1、1/192/19中英文名称及主要厂家中英文名称及主要厂家工作原理概述工作原理概述主要参数说明主要参数说明仪器使用及数据采集仪器使用及数据采集曲线分析范例曲线分析范例实验测试流程实验测试流程3/19OTDR：Optical Time Domain Reflectometer 1、光时域反射测试仪 (照英文译) 2、背向散射测试仪（按其原理命名）全球主要厂家全球主要厂家美国PK(Photon Kinetics)日本安立（ANRITSU）美国激光精密(GN Net test)爱立信(Ericsson)EXFO等4/19v 利用其激光光源向被测光纤发送一光脉冲，光脉冲在光纤本身利用其激光光源向被测光纤
2、发送一光脉冲，光脉冲在光纤本身及各特征点上会有光信号反射回及各特征点上会有光信号反射回OTDR。v 反射回的光信号通过一个定向耦合器耦合到反射回的光信号通过一个定向耦合器耦合到OTDR的接收器，的接收器，并在这里转换成电信号，最终在显示器上显示出结果曲线。并在这里转换成电信号，最终在显示器上显示出结果曲线。5/19来自于沿着光纤纤芯分布的不均匀的沉积部分和杂质来自于沿着光纤纤芯分布的不均匀的沉积部分和杂质纤芯纤芯背向散射背向散射- - the amount of light scattered back is relative to the amount of incident light.1
3、 12 2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向上。向光源方向散射回来的部分叫做背向散背向散射射. 由于散射损耗的原因，这一部分光脉冲强度会变得很弱。沉积点沉积点由前向不均由前向不均匀点导致的匀点导致的背向散射背向散射 6/19反射光直线返回光源反射光直线返回光源( (OTDR)OTDR)仅仅发生于光纤的端面。光信号通过光纤的端面仅仅发生于光纤的端面。光信号通过光纤的端面-类似于类似于手电筒的光穿过玻璃窗手电筒的光穿过玻璃窗 -一部分光以入射时相同的角度一部分光以入射时相同的角度反射回来反射回来。反射回来的光强可达入射光强度的反射回来的光强可达入射光强度的 4
4、% 。7/19d = t C2 nt0t1如果折射率如果折射率“n”设置不正确，所设置不正确，所测出的距离也将是错误的！测出的距离也将是错误的！“d”“t” = t1 - t0“C” = 光速光速. “n” = 光纤纤芯的折射率光纤纤芯的折射率8/19返回的返回的信号电平信号电平 ( (dB)dB)距离距离+ +- -0 0+ +( (公里，米，英里，英尺等公里，米，英里，英尺等) )9/19测试光纤的长度；测试光纤的衰减系数（波长850nm、1310nm、1550nm、1625nm）；测试光纤的接头损耗；测试光纤的衰减均匀性；测试光纤可能有的异常情况（如有台阶，曲线异常等）；测试光纤的回波损
5、耗(ORL)；测试光纤的背向散射(BKSCTR COEFF)；10/19Range基本但非常重要的设置基本但非常重要的设置Wavelength根据光传输系统要求根据光传输系统要求Resolution确定距离确定距离 精度精度Averaging使你最好地观察曲线使你最好地观察曲线Pulse width最有用的控制最有用的控制11/19量程量程是指是指距离距离 或或显示范围显示范围。对这一参数的设置意味着告诉。对这一参数的设置意味着告诉OTDR应该在屏幕上显示多长距离应该在屏幕上显示多长距离。为了显示整个光纤曲为了显示整个光纤曲线，设置时这一范围必须大于被测光纤长度。线，设置时这一范围必须大于被测
6、光纤长度。 通常选择的测试范围应比实际待测光纤长通常选择的测试范围应比实际待测光纤长2020% % 。12/19必须注意必须注意，测试范围相对于被测光纤长度不要差异太大，否，测试范围相对于被测光纤长度不要差异太大，否则将会影响到有效分辨率。同时，过大的测试范围还将导致则将会影响到有效分辨率。同时，过大的测试范围还将导致过大而无效的测试数据文件，造成存贮空间的浪费。过大而无效的测试数据文件，造成存贮空间的浪费。文件尺寸文件尺寸: 9Km 范围范围 = 2 kbytes 164Km 范围范围 = 10 kbytes13/19脉冲宽度脉冲宽度 表示脉冲的时间长度，同时也可换算为脉表示脉冲的时间长度，
7、同时也可换算为脉冲在光纤上所占的空间长度。冲在光纤上所占的空间长度。OTDROTDR1010ns = 1 ns = 1 米米100100ns = 10 ns = 10 米米10,00010,000ns = 1,000 ns = 1,000 米米OTDROTDR注入光纤的光沿着光纤的传播与水在管道注入光纤的光沿着光纤的传播与水在管道内流动很相似。内流动很相似。3030ns ns 脉宽脉宽14/193030nsns19801980nsns76207620nsns38603860nsns960960nsns480480nsns240240nsns120120nsns脉冲宽度脉冲宽度 与盲区和动态范围
8、直接相关。与盲区和动态范围直接相关。在下图中，用8个不同的脉冲宽度测量同一根光纤。最短的脉宽获得了最小的盲区，但同时也导致了最大的噪声。最长的脉宽获得了最光滑的测试曲线，与此同时，盲区长达接近1公里。使用中等脉宽获得了较好的盲区和清晰的曲线曲线最光滑但盲区最大最短的盲区但噪声很大长脉宽长脉宽中等脉宽中等脉宽短脉宽短脉宽15/19原则：原则：长距离用长脉宽，短距离用小脉宽。一定光纤长度必须长距离用长脉宽，短距离用小脉宽。一定光纤长度必须选用相对应，长脉宽平均化时间短，但选用相对应，长脉宽平均化时间短，但OTDROTDR分辨率低，光纤存分辨率低，光纤存在的细小的异常情况（如小台阶等）不易发现，小脉
9、宽平均化在的细小的异常情况（如小台阶等）不易发现，小脉宽平均化时间长，但时间长，但OTDROTDR分辨高，易发现细小的异常情况；两者必须有分辨高，易发现细小的异常情况；两者必须有机结合，合理配置。机结合，合理配置。16/19v 活动连接器和机械接头等活动连接器和机械接头等特征点特征点产生反射（菲涅尔反射），引起产生反射（菲涅尔反射），引起OTDROTDR接收端饱合而带来的一系列接收端饱合而带来的一系列“盲点盲点”盲区盲区v衰减盲区衰减盲区 从从反射峰的起始点反射峰的起始点到到接收器从饱和峰值恢复到距线性背向散接收器从饱和峰值恢复到距线性背向散射后延线上射后延线上0.5dB0.5dB点点间的距离
10、间的距离DB/DIVM/DIVD仿 真 反 射峰0.5dBD的长度就为衰减盲区的长度17/19从从OTDROTDR接收到反射点开始接收到反射点开始，到到OTDROTDR恢复到最高反恢复到最高反射点射点1.5dB1.5dB以下这段距离以下这段距离。在这以后才能发现是否在这以后才能发现是否还有第二个反射点还有第二个反射点, ,但还不能测试衰减但还不能测试衰减。事件盲区事件盲区DB/DIVM/DIVD1仿 真 反 射峰1.5dBD1的长度就为事件盲区的长度。18/19原则：原则：设置设置OTDR上光纤的双窗口的折射率因根据各厂家提供上光纤的双窗口的折射率因根据各厂家提供的数据，每种光纤其折射率是不同
11、的，的数据，每种光纤其折射率是不同的，OTDR所测光纤长度跟所测光纤长度跟设置的折射率有关；对同一光纤，所设置的折射率越大所测光设置的折射率有关；对同一光纤，所设置的折射率越大所测光纤长度越短，反之纤长度越短，反之，所设置的折射率越所设置的折射率越小小所测光纤长度越所测光纤长度越长。长。选用合理的模式可以减少测试误差： 2PT：当所测光纤曲线上有台阶、曲线不良等情况时，必须两点法测试光纤衰减； LSA：当所测光纤曲线斜率均匀时，用LSA测试光纤衰减； 5 SPLICE：测试接头损耗原则上采用自动模式，可以减少人为误差。（接头损耗是指光纤连接器、耦合器、熔接点等） 19/19如果可能，总是同时测
12、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。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.下图中，第一个熔接点存在弯曲问题，而另外的熔接点在两测试波长下状态近似，这表明光纤未受力。20/19平均平均 (有时也称为扫描有时也称为扫描) 可降低测试结果曲线的噪声水可降低测试结果曲线的噪声水平，提高判读精度。测试时，可以设定扫描次数为快平，提高判读精度。测试时，可以设定扫描次数为快, 中中, 慢等三挡或一个特定的时间长度。长的平均时间使慢等三挡或一个特定的时间
13、长度。长的平均时间使你能够获得较好的结果曲线。你能够获得较好的结果曲线。如果你使用较短的测试脉宽或测试较长的光缆区段，就如果你使用较短的测试脉宽或测试较长的光缆区段，就应该选择较长的平均时间。应该选择较长的平均时间。21/1922/19测试曲线测试曲线熔接熔接弯曲弯曲活动活动连接器连接器机械固机械固定接头定接头断裂断裂光纤光纤末端末端23/19v 平整端面、末端接有活动连接器（平整、抛光）平整端面、末端接有活动连接器（平整、抛光）末端存末端存在反射率为在反射率为4%的菲涅尔反射的菲涅尔反射v 破裂端面，端面不规则性使光线漫射而不引起反射破裂端面，端面不规则性使光线漫射而不引起反射显示曲线显示曲
14、线显示曲线显示曲线反射式光纤末端反射式光纤末端非反射式光纤末端非反射式光纤末端垂直切割的端面或未使用的连接器垂直切割的端面或未使用的连接器无规则的光纤末端或小动态范围时无规则的光纤末端或小动态范围时24/19v 测量光纤长度时必须选准光纤末端被测试光纤长度DB/DIVM/DIV第一个菲涅尔反射峰前沿第二个菲涅尔反射峰前沿尾纤L LA AB B25/19被测试光纤长度DB/DIVM/DIV第一个菲涅尔反射峰前沿第二个菲涅尔反射峰前沿尾纤L LA AB B采用两点法，将受测光纤与尾纤一端相接，尾纤一端连到采用两点法，将受测光纤与尾纤一端相接，尾纤一端连到OTDROTDR上，调整出显示尾纤和受测光纤
15、的后向散射峰。上，调整出显示尾纤和受测光纤的后向散射峰。将光标将光标A A置于第一个菲涅尔反射峰前沿，将光标置于第一个菲涅尔反射峰前沿，将光标B B置于第二个菲置于第二个菲涅尔反射峰前沿，光标涅尔反射峰前沿，光标A A与光标与光标B B之间的相对距离差就为被测光之间的相对距离差就为被测光纤长度。纤长度。26/19M/DIVDB/DIV第一个菲涅尔反射峰后沿第二个菲涅尔反射峰前沿尾纤B BA A将光标将光标A置于第一个菲涅尔反射峰后沿，曲线平滑的起置于第一个菲涅尔反射峰后沿，曲线平滑的起点，将光标点，将光标B置于第二个菲涅尔反射峰前沿，光标置于第二个菲涅尔反射峰前沿，光标A与光与光标标B间显示衰
16、减系数就是光纤间显示衰减系数就是光纤A、B间衰减系数，但非整间衰减系数，但非整根光纤的衰减系数。根光纤的衰减系数。27/19光标将光标定于曲线的转折处如图位置，然后选择测接将光标定于曲线的转折处如图位置，然后选择测接头损耗功能键，便可测得接头头损耗功能键，便可测得接头损耗。损耗。 28/19无衰耗0.3dB 接头衰耗AB-0.5dBAB0.5dBAB-0.2dBAB0.8dB真实衰耗 = (-0.5 + 0.5) / 2 = 0.0dB真实的熔接衰耗 = (-0.2 + 0.8) / 2 = 0.3dB29/19OTDR可监控整个光纤长度上的衰减变化。曲线异常情可监控整个光纤长度上的衰减变化。
17、曲线异常情况应该是指曲线上的台阶、梯形升跃等曲线不良。况应该是指曲线上的台阶、梯形升跃等曲线不良。为了确认异常情况是否对产品质量产生影响，最简单的为了确认异常情况是否对产品质量产生影响，最简单的方法可采用两种不同宽度的脉冲对持有怀疑的区域进行观察，方法可采用两种不同宽度的脉冲对持有怀疑的区域进行观察，如果损耗或可视增益形状随脉宽不同而变化，则属故障点应如果损耗或可视增益形状随脉宽不同而变化，则属故障点应去分析找原因。去分析找原因。如不发生上述变化，应确定是局部的衰减不均匀，这种如不发生上述变化，应确定是局部的衰减不均匀，这种并非制造工艺造成的少许指标超标，并不影响工程应用；若并非制造工艺造成的
18、少许指标超标，并不影响工程应用；若为光纤局部的衰减不均匀有必要在同一波长作双向测量，对为光纤局部的衰减不均匀有必要在同一波长作双向测量，对取得衰减值进行平均，计算损耗（消除明显可视增益），以取得衰减值进行平均，计算损耗（消除明显可视增益），以消除不均匀性两侧光纤段后向散射性能差异的影响。消除不均匀性两侧光纤段后向散射性能差异的影响。30/19DB/DIVdbceaM/DIVa a、输入端的、输入端的FresnelFresnel反射区（即盲区）反射区（即盲区）b b、恒定斜率区、恒定斜率区c c、局部缺陷、接续或耦合引起的不连续性、局部缺陷、接续或耦合引起的不连续性d d、光纤缺陷、二次反射余波
19、等引起的反射、光纤缺陷、二次反射余波等引起的反射e e、输出端的、输出端的FresnelFresnel反射反射 31/19A 为盲区，为盲区， B 为测试末端反射峰。为测试末端反射峰。测试曲线为倾斜的，随着距离的测试曲线为倾斜的，随着距离的增增长，总损耗会越来越大。用总损耗长，总损耗会越来越大。用总损耗（ dB ）除以总距离（）除以总距离（ km ）就是）就是该段纤芯的平均损耗（该段纤芯的平均损耗（ dB/Km ）。）。原因：原因：（1）仪表的尾纤没有插好仪表的尾纤没有插好，光光脉冲根本打不出去脉冲根本打不出去；（2）断点位置比较进，断点位置比较进， OTDR 不足以不足以测试出距离来测试出距
20、离来；方法：方法：（1） 要检查尾纤连接情况要检查尾纤连接情况（2） 把把 OTDR 的设置改一下，把距离、的设置改一下，把距离、脉冲调到最小，如果还是这种情脉冲调到最小，如果还是这种情 况的话，况的话，可以判断可以判断 1 尾纤有问题尾纤有问题； 如果是尾纤问如果是尾纤问题，题，更换尾纤更换尾纤正常曲线正常曲线 异常情况异常情况 32/19这种情况比较多见，曲线中间出现这种情况比较多见，曲线中间出现一个明显的台阶，多数为该纤芯打一个明显的台阶，多数为该纤芯打折，弯曲过小，受到外界损伤等因折，弯曲过小，受到外界损伤等因素素造成造成。台阶这种情况一定要引起注意！曲线在末端没有任何反射峰就掉下去了
21、，如果知道纤芯原来的距离，在没有到达纤芯原来的距离，曲线就掉下去了，这说明光纤在曲线掉下去的地方断了，或者是光纤远端端面质量不好。曲线远端没有反射峰曲线远端没有反射峰非反射事件非反射事件 (台阶台阶)现象：在光纤纤连接器、耦合器、熔接点现象：在光纤纤连接器、耦合器、熔接点处产生一个明显的增益；处产生一个明显的增益；原因：模场直径不匹配造成的；原因：模场直径不匹配造成的； 对策：测试衰减和接头损耗必须双向测试对策：测试衰减和接头损耗必须双向测试，取平均值，取平均值 33/19现象现象：光纤未端无菲涅尔反：光纤未端无菲涅尔反射峰，曲线斜率、衰减正常射峰，曲线斜率、衰减正常，无法确认光纤长度，无法确
22、认光纤长度原因原因：光纤未端面上比较脏：光纤未端面上比较脏或光纤端面质量差；或光纤端面质量差；对策对策：清洗光纤未端面或重：清洗光纤未端面或重新做端面新做端面； 现象：曲线成明显弓形，衰减现象：曲线成明显弓形，衰减严重偏大或偏小，无菲涅尔反严重偏大或偏小，无菲涅尔反射峰；射峰；原因：量程设置错误（不足被原因：量程设置错误（不足被测光纤长度测光纤长度2倍以上）；倍以上）；对策：增大量程对策：增大量程 34/19现象：在曲线斜率恒定的曲线中间有一个现象：在曲线斜率恒定的曲线中间有一个“小小山峰山峰”（背向散射剧烈增强所致）（背向散射剧烈增强所致）原因：原因：（1 1）光纤本身质量原因（小裂纹）；）
23、光纤本身质量原因（小裂纹）； （2 2）二次反射余波在前端面产生反射；）二次反射余波在前端面产生反射；对策：在这种情况下改变光纤测试量程、脉宽对策：在这种情况下改变光纤测试量程、脉宽、重新做端面，再测试如、重新做端面，再测试如“小山峰小山峰”消失则为消失则为原因（原因（2 2），如不消失则为原因（），如不消失则为原因（1 1） 现象：在整根光纤衰减合格，曲线大部分斜现象：在整根光纤衰减合格，曲线大部分斜率均匀，但在菲涅尔反射峰前沿有一小凹陷率均匀，但在菲涅尔反射峰前沿有一小凹陷原因：未端几米或几十米光纤受侧压；原因：未端几米或几十米光纤受侧压；对策：复绕观察有无变化对策：复绕观察有无变化35/
24、19现象：尾纤与过渡纤有部分曲线出现有规则的曲线不良，但被测光纤现象：尾纤与过渡纤有部分曲线出现有规则的曲线不良，但被测光纤后半部分曲线正后半部分曲线正常，整根被测光纤衰减指标基本正常；常，整根被测光纤衰减指标基本正常；原因：一般是由设备本身和测试方法综合造成的；原因：一般是由设备本身和测试方法综合造成的；对策：关机，重新起动，对各个光纤接触部分进行清洁对策：关机，重新起动，对各个光纤接触部分进行清洁 36/19测试距离过长测试距离过长这种情况是出现在测试长距离的纤这种情况是出现在测试长距离的纤芯时，芯时， OTDR 所不能所不能达达到的距离所到的距离所产生的情况，或者是距离、脉冲设置产生的情
25、况，或者是距离、脉冲设置过小所产生的情况。如果出现这种情过小所产生的情况。如果出现这种情况，况， OTDR 的距离、脉冲又比较小的距离、脉冲又比较小的话，就要把距离、脉冲调大，以达的话，就要把距离、脉冲调大，以达到全段测试的目的，稍微加长测试时到全段测试的目的，稍微加长测试时间也是一种办法。间也是一种办法。 实峰幻峰幻峰（鬼影）的识别曲线上鬼影处幻峰（鬼影）的识别曲线上鬼影处未引起明显损耗未引起明显损耗图（图（a）；沿曲线鬼）；沿曲线鬼影与始端的距离是强反射事件与始端影与始端的距离是强反射事件与始端距离的倍数，成对称状图（距离的倍数，成对称状图（b）消除幻峰（鬼影）消除幻峰（鬼影） 选择短脉冲宽度选择短脉冲宽度、在强反射前端、在强反射前端(如如OTDR输出端输出端)中中增加衰减。若引起鬼影的事件位于光增加衰减。若引起鬼影的事件位于光纤终结，可纤终结，可“打小弯打小弯”以衰减反射回始以衰减反射回始端的光。端的光。幻峰实峰幻峰（鬼影）的识别与处理幻峰（鬼影）的识别与处理37/1938/1939/19
