光缆通信工程的测试

第6章 光缆通信工程的测试 主讲:尹晓霞,第6章 光缆通信工程的测试,一、测试的内容二、需测试的工序三、测试的仪表四、测试的项目五、光缆线路工程测试,一、测试的内容,光纤的衰减和衰减分布情况；光纤损耗；光纤的接头损耗；光纤的长度、障碍点的位置；光缆护层对地绝缘;接地电阻。,二、需测试的工序,光缆通信工程的工程测试和维护测试有光缆敷设前的单盘检验测试光缆接续的光纤接头损耗测试工程完工时的中继段光纤衰减的测试通信光缆线路障碍测试,三、测试的仪表,光源、光衰减器、光功率计；光时域反射仪（OTDR）；光损耗测试仪；光纤寻障仪、光纤显微镜、光万用表、光回损测试仪、光纤电话、光纤识别器、光纤端面检测仪 ;地阻仪。,（一）、光 衰 减 器,光衰减器是对光信号进行衰减的器件。光衰减器有两种类型，即可变光衰减器和固定光衰减器。衰减光功率的方法有：反射一部分光，吸收一部分光，在空间遮挡一部分光，用偏振片选择光的偏振面等。,光衰减器性能指标,光衰减器性能指标（深圳市新彭博科技发展有限责任公司）： 固定衰减值：1、2、3、5、10、15、20dB或任意 回波损耗：50dB（PC）、60dB（APC） 工作波长：1310nm或1550nm 衰减范围：0-30dB,（二）、常 用 光 源,光纤通信测量中使用的光源有三种：稳定光源、白色光源（即宽谱线光源）及可见光光源。,采用了先进的自动光功率控制（APC）技术，保证了输出光功率有极高的稳定性，达到了0.1dB/h的稳定度。特点：输出功率稳定度高 输出波长稳定 使用简便，可靠性高,通测CT-51xL系列激光光源,技术指标,（三）、光 功 率 计,光功率计是用来测量光功率大小、线路损耗、系统富裕度及接收机灵敏度等的仪表。根据可接收光功率大小的不同，可分成高光平型（测量范围为1040dBm）、中光平型（范围为055dBm）和低光平型（范围为：090dBm）三类；根据光波长的不同，可分为长波长型（范围为1.01.7m）、短波长型（范围为0.41.1m）和全波长型（范围为0.71.6m）三类；,光功率计一般都由显示器（又称指示器，属于主机部分）和检测器（探头）两大部分组成 。,光功率计的原理,型号： LPM-3Ta 测量波长 (nm)：850/1300/1310/1490/1550/1625 连接器：FC/SC/ST自动关机：具备（可调整） 外接电源：可选显示精度(dB)：0.01测量范围(dbm)：-70-+10,光维LPM系列光功率计技术参数,按光功率计上“”，选择1310nm，按“dBm”选择屏幕上出现dBm将原接处 （或则ODF）的尾纤取下连接至光功率计，等待光功率稳定后，读出测试值。一般在-10dBm到-25dBm之间。,注意：一定要注意光纤的清洁。,光功率计的使用,（四）、光纤识别器,它是一个很灵敏的光电探测器。当你将一根光纤弯曲时，有些光会从纤芯中辐射出来。这些光就会被光纤识别器检测到，技术人员根据这些光可以将多芯光缆或是接插板中的单根光纤从其他光纤中标识出来。光纤识别器可以在不影响传输的情况下检测光的状态及方向。为了使这项工作更为简单，通常会在发送端将测试信号调制成270Hz、1000Hz或2000Hz并注入特定的光纤中。大多数的光纤识别器用于工作波长为1310nm或1550nm的单模光纤光缆，最好的光纤识别器是可以利用宏弯技术在线地识别光缆和测试光缆中的传输方向和功率。,（五）、故障定位器,此设备基于激光二极管可见光（红光）源，当光注入光纤时，若出现光纤断裂、连接器故障、弯曲过度、熔接质量差等类似的故障时，通过发射到光纤的光就可以对光纤的故障进行可视定位。可视故障定位器以连续波（CW）或脉冲的模式发射。典型的频率为1Hz或2Hz，但也可工作在kHz的范围。通常的输出功率为0dBm(1Mw)或更少，工作距离为2到5km，并支持所有的通用连接器。,（六）、光时域反射仪（OTDR）,光时域反射仪（OTDR）：测量光纤的插入损耗、反射损耗、光纤链路损耗、光纤长度、光纤故障点的位置及光功率沿路由长度的分布情况（即P-L曲线）等。,1、OTDR原理框图,2、OTDR的用途,用OTDR可测量测纤长和事件点的位置；测光纤的衰减和衰减分布情况；测光纤的接头损耗；光纤全回损的测量；,（1）背向散射：光纤自身反射回的光信号。（2）非反射事件：光纤中的熔接头和微弯都会带来损耗，但不会引起反射。（3）反射事件：活动连接器、机械接头和光纤中的断裂点都会引起损耗和反射幅度较大的事件。（4）光纤末端：,3、基本术语,几种光纤末端的识别示意图,4、OTDR测试事件类型及显示,5、OTDR的性能参数 （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（SNR1）两种表示方法。,动态范围大小决定仪器可测量光纤的最大长度。, 动态范围的应用,初始背向散射电平与一定测量精度下的可识别事件点电平的最大衰减差值被定义为测量范围 。, 测量范围与动态范围的关系,距离刻度是表示OTDR测量光纤的长度指标，是OTDR的主要参数。, 距离刻度, 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。 衰减盲区： 事件盲区：,（2）盲区,盲区：决定OTDR横轴上事件的精确程度。动态范围：决定OTDR纵轴上事件的损耗情况和可测光纤的最大距离。影响动态范围和盲区的因素： a脉宽的影响b平均时间对动态范围的影响 c反射对盲区的影响, 盲区和动态范围间的关系,平均时间对动态范围的影响,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。,（3）距离精度,采样间隔对测试的影响,分段设置折射率示意图,（1）光纤类型不匹配（2）增益现象（3）盲区的影响消除（4）幻峰（又叫鬼点）,6常见问题,伪增益现象及产生原因,用接入光纤消除盲区示意图,用接入光纤测试第一个活动连接器示意图,游标B确定示意图,添加界标示意图,双向测量示意图,减测量显示示意图,四、测试的项目（一）光纤损耗的测量,衰减表明光纤对光能的传输损耗，对光纤通信系统的传输距离有决定性影响。损耗：衰减：式中，L为被测光纤长度(km)，P1和P2分别为输入光功率和输出光功率(mW或W)。1550 nm : 0.2 0.3dB/Km 1310 nm : 0.35 0.5 dB/Km850 nm : 2.3 3.4 dB/Km 光纤熔接点损耗：0.08dB/个测量有剪断法、插入损耗法和背向散射法,各类光纤的典型衰减常数,1、剪断法,剪断法是一种测量精度最好的办法，但是其缺点是要截断光纤，有破坏性。,（1）在输出端接光功率计，测出输出光功率为P1（ dBm）；（2）在输入端2米处剪断光纤，接入光功率计，测出输出光功率为P2（ dBm）； 即光纤损耗为：A=P1-P2（dB）,2、插入法,仪表：光损耗测试仪与剪断法原理类似，只不过用2米长的参考光纤的输出光功率代替输入光功率，测试结果精确度较高，但受活动连接器的连接效果影响较大，一般用在中继段衰减的测试。,参考设置,测试设置,3、背向散射法,OTDR：光时域反射仪法测量原理：主要根据瑞利散射和菲涅尔反射理论制成。,3、背向散射法 1） 优点,背向散射法与剪断法，以及插人损耗法相比，突出的优点是1它是一种非破坏性的测量方法。2它是一种单端口测量法，即测量只需在光纤的 一端进行。3它可以提供光纤损耗与长度关系的详细信息。因此，可检测光纤的物理缺陷或断裂点位置，测量接头损耗和位置，以及测量光纤长度等。,2）、 OTDR需设置的参数,距离范围：距离一般选被测纤长的1.5倍,使曲线占满屏的2/3为宜；脉冲宽度：脉宽越大，功率越大，可测的距离越长，但分辨率变低。脉宽越窄，分辨率越高，测量也就越精确。即长距离用宽脉宽，短距离用窄脉宽；选择光纤的工作波长：与光纤实际工作波长一致；设置光纤的折射率：与光纤实际的折射率一致，SM一般为1.45 1.48；（5）平均时间：,3）后向散射曲线,末端的菲涅尔反射脉冲,始端的菲涅尔反射脉冲,连接损耗,反射点,噪声,A=VA-VB dB =A / LAB dB/Km,4）、经验与技巧,(1)光纤质量的简单判别： 正常情况：单盘或几盘光缆斜率基本一致； 某段衰减较大：该一段斜率较大； 光纤质量严重劣化：曲线为不规则形状，斜率起伏较大，弯曲或呈弧状。(2)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。,(3)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。(4)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。,(5)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。 (6)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。,(7)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3002000m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。,（二）、光纤长度的测量,1、传输脉冲时延法设光脉冲经长度为L(m)，平均折射率为n的光纤传输后，其传输时延Dt为DtnL/c (s) 式中，c为真空中光速（3108m/s），此式可改写为LcDt/n (m),2、反射脉冲时延法光纤长度便可由下式求得Lc2t/2n,背向散射法不仅可以测量损耗系数，还可利用光在光纤中传输的时间来确定光纤的长度L。显然， 式中，c为光速，n1为光纤的纤芯折射率，t为光脉冲发出到返回的时间。 ,（三）、偏振模色散的测试,G652、G655单模光纤，一般均应按设计要求测量中继段偏振模色散（PMD）。PMD系数（XPMD）应符合设计规定值或参照附录B。测量值应记入中继段测试记录。,单模光纤衰减系数及偏振模色散系数指标,G.655单模光纤,（四）、光缆线路对地绝缘测试,光缆线路对地绝缘，应在监测接头标石的引出线测量金属护层的对地绝缘，测量仪表一般采用高阻计。若测值较低时应采用500伏兆欧表进行校验。光缆线路对地绝缘电阻值应符合相应的规定，测量值应记入中继段测试记录。,光缆线路对地绝缘测试,测绝缘电阻的方法检查接线摇表测试读数先放电再拆线,（五）接地电阻的测试,接地电阻的测试方法调0打接地棒选量程。接线摇表，测试读数注意事项,光纤接头损耗现场监测通信光缆线路障碍测试,五、光缆线路工程测试,（一）、光缆敷设前的单盘检验测试,测试的光特性参数:单盘光缆衰减、单盘光缆长度、单盘光缆背向曲线测试的电特性参数:单盘绝缘特性、单盘耐压特性测试仪表OTDR、高阻计测试指标定货合同的规定或设计要求,单盘检验测试,光缆现场检验应测试光纤衰减常数和光纤长度。一般使用光时域反射仪（OTDR）测试光纤衰减，检查后向散射曲线，并测试光纤长度。光缆金属护套对地绝缘电阻应符合出厂标准，一般应大于10000兆欧公里。注意：单盘光缆检验完毕，应恢复光缆端头密封包装及光缆盘包装。,单盘检验测试,光缆长度的复测（1 ）抽样为100 。 （2 ）按厂家标明的光纤折射率系数用光时域反射仪（OTDR） 进行测量 。 （3 ）按厂家标明的光纤与光缆的长度换算系数计算出单盘光缆长度 。 （4 ）光缆长度要求厂家出厂长度只允许正偏,光缆单盘损耗测量,（1 ）现场损耗测量的特点和要求 测量设备要求仪表化。 光源应是单一波长性质的，应选择满足0.85 ，1.3 或1.55m 不同波长要求的光源。 测量仪表应经过校准，当几部仪表同时测量时应注意统调。 测量方法OTDR法； 测量精度偏差要求不超过表4-1中的规定。 测试人员应经过训练并有较高的素质 。,光纤后向散射信号曲线观察,对信号曲线的评价方法，根据以往的经验可按下列方法评价、处理。 发现反射峰或不明显的反射点，必须反复测量确认故障性质。 当确认光纤存在断点或微伤时，必须处理后方可施工。 对于严重缺陷，如曲线“台阶”明显、损耗增加较大则应考虑排除。 对于“台阶”不明显的一般缺陷，可视同“缓慢台阶”光纤，可以使用。,光缆护层的绝缘检查,光缆护层的绝缘，是指通过对光缆金属护层如铝纵包层（LAP） 和钢带或钢丝铠装层的对地绝缘的测量来检查光缆外护层（PE） 是否完好。 （1 ）护层对地绝缘测量 绝缘电阻的测量 绝缘强度的测量 （2）护层对地绝缘的一般要求 指标要求 护层对地绝缘测量的意义 光缆金属护层对地绝缘对光缆使用的意义 单盘检验测量护层绝缘的可能性,（二）、光缆接续的光纤接头损耗测试,为控制光纤连接质量，干线光缆施工要求在光纤熔接的同时采用OTDR进行现场监测。其优点： 提高了光纤接头的质量。使光缆实际盘长以及ODF架至接头点距离更精确。避免光纤出现错接。OTDR现场监测，可根据光纤类型、质量、施工条件、及技术水平、操作习惯选择监测方式。,（二）、光缆接续的光纤接头损耗测试,测试参数:光纤接头损耗测试仪表:OTDR测试指标:光纤熔接点损耗：0.08dB/个；光纤活动连接器损耗：=0.5dB/个,1、远端监测方式,将OTDR仪放在机房内，对正在连接的光缆中光纤进行连接损耗测试，测试人员通过电话或其它通讯工具与接续人员沟通，以便接续人员随时了解接续的质量。这种方法只能测出光纤接续的单方向损耗，接续完毕或接至全程的1/2时，应进行返向损耗的测量（根据中继段的长度和OTDR的测量动态范围决定），然后按OTDR双向测量的数据，计算出各个接续的平均损耗。,2、近端监测方式,OTDR仪始终设置在连接点前方一个盘长的距离处，这种方法通常用于干线施工。从防雷效果考虑，缆内金属元件在接头盒内断开。这种测试方法也应该进行反向测试并计算出光纤接续的平均损耗。,3、远端环回双向监测方式,这种方法是将缆内光纤在始端环接，即1# 同2 # 连接、3# 同4# 连接。测量时分别由1# 和2# 号测出接续的两个方向的接续损耗，即时算出光纤接头的平均损耗，以确定接续的质量。,_至_接头损耗测试记录,熔 接 机： OTDR：波 长： 折射率： 温度：,接续人： 测试人： 监理： 日期：,光缆线路工程竣工测试又称光缆的中继段测试，这是光缆线路施工过程中较为关键的一项工序。竣工测试是从光电特性方面全面地测量、检查线路的传输指标。竣工测试还应包括光缆线路工程的竣工验收。,（三）、中继段光纤衰减的测试,中继段光纤衰减的测试,中继段光纤线路衰减测量，应在完成光缆成端后，采用OTDR测试仪在ODF架上测量光纤线路外线口的衰减值。采用OTDR测试，应采取双方向测量取其平均值的方式。测试数据应包括：中继段光纤线路衰减（dB）、衰减系数（dB/Km）和光纤线路传输长度(Km)。测试结果及时记入中继段测试记录。光纤衰减系数应符合设计规定,中继段光纤后向散射曲线检查,中继段光纤后向散射曲线（即光纤轴向衰减系数均匀性）检查，应在光纤成端、沟坎加固等路面动土项目全部完成后进行。光纤后向散射曲线应均匀平滑，光纤波形及接头“台阶”无异常。光纤后向散射曲线检查可与光纤线路衰减测试同时进行。OTDR打印光纤后向散射曲线应清晰无误，并应收录于中继段测试记录。,光缆中继段竣工测试内容,1中继段光纤线路衰减系数（dB/Km）及传输长度（Km）；2中继段光纤线路后向散射曲线；3中继段光纤通道总衰减（dB）；4中继段光纤偏振模色散系数（PS/）； 5直埋光缆线路对地绝缘电阻（MKm）。,光纤线路衰减及光纤通道总衰减的定义：,中继段光纤线路衰减:采用OTDR通过尾纤(连接器插头)或光纤耦合测得的光纤链衰减(dB)或衰减常数(dB/Km)。,光纤线路衰减的测试,中继段光纤通道总衰减:采用光源、光功率计，通过光纤连接器测量S-R间的衰减值(dB)。中继段光纤通道总衰减，包括光纤线路损耗和两端连接器的插入损耗。应采用稳定的光源和光功率计经过连接器测量。一般可测量光纤通道任一方向（A-B或B-A）的总衰减（dB）。中继段光纤通道总衰减值应符合设计规定。测量值应记入中继段测试记录。,有插入法和后向散射法核心网光缆线路，应采用插入法测量。从中继段光缆线路衰减要求在带已成端的连接插件状态下进行测量来说，插入法是唯一能够反映带连接插件线路衰减的方法。后向散射法：OTDR仪都有盲区，使近端光纤连接器插入损耗、成端连接点接头损耗无法反映在测量值中；同样对成端的连接器尾纤的连接损耗由于离尾部太近也无法定量显示。,测量方法,中继段光纤线路衰减计算公式： L = iLi + Sn (dB) 式中：L-中继段光纤线路衰减(dB)； i-单盘光纤衰减系数(dB/Km) Li-光纤敷设后实际长度(Km)； S-光纤平均接头损耗(dB)； n-中继段内光纤接头总数(个)。衰减常数 L = L / L (dB) 式中：L-中继段光纤总长度(m)； L或L计算值验收时也可从测试记录中找得,中继段光纤线路衰减计算,中继段通道总衰减计算,中继段通道总衰减计算： = L + 2C (dB) 式中： -中继光纤通道总衰减； L -中继光纤线路总衰减； C -光纤连接器介入损耗,一般0.5dB。,（四）偏振模色散的测试,G652、G655单模光纤，一般均应按设计要求测量中继段偏振模色散（PMD）。PMD系数（XPMD）应符合设计规定值或参照附录B。测量值应记入中继段测试记录。,光缆线路工程验收测试项目内容,_至_中继段光纤线路衰减测试记录中继段长： Km 指标： dB/Km OTDR: 折射率:,测试波长: 测试人： 监理： 日期：,_至_中继段光纤偏振模色散系数测试记录 中继段长： Km 测试仪表：,测试人： 监理： 日期：,（五）光缆线路对地绝缘测试,光缆线路对地绝缘，应在监测接头标石的引出线测量金属护层的对地绝缘，测量仪表一般采用高阻计。若测值较低时应采用500伏兆欧表进行校验。光缆线路对地绝缘电阻值应符合相应的规定，测量值应记入中继段测试记录。,_至_光缆线路对地绝缘测试记录中继段长： Km 天气： 温度： C,测试人： 监理： 日期：,至 中继段光纤后向散射曲线（附图）（ nm波长）,通过对光缆线路的光电特性测试，可以了解光缆的工作状态，掌握光缆线路实际运行状况，正确判断可能发生障碍的位置和时间，为光缆线路提供可靠的技术资料。主要维护测试项目：光纤衰耗、对地绝缘电阻、接地电阻,（六）、光缆线路维护测试,光缆线路维护技术指标和测试周期,序,号,项,目,技,术,指,标,维,护,周,期,1,中继段光纤通道后向散射信号曲,线检查,竣工值,+0.1dB/km,（最,大变化量,5dB,）,主用光纤：按需,备用光纤：半年,（特殊情况适当缩,短）,r,100,W,m,5,W,100,W,m,r,500,W,m,10,W,2,防护接地,装,置地线电,阻,r,500,W,m,20,W,半年（雷雨季节前、,后各一次）,3,直埋接头盒测电极间绝缘电阻,5M,W,金属护套,2M,W,/,单盘,金