《OTDR测试培训》PPT课件.ppt

1、接入维护中心 2013年1月,光缆线路OTDR测试应用培训,目录,光缆线路质量的全面检查 光缆线路损耗测量只有通过对光纤后向散射信号曲线的检测，才能发现光纤连接部位是否可靠，有无异常、光纤损耗随长度分布是否均匀、光纤全程有无微裂部位、非接头部位有无“台阶（损耗）”等异常；单盘测试可了解盘长以及有无断纤情况。 光缆线路损耗的辅助测量 目前高质量的OTDR对测量光缆线路来说，损耗测量可以获得重复性、准确度较高的优点。OTDR测量方法容易掌握，测量结果较为客观，作为光缆线路的辅助测量十分必要。对于一般线路工程用后向法测量光纤线路损耗，可以直接采用OTDR法获得数据。 光缆线路的重要档案 通过对光缆线

2、路的测试，可以获得准确度较高的线路维护资料，对维护具有很好的参考作用。由于测试曲线具有直观、可比性强、真实性强的优点，因此当发生光纤故障时，对照原曲线，可以较准确的判断障碍点,光缆线路测试的目的和意义,光缆线路测试类型,单盘测试是对光缆工程中运输到现场的光缆，进行单盘光缆传输、技术特性的检验。,光缆建设工程竣工对工程整个线路进行双向测试，对整个工程光缆传输、技术特性的全面检验。,光缆线路日常维护测试是技术维护的重要组成部分，通过对光缆线路的光特性测试，可以了解光缆的工作状态，掌握光缆线路实际运行情况。我局半年度光特性测试就属于日常维护测试。,光缆线路障碍测试是判断光缆障碍类型的主要手段，能准确

3、判断机务障碍和线路障碍，通过测试也能精确的判断障碍点的位置,维护料测试与工程单盘测试基本相同，主要对维护抢修用单盘光缆进行传输、技术特性的检验，以确定维护材料可用性。,光缆线路工程测试,光缆线路维护测试,日常维护测试,光缆线路障碍测试,维护料测试,单盘测试,竣工测试,光缆线路光特性测试项目,光缆线路光特性测试项目 光特性测试主要包括光纤的传输特性以及与传输特性相关的一些项目，主要有光缆的长度（KM）、光纤全程损耗（dB）、光纤衰减(dB/km)、插入损耗（dB）、后向散射曲线及光纤的折射率（n=c/v）等。,工程,利用其激光光源向被测光纤发送一光脉冲，光脉冲在光纤本身及各特征点上会有光信号反射

4、回OTDR。 反射回的光信号通过一个定向耦合器耦合到OTDR的接收器，并在这里转换成电信号，最终在显示器上显示出结果曲线。 OTDR的组成方框图如下：,测试原理,目录,工程,背向散射,定义：光纤自身反射回的光信号 原因：主要指瑞利散射，由于光纤折射率的不同引起，瑞利散射是四面八方的，其中沿光纤原链路返回OTDR的散射光称为背向散射光 应用：OTDR正是利用其接收到的背向散射光强度的变化来衡量被测光纤上各事件损耗的大小,工程,光纤中熔接头和微弯都会带来损耗，但不会引起反射，由于他们的反射较小，故称非反射事件 在OTDR测试结果曲线上，以背向散射电平上附加一突然下降台阶的形式来表现 见图：OTDR

5、测试事件类型及显示,非反射事件,工程,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，把反射幅度较大的事件称为反射事件 反射值（常以回波损耗表示）是由背向散射曲线上反射峰的幅度决定,反射事件,工程,平整端面、末端接有活动连接器（平整、抛光）末端存在反射率为4%的菲涅尔反射 破裂端面，端面不规则性使光线漫射而不引起反射,光纤末端,显示曲线,显示曲线,反射式光纤末端,非反射式光纤末端,垂直切割的端面或未使用的连接器,无规则的光纤末端或小动态范围时,工程,测量光纤长度时必须选准光纤末端,几种光纤末端的识别,工程,测试曲线,熔接,弯曲,活动,连接器,机械固,定接头,断裂,光纤,末端,OTDR测

6、试事件类型及显示,工程,范围 是指距离 或显示范围。对这一参数的设置意味着告诉OTDR应该在屏幕上显示多长距离。为了显示整个光纤曲线，设置时这一范围必须大于被测光纤长度。,通常选择的测试范围应比实际待测光纤长20% 。,对于25公里的光纤，选择13公里测试范围是过短了。,对于25公里的光纤，选择32公里测试范围是比较合适的,测试范围（一）,工程,必须注意，测试范围相对于被测光纤长度不要差异太大，否则将会影响到有效分辨率。同时，过大的测试范围还将导致过大而无效的测试数据文件，造成存贮空间的浪费。,选择164Km 测试范围对于 7.6Km 的实际光纤来说是过长了。,文件尺寸: 9Km 范围 = 2

7、kbytes 164Km 范围 = 10kbytes,测试范围（二）,脉冲宽度（一）,脉冲宽度 表示脉冲的时间长度，同时也可换算为脉冲在光纤上所占的空间长度。,OTDR注入光纤的光沿着光纤的传播与水在管道内流动很相似。,30ns 脉宽,工程,对动态范围的影响： 对盲区的影响：,脉冲宽度越大,脉冲能量越大,OTDR动态范围越大,幅度,相同,脉冲宽度越大,盲区越大,较窄脉冲,较小盲区,能分辨出光纤 中两个接近的 机械接头,宽脉冲,不能分辨,脉冲宽度（二）,工程,脉冲宽度 与盲区和动态范围直接相关。 在下图中，用8个不同的脉冲宽度测量同一根光纤。最短的脉宽获得了最小的盲区，但同时也导致了最大的噪声。

8、最长的脉宽获得了最光滑的测试曲线，与此同时，盲区长达接近1公里。,使用中等脉宽获得了较好 的盲区和清晰的曲线,曲线最光滑但盲区最大,最短的盲区但噪声很大,长脉宽,中等脉宽,短脉宽,脉冲宽度（三）,工程,活动连接器和机械接头等特征点产生反射（菲涅尔反射），引起OTDR接收端饱合而带来的一系列“盲点”盲区 衰减盲区 盲区 事件盲区,盲区,从反射峰的起始点到接收器从饱和峰值恢复到距线性背向散射后延线上0.5dB点间的距离,从反射峰的起始点到接收器从饱和峰值恢复到距峰值0.1dB点间的距离 盲区决定2个可测特征点的靠近程度 盲区有时也称OTDR的2点分辨率 盲区越小越好,工程,盲区-事件、衰减盲区示意

9、图,在被测光纤始端，脉冲宽度的影响是显而易见的。 下图中，位于540米处的第一个接头点在长脉宽下观察不到。,3,000,950, 250,长脉宽,中脉宽,短脉宽,工程,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 脉冲宽度 平均时间 反射 OTDR接收电路设计,盲区-盲区和动态范围的关系,工程,965m 3,165ft,540m 1,773ft,7620ns,960ns,120ns,不同的脉宽在接头处会产生不同长度的拖尾。 对于不同的脉宽，拖尾长度亦有不同，下图例中960ns脉宽时的拖尾淹没了第二个接头。机械接

10、头在同样脉宽下的拖尾将大于熔接接头。 这里所谈及的拖尾即是我们通常所说的事件盲区。,350,70,拖 尾,定义：初始背向散射电平与噪声底电平的差值（dB） 动态范围的作用：决定最大测量长度；大动态范围可提高远端小信号的分辨率 动态范围的表示方法： 峰-峰值（峰值）动态范围：背向散射电平初始点电平值与噪声峰值电平之差 信噪比（SNR=1）动态范围：背向散射电平初始点电平值与噪声电平均方根值之差,动态范围（一）,工程,动态范围的应用： 动态范围的大小决定仪器可测量光纤的最大长度；不够大时，远距离背向信号会被噪声淹没，而观察不到接头、弯曲等小特征点 所需仪表的动态范围等于观察事件点损耗所需信噪比加上

11、光纤的链路损耗,动态范围（二）,背向散射电平初始值,22dB链路损耗,动态范围,（SNR=1）,观察事件损耗所需信噪电平值,34dB,动态范围应用示意图,工程,脉宽决定了可测试的光纤长度 较长的脉宽可得到较大的动态范围.,以长脉宽 (7620ns) OTDR能够测量 很远。 但盲区也比较大。,以中等脉宽 (120ns) 测量 20公里。噪声变的比较大。,以中等脉宽 (960ns) OTDR能够较好地测量 40余公里。 盲区也比较适中。,All measurements taken at 1310nm Wavelength,动态范围（三）,工程,1550nm 曲线,1310nm 曲线,对同一根光

12、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.下图中，第一个熔接点存在弯曲问题，而另外的熔接点在两测试波长下状态近似，这表明光纤未受力。,波长,原则: 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。,工程,分辨率（数据采样间隔） 确定了事件点的定位精度 OTDR在测试时沿光纤长度方向以固定的间隔进行数据采样，采样间隔越短，采集的数据也越多，同时意味着定位精度越高，但与此同时测试花费的时间也会越长，测试结果文件也越大。,文件大小: 8m 采样 =

13、 4kbytes 1m 采样= 32kbytes,光纤端点的读出值可能由于+/-一个采样点而不同。在此情况下，由于分辨率设置而导致的读出误差可能达到 8米 。,红线 = 1m 分辨率 绿线 = 8m 分辨率,分辨率,平均,平均 (有时也称为扫描) 可降低测试结果曲线的噪声水平，提高判读精度。测试时，可以设定扫描次数为快, 中, 慢等三挡或一个特定的时间长度。长的平均时间使你能够获得较好的结果曲线。 如果你使用较短的测试脉宽或测试较长的光缆区段，就应该选择较长的平均时间。,噪声 会导致曲线的变化， 增加平均次数可降低噪声电平.,慢扫描,快扫描,工程,OTDR测试曲线是将每次输出脉冲后的反射信号采

14、样，并把多次采样做平均处理以消除一些随机事件 OTDR动态范围是按贝尔实验室TRTSY-00196中定义的平均时间为3min时的指标 为提高测试速度，缩短整体测试时间一般测试时间可在0.53min内（建议30s）,平均时间,噪声电平,越长,越接近最小值,平均-平均时间对动态范围的影响,工程,10s后,3min后,平均平均时间对动态范围的影响,目录,采样区必须位于接头点两侧的线性区，不可跨越接头点。,LSA法与2-点法接头损耗测试的比较,无衰耗,0.3dB 接头衰耗,真实衰耗 = (-0.5 + 0.5) / 2 = 0.0dB,真实的熔接衰耗 = (-0.2 + 0.8) / 2 = 0.3d

15、B,假增益的来源,工程,采样间隔的影响 时钟的影响 折射率的影响 光缆成缆因数 的影响 仪表的测试误差,距离精度（一）,采样间隔,越小,仪表测试精度越高,由采样点偏差 带来的测量 误差越小,仪器距离计算公式：L = V * T = T * C/n C光在真空中的速度 n纤芯的折射率 T光在光纤中传播时间的一半 为减小折射率的影响，输入的折射率必须准确；当几段光缆折射率不同时可分段测试，以减小测试误差,当采用仪表内部时钟时，对测试精度影响较小 当采用外部时钟时，测量精度取决于外部时钟的精度,OTDR测试的是光纤的长度，通常光纤长度大于光缆长度 光缆成缆时扭绞系数一般为0.7%左右,仪表的设计 仪

16、表的制造技术 仪表应用软件,CO,SP#1,SP#2,SP#3,光缆敷设时可能不直或上下左右偏离路由. 每一光纤在光缆内是松弛的，且在接头盒内有不同长度的盘留。,测试距离较短:沿着地面. 测试距离较接近:沿着光缆. 测试距离较长:光纤长度.,OTDR测量光纤长度 !,断点位置,距离精度（二）,CO,SP#1,SP#2,SP#3,断点位置,技巧: 1. 根据参考地标提高断点定位精度. 2. 从故障点附近的已知点进行判读. 3. 从光缆的两端进行测试.,距离精度（三）,回波损耗（回损）：光波反向传输时的损耗 反射损耗：光波正向传输时由于反射造成的损耗,回波损耗与反射损耗,回损越小，反射波越大，链路

17、性能越差；回损越大，反射波越小，链路性能越好 反射损耗越大，反射波越大，链路性能越差；反射损耗越小，反射波越小，链路性能越好 减小反射峰的措施 OTDR的输出端面应经常清洗，每次测试都要清洗被测光纤端面 处理好光纤端面,目录,工程,典型的后向散射信号曲线,a、输入端的Fresnel反射区（即盲区） b、恒定斜率区 c、局部缺陷、接续或耦合引起的不连续性 d、光纤缺陷、二次反射余波等引起的反射 e、输出端的Fresnel反射,工程,A 为盲区， B 为测试末端反射峰。测试曲线为倾斜的，随着距离的增长，总损耗会越来越大。用总损耗（ dB ）除以总距离（ km ）就是该段纤芯的平均损耗（ dB/Km

18、 ）。,原因：（1）仪表的尾纤没有插好，光脉冲根本打不出去； （2）断点位置比较进， OTDR 不足以测试出距离来； 方法：（1） 要检查尾纤连接情况 （2） 把 OTDR 的设置改一下，把距离、脉冲调到最小，如果还是这种情 况的话，可以判断 1 尾纤有问题； 如果是尾纤问题，更换尾纤,正常曲线,异常情况,实际在测试中最常见的异常曲线、原理和对策,工程,这种情况比较多见，曲线中间出现一个明显的台阶，多数为该纤芯打折，弯曲过小，受到外界损伤等因素造成。,台阶,这种情况一定要引起注意！曲线在末端没有任何反射峰就掉下去了，如果知道纤芯原来的距离，在没有到达纤芯原来的距离，曲线就掉下去了，这说明光纤在

19、曲线掉下去的地方断了，或者是光纤远端端面质量不好,曲线远端没有反射峰,非反射事件 (台阶),现象：在光纤纤连接器、耦合器、熔接点处产生一个明显的增益； 原因：模场直径不匹配造成的； 对策：测试衰减和接头损耗必须双向测试，取平均值,实际在测试中最常见的异常曲线、原理和对策,实际在测试中最常见的异常曲线、原理和对策,现象：光纤未端无菲涅尔反射峰，曲线斜率、衰减正常，无法确认光纤长度 原因：光纤未端面上比较脏或光纤端面质量差； 对策：清洗光纤未端面或重新做端面；,现象：曲线成明显弓形，衰减严重偏大或偏小，无菲涅尔反射峰； 原因：量程设置错误（不足被测光纤长度2倍以上）； 对策：增大量程,现象：在曲线

20、斜率恒定的曲线中间有一个“小山峰”（背向散射剧烈增强所致） 原因：（1）光纤本身质量原因（小裂纹）； （2）二次反射余波在前端面产生反射； 对策：在这种情况下改变光纤测试量程、脉宽、重新做端面，再测试如“小山峰”消失则为原因（2），如不消失则为原因（1）,现象：在整根光纤衰减合格，曲线大部分斜率均匀，但在菲涅尔反射峰前沿有一小凹陷 原因：未端几米或几十米光纤受侧压； 对策：复绕观察有无变化,实际在测试中最常见的异常曲线、原理和对策,现象：尾纤与过渡纤有部分曲线出现有规则的曲线不良，但被测光纤后半部分曲线正常，整根被测光纤衰减指标基本正常； 原因：一般是由设备本身和测试方法综合造成的； 对策：关

21、机，重新起动，对各个光纤接触部分进行清洁,实际在测试中最常见的异常曲线、原理和对策,测试距离过长,这种情况是出现在测试长距离的纤芯时， OTDR 所不能达到的距离所产生的情况，或者是距离、脉冲设置过小所产生的情况。如果出现这种情况， OTDR 的距离、脉冲又比较小的话，就要把距离、脉冲调大，以达到全段测试的目的，稍微加长测试时间也是一种办法。,实峰,幻峰,幻峰（鬼影）的识别曲线上鬼影处未引起明显损耗图（a）；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，成对称状图（b） 消除幻峰（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

22、衰减反射回始端的光,幻峰,实峰,幻峰（鬼影）的识别与处理,实际在测试中最常见的异常曲线、原理和对策,目录,盘测是对到货后但仍绕在缆盘上的光缆进行的简单验收测试，通过这一测试，用户可以得知光缆的盘长、连续性、成缆过程中是否有缺陷以及整个缆的平均衰耗。,短脉宽 ：更为细致地观察光纤的状态 快速平均下的实时显示 ：缩短测试时间 固定光标 ：快速得到测试结果 固定损耗测试模式 ：dB/Km,盘 测,为了快速而精确地判断断点、既可让仪器全自动地设置测量也可手动设置测试参数 :,长脉宽 ：观察尽可能最长的光纤区段、同时最清晰地显示光纤终点位置 快或中平均 ：获得尽可能清晰的曲线 自动分析： OTDR准确地

23、报告故障点位置,故障定位,在故障抢修期间，你可能有必要观察两个很接近的接头点 间距甚至可能在几十米之内，此时你需要把故障点放大，同时用实时扫描观察接头操作，最后再完成整个测试得到接续损耗数据。,手动分析 ：自动分析可能不能正确地获得结果 短脉宽 ：同时观察两个较接近的事件点 实时扫描 ：观察接续过程. 中或慢平均 ：获得清晰的曲线、特别是在光缆较长时 较低的分辨率 ：加快测试速度,故障修复,光缆线路障碍的测试与查找,发生光缆线路障碍后，在端站或传输站使用OTDR对线路测试，以确定线路障碍的性质和部位。方法步骤大致如下。 1.用OTDR测试出故障点到测试端的距离 a.显示屏上没有曲线 b.曲线最远端位置与中继段总长明显不符 c.后向散射曲线的中部无异常，且最远端点又与中继段总长相符 d.显示屏上