光纤通信由于传输频带高 ,信息量大、保密性好、 重量轻体积小 ,中继段长等优点得到了广泛的应用。在我国 ,长途网及市话传输网基本实现光纤传输。OTDR 是光纤通信系统工程应用中最重要的测试仪表 ,光纤衰减、 长度的测量、 光纤接续、 中继测量及故障分析等等都离不开OTDR 测试。本文针对OTDR的测试和其在工程应用中常见误差分析及对策做些探讨。

OTDR(光时域反射仪)是光纤通信系统建设和线路维护、 故障分析工作中最重要的测试仪器,它能将数百公里光纤的运行情况和故障状态以曲线的形式清晰地显示出来。操作人员根据曲线图形及显示数据,可以迅速确定故障点位置并准确判断其性质及类别,对线路建设和运行维护起着不可替代的作用。OTDR主要是根据光学原理以及瑞利散射和菲涅尔反射理论制成的。光窄脉冲经定向耦合器入射到被测光纤,在光纤中传播的光脉冲会因产生瑞利散射和菲涅尔反射产生反射光,该反射光再经定向耦合器后由检测器收集,并转换成电信号,最后对该微弱的电信号进行放大,并通过对多次反射信号进行平均化处理以改善信噪比,由显示器显示出来。

OTDR 测试操作

1 　 连接

利用 OTDR进行光纤线路的测试 ,首先要进行连接。若被测光纤比较短(通常短于 2 Km)时 ,将被测光纤通过辅助光纤(1～2 Km)与 OTDR 的测试端相连 ,其中被测光纤和辅助光纤通过 V 沟连接器耦合。若被测光纤较长时 ,可以不用辅助光纤 ,直接将被测光纤和 OTDR 通过 V 沟连接器耦合 ,或被测光纤成端后直接连在 OTDR 的测试端上。连接完毕就可以开启电源进行测试参数设置和测试。

2 　OTDR测试

利用 OTDR测试仪可以测量以下内容: 1.测量光纤长度和发生散射事件点的位置 , 2.测量光纤的衰减和衰减分布情况 , 3. 测量光纤的接头损耗。光纤长度及各事件点位置的测量是根据激光进入光纤到它遇到故障点发生散射后沿原路返回的时间的一半与其在光纤中传输速度的乘积来测量的。为了提高测量的精确度 ,应估测被测纤长度并设置合适的 “距离范围” 和 “脉冲宽度” 。距离影响曲线显示大小 ,通常取被测纤长的 1. 5 倍 ,使其占满屏的2/ 3 为宜。脉冲宽度影响着 O TDR 的动态范围:被测光纤长度增加 ,脉冲宽度应增大 ,但分辨率变小会影响测试精度相反脉宽越窄 ,分辨率越高 ,测量精确度就越高 ,但可测距离却会缩短。实际测试中 ,根据被测纤长选择两个较为合适脉冲宽度 ,试测两次后 ,确定一个最佳值。

OTDR制造技术日益成熟 ,其测量精度也不断提高 ,可是在具体操作中为什么有时测试长度与线路上实际故障点的位置有较大的出入呢 ? 这些误差又是如何造成的呢 ,能否对其进行改善呢 ? 下面就对测试误差成因及采取措施进行简单介绍。

1 　 仪表的固有误差

仪表的固有误差包括刻度误差和分辨率误差 ,OTDR 的采样点数直接影响距离的分辨率。如OTDRMW9076B 距离的测量精度为: ±1m ±3 ×测量距离 × 10E - 5 ± 标识分辨率 ,对于一定长度的光纤 ,前两项是个常量 ,只有分辨率是可变的 ,所以要提高测量精度 ,采样点数必须设置在较高的数值上。

2 　 使用不同的仪表产生的误差

任何仪表都会有一定误差 ,而且不同仪表若设置不同参数就有可能将误差加大。多次实践发现在同一条光纤线路测试中如果尽量使用同一块仪表测试 ,而且每次测试时主要参数值设置也保持一致 ,这样就可以最大程度减少测试误差。如果在操作中必须使用不同型号的仪表测试 ,则其折射率、 波长、 脉宽、 距离、 均化时间等参数的设置应和上一次的相同 ,这样才不致有大的测量误差。

3 　 事件盲区引起的误差

脉冲宽度设置得越宽 ,OTDR 输出的能量就越大 ,可测的距离就会越远 ,但事件的盲区却加大 ,反而降低了分辨率和测试精度。一般采用 OTDR 的纵横向放大功能提高分辨率 ,减小读数和测量误差。如在光缆单盘检测时 ,为了避开初始段较大的盲区 ,通常在 O TDR 输出端口先接入几百米(200 —1000米)的裸纤 ,这样测试的数据就会比较准确。若直接测 ,则必须把游标打在盲区后曲线趋于平直的地方 ,否则就会造成较大的测试误差。

4 　 仪表设置不当产生的误差

距离范围若设置值过小,如小于被测纤长度,则会产生较大的误差衰减的门限值设置得太大(一般设在0. 01dB)则光纤微弯或应力造成的轻微损伤、 较小的接头损耗等事件不能被发现,实际上降低了测量精度折射率的设置值和光缆上的标示值有偏差,会引起较大的误差(折射率是个重要的参数,测试前应严格核实) 游标设置不正确,尤其在测接头损耗和有反射事件时必须把游标设置在事件曲线的前沿上,否则错误的设置也会造成较大的误差。均化时间对提高测试的信噪比有重要作用,为了提高测试精度,宜设较长的均化时间,但测试中为了缩短测试时间,则需要较短的均化时间,所以实际操作时应均衡考虑。

5 　 清洁度不够造成的误差

光纤插接件、 连接器件如果不清洁 ,导致其物理连接性能不良 ,会引起较大的测试误差 ,这在测试中很常见,它会使曲线上产生严重的噪声和毛刺 ,甚至不能测出曲线。所以细致的清洁工作对光缆精确测量减少误差有着重要的意义 ,测试中不可忽视。

6 　 热胀冷缩等环境因素造成的误差

通常,光缆线路已用OTDR经过反复测试核对,较准确地定位了每个接头点的位置,测定了线路的全长,积累了一套较详细的维护原始资料,这在线路的抢修维护中发挥了重要作用。但有时在实际测试时发现,对某一点,不同时间的两次测试仍有或大或小的偏差,通过考察分析,测试的季节不同或两次测试时环境温差较大时,偏差也会较大。光缆的热胀冷缩是产生这种测试偏差的主要原因。光缆遇冷收缩产生断纤的事例,可以充分说明这一现象。所以在做原始资料的测试时应备注当时的环境温度和天气情况,并且在维护中通过多次测试比较,找到一个能接近实际变化的热胀冷缩的系数。资料的动态管理在实际维护中也有着重要的意义,因此除了要求原始资料的准确、 完整并确实与OTDR 的实测数据相符外,还应对实测现场进行综合分析,以测试数据为依据,找出附近段落的特殊点(如接头盒)、 易受损点,估测和判断可能的故障部位,在逐渐缩小故障部位的范围中找准故障点的位置。准确的测试数据和维护经验的结合是快速准确定位故障点的最好办法。

7 　 其他因素造成的误差

除了以上可能的误差外 ,还应充分考虑光缆在敷设安装时和资料的记载产生的误差 ,OTDR 测试的是光缆中光纤的物理长度 ,而实际操作以光缆的物理长度为准 ,而且光缆线路从敷设的过程 ,到每个标石上的数字 ,尽管进行过各种各样的折算 ,仍会产生一些偏差 ,如接头盒、 进出局盘留缆的实际长度与资料的误差 ,光缆弯曲率所取值和实际敷设弯曲度的差别 ,缆内光纤扭绞系数与实际值的偏离 ,这些不确定的因素综合起来构成了不可忽视的实际误差 ,这是故障点定位不准确的又一个原因。以上产生的测试误差通过对 OTDR仪正确地设置、 细心地操作一般是可以避免或改善的 ,甚至可以获得准确可靠的测试数据。在我院与联通公司合作办班后 ,笔者曾用两台不同型号的 OTDR 对 100 多公里的光纤线路用同一根尾纤先后进行纤长的测试 ,在全自动方式下 ,两块仪表的测试数值只相差 2 - 3 米。OTDR 测试技能是理论知识和实践经验的有机结合 ,在实际的测试工作中要善于思考和不断地总结 ,多分析测试实例找出产生误差的根源 ,不断提高测试精度 ,使对故障点的判断和定位更加精细准确 ,缩短抢修的时间 ,减少因误测误判造成的不必要的人力和财物的浪费。