OTDR仪器使用.ppt
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1、 OTDR使用使用2019年11月一、关于一、关于OTDROTDR的英文全称是Optical Time Domain Reflectometer,中文意思为光时域反射仪。OTDR是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表。OTDR被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中,可进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。一、关于一、关于OTDROTDROTDR的用途:的用途:OTDROTDR是最全面的光纤测试工具!是最全面的光纤测试工具!在光纤线路的任何地方检测、定位以及测量事件点。识别光纤事件和损伤:包括链路中的熔接点、弯曲、连接器、断裂
2、等。给出到每个事件/损伤点的物理距离。测量光纤、事件点/损伤点的衰减或损耗。针对每个反射事件/损伤点给出反射功率以及回波损耗值。管理测试数据并形成测试报告。可以测试光纤的长度。二、光纤测试背景知识二、光纤传输背景知识二、光纤传输背景知识1.光纤的结构纤芯纤芯纤芯纤芯包层包层包层包层沿光纤长度方向均匀沉积的纤芯沿光纤长度方向均匀沉积的纤芯沿光纤长度方向均匀沉积的纤芯沿光纤长度方向均匀沉积的纤芯石英包层石英包层石英包层石英包层9 9 9 9125125125125250250250250涂覆包层涂覆包层二、光纤传输背景知识二、光纤传输背景知识2.光纤的类型多模光纤具有较大的芯包比(多模光纤具有较大
3、的芯包比(50-50-62.5um62.5um)单模光纤具有较小的芯包比单模光纤具有较小的芯包比(9 9或或10um10um)二、光纤传输背景知识二、光纤传输背景知识3.多模与单模的不同多模允许光以许多不同的路径(模式)传播多模允许光以许多不同的路径(模式)传播单模仅允许光以一个路径(模式)传播单模仅允许光以一个路径(模式)传播二、光纤传输背景知识二、光纤传输背景知识4.光纤传输系统 光信号入光信号入光信号出光信号出石英玻璃光纤石英玻璃光纤石英玻璃光纤石英玻璃光纤电信号进电信号进电信号进电信号进电光光转换+-光电二极管光电二极管(原始信号原始信号)改变光强度改变光强度改变光强度改变光强度 =模
4、拟系统模拟系统模拟系统模拟系统改变开关状态改变开关状态改变开关状态改变开关状态 =数字系统数字系统数字系统数字系统+-发射机发射机发射机发射机电信号出电信号出二、光纤传输背景知识二、光纤传输背景知识5.光纤的导光原理 我们知道,当光线在均匀介质中传播时是以直线方向进行的,但在到达两种不同介质的分界面时,会发生反射与折射现象。当光在光纤中发生全反射现象时,由于光线基本上全部在纤芯区进行传播,没有光跑到包层中去,所以可以大大降低光纤的衰耗。反射与折射反射与折射全反射全反射二、光纤传输背景知识二、光纤传输背景知识6.背向瑞利散射 当 OTDR 通过不均匀的沉积点时,它的一部分光功率会被散射到不同的方
5、向上。向光源方向散射回来的部分叫做背向散射背向散射背向散射背向散射.由于散射损耗的原因,这一部分光脉冲强度会变得很弱。纤芯纤芯纤芯纤芯1 12 2沉积点沉积点二、光纤传输背景知识二、光纤传输背景知识7.菲涅尔反射 仅仅发生于光纤的端面。光信号通过光纤的端面-类似于手电筒的光穿过玻璃窗,一部分光以入射时相同的角度反射回来。反射回来的光强可达入射光强度的4%。光的反射现象光的反射现象=菲涅尔反射菲涅尔反射斜角端面斜角端面斜角端面斜角端面粗糙端面粗糙端面粗糙端面粗糙端面肮脏端面肮脏端面肮脏端面肮脏端面光纤端面质量不同,返回光纤端面质量不同,返回光纤端面质量不同,返回光纤端面质量不同,返回OTDROT
6、DROTDROTDR的反射光强度也不同。的反射光强度也不同。的反射光强度也不同。的反射光强度也不同。三、OTDR的结构及测试原理三、三、OTDR的结构及测试原理的结构及测试原理1.OTDR的结构控制系统控制系统CRT CRT 或或 LCDLCD显示器显示器激光器激光器探测器探测器耦合器耦合器/分路器分路器待测光纤待测光纤三、三、OTDR的结构及测试原理的结构及测试原理2.OTDR的测试原理d=d=t Ct C2 n2 nt t0 0t t1 1“d”d”d”d”“t”=tt”=tt”=tt”=t1 1 1 1+t+t+t+t0 0 0 0 “C”=C”=C”=C”=光速(光速(光速(光速(3
7、x3 x3 x3 x108 m/s108 m/s).“n”=n”=n”=n”=光纤纤芯的折射率光纤纤芯的折射率光纤纤芯的折射率光纤纤芯的折射率如果折射率如果折射率如果折射率如果折射率“n”n”n”n”设置不正确,所测出的距离也将是错设置不正确,所测出的距离也将是错设置不正确,所测出的距离也将是错设置不正确,所测出的距离也将是错误的!误的!误的!误的!四、OTDRD的使用四、四、OTDR的使用的使用 1.OTDR的性能参数:动态范围盲区距离精确度四、四、OTDR的使用的使用-性能参数性能参数1.1 动态范围 定义:把初始背向散射电平与噪声电平的差值(dB)定义为动态范围。动态范围的作用:动态范围
8、可决定最大测量长度。动态范围的表示方法:有峰-峰值(又称峰值动态范围)和信噪比(SNR1)两种表示方法。动态范围与测量范围关系示意图动态范围与测量范围关系示意图 四、四、OTDR的使用的使用-性能参数性能参数1.2 盲区 定义 由活动连接器和机械接头等特征点产生反射(菲涅尔反射)后,引起OTDR接收端饱和而带来的一系列“盲点”称为盲区。OTDR的盲区一般分为衰减盲区和事件盲区。盲区会随着脉冲展宽的宽度的增加而增大,增加脉冲宽度虽然增加了测量长度,但也增大了测量盲区,所以,在测试光纤时,对OTDR附件的光纤和相邻事件点的测量要使用窄脉冲,而对光纤远端进行测量时要使用宽脉冲。四、四、OTDR的使用
9、的使用-性能参数性能参数 衰减盲区 衰减盲区是Fresnel反射之后,OTDR能在其中精确测量连续事件损耗的最小距离。所需的最小距离是从发生反射事件时开始,直到反射降低到光纤的背向散射级别的0.5dB为止。光光纤纤连接器连接器连接损耗连接损耗-0.5dB-0.5dBm m四、四、OTDR的使用的使用-性能参数性能参数 事件盲区 事件盲区是Fresnel反射后OTDR可在其中检测到另一个事件的最小距离。换而言之,是两个反射事件之间所需的最小光纤长度。为了建立规格,最通用的业界方法是测量反射峰的每一侧-1.5dB处之间的距离。光纤连接器光纤连接器事件盲区事件盲区-1.5-1.5B Bm m四、四、
10、OTDR的使用的使用-性能参数性能参数1.3 距离精确度 距离精度是指测试长度时仪表的准确度(又叫一点分辨率)。OTDR的距离精度与仪表的采样间隔、时钟精度、光纤折射率、光缆的成缆因素和仪表的测试误差有关。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。四、四、OTDR的使用的使用 2.OTDR的参数设置自动模式测试手动模式参数设置四、四、OTDR的使用的使用-参数设置参数设置2.1 自动模式测试1.进入设置菜单2.选择自动模式3.按测试键4.屏
11、幕显示测试曲线以及事件表(平均化完成后)5.曲线可被自动保存并生成报告6.可以使用PC软件来离线分析及管理测试结果 在自动模式下,在自动模式下,OTDROTDR会自动决定最佳的参数设置(脉宽、平均化次数、距离范围会自动决定最佳的参数设置(脉宽、平均化次数、距离范围等)等)四、四、OTDR的使用的使用-参数设置参数设置2.2 手动模式参数设置 在手动模式下,我们需要设置的参数有:脉宽,捕获时间(平均化),折射率,距离范围,波长。脉宽:控制发射进光纤的激光的多少。一个短的脉宽具备较高的分辨率以及较短的盲区,但是动态范围却较小。一个长的脉宽具备较高的动态范围,但是其分辨率却变小了,同时盲区将增大。一
12、般脉宽可设置为30ns左右。10101010ns=1 ns=1 ns=1 ns=1 米米米米100100100100ns=10 ns=10 ns=10 ns=10 米米米米10,00010,00010,00010,000ns=1,000 ns=1,000 ns=1,000 ns=1,000 米米米米四、四、OTDR的使用的使用-参数设置参数设置 捕获时间:OTDR用于获取及平均化数据点的时间。增加捕获时间有助于在不影响分辨率及盲区的情况下改善动态范围。通常将平均化时间设置为1020秒即可。而有时候我们会使用较短的脉宽来观察曲线的某些细节,此时就应该将平均化时间延长以得到更清晰的曲线。5s30s
13、20s四、四、OTDR的使用的使用-参数设置参数设置 折射率:折射率将OTDR测得的时间转换为距离,并显示于测试曲线上。输入合适的折射率数值将能确保准确的光纤长度测试。一般折射率由厂商提供。距离范围:一般仪器中设置的距离必须大于光纤的实际距离。波长:对同一根光纤,不同波长下进行的测试会得到不同的损耗结果。测试波长越长,对光纤弯曲越敏感。1550nm下测试的接头损耗大于在1310nm处的测试值。如果可能,总是同时测试1310和1550纳米两个波长以便比较不同波长上的测试结果,判断光缆是否受到应力。四、四、OTDR的使用的使用 3.OTDR的常用测试方法用导引光纤消除盲区双波长测试双向测试四、四、
14、OTDR的使用的使用-常用测试方法常用测试方法3.1 用导引光纤消除盲区 使用一根导引光缆(即测试纤),令光纤链路头端的连接器特性被表征出来。这样做的好处是可以将测试头端的连接器移至OTDR的盲区之外。同样,如果有必要的话,链路尾端的连接器也可以使用一根接收光缆来测得。导引光缆的长度一般在1001000m为宜。其实,长度的要求是取决于OTDR的盲区大小的。理论上来说导引光缆的长度最小应为衰减盲区的两倍,但实际中往往要更长一些。导引光缆头端反射事件连接器法兰四、四、OTDR的使用的使用-常用测试方法常用测试方法3.2 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
15、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。a)b)d)c)小知识小知识为什么微弯会有较大损耗?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。光泄露,造成光能量损失。所以会有较大损耗。可以使用可以使用“红光光源红光光源”验证。验证。四、四、OTDR的使用的使用-常用测试方法常用测试方法3.3 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
16、弥补双向曲线比较帮助修正漏测事件伪增益增益图四、四、OTDR的使用的使用 4.读懂OTDR的测试曲线:测试端头反射连接器熔接点宏弯曲机械接续子光纤末端或断点鬼影四、四、OTDR的使用的使用-读懂读懂OTDR的测试曲线的测试曲线四、四、OTDR的使用的使用-读懂读懂OTDR的测试曲线的测试曲线4.1 测试端头反射 在OTDR的测试光口与测试尾纤或跳线之间存在耦合连接(反射)。这一现象存在于曲线的最左端。反射比:反射比:PCPC连接头连接头 -45dB -45dB UPC UPC连接头连接头 -55dB -55dB APC APC连接头连接头 -65dB -65dB插入损耗:插入损耗:无法测量无法
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