OTDR仪器使用.ppt

OTDR使用 2019年11月 一 关于OTDR OTDR的英文全称是OpticalTimeDomainReflectometer 中文意思为光时域反射仪 OTDR是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表 OTDR被广泛应用于光缆线路的维护 施工之中 可进行光纤长度 光纤的传输衰减 接头衰减和故障定位等的测量 一 关于OTDR OTDR的用途 OTDR是最全面的光纤测试工具 在光纤线路的任何地方检测 定位以及测量事件点 识别光纤事件和损伤 包括链路中的熔接点 弯曲 连接器 断裂等 给出到每个事件 损伤点的物理距离 测量光纤 事件点 损伤点的衰减或损耗 针对每个反射事件 损伤点给出反射功率以及回波损耗值 管理测试数据并形成测试报告 可以测试光纤的长度 二 光纤测试背景知识 二 光纤传输背景知识 1 光纤的结构 纤芯 包层 沿光纤长度方向均匀沉积的纤芯 石英包层 9 125 250 涂覆包层 二 光纤传输背景知识 2 光纤的类型 多模光纤具有较大的芯包比 50 62 5um 单模光纤具有较小的芯包比 9或10um 二 光纤传输背景知识 3 多模与单模的不同 多模允许光以许多不同的路径 模式 传播 单模仅允许光以一个路径 模式 传播 二 光纤传输背景知识 4 光纤传输系统 光信号入 光信号出 石英玻璃光纤 电信号进 电光转换 光电二极管 原始信号 改变光强度 模拟系统改变开关状态 数字系统 发射机 电信号出 二 光纤传输背景知识 5 光纤的导光原理我们知道 当光线在均匀介质中传播时是以直线方向进行的 但在到达两种不同介质的分界面时 会发生反射与折射现象 当光在光纤中发生全反射现象时 由于光线基本上全部在纤芯区进行传播 没有光跑到包层中去 所以可以大大降低光纤的衰耗 反射与折射 全反射 二 光纤传输背景知识 6 背向瑞利散射当OTDR通过不均匀的沉积点时 它的一部分光功率会被散射到不同的方向上 向光源方向散射回来的部分叫做背向散射 由于散射损耗的原因 这一部分光脉冲强度会变得很弱 纤芯 1 2 沉积点 二 光纤传输背景知识 7 菲涅尔反射仅仅发生于光纤的端面 光信号通过光纤的端面 类似于手电筒的光穿过玻璃窗 一部分光以入射时相同的角度反射回来 反射回来的光强可达入射光强度的4 光的反射现象 菲涅尔反射 光纤端面质量不同 返回OTDR的反射光强度也不同 三 OTDR的结构及测试原理 三 OTDR的结构及测试原理 1 OTDR的结构 控制系统 CRT或LCD显示器 激光器 探测器 耦合器 分路器 待测光纤 三 OTDR的结构及测试原理 2 OTDR的测试原理 t0 t1 d t t1 t0 C 光速 3x10 8m s n 光纤纤芯的折射率 如果折射率 n 设置不正确 所测出的距离也将是错误的 四 OTDRD的使用 四 OTDR的使用 1 OTDR的性能参数 动态范围盲区距离精确度 四 OTDR的使用 性能参数 1 1动态范围 定义 把初始背向散射电平与噪声电平的差值 dB 定义为动态范围 动态范围的作用 动态范围可决定最大测量长度 动态范围的表示方法 有峰 峰值 又称峰值动态范围 和信噪比 SNR 1 两种表示方法 动态范围与测量范围关系示意图 四 OTDR的使用 性能参数 1 2盲区 定义由活动连接器和机械接头等特征点产生反射 菲涅尔反射 后 引起OTDR接收端饱和而带来的一系列 盲点 称为盲区 OTDR的盲区一般分为衰减盲区和事件盲区 盲区会随着脉冲展宽的宽度的增加而增大 增加脉冲宽度虽然增加了测量长度 但也增大了测量盲区 所以 在测试光纤时 对OTDR附件的光纤和相邻事件点的测量要使用窄脉冲 而对光纤远端进行测量时要使用宽脉冲 四 OTDR的使用 性能参数 衰减盲区衰减盲区是Fresnel反射之后 OTDR能在其中精确测量连续事件损耗的最小距离 所需的最小距离是从发生反射事件时开始 直到反射降低到光纤的背向散射级别的0 5dB为止 光纤 连接器 四 OTDR的使用 性能参数 事件盲区事件盲区是Fresnel反射后OTDR可在其中检测到另一个事件的最小距离 换而言之 是两个反射事件之间所需的最小光纤长度 为了建立规格 最通用的业界方法是测量反射峰的每一侧 1 5dB处之间的距离 光纤连接器 事件盲区 1 5 B m 四 OTDR的使用 性能参数 1 3距离精确度距离精度是指测试长度时仪表的准确度 又叫一点分辨率 OTDR的距离精度与仪表的采样间隔 时钟精度 光纤折射率 光缆的成缆因素和仪表的测试误差有关 影响距离精度的因素 抽样间隔 间隔越大 影响越大 因此要求最小抽样间隔越小越好 折射率 是工厂应该出具的固定参数 绞缩率 光纤长度与光缆长度的比例 有助于实地勘查故障位置 经验为两者相差5 10 左右 四 OTDR的使用 2 OTDR的参数设置自动模式测试手动模式参数设置 四 OTDR的使用 参数设置 2 1自动模式测试进入设置菜单选择自动模式按测试键屏幕显示测试曲线以及事件表 平均化完成后 曲线可被自动保存并生成报告可以使用PC软件来离线分析及管理测试结果 在自动模式下 OTDR会自动决定最佳的参数设置 脉宽 平均化次数 距离范围等 四 OTDR的使用 参数设置 2 2手动模式参数设置在手动模式下 我们需要设置的参数有 脉宽 捕获时间 平均化 折射率 距离范围 波长 脉宽 控制发射进光纤的激光的多少 一个短的脉宽具备较高的分辨率以及较短的盲区 但是动态范围却较小 一个长的脉宽具备较高的动态范围 但是其分辨率却变小了 同时盲区将增大 一般脉宽可设置为30ns左右 四 OTDR的使用 参数设置 捕获时间 OTDR用于获取及平均化数据点的时间 增加捕获时间有助于在不影响分辨率及盲区的情况下改善动态范围 通常将平均化时间设置为10 20秒即可 而有时候我们会使用较短的脉宽来观察曲线的某些细节 此时就应该将平均化时间延长以得到更清晰的曲线 5s 30s 20s 四 OTDR的使用 参数设置 折射率 折射率将OTDR测得的时间转换为距离 并显示于测试曲线上 输入合适的折射率数值将能确保准确的光纤长度测试 一般折射率由厂商提供 距离范围 一般仪器中设置的距离必须大于光纤的实际距离 波长 对同一根光纤 不同波长下进行的测试会得到不同的损耗结果 测试波长越长 对光纤弯曲越敏感 1550nm下测试的接头损耗大于在1310nm处的测试值 如果可能 总是同时测试1310和1550纳米两个波长以便比较不同波长上的测试结果 判断光缆是否受到应力 四 OTDR的使用 3 OTDR的常用测试方法用导引光纤消除盲区双波长测试双向测试 四 OTDR的使用 常用测试方法 3 1用导引光纤消除盲区使用一根导引光缆 即测试纤 令光纤链路头端的连接器特性被表征出来 这样做的好处是可以将测试头端的连接器移至OTDR的盲区之外 同样 如果有必要的话 链路尾端的连接器也可以使用一根接收光缆来测得 导引光缆的长度一般在100 1000m为宜 其实 长度的要求是取决于OTDR的盲区大小的 理论上来说导引光缆的长度最小应为衰减盲区的两倍 但实际中往往要更长一些 四 OTDR的使用 常用测试方法 3 2双波长测试意义 分辨弯曲和熔接点 原理 波长越大对微弯越敏感 也就是波长越大插入损耗值越大 方法 比较在两个波长上的测试结果 如果插入损耗值相差过大 可以判断为弯曲 小知识为什么微弯会有较大损耗 答 如果弯曲半径太小 会造成弯曲部位发生光泄露 造成光能量损失 所以会有较大损耗 可以使用 红光光源 验证 四 OTDR的使用 常用测试方法 3 3双向测试主要意义 修正伪增益带来的测试误差 方法 双向测量损耗值相加取平均 注意 不是绝对值相加 而是带有正负号相加 或者说应该绝对值相减取平均 其他意义 盲区的弥补双向曲线比较帮助修正漏测事件 伪增益图 四 OTDR的使用 4 读懂OTDR的测试曲线 测试端头反射连接器熔接点宏弯曲机械接续子光纤末端或断点鬼影 四 OTDR的使用 读懂OTDR的测试曲线 四 OTDR的使用 读懂OTDR的测试曲线 4 1测试端头反射在OTDR的测试光口与测试尾纤或跳线之间存在耦合连接 反射 这一现象存在于曲线的最左端 反射比 PC连接头 45dBUPC连接头 55dBAPC连接头 65dB插入损耗 无法测量 四 OTDR的使用 读懂OTDR的测试曲线 4 2连接器光纤连接器将两根光纤机械地连接耦合在一起 但同时在连接处会产生一个反射事件 反射比 PC连接器 45dBUPC连接器 55dBAPC连接器 65dB插入损耗 0 5dB 良好的连接头一般插损在0 2dB以内 四 OTDR的使用 读懂OTDR的测试曲线 4 3熔接点一个熔接点是由熔接机热熔两根光纤并接续造成的 反射比 无插入损耗 0 1dB 四 OTDR的使用 读懂OTDR的测试曲线 4 4宏弯曲宏弯曲是指光纤的物理弯曲 光波长越长 弯曲损耗越大 因此如要区分一个损耗是弯曲还是熔接点 则可以使用双波长测试典型为1310 1550nm 反射比 无插入损耗 随弯曲程度 波长的变化而变化 四 OTDR的使用 读懂OTDR的测试曲线 4 5机械接续子一个机械接续子通过将两根光纤在它的内部对准的方式来进行物理耦合 反射比 35dB插入损耗 0 5dB 一般机械接续子 也称冷接子 主要应用于FTTH接入 极少用于城域传输网及更高级别的网络 四 OTDR的使用 读懂OTDR的测试曲线 4 6光纤末端或断点一个光纤末端或断点通常存在于一根光纤的终点 末端的反射效果取决于光纤断点端面的平整度及其所处环境 反射比 暴露于空气中的PC连接头 14dB暴露于空气中的APC连接头 35dB插入损耗 高 通常情况下 OTDR并不能告诉你光纤的末端究竟是正常的终点还是一个切割点或断裂点 由于在曲线上看上去都差不多 所以你必须根据实际自己判断 四 OTDR的使用 读懂OTDR的测试曲线 4 7鬼影一个鬼影的出现是我们所不希望看到的 它是由于一个较大的反射所造成的 在曲线上会产生 回声 鬼影通常会出现在光纤末端之后 往往它到二次反射点的距离正好是反射点至二次反射点距离的两倍 反射比 小于它的源反射插入损耗 无 四 OTDR的使用 5 OTDR曲线分析 正常曲线分析事件分析常见现象分析 四 OTDR的使用 曲线分析 5 1正常曲线分析如下图1 判断曲线是否正常的方法 1 曲线主体斜率基本一致 且斜率较小 说明线路衰减常数较小 衰减的不均匀性较好 2 无明显 台阶 说明线路接头质量较好 一般指标要求 接头损耗 双向平均值 0 1dB 个 3 尾部反射峰较高 说明远端成端质量较好 四 OTDR的使用 曲线分析 注 按照国标YD T901 2001的规定 Bl 1和B4类单模光纤的衰减系数应符合下表规定 衰减不均匀性要求 在光纤后向散射曲线上 任意500m长度上的实测衰减值与全长上平均每500m的衰减值之差的最坏值应不大于0 05dB 衰减点不连续性要求 对B1 1类单模光纤 在1310nm波长 一连续光纤长度上不应有超过0 1dB的不连续点 在1550nm波长 一连续光纤长度上不应有超过0 05dB的不连续点 对B4类单模光纤 在1550nm波长 一连续光纤长度上不应有超过0 05dB的不连续点 四 OTDR的使用 曲线分析 5 2事件分析 OTDR测量显示 非反射事件 反射事件 光纤尾端 熔接 弯折 活动连接器 机械固定接头 断裂 光纤尾端 四 OTDR的使用 曲线分析 5 3常见现象分析 伪增益现象一个 增益 是一种熔接点的负损耗 当两根具有不同后向散射系数的光纤熔接在一起时会出现这种现象 后向散射系数大的在后 测试时可采取 双向测试法 测试 四 OTDR的使用 曲线分析 鬼影现象 通常在短链路测量时出现较多 所谓鬼影就是与事实不符的影像 有时原因较为复杂 常见的鬼影是由于连接器连续反射造成 鬼影 a b a b c 由于反射脉冲在首个连接器再次发生反射 对光纤进行了第二次探测 扫描的距离是原来的两倍 探测脉冲 端面反射脉冲 再次反射 一 光纤质量的简单判别正常情况下 OTDR测试的光线曲线主体 单盘或几盘光缆 斜率基本一致 若某一段斜率较大 则表明此段衰减较大 若曲线主体为不规则形状 斜率起伏较大 弯曲或呈弧状 则表明光纤质量严重劣化 不符合通信要求 这种情况就是光缆受到挤压等 虽然没有反射事件 但是整体光缆纤芯质量下降 建议换缆 还有就是事件点集中 那是接头太多导致纤芯整体质量下降 二 波长的选择和单双向测试1550波长测试距离更远 1550nm比1310nm光纤对弯曲更敏感 1550nm比1310nm单位长度衰减更小 1310nm比1550nm测的熔接或连接器损耗更高 在实际的光缆维护工作中一般对两种波长都进行测试 比较 对于正增益现象和超过距离线路均须进行双向测试分析计算 才能获得良好的测试结论 三 接头清洁光纤活接头接入OTDR前 必须认真清洗 包括OTDR的输出接头和被测活接头 否则插入损耗太大 测量不可靠 曲线多噪音甚至使测量不能进行 它还可能损坏OTDR 避免用酒精以外的其它清洗剂或折射率匹配液 因为它们可使光纤连接器内粘合剂溶解 五 OTDR注意事项 四 折射率与散射系数的校正就光纤长度测量而言 折射系数每0 01的偏差会引起7m km之多的误差 对于较长的光线段 应采用光缆制造商提供的折射率值 五 鬼影的识别与处理在OTDR曲线上的尖峰有时是由于离入射端较近且强的反射引起的回音 这种尖峰被称之为鬼影 识别鬼影 曲线上鬼影处未引起明显损耗 沿曲线鬼影与始端的距离是强反射事件与始端距离的倍数 成对称状 消除鬼影 选择短脉冲宽度 在强反射前端 如OTDR输出端 中增加衰减 若引起鬼影的事件位于光纤终结 可 打小弯 以衰减反射回始端的光 五 OTDR注意事项 六 正增益现象处理在OTDR曲线上可能会产生正增益现象 正增益是由于在熔接点之后的光纤比熔接点之前的光纤产生更多的后向散光而形成的 事实上 光纤在这一熔接点上是熔接损耗的 常出现在不同模场直径或不同后向散射系数的光纤的熔接过程中 因此 需要在两个方向测量并对结果取平均作为该熔接损耗 在实际的光缆维护中 也可采用 0 08dB即为合格的简单原则 10 lg 输入功率 输出功率 0db时 也就是输入输出1 1时 相当于没有损耗 但是发生小于零的情况 即 Xdb时 说明输出大于输入了 显然不可能 以上就是对这种情况的解释 七 附加光纤的使用附加光纤是一段用于连接OTDR与待测光纤 长300 2000m的光纤 其主要作用为 前端盲区处理和终端连接器插入测量 一般来说 OTDR与待测光纤间的连接器引起的盲区最大 在光纤实际测量中 在OTDR与待测光纤间加接一段过渡光纤 使前端盲区落在过渡光纤内 而待测光纤始端落在OTDR曲线的线性稳定区 光纤系统始端连接器插入损耗可通过OTDR加一段过渡光纤来测量 如要测量首 尾两端连接器的插入损耗 可在每端都加一过渡光纤 五 OTDR注意事项 五 OTDR注意事项 八 电池使用1 电池盒充电时的适宜外界温度为0 到40 之间 在冬天 北方地区应特别注意0 可在暖房内充电但应避免高温源 在夏天 南方地区应特别注意高温40 应在空调房或在阴凉通风之处充电 尽量不要开机充电 2 交流电源线一定要接地 如发现有一