otdr脈沖(OTDR的理論和原理)

1.OTDR的理論和原理

OTDR（光時域反射儀）是維護中測試光纜障礙的主要工具，它是根據(jù)瑞利散射的原理工作的，通過采集后向散射信號曲線來分析各點的情況。菲涅爾反射在光纖的折射率突變時出現(xiàn)了特殊現(xiàn)象。在光纜障礙的測試中，菲涅爾反射峰的高低對障礙點的判定起著不可低估的作用。

另外建立健全的維護資料也是快速處理光纜障礙的基礎(chǔ)，如標石距離對照表、接頭纖長記錄、維護圖等。目前，國內(nèi)一、二級線路的維護等級要求高，資料一般較全。C3本地網(wǎng)以下光纜線路維護資料較少，一旦發(fā)生復(fù)雜的隱蔽性障礙，處理較為困難，但它的影響面較小。

(1)、部分系統(tǒng)阻斷障礙

如果障礙是某一系統(tǒng)障礙，在排除設(shè)備故障的前提下，精確調(diào)整OTDR儀表的折射率、脈寬和波長，使之與被測纖芯的參數(shù)相同，盡可能減少測試誤差。將測出的距離信息與維護資料核對看障礙點是否在接頭處。若通過OTDR曲線觀察障礙點有明顯的菲涅爾反射峰，與資料核對和某一接頭距離相近，可初步判斷為盒內(nèi)光纖障礙（光纖盒內(nèi)斷裂多為鏡面性斷裂，有較大的菲涅爾反射峰）。修復(fù)人員到現(xiàn)場后可先與機房人員配合進一步進行判斷，然后進行處理。若障礙點與接頭距離相差較大，則為纜內(nèi)障礙。這類障礙隱蔽性較強，如果定位不準，盲目查找就可能造成不必要的人力和物力的浪費。如直埋光纜大量土方開挖，架空光纜摘掛大量的掛鉤等，延長障礙時間?？刹捎萌缦路绞骄_判定障礙點。

用OTDR儀表精確測試障礙點至鄰近接頭點的相對距離（纖長），將測試的纖長換算成光纜長度（皮長）。再將光纜皮長換算成障礙點的成長尺碼，即可精確定位障礙點位置。具體算法如下

1）纖長換算成皮長

La=(S1-S2)/(1+P)

式中La為光纜皮長；S1為測試的相對距離長度；S2為光纜接頭盒內(nèi)的單側(cè)盤留長度，一般取0.6-1.0 ;P為該光纜的絞縮率，因光纜結(jié)構(gòu)不同而異?？捎猛吞柕膫溆霉饫|進行測試。也有的廠家提供該項指標。P=(Sa-Sb)/Sb,Sa為單盤光纜的測試纖長；Sb為單盤光纜標記的皮長尺碼長度。

2）光纜障礙點皮長尺碼的計算

Ly=Lb±La

式中：Ly為障礙點的皮長尺碼值；Lb為鄰近接頭點的盒根光纜皮長尺碼，+、-符號的選擇可以根據(jù)光纜的布放端別確定。

確定了Ly的值，即可根據(jù)資料確定障礙點的具體位置。采用這種方法可以減少由于工程資料不準，儀表和光纖的折射率偏差等原因造成的測試誤差，避免長距離核算光纜長度，測試結(jié)果較為準確。實距證明這種方法簡單有效。

(2)、光纜全阻障礙

對于光纜線路全阻障礙，查找較為容易，一般為外力影響所致。可利用OTDR測出障礙點與局（站）間的距離，結(jié)合維護資料，確定障礙點的地理位置，指揮巡線人員沿光纜路由查看是否有建設(shè)施工，架空光纜是否有明顯的拉傷、火災(zāi)等，一般可找到障礙點。若無法找到就需要用上面介紹的方法進行精確計算，確定障礙點。

(3)、光纖衰耗過大造成的障礙

用OTDR測試系統(tǒng)障礙纖芯，如果發(fā)現(xiàn)障礙是衰耗空變引起的，可基本判定障礙點位于某接頭出處，多是由于彎曲損耗造成的。盒內(nèi)余留光纖盤留不當或熱縮管脫落等形成小圈，使余纖的曲率半徑過小。另外，接頭盒進水也造成接頭處障礙的主要原因。打開接頭盒后，可進一步進行判斷，將一要正常纖芯繞在手指上，使其曲率半徑過小，此時用OTDR測試（1550nm）該處會有一大衰耗點，若該衰耗點與障礙光纖衰耗位置一致，則障礙點即為該點。可仔細查看障礙光纖有無損傷或盤小圈，若有小圈將其放大即可，否則進行重接處理。

(4)、機房線路終端障礙

如果障礙發(fā)生在終端機房內(nèi)，此時在障礙端測試，OTDR儀表凈化不出規(guī)整曲線，在對端測試可以發(fā)現(xiàn)障礙纖芯測試曲線正常。為精確定位，需要加一段能避開儀表盲區(qū)的尾纖，一般長度不少于500m，先精確測出尾纖長度，再接入障礙光纖測試。

OTDR在短距離測試狀態(tài)下分辨率很高，可以比較準確地測出是跳纖還是終端盒內(nèi)障礙。對于離終端較近的盒內(nèi)障礙用可見光源進行輔助判斷更為方便，距離的遠近取決于光源的發(fā)射功率，有的光源可以達到20km。

由以上分析可見，光纜障礙產(chǎn)生的原因很多，除外力影響以外，接頭處的障礙比例也較大。這就需要除在維護中加以宣傳保護外，施工中也要嚴格要求，符合操作規(guī)程。如余纖盤留規(guī)整，熱縮管固定牢用，接頭盒密封要嚴密等。

2.求OTDR（光時域反射儀）工作原理

OTDR（光時域反射儀）的工作原理測試原理： OTDR測試是通過發(fā)射光脈沖到光纖內(nèi)，然后在OTDR端口接收返回的信息來進行。

當光脈沖在光纖內(nèi)傳輸時，會由于光纖本身的性質(zhì)、連接器、接合點、彎曲或其它類似的事件而產(chǎn)生散射、反射。 其中一部分的散射和反射就會返回到OTDR中。

返回的有用信息由OTDR的探測器來測量，它們就作為光纖內(nèi)不同位置上的時間或曲線片斷。 從發(fā)射信號到返回信號所用的時間，再確定光在玻璃物質(zhì)中的速度，就可以計算出距離。

以下的公式就說明了OTDR是如何測量距離的。 d=(c*t)/2(IOR) 在這個公式里，c是光在真空中的速度，而t是信號發(fā)射后到接收到信號（雙程）的總時間（兩值相乘除以2后就是單程的距離）。

因為光在玻璃中要比在真空中的速度慢，所以為了精確地測量距離，被測的光纖必須要指明折射率（IOR）。IOR是由光纖生產(chǎn)商來標明。

OTDR使用瑞利散射和菲涅爾反射來表征光纖的特性。瑞利散射是由于光信號沿著光纖產(chǎn)生無規(guī)律的散射而形成。

OTDR就測量回到OTDR端口的一部分散射光。這些背向散射信號就表明了由光纖而導(dǎo)致的衰減（損耗/距離）程度。

形成的軌跡是一條向下的曲線，它說明了背向散射的功率不斷減小，這是由于經(jīng)過一段距離的傳輸后發(fā)射和背向散射的信號都有所損耗。 給定了光纖參數(shù)后，瑞利散射的功率就可以標明出來，如果波長已知，它就與信號的脈沖寬度成比例：脈沖寬度越長，背向散射功率就越強。

瑞利散射的功率還與發(fā)射信號的波長有關(guān)，波長較短則功率較強。也就是說用1310nm信號產(chǎn)生的軌跡會比1550nm信號所產(chǎn)生的軌跡的瑞利背向散射要高。

在高波長區(qū)（超過1500nm），瑞利散射會持續(xù)減小，但另外一個叫紅外線衰減（或吸收）的現(xiàn)象會出現(xiàn)，增加并導(dǎo)致了全部衰減值的增大。 因此，1550nm是最低的衰減波長；這也說明了為什么它是作為長距離通信的波長。

很自然，這些現(xiàn)象也會影響到OTDR。作為1550nm波長的OTDR，它也具有低的衰減性能，因此可以進行長距離的測試。

而作為高衰減的1310nm或1625nm波長，OTDR的測試距離就必然受到限制，因為測試設(shè)備需要在OTDR軌跡中測出一個尖鋒，而且這個尖鋒的尾端會快速地落入到噪音中。 另一方面，菲涅爾反射是離散的反射，它是由整條光纖中的個別點而引起的，這些點是由造成反向系數(shù)改變的因素組成，例如玻璃與空氣的間隙。

在這些點上，會有很強的背向散射光被反射回來。因此，OTDR就是利用菲涅爾反射的信息來定位連接點，光纖終端或斷點。

換句話說，OTDR的工作原理就類似于一個雷達。它先對光纖發(fā)出一個信號，然后觀察從某一點上返回來的是什么信息。

這個過程會重復(fù)地進行，然后將這些結(jié)果進行平均并以軌跡的形式來顯示，這個軌跡就描繪了在整段光纖內(nèi)信號的強弱（或光纖的狀態(tài)）。 下圖就說明了Mini-OTDR的一些基本組成。

Mini-OTDR一個最重要的性能，就是能從原有事物中進行辨別，大型的OTDR，就有能力完全、自動地識別出光纖的范圍。這種新的能力大部分是源于使用了高級的分析軟件，這種軟件對OTDR的采樣進行審查并創(chuàng)建一個事件表。

這個事件表顯示了所有與軌跡有關(guān)的數(shù)據(jù)，如故障類型，到故障點的距離，衰減，回損和熔接損耗。Mini-OTDR的性能緊緊地依賴于分析軟件，從而具有精確地識別事件的能力。

3.otdr使用方法

OTDR使用方法MSCBSC 移動通信論壇6J#L-S6U2t4S%`!U7M5C;N.@$M;d)}6[*x!_0H | 國內(nèi)領(lǐng)先的通信技術(shù)論壇一/OTDR的使用 T!r4@5k+t$U4F9Q | 國內(nèi)領(lǐng)先的通信技術(shù)論壇用OTDR進行光纖測量可分為三步：參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)獲取和曲線分析。

人工設(shè)置測量參數(shù)包括： 3C$`2d"H!h/w+^ (1)波長選擇（λ）： 移動通信，通信工程師的家園，通信人才，求職招聘，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，通信工程，出差住宿，通信企業(yè)黑名單-~）I'u/\#z#G,b%U 因不同的波長對應(yīng)不同的光線特性（包括衰減、微彎等），測試波長一般遵循與系統(tǒng)傳輸通信波長相對應(yīng)的原則，即系統(tǒng)開放1550波長，則測試波長為1550nm。 "x,m,N9k:\(W"y5v J*z3omscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術(shù)資料，是國內(nèi)領(lǐng)先專注于通信技術(shù)和通信人生活的社區(qū)。

移動通信，通信工程師的家園，通信人才，求職招聘，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，通信工程，出差住宿，通信企業(yè)黑名單 l5X0y(}6L (2)脈寬（Pulse Width）: 1q5~)v6B0]/{7P 脈寬越長，動態(tài)測量范圍越大，測量距離更長，但在OTDR曲線波形中產(chǎn)生盲區(qū)更大；短脈沖注入光平低，但可減小盲區(qū)。脈寬周期通常以ns來表示。

MSCBSC 移動通信論壇！L'E;Y+z9z0X"g$@7v,X%S"P$o (3)測量范圍（Range）: mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術(shù)資料，是國內(nèi)領(lǐng)先專注于通信技術(shù)和通信人生活的社區(qū)。+w)t0]7M)Y1r$B2P0z OTDR測量范圍是指OTDR獲取數(shù)據(jù)取樣的最大距離，此參數(shù)的選擇決定了取樣分辨率的大小。

最佳測量范圍為待測光纖長度1.5~2倍距離之間。 J6D){5M0[7X0F移動通信，通信工程師的家園，通信人才，求職招聘，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，通信工程，出差住宿，通信企業(yè)黑名單4j0y4q9F(]6?9W-a (4)平均時間： mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術(shù)資料，是國內(nèi)領(lǐng)先專注于通信技術(shù)和通信人生活的社區(qū)。

：l0H1Z$Q!U%u 由于后向散射光信號極其微弱，一般采用統(tǒng)計平均的方法來提高信噪比，平均時間越長，信噪比越高。例如，3min的獲得取將比1min的獲得取提高0.8dB的動態(tài)。

但超過10min的獲得取時間對信噪比的改善并不大。一般平均時間不超過3min。

| 國內(nèi)領(lǐng)先的通信技術(shù)論壇；f+I5@(y&t5`1C.y!X7i.m/V%g2c i | 國內(nèi)領(lǐng)先的通信技術(shù)論壇 （5）光纖參數(shù)： 'i&n5v(z.k+a5F8V%[ | 國內(nèi)領(lǐng)先的通信技術(shù)論壇 光纖參數(shù)的設(shè)置包括折射率n和后向散射系數(shù)n和后向散射系數(shù)η的設(shè)置。折射率參數(shù)與距離測量有關(guān)，后向散射系數(shù)則影響反射與回波損耗的測量結(jié)果。

這兩個參數(shù)通常由光纖生產(chǎn)廠家給出。 $R/b)F"e%O6B'f:j%k6N1Q&K$l$tmscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術(shù)資料，是國內(nèi)領(lǐng)先專注于通信技術(shù)和通信人生活的社區(qū)。

參數(shù)設(shè)置好后，OTDR即可發(fā)送光脈沖并接收由光纖鏈路散射和反射回來的光，對光電探測器的輸出取樣，得到OTDR曲線，對曲線進行分析即可了解光纖質(zhì)量。 ；G5N,y)S#F移動通信，通信工程師的家園，通信人才，求職招聘，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，通信工程，出差住宿，通信企業(yè)黑名單）h7B4L%f1t$O.X0V2 經(jīng)驗與技巧 mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術(shù)資料，是國內(nèi)領(lǐng)先專注于通信技術(shù)和通信人生活的社區(qū)。

（？1`$l2U"@2l T,I"a9a (1)光纖質(zhì)量的簡單判別： ；N9z0R:{(G-|9O移動通信，通信工程師的家園，通信人才，求職招聘，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，通信工程，出差住宿，通信企業(yè)黑名單 正常情況下，OTDR測試的光線曲線主體（單盤或幾盤光纜）斜率基本一致，若某一段斜率較大，則表明此段衰減較大；若曲線主體為不規(guī)則形狀，斜率起伏較大，彎曲或呈弧狀，則表明光纖質(zhì)量嚴重劣化，不符合通信要求。 mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術(shù)資料，是國內(nèi)領(lǐng)先專注于通信技術(shù)和通信人生活的社區(qū)。

4~)C8y%w1C1N%@mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業(yè)人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術(shù)資料，是國內(nèi)領(lǐng)先專注于通信技術(shù)和通信人生活的社區(qū)。"n"b2q0`*P$k$x,z:z (2)波長的選擇和單雙向測試： MSCBSC 移動通信論壇0H/F;B ^#h%G 1550波長測試距離更遠，1550nm比1310nm光纖對彎曲更敏感，1550nm比1310nm單位長度衰減更小、1310nm比1550nm測的熔接或連接器損耗更高。

在實際的光纜維護工作中一般對兩種波長都進行測試、比較。對于正增益現(xiàn)象和超過距離線路均須進行雙向測試分析計算，才能獲得良好的測試結(jié)論。

；~0?)_1O#y6w;B;^/b/z.h7^5`8Q6D;f!X (3)接頭清潔：：e7L7~'z,e7@1{!D!f p&b移動通信，通信工程師的家園，通信人才，求職招聘，網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，通信工程，出差住宿，通信企業(yè)黑名單 光纖活接頭接入OTDR前，必須認真清洗，包括OTDR的輸出接頭和被測活接頭，否則插入損耗太大、測量不可靠、曲線多噪音甚至使測量不能進行，它還可能損壞OTDR。避免用酒精以外的其它清洗劑或折射率匹配液，因為它們可使光纖連接器內(nèi)粘合劑溶解。

移動通信，通信。

4.

OTDR進行光纖測量的方法 一般采用光時域反射（OTDR）結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)被測量的空間定位。

OTDR維修具有測試時間短、測試速度快、測試精度高等優(yōu)點。OTDR在光纖施工過程中一般要進行四次測試。

用OTDR進行光纖測量可分為三步：參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)獲取和曲線分析。 人工設(shè)置測量參數(shù)包括： （1）熔接機維修時波長選擇（λ）： 因不同的波長對應(yīng)不同的光線特性（包括衰減、微彎等），測試波長一般遵循與系統(tǒng)傳輸通信波長相對應(yīng)的原則，即系統(tǒng)開放1550波長，則測試波長為1550nm。

(2)脈寬（Pulse Width）： 脈寬越長，動態(tài)測量范圍越大，測量距離更長，但在OTDR曲線波形中產(chǎn)生盲區(qū)更大；短脈沖注入光平低，但可減小盲區(qū)。 脈寬周期通常以ns來表示。

（3）測量范圍（Range）: OTDR測量范圍是指OTDR獲取數(shù)據(jù)取樣的最大距離，此參數(shù)的選擇決定了取樣分辨率的大小。最佳測量范圍為待測光纖長度1。

5~2倍距離之間。（4）平均時間： 由于后向散射光信號極其微弱，一般采用統(tǒng)計平均的方法來提高信噪比，平均時間越長，信噪比越高。

例如，3min的獲得取將比1min的獲得取提高 0。8dB的動態(tài)。

但超過 10min的獲得取時間對信噪比的改善并不大。一般平均時間不超過3min。

(5)光纖參數(shù)： 光纖參數(shù)的設(shè)置包括折射率n和后向散射系數(shù)n和后向散射系數(shù)η的設(shè)置。折射率參數(shù)與距離測量有關(guān)，后向散射系數(shù)則影響反射與回波損耗的測量結(jié)果。

這兩個參數(shù)通常由光纖生產(chǎn)廠家給出。 參數(shù)設(shè)置好后，OTDR即可發(fā)送光脈沖并接收由光纖鏈路散射和反射回來的光，對光電探測器的輸出取樣，得到OTDR曲線，對曲線進行分析即可了解光纖質(zhì)量。

2 經(jīng)驗與技巧 （1）光纖質(zhì)量的簡單判別： 正常情況下，OTDR測試的光線曲線主體（單盤或幾盤光纜）斜率基本一致，若某一段斜率較大，則表明此段衰減較大；若曲線主體為不規(guī)則形狀，斜率起伏較大，彎曲或呈弧狀，則表明光纖質(zhì)量嚴重劣化，不符合通信要求。 （2）波長的選擇和單雙向測試： 1550波長測試距離更遠，1550nm比1310nm光纖對彎曲更敏感，1550nm比1310nm單位長度衰減更小、1310nm比1550nm測的熔接或連接器損耗更高。

在實際的光纜維護工作中一般對兩種波長都進行測試、比較。 對于正增益現(xiàn)象和超過距離線路均須進行雙向測試分析計算，才能獲得良好的測試結(jié)論。

（3）接頭清潔： 光纖活接頭接入OTDR前，必須認真清洗，包括OTDR的輸出接頭和被測活接頭，否則插入損耗太大、測量不可靠、曲線多噪音甚至使測量不能進行，它還可能損壞OTDR。 避免用酒精以外的其它清洗劑或折射率匹配液，因為它們可使光纖連接器內(nèi)粘合劑溶解。

（4）折射率與散射系數(shù)的校正：就光纖長度測量而言，折射系數(shù)每0。01的偏差會引起7m/km之多的誤差，對于較長的光線段，應(yīng)采用光纜制造商提供的折射率值。

（5）鬼影的識別與處理： 在OTDR曲線上的尖峰有時是由于離入射端較近且強的反射引起的回音，這種尖峰被稱之為鬼影。 識別鬼影：曲線上鬼影處未引起明顯損耗；沿曲線鬼影與始端的距離是強反射事件與始端距離的倍數(shù)，成對稱狀。

消除鬼影：選擇短脈沖寬度、在強反射前端（如 OTDR輸出端）中增加衰減。若引起鬼影的事件位于光纖終結(jié)，可"打小彎"以衰減反射回始端的光。

（6）正增益現(xiàn)象處理： 在OTDR曲線上可能會產(chǎn)生正增益現(xiàn)象。 正增益是由于在熔接點之后的光纖比熔接點之前的光纖產(chǎn)生更多的后向散光而形成的。

事實上，光纖在這一熔接點上是熔接損耗的。常出現(xiàn)在不同模場直徑或不同后向散射系數(shù)的光纖的熔接過程中，因此，需要在兩個方向測量并對結(jié)果取平均作為該熔接損耗。

在實際的光纜維護中，也可采用≤0。 08dB即為合格的簡單原則。

（7）附加光纖的使用： 附加光纖是一段用于連接OTDR與待測光纖、長300~2000m的光纖，其主要作用為：前端盲區(qū)處理和終端連接器插入測量。 一般來說，OTDR與待測光纖間的連接器引起的盲區(qū)最大。

在光纖實際測量中，在OTDR與待測光纖間加接一段過渡光纖，使前端盲區(qū)落在過渡光纖內(nèi)，而待測光纖始端落在OTDR曲線的線性穩(wěn)定區(qū)。 光纖系統(tǒng)始端連接器插入損耗可通過OTDR加一段過渡光纖來測量。

如要測量首、尾兩端連接器的插入損耗，可在每端都加一過渡光纖。3 測試誤差的主要因素（1）OTDR測試儀表存在的固有偏差 由OTDR的測試原理可知，它是按一定的周期向被測光纖發(fā)送光脈沖，再按一定的速率將來自光纖的背向散射信號抽樣、量化、編碼后，存儲并顯示出來。

OTDR儀表本身由于抽樣間隔而存在誤差，這種固有偏差主要反映在距離分辯率上。OTDR的距離分辯率正比于抽樣頻率。

（2）測試儀表操作不當產(chǎn)生的誤差 在光纜故障定位測試時，OTDR儀表使用的正確性與障礙測試的準確性直接相關(guān)，儀表參數(shù)設(shè)定和準確性、儀表量程范圍的選擇不當或光標設(shè)置不準等都將導(dǎo)致測試結(jié)果的誤差。 （1）設(shè)定儀表的折射率偏差產(chǎn)生的誤差 不同類型和廠家的光纖的折射率是不同的。

使用OTDR測試光纖長度時，必須先進行儀表參數(shù)設(shè)定，折射率的設(shè)定就是其中之一。當幾段光纜的折射率不同時可采用分段設(shè)置的方法，以減少因折射率設(shè)置誤差而造。