光纤测量技术OTDR

电力18讯：    
陈怀宇 河北廊坊市农电管理局 （065000）

光纤通信技术是近20年来迅猛发展的新技术，由于光纤通信传输信息量大、速率快，而且信息数字化，传送的是数字信号，因而使宽频带图象信号、微机联网等信息传输成为可能。

对光纤损耗的测量是非常重要的，它直接关系到光纤通讯的质量，并能及时发现可能的故障点。

光纤损耗的测量主要有截断法、插入法和后向反射法。在光纤施工和维护当中经常使用的是后向反射法，它具有非破坏性和可单端测量的特点。它的测量原理是，如果在光纤的输入端射入一个强的光窄脉冲，这个光窄脉冲在光纤内传输时，由于光纤内部的不均匀性将产生瑞利散射（遇到光纤的接头、断点也要产生散射）。这种散射光有一部分沿光纤返回，向输入端传输，这种连续不断向输入端传输的散射光称为后向反射光。靠近输入端的光波传输损耗小，散射回来的信号就强，离输入端远的地方光波的传输损耗大，散射回来的信号就弱。只要能够测出两点散射光返回的光功率以及两点间的距离，就可算出平均衰减系数。通常依据这种原理进行的损耗测量是由光时域反射计来完成的。

光时域反射计（OTDR）原理是，由主时钟产生标准时钟信号，脉冲发生器根据这个时钟产生符合要求的窄脉冲，并用它来调制光源。光方向耦合器将光源发出的光耦合到被测光纤，同时将散射和反射信号耦合进光电检测器，在经放大信号处理后送入示波器显示输出波形及在数据输出系统输出有关数据。由于后向反射光非常微弱，淹没在一片噪声中，因此，要用取样积分器，在一定时间间隔内对微弱的散射光波取样并求和。在这个过程中，由于噪声是随机的，在求和时被抵消掉了，从而将散射信号取出。

1 对仪器进行正确的参数设置

平均次数：OTDR测试曲线是将每次输出脉冲后的反射信号采样，并把多次采样做平均处理以消除一些随机事件，平均化时间越长，噪声电平越接近最小值，动态范围就越大。平均化时间越长，测试精度越高，但达到一定程度时精度不再提高。为了提高测试速度，在一些不需要精确数据的定性测量中，可以适当减少平均次数，缩短整体测试时间。

量程和分辨率：量程值决定被测光纤的距离范围，量程设置应至少是被测光纤的两倍，以为分析软件提供一个曲线端点之后足够清洁的噪声区。为精确分析，可将光纤的长度加倍，在选择下一个可用的距离范围。分辨率值指定数据样本点的距离，分辨率越高，取样点的距离越近，对光纤的细节反映越清晰，但过高的分辨率将使单位时间内的平均次数降低，为达到理想的信噪比就需增加测量时间，降低测量速度。

脉冲宽度：用于指定被输入被测光纤的光脉冲的宽度。在相同的脉冲幅度下，脉冲宽度越大，脉冲的能量也越大，从而可以对较大的光纤量程进行测量，较大的脉冲宽度将加大测量的盲区。

折射率：该数值被用于计算距离测量，折射率值影响所有距离测量，不同厂家、不同类型的光纤其光纤折射率是不同的，测量前要正确设置。

2 利用OTDR进行精确测量时的注意事项

要确保被测光纤到连接适配器的连接完好。被测系统中的连接器应在连接到通用连接器和适配器之前进行清洁，避免手与连接器的接触。

光纤，特别是单模光纤，容易受到由微弯或其他应力造成的损耗的影响。为确保正确、可重复的测量，连接到OTDR的光纤导线必须置于将机械张力降到最小的位置。

用OTDR测量光纤损耗，两端测出的衰减值是有差别的，这是因为无法控制背向散射的模场分布，从而会导致测出的光纤衰减与散射损耗值不会真正相等，通常要取两端测出的平均值。

用OTDR测量光纤时，在起始端有一个盲区（端面反射区），多模光纤的盲区较小，单模光纤的盲区较大，相当于长100 m左右的光纤。因此测量单模光纤时，要先连接长度在100 m以上的参考光纤。

光纤活动连接器、机械接头和光纤中的断裂都会引起损耗和反射，光纤末端的破裂端面由于末端端面的不规则性会产生各种菲涅尔反射峰或者不产生菲涅尔反射。如果光标设置不够准确，会产生一定误差，应用OTDR的放大功能就可将光标准确置定在相应的拐点上。

在测量接续点时，要在接续后和盘纤后进行两次测量，第一次可以及时发现接续质量的好坏，第二次可以发现盘纤引起的损耗。

用OTDR测量光纤损耗的缺点是两端测出的衰减值有差别，这是因为无法控制后向散射的模场分布，从而会导致测出的光纤衰减与散射损耗值不会真正相等，通常要取两端测出的平均值。

总之，只要我们在工作中认真总结经验，了解OTDR的特点及其局限性，就能使它在光纤维护中发挥更大的作用。