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光时域反射仪(OTDR)教程

Date: 2018-02-27 14:19:34

什么是光时域反射仪?
 
光时域反射仪(OTDR)是通过对测量曲线的分析,了解光纤的均匀性、缺陷、断裂、接头耦合等若干性能的仪器。它根据光的后向散射与菲涅耳反向原理制作,利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息,可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等,是光缆施工、维护及监测中必不可少的工具。
 
OTDR如何工作?
 
OTDR光纤检测仪根据光纤内部的独特现象来计算损耗,不像光纤光源和光功率计是直接通过复制光纤传输链路的发射器和接收器来测量光缆设备的损耗。它的工作方式和雷达类似。它首先在光纤内发出一个信号,然后观察信号从某一点上返回的信息。这一过程会重复发生,然后将多个结果取平均值后以迹线图显示出来,这个迹线图描绘了信号在整段光纤内的强弱。
 
当光在光纤内部行进时,其中的一小部分会因瑞利散射而损失掉。瑞利散射是由光纤内的不规则散射信号造成的。通过光纤收发参数,瑞利散射就可以被计算出来。若波长已知,那么它一定与信号的脉宽成正比,背向散射波长越长,功率越大。瑞利散射的功率与发射信号的波长有关,波长越短,功率越大。也就是说,1310nm波长的瑞利背向散射信号路径比1550nm瑞利背向散射的路径要高。
 
OTDR使用瑞利散射来呈现光纤的特性。OTDR测量散射光返回至OTDR端口的那部分回波。当光进行散射时,它的一部分恰好沿着光纤返回波源。这一回波被称为背向散射,如下图所示。
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背向散射功率是一个固定比例的输入功率,当输入功率发生损耗时,如下图所示,回波功率也会发生损耗。
 
OTDR通过背向散射光进行测量。它发出高功率光脉冲,然后测量回波。它能够连续测量回波的功率等级,以此来降低光纤中受到的损耗。
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附加的损耗,如:连接器和熔接点损耗,都会对光纤中的发射功率起到突然削减的作用,并造成回波功率的变化。损耗发生的地点和程度信息都是可以获取的。在任何时间点上,OTDR接收到的光都是脉冲经过一段光纤区域时的散射光。
 
OTDR脉冲实际上就是用来检测光纤和OTDR中间区域的虚光源。由于可调整脉冲在行进过程中的速度,OTDR可以将它所见到的背向散射光与光纤中的实际发生点联系起来。因此,它可以显示出光纤任意位置上的背向散射量。
 
OTDR会进行一些计算。需要记住的是,光脉冲肯定是先发出再返回,因此您必须在计算时间时将此考虑在内,时间和损耗均应减去一半的数值,因为光脉冲在两个方向上都有损耗。功率损耗是一个对数函数,因此功率需要用dB表示。
 
返回OTDR的光量与光纤的背向散射光、OTDR测试脉冲的峰值功率和发出脉冲的长度成正比。若您需要更多的背向散射光来获取高质量的测量数据,您可以增加脉冲的峰值功率或脉冲宽度,如下图所示。
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一些像连接器等的事件会在背向散射迹线上显示出一个大的脉冲信号。这是来自连接器、熔接点或光纤末端的反射。它们可用来确定距离或计算连接器或熔接点的背向散射,和其他我们想在单模光纤系统中检测的参数。
 
OTDR在检测时通常会用到发射光缆,可能还会用到接收光缆。发射光缆可使OTDR发出检测脉冲后无需进行其他操作就可坐等测量结果,并且发射光缆也为光缆的第一个连接器提供了一个参照连接器,以确定它的损耗值。接收光缆可在远端进行使用,允许在光缆的一端对连接器进行检测。
 
我们何时需要使用OTDR?
 
若我们正在构建远距离网络(如:通过熔接光缆形成远距离网络或校内局域网),我们则需要OTDR来检查光纤内部以及熔接点是否正常。OTDR能够检查和确定熔接点的性能。它也能够找出由于安装不当造成的光缆应力问题。若我们正在修复光缆断裂,那么OTDR将能够帮助定位断裂点,并且在修复后确定活动式和固定式接续的质量。单模光纤中,连接器的反射现象是一个需要注意的问题,OTDR能够轻易查明问题连接器的所在。
 
OTDR不应用于光缆设备损耗的测量,尽管它有这项功能。这是光源和光功率计的工作。不过两者测量出的损耗没有相关性,OTDR不能显示系统能够看到的实际光缆设备损耗。
 
另外,OTDR受限的距离分辨率使它不能被轻易地用于局域网或建筑环境,因为在这些环境中光缆往往只有几百英尺长。OTDR在短距离局域网光缆中使用非常不便,无法检测到相关特性,在这种情况下使用它往往会使用户感到困惑。
 
选择光时域反射仪(OTDR)时需要考虑的因素
 
选择一款合适的光时域反射仪(OTDR)不仅能提高光纤检测的效率,而且保证了网络的稳定性和可靠性。下面详细介绍选择光时域反射仪(OTDR)时应考虑到的几个因素:
 
盲区
 
在选择光时域反射仪(OTDR)时,盲区是需要注意的重要参数之一。光时域反射仪(OTDR)的盲区是指光时域反射仪(OTDR)在检测光纤链路时,由于连接器、机械接头等产生的反射使得接收器饱和,从而导致光时域反射仪(OTDR)在一定距离(或时间)内不能检测或准确定位光纤链路中的事件点和故障点,通常分为事件盲区和衰减盲区。事件盲区是指菲涅尔反射发生后光时域反射仪(OTDR)可检测到另一个连续反射事件的最短距离,即两个反射事件之间所需的最小光纤长度;衰减盲区是指菲涅尔反射发生后光时域反射仪(OTDR)能精确测量连续非反射事件损耗的最小距离,即菲涅耳反射峰起始点到反射恢复到正常光纤反射水平的距离。
 
在测试光纤链路时,至少会产生一个盲区,即光时域反射仪(OTDR)与光纤的连接点。盲区是光时域反射仪(OTDR)的最大短板,在测试有大量光器件的短距离光纤链路时盲区的影响更加明显。但是,盲区又是不可避免的,因此,在检测光纤链路时,应尽可能地减少盲区的负面影响。
 
机械设计
 
合格的光时域反射仪(OTDR)应符合冲击、振动、跌落测试标准,而且坚固耐用,方便操作和携带。
 
用户友好
 
有的光时域反射仪(OTDR)上的按钮小而多,使操作者难以辨认和操作,是用户体验较差的测试仪器,会极大地影响光纤检测的效率。因此,在选择光时域反射仪(OTDR)时,我们还要看设备是否好用。
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