光缆施工在OTDR光纤测试法中的应用探讨

李　力

（武汉贝斯特通信集团股份有限公司，湖北　武汉　430000）

光缆施工在OTDR光纤测试法中的应用探讨

李力

（武汉贝斯特通信集团股份有限公司，湖北武汉430000）

作为以光纤为传输媒介的通信方式，其具有传输距离远、信息容量大、传输质量高等优势，因而在信息传输中的应用越来越广泛。光时域反射仪（Optical Time Domain Refectometer，OTDR）在光纤测试中是非常重要的设备仪表，在光缆线路的维护、施工中的应用非常普遍。文章对OTDR技术原理进行了阐述，并对OTDR技术的精度保障进行分析，重点对光缆施工中OTDR光纤测试法的应用进行了详细探讨。

OTDR；光缆施工；光纤通信

1　OTDR技术原理

OTDR，即Optical Time Domain Reflectometer，被叫作光时域反射仪。其是通过光脉冲在传输过程中由瑞丽散射与菲涅尔反射产生的背向散射构成的一种光电一体化的仪表，属于高精密仪器［1］。在驱动电路调制下，半导体光源（LD或者LED）输出光脉冲，通过定向的光耦合其以及活动连接器注入被测光缆线路，使其变成入射光脉冲。OTDR作为主要仪表，其优点是测试精度高、测试速度快、测试时间较短，因此，在维护光缆线路、光缆线路施工中的应用非常广泛，被用于测量光纤长度、故障定位、光纤传输衰减等。

在线路传输中，入射光脉冲会沿途产生菲涅尔反射光与瑞利反射光，大多数的瑞利散射光折射入包层之后衰减，瑞利散射光和光脉冲传播的方向相反，沿着光纤向线路的进光端口传输，通过定向的耦合分路向光电探测器射出，从而向电信号转变，通过低噪声放大与数字平均化的处理，把处理以后的电信号和光源的背面发射提取的触发信号向示波器进行扫描，从而使其成为反射光脉冲［2］。通过OTDR探测器测量返回的有用信息，将其当作被测光纤中不同位置的时间以及曲线的片断。基于发射信号与返回信号之间的时间，对光在石英物质中的速度L进行确定，从而对距离进行计算。

L=c·△t/2n=3×108×△t/2n

其中，平均折射率用n表示，传输的时延用△t表示。

通过入射光脉冲与反射光脉冲对应的功率的电平和被测光纤长度，对衰减α进行计算。

2　OTDR精度的保障

2.1选择测试波长

因为OTDR服务于光纤通信，所以，测试光纤前需要对测试波长进行选择。通常为单模光纤，选择1310nm或是1550nm。因为对光纤弯曲损害的影响而言，1550nm的影响要大于1310nm的影响，所以，无论是光缆线路施工以及维护光缆线路时，通常选择1550nm波长作为OTDR测试光缆信号的波长。1550nm波长与1310nm波长具有相近的测试曲线形状，同时，具有基本一致的光纤接头损耗值。利用1550nm的波长能够发现光纤全程存在的弯曲过度的问题。通过1310nm波长复测曲线上存在较大损耗台阶的问题，利用1310nm波长进行复测时，当损耗消失，表明此处弯曲过度的情况存在，应该进行进一步故障查询［3］。通常情况下，测试单模光纤线路，利用1550nm波长具有更好的测试效果。

2.2选择光纤折射率

当前单模光纤折射率范围大约为1.460～1.480，选择折射率是基于光缆或者光纤厂家的数据进行的。如单模关系，如果其实测波长是1550nm，那么选择1.4685的折射率，如果实测波长是1310nm，那么选择1.4680的折射率。测试长度受折射率的直接影响。维护光缆与排查故障时，非常小的失误会造成比较大的误差，因此，需要给予重视。

2.3选择测试脉冲的宽度

光脉冲宽度设置过大，使得菲涅尔反射加强，从而增加盲区。尽管测试光脉冲较窄时期盲区比较小，然而，过窄的测试光脉冲造成较弱的光功率，因此，减弱背向散射信号，造成背向散射信号曲线出现起伏的问题，造成较大的测试误差。因此，光脉冲信号宽度设置时，一方面应确保盲区效应比较小，同时确保背向散射信号曲线的分辨率足够。通常基于被测光纤长度，对合适的测试脉宽进行选择，进行预测试之后，对最佳值进行确定。

2.4选择测试量程

OTDR的量程指的是OTDR横坐标中可以达到的最大距离。测试过程中基于被测光纤的长度对量程进行选择，一般情况下最好选择量程等于1.5倍的被测光纤的长度。选择过小的量程，不能全面看到光时域反射仪显示屏；选择过大的量程，由于压缩光时域反射仪显示屏的横坐标，同样会造成不清晰。一般而言，选择测试量程能够使得背向散射曲线大约占70%的OTDR显示屏，此时，无论是测试长度还是测试损耗其测试结果以及直观显示效果都比较良好。

2.5选择平均化时间

因为背向散射光具有非常微弱的光信号，因此，通常通过多次统计平均值的方式使得信噪比提高。OTDR测试曲线把输出脉冲之后的反射信号的采样进行平均化处理，使得随机事件消除，噪声电平随着平均化时间的增加，而不断和最小值接近，并且增加平均化的时间，也会增大动态范围，其测试精度也不断提升。为了提高测试速度，将整体的测试时间缩短，通常选择0.5～3min的测试时间。

3　光缆施工中OTDR光纤测试法的应用

利用OTDR光纤测试法测试光缆施工中的光纤，主要是测试到货后光缆的单盘测试、测试光纤接续、测试光纤中继段、测试光纤故障点。

进行测试的流程为：OTDR→过渡光纤→关系连接器→第一盘光缆→第二盘...第n盘光缆。终端不与任何设备进行连接［4］。

3.1单盘测试

对到货的电缆进行单盘测试，通过OTDR对光纤平均损耗与光纤长度进行测量，同时，基于分析光纤OTDR测试曲线，对光缆质量是否合格进行确认。

3.2测试光纤接续

通过光纤熔接机对光纤进行接续的过程中，通常在熔接完一根纤芯之后，给出熔接机对节点估算的衰耗值，然而，为了使得光纤接续损耗能够满足要求，需要利用光时域反射仪进行实时监控。因为测试原理以及光纤结构等因素，造成了在OTDR单向监测过程中，虚假增益问题的发生，从而使得虚假大衰耗的问题出现。就一个光纤接头来说，利用两个方向的衰减的值的数学平均值对其真实的衰耗值进行反映。例如当从A到B一个接头的测衰耗是0.18dB，从B到A测的衰耗是-0.14dB，那么，事实上，这个接头的衰耗等于（0.18+（-0.14））/2=0.02dB。光缆施工过程中在OTDR现场监测的方式主要包括：

①OTDR后向测试法。在光纤的接续方向后端测试时，需要维持OTDR不动。通过上述方法监测光缆接续。通过配备的专用光纤熔接机以及光时域反射仪进行光缆接续。利用上述方法测试的优势在于：第一，固定OTDR不动，使得转移仪表需要的人力、物力、车辆等资源得到减少；第二，在有市电的区域选择测试点，不需要对汽油发电机进行配备；第三，固定测试点，使得剥开光缆减少。当然，使用该方法存在的不足是一方面由于距离以及地形的制约，不能保障联络畅通，另外一方面，增加接续距离，会使OTDR精度受到影响。为了使上述问题得到有效解决，可以采用如下措施：一是通过移动电话随时保持测试人员与接续人员的联系，从而能够方便协调，使得工作效率提高；二是通过光电话进行联系。通过一根确定好的光纤与光电话的连接进行联络。需要注意的是，被用于联络的光纤在熔接时不可以进行监测。三是如果光缆接续达到中继距离，向前移动OTDR。

②OTDR向前单程测试法。OTDR对于光纤的接续方向，向前一个接头点测试。通过施工车辆把测试的仪表以及测试人员进行超前转移，利用该方法监测，使得测试点和接续点能够始终存在于一盘光缆长度，通信联络方便，并且对接头的损耗进行测试具有较高的准确性。通常一盘光缆大约2～3km的长度，通过对讲机能够实现一般地形下的通信。当光缆存在皱纹钢保护层时，通信联络可以通过磁石电话实现。

③OTDR前向双程测试法。和前向单程监测具有相同的OTDR位置，然而，接线方向的始端通过两根光纤进行短接，从而构成回路。这种测试方法一方面能够使中继段光纤测试得到满足，同时也可以监测光纤接续。测试中继段能够在光时域反射仪显示屏对入射光脉冲进行清晰体现，同时能够清晰地显示出反射光脉冲、接头点、断裂点、故障点等。通过监测光纤接续，使得环回点增加，因此，可以在OTDR上对接续衰耗双向值进行测量。其优势在于，能够对接头的好坏进行准确评估。

3.3测试中继段

测试中继段可以基于OTDR对中继段光纤总损耗、光纤长度、回波损耗、平均损耗等进行测试，同时基于分析光纤OTDR测试曲线，对中继段整体光纤的质量进行明确。然而，测试OTDR中有近端盲区的存在。因此，因为损耗使得测试的数据不准确，通常通过测试稳定光源与光功率对光纤中继段的损耗进行测试，同时，通过OTDR分析测试曲线。

3.4测试故障点

通过OTDR测试，能够对测试的与故障点之间的距离进行较为准确的测量。为了使得测试的精度提高，应该在距离故障点比较近的光纤接头的位置进行测试。

4　结语

作为光纤通信的重要设备，OTDR在电缆施工、维护等方面的作用非常大。当前，OTDR仪表在应用的过程中，其测试的精度以及测试的盲区等关键技术都会由于测试者水平不同而不同。当前，科学技术不断进步，OTDR技术也在不断发展中，在电缆施工在OTDR全智能技术将会得到应用，其前景无疑非常广阔。

［1］赵宏波，赵子岩，丁健.基于双向OTDR测试的长距离光缆线路的测量［J］.光通信研究，2011（1）：26-28.

［2］田国栋.基于OTDR技术的光纤测试方法探讨［J］.现代电子技术，2009（19）：99-101.

［3］田国栋.光纤通信技术［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2008.

［4］肖平平，袁睿.OTDR波形分析及在光纤测量中的应用［J］.光通信技术，2010（4）：42-44.

Discussion on the application of optical fber cable construction
in OTDR optical fber test method

Li Li
（Wuhan Bester Group， Wuhan 430000， China）

As an communication method taking optical fber as a mean of transmission medium， which has the advantages of far transmission distance，large capacity of information and high quality of transmission， therefore， it is more and more widely used in the transmission of information. OTDR（Optical Time Domain Refectometer）is a kind of important instrument in the optical fber test， and it enjoys wide application in optical cable road maintenance and construction. This paper carries on the elaboration on the principle of OTDR technology， analyzes the accuracy guarantee of OTDR technology， and application of OTDR fber-optical test methods in optical cable construction is discussed in detail.

OTDR； optical cable construction； optical fber communication

李力（1986— ），男，湖北武汉，大专，助理工程师；研究方向：通信。