OTDR測試距離與衰減誤差分析

1、OTDR 測試與誤差分析OTDR是光纜工程施工和光纜線路維護工作中最重要的測試儀器，它能將長100多 公里光纖的完好情況和故障狀態，以一定斜率直線（曲線）的形式清晰的顯示在幾英寸 的液晶屏上。根據事件表的數據，能迅速的查找確定故障點的位置和判斷障礙的性質及 類別，對分析光纖的主要特性參數能提供準確的數據。OTDR主要是根據光學原理以及瑞 利散射和菲涅爾反射理論制成的。儀表的激光源發出一定強度和波長的光束至被測光 纖，由于光纖本身的缺陷，制作工藝和石英玻璃材料組分的不均勻性，使光在光纖中傳 輸將產生瑞利散射；由于機械連接和斷裂等原因將造成光在光纖中產生菲涅爾反射，由 光纖沿線各點反射回的微弱的光

2、信號經光定向耦合器到儀器的接收端，通過光電轉換 器，低噪聲放大器，數字圖象信號處理等過程，實現圖表、曲線掃跡在屏幕上顯現。目 前OTDR型號種類繁多，操作方式也各不相同，但其工作原理是一致的。在光纖線路的 測試中，應盡量保持使用同一塊儀表進行某條線路的測試，各次測試時主要參數值的設 置也應保持一致，這樣可以減少測試誤差，便于和上次的測試結果比較。即使使用不同 型號的儀表進行測試，只要其動態范圍能達到要求，折射率、波長、脈寬、距離、均化 時間等參數的設置亦和上一次的相同，這樣測試數據一般不會有大的差別。、OTDR測試1.測試方式：利用OTDR進行光纖線路的測試，一般有三種方式，自動方式，手動方式

3、，實時方 式。當需要概覽整條線路的狀況時，采用自動方式，它只需要設置折射率、波長最基本 的參數，其它由儀表在測試中自動設定，按下自動測試（測試）鍵，整條曲線和事件表 都會被顯示，測試時間短，速度快，操作簡單，宜在查找故障的段落和部位時使用。手 動方式需要對幾個主要的參數全部進行設置，主要用于對測試曲線上的事件進行詳細分 析，一般通過變換、移動游標，放大曲線的某一段落等功能對事件進行準確定位，提高 測試的分辨率，增加測試的精度，在光纖線路的實際測試中常被采用。實時方式是對曲 線不斷 的掃描刷新，由于曲線在不斷的跳動和變化，所以較少使用。2.OTDR可測試的主要參數：（1）測纖長和事件點的位置。測

4、光纖的衰減和衰減分布情況。測光纖的接頭 損耗。 光纖全回損的測量。光纖距離的測量是以激光進入光纖到它遇到故障點返回光時域反射儀的時間間隔來計量纖長的。為了提高測量的精確度， 應根據被測纖的長度 設置合適的 “距離范圍”和“脈沖寬度 ”，距離一般選被測纖長 的1.5 倍,使曲線占滿屏的為宜。脈沖寬度直接影響著OTDR的動態范圍，隨著被測光 纖長度的增加，脈沖寬度也應逐漸加大，脈寬越大，功率越大，可測的 距離越長，但分 辨率變低。脈寬越窄，分辨率越高，測量也就越精確。一般根 據所測纖長，選擇一個適 當大小的脈沖寬度，經常是試測兩次后，確定一個最 佳值。光纖的衰減是客觀的反映光 纖制作質量的一個參數

5、，是光纖固有的損 耗，它代表著光在光纖中傳輸光功率損耗的情 況，相同長度的光纖衰減越小， 光可傳輸的距離就越遠。因此在相同條件下，應選用平 均每公里損耗值小的光 纖。衰減還包括光纖接頭、連接器、光纖彎曲斷裂等引起的損 耗，在實際維護 中應盡量減少這些衰耗。衰減測試有兩點法和五點法，前者適合于圖線 的線性 較好，噪聲較小的情況，在測整條光纖或某兩點間的衰減值時一般也采用此方 式。后者適用于光纖的一致性較差，噪聲較大的情況，測接頭損耗，連接器等 反射引起 的損耗也常用此方法，因它基于數學上的求偏差的理論，所以其測量 精度較高，要求高 的場合多被采用。在要求不太嚴格的情況下，也可直接從事 件表中讀出

6、各接點衰減值的 大小。有的 OTDR 還具有回損和全回損的測試功能，但維護中很少使用。全回損 測試的是 反射光的能量和入射光的能量的比值的對數表示，而回損測試的原理 與全回損有所不 同。全回損和回損的測試可以在自動或手動模式下通過移動游 標來實現。隨著 OTDR 制 造技術的日益成熟，其測量精度也不斷提高，但是為 什么有時測試的數據與線路上故障 點的位置有較大的差距呢？下面我們對測試 誤差進行簡要的分析。二、誤差分析1 儀表的固有誤差：儀表的固有誤差包括刻度誤差和分辨率誤差， OTDR 的采樣點數直接影響距 離的分辨率。如 OTDRMW9076B 距離的測量精度為：士 1m 士 3!量距離x

7、10E-5標識分辨率，對于一定長度的光纖，前兩項是個常量， 只有分辨率是可變的 ,所以要提高測量精度 ,采樣點數必須設置在較高的數值上。2事件盲區引起的誤差： 脈沖寬度設置的越寬，OTDR輸出的能量越大，可測的距離越遠，但使事件的盲區加大，降低了分辨率和測試精度，一般采用OTDR 的縱橫向放大功能提高分辨率，減小讀數和測量誤差。如在光纜單盤檢測時，為了避開開始段較大 的盲區， 在 OTDR 輸出端口先接入幾百米的裸纖，這樣測試的數據就比較準 確。若直接測，必須 把游標打在盲區后曲線趨平直的地方，不然可能造成較大 的測試誤差。3儀表設置不當產生的誤差：距離范圍設置的比被測纖長小可產生較大的誤差；

8、衰減的門限值設置的太 大（一般 設在O.OIdB）使得光纖微彎、應力造成的輕微損傷、較小的接頭損耗等事件不能被找 到，實際上降低了測量精度；設置的折射率和光纜上的標示值有偏差， 能引起較大的誤 差，折射率是個重要的參數，測試前應嚴格核實；均化時間對 提高測試的信噪比有重要 作用，為了提高測試精度，宜設較長的均化時間，但 為了縮短測試時間，需要均化的時 間要少，所以應統籌考慮；游標設置不正 確，尤其在測接頭損耗和有反射的事件時，必 須把游標設置在事件曲線的前沿 上，錯誤的設置能造成大的誤差。4光纖插接件，連接器件不清潔，物理連接性能不良，可能引起較大的測 試誤 差，這在日常測試中經常碰到，它可以

9、使曲線上產生嚴重的噪聲和毛刺， 甚至曲線不能 測出。細致的清潔工作有著重要的意義，測試中不可忽視。以上產生的測試誤差通過正確的設置，細心的操作一般是可以避免或減小 的，而且 可以獲得準確可靠的測試數據。我曾用兩臺不同型號的OTDR 對 100多公里的光纖線路用同一根尾纖先后進行纖長的測試，在全自動方式下，兩塊 儀表的測 試數值只相差 2-3 米。除了以上可能的誤差外，還應充分考慮光纜在敷設安裝時和資料的記載產生的偏差， OTDR 測試的是光纜中光纖的物理長度, 而光纜線路從設計資料上的數據，經過敷設的過程，到每個標石上的數字，盡 管進行過 各種各樣的折算，仍會產生一些偏差。如接頭盒旁邊、進出局

10、盤留纜 的實際長度與資料 的不一致性，光纜彎曲率所取值和實際敷設彎曲度存在著差 別，纜內光纖扭絞系數與實 際值的偏離，這些不確定的因素綜合起來構成了不 可忽視的與實際物理長度的誤差，這 可能是故障點定位不準確的又一個原因。 根據需要，有的光纜線路可能已用 OTDR 經過 反復測試核對較準確的定位了每 個接頭點的位置，測定了線路的全長，積累了一套較詳細的維護原始資料，在 線路的搶修維護中發揮了重要作用，可以說是一份寶貴的財富。 但有時在實際 測試時發現，對某一點，不同時間的兩次測試仍有或大或小的偏差，通過 考察 分析，測試的季節不同或這兩次測試時室外的溫度相差較大時，偏差也較大。 光 纜的熱脹冷縮是產生這種測試偏差的主要原因。光纜遇冷收縮產生斷纖的事例，可以充分說明這一現象。所以在做原始資 料的測試 時應備注當時的室外溫度和天氣情況，然后在維護中通過多次測試數 據的比較，找到一 個能接近實際變化的熱脹冷縮的系數。資料的動態管理在實 際維護中也有著重要的意 義。測試產生的誤差，外界環境條件對光纜物理長度 變化的影響是產生測試誤差的兩個 主要因素，因此除了要求原始資料的準確、完整并確實與OTDR的實測數據相符外，還 應對實測現場進行綜合分析，以測 試數據為依據，找出附近段落的特殊點（如接頭 盒），易受損點，估測和判斷 可能的故障部位，在逐漸縮小故障部