上海移动《线路维护人员初级培训》.doc

中国移动上海公司线路维护人员初级培训技能操作部分教材中国移动上海公司人力资源部培训中心汇编2007年5月目 录培养目标：2培养对象3培养方式3考核方式3第一章 光纤、光缆的接续与成端3第一节 光缆的接续3第二节odf终端操作15第三节 练习题15第二章 光纤、光缆的常规测试16第一节 光纤衰减特性的测试16第二节 光纤接头损耗的测量22第三节 光缆机械性能测试28第四节 光缆环境性能测试34第五节 练习题37第三章 光纤、光缆维护常用仪器仪表37第一节 光时域反射仪(0tdr)37第二节 光缆线路路由探测仪41第三节 误码分析仪(或sdh信号分析仪)43第四节 检测用光偶合器44第五节 练习题45第四章 光缆线路工程46概 述46第一节 光缆线路工程的技术要求47第二节光缆线路工程检查项目管理61第三节 工程验收内容和标准68第四节 练习题70第五章 光缆线路巡检维护71第一节 光缆线路维护原则和规程71第二节 障碍测量与判断76第三节 线路抢修及修复78第四节 故障处理和程序87第五节光纤自动倒换系统（olp）88第六章 光缆线路障碍实例分析97光缆线路维护人员中级培训 操作技能部分课程表99培养目标：根据中国移动上海公司关于光缆线务员中级标准、公司2007年实训基地建设工作要求、中国移动上海公司光缆线务员上岗培训课程大纲编写此套教材。此套教材可供中国移动上海公司光缆线路维护人员提升业务能力、技能操作培训学习之用。并顺利通过任职资格考核。培养对象本课程使用于在岗从事移动通信线路维护的员工、需提高技能操作的员工等，使他们更好的适应和开展本职工作。培养方式课堂授课及讨论考核方式课堂笔试第一章 光纤、光缆的接续与成端第一节 光缆的接续 光缆的接续一般是指光缆护套的接续。光缆护套的接续方法是以传统的金属电缆接续方法为基础，结合光纤的特殊性选择和设计的。一光缆护套的类型及特性 根据不同的使用要求，光缆护套有不同的结构和类型，常用的有低密度乙烯(ldpe)护套、高密度聚乙烯(hdpe)护套、铝一聚乙烯分层粘接(pap)护套、聚氯乙烯(pvc)护套、聚胺基甲酸乙酯(pur)护套、聚酰胺(pa)护套、铅(lead)护套、铝(al)护套和钢(steel)护套等。用的最多的是带有纵包涂塑铝箔粘接的pap护套，铅或铝护套用于要求防潮或具有屏蔽性能的光缆，钢护套可防止啮齿动物损伤并能增加光缆的机械强度；金属护套可以轧纹或不轧纹，粘接护套的铝箔有单面或两面涂塑之分。可根据要求确定光缆接续护套的类型。采用不同的护套接续方法时，应与相应的护套性能相配合。二对光缆接头盒性能的要求 光缆接头盒的功能是防止光纤和光纤接头受振动、张力、冲压力、弯曲等机械外力影响，避免水、潮气、有害气体的侵袭。因此，光缆接头盒应具有适应性、气闭性与防水性、一定的机械性能、耐腐蚀耐老化性、操作的优越性等性能。 1适应性 光缆有直埋、架空、管道、水线等各种敷设方式，因此，光缆接头盒对自然环境要有很强的适应性。施工或维护中，应根据不同的光缆程式，选择与之相适合的接头盒。 2气闭性与防水性 由于光纤的传输衰减与湿度有密切关系，因此，光缆接头盒要有良好的气闭性与防水性。要求光缆接头盒要保持20年密封性能，对地绝缘电阻也应符合设计要求。 3机械性能 光缆接头盒必须具备一定的机械强度，以保证在一定的外力作用下光纤接续处不受影响。一般要求在给光缆接头盒施加抗侧压力强度70的机械力时，光纤不受影响。 4耐腐蚀、耐老化性 目前大部分光缆接头盒外护层都采用塑料制品。通常光缆寿命按20年计算中必须对光缆接头盒的耐腐蚀、耐老化、绝缘性能等提出严格要求。 5操作的优越性 在接续操作及器材优化方面，对光缆接头盒也有一定的要求，具体如下： (1)操作简便，要求接头盒尽量简化，容易拆装，以便尽可能缩短安装与操作的时间。(2)统一性，要求光缆接头盒尽可能规格化、标准化、以适应不同光缆的接续要求。(3)可拆卸性，要求接头盒容易拆卸，能够长期重复使用，并且尽可能减少装拆工具三光缆接续的一般步骤通常光缆接续应按以下步骤进行：(1)开剥光缆，除去光缆护套。(2)清洗、去除光缆内的填充油膏。(3)捆扎光纤，采用套管保护时，可预先套上热缩套管(4)检查光纤心数，进行光纤对号，核对光纤色标。(5)加强心接续。(6)各种辅助线对(包括公务线对、控制线对)、屏蔽地线等接续。(7)光纤接续。(8)光纤接头的保护。(9)光纤余纤的盘留。(10)光缆护套的接续。(11)光缆接头的保护。四光缆护套接续的种类及方法 光缆护套接续分为热接法和冷接法两大类。热接法采用热源来完成护套的密封连接，热接法中使用较普遍的是热缩套管法。冷接法不需用热源来完成护套的密封连接，冷接法中使用较普遍的是机械连接法。 1热缩套管法 热缩套管法是采用各种热缩材料来接续光缆护套的，按接续要求可将热缩材料制作成管状或片状。片状热缩材料的边缘有可以装金属夹的导槽，以便纵包接续。各种热缩材料的表面都涂有热胶，可保证加热时套管与光缆表面粘结良好。 热缩管分为o型热缩护套管和w型热缩包复管。o型护套管一般用于施工时光缆接续；w型包复管是剖式热缩管，适用于光缆接头修理和光缆外护套修补。 热缩管有不同的规格，可根据光缆接头的大小选用。选择时，应注意热缩管的尺寸要大于光缆接头尺寸。 无论使用o型热缩护套管还是使用w型热缩包复管，接续时都采用喷灯加热。但w型热缩包复管加热接续前，要用金属夹具锁住热缩管上的导槽，以利于纵包接续。用热缩套管法接续光缆的接头剖面图如图4.5所示。 图4.5 热缩套管法接续光缆接头剖面图2冷接法 - 冷接法的种类比较多，应用比较广泛的是机械式护套接续法。机械式护套接续法是采用压紧橡胶圈来达到密封的护套接续方法，也可采用粘接剂在机械半壳接口处实现密封的护套接续。这种接续方法的结构如图4.6所示。密封带；夹架 铝制外壳夹 衬垫 光纤保护套管 气门嘴 加口强心夹具 外壳4.6 机械式护套接续光缆接头剖面图机械式护套的主套管一般由不锈钢制成，依靠橡胶管、橡胶环和自粘带组成密封结这种方法的防水性能好、操作方便、并且材料可重复使用，特别适合野外现场操作。五、光缆加强心及金属护套的接续 在光缆接续中，光缆加强心及金属护套的接续是两个重要工序。1加强心和金属护套的种类及特点 为了增强光缆的机械性能，提高抗强和抗压能力，光缆中都填充有加强心，而且光缆外护层还加有金属护套。 加强心按材料分为金属型和非金属型。金属型又可分为单心和多股绞合加强心。非金属加强心一般采用化学纤维，如frp(玻璃纤维增强塑料)、芳纶纤维等。 光缆金属护套的种类很多，最常用的为pap护套(铝塑粘接护套)。埋式光缆一般在pap护套上再加钢带铠装。另外，还有铅、铝护套和钢丝铠装等护套。 金属加强心和金属护套采用两种接续方式。第一种是金属加强心和金属护套在光缆接头处电气上分别相连接，第二种是接头两端的金属加强心和金属护套电气上互不连接。2金属加强心及金属护套电气连接的处理方法1)金属加强心的电气连接方法 金属加强心的接续种类很多，可用接头里的金属条实现电气连接，也可用金属连接器实现电气连接。下面只介绍用金属连接器实现金属加强心电气连接的方法，该方法的示意图如图4.7所示。 金属连接器由三块金属板组成，上面两块，下面一块。金屑板的中间有槽，金属加强心放在槽中，三块板合起来，通过调节螺丝将金属加强心夹紧固定。调节螺丝 图4.72)金属护套的电气连接 光缆金属护套一般采用过桥线实现电气连接。结构不同的光缆金属护套，采用的连接方式也不一样。pap(铝塑粘接)护套一般采用铝接头压接方式。具体操作方法为；先在紧靠光缆护套处切割25cro切口，用螺丝刀把切口拨开，然后把铝接头插入切口处的铝塑护套，用者虎钳压接后，铝接头的锯齿就与铝塑护套紧密相连，然后用pvc带在连接处缠绕两圈，使接头更牢固。pap护套的电气连接方法示意图如图4.8所示。对于钢带铠装层的电气连接，一般采用铜芯线焊接，如图4.9所示，此种方法已较少采用。图4.8 pap护套的电气连接方法示意图图4.9 金属铠装层的电气连接示意图3金属加强心及金属护层电气不连接的处理方法 金属加强心及金属护层电气不连接，是指光缆接头两端的金属加强心和金属护套均作绝缘处理，目前大部分光缆线路的接头采用这种方法。电气不连接的操作方法简单，只需把金属加强心用绝缘材料固定在两边即可，金属护套在接头两边也不用金属线连接。金属加强心及金属护套电气不连接安装图如图4.10所示。图4.10 金属加强心及金属护套电气不连接安装图(a)总体安装图；(b)金属加强心与监测线安装图六 光缆接头监测与监测标示的连接 为了及时掌握和处理光缆金属护套损伤或接头盒进水故障，必须定期或不定期地测试光缆金属护套及接头盒对地的绝缘。 如果只测光缆护套对地的绝缘，通常只要引出单根监测线，如图4.11所示。如果需要监测的项目较多，则应在光缆接头处引出监测缆，如图4.12所示，在光缆接头两端，把金属加强心和psp(双面涂塑皱纹钢带)护层分别引出，另装的两只铜片与接头盒底部良好接触后分别引出，6根引线通过监测缆接到监测标石的接线板上，即可分别监测对地绝缘不良的地点或探测光缆路由，也可解决部分区间的公务联络。根据试验，监测缆使用长度20m的hyyatio2xo5全塑填充型市话电缆接到监测标石接线板上，应该可以满足有关的技术指标。图4.11 监测线与监测标石连接示意图图4.12 监测缆引出连接方式安装图七 光缆接头的防水处理及保护 光缆接头的防水处理及保护是光缆施工的关键工序和维护工作的重要内容，也是保证光纤传输质量稳定的重要环节。目前，常会出现光缆线路因接头进水而造成光纤传输特性恶化的问题，接头进水还会造成因铜线远供回路短路而阻断通信。 n 光缆接头的防水处理 光缆接头的防水处理方法有热缩套管加混合胶(ab胶)密封法和充油法两种。 采用热缩套管加混合胶(ab胶)密封时，为了保证光缆接头的密封性能，光缆接头外护套与光缆护套的结合部位应加入热缩套管与混合胶构成的防水层，如图4.13所示。图中所示的iv线是光缆接头系统接地的引出线。对于采用系统接地的直埋式光缆来说，采用这种防水处理是比较理想的。为了防止水入浸到光缆内，在机械式光缆接头的内、外护套之间的空隙可填充油膏，如图4.14所示。这种油膏成糊状，通过外护套的充油嘴压入内外护套图4.13 光缆接头热缩套管加混合胶密封法防水处理示意图的空隙间。另外，还可采用防水密封圈的防水措施，这是目前应用较广泛的防水处理方法。图4.14 光缆接头亢油法防水处理示意围n 光缆接头的保护光缆敷设程式不同，接头保护的方法也各不相同。管道光缆的接头必须安置在人孔内光缆托板间，光缆接头必须采用保护罩或接头保护目前管道光缆接头保护方式大多采用如图4.15所示的管道光缆接头保护及光缆在人的盘留方法。 图4.15 管道光缆接头保护及盘留示意图架空光缆的接头保护，应根据光缆接头位置的不同而采取不同的保护措施。对于吊挂式光缆，接头应在两端做伸缩弯，具体保护方法如图4.16所示。图4.16 架空光缆吊挂式接头保护安装图直埋光缆接头（两侧预留）应按图4.17所示方法保护。图4.17第二节odf终端操作一、 odf终端操作的内容odf终端操作包括以下几个方面： 光缆成端 测试法兰端口尾纤连接二、 odf终端操作的步骤1) 测量光缆至odf架预留长度2) 开剥光缆程序，除去光缆护套。3) 尾纤编号，进行纤芯与尾纤的熔接。4) 捆扎光纤，对热缩套管进行固定保护5) 根据纤芯长度进度盘纤整理并保护6) 光缆屏蔽地线连接、固定。7) 根据已编尾纤号码进行odf架下端法兰接连8) 尾纤整理。9) 核对纤芯，作纤芯序号标示第三节 练习题1、光缆接续的步骤是什么？2、对光缆接头盒的性能有什么要求？操作1、能正确安装接头盒。2、单人在120分钟内完成48芯光缆的接续工作第二章 光纤、光缆的常规测试第一节 光纤衰减特性的测试光纤衰耗是对光信号在光纤中传输时能量的损失的一种度量，是一个重要的传输参数。该参数对光纤质量的评价和光信号的再生中继距离起着决定性的作用。光纤衰减产生的原因是复杂的，有本征损耗引起的，也有非本征损耗引起的。其中本征损耗是无法消除的，它包括紫外线吸收、红外线吸收及瑞利散射等；而非本征损耗是由杂质吸收（主要杂质是oh，还有一些过度金属离子等）、波导结构不均匀（如纤芯一包层界面的随机畸变）及光纤轴向的微弯（光纤套塑、成缆以及温度变化引起、产生微弯损耗）等产生的，因此是可人为控制并能尽力消除的。光纤衰减是波长的函数，即不同波长对应的光纤衰减不同，图3-1示出了一个典型的光纤衰减谱曲线。 图3-1 典型的光纤衰减谱曲线-图中，由于oh的吸收，造成了光纤在波长0.95um、1.24um和1.39um等处的损耗峰；同时也出现了0.85um、1.31um和1.55um 等波长处的低损耗“窗口”（俗称光纤的“三窗口”）。需要说明的是，如今光纤制造工艺水平的提高，已基本上可以消除oh的影响，使得光纤的衰减谱成为了“全窗口”的曲线，如图3-2所示。图3-2 “全窗口”衰减谱光纤衰减是以db为单位的。一根长度为lkm的光纤，在工作波长为时的衰减a定义为：a=10lgp1/p2（db）式中：p1、p2分别为光纤注入端和输出端的光功率。倘若光纤是均匀的，而且满足平衡条件，则还可以用单位长度（通常为1km）的衰减即衰减系数a来表示：a=（1/l）*a=（1/l）*lgp1/p2（db/km）这是一个与长度无关的参数。下面就说明一下对此参数的几种测量方法。1 衰减系数的测量方法项目基准法替代法适用范围衰减系数截断法插入法后向散射法多模及单模光纤（1） 截断法该法又称剪断法，是ccitt建议规定的基准测试法。它能给出严格按照定义的最精确的衰减测试结果。然而，此法也有缺点，即具有破坏性。该法能测量光纤在某波长即定波长下的衰减，也能测量一定波长范围内的衰减谱特性。下面分别予以介绍。光纤定波长衰减的测量光纤衰减测量的关键在于“注入条件”，它是测量精度的保证。对于多模光纤，要确保被测光纤在测量过程中始终处于稳态模式分布状态，就必须有适当的注入系统。这里采用限制注入，相应的测量系统如图3-3所示。图3-3 光纤定波长衰减的测量系统（截断法）图中光源用一只已知波长0的激光器ld或发光二极管led，也可用一个灯加单色仪或滤光片构成，测量过程中，它应能在足够长的时间内保持光强和波长稳定不变；而图中的注入系统和包层模消除器是取得稳态模式注入条件的装置；对于检测器，要求面积要大，以接收光纤全部输出光。测量时，先测得被测多模光纤的输出光功率p2（0），然后，在离注入端约2米处截断光纤，测得注入光功率p1（0），于是，按定义便可得衰减a（0）。如果已知光纤的长度，则通过计算就可得出0波长下的衰减系数a（0）。对于单模光纤来说，不同点只是注入条件，即需保证激励起基模，又没有高次模传输。为此，需在光纤截断点前做一个小圈，以除去高次模。此外，其它测量装置的配置和操作方法与多模光纤的情况基本上是一致的，这里不再赘述。光纤衰减谱的测量为了测得衰减谱曲线，就需要一个波长可变的光源，这通常由宽谱灯（如卤灯）和单色仪（或滤光片）来实现；为了抑制杂散光（如背景光等）的影响，改善信噪比，需要用斩波技术对光进行调制，使直流信号光变成交变信号光（1khz左右），与此对应，在接收端必须采用锁相放大器，以确保信号处理系统与光源调制频率同步。图3-4示出光纤衰减谱的测量系统，其不仅适用于多模光纤而且适用于单模光纤，但两者在各自的测量中应保证相应的注入条件，因而两者有不同的注入系统。测量时，先测出不同波长情况下被测光纤的输出光功率p2；然后在离注入端约2m处截断光纤，再测出不同波长下的注入光功率p1，这样，由计算机便可得到衰减谱 a-，并由绘图仪绘出相应的曲线图。图3-4 衰减谱测量系统（截断法）衰减谱的测量很重要，也很有意义。对于光纤制造者来说，它可以用来分析光纤中掺杂成份和含量的选择是否恰当，检验原材料的纯度是否达到要求，特别是oh根的含量如何，除此还可以验证熔炼拉丝等工艺条件合理与否；对于光纤通信系统设计者来说，它可以用作光源波长选择时的参考。截断法是测量衰减最精确的方法，其重复性误差可达 土0.1db，但它却具有破坏性、时、浪费等缺点，针对这些缺点，引入了插入法。（2） 插入法插入法又称介入法或比较法，它是ccitt建议规定的光纤衰减的一种替代测试法，其原理和测量条件均与截断法是一致的，图3-5示出了该法定波长衰减的测量系统置。图3-5介入法测量衰减测量中，先采用与被测光纤同类型的短光纤（约2m）作为参考光纤，对测量系统进行初始校准，获得基准电平p1（0）（通常校到零电平）；然后，取下参考光纤，代之插入被测光纤，调整耦合接头，以使偶合最佳，即在功率计上获得最大电平，记下此值p2（0）。于是被测光纤的总衰减a（0）为a=（p1-p2）+ar-af （db）式中，at为参考光纤偶合接头的标称损耗值，af为被测光纤偶合接头的标称损耗值进而可得衰减系数；a=（1/l）*a （db/km）虽然，由于受到偶合接头（或活动接头）的精确度和重复性的影响，这种测量方法所测得的结果就不如截断法的精确。但是，因为这种测量方法不具破坏性，测量简单方便，而被用语工程施工以及维护现场测试中，而且，现在已经有了按照此法制成的便携式专用光纤衰减测试仪。这种测量法可用于单波长的测量，也可以用于多波长（即衰减谱）的测量，但需说明的是，其精度一样是有限制的。（3） 后向散射法后向散射法又称背向散射法，它与前面所述的截断法和插入法有着本质区别。前述两法都是直接按定义进行衰减测量的；而后向散射法却是通过光纤中的后向散射性来间接获取光纤衰减特性信息，再计算衰减大小的。理论依据大家知道，光在不均匀的介质中传播时会发生瑞利散射。这种散射具有如下特性：散射的光的波长不变，即是线性的；各方向散射的概率相等，即其是各向同性的；散射的光强度p与波长的四次放成反比，即p1/4。由于光纤是导光介质，它不可避免地存在着微观上的不均匀性，因此，光纤中必然窜在瑞利散射，而且其具有均匀分布性，即在光纤中任何位置都会发生瑞利散射。图3-6示出了光纤中某点的瑞利散射情况。图3-6后向散射光示意图根据光纤的导光机理可知，在c角（在光纤包层一纤芯界面上发生全发射所对应的临界角）范围内的光能沿光纤反向传播并回到注入端，这一部分光称之为后向散射光。显然，光纤中任何维护子都会产生这后向散射光。据此，我们利用一个适当宽度的光脉冲注入到被测光纤，然后，在注入端收集此光脉冲所经过之处因瑞利散射后向传播回来的光，以从中捕获反映光纤衰减特性的信息。假设向本光纤注入光率为p0的窄光脉冲，那么光信号在光纤中传播时将不断衰减，以致光在传输zkm后功率降为：p=p0式中af为光沿正z方向传输时光纤的衰减系数。由于光信号所到之处都会产生瑞利散射，所以z处的后向瑞利散射光经过光纤反向传输衰减后，又将返回到光纤输入端，此时，光功率pr为：pr=s*p* e-abz=s*p0*e-（af+ab）z式中；ab为光沿负z方向传输时光纤的衰减系数；s为光纤的后向散射系数，它是一个非常小的分数。可见，如果能够测得z1、z2两处散射回来的光功率，则将两者相比可得：pr1/pr2=e（af+ab）（z2-z1）于是有：a =（1/2lge*l）*lg（pr1/pr2） （db/km）显然；a 就是z1、z2间光纤段的衰减系数。若令l=z2-z1，则上式还可写为：pr11 pr22lge*la = lg （db/km）至此，已足以说明后向散射法可测得光纤衰减特性了。（1） 光时域反射仪（otdr）的构成特点上述可知，由后向散射光可以获得光纤衰减信息。实际上，从中还可获得光纤长度信息，而且由于光纤中除了后向散射光歪，还有因光纤中的不连接点（如气泡、接头等）、光纤的始端面和末端面等而产生的菲涅尔反射光，所以若将这两种光都收集起来，并经综合处理后，便可充分体现出光纤在整个长度范围内的均匀性和分布情况，可见，利用该理论制成的相应测量仪表定是多功能的。（2） 光纤衰减的测量利用后向散射法测光纤衰减时，只需要、将被测光纤的一端连至otdr仪表即可。要注意：对于单模光纤，要求相应的otdr仪表的光源是单模的，而对于多模光纤则要求光源是多模的。需说明的是，这种方法对于均匀、连续、无接头和无缺陷的光纤来说，测得的结果是较精确，然而对于均匀性差、有缺陷的光纤来说，由于光纤各部位甚至同部位不同方向时的后向散射系数都不同，以致测得的衰减结构也就不准确了。为此处理的办法是，取两个方向测量结果的平均值。可见，后向散射法不能作为光纤衰减常数的基准测试法，而只是一种替代法。然而，由于后向散射法具有单端测量和非破坏性的优点，而且otdr仪表功能多、操作简便，所以在光纤光榄的研制，特别是在光纤通信工程的施工和维护中得到了广泛的应用。第二节 光纤接头损耗的测量光纤接续时由于接续点不完善而产生的损耗，即为光纤接头损耗，从光纤线路传输质量出发，一般要求它愈小愈好，因此，为了在光纤接续时能获得低损耗的接头，就必须清楚影响该损耗的种种不完善因素，以便做相应控制处理。影响光纤连接损耗的因素很多，可归纳为两大类：1)固有损耗它是由被接光纤本身的模场直径偏差(单模光纤)、纤芯不圆度(多模光纤)、模场或纤芯与包层的同心度偏差引起的，或者被接的两根光纤特性上的差异引起的。这种损耗自然不能指望由改善接续工艺或接续方式予以减小。2)接续损耗它指接续方式，接续工艺和接续设备的不完善性造成的连接损耗。光纤连接损耗的主要原因列于图3-13。光纤模场直径不同引起的连接损耗 单模光纤的模场直径的标称值为910pm，按照itu-tg652建议，模场直径允许10的偏差。从单模光纤的连接损耗随被接光纤模场直径偏差改变的实验观测曲线图上可以看出，被接光纤的模场直径偏差为20时，引起的接头损耗将达02db。光纤轴向错位引起的连接损耗轴向错位取决于接续设备的调整精度。从单模光纤的轴向错位与连接损耗的关系曲线图上可以看出单模光纤对于轴向错位十分敏感。轴向错位达到15bm时，将产生05db的连接损耗。因此，用于固定连接的光纤熔接机和活动连接器的对中机械都有精度要求很高的调整机构。光纤间隙引起的损耗活接头连接时，如果两根光纤的端面间隙过大，会使传导模在间隙处产生泄漏而引起直接损耗。 光纤折角引起的损耗连接损耗对折角的大小也比较敏感。折角为1度时，引起的损耗为0。46db，若要求连接损耗小于01db时，折角应小于03度。 光纤端面不完整引起的损耗 光纤端面不完整主要指切割光纤时断面制作的表面较为粗糙。导波模会从两端面间的倾斜缝中向外泄漏，引起连接损耗。一般来讲，光纤人工切断难免出现断面的倾斜，使用专用的光纤切断器作出的断面倾斜度可以很小。活动连接时，则必须对光纤的端面进行研磨，磨粒的直径应取011pm。为了减少端面不完整性对连续损害的影响，目前倾向于将光纤端面研磨成凸球面状，这就是将pc型接续改进成pc(physicalcontact)型接续的理由，它可以有效地抑制端面处的菲涅尔反射。对于采用熔接法进行的固定连接，端面处的倾斜角对连接后的插入损耗有显著的影响。端面倾斜角为4度时，熔接后的连接损耗也有约05db，因此减小倾斜角与降低轴向错位量是同等重要的。上面已经讲过，端面倾斜度将是光纤切割器的重要性能指标。端面粗糙度也对熔接后的损耗有影响，不过改进的熔接法都采用二次放电熔接(又称预热熔接)，可以在正式熔接之前，先对光纤端面预热放电，使端面整形，兼去除气泡、灰尘和杂质。 折射率差引起的损耗两根单模光纤的折射率即使相差10时，产生的连接损耗也不过0.01 db。因此正常情况下，这一损耗因素与上述其他因素相比可以忽略不计。光纤接头损耗一般都很小，因而相应的测量便存在着一个精度的问题，通常，在对测量精度要求不高的场合下，可采用后向散射法即利用otdr仪表进行测试。然而，在对精度有很高要求的情况下，现有的otdr仪表便无能为力了，这时可采用具有较高测量精度的四功率测试法。四功率法又称“4p法：，为了便于理解和说明其方法及原理，下面先看一种看似精确的测试方法，该法的测试过程可由图3-14示意。图3-13影响光纤接头损耗的因素图3-14看似精确的测试法首先在接头熔接之前测出发送光纤i的输出功率p1；而后将发送光纤i与接收光纤ii熔接好，再测解手光纤ii的输出功率p2。于是，接头损耗as似乎应该为：as=10lg（p1/p2）aii*l式中，aii为接收光纤ii的衰减系数，l为解手光纤ii的长度。然而，这样测得的接头损耗值as有很大的误差，原因是： 式中的aii一般是生产厂家出厂前在室内所测得的结果，而在实际测试现 场中，因环境的变化，实际aii值是变动的； 光纤长度l的误差 由于两台功率计标准不一，而且各自有误差引起测量系数本身存在误差。显然，由aii、l及系统误差引入的接头损耗的偏差量可能大于接头损耗，因而这种方法就无法谈及精度了。为此，我们引入了“4p“法。图3-15示出了“4p”法测试的全过程。图3-15 “四功率法”的测试过程首先测得发送光纤i的输出光功率p1；接着将发送光纤i和接收光纤ii熔接起来（此接头称为“参考接头”），测得此时接收光纤ii的输出光功率p3；然后在“参考接头“后20-50cm处剪断光纤，测得此时光纤的输出光功率p2；最后剪掉“参考接头”，细心重做一个高质量的“保留接头”，这时再测光纤ii的输出光功率p4。则真正要保留接头的损耗as为：as=10lg（p1/p2）+10lg（p3/p4）式中：第一项是参考接头的损耗；第二项是第二次熔接接头（保留接头）相对参考接头的损耗修正量。可见，这种测试法与光纤损耗、光纤长度均无关，而且，测试时p1、p2同由一台光功率计测得，p3、p4也由同一台光功率计测得，这样可以减少仪表造成的测试误差，获得较高的测试精度。p4p3时，保留接头损耗比参考接头的小。实际中应尽量做到这点；p4=p3时，保留接头损耗等于参考接头损耗；p4p3时，保留接头损耗比参考接头的大，这是不希望的。第三节 光缆机械性能测试1、 拉伸试验光缆在制造和敷设过程中，常常受到拉伸张力的影响，从而造成光纤的拉伸变形和残余变形，其中残余变形对敷设后长期使用的可靠性影响大，所以必须设法控制拉伸张力，消除残余变形。拉伸试验是在规定的拉力范围内对有效长度的光缆在其外套等不出现明显损伤的情况下施加不同的拉伸力，以确定缆中光纤的附加衰减与拉力之间的函数关系。图3-16示出了该试验的装置原理图。图3-16 拉伸试验装置原理图由图可见，一套完整的拉伸试验装置应包括：卡盘、滑轮、动力装置、测力装置、衰减测试系统及夹紧装置等等。其中，滑轮的作用是用来减小拉伸设备的长度，它不应该对此项试验增加有影响的弯曲应力，所以，滑轮的直径一般要求是光缆直径的50倍以上；卡盘的作用是使被试光缆受拉段的两端充分固定，在试验中，为了承受几百公斤的拉力，光靠夹紧装置很容易损伤光缆的护套，一般将光缆盘绕在卡盘上，利用其间的静摩擦力固定这部分光缆；动力装置是用来按规定速率给被试光缆提供较平稳的拉力的；测力装置是用来测量拉力的大小，一般允许的偏差范围应小于 土3%；衰减测试系统中含有光源和光功率计，用来测试试验中光纤的输出光功率及衰减变化；夹紧装置在拉伸试验中很重要，不同的试验要求，可以采用不同结构的夹紧装置，如表3.1所列。表3.1 夹紧装置的类型及说明夹紧装置类型说明光缆夹可以同时夹紧缆芯、护套和铠装层，适用于铠装及小外径光缆光缆密封头能够有选择地夹紧光缆各个构件，适用于特殊的测试情况。光缆网套仅能夹紧光缆的外部构件，适用于铠装光缆。鼓状夹盘能够夹紧所有的光缆构件，适用于无铠装的填充式、非填充光缆，也适用于小外径光缆试验时，先将有效长度为2m的被试光缆穿绕于滑轮之间，两端用卡盘和夹紧装置夹紧来固定；然后以10mm/分的拉伸速度均匀增加拉力直到规定值，注意随时记录下光纤的输出光功率及衰减变化，拉力的范围可以根据实际情况予以调整，一般为0-1000kg；当拉力达到规定值时维持1分钟，而后以同样的速度解除拉力，拉力解除后，应将被试光缆取下，检验光纤有无断裂（用otdr仪表进行）以及护套有无损坏等情况。2、 压扁实验在光缆的施工过程中，常常会有重物压在光缆上，使其发生变形，所以必须通过压扁试验来确定光缆承受挤压负荷的能力。压扁试验的装置原理图如图3-17所示。被试光缆夹在两块钢制的平板之间，其中一块钢板为固定底座，另一块钢板为可活动的，压力通过它均匀地施加在光缆上。由于标准规定每次受压的有效长度为100mm，所以活动钢板的宽度为100mm，为了不损伤光缆护套，它的两端边缘做成半径为5mm的圆弧形。试验时，可由动力机械平稳加压，也可由重物分级加压。用重物分级加压时，起始压力不应超过最大规定值的1/4，压力增加比率要求不大于1.5。当压力达到最大规定值时，持续1分钟，然后以相同的发誓逐渐解除压力，这样构成了一个测试循环。压力及施加压力的持续时间应按规范的要求，一般压力不超过200kg，具体的根据光缆结构和使用条件的不同而变化。注意：测试时不应让光缆发生转动。图3-17压扁试验装置原理图图3-18 冲击试验装置原理图在试验过程中，要随时测量光纤的输出功率并记录下变化情况。解除压力取下光缆时，要检查光缆护套是否损坏，光纤是否断裂等情况。并且要注意两种应力极限情况：一种是光纤衰减开始发生变化时的应力极限；另一种是光纤衰减发生了变化，但去掉应力时衰减能完全恢复的应力极限。对于一根被试光缆通常要求在5个相距不小于0.5m的点上进行压扁试验，而且在每个点上应先后在两个垂直径向上各压一次。3、 冲击实验光缆在敷设过程中，可能会有重物意外地从高处坠落，冲击光缆而使之受到损伤，所以应进行冲击试验以确定光缆的耐冲击性能。光缆冲击试验装置如图3-18所示。该装置主要由冲锤和钢座（底板）构成，被试光缆放在钢座底板上。试验中，让一定重量的冲锤从一定高度自由落下，冲击力直接作用在被试光缆上。一般对同一根被试光缆，要求在相距不小于0.5m的5个试点上进行多次冲击。冲锤的重量w，自由下落的高度h以及冲击次数n因被试光缆的结构和直径的不同而有不同的标准规定（一般w=1-2kg，h=1m左右，n=2-10次）多次冲击后，取下光缆，检查其护套有无损坏，光纤有无断裂，并且测量出光纤输出功率的变化情况。正常时，应无损坏断裂现象。4、 反复弯曲试验光缆在制造、敷设及使用过程中，会受到不同程度的弯曲，为此必须进行反复弯曲试验以确定光缆承受弯曲的能力。图3-19示出了进行光缆反复弯曲试验的装置原理图。在一定长度的摆杆一端装有夹紧装置以固定被试光缆；摆动摆杆，可以带动光缆左右弯曲；两个固定滑轮的半径应为被试光缆半径的25-30倍；被试光缆的下端挂有重物，使光缆拉直并很好的粘合在滑轮的圆周上。图3-19反复弯曲试验装置原理图试验时，将装有被试光缆的摆杆左右进行90o的摆动，摆动速度应控制在30次/分左右，而摆动次数一般为2-10次，具体的根据光缆结构和使用条件确定。试验后，测试光纤输出功率的变化情况，以确定光纤永久性的附加损耗大小，并且应检验光缆护套是否损坏、缆内光纤有无明显损伤或断裂等。5、 扭转试验光缆在敷设使用中，常一端固定不动，而另一端处于任意扭转状态，使光缆受到很大的扭离。为了保证光缆使用寿命，需进行扭转试验以确定光缆承受扭转的能力。图3-20示出了扭转试验的装置原理图。被试光缆的有效长度一般规定为1m，它固定在两个夹紧装置之间。其中，旋转固定光缆夹头，为了在被试光缆发生扭转时维持恒定的轴向张力，可以在滑道内轴向滑动，其张力是由挂在滑轮上的重物提供的，重物的重量可根据被试光缆的结构和尺寸确定，一般为25-100kg。图3-20扭转试验装置原理图试验时，被试光缆先顺时针、后逆时针扭转一定的角度，当回到初始位置时，便构成一次试验循环，而对于其中的扭转角度会因被试光缆护套类型的不同而不同，规定如表3.2所列。该试验的循环次数应符合有关规定，一般为2-10次。表3.2 扭转试验中护套类别与旋转角度被试光缆护套类别旋转角度（正、反方向）非金属护套360o金属护套、综合护套180o试验后，检查被试光缆护套和光纤有无损坏或断裂现象，而且要求测量光纤永久性的附加损耗值。6、 曲绕试验曲绕试验又称柔曲试验，是用以衡量软光缆曲绕性能的。试验装置原理图如图3-21所示。将一定窗度的被试光缆，按图示方法穿绕于固定在小车上的两个滑轮之间；对于滑轮要求其槽形与被试光缆相符，而半径符合试验的规定；光缆两端需挂重物，以保证一定的张力；装滑轮的小车在链轮系统的带动下可以左右移动；为了确保小车移动过程中被试光缆只受到移离端的那个重物所产生的张力，在被试光缆两端的适当位置装有限位夹紧装置。试验时，图中小车向左移动时，左端的限位夹紧装置被阻挡，被试光缆则仅受到右端重物的张力作用；反之，小车向右移时，右端的限位夹紧装置被挡。光缆就只受到左端重物的作用。无论左移或右移，小车的移动速率均控制在0.3米/秒左右，使被试光缆在两个滑轮表面反复的弯曲。小车来回移动的次数应符合有关规定。图3-21 曲绕试验装置原理图试验后，检查被试光缆护套有无明显的裂纹以及光纤纤芯、导电线芯与无损坏等情况。7、 其他试验光缆在敷设、使用过程中可能还会遇到其它的一些情况如钩挂、弯折、卷绕和磨损等。所以，还必须进行相应的试验，以衡量或检验光缆这方面的承受能力。对于架空光缆，使用中常受到异物挂落在其上的外力，因此须进行钩挂实验以确定其耐钩挂的性能。试验时，将有效长度为5m的被试光缆架设成跨度为4.5m、垂直度为300mm的悬垂线，然后让带有重物的挂钩从悬垂线中心位置的上方约100mm处自由落下，挂在被试光缆上，待被试光缆稳定后取掉挂钩，这样重复规定次数后，被试光缆中的光纤均不断裂，且钩挂时的附加衰减和脱钩后的残余附加衰减均应不大于规定数值。对于小直径光缆（一般等于12mm），可以利用弯折试验以确定其抗扭折的性能。该试验是用于将光缆弯成允许最小直径的圆圈，弯曲后被试光缆的护套和其中的光纤均不应发生折断现象。另外，小直径光缆也常需在心轴上卷绕，所以还需进行卷绕实验以确定其承受卷绕程度的能力。试验时，将被试光缆用足够的张力紧贴规定直径的心轴表面，以约5秒/转的速度卷绕成螺旋线，然后，再将其从心轴上绕下展开。若干次后，被试光缆护套上应无目见的裂纹，且其他性能的变化应符合有关规定。最后需说明的是，光缆在敷设和使用过程中，因常被拖拉而产生磨损，所以需要进行磨损实验以确定其耐磨性能。不过，经长期经验证明，光缆由于拖磨而损坏的情况不多，所以该性能一般不作为评定光缆质量的凭据，而只用于进行选择护套材料或工艺时的参考。第四节 光缆环境性能测试1、 温度环境试验光缆会受到环境温度的影响。在直埋或地下管道的工作情况下，环境温度的变化范围很小且较缓慢；而在架空的工作情况下，环境温度的变化范围就很大，而且快，使缆中的光纤弯曲、拉伸，而且更主要的是引起光纤衰减的变化。所以，为了确定在温度变化情况下光缆特性的稳定性或光缆适应能力。我们就必须进行相应的温度循环试验。试验时，将被光缆放在气候室或高低温箱内，然后按照规定的温度循环时间进行试验，并记录下在温度变化时的衰减变化情况。图3-22示出了一个温度循环时间内的温度变化的例子。图3-22一个温度循环试验例子首先以20oc（to）为起始温度保持t小时；以适当速度降温至ta，保持t小时；再继续降温至ta，保持t小时，然后加温至tb，保持t小时；再加温至tb，保持t小时；最后，降温至to，构成了一个温度测试循环。其中，温度to和tb的值则应根据该光缆的存储及运输的环境来定。试验完毕，根据记录数据确定该被试光缆的温度性能，并将该光缆从气候室中取出，按有关规定对它进行直观检查和机械性能检查。要说明的是：光缆中的光纤一般都已做过温度循环试验，然而，光缆的温度循环试验还是有必要进行的，因为光缆的温度性能，而且很大程度上还取决于光缆的材料选择和成缆方式，这样光纤在成缆后的温度特性会发生变化。10、渗水试验对于填充式结构的光缆，为了确保其防水性能，就必须检查此类光缆中的间隙是否被填充材料连续填充，为此，相应的办法是对这种光缆进行渗水试验。该试验的装置原理图如图3-23所示。长约3.5m的被试光缆在距验视端3m的地方被剥掉长25mm的护套（若铠装或包带则一同去除），露出缆芯；t型大漏水套管桥接于暴露缆芯的护套间隙上；被试光缆的另一端用端帽密封。该装置是利用t型水套中1m高的水头的渗透力，在经过一定时间的作用后，来观察光缆的水渗情况的。图3-23渗水试验装置原理图试验时，将被试光缆水平放置，在正常气候条件下（温度为20土5 oc）往t型水套中加入1m高的水柱。为了便于观察，往水中加入一种水溶性荧光染料，该染料在紫外光照射下会发出荧光（因此，在验视观察时必须用紫外线照射）。一般说来，渗水性合格的被试光缆，在经24小时试验后，验试端应看不到染料荧光。不过对于有防潮层护套的光缆，若偶尔在试验中发现缆芯外边或它的包带外也有少两 泄露染料，仍认为被试光缆符合试验要求。11、充油滴淌试验填充式光缆的填料，首先要求其抗水性能好，能与光缆其它材料相容，不具毒性，不易燃，便于处理，而且低温度不凝固，高温不滴淌等。本试验就是针对高温下光缆中的这种油膏是否融化以致滴淌而设置的。试验中选择一段试样，将其置于温度可调的热烤箱旁。而后，逐步调升温度，并在各温度点上观察光缆中油膏的状态，记录下油膏开始融化的温度值。该温度应符合标准。12、充气试验非填充式结构的光缆，就如充气光缆，为了确保传输性能和使用寿命，必须在使用时进行充气，因此，就要求此类光缆的护套具有完好的密闭性。为此引入了光缆的充气试验。该试验是在正常大气条件下将一定长度的被试光缆两端进行气闭性密封，之后一端接上气压指示计，另一端接上气门嘴。通过气门嘴将充气泵或其它源送出干燥空气或氮气一段时间，然后检查护套是否有漏气现象（即气压是否下降）。不同护套的光缆对相对气压值和保持时间的要求不同，具体如表3.3所列。表3.3 充气试验气压及保持时间护套型式均衡后相对气压值（kpa）保持时间（小时）无铠装有铠装塑料护套5010025铝聚乙烯粘结护套金属护套3003613、其他试验除了上述的四项环境性能试验外，还有其它一些项目。例如，为了检测光缆的低温性能，必须进行低温下的冲击和卷绕试验。这两项试验是为了工作在低温环境下的非金属护套光缆和小直径光缆设计进行的，与常温下的同类试验相比，不同之处在于它们要设置特定的低温环境。试验完毕，被试光缆的护套应无可见的损伤，且缆中的光纤不应断裂。第五节 练习题1、光纤衰减系数的测量方法有哪些？2、影响光纤接头损耗的因素有哪些？第三章 光纤、光缆维护常用仪器仪表第一节 光时域反射仪(0tdr) 一 otdr的测试功能及工作原理otdr具有功能多，操作简便，测量的重复性高，体积小，不需其他仪表配合；能自动存储和打印测量结果等多方面的优点，目前已成为光通信系统工程检测中最重要的光仪表。 1.otdr的主要功能： 单盘光缆传输损耗和光缆长度的检测。 光缆连接工艺的监测。 再生段状态测量，包括各盘光缆的损耗，各个接头的损耗及整个再生段的平均损耗的测量。 线路故障原因及故障点位置的准确判断。otdr自动存储、打印的背向散射信号曲线可以作为线路的重要技术档案。2.otdr的工作原理图5-1光时域反射仪的原理图 图5-1为otdr的原理框图。大功率半导体激光器(qw)在驱动电路调制下输出光脉冲，经定向耦合器和活动连接器注入被测光缆线路。光脉冲在线路中传输将沿途产生瑞利散射光和菲涅尔反射光。所谓瑞利散射，起源于光纤纤芯中线度小于波长的微粒的不均匀性。由于石英玻璃在熔融固