《OTDR使用介绍》PPT课件.ppt

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1、光时域反射仪（光时域反射仪（OTDROTDR）测）测试原理与相关知识交流试原理与相关知识交流内容提要内容提要测试原理测试原理名词解释名词解释性能参数性能参数常见问题常见问题实际应用实际应用测测试试原原理理OTDR利用其激光光源向被测光纤发送一光脉冲，光脉冲在光纤本身及各特性点上会有光信号反射回OTDR，反射回来的光信号又通过一个定向耦合器耦合到OTDR的接收器，并在这里转换成电信号，通过相关数据分析，最终在显示器上显示出测试结果的曲线，OTDR的组成方框图如下所示：测测试试原原理理测测试试原原理理各各部部分分作作用用如如下下：光光源源：将将符符合合规规定定要要求求稳稳定定的的光光信信号号发发送

2、送到到被被测测光光纤纤脉脉冲冲发发生生器器：控控制制光光源源发发送送的的时时间间，控控制制数数据据分分析析和和显显示示电电路路与与光光源源同同步步工工作作，以以得得到到正正确确的的分分析析结结果果定定向向耦耦合合器器：将将光光源源发发出出的的光光耦耦合合到到被被测测光光纤纤，并并将将光光纤纤沿沿线线各各点点反反射射回回的的光光耦耦合合到到光光检检测测器器光光检检测测器器：将将被被测测光光纤纤反反射射回回的的光光信信号号转转换换为为电电信信号号放放大大器器：将将光光检检测测器器送送来来的的电电信信号号放放大大，整整形形数数据据分分析析及及显显示示：将将反反射射回回的的信信号号与与发发送送脉脉冲冲

3、比比较较，计计算算出出相相关关数数据据，并并配配有有分分析析电电路路，为为曲曲线线分分析析提提供供支支持持名名词词解解释释1 1、背向散射、背向散射定义：光纤自身反射回的光信号称为背向散射光，定义：光纤自身反射回的光信号称为背向散射光，简称背向散射简称背向散射产生原因：产生背向散射光的主要原因是瑞利散射。产生原因：产生背向散射光的主要原因是瑞利散射。瑞利散射是由于光纤折射率的不同而引起的，散射瑞利散射是由于光纤折射率的不同而引起的，散射会作用于整个光纤。瑞利散射将光信号向四面八方会作用于整个光纤。瑞利散射将光信号向四面八方散射，我们把基中沿光纤原径路返回散射，我们把基中沿光纤原径路返回OTDR

4、OTDR的散射光的散射光称为背向散射光称为背向散射光应用：应用：OTDROTDR正是利用其接收到的背向散射光强度的正是利用其接收到的背向散射光强度的变化来衡量被测光纤上各事件损耗的大小，变化来衡量被测光纤上各事件损耗的大小，OTDROTDR不不仅能对各事件点上的反射光信号进行测量，同时也仅能对各事件点上的反射光信号进行测量，同时也可对光纤本身的反射光信号进行测量。因此我们可可对光纤本身的反射光信号进行测量。因此我们可以在以在OTDROTDR上观察到光纤沿线各点上的曲线状况。上观察到光纤沿线各点上的曲线状况。名名词词解解释释2 2、非非反反射射事事件件光光纤纤中中的的熔熔接接头头和和微微弯弯都都

5、会会带带来来损损耗耗，但但不不会会引引起起反反射射，由由于于它它们们的的反反射射较较小小，我我们们称称之之为为非非反反射射事事件件非非反反射射事事件件在在O OT TD DR R测测试试结结果果曲曲线线上上，以以背背向向散散射射电电平平上上附附加加一一个个突突然然下下降降的的台台阶阶形形式式表表现现出出来来，因因此此在在竖竖轴轴上上的的改改变变即即为为该该事事件件的的损损耗耗大大小小名名词词解解释释3 3、反反射射事事件件活活动动连连接接器器、机机械械接接头头和和光光纤纤中中的的断断裂裂点点都都会会引引起起损损耗耗和和反反射射，我我们们把把这这种种反反射射幅幅度度较较大大的的事事件件称称之之为

6、为反反射射事事件件反反射射事事件件损损耗耗的的大大小小同同样样是是在在背背向向散散射射电电平平值值的的改改变变量量来来决决定定。反反射射值值（通通常常以以回回波波损损耗耗的的形形式式表表示示）是是同同背背向向散散射射曲曲线线上上反反射射峰峰的的幅幅度度所所决决定定名名词词解解释释名名词词解解释释4、光纤末端光纤末端通常有两种情况如果光纤的末端为平整的端面或末端接有活动连接器（平整、抛光），在光纤的末端就会存在反射率为4%的菲涅尔反射如果光纤的末端是破裂的端面，由于末端端同的不规则性，会使光线漫射而不引起反射第一种情况为一个反射幅度较高的菲涅尔反射名名词词解解释释第第二二种种情情况况光光纤纤末末

7、端端显显示示的的曲曲线线从从背背向向反反射射电电平平简简单单地地降降到到O OT TD DR R噪噪声声电电平平以以下下。有有时时破破裂裂的的末末端端也也可可能能会会引引起起反反射射，但但它它的的反反射射峰峰不不会会像像平平整整端端面面或或活活动动连连接接器器带带来来的的反反射射峰峰值值那那么么大大其其他他几几种种光光纤纤末末端端识识别别如如图图反反示示：在在测测量量光光纤纤长长度度确确定定末末端端点点（B B点点）时时，必必须须选选准准光光纤纤末末端端，才才能能精精确确测测量量出出光光纤纤长长度度。在在测测试试过过程程中中，会会遇遇到到以以下下几几种种光光纤纤末末端端的的显显示示曲曲线线，以

8、以便便于于区区分分名名词词解解释释名名词词解解释释相相关关性性能能参参数数1 1、动态范围、动态范围定义：我们把初始背向散射电平与噪声底电平定义：我们把初始背向散射电平与噪声底电平的差值（的差值（dBdB）定义为动态范围）定义为动态范围动态范围的作用：动态范围可决定最大测量长动态范围的作用：动态范围可决定最大测量长度，大动态范围可提高远端小信号的分辨率，度，大动态范围可提高远端小信号的分辨率，动态范围越大，测试速度越快，动态范围是衡动态范围越大，测试速度越快，动态范围是衡量议表性能的重要指标量议表性能的重要指标动态范围的表示方法：有峰动态范围的表示方法：有峰峰值（又称峰值峰值（又称峰值动态范围

9、）和信噪比（动态范围）和信噪比（SNR=1SNR=1）两种表示方法。）两种表示方法。峰峰峰值动态范围，是一种传统的、比较有意峰值动态范围，是一种传统的、比较有意义的指标，它取背向散射电平初始点的电平值义的指标，它取背向散射电平初始点的电平值与噪声峰值电平之差为峰值动态范围。与噪声峰值电平之差为峰值动态范围。相相关关性性能能参参数数S SN NR R=1 1动动态态范范围围，它它取取背背向向散散射射电电平平初初始始点点的的电电平平值值与与噪噪声声电电平平的的均均方方根根值值之之差差为为S SN NR R=1 1时时的的动动态态范范围围在在峰峰值值动动态态范范围围表表示示中中，背背向向散散射射信信

10、号号电电平平与与噪噪声声电电平平峰峰值值相相等等或或低低于于噪噪声声电电平平时时，背背向向散散射射信信号号就就成成为为不不可可见见信信号号（信信号号被被噪噪声声淹淹没没），两两种种表表示示如如下下图图：相关性能参数相相关关性性能能参参数数动动态态范范围围的的应应用用：动动态态范范围围大大小小决决定定仪仪器器可可测测量量光光纤纤的的最最大大长长度度。如如果果O OT TD DR R的的动动态态范范围围不不够够大大，在在测测量量远远距距离离背背向向散散射射信信号号时时，就就会会被被噪噪声声淹淹没没，将将不不能能观观测测至至接接头头、弯弯曲曲等等小小的的特特征征点点在在进进行行全全程程光光纤纤链链路

11、路事事件件损损耗耗测测试试时时，观观查查事事件件点点损损耗耗所所需需的的信信噪噪比比，再再加加上上光光纤纤的的链链路路损损耗耗即即为为所所需需测测试试信信号号的的动动态态范范围围，如如图图所所示示：相相关关性性能能参参数数相相关关性性能能参参数数分辨事件损耗所需信噪比电平值见下表：分辨事件损耗所需信噪比电平值见下表：分辨事件损耗所需信噪比电平值见下表：分辨事件损耗所需信噪比电平值见下表：例：当一条端到端的光纤链路损耗为例：当一条端到端的光纤链路损耗为例：当一条端到端的光纤链路损耗为例：当一条端到端的光纤链路损耗为22dB22dB22dB22dB时，时，时，时，为了对光纤末端的一个损耗点为为了对

12、光纤末端的一个损耗点为为了对光纤末端的一个损耗点为为了对光纤末端的一个损耗点为0.02dB0.02dB0.02dB0.02dB的事件的事件的事件的事件进行有效测量，需要的进行有效测量，需要的进行有效测量，需要的进行有效测量，需要的OTDROTDROTDROTDR的动态范围是多大的动态范围是多大的动态范围是多大的动态范围是多大？（？（？（？（34dB=22+1234dB=22+1234dB=22+1234dB=22+12，SNU=1SNU=1SNU=1SNU=1）相相关关性性能能参参数数动态范围与测量范围的关系：动态范围与测量范围的关系：动态范围与测量范围的关系：动态范围与测量范围的关系：初始背

13、向散射电平与一定测量精度下可识别事初始背向散射电平与一定测量精度下可识别事初始背向散射电平与一定测量精度下可识别事初始背向散射电平与一定测量精度下可识别事件点电平的最大衰减差值被定义为测量范围，件点电平的最大衰减差值被定义为测量范围，件点电平的最大衰减差值被定义为测量范围，件点电平的最大衰减差值被定义为测量范围，测量范围与动态范围的关系如图：测量范围与动态范围的关系如图：测量范围与动态范围的关系如图：测量范围与动态范围的关系如图：针对各种测量事件其测量范围与动态范围的关针对各种测量事件其测量范围与动态范围的关针对各种测量事件其测量范围与动态范围的关针对各种测量事件其测量范围与动态范围的关系如下

14、表所示：系如下表所示：系如下表所示：系如下表所示：相相关关性性能能参参数数相相关关性性能能参参数数距离刻度：距离刻度：距离刻度是表示距离刻度是表示OTDROTDR测量光纤的长度指标，测量光纤的长度指标，是是OTDROTDR的主要参数，仪表一般只给出最大的主要参数，仪表一般只给出最大测试距离刻度。把仪表给出的最大距离刻测试距离刻度。把仪表给出的最大距离刻度理解为可测光纤的最大距离是一种常见度理解为可测光纤的最大距离是一种常见的错误，最长测量距离一般由仪表的动态的错误，最长测量距离一般由仪表的动态范围和被测光纤的衰减所决定。当背向散范围和被测光纤的衰减所决定。当背向散射电平低于射电平低于OTDRO

15、TDR噪声电平时，背向散射信噪声电平时，背向散射信号成了不可见信号，在此之外的距离刻度号成了不可见信号，在此之外的距离刻度只能显示噪声。只能显示噪声。相相关关性性能能参参数数2 2、盲盲区区定定义义：我我们们将将由由活活动动连连接接器器和和机机械械接接头头等等特特征征点点产产生生反反射射（菲菲涅涅尔尔反反射射）后后，引引起起O OT TD DR R接接收收端端饱饱和和而而带带来来的的一一系系列列“盲盲点点”称称为为盲盲区区，主主要要有有衰衰减减盲盲区区和和事事件件盲盲区区两两种种。衰衰减减盲盲区区：从从反反射射峰峰的的起起始始点点至至接接收收器器从从饱饱和和峰峰值值恢恢复复到到距距线线性性背背

16、向向散散射射后后延延线线上上0 0.5 5d dB B点点间间的的距距离离（标标准准为为0 0.1 1d dB B，但但0 0.5 5d dB B更更常常用用）。事事件件盲盲区区：从从反反射射峰峰的的起起始始点点到到接接收收器器从从饱饱和和峰峰值值恢恢复复到到距距峰峰值值1 1.5 5d dB B点点间间的的距距离离。在在这这个个点点之之后后紧紧接接的的第第2 2个个反反射射为为可可识识别别反反射射，但但这这时时非非反反射射事事件件、损损耗耗和和衰衰减减仍仍为为不不可可测测事事件件。相相关关性性能能参参数数盲盲区区决决定定了了2 2个个可可测测特特征征点点的的靠靠近近程程度度，盲盲区区有有时时

17、也也被被称称为为O OT TD DR R的的2 2点点分分辨辨率率。当当然然，对对仪仪表表来来说说，盲盲区区是是越越小小越越好好。盲盲区区与与动动态态范范围围的的关关系系：盲盲区区：决决定定O OT TD DR R横横轴轴上上事事件件的的精精确确程程度度。动动态态范范围围：决决定定O OT TD DR R纵纵轴轴上上事事件件的的损损耗耗情情况况和和可可测测光光纤纤的的最最大大距距离离。影影响响动动态态范范围围和和盲盲区区的的因因素素：主主要要有有脉脉冲冲宽宽度度、平平均均时时间间、反反射射和和O OT TD DR R接接收收电电路路设设备备计计设设等等。相关性能参数相相关关性性能能参参数数1

18、1）脉脉宽宽的的影影响响：对对动动态态范范围围的的影影响响：在在脉脉冲冲幅幅度度相相同同的的条条件件下下，脉脉冲冲宽宽度度越越大大，脉脉冲冲能能量量就就越越大大，此此时时O OT TD DR R的的动动态态范范围围也也越越大大，仪仪表表给给出出的的动动态态范范围围是是在在最最大大脉脉冲冲时时的的指指标标。对对盲盲区区的的影影响响：脉脉冲冲宽宽度度越越大大，盲盲区区就就越越大大，较较窄窄的的脉脉冲冲会会有有较较小小的的盲盲区区，使使我我们们能能分分辨辨出出光光纤纤中中部部两两个个事事件件，提提高高清清晰晰度度，如如需需对对光光纤纤远远端端进进行行观观测测时时，可可选选择择宽宽脉脉冲冲，以以提提高

19、高仪仪表表的的动动态态范范围围，观观测测更更远远的的距距离离。对对于于两两个个非非常常接接近近的的事事件件，当当采采用用窄窄宽宽脉脉冲冲测测试试，精精度度更更高高，区区别别如如下下：相关性能参数相相关关性性能能参参数数2 2）平平均均时时间间对对动动态态范范围围的的影影响响O OT TD DR R测测试试曲曲线线是是将将每每次次输输出出脉脉冲冲后后的的反反射射信信号号采采样样，并并把把多多次次采采样样做做平平均均处处理理以以消消除除随随机机事事件件，平平均均时时间间越越长长，噪噪声声电电平平越越接接近近最最小小值值，动动态态范范围围就就越越大大。按按照照相相关关资资料料规规定定，平平均均化化时

20、时间间应应在在3 3分分钟钟的的指指标标。3 3)反反射射对对盲盲区区的的影影响响O OT TD DR R是是利利用用光光纤纤对对光光信信号号的的后后向向散散射射来来观观察察沿沿光光纤纤分分布布的的光光纤纤质质量量，对对于于一一般般的的后后向向散散射射信信号号，不不会会出出现现盲盲区区。但但对对于于某某些些点点出出现现较较大大反反射射峰峰（光光纤纤端端面面），产产生生的的盲盲区区也也越越大大（接接收收器器恢恢复复时时较较长长）。相相关关性性能能参参数数相相关关性性能能参参数数3 3、距距离离精精度度O OT TD DR R的的距距离离精精度度与与仪仪表表的的采采样样时时间间、时时钟钟精精度度、

21、光光纤纤折折射射率率、光光缆缆成成缆缆因因素素及及仪仪表表的的误误差差有有关关。1 1）采采样样时时间间的的影影响响O OT TD DR R对对反反射射信信号号按按一一定定时时间间间间隔隔进进行行采采样样，然然后后再再将将这这些些分分离离的的采采样样点点连连接接起起来来形形成成最最后后显显示示的的测测量量曲曲线线。采采样样点点是是有有限限的的，采采样样点点越越小小，仪仪表表的的测测试试精精度度越越高高，引引起起的的偏偏差差也也越越小小。相相关关性性能能参参数数2 2）时时钟钟的的影影响响分分使使用用内内部部时时钟钟与与外外部部时时钟钟，使使用用内内部部时时钟钟时时，对对测测量量精精度度影影响响

22、较较小小，使使用用外外部部时时钟钟时时影影响响较较大大，当当然然取取决决于于外外部部时时钟钟的的精精准准度度。3 3）折折射射率率的的影影响响O OT TD DR R是是通通过过对对反反射射信信号号时时间间参参数数进进行行测测量量后后再再按按特特定定的的公公式式来来计计算算距距离离参参数数的的L L=V V*T T=T T*C C/n nC C为为光光速速，n n为为折折射射率率，T T为为光光在在光光纤纤中中传传输输时时间间的的一一半半。当当用用户户对对光光纤纤折折射射率率设设置置存存在在偏偏差差时时，即即使使很很小小的的值值，也也影影响响很很大大，例例如如1 1%，测测量量误误差差将将为为

23、3 30 0K KM M为为3 30 00 0M M.所所以以在在测测试试光光纤纤距距离离时时，折折射射率率一一定定设设置置正正确确。相相关关性性能能参参数数光光缆缆成成缆缆时时的的影影响响仪仪表表的的测测试试误误差差以以上上应应当当引引起起重重视视的的为为折折射射率率因因素素。回回波波损损耗耗定定义义：指指光光波波反反向向传传输输时时的的损损耗耗，回回波波损损耗耗又又叫叫回回损损对对链链路路影影响响：回回损损越越小小，反反射射波波越越大大，链链路路性性能能越越差差，回回损损越越大大，反反射射波波越越小小，链链路路性性能能越越好好。相相关关性性能能参参数数4 4、反反射射损损耗耗定定义义：指指

24、光光波波正正向向传传输输时时由由于于反反射射造造成成的的损损耗耗（反反射射系系数数）。对对链链路路影影响响：反反射射损损耗耗越越大大，反反射射波波越越大大，链链路路性性能能越越差差，反反射射损损耗耗越越小小，反反射射波波越越小小，链链路路性性能能越越好好。常常见见问问题题1 1、光光纤纤类类型型不不匹匹配配光光纤纤类类型型不不匹匹配配是是指指O OT TD DR R的的测测试试输输出出光光纤纤与与被被测测光光纤纤的的芯芯径径不不同同，在在连连接接器器处处出出现现光光纤纤类类型型不不匹匹配配的的现现象象，此此时时会会出出现现纵纵轴轴（即即光光纤纤的的损损耗耗和和衰衰减减）测测试试不不准准确确现现

25、象象，但但横横轴轴测测试试数数据据准准确确。常常见见问问题题2 2、增增益益现现象象增增益益现现象象出出现现在在光光纤纤接接头头处处，又又叫叫伪伪增增益益。定定义义：接接头头后后光光反反射射电电平平高高于于接接头头前前光光反反射射电电平平的的现现象象称称为为增增益益现现象象。产产生生原原因因：O OT TD DR R的的测测试试是是通通过过比比较较接接续续点点前前后后背背向向散散射射电电平平值值来来对对接接续续损损耗耗进进行行测测试试的的，一一般般情情况况下下，接接续续损损耗耗会会使使接接头头后后的的背背向向散散射射电电平平小小于于接接续续点点前前的的电电平平。当当接接续续损损耗耗非非常常小小

26、时时，并并且且接接点点后后光光纤纤的的背背向向散散射射系系数数较较高高时时（对对于于同同样样的的光光强强反反射射系系数数大大引引起起较较大大的的背背向向反反射射），接接续续点点的的背背向向散散射射电电平平就就可可能能大大于于接接续续点点前前的的背背向向散散射射电电平平，而而且且抵抵消消了了接接续续点点损损耗耗。最最直直接接的的原原因因为为接接续续点点之之后后的的光光纤纤反反射射系系数数大大于于接接续续点点前前的的光光纤纤反反射射系系数数。常常见见问问题题常常见见问问题题伪伪增增益益的的意意义义：出出现现伪伪增增益益现现象象说说明明接接续续点点后后的的光光纤纤比比接接续续点点之之前前的的光光纤纤

27、反反射射系系数数大大，并并且且说说明明接接续续点点的的接接续续损损耗耗小小，接接续续质质量量优优良良。伪伪增增益益的的测测试试：需需要要注注意意，伪伪增增益益并并不不是是真真正正的的增增益益，在在对对光光纤纤接接续续点点进进行行测测试试时时，可可采采双双向向测测试试取取平平均均值值的的方方法法测测试试伪伪增增益益点点的的插插入入损损耗耗。常见问题3 3、对对盲盲区区影影响响的的处处理理对对盲盲区区影影响响最最有有效效的的处处理理方方法法为为加加入入一一定定距距离离（大大于于O OT TD DR R的的衰衰减减盲盲区区）的的接接入入光光纤纤，但但此此种种方方法法必必须须在在接接入入光光纤纤与与被

28、被测测光光纤纤连连接接时时采采用用熔熔接接方方式式，对对于于我我们们的的实实际际测测试试过过程程不不相相实实际际，故故此此处处不不做做过过多多说说明明。常见问题4 4、幻峰（鬼点、鬼影）、幻峰（鬼点、鬼影）定义：幻峰是指在光纤末端之后出的光反射峰定义：幻峰是指在光纤末端之后出的光反射峰形成原因：由于光在光纤中多次反射而引起的。形成原因：由于光在光纤中多次反射而引起的。入射光信号到达光纤末端后，由于末端的反射，入射光信号到达光纤末端后，由于末端的反射，一部分反射光沿逆方向向入射端传输，到达入一部分反射光沿逆方向向入射端传输，到达入射端后，由于入射端面反射较大，又有部分光射端后，由于入射端面反射较大，又有部分光缆再次进入光纤，第二次到达光纤末端而形成缆再次进入光纤，第二次到达光纤末端而形成幻峰。幻峰。鬼点的判断：大概知道光纤长度，超出长度后鬼点的判断：大概知道光纤长度，超出长度后的而形成的反射峰即为鬼点。鬼点距离始端的的而形成的反射峰即为鬼点。鬼点距离始端的距离正好等于光纤末端至始端距离的两倍。短距离正好等于光纤末端至始端距离的两倍。短距离测试过程易出现鬼点现象。距离测试过程易出现鬼点现象。消除方法：减小包括始、末端的的反射。消除方法：减小包括始、末端的的反射。