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，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長。

光時域反射儀（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：截斷法；后向散射法；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，光時域反射儀（Optical Time Domain Reflectometer）它是運用取樣積分儀和光脈沖激勵的原理采用后向散射法來測量光纖中的損耗，優(yōu)點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、損耗點等。

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、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間，平均時間越長，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點檢的距離。事件盲區(qū)：從反射峰的起始點到接收器從飽和峰值恢復(fù)到距峰值1.5dB點間的距離。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，應(yīng)采用窄脈寬；長距離測試時采用寬脈寬。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，因為在OTDR制造過程中已經(jīng)解決了這個問題。

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，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)，這時的測試精度為最高。［2］

（三）綜合折射率的計算

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)行計算。

綜合折射率的計算是充分利用OTDR的性能，和光纜的路由實況對光纜線路進(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.此時的折射率為光纜線路的路由長度綜合折射率

注意事項：按接頭長度分段測試。

（五）計算方法

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，當(dāng)接頭增加時，n2也隨之改變。

綜合折射率一般在工程施工時就可以做入資料，在處理障礙時可直接在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和五點法進(jìn)行測試，兩者的測試精度都比較高，這時如需高精度測試，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法進(jìn)行。精度測量中，使用的時間較長，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，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，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)生時快速調(diào)用，以壓縮障礙測試時間。光纜障礙測試中，綜合折射率的使用可以直接進(jìn)行測試，用以減少多次計算的時間，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。光纖障礙測試時，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，可用屏蔽功能把它消除，或用長時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