光时域反射仪在光缆网络维护中的使用及常见故障分析

□陈玖根

栏目责编：肖 月

光时域反射仪（Opticaltimedomainreflectometer，简称“OTDR”）是保障光网络安全畅通，准确测量光纤传输特性的工具。它能够测得光链路各种参数并进行分析，比如纤长和事件点的位置、光纤的衰减和衰减分布情况、光纤的接头损耗、光纤全回损等的测量。

光时域反射仪简介

OTDR的工作原理类似雷达，通过激光二极管与脉冲发生器将光能量入射到光纤内，脉冲信号在光纤传送中遇到断点、接头等强反射物时会向OTDR反射很强的回波信号。反射光能量从入射光信号内分离出来，并送到光电二极管。光信号被转换为电信号，被放大、采样并显示在显示器上。OTDR的主要指标包括动态范围、盲区、分辨率、精度等。

OTDR参数的设定对其测试波形曲线及事件的影响

入射电平。入射电平是指OTDR入射到被测光纤内的功率电平。入射电平越高，动态范围越高；入射电平低，则OTDR波形曲线将会包含噪声，测量精度将会降低。发射条件不好是造成入射电平和折射精度降低的主要原因。本人在实践中得出的结论是：连接器端面出现灰尘以及光纤尾纤被损坏或者质量低是入射电平低的主要原因。特别指出的一点是一个光系统内的所有物理链接点都要无灰尘，因为在单模光纤系统中，芯径小于10μm，因此即使是4μm的灰尘点都会引起严重的入射电平的劣化。

OTDR波长。光系统的性能与其传输波长直接相关，不同波长会显示不同损耗特性。所以，在光网络中如果采用的传输设备为1550nm的激光光源设备，则在OTDR测试中必须选择1550nm模式进行测试。如误用1310nm模式进行测试的话，则不能真实反映该段线路的实际衰减情况，找不出真正的线路故障损耗原因。

脉冲宽度、范围、平均。选择的脉宽越小，动态范围越小，测试距离越短，盲区也相应变小，分辨率变好。范围是OTDR能够获得数据采样的最大距离，范围越大，OTDR能够将脉冲沿光纤发送的距离越长。平均是一个过程，通过此过程，每个读取点被重复采样，结果被平均，以便提高噪声比。根据上述三个参数，本人在实际操作中通常首先通过OTDR的自动测试功能大概确定被测光纤的长度，然后再调回手动模式来选择合适的测试距离和匹配的脉宽及合适的读取时间或平均数。通常情况下范围被设置为与光纤两端之间距离的两倍，如果被测光纤上没有找到相应的衰减点位，可以再增加测试时间或者提高平均数，因为在随机噪声条件下时间越长或平均数越高，波形曲线会显示更多的信号。

折射指数、后向散射系数。折射指数（N）与距离测量直接相关。目前我们一般均采用1310nm折射率为1.4677，1550nm折射率为1.468325，但采用光缆出厂的折射指数更能准确反映光纤长度。后向散射系数（K）为OTDR提供一个给定光纤的相对后向散射电平。该系数在出厂时已设置，我们一般不改。因为改变该系数将会影响所报告的反射值以及光回损。

OTDR故障判断及测试中常见故障分析

一、OTDR常见故障。

1．黑屏或设备无法开机，原因是电池电量耗尽。解决办法是为电池充电或接外接电源。2．启动后显示屏幕不清，原因是亮度设置不正确。解决办法是进入设置菜单，调整屏幕亮度。3．开机无法初始化，原因是现在机器均为模块化集成，使用、运输过程中震松或接触面被灰尘腐蚀、氧化等。解决办法是重新拔插相关模块或用无水乙醇擦拭接触端面。4．测试时发现测试不出、波形不直（锯齿波）等现象，原因一般是光纤连接问题，如使用不当的光纤接头（OTDR内置端面一般为UPC端面，不能用有线电视所采用的APC端面的尾纤头直接测量，要采用APC转UPC端面尾纤头测试）、连接器清洁不良、连接器老化或连接不可靠、连接器未对准等。解决的办法是更换光纤跳线、清洁或更换连接器、重新连接或更换连接器。

二、测试参数设置问题。

1．轨迹曲线显示过短，测量时间过长，原因是设置的测试距离过长。解决办法是根据光纤实际长度或自动测量模式测得的长度，设置合适的长度范围。2．测量事件不全，原因是脉宽太大。解决办法是选择小一级的脉宽量程，并适当增加测试时间。3．轨迹显示不全，测试失败，原因是设置的测试距离过短。解决办法是将测试距离设置为大于或等于光纤的实际长度，一般短距离时设置长度为实际长度的两倍。4．轨迹噪声太大，原因是脉宽太小，扫描时间不够。解决办法是适当增大脉宽，将平滑功能设置为高。

三、需要注意的问题。

1．通过OTDR波形显示可以简单判断光纤质量的优劣。正常情况下，单盘或几盘光缆斜率基本一致且波形平滑下降，光纤质量严重劣化时曲线波形则为不规则形状（呈锯齿状），斜率起伏较大，弯曲或呈弧状。

2．波长的选择和单双向测试。目前有线电视网络常用的波长一般为1310nm和1550nm，其中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（一般熔接点实际衰减为[a+b]/2），才能获得较为真实的测试结论。

3．接头清洁。光纤活接头接入OTDR前，必须认真清洁，包括OTDR的输出接头和被测接头，否则插入损耗太大，测量不准、曲线噪音多甚至不能测量，还有可能损坏OTDR、磨花尾纤头。避免用无水乙醇以外的其他清洗剂或折射率匹配液清洗，因为它们可使光纤连接器（尾纤头）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的偏差会引起每公里约7米的误差，因此对于较长的光缆，应采用光缆厂家提供的折射率值。

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（一般是被测长度范围设置不正确）且强的反射引起的回波，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．假纤的使用。假纤是一段用于连接OTDR与待测光纤、长约300～1000m不等（可根据需要选择长度）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。

8．切勿将负载信号光纤连接至OTDR端口，强度超过-30dBm的任何外来信号都会影响OTDR的取样，并对OTDR造成永久损害。

四、有线电视网络中特有的成端现象区分。

由于目前广电的干线传输一般采用的成端跳线是FC/UPC头，而本地有线接入网必须是APC头，所以在使用OTDR测试时，一般要注意两个问题。一是测试跳线一定要采用匹配的UPC转APC跳线；二是判断末端成端反射峰尖时一般UPC头比APC头要高出一倍多，且UPC反射的典型值为-55dB，APC为-65dB（ITU标准）。