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光纖通訊是以光波作載波以光纖為傳輸前言的通訊辦法。光纖通訊由于傳輸間隔遠(yuǎn)、信息容量大且通訊質(zhì)量高級(jí)特色而變成當(dāng)今信息傳輸?shù)氖滓址ǎ?信息高速公路 的基石。光纖測(cè)驗(yàn)技能是光纖應(yīng)用領(lǐng)域中最廣泛、最根本的一項(xiàng)專門技能。OTDR是光纖測(cè)驗(yàn)技能領(lǐng)域中的首要外表，它被廣泛應(yīng)用于光纜線路的保護(hù)、施工當(dāng)中，可進(jìn)行光纖長度、光纖的傳輸衰減、接頭衰減和毛病定位等的丈量。OTDR具有測(cè)驗(yàn)時(shí)刻短、測(cè)驗(yàn)速度快、測(cè)驗(yàn)精度高級(jí)長處。

1 支持OTDR技能的兩個(gè)根本公式

OTDR(Optical Time Domain Reflectometer，光時(shí)域反射儀)是運(yùn)用光脈沖在光纖中傳輸時(shí)的瑞利散射和菲涅爾反射所發(fā)生的背向散射而制成的高科技、高精密的光電一體化外表。半導(dǎo)體光源(LED或LD)在驅(qū)動(dòng)電路調(diào)制下輸出光脈沖，經(jīng)過定向光耦合器和活動(dòng)銜接器注入被測(cè)光纜線路變成入射光脈沖。

入射光脈沖在線路中傳輸時(shí)會(huì)在沿途發(fā)生瑞利散射光和菲涅爾反射光，大多數(shù)瑞利散射光將折射入包層后衰減，其中與光脈沖傳達(dá)方向相反的背向瑞利散射光將會(huì)沿著光纖傳輸?shù)骄€路的進(jìn)光端口，經(jīng)定向耦合分路射向光電探測(cè)器，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)過低噪聲擴(kuò)大和數(shù)字均勻化處理，最終將處理過的電信號(hào)與從光源反面發(fā)射獲取的觸發(fā)信號(hào)同步掃描在示波器上變成反射光脈沖。

回來的有用信息由OTDR的探測(cè)器來丈量，它們就作為被測(cè)光纖內(nèi)不相同方位上的時(shí)刻或曲線片斷。依據(jù)發(fā)射信號(hào)到回來信號(hào)所用的時(shí)刻，再斷定光在石英物質(zhì)中的速度，就能夠計(jì)算出間隔(光纖長度)L(單位：m)，如式(1)所示。

式(1)中，n為均勻折射率，△t為傳輸時(shí)延。運(yùn)用入射光脈沖和反射光脈沖對(duì)應(yīng)的功率電平以及被測(cè)光纖的長度就能夠計(jì)算出衰減a(單位：dB/km)，如式(2)所示：

2 確保OTDR精度的五個(gè)參數(shù)設(shè)置

2.1 測(cè)驗(yàn)波長挑選

由于OTDR是為光纖通訊效勞的，因而在進(jìn)行光纖測(cè)驗(yàn)前先挑選測(cè)驗(yàn)波長，單模光纖只挑選1 310 nm或1 550 nm。由于1 550 nm波長對(duì)光纖曲折損耗的影響比1 310 nm波長靈敏得多，因而不管是光纜線路施工仍是光纜線路保護(hù)或許進(jìn)行試驗(yàn)、教育，運(yùn)用OTDR對(duì)某條光纜或某光纖傳輸鏈路進(jìn)行全程光纖背向散射信號(hào)曲線測(cè)驗(yàn)，通常多選用1 550 nm波長。

1310nm和1550nm兩波長的測(cè)驗(yàn)曲線的形狀是相同的，測(cè)得的光纖接頭損耗值也根本共同。若在1550 nm波長測(cè)驗(yàn)沒有發(fā)現(xiàn)疑問，那么1310 nm波長測(cè)驗(yàn)也必定沒疑問。

挑選1550 nm波長測(cè)驗(yàn)，能夠很簡(jiǎn)單發(fā)現(xiàn)光纖全程是不是存在曲折過度的狀況。若發(fā)現(xiàn)曲線上某處有較大的損耗臺(tái)階，再用1310 nm波長復(fù)測(cè)，若在1310 nm波長下?lián)p耗臺(tái)階不見，闡明該處確實(shí)存在曲折過度狀況，需求進(jìn)一步查找并掃除。若在1310 nm波長下?lián)p耗臺(tái)階相同大，則在該處光纖也許還存在其他疑問，還需求查找掃除。在單模光纖線路測(cè)驗(yàn)中，應(yīng)盡量選用1550 nm波長，這么測(cè)驗(yàn)作用會(huì)非常好。

2.2 光纖折射率挑選

如今運(yùn)用的單模光纖的折射率根本在1.460 0～1.480 0規(guī)模內(nèi)，要依據(jù)光纜或光纖生產(chǎn)廠家供給的實(shí)踐值來精確挑選。關(guān)于G.652單模光纖，在實(shí)踐測(cè)驗(yàn)時(shí)若用1310 nm波長，折射率通常挑選在1.468 0;若用1550 nm波長，折射率通常挑選在1.468 5。折射率挑選禁絕，影響測(cè)驗(yàn)長度。

在式(1)中折射率若差錯(cuò)0.001，則在50000 m的中繼段會(huì)發(fā)生約35 m的差錯(cuò)。在光纜保護(hù)和毛病排查時(shí)很小的失誤便會(huì)帶來明顯的差錯(cuò)，測(cè)驗(yàn)時(shí)一定要導(dǎo)致滿意的重視。

2.3 測(cè)驗(yàn)脈沖寬度挑選

設(shè)置的光脈沖寬度過大會(huì)發(fā)生較強(qiáng)的菲涅爾反射，會(huì)使盲區(qū)加大。較窄的測(cè)驗(yàn)光脈沖雖然有較小的盲區(qū)，可是測(cè)驗(yàn)光脈沖過窄時(shí)光功率必定過弱，相應(yīng)的背向散射信號(hào)也弱，背向散射信號(hào)曲線會(huì)崎嶇不平，測(cè)驗(yàn)差錯(cuò)大。設(shè)置的光脈沖寬度既要能確保沒有過強(qiáng)的盲區(qū)效應(yīng)，又要能確保背向散射信號(hào)曲線有滿意的分辨率，能看清光纖沿線上每一點(diǎn)的狀況。

通常是依據(jù)被測(cè)光纖長度，先挑選一個(gè)恰當(dāng)?shù)臏y(cè)驗(yàn)脈寬，預(yù)測(cè)驗(yàn)一兩次后，從中斷定一個(gè)最佳值。被測(cè)光纖的間隔較短(小于5 000m)時(shí)，盲區(qū)能夠在10 m以下;被測(cè)光纖的間隔較長(小于50 000 m)時(shí)，盲區(qū)能夠在200 m以下;被測(cè)光纖的間隔很長(小于2 500 000 m)時(shí)，盲區(qū)可高達(dá)2 000 m以上。

在單盤測(cè)驗(yàn)時(shí)，恰當(dāng)挑選光脈沖寬度(50 nm)能夠使盲區(qū)在10 m以下。經(jīng)過雙向測(cè)驗(yàn)或?qū)掖螠y(cè)驗(yàn)取均勻值，盲區(qū)發(fā)生的影響會(huì)更小。

2. 4 測(cè)驗(yàn)量程挑選

OTDR的量程是指OTDR的橫坐標(biāo)能到達(dá)的最大間隔。測(cè)驗(yàn)時(shí)應(yīng)依據(jù)被測(cè)光纖的長度挑選量程，量程是被測(cè)光纖長度的1.5倍比較好。量程挑選過小時(shí)，光時(shí)域反射儀的顯現(xiàn)屏上看不全部;量程挑選過大時(shí)，光時(shí)域反射儀的顯現(xiàn)屏上橫坐標(biāo)壓縮看不清楚。

依據(jù)工程技能人員的實(shí)踐經(jīng)歷，測(cè)驗(yàn)量程挑選能使背向散射曲線大約占到OTDR顯現(xiàn)屏的70%時(shí)，不管是長度測(cè)驗(yàn)仍是損耗測(cè)驗(yàn)都能得到比較好的直視作用和精確的測(cè)驗(yàn)成果。

在光纖通訊體系測(cè)驗(yàn)中，鏈路長度在幾百到幾千千米，中繼段長度40～60 km，單盤光纜長度2～4km，合挑選OTDR的量程能夠得到杰出的測(cè)驗(yàn)作用。

2.5 均勻化時(shí)刻挑選

由于背向散射光信號(hào)極端弱小，通常選用屢次計(jì)算均勻的辦法來前進(jìn)信噪比。OTDR測(cè)驗(yàn)曲線是將每次輸出脈沖后的反射信號(hào)采樣，并把屢次采樣做均勻化處理以消除隨機(jī)事情，均勻化時(shí)刻越長，噪聲電平越挨近最小值，動(dòng)態(tài)規(guī)模就越大。均勻化時(shí)刻為3 min取得的動(dòng)態(tài)規(guī)模比均勻化時(shí)刻為1 min取得的動(dòng)態(tài)規(guī)模前進(jìn)0.8 dB。

通常來說均勻化時(shí)刻越長，測(cè)驗(yàn)精度越高。為了前進(jìn)測(cè)驗(yàn)速度，縮短全體測(cè)驗(yàn)時(shí)刻，測(cè)驗(yàn)時(shí)刻可在0.5～3 min內(nèi)挑選。

在光纖通訊接續(xù)測(cè)驗(yàn)中，挑選1.5 min(90 s)就可取得滿意的作用。

3 實(shí)施OTDR測(cè)驗(yàn)的三種常用辦法

OTDR對(duì)光纜和光纖進(jìn)行測(cè)驗(yàn)時(shí)節(jié)，測(cè)驗(yàn)場(chǎng)合包括光纜和光纖的出廠測(cè)驗(yàn)，光纜和光纖光纜的施工測(cè)驗(yàn)，光纜和光纖的保護(hù)測(cè)驗(yàn)以及定時(shí)測(cè)驗(yàn)。OTDR的測(cè)驗(yàn)銜接如圖1所示。

測(cè)驗(yàn)銜接的辦法是：OTDR一光纖銜接器一第1盤光纜一第2盤光纜一第n盤光纜，終端不銜接任何設(shè)備。依據(jù)實(shí)踐測(cè)驗(yàn)工作首要有以下三種辦法：

3.1 OTDR后向測(cè)驗(yàn)法

選用這種辦法首要對(duì)光纜接續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，光纜接續(xù)一定要裝備專用光纖熔接機(jī)和光時(shí)域反射儀(OTDR)。熔接機(jī)在熔接完一根纖芯后通常都會(huì)給出這個(gè)接點(diǎn)的預(yù)算衰耗值。這種辦法測(cè)驗(yàn)有三個(gè)長處：

(1)OTDR固定不動(dòng)，省掉了外表搬運(yùn)所需車輛和很多人力物力;

(2)測(cè)驗(yàn)點(diǎn)選在有市電而不需配汽油發(fā)電機(jī)的當(dāng)?shù)?

(3)測(cè)驗(yàn)點(diǎn)固定，削減了光纜開剝。

同時(shí)該辦法也有兩個(gè)缺陷：

(1)因受間隔和地勢(shì)約束，有時(shí)無法確保聯(lián)絡(luò)的疏通;

(2)跟著接續(xù)間隔的不斷增加，OTDR的測(cè)驗(yàn)量程和精度受到約束。

現(xiàn)在解決這些疑問通常有三種辦法：

①在市內(nèi)和郊區(qū)用移動(dòng)電話可使測(cè)驗(yàn)人員和接續(xù)人員隨時(shí)堅(jiān)持聯(lián)絡(luò)，便于組織和協(xié)調(diào)，有利于前進(jìn)工作效率。

②用光電話進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。斷定好用一根光纖(如藍(lán)色光纖單元赤色光纖)接在光電話上作聯(lián)絡(luò)線。當(dāng)然最終這根作聯(lián)絡(luò)用的光纖在熔接和盤纖時(shí)就因無法聯(lián)絡(luò)而不能進(jìn)行監(jiān)測(cè)了。即便這么，呈現(xiàn)疑問的也許性仍會(huì)大大下降(如果是24芯光纜，呈現(xiàn)疑問的概率會(huì)降到本來的1/24以下)。

③當(dāng)光纜接續(xù)到達(dá)一個(gè)中繼間隔時(shí)，OTDR向前移動(dòng)。

測(cè)驗(yàn)實(shí)踐證明，這些監(jiān)測(cè)辦法對(duì)確保質(zhì)量、削減返工是行之有效的。

3.2 OTDR前向單程測(cè)驗(yàn)法

OTDR在光纖接續(xù)方向前一個(gè)接頭點(diǎn)進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，用施工車輛將測(cè)驗(yàn)外表和測(cè)驗(yàn)人員一直超前搬運(yùn)。運(yùn)用這種辦法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)驗(yàn)點(diǎn)與接續(xù)點(diǎn)一直只要一盤光纜長度，測(cè)驗(yàn)接頭衰耗精確性高，并且便于通訊聯(lián)絡(luò)?，F(xiàn)在一盤光纜長度大約為2～3 km，通常地勢(shì)下運(yùn)用對(duì)講機(jī)就可確保通訊聯(lián)絡(luò)。若光纜有皺紋鋼帶保護(hù)層，也可運(yùn)用磁石電話進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。

這種測(cè)驗(yàn)辦法的缺陷也很明顯，OTDR要搬到每個(gè)測(cè)驗(yàn)點(diǎn)費(fèi)工費(fèi)時(shí)，又不利于外表的保護(hù);測(cè)驗(yàn)點(diǎn)還受地勢(shì)約束，尤其是線路遠(yuǎn)離公路、地勢(shì)雜亂時(shí)更為費(fèi)事。選用便攜型OTDR進(jìn)行監(jiān)測(cè)，近間隔測(cè)驗(yàn)對(duì)外表的動(dòng)態(tài)規(guī)模請(qǐng)求不高，且小型0TDR體積小重量輕移動(dòng)便利，這么可大大減小測(cè)驗(yàn)人員工作量，前進(jìn)測(cè)驗(yàn)速度和工作效率。

3.3 OTDR前向雙程測(cè)驗(yàn)法

OTDR方位仍同 前向單程 監(jiān)測(cè)，但在接續(xù)方向的始端將兩根光纖分別短接，組成回路。這種辦法即可滿意中繼段光纖測(cè)驗(yàn)，也可對(duì)光纖接續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)中繼段光纖測(cè)驗(yàn)?zāi)軌蛟诠鈺r(shí)域反射儀的顯現(xiàn)屏上很清楚地看到入射光脈沖、反射光脈沖、接頭點(diǎn)、斷裂點(diǎn)、毛病點(diǎn)以及衰減散布曲線。OTDR測(cè)驗(yàn)事情類型及顯現(xiàn)如圖2所示，它能夠?yàn)楣饫|保護(hù)供給便利。

對(duì)光纖接續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)由于增加了環(huán)回點(diǎn)，所以能在OTDR上測(cè)出接續(xù)衰耗的雙向值。這種辦法的長處是能精確評(píng)價(jià)接頭的好壞。

由于測(cè)驗(yàn)原理和光纖結(jié)構(gòu)上的因素，用OTDR單向監(jiān)測(cè)會(huì)呈現(xiàn)虛偽增益的景象，相應(yīng)地也會(huì)呈現(xiàn)虛偽大衰耗景象。對(duì)一個(gè)光纖接頭來說，兩個(gè)方向衰減值的數(shù)學(xué)均勻數(shù)才干精確反映其實(shí)在的衰耗值。比方一個(gè)接頭從A到B測(cè)衰耗為0.16 dB，從B到A測(cè)為-0.12 dB，實(shí)踐上此頭的衰耗為[0.16+(-0.12)]/2=0.02 dB。

4 結(jié) 語

OTDR作為光纖通訊的首要外表，在科研、教育、工廠、施工、保護(hù)等領(lǐng)域表現(xiàn)著重要作用。就現(xiàn)在而言O(shè)TDR不管進(jìn)口設(shè)備仍是國產(chǎn)設(shè)備，對(duì)測(cè)驗(yàn)精度和盲區(qū)兩個(gè)關(guān)鍵疑問都會(huì)由于測(cè)驗(yàn)者的技能表現(xiàn)有一定的區(qū)別。跟著時(shí)刻的推移和科學(xué)技能的前進(jìn)，運(yùn)用新一代人工智能OTDR進(jìn)行光纖參數(shù)全自動(dòng)測(cè)驗(yàn)，速率會(huì)更快、作用會(huì)非常好。

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