光纜線路維護技術培訓南京欣網視訊通信科技有限公司宣城移動網絡維護中心

2011年09月

------儀器儀表OTDR部分OTDR的相關介紹OTDR基本知識31OTDR的工作原理3332內容提要OTDR的常規使用3435光纖斷點定位與誤差分析OTDR基本知識OTDR的制造原理：它是利用光的背向散射和菲涅爾反射原理制作的；背向散射法（1）：在光纖始端數值孔徑以內，測量反射回來的瑞利散射光的

一種非破壞性的光纖損耗測量法；背向散射法（2）：將大功率的窄脈沖光注入被測光纖，然后在同一端檢測沿

光纖背向返回的散射光功率；瑞利散射：它是材料分子對光波產生散射的一種物理現象；瑞利散射光：它只能在數值孔徑以內才能沿光纖傳輸，又因為光纖存在著損

耗，所以散射光是沿傳播方向逐漸減少，且減少的程度取決于

光纖的衰減系數和長度?；谝陨显?，在光纖始端接受數值孔徑以內的返回散射光，同樣具有光纖損耗的信息。這就是背向散射法測量的光纖損耗的原理。利用這種工作原理做成的儀表，叫做光時域反射儀，英文縮寫OTDR。OTDR的實際應用：、測量光纖斷點的位置、光纖的衰減、光纖的接頭損耗、測量光纖的長度、測量光纖沿長度的衰減分布、臺站之間的纖芯的對應關系OTDR的日常維護、勿使用非給定的AC/DC轉換器或電池，否則回對儀器造成傷害；、電池一定要充滿，否則將縮短其可使用的時間；、在幾周內不使用OTDR時，將電池取出，以延長其壽命，并在下次使用重新充電；、面板、被板、機箱不要用汽油、三氯乙烯、苯或酒精這樣的產品清洗，應使用肥皂水進行清洗；、清潔屏幕請使用防靜電產品；、一般光接頭的使用壽命為幾百次，因此建議最好盡量少使用；、對光接頭的清潔及小心使用是對測量能力極端重要的；、光接頭必須清潔而無灰塵，不使用時，請加上提供的保護套。OTDR的參數設置：線路故障判斷和纖芯損耗測試中，正確設置OTDR的參數才能快速有效的判斷出故障點的位置和纖芯損耗值。現將我單位使用的G.652單模光纖OTDR參數設置標準歸納如下：1、探測條件參數設置：A、激光波長：1550nm注意：現階段宣城移動目前所用光纖的本地網大多波長為1550nm,接入網波長為1310nm。但對同一根光纖，不同波長下進行的測試會得到不同的損耗結果。測試波長越長，對光纖彎曲越敏感。故測量時須設為該值，此值改變時，光纖參數菜單中的波長和散射系數值也會相應的發生改變。OTDR基本知識B、模式：手動

注意：該項若設為自動，則脈沖、范圍、分辨率三項不可設置，系統將進行自動配置數據進行測試。但為了測量更加準確，應設為手動。C、脈沖：視探測距離而定

注意：脈沖設得越窄，盲區越小，但探測距離短；脈沖設的越寬，盲區越大，但探測距離長。D、范圍：視探測距離而定

注意：范圍的設置必須是大于實際距離的1.4倍。E、分辨率：自動注意：分辨率設為自動才能根據脈沖和范圍的改變而自動改變為相應的標準值。F、探測時間/平均化次數：

注意：該項設置范圍可根據探測光纜長度設置。時間/次數越長越準確。2、測量結果參數設置A、接頭門限：全部注意：此值為默認值。若設為沒有，則測試纖芯時跡線

圖不顯示接頭損耗值，但時間表中有顯示。B、反射門限：全部注意：此值為默認值。若設為沒有，則測試纖芯時跡線

圖不顯示反射數據，但時間表中有顯示。OTDR基本知識C、斜率門限：選默認值＞0.10dB/km注意：此值為默認值。即測線路時當測到小于0.10dB/km的斜率時不顯示出來。若設為沒有，測沒有斜率數據。D、光纖末端門限：自動注意：此值為默認值。E、顯示鬼影：是注意：此值為默認值。F、測量斜率：線形注意：此值為默認值。即斜率的測量是以線形來判斷

的，它的精確度比兩點要高。

G、發射光纜：不注意：此值為默認值。H、測量顯示：全部

注意：此值為默認值，即在測量出的線路跡線圖上顯

示距離、接頭損耗、反射、斜率的數據。若設為沒有，則測試纖芯時跡線

圖上無這些數據顯示，需在時間表中才能查詢到這些數據。I、表中的標識：設為默認值。3、光纖參數設置A、波長：1550nmSM注意：宣城移動目前采用的光纖都是單模光纖。B、折射率：1.4681注意：此參數很重要。折射率參數的正確設置關系到線路距離的測量是否準確。C、散射系數：—81注意：此參數很重要。散射系數參數的正確設置關系到線路損耗的測量是否準確。

OTDR基本知識光纜線路測試量化標準光纜線路發生中斷后，只有迅速準確的用OTDR判出線路的故障點位置才能使搶修工作正常有序的開展，最低限度減少線路阻斷時間。現將線路測試量化標準頒布如下：纖芯數時間所要完成的工作1芯5分鐘正確設置波長、脈沖、范圍、分辨率、折射率、散射系數等參數，準確判斷出故障點位置2芯8分鐘正確設置波長、脈沖、范圍、分辨率、折射率、散射系數等參數，準確判斷出故障點位置光纜線路搶代通量化標準光纜線路發生中斷后，應迅速趕到故障現場，組織人員以最快的速度進行線路的搶代通，最低限度減少線路阻斷時間。為提高各維護區的搶修速度，杜絕在搶修時出現不緊不慢、拖拉延誤的現象，現將線路搶代通量化標準頒布如下：纖芯數時間所要完成的工作在用2芯20分鐘開剝光纜、套熱熔管保護、接通在用線路、進接頭盒固定在用4芯25分鐘開剝光纜、套熱熔管保護、接通在用線路、進接頭盒固定在用6芯及以上開剝光纜、進接頭盒固定、套熱熔管保護、接通在用線路OTDR基本知識注意事項：請小心連接光纖，否則測試結果將受到較大影響。請勿使用非給定的AC/DC轉換器，或電池。否則會對本儀器造成損害。當電池充電量已經超過95%時，充電將不會開始。（一旦充電完畢，指示燈將滅，變壓器可取下。）電池一定要充滿，否則將縮短其可使用時間。只有當電池完全充滿后（一般須2個半小時/一個電池），在屏幕上顯示的充電量才是準確的。當您在幾周內不使用OTDR時，請將電池取出，以延長其壽命，并在下次使用時，重新充電。當室內溫度超過閾值時，充電將自動停止。（正常溫度為：25℃）當OTDR工作于電池供電的情況，建議背景燈不使用30秒選項，以盡量延長電池的供電時間。面板、被板及機箱不要用汽油、三氯乙烯，苯或酒精這樣的產品清洗。請使用肥皂水進行清理。10）清潔屏幕請使用防靜電產品。11）一般光接頭的使用壽命為幾百次。因此建議最好盡量少的使用。12）此儀器的設計是在常規的環境中正常使用。因此對光接頭的清潔及小心使用是對測量能力極端重要的。13）光接頭必須清潔而無灰塵。當其不被使用時，請加上提供的保護套。OTDR基本知識OTDR的相關介紹OTDR基本知識31OTDR的工作原理3332內容提要OTDR的常規使用3435光纖斷點定位與誤差分析OTDR的相關介紹OTDR的發展外國品牌：安捷倫（Agilent）、安立（ANRITSU）、EXFO、、韋夫泰克WAVETEK、安藤等國內品牌：41所（AV6411型OTDR)選擇如選擇40/39dB動態范圍的，那么它的測試距離為:當λ＝1310nm，L＝40/0.35=114KM當λ＝1550nm，L＝39/0.25=156KMOTDR共分三個主要部分(如圖）：1）光模塊單元，主要功能是光的收發、光放大和光功率的調制。2）控制電路單元，主要進行光電轉換。3）

CPU、顯示器單元，主要用于信息處理和顯示信息。OTDR的相關介紹控制系統CRT或LCD

顯示器激光器探測器耦合器/分路器待測光纖OTDR的相關介紹OTDR基本知識31OTDR的工作原理3332內容提要OTDR的常規使用3435光纖斷點定位與誤差分析OTDR的工作原理掌握OTDR的工作原理有助于使用有助于儀表維護有助于分析測試誤差特別提示：當不能確定被測試光纖是否有業務時，應先用光功率計或光纖識別器測試是否有業務運行，以免損壞OTDR或其它相關設備。概述OTDR是光纜工程施工和光纜線路維護工作中最重要的測試儀器，它能將長100多公里光纖的完好情況和故障狀態，以一定斜率直線（曲線）的形式清晰的顯示在幾英寸的液晶屏上。根據事件表的數據，能迅速的查找確定故障點的位置和判斷障礙的性質及類別，對分析光纖的主要特性參數能提供準確的數據。工作原理：

OTDR在電路的控制之下，按照設定的參數向光口發射光脈沖信號，之后OTDR不斷的按照一定的時間間隔從光口接收從光纖中反射回的光信號，分別按照瑞利背向散射（測試光纖的損耗）和菲涅爾反射（測試光纖的反射）的原理對光纖進行相應的測試。

瑞利散射：由于光纖本身的缺陷，制作工藝和石英玻璃材料組分的不均勻性，使光在光纖中傳輸將產生散射菲涅爾反射：由于機械連接和斷裂等原因將造成光在光纖中產生反射。由光纖沿線各點反射回的微弱的光信號經光定向耦合器到儀器的接收端，通過光電轉換器，低噪聲放大器，數字圖象信號處理等過程，實現圖表、曲線掃跡在屏幕上顯現。

OTDR的工作原理背向散射

來自于沿著光纖纖芯分布的不均勻的沉積部分和雜質纖芯背向散射12當

OTDR通過不均勻的沉積點時，它的一部分光功率會被散射到不同的方向上。向光源方向散射回來的部分叫做背向散射.由于散射損耗的原因，這一部分光脈沖強度會變得很弱。沉積點由前向不均勻點導致的背向散射反射

僅僅發生于光纖的端面。光信號通過光纖的端面-類似于手電筒的光穿過玻璃窗-一部分光以入射時相同的角度反射回來。反射回來的光強可達入射光強度的

4%。反射光直線返回光源(OTDR)無論光信號自光纖進入空氣還是自空氣進入光纖，反射光強度比例是相同的。斜角端面粗糙端面骯臟端面光纖端面質量不同，返回OTDR的反射光強度也不同。⑴損耗：RayleighBackscatter(瑞利背向散射) =5Log(P0×W×S)-10ax(loge)

式中：

P0:發射的光功率（瓦）

W：傳輸的脈沖寬度（秒）

S：光纖的反射系數（瓦/焦耳）

a：光纖的衰減系數（奈踣/米）

1奈踣=8.686dB x：光纖距離散射是光線遇到微小粒子或不均勻結構時發生的一種光學現象。這種散射主要是瑞利散射，其損耗的大小與波長的4次方成反比，即隨著波長的增加，損耗迅速下降，瑞利散射的方向是分布與整個立體角的，其中一部分返回到光纖的注入端，形成連續的后向散射回波，成為背向散射光或稱為后向散射光。光纖中某一點的后向回波可以反映出光纖中光功率的分布情況，椐此可以測試出光纖的損耗。OTDR的工作原理OTDR如何測量距離d=tC

2nt0t1如果折射率“n”設置不正確，所測出的距離也將是錯誤的?。　癲”“t”=t1-t0“C”=光速.“n”=光纖纖芯的折射率OTDR的相關介紹OTDR基本知識31OTDR的工作原理3332內容提要OTDR的常規使用3435光纖斷點定位與誤差分析OTDR的常規使用

三種方式自動方式：當需要概覽整條線路的狀況時，采用自動方式，它只需要設置折射率、波長最基本的參數，其它由儀表在測試中自動設定，按下自動測試（測試）鍵，整條曲線和事件表都會被顯示，測試時間短，速度快，操作簡單，宜在查找故障的段落和部位時使用手動方式：需要對幾個主要的參數全部進行設置，主要用于對測試曲線上的事件進行詳細分析，一般通過變換、移動游標，放大曲線的某一段落等功能對事件進行準確定位，提高測試的分辨率，增加測試的精度，在光纖線路的實際測試中常被采用。實時方式：實時方式是對曲線不斷的掃描刷新，由于曲線在不斷的跳動和變化，所以較少使用。但在障礙搶修過程中可以精確地判斷出障礙點。OTDR的常規使用

測試項目：光纖接續點的接頭損耗了解沿光纖長度的損耗分布光纖鏈路的全程損耗和回波損耗等光纖斷點的位置模式事件采樣點分辨率波長距離范圍脈寬折射率平均化單位平均化值背向散射電平事件閥值接續損耗行業標準一般為0.08dB回損光纖遠端告警閥值非反射性損耗反射性損耗回損光纖損耗全損耗全回損平均損耗

設置1

設置2

設置3

OTDR的常規使用1、接續門限值：接頭損耗作為事件的門限值。所有接頭中，其損耗凡超過該門限值的即稱為事件（即不合格接點）。在電信部門為：雙向平均損耗為0.08dB。在廣電部門為：雙向平均損耗為0.05dB。2、接續門限值（第二極）：光纖冷接器作為連接器的連接損耗門限值。一般清況下，超過該值，OTDR即認為光纖已到末端。3、反射、非反射：

事件是光纖中引起軌跡從直線偏移的變動。可以分析為反射或非反射。反射事件：當一些脈沖能量被反射，例如在連接器上，反射事件發生。反射事件在軌跡中產生尖峰信號（有一個急劇的上升和下降）非反射事件：在光纖中有一些損耗但沒有光反射的部分發生。非反射事件在軌跡上產生一個傾角。通常為熔接接頭OTDR判斷被測試光纖中反射事件的門限值。在測試過程中，凡有超過該值的反射點即稱為事件點。OTDR的常規使用4、距離/分辨率：對被測光纖設置的測試距離和采樣點的間隔。距離的設定原則為：大于被測光纖實際距離的1.5到2.0倍，以保證分析軟件提供一個曲線端點之后足夠清潔的噪聲區。分辨率的設定原則見上表5、脈沖寬度：脈沖寬度決定了OTDR所發出的光功率的大小。脈沖寬度選擇的越寬，OTDR所發出的光功率越大，測試的距離也就越遠。反之，脈沖寬度越窄，OTDR發出的光功率也就越低，測試的距離也就越近。但決不是說，脈沖寬度越寬越好，脈沖寬度越寬，盲區（尤其是近端盲區）越大，不可測試的損耗區和不可分辨的事件區越大。因此，必須綜合考慮該參數的設置。一般情況下，建議用戶遵照下屬原則：脈沖寬度≥〔長度分辨率×8〕/〔光速/光纖折射率〕例如：當長度分辨率=0.25米時， 脈沖寬度≥〔0.25米×8〕/〔300000000米/s/1.4681〕 ≥100ns但需注意：脈沖寬度又與測試距離有關，因此測試距離、分辨率、脈沖寬度等參數的設置應參照上面表中的設置參數。OTDR的常規使用6、折射率：此處折射率的數據應為被測光纖折射率的數據。該數據與被測光纖折射率實際值的偏差將直接影響到OTDR對被測光纖距離的測試精度。因此，該折射率數據的設置應與被測光纖實際的折射率相一致。默認值為：SM(單模):1550nm為1.468100，1310nm為：1.467500，MM（多模）1300nm為1.487000，850nm為1.496000。7、背向散射：此處背向散射的數據應為被測光纖背向散射的數據。該數據與被測光纖背向散射實際值的偏差將直接影響到OTDR對被測光纖損耗的測試精度。因此，該背向散射數據的設置應與被測光纖實際的背向散射相一致。背向散射的默認值為：SM（單摸）：1550nm為–83.0dB、1310nm為–80.0dB、MM(多模)：1300nm為–74.0dB、850nm為–67.0dB、OTDR的常規使用8、平均時間OTDR每當向被測光纖發出一個光脈沖后，即按照一定的時間間隔對由被測光纖返回的背向散射的光信號進行采