OTDR原理与分析.ppt

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1、光网络测试培训光网络测试培训光时域反射仪2（一）光纤线路测量概述一）光纤线路测量概述（二）（二）OTDR 测试基本原理测试基本原理内内 容容 安安 排排（三）（三）OTDR主要应用主要应用3光纤线路测量损耗光纤线路测量损耗链路损耗测量意义：链路的全程损耗，是否符合设计光程预算。单位：dB测试仪器：直接方法：光源、光功率计间接方法：光时域反射仪（OTDR）4光损耗测试直接方法光损耗测试直接方法设置参考电平发送端的连接光缆光源光源光功率计光功率计TIA-568-A建议的方法剪断法测量损耗差值：链路以及两个连接器LaunchPatchCableAdapterAdapterReceivingPatch

2、CableFiber OpticLink-under-test光源光源光功率计光功率计5光损耗测试间接方法光损耗测试间接方法光时域反射仪（OTDR）测试方法dBkm*dB起始反射结束端与测试结束点电平的高度差6光纤线路测量纤长光纤线路测量纤长链路长度（纤长）测试仪器：光时域反射仪（OTDR）意义：获得光纤长度信息，以便配盘。辅助衰减测量。dBkm*km7光纤线路测量衰减光纤线路测量衰减系数系数光纤衰减测量测试仪器：光时域反射仪（OTDR）意义：评价链路质量。衰减链路损耗/长度 dB/km两种评价方法：两点衰减：即为两点损耗/长度；（AB）两点LSA衰减：为降低曲线波动性影响，而采取的数学分析方

3、法。在两点间取一条近似逼近直线。（AB）AABB逼近线8光纤线路测量插入损耗光纤线路测量插入损耗插入损耗测量测试仪器：光时域反射仪（OTDR）意义：连接点的损耗值，对应熔接点即为熔接损耗。dBkm事件前后轨迹的高度差即为插入损耗延长线9光纤线路测量反射光纤线路测量反射连接器反射测量测试仪器：光时域反射仪（OTDR）意义：评价连接器的连接质量dBkm反射事件前端与反射峰的高度差10光纤线路测量故障位置光纤线路测量故障位置故障位置查找测试仪器：光时域反射仪OTDR辅助手段：可见光故障定位仪（红光光源）dBkm故障的位置信息，*km处断裂或其他事件11光纤线路测量光功率光纤线路测量光功率光功率测量测

4、试仪器：光功率计单位：dBm、mwdBm10lg（P1/1mw）dB=10lg(P1/P2)意义：最为常规的测量，光纤测量的基础内容。应注意调整校准波长，在校准波长上测量才能获得准确的测试结果。12光光接收机灵敏度测量接收机灵敏度测量光接收机灵敏度测量测试仪器：1.误码率：光功率计、可变光衰减器、2M误码仪光衰减器光发射机光接收机2M光功率计13DWDM测量色度色散(CD)意义：由于波长的不同引起的色散，造成收端脉冲展宽极化模式色散或偏振模色散(PMD)意义：由于光沿不同轴向传输，路径不同（沿快轴的路径短，沿慢轴的路径长），造成收端脉冲展宽。经常会变化的属性。光谱分析意义：分析光谱分布，确定波

5、长中心频率、及偏移等参数光纤线路测量光纤线路测量DWDM14光时域反射仪原理光时域反射仪原理 光时域反射仪光时域反射仪(Optical Time Domain Reflectometer)将窄的光脉冲注入光纤端面作为探测信将窄的光脉冲注入光纤端面作为探测信号。在光脉冲沿着光纤传播时，各处瑞利散射的背向散射号。在光脉冲沿着光纤传播时，各处瑞利散射的背向散射部分将不断返回光纤入射端，当光信号遇到裂纹时，就会部分将不断返回光纤入射端，当光信号遇到裂纹时，就会产生菲涅尔反射，其背向反射光也会返回光纤入射端。产生菲涅尔反射，其背向反射光也会返回光纤入射端。通过合适的光耦合和高速响应的光电检测器检测到输通

6、过合适的光耦合和高速响应的光电检测器检测到输入端的背向光的大小和到达时间，就能定量的测量出光纤入端的背向光的大小和到达时间，就能定量的测量出光纤的传输特性、长度及故障点等。如下图：的传输特性、长度及故障点等。如下图：OTDR连接器连接器被测光纤被测光纤15瑞利散射原理瑞利散射原理光纤中存在着微小的折射率波动光纤中存在着微小的折射率波动，折射率变化，折射率变化部分的尺寸比波长还小时，会使光产生向各个部分的尺寸比波长还小时，会使光产生向各个方向的散射，称为瑞利散射方向的散射，称为瑞利散射。NA16背向散射背向散射OTDR 测量显示测量显示背向散射是由于光纤的瑞利散射现象而引起的部分光信号返回OTD

7、R的现象MODIFY/ENTERZOOM 10熔接弯折活动连接器机械固定接头断裂光纤尾端17瑞利散射特性瑞利散射特性(瑞利散射瑞利散射是光纤主要损耗机理。是光纤主要损耗机理。(瑞利散射的损耗与波长四次方成反比。瑞利散射的损耗与波长四次方成反比。(离输入端近的地方散射回来的光强，远离输入端近的地方散射回来的光强，远的地方散射回来的光弱。的地方散射回来的光弱。(可以做定量分析可以做定量分析。18瑞利散射定量分析瑞利散射定量分析在传输距离为Z时有如下关系式：P(Z)=Pin e 光纤的衰减常数 =(10lgP1/P0)/L(dB/km)P1、P0为输入、输出功率在Z处后向散射光又经过衰减返回到光纤入

8、射端，其返回功率为：Pr=Pin e 是后向瑞利散射系数（分散系数）近似地：Z=(c/n)t c真空光速；n折射率；t传播时间-Z-2 Z19OTDROTDR是如何利用瑞利散射原理的是如何利用瑞利散射原理的在光纤输入端面注入窄脉冲，在光脉冲沿着光纤传在光纤输入端面注入窄脉冲，在光脉冲沿着光纤传播时，各点瑞利散射部分不断返回到光纤的输入端。播时，各点瑞利散射部分不断返回到光纤的输入端。光纤接收检测电路检测到这些返回的光，经过数字光纤接收检测电路检测到这些返回的光，经过数字处理提高信噪比以后，把与反射功率对应的电信号处理提高信噪比以后，把与反射功率对应的电信号接到示波器，经处理后，在屏幕上可以显示

9、出相应接到示波器，经处理后，在屏幕上可以显示出相应的对数衰减曲线。的对数衰减曲线。20菲涅尔反射原理菲涅尔反射原理光在传输过程中通过折射率不同的折射率不同的介质介质产生的反射称菲涅尔反射。n1n221菲涅尔反射分析菲涅尔反射分析菲涅尔反射通常发生在连接器、机械接头、光缆的菲涅尔反射通常发生在连接器、机械接头、光缆的不匹配处和光纤末端。不匹配处和光纤末端。菲涅尔反射有如下关系式：菲涅尔反射有如下关系式：n2-n1n2+n1n1、n2分别为不连续处两侧折射率分别为不连续处两侧折射率Pr=Pin 222OTDROTDR是如何利用菲涅尔反射原理是如何利用菲涅尔反射原理根据菲涅尔反射原理，只要在发送端探

10、测到背向反根据菲涅尔反射原理，只要在发送端探测到背向反射回来的光，就可以看到前后端面的回波脉冲，它射回来的光，就可以看到前后端面的回波脉冲，它们之间的时间间隔就是光走了两倍纤长度的时间，们之间的时间间隔就是光走了两倍纤长度的时间，据此可以测量出光纤的长度。据此可以测量出光纤的长度。同理，如光纤内部发生断裂或有缺陷也会在光纤输同理，如光纤内部发生断裂或有缺陷也会在光纤输入端检测到回波脉冲，根据回波脉冲情况可进行故入端检测到回波脉冲，根据回波脉冲情况可进行故障定位。障定位。23OTDR工作原理框图工作原理框图.光时域反射仪光时域反射仪熔接弯折活动连接器断裂光纤尾端光纤网光纤网OTDR 测试显示测试

11、显示相对光功率激光器激光器耦合器耦合器脉冲发生器脉冲发生器光监测器光监测器数据分析及其显示数据分析及其显示OTDR 是基本的光纤链路安装和维护的测试工具机械固定连接头24事件：非反射事件事件：非反射事件光纤熔接和弯折可导致光功率衰耗,但是没有反射现象.MODIFY/ENTERZOOM 10损耗弯折熔接OTDR 测量显示测量显示熔接弯折活动连接器机械固定接头断裂光纤尾端25事件：反射事件事件：反射事件MODIFY/ENTERZOOM 10衰耗反射OTDR 显示显示熔接弯折活动连接器机械固定接头断裂光纤尾端机械固定接头，活动连接器和光纤断裂都会引起光的反射和衰耗，OTDR上有相似的显示结果26事件

12、：光纤尾端事件：光纤尾端MODIFY/ENTERZOOM 10(非反射)反射OTDR 测量显示测量显示熔接弯折活动连接器机械固定接头断裂光纤尾端27性能参数：动态范围性能参数：动态范围噪声电压（峰值)1.8dB噪声电平（均方根值）背向散射电平初始点动态范围(峰值)动态范围(信噪比1)动态范围决定了OTDR能“看”多远的光纤和光纤上的特征点28性能参数：盲区或性能参数：盲区或2点分辨率点分辨率衰减盲区最小10米事件盲区最小3米1.5dB0.5 dB1.5dB0.5 dB盲区一定是由反射事件造成的。事件盲区是能够分辩出下一个反射的距离。衰减盲区是能够分辩出下一个非反射的距离。29什么影响动态范围和

13、盲区什么影响动态范围和盲区脉宽越大，动态范围越大，盲区也越大！脉宽越大，动态范围越大，盲区也越大！平均时间越长，动态范围越大，达到一定程平均时间越长，动态范围越大，达到一定程度就无法再有改善。度就无法再有改善。反射越大，需要恢复的时间越长，因此盲区反射越大，需要恢复的时间越长，因此盲区越大。越大。动态范围取决于脉冲宽度平均时间盲区取决于脉冲宽度反射大小30脉宽怎样影响动态范围和盲区？脉宽怎样影响动态范围和盲区？OTDR发短脉冲时能提供更好的盲区性能，但是具有更小的动态范围；OTDR发长脉冲时能提供更好的动态范围，但具有更大的盲区。短脉冲MODIFY/ENTERZOOM 10MODIFY/ENT

14、ERZOOM 10长脉冲31平均时间参数影响动态范围平均时间参数影响动态范围实质：增大信噪比（实质：增大信噪比（S/N）取平均值测量：多次相加取平均的方法取平均值测量：多次相加取平均的方法信号的特点：有规律，多次相加后可还原信号的特点：有规律，多次相加后可还原噪声的特点：随机，多次相加后极限值趋近于零噪声的特点：随机，多次相加后极限值趋近于零10秒3分钟32距离精度和一点分辨率距离精度和一点分辨率距离精度取决于时基准确性，抽样距离，折射率设置和光缆因素。XXXXXXXXXXXXXXXXD=VxT,=D=_NCV=_NCxT折射率误差光纤长度光缆长度XXXXXXXXXXXXXXXX抽样导致的误差

15、从光纤测量的实际信号显示的曲线时基的准确性T抽样33影响距离精度的因素影响距离精度的因素抽样间隔：间隔越大，影响越大。因此要求最小抽样间隔越小越好。折射率：是工厂应该出具的固定参数。绞缩率：光纤长度与光缆长度的比例。有助于实地勘查故障位置。经验为两者相差510左右。34为了得到准确熔接衰减值，可从二边测该熔点并取平均值MODIFY/ENTERZOOM 10背向散射系数光纤AB衰耗BA熔接弯折活动连接器机械固定接头断裂光纤尾端OTDR 测量显示测量显示常见现象分析常见现象分析伪增益伪增益35常见现象分析常见现象分析鬼影现象鬼影现象通常在短链路测量时出现较多。所谓鬼影就是与事实不符的影像。有时原因

16、较为复杂。常见的鬼影是由于连接器连续反射造成。鬼影ababc，由于反射脉冲在首个连接器再次发生反射，对光纤进行了第二次探测，扫描的距离是原来的两倍探测脉冲端面反射脉冲再次反射36鬼影分析鬼影分析237鬼影分析鬼影分析3鬼影造成的另一个最大的障碍-无法找到结束点。需要通过分析，手动判断结束点位置。381.用接入光纤消除盲区只有将引入光纤与被测光纤熔接，才能帮助消除盲区MODIFY/ENTERZOOM 10熔接接入光纤被测光纤长度使用脉宽之衰减盲区光接收机恢复被测光纤起始点常用测试方法常用测试方法392.双波长测试意义：分辨弯曲和熔接点原理：波长越大对微弯越敏感，也就是波长越大插入损耗值越大。方法：比较在两个波长上的测试结果，如果插入损耗值相差过大，可以判断为弯曲。常用测试方法常用测试方法a)b)d)c)小知识为什么微弯会有较大损耗？答：如果弯曲半径太小，会造成弯曲部位发生光泄露，造成光能量损失。所以会有较大损耗。可以使用“红光光源”验证。403.双向测试主要意义：修正伪增益带来的测试误差。方法：双向测量损耗值相加取平均（注意：不是绝对值相加，而是带有正负号相加；或者说应该绝对值相减取平均）其他意义：盲区的弥补双向曲线比较帮助修正漏测事件常用测试方法常用测试方法41本地联系本地联系