光缆传输线路OTDR仪测试技巧

秦洪

（安徽邮电职业技术学院通信工程系安徽合肥230031）

光缆传输线路OTDR仪测试技巧

秦洪

（安徽邮电职业技术学院通信工程系安徽合肥230031）

本文以OTDR仪原理及光纤损耗特性为着眼点，阐述OTDR仪使用过程中的技巧，致力于提高光缆线路的测试精确度以及缩短测试时长。

光时域反射仪（OTDR）技巧

optical time domain reflectometer（OTDR）；technique

一、概述

光纤传输的光能部分在光纤内部被吸收，还有的可能辐射到光纤外部，使光能减少，产生损耗。光纤每公里的损耗，称为衰减系数，单位dB/km。其形成的原因众多，主要从内外部两个角度去分析即可。内部主要是由于光纤的电子跃迁和分子振动吸收了部分光能，原材料中的杂质，光纤中存在氢氧根离子。外部最主要是光纤接头和光纤弯曲。

光纤损耗测试的方法很多，其基本方法有三种：截断法；后向散射法；插入损耗法。［1］

作为目前光缆线路测量中最常用的一种仪表，光时域反射仪（Optical Time Domain Reflectometer）它是运用取样积分仪和光脉冲激励的原理采用后向散射法来测量光纤中的损耗，优点是一种非破坏的测量方法。对于光纤损耗的测量，对光纤中传输的光信号进行取样分析，从而判断出光纤中的各类事件如：接续点、损耗点等。

二、光纤线路损耗测量精度分析

光纤损耗一般采用OTDR测试方法。可以完成诸如光纤长度、衰减、接头损耗以及判断光纤的故障点、分析出光功率长度分布情况等。

（一）OTDR测试精度的影响因素

1.OTDR的动态范围：初始背向散射电平与噪声低电平的差值定义为动态范围。增大OTDR的动态范围可通过两个方式：①增加初始背向散射电平和降低噪声电平。②增加初始背向散射电平一般采用增加输出光脉冲强度或加大脉冲宽度；降低噪声电平主要是延长平均时间，平均时间越长，OTDR的动态范围也越大。

图1　OTDR的动态范围

2.OTDR的盲区：盲区决定OTDR测量精细程度的重要指标。光纤的盲区主要分为衰减盲区和事件盲区。衰减盲区：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点检的距离。事件盲区：从反射峰的起始点到接收器从饱和峰值恢复到距峰值1.5dB点间的距离。对于OTDR测量中，盲区随脉冲宽度越宽，盲区越大，为提高测量精度，在进行短距离测试时，应采用窄脉宽；长距离测试时采用宽脉宽。以减少盲区对测量精度的影响。

图2　OTDR的盲区

3.测试中的“增益”现象：光纤接头只能引起损耗而不能引起“增益”。OTDR通过比较接头前后的后向散射电平的测量来对光纤接头的损耗进行测量。如果被接的两根光纤的散射系数差异很大，接头后一根光纤的散射系数较高，接头后的后向散射电平就可能大于接头前光纤的后向散射电平，引起了“增益”现象。所以对光纤接续损耗的测量应从光纤接头的两端进行，取双向测试的平均值，才能确定光纤接头的真正损耗值。

图3　OTDR的增益

（二）如何提高OTDR的测试精度

现在对于大多数类型的ODTR来说，动态范围已不是主要问题了，因为在OTDR制造过程中已经解决了这个问题。

在测量中，针对不同的光缆线路场景进行不同的设置，来提高测试精度。在OTDR的使用中，首先对被测光纤的折射率、长度有一定的估算，来设定OTDR的测试参数。当光纤折射率不知时，可用测试同厂标准已知长度光纤的方法来判定光纤的折射率：调整光纤折射率，使测试指示长度等于已知长度，该折射率即为被测光纤折射率。其次用大脉宽粗测光纤长度，当光纤长度基本准确后，调整脉宽和测试量程，使量程为测试长度的1.5—2倍，脉宽小于事件盲区，这时的测试精度为最高。［2］

（三）综合折射率的计算

在光缆中，光纤长度、光缆长度、路由长度存在差异。OTDR测试的是光纤长度，是最长的。光缆长度与光纤长度的比率叫绞缩率。而光缆路由长度则是由路由特性来决定，长度最短。

测试中最终的目的是确定光缆线路路由长度的确定。所以必须对光纤长度、光缆长度、路由长度进行计算。

综合折射率的计算是充分利用OTDR的性能，和光缆的路由实况对光缆线路进行分析。

（四）测试方法

1.按光纤折射率测出光纤长度2.对照地面长度调整折射率，使长度等于地面长度3.此时的折射率为光缆线路的路由长度综合折射率

注意事项：按接头长度分段测试。

（五）计算方法

光纤折射率：n=c/v

设光纤纤长为L1，光缆路由长度为L2，光纤折射率为n1，光缆路由综合折射率为n2，则可得：

绞缩率=L1/L2=n1/n2

则：n2=n1·L2/L1

条件：n2为单盘累计，当接头增加时，n2也随之改变。

综合折射率一般在工程施工时就可以做入资料，在处理障碍时可直接在OTDR上使用，与光缆路由图相对应，可直接测试出光缆障碍点的位置。

三、光缆线路损耗测试的方法

（一）光纤接续损耗测量

根据GB/T15972-1995《光纤技术规范》附A《光纤后向散射功率曲线分析》规定，光纤接续损耗的测量应从光纤接头的两端进行测量，取双向测量的代数和平均值作为该接头的接续损耗值。OTDR出厂设置的参数往往和线路的实际情况不同，必须在每次光纤测试之前针对光纤本身的参数进行调整，主要是光纤折射率、量程范围、脉冲宽度等。［3］

对于光纤接续的测试，OTDR可用LSA和五点法进行测试，两者的测试精度都比较高，这时如需高精度测试，一般采用LSA方式，但也要把折射率、量程、脉宽、光标定位等调整到最佳状态。

（二）光纤全程损耗测量

光纤的全程损耗测量是光纤传输网中常用的测量方法。一般性的测量可用两点法进行。精度测量中，使用的时间较长，可用LSA方法进行。

光纤全程测试可提供光纤长度、光纤全程平均衰耗、光纤全程衰耗等数据。采用LSA测量时，应对光纤本身的长度、平均衰耗有所了解，设定相对应的测量参数，以适应被测光纤的参数，并且要考虑光纤接头引起的测试误差。OTDR都有自动测试档，一般先用自动档粗测光纤的长度及光纤衰耗，再根据测试值调整OTDR参数，以适应被测光纤，测得准确的光纤长度和衰减。

（三）光纤障碍测量

随着光纤通信的发展，光纤容量增加，光缆的纤芯数也随之增加，光缆线路障碍发生的频率也越来越高。在光缆维护中，对光缆故障的处理要求相对而言提高了很多。所以在光缆障碍的测试中，不仅对测试精度有严格要求，还对测试速度有相应的要求。

光缆障碍发生具有很强的突发性，现行光缆网络管理系统，即“光缆自动监控系统”进行监测，能够做到防患于未然。但绝大部分二级光缆线路和本地网光缆线路还未使用这种先进管理方式，仍然采用发生障碍后再进行光路及线路测试和处理的办法，常见障碍还是容易判断的，但一些特殊障碍排除对测试人员要求就较高。对于OTDR的测试，有很多提高测试速度的方法，单排除厂家调测不说，只针对操作人员本身来说，可以利用OTDR本身及其扩展功能来提高测试速度和精确度。OTDR仪现在已经基本实现模块化，其中国内常用的OTDR主要是由三大模块：光学模块、工控模块、附属模块。在工控模块，较先进的OTDR都采用Inter486控制芯片，其外部功能与通用PC机区别也越来越小，可以充分发挥它的外部控制功能，例如外接键盘、鼠标等，在测试中操作的速度可以提高0.5分钟/每纤（实际测试）。测试精度则与OTDR操作熟练程度及线路熟悉程度有很大关系。在OTDR使用时，可以将自己维护线路的资料存贮在内存中，这样可以在障碍发生时快速调用，以压缩障碍测试时间。光缆障碍测试中，综合折射率的使用可以直接进行测试，用以减少多次计算的时间，对光缆障碍的测试定位有很好的指导作用。测试出的值为路由长度，可以通过巡线确定光缆线路障碍点。光纤障碍测试时，应把光纤OTDR测试的鬼影现象充分考虑和针对性的排除，消除鬼影给测试带来的误差。当测试中遇到鬼影时，可用屏蔽功能把它消除，或用长时间的平均来消除鬼影的影响。

［1］《光纤通信技术与设备》杜庆波曾庆珠李洁王文轩西安电子科技大学出版社

［2］《通信光缆工程》李立高人民邮电出版社

［3］《光电缆工程》杨文山人民邮电出版社