OTDR原理及使用詳解

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OTDR曲線分析


典型的後向散射信號曲線


OTDR原理及使用詳解

a、輸入端的Fresnel反射區(即盲區)

b、恆定斜率區

c、局部缺陷、接續或耦合引起的不連續性

d、光纖缺陷、二次反射餘波等引起的反射

e、輸出端的Fresnel反射


外部因素引起的可能曲線變化


這裡的外部因素指施加於光纜並傳遞至光纖的張力及側向受力,還有溫度的變化。這些都會造成曲線弓形彎曲。外部因素引起的弓形彎曲在外力作用下使曲線斜率改變。如圖所示,外力作用前曲線斜率恆定,在外力作用下可出現如下情況之一:

OTDR原理及使用詳解

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實際在測試中最常見的異常曲線、原理和對策


OTDR原理及使用詳解

現象:光纖未端無菲涅爾反射峰,曲線斜率、衰減正常,無法確認光纖長度

原因:光纖未端面上比較髒或光纖端面質量差;

對策:清洗光纖未端面或重新做端面;


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現象:在整根光纖衰減合格,曲線大部分斜率均勻,但在菲涅爾反射峰前沿有一小凹陷

原因:未端幾米或幾十米光纖受側壓

對策:復繞觀察有無變化


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現象:1310nm光纖曲線平滑,光纖衰減斜率基本不變,衰減指標略微偏高,但1550nm光纖衰減斜率增加,衰減指標偏高;

原因:束管內餘長過短,光纖受拉伸;

對策:確認束管內的餘長,增加束管內的餘長


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現象:1310nm光纖曲線平滑,光纖衰減斜率基本正常,衰減指標正常,但550nm光纖衰減斜率嚴重不良,衰減指標嚴重偏高;

原因:束管內餘長過長,光纖彎曲半徑過小;

對策:確認束管內的餘長,減少束管內的餘長


正常曲線


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A 為盲區, B 為測試末端反射峰。測試曲線為傾斜的,隨著距離的增長,總損耗會越來越大。用總損耗( dB )除以總距離( km )就是該段纖芯的平均損耗( dB/Km )。


異常情況


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原因:

(1)儀表的尾纖沒有插好,光脈衝根本打不出去;

(2)斷點位置比較進, OTDR 不足以測試出距離來;


方法:

(1) 要檢查尾纖連接情況

(2) 把 OTDR 的設置改一下,把距離、脈衝調到最小,如果還是這種情 況的話,可以判斷 1 尾纖有問題;

如果是尾纖問題,更換尾纖。


非反射事件 (臺階)


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這種情況比較多見,曲線中間出現一個明顯的臺階,多數為該纖芯打折,彎曲過小,受到外界損傷等因素造成。


曲線遠端沒有反射峰


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這種情況一定要引起注意!曲線在末端沒有任何反射峰就掉下去了,如果知道纖芯原來的距離,在沒有到達纖芯原來的距離,曲線就掉下去了,這說明光纖在曲線掉下去的地方斷了,或者是光纖遠端端面質量不好。


測試距離過長


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這種情況是出現在測試長距離的纖芯時, OTDR 所不能達到的距離所產生的情況,或者是距離、脈衝設置過小所產生的情況。如果出現這種情況, OTDR 的距離、脈衝又比較小的話,就要把距離、脈衝調大,以達到全段測試的目的,稍微加長測試時間也是一種辦法。


正增益現象處理


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正增益是由於在熔接點之後的光纖比熔接點之前的光纖產生更多的後向散光而形成的。事實上,光纖在這一熔接點上是熔接損耗的。常出現在不同模場直徑或不同後向散射係數的光纖的熔接過程中,因此,需要在兩個方向測量並對結果取平均值作為該熔接損耗。


各項參數設置


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測試範圍


範圍是指距離 或顯示範圍。對這一參數的設置意味著告訴OTDR應該在屏幕上顯示多長距離。為了顯示整個光纖曲線,設置時這一範圍必須大於被測光纖長度。

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必須注意,測試範圍相對於被測光纖長度不要差異太大,否則將會影響到有效分辨率。同時,過大的測試範圍還將導致過大而無效的測試數據文件,造成存貯空間的浪費。


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脈衝寬度


脈衝寬度 表示脈衝的時間長度,同時也可換算為脈衝在光纖上所佔的空間長度。

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脈衝寬度與盲區和動態範圍直接相關。

在下圖中,用8個不同的脈衝寬度測量同一根光纖。最短的脈寬獲得了最小的盲區,但同時也導致了最大的噪聲。最長的脈寬獲得了最光滑的測試曲線,與此同時,盲區長達接近1公里。


OTDR原理及使用詳解

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盲區


在被測光纖始端,脈衝寬度的影響是顯而易見的。

下圖中,位於540米處的第一個接頭點在長脈寬下觀察不到。

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拖尾


不同的脈寬在接頭處會產生不同長度的拖尾。


對於不同的脈寬,拖尾長度亦有不同,下圖例中960ns脈寬時的拖尾淹沒了第二個接頭。機械接頭在同樣脈寬下的拖尾將大於熔接接頭。

這裡所談及的拖尾即是我們通常所說的事件盲區。

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動態範圍


脈寬決定了可測試的光纖長度

較長的脈寬可得到較大的動態範圍.

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波長


對同一根光纖,不同波長 下進行的測試會得到不同的損耗結果。測試波長越長,對光纖彎曲越敏感。

1550nm下測試的接頭損耗大於在1310nm處的測試值.下圖中,第一個熔接點存在彎曲問題,而另外的熔接點在兩測試波長下狀態近似,這表明光纖未受力。

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分辨率


分辨率(數據採樣間隔) 確定了事件點的定位精度


OTDR在測試時沿光纖長度方向以固定的間隔進行數據採樣,採樣間隔越短,採集的數據也越多,同時意味著定位精度越高,但與此同時測試花費的時間也會越長,測試結果文件也越大。

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光纖端點的讀出值可能由於+/-一個採樣點而不同。在此情況下,由於分辨率設置而導致的讀出誤差可能達到 8米 。


平均


平均 (有時也稱為掃描) 可降低測試結果曲線的噪聲水平,提高判讀精度。測試時,可以設定掃描次數為快, 中, 慢等三擋或一個特定的時間長度。長的平均時間使你能夠獲得較好的結果曲線。

如果你使用較短的測試脈寬或測試較長的光纜區段,就應該選擇較長的平均時間。

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關鍵點


改善信噪比

為增強信號須使用長脈寬 (增加註入光纖的能量)為減少噪聲加長平均時間

如果你需要觀察兩個很接近的事件點 使用短脈寬

如果你使用短脈寬,可使用 長平均 減少曲線噪聲

如果使用 FAS 分析功能,請注意選擇分辨率/脈寬組合


OTDR原理及使用詳解

基於本文篇幅有限,對光時域反射儀介紹不能面面俱到,大家可以利用今日頭條APP搜索更多知識閱讀。

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