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OTDR測試 (閱讀次數:)
 

用OTDR進行光纖測量可分為三步:參數設置、數據獲取和曲線分析。人工設置測量參數包括: 
(1)波長選擇(λ): 
   因不同的波長對應不同的光線特性(包括衰減、微彎等),測試波長一般遵循與系統傳輸通信波長相對應的原則,即系統開放1550波長,則測試波長為1550nm。

(2)脈寬(Pulse Width): 
   脈寬越長,動态測量範圍越大,測量距離更長,但在OTDR曲線波形中産生盲區更大;短脈沖注入光平低,但可減小盲區。脈寬周期通常以ns來表示。

(3)測量範圍(Range): 
   OTDR測量範圍是指OTDR獲取數據取樣的最大距離,此參數的選擇決定了取樣分辨率的大小。最佳測量範圍為待測光纖長度1.5~2倍距離之間。

(4)平均時間: 
   由于後向散射光信号極其微弱,一般采用統計平均的方法來提高信噪比,平均時間越長,信噪比越高。例如,3min的獲得取将比1min的獲得取提高 0.8dB的動态。但超過 10min的獲得取時間對信噪比的改善并不大。一般平均時間不超過3min。

(5)光纖參數: 
   光纖參數的設置包括折射率n和後向散射系數n和後向散射系數η的設置。折射率參數與距離測量有關,後向散射系數則影響反射與回波損耗的測量結果。這兩個參數通常由光纖生産廠家給出。

   參數設置好後,OTDR即可發送光脈沖并接收由光纖鍊路散射和反射回來的光,對光電探測器的輸出取樣,得到OTDR曲線,對曲線進行分析即可了解光纖質量。

2 經驗與技巧 
(1)光纖質量的簡單判别: 
   正常情況下,OTDR測試的光線曲線主體(單盤或幾盤光纜)斜率基本一緻,若某一段斜率較大,則表明此段衰減較大;若曲線主體為不規則形狀,斜率起伏較大,彎曲或呈弧狀,則表明光纖質量嚴重劣化,不符合通信要求。

(2)波長的選擇和單雙向測試: 
   1550波長測試距離更遠,1550nm比 1310nm光纖對彎曲更敏感,1550nm比1310nm單位長度衰減更小、1310nm比1550nm測的熔接或連接器損耗更高。在實際的光纜維護工作中一般對兩種波長都進行測試、比較。對于正增益現象和超過距離線路均須進行雙向測試分析計算,才能獲得良好的測試結論。

(3)接頭清潔: 
   光纖活接頭接入OTDR前,必須認真清洗,包括OTDR的輸出接頭和被測活接頭,否則插入損耗太大、測量不可靠、曲線多噪音甚至使測量不能進行,它還可能損壞OTDR。避免用酒精以外的其它清洗劑或折射率匹配液,因為它們可使光纖連接器内粘合劑溶解。

(4)折射率與散射系數的校正:就光纖長度測量而言,折射系數每0.01的偏差會引起7m/km之多的誤差,對于較長的光線段,應采用光纜制造商提供的折射率值。

(5)鬼影的識别與處理: 
   在OTDR曲線上的尖峰有時是由于離入射端較近且強的反射引起的回音,這種尖峰被稱之為鬼影。識别鬼影:曲線上鬼影處未引起明顯損耗;沿曲線鬼影與始端的距離是強反射事件與始端距離的倍數,成對稱狀。消除鬼影:選擇短脈沖寬度、在強反射前端(如 OTDR輸出端)中增加衰減。若引起鬼影的事件位于光纖終結,可"打小彎"以衰減反射回始端的光。

(6)正增益現象處理: 
   在OTDR曲線上可能會産生正增益現象。正增益是由于在熔接點之後的光纖比熔接點之前的光纖産生更多的後向散光而形成的。事實上,光纖在這一熔接點上是熔接損耗的。常出現在不同模場直徑或不同後向散射系數的光纖的熔接過程中,因此,需要在兩個方向測量并對結果取平均作為該熔接損耗。在實際的光纜維護中,也可采用≤0.08dB即為合格的簡單原則。

(7)附加光纖的使用: 
   附加光纖是一段用于連接OTDR與待測光纖、長300~2000m的光纖,其主要作用為:前端盲區處理和終端連接器插入測量。

   一般來說,OTDR與待測光纖間的連接器引起的盲區最大。在光纖實際測量中,在OTDR與待測光纖間加接一段過渡光纖,使前端盲區落在過渡光纖内,而待測光纖始端落在OTDR曲線的線性穩定區。光纖系統始端連接器插入損耗可通過OTDR加一段過渡光纖來測量。如要測量首、尾兩端連接器的插入損耗,可在每端都加一過渡光纖。

3  測試誤差的主要因素

1)OTDR測試儀表存在的固有偏差
      由OTDR的測試原理可知,它是按一定的周期向被測光纖發送光脈沖,再按一定的速率将來自光纖的背向散射信号抽樣、量化、編碼後,存儲并顯示出來。 OTDR儀表本身由于抽樣間隔而存在誤差,這種固有偏差主要反映在距離分辯率上。OTDR的距離分辯率正比于抽樣頻率。
   

2)測試儀表操作不當産生的誤差
      在光纜故障定位測試時,OTDR儀表使用的正确性與障礙測試的準确性直接相關,儀表參數設定和準确性、儀表量程範圍的選擇不當或光标設置不準等都将導緻測試結果的誤差。
      (1) 設定儀表的折射率偏差産生的誤差
      不同類型和廠家的光纖的折射率是不同的。使用OTDR測試光纖長度時,必須先進行儀表參數設定,折射率的設定就是其中之一。當幾段光纜的折射率不同時可采用分段設置的方法,以減少因折射率設置誤差而造成的測試誤差。
      (2) 量程範圍選擇不當
      OTDR儀表測試距離分辯率為1米時,它是指圖形放大到水平刻度為25米/格時才能實現。儀表設計是以光标每移動25步為1滿格。在這種情況下,光标每移動一步,即表示移動1米的距離,所以讀出分辯率為1米。如果水平刻度選擇2公裡/每格,則光标每移動一步,距離就會偏移80米。由此可見,測試時選擇的量程範圍越大,測試結果的偏差就越大。
      (3) 脈沖寬度選擇不當
      在脈沖幅度相同的條件下,脈沖寬度越大,脈沖能量就越大,此時OTDR的動态範圍也越大,相應盲區也就大。
      (4) 平均化處理時間選擇不當
      OTDR測試曲線是将每次輸出脈沖後的反射信号采樣,并把多次采樣做平均處理以消除一些随機事件,平均化時間越長,噪聲電平越接近最小值,動态範圍就越大。平均化時間越長,測試精度越高,但達到一定程度時精度不再提高。為了提高測試速度,縮短整體測試時間,一般測試時間可在0.5~3分鐘内選擇。
      (5) 光标位置放置不當
      光纖活動連接器、機械接頭和光纖中的斷裂都會引起損耗和反射,光纖末端的破裂端面由于末端端面的不規則性會産生各種菲涅爾反射峰或者不産生菲涅爾反射。如果光标設置不夠準确,也會産生一定誤差。

 

4  接頭損耗的标準數值

光纖接續标準多年來一直是一個有争議的問題,部頒YDJ44-89《電信網光纖數字傳輸系統施工及驗收暫行規定》簡稱《暫規》,對光纖接續損耗的測量方法做了規定,但沒有規定明确的标準。原信産部鄭州設計院在中國電信南九試驗段以後的工程中提出了中繼段單纖平均接續損耗0.08dB/個的設計标準,以後的幹線工程均沿用。

ITU有關接續介入損耗的原文如下。"

本試驗使用于一個竣工的光纖接頭, 用以度量接頭質量。

  應按照IEC 1073-1進行試驗。測量可在實驗室或現場進行。實驗室用剪回法較好,現場可用雙向OTDR法。介入損耗的典型值可能随應用場合和(或)所用方法而變化。最小的接頭損耗典型值≤0.1dB。在某些場合中,介入損耗典型值≤0.5dB是可能接受的。有許多熔接機和機械接續裝置在制作接頭後可以估算接頭損耗值。某些主管部門和私營運行機構在現場接續安裝時采用這些估算值,并且在全部線路施工完成後,再用OTDR對線路全程進行複測。在現場安裝時,也可用其它一些方法來估算接頭損耗值,例如采用夾上去的功率計和本地注入檢測的方法。

  (1)該建議是基于單纖接頭損耗的可接受值≤0.5dB,平均值沒有規定的情況下而言的。

  從目前的熔接機情況看, 熔接機所顯示的數據配合觀察光纖接頭斷面情況, 能夠粗略估計光纖接續點損耗的狀況, 但不能精确到目前我國所要求的光纖接續損耗指标的數量級。我們認為,這些熔接機的設計目的和依據是基于ITU建議的。

  (2)目前的熔接機接續是通過對光纖X軸和Y軸方向的錯位調整,在軸心錯位最小時進行熔接的,這種能調整軸心的方法稱為纖芯直視法,這種方法不同于功率檢測法,現場是無法知道接頭損耗确切數值的。但是在整個調整軸心和熔接接續過程中,通過攝像機把探測到所熔接纖芯狀态的信息送到熔接機的專用程序中,可以計算出接續後的損耗值。但它隻能說明光纖軸心對準的程度,并不含有光纖本身的固有特性所影響的損耗。而OTDR的測試方法是後向散射法,它包含有光纖參數的不同形成反射的損耗。

  比較上述兩種測試原理,兩者有很大區别。通過實踐證明,兩種方法測出數據一緻性也較差,通過最近幾年對幹線工程接續測試發現,很多情況下熔接機顯示損耗很小(小于0.05dB)甚至為零,但OTDR測試則大于0.08dB,且沒發現有對應的規律。

日本的接頭損耗标準(NTT光纜施工驗收規程)最小值小于0.9dB,無平均值要求,隻有中繼段總衰減要求,隻要滿足,就能開通設計要求的或将來要增加的設備,在接續操作方面則與ITU建議一緻。美國、歐洲諸國也都采取了大緻與ITU建議一緻的做法。

事實上,影響光纜安全的主要是機械損傷,光纖接續損耗大一點并不會影響接續強度,因此我們時候在驗收測試中發現,有些點數值确實偏大,大約有1%左右的接頭回超标準,并且在多次接續後仍無法降低.在這種情況下,也是可以判斷合格的.有的時候會按照中級段總衰減來要求,從而驗收合格

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