反射峰不会像平整端面或活动连接指来的反射峰那么大，其他几种光纤末端的识别（如图4所示.在测量光纤长度确定游标B时，必需选准光纤末端,才能的确测地出光纤长度,在测试过程中，会遇到以卜几种光纤末端的显示曲线，以便于区分。4、On）R的性能分教动态落国定义：我Q把初始背向散射电平及噪声电平的差值（dB）定义为动态范围.动态范困的作用：动态范因可礴定呆大溺城长度：大动态范围可提高远端小信号的辨别率；动态范由越大，测试速度越快；动态范也是能此仪表性能的重要指标。动态范围的丧示方法：有蜂-峰值（又称峰值动态范围和伯咬比（SNR=I）两种友示方法.峰峰值（简称峰值）动态范围,是一种传统的、比较有意义的指标,它取背向散射电平初始点的电平值及噪声蟀值电平之差为衅值动态范用。SNR=I动态范用，它取背向敢婚电平初始点的电平值及噪声电平的均方根伯之差为SNR=I时的动态范ffi.在峰值动态范固表示中,背向散射信号电平及噪声电平峥值相等或低于噪声电平常,背向敢射信号就成为不行见信号（信号被噪声沉没），两种表示如图5。动态能国的作用：动态范用大小确定仪器可测Jit光纤的最大长度.假如OTDK的动态范围不膨大，在测成远距惠背向做射信号时,就会被噪声沉没,将不旎视察到接头、弯曲等小特征点.在进行全程光纤链路事务损耗测用时,视察事务点损耗所需的信噪比，再加上光纤的链路损耗即为所辨别事务损耗所需信噪比电平值见表表1须要信啖比I熔接损耗需要的信噪比电平0.IdB8.5dB0.05dB010.OdB0«02dB12.OdB例如,当一条端到端的光纤琏路损耗为22dB,为了对光纤末端一个损耗为O.02dB的事务进行有效测Ift时，我们须要一个动态范的为34dB(22dB+12dB.SNR=I)WOTDR.测录苞困及动态范困的关系初始背向散射电平及肯定测量精度下可识别事芬点电平的最大衰战差值被定义为测册范围，测玳范围及动态范用的关系如图7所示.图7On)R动态范用及测吊范围示意图针对各种测IA事务，其测量范用及动态范围的关系如表2表2动态范阚及测范中关系比照我测显亳围I动态范Ia(SNR=I)增接报髭（0.5dB）动态范围-6.OdB衰减系数动态范用一6。OdB非反射光纤末端动态范困4.OdB反射光纤末湍动态范用2.5dB注：动态范困是指SNR=I时的动态范用，距亥刻度距肉刻度是表示OTDR测fit光纤的长度指标,是OTDR的主要参数.仪表一般只给出最大测试距高刻度.把仪表给出的几大距离刻度理解为可测光纤的最大赳国是一种常见的拙误，最长测地距离一般由仪表的动态范附和被测光纤的衰减所确定.当背向微射电平低于OTDR噪声电平常,背向放射信号成了不行见信号，在此之外的矩点刻度上只能显示哄声.盲区盲区确定OTDR测量的细程度的重要指标.定义我们将由活动连接器和机械接头等特征点产生反射（布涅尔反射）后，引起OTDR接收米饱合而带来的一系列“盲点”称为盲区.主要有衰减盲区和事务盲区.裒M自区从反射峰的起点到接收器从饱和峰值班原到矩线性背向放射后廷线上0.5dB点间的用离（贝尔试验室建议0.IdB到0.5dB更常用）.事务盲区从反射峰的起始点到接收器从饱和峥值发原到距峥值1.5<1B点间的距离.在这点之后紧接的其次个反射为可识别反射,但这时非反射任务、损耗和衰减仍为不行测'J，务。衰减总区和”务由区可参照图8。图8事务、裒然自区示意图自区确定了2个可测特征点翻近程度,盲区有时也被称为OTDR的2点辨别率.XtOTOR来说，盲区越小越好.白区和动态范围间的关系百区：确定OTDR横轴上W务的精确程度；动态范困：确定OTDR板轴上聿务的损耗状况和可测光纤的最大距禹,影响动态范围和盲区的因素：主要有脉冲宽度、平均时间、反射和OTDR接也电路谀计等.肱宽的影响对动态范措的影响:在脉冲福度相同的条件下,脓冲宽度越大，脓冲他后就越大，此时,OTDR的动态范围也越大.仪表给出的动态范围是在最大脉冲时的指标.对盲区的影响：脉冲宽度越宽.百区就越大:较窄的脉冲会有核小的盲区使我们能辨别出光纤中部两个相近的机械接头,而宽膝冲则不能显示出来:仪表给出的盲区是指最小脉宽时的指标.脉冲宽度的选择：如需对靠近OTDR旁边的光纤和索领事务进行观测时可选择冬脓冲,以便于辨别两个事务，提高清楚度：如需对光纤远端进行视察时，可选择宽脓冲,以提高仪衣的动态范国,观测更长的用离，时于两个特别接近的事务，当来纳窄、宽脉冲测试时有如图9所示不同的曲城.图9脓冲宽度对测51的影响平均时间对动态范围的影响OTDR测试曲城是将每次输出脉冲后的反射信号采样,并把多次采样轴平均处理以消退一再随机事务，平均时间越长，噪声电平越接近以小值，动态范困就越大。OTDK的动态范围是按贝尔试验室TRTSY-OOo196中定义的平均时间为3min时的指标.平均时间越长，测试精度越高.但达到肯定程度时精度不再提高.为提跖测试速度.缩短整体测试时f,一般测试时间Ur在0.5-3min内选择（厂家建议平均时间不小于30s>»平均时间而动态范用的影响如图10所示.反射对T的影响OTI>R是利用光纤对光信号的后向散射来视察沿光纤分布的光纤质量对于一般的后向欣射信号,不会出现百区.但对于某些点出现较大反射峰（光纤端面），产生的盲区也越大（接收器红原时间较长）.（3）距离精度用高精度是指测试光纤尺度时仪表的精雨度（乂叫一点辨别率）.OTDR的距离精度及仪衣的采样间隔、时伸精度、光纤折射率、光缆的成缆囚索和仪表的测试误差有关.采样间隔的影响OTDR对反射信号按肯定时间间隔诳行采样（其过程A/D转换，然后再珞这些分别的案样点连接起来形成最终显示的测信曲爱（后向散射佃境,仪表的采样点的数是有限的，故仪表的精度也是有限的.采样间隔越小，仪去的测试精度就越高，由采样点侑差而带来的测收误差就越小。般辨别率时，HP8M7的采样点数为16000；离辨别率时，HP8147的采样点数为32000.采样间隔对测谎的上响示意图加图U所示。时钟对OTDR的影响的仃两个方面：当采纳仪表内部时钟时,对测价精度影响较小：当利用外部时钟时.测畸精度取决于外部时钟的精度.折射率的影响OTDR是通过对反射信号时间参数进行测Ift后再按特定的公式来计算距离参数.计算公式为：1.=VXT=TXCZn式中：。为光在真空中的速度，n为纤芯的折射率，T为光在光纤中传播时间的一半.当用户对光纤折射率设部.存在偏差时，即使很小（1%）对于长距离测状也会引起显法的误差（20H时1%的误差为20011.为削减折率射对测试距离的影响,在OTDR刈试时精人的折射率必需精确（或尽量精确）：当几段先缴的折射率不同时可采纳分段设置的方法，以然小因折射率设置误差而造成的测试误差,分段设置折射率示意图如图12所示.光能成观因素的影响OTDR刈疑的是光纤的长度，通常光纤的长度大于光缆的匕度.在确定光缆上各点位置时，肯定要考虑成费闪索对测试造成的影响.光境成缴:时的扭绞系数一般在7%左右。仪表的测试误差仪我测试的误差及仪表的设计、制造技术和仪友应用软件有关,HP8147给出的测试误差为100km小于17米.在以上影响OTDR的距离精度的因素中，折射率设置偏差影响最大:采样间隔、成缆因素和仪表误等影响次之：时钟精度影响可忽视不计（采纳内部时钟时），OTI）R给出的距离精度一般只包括采样间隔和时钟带来的测盘误差，此时误差指标较小.«）OTOR接收电路设计（WWOTDRftit）OTDR设计：主要是指接收电路部分可分为高辨别率和长距离两种优化设计，表现在仪表上为而辨别率OTDR和长距离OTPR两种优化模式。OTPR设计对3OTDR的动态范因和白区都有很大影响（除以上两种优化模式处还有标准模式和税性模式）.高辨别率采纳宽接收带宽，犯换速度快,高噪声电平，白区小，动态池的小.由于采纳宽带接收，接收哄声电平较诲，其动态范围小，高辨别率OTDR主要用于短距糊光纤为主。同时为了获得较小的古区，通常'采纳窄脓冲进行测试”长距离OTDR采纳窄接收带宽,低噪声电平.转换速度慢，动态范明大，自区大。长距离OTDR由于来