新增通用理论教程

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# 2.2光纤测试标准和参数
> 本章节内容可参见《网络测试和故障诊断 第二版》3.4.1 潘凯恩 主编 电子工业出版社
> 图片和内容版权所有,未经授权,请勿转载!
### **光纤测试标准和参数**
光纤测试的GB/T 503122016标准中规定依据不同波长应测试损耗和长度两项参数。在TIA TSB-140标准被纳入EIA/TIA 568标准后国际上将二级测试作为可选测试并非强制测试内容。TIA TSB-140标准将光纤测试等级分为一级测试和二级测试两类。
### **一级测试**
一级测试主要用于确保高质量的网络性能和完整性,由三项内容组成:
① 验证光纤长度;
② 验证极性;
③ 测量整个光纤链路的损耗,判断是否小于指定的损耗值。
一级测试结果如图3.73所示所有三个测试项目都可以借助光纤损耗测试装置Optical Loss Test SetOLTS完成。当然不是所有的OLTS仪器都有具备测试长度的能力。虽然有时通过光纤护套上标记的数字也可以推断光纤长度但是实际数字不一定准确。建议在进行一级测试时测量长度可以避免光纤超长导致损耗测试结果判断无效。
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alt="Certifiber Pro"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.73(a) Certifiber Pro</figcaption>
</figure>
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alt="cfp screen"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.73(b) 一级测试结果图中测试标准为ANSI/TIA 568.3-D</figcaption>
</figure>
</div>
所有的光纤布线链路都需要进行一级测试,测试基于链路的长度和光纤类型。通过类型选择计算系数,然后乘以长度,计算出允许的最大损耗值。
根据ANSI/TIA 568.3-D中的定义光纤损耗由光纤链路、跳线和连接器损耗构成。链路的损耗定义为
光纤链路损耗Link Attenuation=光纤本身损耗Cable_Attn+连接器总损耗Connector\_ Attn+熔接点总损耗Splice_Attn
说明:
光纤本身损耗dB=损耗系数dB/km´长度km
连接器总损耗dB=连接器数量´单个连接器的损耗dB其中单个连接器允许的最大损耗为0.75dB。
熔接点总损耗dB=熔接点数量´单个熔接点的损耗其中单个熔接点允许的最大损耗为0.3dB。
如果一根长度为200m的多模光纤有两个连接器工作波长为850nm依据ANSI/TIA 568.3-D标准光纤对应的每千米损耗为3dB单个连接器的损耗为0.75dB则此光纤的最大允许损耗为2.1dB3´0.2+2´0.75=2.1dB)。
### **二级测试**
二级测试为一级测试加上OTDROptical Time Domain Reflectometer光时域反射计Trace曲线和事件判断。OTDR测试可以检测插入损耗、连接器反射、熔接点位置、意外损耗事件等判断安装质量而这些在OLTS测试中是无法获得的。
二级测试的内容包括:① 验证光纤长度;② 验证极性;③ 损耗;④ OTDR Trace曲线图和事件。
二级测试引入了OTDR轨迹图或称Trace曲线图这是一个沿着光纤链路基于长度的光纤事件图如图3.74所示。借助轨迹图可以区分光纤中连接器、熔接点和弯折信息。OTDR轨迹测试得到的损耗不能完全取代OLTS测试得到的损耗。两种测试虽然都可以获得损耗值但是一级测试模拟实际光纤传输模型通过光源发送由对端光功率计接收符合真实网络中的传输模型。OTDR测试采用反射原理由于每段光纤不同器件反射系数存在差异测量误差相对较大。二级测试多用于故障判断一级测试用于验收评估两种测试可以互为补充。
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alt="Optifiber Pro"
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.74(a) Optifiber Pro</figcaption>
</figure>
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alt="OFP screen 1"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.74(b) OFP screen 1</figcaption>
</figure>
<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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alt="OFP screen 2"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.74(c) OFP screen 2</figcaption>
</figure>
</div>
光纤测试仪进行测试时不仅要考虑损耗还要考虑模式带宽。万兆网络如10GBase-SR要求OM3光纤总链路损耗在2.6dB以下而要求OM2光纤总链路损耗在2.3dB以下。高速网络对光纤本身提出了高要求。为了提高速率需要光纤本身支持更高的模式带宽尤其是广泛应用于局域网中的多模光纤不同的模式带宽MBWOM1、OM2、OM3、OM4和OM5对应不同的模式带宽对应的链路长度有所不同对应的最大损耗也是有差异的见表3.20。换而言之,仅损耗合格不能保证被测链路可以支持万兆网络,还必须有相对应的模式带宽。
表3.20 光纤芯径和模式带宽与长度对应表
| | 光纤芯径/mm | 模式带宽/MHz/km | 光纤的最大支持长度/m |
|-----|-------------|---------------------|----------------------|
| OM1 | 62.5 | 200(LED) | 33 |
| OM2 | 50 | 500(LED) | 82 |
| OM3 | 50 | 2000(VCSEL) | 300 |
| OM4 | 50 | 4700(VCSEL) | 400 |
| OM5 | 50 | 4700(VCSEL) | 400 |
满注入采用LED光源有效注入采用VCSEL光源。
在测量光纤时要注意色散问题。很多交换机接口的光源已经从LED光源改为VCSEL光源就是为了降低色散避免传输过程中光信号脉冲被过度展宽。为了更真实地评测光纤的性能对于50mm的光纤建议测试中也采用VCSEL光源。
:::tip[光纤测试小结①]
选用正确的测试标准如元器件标准或应用标准。如果清楚当前网络的应用情况例如被测链路是运行1000Base-SX的那么采用应用标准进行测试如果不清楚应用情况那么采用元器件标准进行测试如ISO和TIA中的相应标准。
:::
:::tip[光纤测试小结②]
注意模式带宽。在升级链路时需要考虑当前使用的光纤是否满足最低模式带宽的要求测试时也要根据光纤类型如OM1、OM2、OM3、OM4等进行测试标准选择。
:::
:::tip[光纤测试小结③]
选用正确的光源。测试时选用的光源最好与网络实际使用的光源一致。
:::
:::tip[光纤测试小结④]
根据测试要求来决定选用哪一级的测试。一级测试适用于光纤损耗的认证测试,二级测试适用于光纤性能评估及故障定位测试。
:::
### **OLTS测试方法**
一级测试需要测试光纤链路(包括光纤、连接器件和熔接点)的损耗值。
光纤组成光缆光缆分为水平光缆、建筑物主干光缆和建筑群主干光缆。进行光纤测试前先对测试光纤跳线设定参考值进行归零以去除跳线的影响。ANSI/TIA-526-14-D标准中规定了多模光纤测试参考值设定方法ANSI/TIA-526-7标准中规定了单模光纤测试参考值设定方法。
水平光纤链路长度一般在90m以下所以对不同波长下的损耗几乎没有差别。测试时仅需要测试一个波长850nm或1300nm损耗测试值应小于2.0dB具体参照ANSI/TIA-526-14-D标准中的方法B又称一跳线法。在带有CP点的开放式办公布线环境中损耗值要小于2.75dB在安装有多用户信息插座的环境中损耗值应小于2.0dB。
垂直光纤链路应在两个波长上测试至少一个方向的数值。单模垂直链路要测试1310nm和1550nm两个波长1550nm波长比1310nm波长的弯曲损耗更大具体参照ANSI/TIA-526-7标准中的方法A.1)。
多模干线链路需要在850nm和1300nm波长上按照ANSI/TIA-526-14-D标准中的方法B进行测试即一跳线法。
因为主干光纤的长度和熔接点数量不尽相同,所以链路损耗需要进行相关计算。
ANSI/TIA-526标准提供了多种室内光纤测试方法。在ANSI/TIA-526-7标准中给出了单模光纤的三种测试方法分别是A.1、A.2和A.3在ANSI/TIA-526-14-D标准中给出了多模光纤的三种测试方法分别是方法A、B和C。具体见表3.21。
表3.21 光纤测试方法
| 测 试 方 法 | 链路损耗中 包含的连接器 | ANSI/TIA-526-14-D (多模) | ANSI/TIA-526-7 (单模) | ISO/IEC 61280-4-1 (多模) | ISO/IEC 61280-4-2 (单模) |
|-------------|-------------------------|----------------------------|-------------------------|----------------------------|----------------------------|
| 一跳线法 | 二连接器 | 方法B | 方法A.1 | 方法2 | 方法A1 |
| 两跳线法 | 一连接器 | 方法A | 方法A.2 | 方法1 | 方法A2 |
| 三跳线法 | 无 | 方法C | 方法A.3 | 方法3 | 方法A3 |
#### **一跳线法**对应多模的方法B和单模的方法A.1
一跳线法的测试对象是有两端连接器的室内光纤其参考连接和测试连接分别如图3.75所示。
<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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style={{ height: '300px', width: 'auto', display: 'block', margin: '0 auto' }}
alt="一跳线"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.75 一跳线法的参考连接和测试连接</figcaption>
</figure>
这两种方法对室内光纤网络的测试精确度比较高,测试结果包括被测光纤本身的损耗及两端连接器的损耗。从技术角度讲,这个测试结果还包括了额外连接光纤的损耗,但是其长度非常短,损耗可以忽略不计。
#### **两跳线法**对应多模的方法A和单模的方法A.2
两跳线法的测试对象是一段长距离光纤加一个连接器适用于长距离光纤链路的测试。两跳线法的参考连接和测试连接分别如图3.76所示。
<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
<img
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alt="两跳线"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.76 两跳线法的参考连接和测试连接</figcaption>
</figure>
这两种方法一直是电信部门测试长距离光纤链路的方法它们对室内光纤链路测试的精度不够。因为网络实际工作时有两个连接器而方法A只包括了一个连接器所以在测试光功率损耗时打了折扣。但是这对长距离光纤链路来说不是问题因为损耗主要来自光纤本身而不是连接器室内光纤损耗的主要问题是光纤链路两端的连接器。
#### **三跳线法**对应多模的方法C和单模的方法A.3
三跳线法的测试对象是长距离主干光纤采用三段跳线设置参考中间一段采用非常短的跳线可以忽略该跳线的损耗测试时替换该段跳线为被测链路其参考连接和测试连接分别如图3.77所示。
<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
<img
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alt="三跳线"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.77 三跳线法的参考连接和测试连接</figcaption>
</figure>
### **OTDR测试方法**
二级测试除了一级测试的内容还会引入OTDR进行测试OTDR仪器主要用于测试整条光纤链路的损耗情况并提供基于长度的损耗细节和基于事件的光纤故障原因可以用于检测、定位和测量光纤链路上任何位置的事件由于光纤链路中的熔接点、连接器和弯曲等形成的光纤缺陷
#### **OTDR测试中涉及的光学现象**
OTDR采用Rayleigh瑞利散射和Fresnel菲涅尔反射进行光纤测试。当光在传输时遇到光纤本身的缺陷和掺杂成分的变化时光脉冲会发生Rayleigh散射。一部分光大约有0.0001%沿脉冲相反的方向进行散射Rayleigh逆向散射如图3.78所示。逆向散射光提供了与长度有关的损耗细节。Rayleigh散射能量的大小与波长的4次方的倒数成正比。
<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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style={{ height: '300px', width: 'auto', display: 'block', margin: '0 auto' }}
alt="Rayleigh逆向散射"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.78 Rayleigh逆向散射</figcaption>
</figure>
在两种不同折射率的传输介质边界处如连接器、机械接续、断裂或光纤终结处会发生Fresnel反射。OTDR测试用Fresnel反射可以准确定位光纤不连续点的位置如图3.79所示。反射大小取决于边界表面的平整度及折射率的差值。由于连接器属于对位连接本身在连接时存在比较大的折射率差因此在OTDR追踪图中会显示为非常大的突变。
<div style={{ display: 'flex', justifyContent: 'center', alignItems: 'center' }}>
<figure style={{ textAlign: 'center', marginRight: '20px' }}>
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alt="菲涅尔"
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.79(a) 菲涅尔反射</figcaption>
</figure>
<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
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alt=""
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.79(b) Fresnel反射在OTDR测试仪上的显示</figcaption>
</figure>
</div>
#### **测试模型**
OTDR测试分三种测试模型对应不同的补偿光纤参考设置方法。
① 单向测试1适用于含首个连接器判断结果的测试。发射光纤补偿连接和测试连接分别如图3.80ab所示。测试连接图中灰色链路表示已扣除发射补偿光纤高亮链路为实测部分。
<div style={{ display: 'flex', flexDirection: 'column', alignItems: 'center' }}>
<figure style={{ textAlign: 'center', marginBottom: '20px' }}>
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style={{ height: '300px', width: 'auto', display: 'block', margin: '0 auto' }}
alt="a"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.80(a) 发射光纤补偿连接和测试连接</figcaption>
</figure>
<figure style={{ textAlign: 'center', marginBottom: '20px' }}>
<img
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alt="OPF1"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.80(b) 发射光纤补偿选择</figcaption>
</figure>
<figure style={{ textAlign: 'center', marginBottom: '20px' }}>
<img
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style={{ height: '300px', width: 'auto', display: 'block', margin: '0 auto' }}
alt="b"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.80 实测链路</figcaption>
</figure>
</div>
② 单向测试2适用于含首末连接器判断结果的测试。发射接收光纤补偿连接和测试连接分别如图3.81ab所示。测试连接图中灰色链路表示已扣除发射和接收补偿光纤高亮链路为实测部分。
<div style={{ display: 'flex', flexDirection: 'column', alignItems: 'center' }}>
<figure style={{ textAlign: 'center', marginBottom: '20px' }}>
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style={{ height: '300px', width: 'auto', display: 'block', margin: '0 auto' }}
alt="a"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.81a 发射接收光纤补偿连接和测试连接</figcaption>
</figure>
<figure style={{ textAlign: 'center', marginBottom: '20px' }}>
<img
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style={{ height: '300px', width: 'auto', display: 'block', margin: '0 auto' }}
alt="OFP"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.81b 发射光纤补偿选择</figcaption>
</figure>
<figure style={{ textAlign: 'center', marginBottom: '20px' }}>
<img
src={require('./media/c1789d3775f6a4f3e7a6b2bcf6304d03.png').default}
style={{ height: '300px', width: 'auto', display: 'block', margin: '0 auto' }}
alt="b"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.81c 实测链路</figcaption>
</figure>
</div>
③ 双向测试适用于双向含首末连接器判断结果的测试。双向测试光纤补偿连接和测试连接分别如图3.82ab所示。测试连接图中灰色链路表示已扣除发射、环回和接收补偿光纤高亮链路为实测部分。
<div style={{ display: 'flex', flexDirection: 'column', alignItems: 'center' }}>
<figure style={{ textAlign: 'center', marginBottom: '20px' }}>
<img
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style={{ height: '300px', width: 'auto', display: 'block', margin: '0 auto' }}
alt="a"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.82a 双向测试光纤补偿连接和测试连接</figcaption>
</figure>
<figure style={{ textAlign: 'center', marginBottom: '20px' }}>
<img
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style={{ height: '300px', width: 'auto', display: 'block', margin: '0 auto' }}
alt="OFP"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.82b 发射光纤补偿选择</figcaption>
</figure>
<figure style={{ textAlign: 'center', marginBottom: '20px' }}>
<img
src={require('./media/e64f1df95490872d7f270b1a292eb48a.png').default}
style={{ height: '300px', width: 'auto', display: 'block', margin: '0 auto' }}
alt="b"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.82c 实测链路</figcaption>
</figure>
</div>
#### **OTDR测试原理**
OTDR测试的原理框图如图3.83所示。脉冲发生器发出宽度可调的窄脉冲驱动激光二极管产生所需宽度的光脉冲通常为3ns20ms经方向耦合器后入射到被测光纤中光纤中的逆向散射光和Fresnel反射光经方向耦合器进入高敏探测器探测器把接收到的散射光和反射光信号转换成电信号放大后送信号处理部件处理包括采样、模数转换和求平均值结果再送到显示部分进行最终显示。
<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
<img
src={require('./media/ae3c62f0c0ebf8b41ec183d6505057b4.png').default}
style={{ height: '300px', width: 'auto', display: 'block', margin: '0 auto' }}
alt="OTDR测试的原理框图"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.83 OTDR测试的原理框图</figcaption>
</figure>
OTDR Trace曲线图如图3.84所示,其中,纵坐标表示功率,横坐标表示距离。
<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
<img
src={require('./media/dc43b2aaf3c0433ef02d941a84ba9fed.png').default}
style={{ height: '300px', width: 'auto', display: 'block', margin: '0 auto' }}
alt="OTDR Trace曲线图"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.84 OTDR Trace曲线图</figcaption>
</figure>
#### **OTDR测试结果的类型**
OTDR测试仪对光纤链路中存在的各类事件进行测试和定位如损耗、增益和熔接等大致可分为三类。
① 事件测试:距离、损耗、反射等。
② 光纤段测试段长度、段损耗dB或损耗系数dB/km、段回波损耗等。
③ 整个链路测试总链路长度、总链路损耗dB和总链路回波损耗。
OTDR测试仅进行单端测试另一端不能有光发射信号以免造成测试仪损坏或影响测试结果。
OTDR测试通过来回反射的原理进行长度计算在发送端测量从发出光信号到接收到返回光信号之间的时间计算出总链路长度公式如下
![](media/4817df1c6e3387d701e9c32b9edf0437.png)
其中,*L*的单位是m*c*是光在光纤中传输的速度,Δ*t*为传输往返的时间IOR为平均折射率。
#### **损耗系数**
随着距离的增大Rayleigh散射信号会减弱。伴随着信号通过的距离的增大总链路损耗也不断增大所以OTDR Trace曲线会向下倾斜。测试中经常需要运用标记的方式来测量分段距离上的损耗。将分段损耗除以长度得到损耗系数dB/km如图3.85所示的测量结果其损耗系数为0.3dB/km。
若一个单模光纤(损耗系数=0.2dB/km两端器件的输出功率为+3dBm其接收端的接收灵敏度为22dBm则放大增益为25dB理论上有效传输距离为125km25/0.2),考虑到实际链路中存在的其他损耗因素,实际距离肯定要小于这一距离。
#### **参数和概念**
在进行OTDR测试时仪器配置的相关参数和重要概念说明如下。
① 最远测试距离
OTDR测试仪的最远测试距离可以通过计算得到但是要根据工程情况加上一定的经验进行修正以弥补理想情况与实际情况间的差距。
<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
<img
src={require('./media/afe5c98794ad9a0c891f2827250d39dc.png').default}
style={{ height: '300px', width: 'auto', display: 'block', margin: '0 auto' }}
alt="损耗系数(衰减系数)测量结果"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.85 损耗系数(衰减系数)测量结果</figcaption>
</figure>
最远测试距离计算公式如下:
*L*o =(*P*-*A*c-*M*c-*M*a)/(*A*f+*A*s)
式中,*P*是OTDR测试仪的动态范围*A*c是OTDR测试仪、光器件、滤波器和机械接头等设备的介入损耗之和*M*c是光纤链路富裕度dB*M*a是测试精度富裕度dB*A*f是光纤损耗系数dB/km*A*s是熔接点损耗系数dB/km
② 动态范围
动态范围对最远测试距离影响最大同样性能的OTDR测试仪由于动态范围定义不同实际测量值也不同。在选择OTDR测试仪时需要弄清楚其动态范围是如何定义的。最常用的是RMS取值法SNR=1一般以起始端反向散射能量与RMS均方根噪声的dB差值作为动态范围如图3.86所示。如果采用端检测方式则取距离起始端4%的Fresnel反射信号峰值与RMS均方根噪声的dB差值作为动态范围。在端检测方式下计算出的动态范围值在同等条件下高于用RMS取值法获得的值。
<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
<img
src={require('./media/feedf9ece2f17677f18750f6c47ec07d.png').default}
style={{ height: '300px', width: 'auto', display: 'block', margin: '0 auto' }}
alt="RMS取值法和端检测方式"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.86 RMS取值法和端检测方式</figcaption>
</figure>
③ 测试量程
在测试时最远测试距离与OTDR测试仪的测试量程设置相关。测试量程是指在Trace曲线图上显示的最大距离如果测试时曲线图没有显示出末端时间则需加大测试量程。OTDR测试仪的自动模式适合普通测量手动模式适合精确测量。在手动测试时选择距离一般是实际距离的1.52倍。合适的测试量程有利于后续分析时获得良好的可视性既可以看到被测链路的情况也可以看到噪声部分。
④ 脉冲宽度
脉冲宽度也是一个非常重要的参数。在进行850nm波长测试时脉冲宽度一般取3、5、20、40或200ns在进行1300nm波长测试时脉冲宽度一般取3、5、20、40、200或1000ns单模光纤的脉冲宽度一般取3、10、30、100、300、1000、3000、10000或20000ns。在OTDR光源功率恒定的情况下脉冲宽度越大发出的光能量越强。大宽度脉冲光信号在连接器上形成的Fresnel反射能量较大可能会淹没反向Rayleigh散射如图3.87所示。
<figure style={{ textAlign: 'center' }}>
<img
src={require('./media/f592db5ca0b19a21b7460b613daab7ce.png').default}
style={{ height: '300px', width: 'auto', display: 'block', margin: '0 auto' }}
alt="Fresnel反射掩盖反向Rayleigh散射"
/>
<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.87 Fresnel反射掩盖反向Rayleigh散射</figcaption>
</figure>
在光脉冲*t*的范围内,如果出现相邻事件(连接器或熔接等),将很难被发现,因此相应的事件死区及衰减死区也增大。
脉冲宽度的选择原则长距离大脉冲宽度高分辨小脉冲宽度。小脉冲宽度有利于详细观察反射事件附近的情况判断是否存在隐藏事件。小脉冲宽度可以缩短盲区的范围但反向Rayleigh散射强度也会相应变弱导致Trace曲线不稳定在衰减判别时会引入误差。同时由于反向散射微弱测试距离也会变短在分析时常常会受到背景噪声的影响一些小的损耗事件如光纤宏弯等往往被隐藏在噪声中使得结果判断和分析时的难度增加。大脉冲宽度可以提高反向散射信号强度对于非反射事件可以提供良好的信噪比帮助分析小的损耗事件并精确测量但会增加判断盲区使得发生反射事件后某段距离内的事件被隐藏。
⑤ 平均时间
对要求较高的场合要进行多次测试。也可以通过双向测试或多次测试取平均值克服盲区产生的影响。平均时间是测试仪用于测量和统计测量数据所耗费的时间。为了适应测试现场的实际情况一般采用手动设置平均时间的方式。测试时间越长测试Trace曲线中的随机噪声就越精确增加了实际可用的动态范围和损耗事件判定的精度可以观察到如熔接或弯曲等小事件。但测试耗费的时间和效率在实际应用中也是必须要考虑的所以一般选择平均时间在20180s范围内以达到相对比较理想的测试结果。
⑥ 光纤折射率
现在使用的单模光纤折射率基本在1.46001.4800范围内折射率会直接影响OTDR测试的定位精度。长度测量误差与折射率的关系如下
式中,为实际长度,为测试长度,为实际折射率,为测试设置的折射率。
如果实际折射率为1.466在OTDR测试仪中设置成1.465折射率误差为0.001每千米可引起0.68m的误差10km的光纤误差就可以达到6.8m,对故障定位影响较大。
⑦ 反向散射系数
OTDR测试仪设置的反向散射系数由光纤生产厂商提供其值对反射事件定位和链路总回波损耗影响较大。
⑧ 反射
反射是指高出反向散射水平部分与源光脉冲的比值通常为负数其值越接近0代表反射越大是判别连接器质量的一个重要指标。表3.22中给出了典型器件的反射值。
表3.22 典型器件的反射值
| 器 件 | 光纤剖面良好的终端 | 合格的多模PC连接器 | 合格的单模PC连接器 | 合格的APC连接器 | 合格的熔接点 |
|--------|--------------------|--------------------|--------------------|-----------------|--------------|
| 典型值 | 14dB | **≤**35dB | **≤**50dB | **≤**60dB | **≤**60dB |
⑨ 典型波长
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alt="事件死区和衰减死区"
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.88 事件死区和衰减死区</figcaption>
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OTDR测试时使用的典型波长为850nm、1300nm、1310nm和1550nm。短波长在被测光纤近处的反向Rayleigh散射相对大一些成形的Trace曲线容易识别。而距离较远时短波长比长波长成形的Trace曲线差些。对于距离较长的单模光纤一般采用1550nm波长进行测试如果需要获得更好的图形曲线可以采用1310nm波长。
⑩ 死区
死区又称“盲区”通过Fresnel反射原理进行测试时在一定的距离范围内Trace曲线无法反映光纤的状态。其主要原因是光纤链路上的Fresnel反射强信号使高敏探测器进入饱和状态因此需要一定的恢复时间。一般在两个连接器非常接近时容易产生死区。死区分为事件死区EDZ和衰减死区ADZ如图3.88所示。事件死区仅对Fresnel非饱和反射有效。
:::tip[小贴士]
事件死区—两个反射事件可分辨的最小距离,此时到每个事件的距离可测,但每个事件各自的损耗不可测。 衰减死区—各自的损耗可以分别被测量时的两个反射事件之间的最小距离通常衰减死区是脉冲宽度用距离表示的56倍。
:::
#### **OTDR测试结果中的事件分析**
图3.89是一个比较典型的多模光纤测试结果测试波长为850nm曲线横坐标为长度单位为ft英尺纵坐标为反射水平单位为dB数字标注处为各类不同的事件。
① 发射端口事件表示该处为OTDR测试端口即测试的起点。
② 反射事件表示该处存在连接器。当遇到连接器时会形成像镜面一样的Fresnel反射能量较反向Rayleigh散射要高很多在图形上会形成尖峰状脉冲。尖峰脉冲前后的落差就是该连接器的插入损耗大小。
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alt="OTDR测试结果"
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.89 OTDR测试结果</figcaption>
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③ 反射事件:表示该处存在机械熔接的情况。
④ 损耗事件:表示该处存在熔接、宏弯或光纤受到挤压变形的情况。
⑤ 增益事件表示光纤类型不匹配。由于光纤中采用了连接器在连接前后的两端光纤的反向散射系数可能不同如50mm和62.5mm的光纤对接时,由于光脉冲在连接点反射回来的散射反而大于遇到连接之前的,所以在图形上看,好像光纤发射水平被抬高,出现了增益现象。如果出现这样的图形,则需要进行双向测试。
⑥ 末端事件:被测链路的末端。
⑦ 幻象事件脏的连接器截面、裂缝或宏弯等可能造成光脉冲在连接器和发射接收端来回振荡。引起幻象事件的原因可能是光纤污染、刮伤、裂开、对位不齐或连接不良。有问题的连接器需要进行清洁、修复或更换。如图3.90所示在164.38ft1ft=30.48cm处的损耗非常高达到了2.70dB理想值应该在0.75dB以下),形成幻象干扰源。
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alt="幻象事件"
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.90 幻象事件</figcaption>
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识别幻象事件的简易方法就是检查损耗。如图3.91所示当放大幻象事件点附近的Trace曲线时事件点前后的损耗差值几乎为0说明这个脉冲峰值并非反射事件如连接器引起的只是一个幻象事件在接近164.38ft两倍的位置是由于164.38ft处的连接器造成的。
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alt="放大幻象事件点附近的Trace曲线"
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<figcaption style={{ marginTop: '10px' }}>图3.91 放大幻象事件点附近的Trace曲线</figcaption>
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