介紹一種OTDR光時(shí)域反射技術(shù)

光纖通信的發(fā)展對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到重要的作用。光纖通訊具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)：傳輸頻寬帶、損失消耗較少。光纖通信的建設(shè)起始于二十世紀(jì)九十年代，并且得到大規(guī)模的發(fā)展。

光纖通信作為承載著很大信息量的傳輸網(wǎng)絡(luò)，具有一定的風(fēng)險(xiǎn)和不穩(wěn)定性，為了保證光纖通信的順利運(yùn)行和安全，需要開(kāi)發(fā)一種能精確測(cè)量出光纖通信特性的工具或者是儀器。為適應(yīng)光纖通信中對(duì)光纖診斷的要求，產(chǎn)生了以背向瑞利散射為測(cè)量信號(hào)的光時(shí)域反射計(jì)（Optical Time-Domain Reflectometer，以下簡(jiǎn)稱(chēng) OTDR）。

OTDR光時(shí)域反射技術(shù)

OTDR 技術(shù)可以檢測(cè)光纖的鏈路損耗及健康狀況，因?yàn)槠渚哂袦y(cè)試整條光纖鏈路不同位置損耗的能力，從而可以根據(jù)OTDR 所測(cè)得的不同位置處的損耗進(jìn)行光纜健康狀況的評(píng)估。

根據(jù)脈沖光在光纖內(nèi)產(chǎn)生的背向瑞利散射光強(qiáng)，可以在光纖的單端實(shí)現(xiàn)光纖沿線衰減的測(cè)量；根據(jù)散射光到達(dá)時(shí)刻距脈沖光發(fā)射時(shí)刻的時(shí)問(wèn)差，可以對(duì)光纖各衰減點(diǎn)進(jìn)行空間定位。單端、無(wú)破損的光纖衰減測(cè)量和“光學(xué)雷達(dá)”效應(yīng)這兩個(gè)特征，使 OTDR 技術(shù)不僅很快取代了常規(guī)方法，而且在現(xiàn)場(chǎng)光纖故障點(diǎn)診斷和定位的應(yīng)用中顯示了獨(dú)特的優(yōu)越性能。

研究學(xué)者通過(guò)對(duì) OTDR的測(cè)量技術(shù)進(jìn)行不斷改進(jìn)和完善，使其測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍、空間分辨率、信噪比以及自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)識(shí)別和測(cè)量等性能得到很大的改進(jìn)。OTDR 系統(tǒng)可以在很大程度上解決光纖通信運(yùn)營(yíng)健康狀況問(wèn)題。

OTDR 工作原理

OTDR 利用光脈沖在光纖中傳輸時(shí)產(chǎn)生的背向散射現(xiàn)象，將大功率的窄脈沖光注入待測(cè)光纖，然后在同一端檢測(cè)沿光纖軸向返回的散射光功率，如下圖所示。入射光脈沖在線路中傳輸時(shí)會(huì)在沿途產(chǎn)生瑞利散射光和菲尼爾反射光，大部分瑞利散射光將折射入包層后衰減，其中與光脈沖傳播方向相反的背向瑞利散射光會(huì)沿著光纖傳輸?shù)骄€路的進(jìn)光端口。瑞利散射光的波長(zhǎng)與入射光的波長(zhǎng)相同，其光功率與散射點(diǎn)的入射光功率成正比。測(cè)量沿光纖軸向返回的背向瑞利散射光功率可獲得沿光纖傳輸損耗的信息，從而測(cè)得光纖的衰減。

光時(shí)域反射儀（OTDR）

光時(shí)域反射儀（OTDR）是檢測(cè)光纜完整性的重要工具， 可用于測(cè)量光纜長(zhǎng)度、測(cè)量傳輸性能和連接衰減，并檢測(cè)光纜鏈路的故障位置。那光時(shí)域反射儀（OTDR）的工作原理是什么？光時(shí)域反射儀（OTDR）的使用方法及使用注意事項(xiàng)又有哪些？

光時(shí)域反射儀（OTDR）的工作原理

光時(shí)域反射儀（OTDR）在測(cè)試光纜的過(guò)程中，儀器從光纜的一端注入較高功率的激光或光脈沖，并通過(guò)同一側(cè)接收反射信號(hào)。當(dāng)光脈沖通過(guò)光纜傳輸時(shí)，部分散射及反射將返回發(fā)射端。光時(shí)域反射儀（OTDR）只會(huì)測(cè)量強(qiáng)度較高的反射回來(lái)的光訊號(hào)，通過(guò)記錄信號(hào)從傳輸?shù)椒祷氐臅r(shí)間和信號(hào)在玻璃物質(zhì)中的傳輸速度，然后就可以利用公式計(jì)算出光纜的長(zhǎng)度。

與能直接測(cè)量光纜設(shè)備損耗的電源和電能表相比，光時(shí)域反射儀（OTDR）是間接工作的。光時(shí)域反射儀（OTDR）根據(jù)光的后向散射與菲涅耳反向原理制作，利用光在光纖中傳播時(shí)產(chǎn)生的后向散射光來(lái)獲取衰減的信息，從而間接地測(cè)量光纜損耗與故障位置。

光時(shí)域反射儀（OTDR）的功能

1、強(qiáng)大的FastReporter軟件應(yīng)用。采用強(qiáng)大的FastReporter軟件快速跟蹤數(shù)據(jù)并進(jìn)行脫機(jī)分析，形成直觀圖形界面，幫助用戶提高工作效率。

2、智能跡線分析。內(nèi)嵌智能跡線分析模塊，能快速準(zhǔn)確分析出測(cè)試曲線中的事件點(diǎn)及位置信息，并以事件表形式顯示。

3、超短事件盲區(qū)。OTDR具有≤0.8m的超短事件盲區(qū)，尤其適合于對(duì)超短的光纖鏈路或光纖跳線的測(cè)試。

4、便利的VFL功能。可視紅光故障功能可方便快捷地發(fā)現(xiàn)短距離光纖鏈路中斷點(diǎn)或損耗點(diǎn)位置，以便維護(hù)人員及時(shí)采取措施。

5、多種插口、靈活連接。完善的插口類(lèi)型：RJ-45、USB、電源插口等，連接靈活，USB口可通過(guò)數(shù)據(jù)線連接電腦直接導(dǎo)出測(cè)試數(shù)據(jù)。

6、人性化觸摸界面。透射式彩色液晶顯示屏，太陽(yáng)下也可清晰觀察測(cè)試結(jié)果，配合簡(jiǎn)潔的按鈕設(shè)計(jì)，操作簡(jiǎn)單靈活。

光時(shí)域反射儀（OTDR）的使用方法

光時(shí)域反射儀（OTDR）在連接測(cè)試尾纖時(shí)，首先要清潔測(cè)試側(cè)尾纖，然后將尾纖垂直儀表測(cè)試插孔處插入，并將尾纖凸起U型部分與測(cè)試插口凹回U型部分充分連接，并適當(dāng)擰固。在線路查修或割接時(shí)，被測(cè)光纖與OTDR連接之前，應(yīng)通知該中繼段對(duì)端局站維護(hù)人員取下光纖配線箱上與之對(duì)應(yīng)的連接尾纖，以免損壞光盤(pán)。

1、波長(zhǎng)選擇設(shè)置：選擇測(cè)試所需波長(zhǎng)，有1310nm，1550nm兩種波長(zhǎng)供選擇。

2、距離設(shè)置：首先用自動(dòng)模式測(cè)試光纖，然后根據(jù)測(cè)試光纖長(zhǎng)度設(shè)定測(cè)試距離，通常是實(shí)際距離的1.5倍 ，主要是避免出現(xiàn)假反射峰，影響判斷。

3、脈寬設(shè)置：儀表可供選擇的脈沖寬度一般有10ns，30ns，100ns，300ns，1μs，10 μs 等參數(shù)選擇，脈沖寬度越小，取樣距離越短，測(cè)試越精確，反之則測(cè)試距離越長(zhǎng)，精度相對(duì)要小。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般10KM以下選用100ns及以下參數(shù)， 10KM以上選用100ns及以上參數(shù)。

4、取樣時(shí)間設(shè)置：儀表取樣時(shí)間越長(zhǎng)，曲線越平滑，測(cè)試越精確。

5、折射率設(shè)置：根據(jù)每條傳輸線路要求不同而定。

6、事件閾值設(shè)置：指在測(cè)試中對(duì)光纖的接續(xù)點(diǎn)或損耗點(diǎn)的衰耗進(jìn)行預(yù)先設(shè)置，當(dāng)遇有超過(guò)閾值的事件時(shí)，儀表會(huì)自動(dòng)分析定位。

光時(shí)域反射儀（OTDR）的使用注意事項(xiàng)

1、光時(shí)域反射儀（OTDR）在工作時(shí)會(huì)發(fā)射高能量光信號(hào)，因此在測(cè)試期間禁止用眼睛直接對(duì)著端口查看，避免灼傷眼睛。

2、保持光時(shí)域反射儀（OTDR）測(cè)試口與光纜光口的清潔，避免造成測(cè)試無(wú)數(shù)據(jù)即光鏈路不能正常工作或者衰減測(cè)試不準(zhǔn)確等現(xiàn)象。

3、光時(shí)域反射儀（OTDR）測(cè)試口內(nèi)置陶瓷芯，非常易碎，因此避免大力扭動(dòng)與磕碰。

4、在光時(shí)域反射儀（OTDR）的測(cè)試過(guò)程中，不允許存在出儀表發(fā)射的信號(hào)之外的信號(hào)，一是會(huì)干擾測(cè)試的準(zhǔn)確性，二是會(huì)損壞光鏈路設(shè)備。

5、選取適當(dāng)?shù)臏y(cè)試距離和脈沖寬度，在不知道光纜的長(zhǎng)度時(shí)，可以先用儀表的自動(dòng)測(cè)試功能，大致了解待測(cè)光纜的質(zhì)量情況，然后再手動(dòng)設(shè)置合理的測(cè)試范圍和脈沖寬度等參數(shù)，用于精確定位光纜整體和各事件位置及損耗情況。

光時(shí)域反射儀（OTDR）的盲區(qū)解決方案

光時(shí)域反射儀（OTDR）的盲區(qū)起源于菲涅耳反向原理。盲區(qū)有兩類(lèi)，分別為事件盲區(qū)和衰減盲區(qū)。由于介入活動(dòng)連接器而引起反射峰，從反射峰的起始點(diǎn)到接收器飽和峰值之間的長(zhǎng)度距離，被稱(chēng)為事件盲區(qū)；光纖中由于介入活動(dòng)連接器引起反射峰，從反射峰的起始點(diǎn)到可識(shí)別其他事件點(diǎn)之間的距離，被稱(chēng)為衰減盲區(qū)。

盲區(qū)是指測(cè)試器暫時(shí)被大量反射光蒙蔽與直到它恢復(fù)并能再次讀取光線的這個(gè)時(shí)間區(qū)域。由于光時(shí)域反射儀（OTDR）的工作原理是根據(jù)時(shí)間來(lái)計(jì)算光纜長(zhǎng)度與故障點(diǎn)，因此，大量的反射將導(dǎo)致測(cè)試器需要更多的時(shí)間來(lái)恢復(fù)，而這就產(chǎn)生了盲區(qū)。盲區(qū)的限制使得光時(shí)域反射儀（OTDR）在很大程度上無(wú)法解決故障。

在使用光時(shí)域反射儀（OTDR）進(jìn)行測(cè)試時(shí)，盲區(qū)可以采用可視化故障定位器（VFL）來(lái)解決這一問(wèn)題。在電纜故障排除中可視化故障定位器（VFL）可作為光時(shí)域反射儀（OTDR）的補(bǔ)充，它能成功地覆蓋光時(shí)域反射儀（OTDR）由于盲區(qū)而無(wú)法檢測(cè)的范圍?？梢暬收隙ㄎ黄鳎╒FL）采用可見(jiàn)激光和SC、ST、FC以及FJ連接頭通用適配器設(shè)計(jì)，非常便于定位光纜，驗(yàn)證光纜的連通性和極性，幫助發(fā)現(xiàn)電纜中的斷點(diǎn)、連接器和接合點(diǎn)。因此對(duì)于解決與定位光時(shí)域反射儀（OTDR）盲區(qū)問(wèn)題，可視化故障定位器（VFL）是理想的解決方案。

光時(shí)域反射儀（OTDR）的測(cè)量解決方案

光時(shí)域反射儀（OTDR）廣泛應(yīng)用于光纜線路的維護(hù)、施工之中，可進(jìn)行光纖長(zhǎng)度、光纖傳輸衰減、接頭衰減和故障定位等的測(cè)量。下圖展示為光時(shí)域反射儀（OTDR）的測(cè)量圖解及解決方案。

線路監(jiān)測(cè)是保證光網(wǎng)絡(luò)平穩(wěn)運(yùn)行的重要工作，為保證其一直保持最佳的工作狀態(tài)，因此需要對(duì)光纜進(jìn)行定期的維護(hù)。在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)向更大的傳輸速率演進(jìn)的過(guò)程中，光時(shí)域反射儀（OTDR）為保證光纜在使用過(guò)程中不頻繁的更換，起著至關(guān)重要的作用。

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