光缆施工现场及验收的检测方法与标准

作者：王爱民

本文介绍了光缆施工现场及工程验收的测试方法与标准要求，以及测试中应注意的问题，对光缆工程正确、合理和规范的质量检测，发现隐患及时解决，以便延长光缆的使用寿命，减少光缆线路的维护量，确保通信畅通，将起到应有的作用。

　　光缆施工的现场测试很重要，它是为连接光端机总调测做准备。光缆内光纤的测试项目有传输衰减的测量，对多模光纤，当需要时测试基带响应。

　　单盘光缆测试的目的在于工厂产品的质量施工布放后的测试是为检查布放过程有无损伤，并作为接续前的检查接续中的测试是为了检查接头是否达到低损耗接续后组成单元光缆段的测试，目的在于检查是否达到设计对传输总衰减和总基带响应要求，作为连接光端机总调测的准备。

　　单模光纤是以色散系数来表征色散的。单模光纤的色散系数本来很低，对于140Mbit/s系统的限额为300ps/nm，因此当中继段长小于50km时，该限额有很大余量，施工过程可以不必测量565Mbit/s五次群的限额为120ps/nm，因此有必要在设计中考虑，施工后进行验证测量。

　　1、现场传输衰减的测量

　　1.1光纤的衰减

　　光信号沿光纤传输时，光功率的损失即为光纤的衰减，衰减A以分贝(dB)为单位，

　　A=10lgP1/P2(dB)

　　P1和P2分别是注入端和输出端的光功率。

　　1.2光缆间增加注入系统

　　为了测量得到**的结果，必须保证功率分配是稳态模，因此在光源与被测光缆间增加注入系统。注入系统由扰模器、滤模器和包层模剥除器组成的一种模拟装置对多模光纤可以用1km以上，以一定曲率半径圈绕的光纤。

　　1.33种测试方法比较

　　CCITT建议G.651推荐了3种测试方法。即剪断法、和后向散射法。剪断法精度高但有破坏性介入损耗法是非破坏性，精度不如剪断法而后向散射法，即用光时域反射仪(OTDR)测量，功能全、精度高和无破坏性，测量数据可直接打印出来。

　　1.4用光时域反射仪(OTDR)测量的优点

　　用光时域反射仪(OTDR)测试只需在光纤的一端进行，如图1、2所示，用这种仪表不仅可以测量光纤的衰减系数，还能提供沿光纤长度衰减特性的详细情况，检测光纤的物理缺陷或断裂点的位置，测定接头的衰减和位置，以及被测光纤的长度，这种仪器带有打印机，可以把测绘的曲线打印出来。

　　图1 光时域反射仪的框图

　　图2 后向散射功率的典型曲线

　　现场光纤接续由OTDR监视进行，熔接机在熔接完一根芯后都会给出熔接点的估算衰耗值，其估算一般都是本地纤芯直观监测，即通过观察纤芯对接的好坏来估算衰耗值。接续工作是否完好，由监视者测量后通知接续工作者。这种方法的优点：一是OTDR固定不动。省略了仪表转移所需的车辆和人力物力二是测试点选在有市电而不需配发电机的地方三是测试点固定，减少了光缆开剥。

　　1.5OTDR测量参数的选择

　　(1)选择适当量程：OTDR有不同的量程，操作者应结合测试的光缆长度选择比较恰当的量程，使测试曲线尽量显示在屏幕中间，这样读数才能准确，误差才会小。

　　(2)选择适当脉冲宽度：OTDR可以选择注入被测光纤的光脉冲宽度参数，在幅度相同的情况下，宽脉冲的能量要大于窄脉冲的能量，能够测试较长距离，但误差较大。因此，操作者应该结合待测光纤的长度选择适当的脉冲宽度，使其在保证精度的前提下，能够测试尽可能长的距离。

　　(3)选择适当的折射率：由于不同厂家光纤选用的材质不同，造成光在光纤中传输速度不同，即不同的光纤有不同的折射率，因此在测试时应选择适当的折射率，这样在测量光纤长度时才能准确。

　　(4)测试点位选择应合理：目前，大部份OTDR测试接头损耗均采用5点法，在测试时，光标作为一点应定位在接头点上，其余4点应分别对应接头点两侧的光纤特性。这样接头测试才能准确。

　　1.6光缆接头单向测试法

　　此种方法就是在接续方向的始端放置一台OTDR，对所有接头点进行单向测试。

　　当中继段长度较短，光缆接头不多，如市话中继光缆，对接头衰减要求不很**时，可以用光时域反射仪从一端监视，指挥接续者调整接续器达到相对*佳值即可正式接续，从图2观察到图内(c)点的波形出现小的“台阶”，衰减的大小可以由“台阶”的大小估计。

　　这种方法精度不如比较法，但简便，只要一点监视两点配合，适宜于中继段衰减余量较大的光缆段施工，可增快进度。

　　1.7光缆接头双向环测法

　　此种方法就是在接续方向的始端将两根光纤分别短接，组成回路，OTDR在接续开始点的前一点对所有接头点进行双向测试。由于增加了环回点，所以能在OTDR上测出接续衰耗的双向值，这种方法的优点是能准确评估接头的好坏。

　　由于测试原理和光纤结构上的原因，用OTDR单向监测会出现虚假增益的现象，相应地也会出现虚假大衰耗的现象，对于一个接头来说，用两个方向衰减值的数学平均数才能准确反映其真实的衰耗值。光纤衰减常数的标准为：在1310mm波长上，衰减平均值应小于等于0.36dB/km，衰减*大值应小于等于0.4dB/km在1550mm波长上，衰减平均值应小于等于0.22dB/km，衰减*大值应小于等于0.25dB/km光纤接续时，其双向平均接头损耗不得大于0.08dB。

　　竣工后用光源和光功率计对全程进行双向测试，其衰耗值必须符合设计要求。并用OTDR双向进行检查后向散射曲线是否符合要求。

　　2、现场光纤的基带响应测试

　　多模光纤是以基带响应间接地表征光纤的色散。单盘光缆内光纤的基带响应测试可使用频域法或时域法。现将频域法介绍如下。

　　2.1以测试频宽扫描调制光源

　　光源的波长应是光纤的工作波长，以测试频宽扫描调制光源，如被测光纤带宽为1000MHz.km，则应从低频(例如100～1000MHz或更高一些)，在被测光纤终端为检测器，并将它接入到频谱分析仪，如图3所示。

　　图3 频域法光纤带宽测试框图

　　2.2用短光纤将发送与接收连接

　　测试前先用短光纤将发送与接收连接，记录其波形。将被测光纤介入，再记录其波形。将两波形相减得出一6dB点的频率就是被测光纤的带宽。进而折算出单位长度(km)的基带响应。

　　3、光端机的安装后的系统调测

　　设备的安装要按照设备说明书及工程设计提供的安装要求进行。设备通电前应检查电源线有无短路，机架应在电路板都拔去后通电，然后插入电源板、警报板、测试各端子上的各种电压是否合宜，然后插上各种电路板。

　　3.1本端机收发自环测试

　　先进行本端机收发自环测试，如图4所示。自环只是初步验证端机各部件能否正常工作。

　　图4 光端机的自环测试

　　3.2端机发送光功率测试

　　光端机的激光器注入光纤的光功率可按图5所示测试。数字发生器用伪随机码作信息源，光功率计通过1km光纤接到激光器的输出端，光功率计显示值为Pd。

　　激光功率Ps=Pd+α±δd

　　α为1km光纤和活接头的衰减，δ为光功率计测量误差。

　　图5 光功率测量

　　真实的发送光功率应扣除光纤连接器的插入损耗，约1dB以下。测得值应符合CCITT规定值标准。

　　3.3光接收器灵敏度测试

　　按图4测试。接收灵敏度是指光端机的光检测器在设备规定的误码率条件(10-9)下，所需收到的*低功率。

　　逐渐加大光衰减器的衰减值，直到误码检测器达到规定误码临界值，这时断掉光端机的光输入端，用光功率计测量衰减器输出的光功率。光功率计显示为Pd。

　　接收机灵敏度S=Pd

　　δ为光功率计的测量误差。

　　3.4抖动测试

　　市内网和短距离光系统的抖动值大都能满足CCITT规定值。一般可不测或从若干个系统中抽测一个系统。每个数字段的抖动转移函数*大增益不应超过1dB。测试时用专用的抖动测试仪。

　　3.5误码性能测试

　　所需的仪表是误码分析仪(发、收)。其测试方法与光接收机灵敏度测试相似。

　　长期平均误码率的测试即在相当长的时间内，测得累计的误码总数除以测量时间(秒)，得长期平均误码率。长期平均误码率是反映系统误码性能的*主要方面。CCITT详尽的误码性能要求，还包括误码秒(ES)、严重误码秒(SES)和劣化分(DM)。其含义分别为误码秒：含1个或1个以上的误码秒数SES严重误码秒：误码率大于10-3的秒数，劣化分：误码率大于等于10-6的分钟数。

　　3.6警报系统的测试

　　警报系统包括紧急警报和非紧急警报。至少应具有下列告警。

　　(1)电源故障：主备用电源转换

　　(2)误码率超过10-6

　　(3)误码率超过10-3，并转换到备用系统

　　(4)发送、接收端无光信号。