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光纖通訊是以光波作載波以光纖為傳輸前言的通訊辦法。光纖通訊由于傳輸間隔遠(yuǎn)、信息容量大且通訊質(zhì)量高級特色而變成當(dāng)今信息傳輸?shù)氖滓址ǎ?信息高速公路 的基石。光纖測驗技能是光纖應(yīng)用領(lǐng)域中最廣泛、最根本的一項專門技能。OTDR是光纖測驗技能領(lǐng)域中的首要外表，它被廣泛應(yīng)用于光纜線路的保護(hù)、施工當(dāng)中，可進(jìn)行光纖長度、光纖的傳輸衰減、接頭衰減和毛病定位等的丈量。OTDR具有測驗時刻短、測驗速度快、測驗精度高級長處。

1 支持OTDR技能的兩個根本公式

OTDR(Optical Time Domain Reflectometer，光時域反射儀)是運(yùn)用光脈沖在光纖中傳輸時的瑞利散射和菲涅爾反射所發(fā)生的背向散射而制成的高科技、高精密的光電一體化外表。半導(dǎo)體光源(LED或LD)在驅(qū)動電路調(diào)制下輸出光脈沖，經(jīng)過定向光耦合器和活動銜接器注入被測光纜線路變成入射光脈沖。

入射光脈沖在線路中傳輸時會在沿途發(fā)生瑞利散射光和菲涅爾反射光，大多數(shù)瑞利散射光將折射入包層后衰減，其中與光脈沖傳達(dá)方向相反的背向瑞利散射光將會沿著光纖傳輸?shù)骄€路的進(jìn)光端口，經(jīng)定向耦合分路射向光電探測器，轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)過低噪聲擴(kuò)大和數(shù)字均勻化處理，最終將處理過的電信號與從光源反面發(fā)射獲取的觸發(fā)信號同步掃描在示波器上變成反射光脈沖。

回來的有用信息由OTDR的探測器來丈量，它們就作為被測光纖內(nèi)不相同方位上的時刻或曲線片斷。依據(jù)發(fā)射信號到回來信號所用的時刻，再斷定光在石英物質(zhì)中的速度，就能夠計算出間隔(光纖長度)L(單位：m)，如式(1)所示。

式(1)中，n為均勻折射率，△t為傳輸時延。運(yùn)用入射光脈沖和反射光脈沖對應(yīng)的功率電平以及被測光纖的長度就能夠計算出衰減a(單位：dB/km)，如式(2)所示：

2 確保OTDR精度的五個參數(shù)設(shè)置

2.1 測驗波長挑選

由于OTDR是為光纖通訊效勞的，因而在進(jìn)行光纖測驗前先挑選測驗波長，單模光纖只挑選1 310 nm或1 550 nm。由于1 550 nm波長對光纖曲折損耗的影響比1 310 nm波長靈敏得多，因而不管是光纜線路施工仍是光纜線路保護(hù)或許進(jìn)行試驗、教育，運(yùn)用OTDR對某條光纜或某光纖傳輸鏈路進(jìn)行全程光纖背向散射信號曲線測驗，通常多選用1 550 nm波長。

1310nm和1550nm兩波長的測驗曲線的形狀是相同的，測得的光纖接頭損耗值也根本共同。若在1550 nm波長測驗沒有發(fā)現(xiàn)疑問，那么1310 nm波長測驗也必定沒疑問。

挑選1550 nm波長測驗，能夠很簡單發(fā)現(xiàn)光纖全程是不是存在曲折過度的狀況。若發(fā)現(xiàn)曲線上某處有較大的損耗臺階，再用1310 nm波長復(fù)測，若在1310 nm波長下?lián)p耗臺階不見，闡明該處確實(shí)存在曲折過度狀況，需求進(jìn)一步查找并掃除。若在1310 nm波長下?lián)p耗臺階相同大，則在該處光纖也許還存在其他疑問，還需求查找掃除。在單模光纖線路測驗中，應(yīng)盡量選用1550 nm波長，這么測驗作用會非常好。

2.2 光纖折射率挑選

如今運(yùn)用的單模光纖的折射率根本在1.460 0～1.480 0規(guī)模內(nèi)，要依據(jù)光纜或光纖生產(chǎn)廠家供給的實(shí)踐值來精確挑選。關(guān)于G.652單模光纖，在實(shí)踐測驗時若用1310 nm波長，折射率通常挑選在1.468 0;若用1550 nm波長，折射率通常挑選在1.468 5。折射率挑選禁絕，影響測驗長度。

在式(1)中折射率若差錯0.001，則在50000 m的中繼段會發(fā)生約35 m的差錯。在光纜保護(hù)和毛病排查時很小的失誤便會帶來明顯的差錯，測驗時一定要導(dǎo)致滿意的重視。

2.3 測驗脈沖寬度挑選

設(shè)置的光脈沖寬度過大會發(fā)生較強(qiáng)的菲涅爾反射，會使盲區(qū)加大。較窄的測驗光脈沖雖然有較小的盲區(qū)，可是測驗光脈沖過窄時光功率必定過弱，相應(yīng)的背向散射信號也弱，背向散射信號曲線會崎嶇不平，測驗差錯大。設(shè)置的光脈沖寬度既要能確保沒有過強(qiáng)的盲區(qū)效應(yīng)，又要能確保背向散射信號曲線有滿意的分辨率，能看清光纖沿線上每一點(diǎn)的狀況。

通常是依據(jù)被測光纖長度，先挑選一個恰當(dāng)?shù)臏y驗脈寬，預(yù)測驗一兩次后，從中斷定一個最佳值。被測光纖的間隔較短(小于5 000m)時，盲區(qū)能夠在10 m以下;被測光纖的間隔較長(小于50 000 m)時，盲區(qū)能夠在200 m以下;被測光纖的間隔很長(小于2 500 000 m)時，盲區(qū)可高達(dá)2 000 m以上。

在單盤測驗時，恰當(dāng)挑選光脈沖寬度(50 nm)能夠使盲區(qū)在10 m以下。經(jīng)過雙向測驗或?qū)掖螠y驗取均勻值，盲區(qū)發(fā)生的影響會更小。

2. 4 測驗量程挑選

OTDR的量程是指OTDR的橫坐標(biāo)能到達(dá)的最大間隔。測驗時應(yīng)依據(jù)被測光纖的長度挑選量程，量程是被測光纖長度的1.5倍比較好。量程挑選過小時，光時域反射儀的顯現(xiàn)屏上看不全部;量程挑選過大時，光時域反射儀的顯現(xiàn)屏上橫坐標(biāo)壓縮看不清楚。

依據(jù)工程技能人員的實(shí)踐經(jīng)歷，測驗量程挑選能使背向散射曲線大約占到OTDR顯現(xiàn)屏的70%時，不管是長度測驗仍是損耗測驗都能得到比較好的直視作用和精確的測驗成果。

在光纖通訊體系測驗中，鏈路長度在幾百到幾千千米，中繼段長度40～60 km，單盤光纜長度2～4km，合挑選OTDR的量程能夠得到杰出的測驗作用。

2.5 均勻化時刻挑選

由于背向散射光信號極端弱小，通常選用屢次計算均勻的辦法來前進(jìn)信噪比。OTDR測驗曲線是將每次輸出脈沖后的反射信號采樣，并把屢次采樣做均勻化處理以消除隨機(jī)事情，均勻化時刻越長，噪聲電平越挨近最小值，動態(tài)規(guī)模就越大。均勻化時刻為3 min取得的動態(tài)規(guī)模比均勻化時刻為1 min取得的動態(tài)規(guī)模前進(jìn)0.8 dB。

通常來說均勻化時刻越長，測驗精度越高。為了前進(jìn)測驗速度，縮短全體測驗時刻，測驗時刻可在0.5～3 min內(nèi)挑選。

在光纖通訊接續(xù)測驗中，挑選1.5 min(90 s)就可取得滿意的作用。

3 實(shí)施OTDR測驗的三種常用辦法

OTDR對光纜和光纖進(jìn)行測驗時節(jié)，測驗場合包括光纜和光纖的出廠測驗，光纜和光纖光纜的施工測驗，光纜和光纖的保護(hù)測驗以及定時測驗。OTDR的測驗銜接如圖1所示。

測驗銜接的辦法是：OTDR一光纖銜接器一第1盤光纜一第2盤光纜一第n盤光纜，終端不銜接任何設(shè)備。依據(jù)實(shí)踐測驗工作首要有以下三種辦法：

3.1 OTDR后向測驗法

選用這種辦法首要對光纜接續(xù)進(jìn)行監(jiān)測，光纜接續(xù)一定要裝備專用光纖熔接機(jī)和光時域反射儀(OTDR)。熔接機(jī)在熔接完一根纖芯后通常都會給出這個接點(diǎn)的預(yù)算衰耗值。這種辦法測驗有三個長處：

(1)OTDR固定不動，省掉了外表搬運(yùn)所需車輛和很多人力物力;

(2)測驗點(diǎn)選在有市電而不需配汽油發(fā)電機(jī)的當(dāng)?shù)?

(3)測驗點(diǎn)固定，削減了光纜開剝。

同時該辦法也有兩個缺陷：

(1)因受間隔和地勢約束，有時無法確保聯(lián)絡(luò)的疏通;

(2)跟著接續(xù)間隔的不斷增加，OTDR的測驗量程和精度受到約束。

現(xiàn)在解決這些疑問通常有三種辦法：

①在市內(nèi)和郊區(qū)用移動電話可使測驗人員和接續(xù)人員隨時堅持聯(lián)絡(luò)，便于組織和協(xié)調(diào)，有利于前進(jìn)工作效率。

②用光電話進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。斷定好用一根光纖(如藍(lán)色光纖單元赤色光纖)接在光電話上作聯(lián)絡(luò)線。當(dāng)然最終這根作聯(lián)絡(luò)用的光纖在熔接和盤纖時就因無法聯(lián)絡(luò)而不能進(jìn)行監(jiān)測了。即便這么，呈現(xiàn)疑問的也許性仍會大大下降(如果是24芯光纜，呈現(xiàn)疑問的概率會降到本來的1/24以下)。

③當(dāng)光纜接續(xù)到達(dá)一個中繼間隔時，OTDR向前移動。

測驗實(shí)踐證明，這些監(jiān)測辦法對確保質(zhì)量、削減返工是行之有效的。

3.2 OTDR前向單程測驗法

OTDR在光纖接續(xù)方向前一個接頭點(diǎn)進(jìn)行測驗，用施工車輛將測驗外表和測驗人員一直超前搬運(yùn)。運(yùn)用這種辦法進(jìn)行監(jiān)測，測驗點(diǎn)與接續(xù)點(diǎn)一直只要一盤光纜長度，測驗接頭衰耗精確性高，并且便于通訊聯(lián)絡(luò)?，F(xiàn)在一盤光纜長度大約為2～3 km，通常地勢下運(yùn)用對講機(jī)就可確保通訊聯(lián)絡(luò)。若光纜有皺紋鋼帶保護(hù)層，也可運(yùn)用磁石電話進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。

這種測驗辦法的缺陷也很明顯，OTDR要搬到每個測驗點(diǎn)費(fèi)工費(fèi)時，又不利于外表的保護(hù);測驗點(diǎn)還受地勢約束，尤其是線路遠(yuǎn)離公路、地勢雜亂時更為費(fèi)事。選用便攜型OTDR進(jìn)行監(jiān)測，近間隔測驗對外表的動態(tài)規(guī)模請求不高，且小型0TDR體積小重量輕移動便利，這么可大大減小測驗人員工作量，前進(jìn)測驗速度和工作效率。

3.3 OTDR前向雙程測驗法

OTDR方位仍同 前向單程 監(jiān)測，但在接續(xù)方向的始端將兩根光纖分別短接，組成回路。這種辦法即可滿意中繼段光纖測驗，也可對光纖接續(xù)進(jìn)行監(jiān)測。對中繼段光纖測驗?zāi)軌蛟诠鈺r域反射儀的顯現(xiàn)屏上很清楚地看到入射光脈沖、反射光脈沖、接頭點(diǎn)、斷裂點(diǎn)、毛病點(diǎn)以及衰減散布曲線。OTDR測驗事情類型及顯現(xiàn)如圖2所示，它能夠為光纜保護(hù)供給便利。

對光纖接續(xù)進(jìn)行監(jiān)測時由于增加了環(huán)回點(diǎn)，所以能在OTDR上測出接續(xù)衰耗的雙向值。這種辦法的長處是能精確評價接頭的好壞。

由于測驗原理和光纖結(jié)構(gòu)上的因素，用OTDR單向監(jiān)測會呈現(xiàn)虛偽增益的景象，相應(yīng)地也會呈現(xiàn)虛偽大衰耗景象。對一個光纖接頭來說，兩個方向衰減值的數(shù)學(xué)均勻數(shù)才干精確反映其實(shí)在的衰耗值。比方一個接頭從A到B測衰耗為0.16 dB，從B到A測為-0.12 dB，實(shí)踐上此頭的衰耗為[0.16+(-0.12)]/2=0.02 dB。

4 結(jié) 語

OTDR作為光纖通訊的首要外表，在科研、教育、工廠、施工、保護(hù)等領(lǐng)域表現(xiàn)著重要作用。就現(xiàn)在而言O(shè)TDR不管進(jìn)口設(shè)備仍是國產(chǎn)設(shè)備，對測驗精度和盲區(qū)兩個關(guān)鍵疑問都會由于測驗者的技能表現(xiàn)有一定的區(qū)別。跟著時刻的推移和科學(xué)技能的前進(jìn)，運(yùn)用新一代人工智能OTDR進(jìn)行光纖參數(shù)全自動測驗，速率會更快、作用會非常好。

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