光時域反射儀介紹實用教案

1、（一）基本原理： 光時反射儀是利用光的背(后)向散射和菲涅爾反射原理制作的。光波在光纖中傳輸，沿途受到直徑(zhjng)比光波長還要小的散射粒子的散射(瑞利散射)。若光纖有幾何缺陷或斷裂面時還將產(chǎn)生菲涅爾反射，利用其中向光波輸入端方向傳輸?shù)倪@部分光的變化特性來測量光纖多種參數(shù)。第1頁/共28頁第一頁，共29頁。（二）測試(csh)系統(tǒng)原理：數(shù)據(jù)分析及顯示(xinsh)耦合器耦合器激光器激光器光檢測器光檢測器被測光纖被測光纖脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器第2頁/共28頁第二頁，共29頁。脈沖發(fā)生器：產(chǎn)生一定脈沖發(fā)生器：產(chǎn)生一定(ydng)重復(fù)周期的電脈沖，驅(qū)動重復(fù)周期的電脈沖，驅(qū)動LD發(fā)出發(fā)出高穩(wěn)定的一定

2、高穩(wěn)定的一定(ydng)重復(fù)周期的窄光脈沖；重復(fù)周期的窄光脈沖；（二）測試(csh)系統(tǒng)原理：激激 光光 器：器：產(chǎn)生高穩(wěn)定的強(qiáng)而窄的光脈沖；產(chǎn)生高穩(wěn)定的強(qiáng)而窄的光脈沖；光檢測器：光檢測器：接受光纖傳輸過程中返回來的微弱的光信號接受光纖傳輸過程中返回來的微弱的光信號(背向散背向散射光及反射光射光及反射光)，將其轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電信號后送放大器進(jìn)行放大；，將其轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電信號后送放大器進(jìn)行放大；數(shù)字分析及顯示：數(shù)字分析及顯示：對放大器送來的電信號進(jìn)行調(diào)理、高速對放大器送來的電信號進(jìn)行調(diào)理、高速A/D變換、平均處理、算法處理以獲得測試結(jié)果，同時將處理后變換、平均處理、算法處理以獲得測試結(jié)果，同時將處

3、理后數(shù)字信號進(jìn)行數(shù)字信號進(jìn)行D/A變換送變換送CRT或視頻輸出?；蛞曨l輸出。耦合器：耦合器：完成光信號的定向耦合；完成光信號的定向耦合；第3頁/共28頁第三頁，共29頁。常見常見測試測試 長度測試長度測試(csh)； 損耗測試損耗測試(csh)； 斷裂或缺陷處測試斷裂或缺陷處測試(csh)；第4頁/共28頁第四頁，共29頁。n1 n1 光纖纖芯的折射率，c c 光在真空(zhnkng)(zhnkng)中的速度，常見常見測試測試一、長度測試： 根據(jù)光波在光纖中來回傳輸一趟所需要根據(jù)光波在光纖中來回傳輸一趟所需要的時間和光波在光纖中的傳播速度可以方便的時間和光波在光纖中的傳播速度可以方便地計算出光

4、纖的長度為：地計算出光纖的長度為：ltncl121lt光在光纖中來回(lihu)一趟所需時間第5頁/共28頁第五頁，共29頁。常見常見測試測試二、損耗(snho)測試：llmeKePP0lmeKPP20即：即：將上式取對數(shù)將上式取對數(shù)(du sh)得：得：NoImageclpm0PlM第6頁/共28頁第六頁，共29頁。 接收光功率(gngl)（對數(shù)表示）常見常見測試測試二、損耗(snho)測試：OTDR 顯示波形舉例傳輸時間（對應(yīng)距離）第7頁/共28頁第七頁，共29頁。傳輸時間（對應(yīng)距離） 接收光功率（對數(shù)表示）常見常見測試測試二、損耗(snho)測試：1、兩點間損耗(snho)：測試曲線上的

5、兩點所對應(yīng)縱坐標(biāo)的落差。兩點間損耗第8頁/共28頁第八頁，共29頁。傳輸時間（對應(yīng)距離） 接收光功率（對數(shù)表示）常見常見測試測試二、損耗(snho)測試：2、接頭損耗(snho)：在測試曲線上一般表現(xiàn)為一個下降臺階。(微彎損耗(snho)也表現(xiàn)為一個下降臺階。)接頭損耗第9頁/共28頁第九頁，共29頁。常見常見測試測試二、損耗(snho)測試：傳輸時間(shjin)（對應(yīng)距離） 接收光功率（對數(shù)表示）2、接頭損耗：在測試曲線上有時表現(xiàn)為一個上升臺階，即出現(xiàn)負(fù)損耗（假增益）現(xiàn)象。接頭損耗第10頁/共28頁第十頁，共29頁。 對于實際接續(xù)的兩根光纖來說，幾乎不可能對于實際接續(xù)的兩根光纖來說，幾乎不

6、可能(knng)(knng)存在完全相同的背向散射系數(shù)和完全相同的存在完全相同的背向散射系數(shù)和完全相同的相對折射率差，即相互連接的光纖總是存在著微小差相對折射率差，即相互連接的光纖總是存在著微小差異。基于這種原因，當(dāng)從不同端進(jìn)行測試時將出現(xiàn)朝異。基于這種原因，當(dāng)從不同端進(jìn)行測試時將出現(xiàn)朝向不同的臺階，所以一般應(yīng)從兩個方向測試，再取向不同的臺階，所以一般應(yīng)從兩個方向測試，再取“平均值平均值”。常見常見測試測試二、損耗(snho)測試：2、接頭損耗：在測試曲線上有時表現(xiàn)為一個上升臺階，即出現(xiàn)負(fù)損耗（假增益）現(xiàn)象。原因：第11頁/共28頁第十一頁，共29頁。常見常見測試測試二、損耗(snho)測試：

7、2、接頭損耗：在測試曲線(qxin)上有時表現(xiàn)為一個上升臺階，即出現(xiàn)負(fù)損耗（假增益）現(xiàn)象。（條件）背向散射系數(shù)：1 2上端下端12接續(xù)點第12頁/共28頁第十二頁，共29頁。常見常見測試測試二、損耗(snho)測試：2、接頭(ji tu)損耗：有時出現(xiàn)負(fù)損耗（假增益）現(xiàn)象。 我們假設(shè)這兩根光纖的背向散射光功率的差為值a a，光纖接頭實際損耗值為s s。從上端測得的波形上讀數(shù)為：從上端測得的波形上讀數(shù)為：(a-s)(a-s)，然，然而實際接頭損耗值而實際接頭損耗值 s s a a( (a-sa-s) )。 a as s12第13頁/共28頁第十三頁，共29頁。常見常見測試測試二、損耗(snho)

8、測試：2、接頭損耗：有時出現(xiàn)(chxin)負(fù)損耗（假增益）現(xiàn)象。 我們假設(shè)這兩根光纖的背向散射光功率的差為值a a，光纖接頭實際損耗值為s s。a as s12從下端測得的波形上讀數(shù)為：從下端測得的波形上讀數(shù)為：(a+s)(a+s)，然而實，然而實際接頭損耗值際接頭損耗值 s s ( (a+sa+s) )a a。 第14頁/共28頁第十四頁，共29頁。 從下端測得的波形上讀數(shù)從下端測得的波形上讀數(shù)(dsh)為：為：(a+s)，然而實際接頭損耗值，然而實際接頭損耗值 s (a+s)a 。 從上端測得的波形上讀數(shù)從上端測得的波形上讀數(shù)(dsh)為：為：(a-s)，然而實際接頭損耗值，然而實際接頭損

9、耗值 s a(a-s) 。常見常見測試測試二、損耗(snho)測試：2 2s s( (a+sa+s) )a + aa + a( (a-sa-s) ) 。 2 2s s( (a+sa+s) )( (a-sa-s) ) S（ ） （ ）2第15頁/共28頁第十五頁，共29頁。常見常見測試測試二、損耗(snho)測試：2、接頭損耗：在測試曲線上有時表現(xiàn)為一個上升(shngshng)臺階，即出現(xiàn)負(fù)損耗（假增益）現(xiàn)象。S（ ） （ ）2 上式分子中，第一項為波形下降的情況，其符號為正，第二項為波形上升的情況，其符號為負(fù)。第16頁/共28頁第十六頁，共29頁。常見常見測試測試二、損耗(snho)測試：2、

10、接頭損耗：在測試曲線(qxin)上有時表現(xiàn)為一個上升臺階，即出現(xiàn)負(fù)損耗（假增益）現(xiàn)象。 用OTDROTDR從某一個方向進(jìn)行光纖接頭損耗測試時，其結(jié)果會存在著誤差，只有所接續(xù)的兩根光纖參數(shù)一致時，誤差才為零。要消除這種誤差，對某個接頭來說，其連接損耗必須是雙向測量，然后再取“平均值”。第17頁/共28頁第十七頁，共29頁。常見常見測試測試二、損耗(snho)測試：2、接頭損耗：在測試曲線上有時表現(xiàn)為一個上升臺階，即出現(xiàn)負(fù)損耗（假增益(zngy)）現(xiàn)象。 在實際工程中，要從兩個方向進(jìn)行接頭損耗的測量，如果將儀表前后搬動，這樣費時、費力，若配備兩套價格昂貴的儀表又顯得太浪費?？蓪⒐饫w從一端（可在站內(nèi)

11、用活動連接器）環(huán)連起來，這樣一臺OTDROTDR在一端即可進(jìn)行雙向測試，讀取兩個方向測試的損耗值，再進(jìn)行計算，便可得出較準(zhǔn)確的接頭損耗值。第18頁/共28頁第十八頁，共29頁。常見常見測試測試二、損耗(snho)測試：傳輸時間（對應(yīng)距離） 接收光功率（對數(shù)表示）3、損耗(snho)分布：看測試曲線的斜率及臺階、反射峰分布情況，斜率大的一段線路衰減就大。第19頁/共28頁第十九頁，共29頁。常見常見測試測試三、斷裂或缺陷(quxin)處測試： 通過從斷裂點或缺陷處返回的脈沖可以算出光纖斷裂點或缺陷到光纖輸入端的距離，即可迅速而準(zhǔn)確地找到故障點的位置。測量時，在波形(b xn)(b xn)上讀出背

12、向散射信號消失或損耗突然變得很大點即是( (與原測試波形(b xn)(b xn)相比較) )。第20頁/共28頁第二十頁，共29頁。第21頁/共28頁第二十一頁，共29頁。 在光纜線路的施工和維護(hù)中，對光纖進(jìn)行后向散射信號測試時，常發(fā)現(xiàn)屏幕上顯示的后向散射信號曲線有間斷現(xiàn)象，間斷點的上方出現(xiàn)斑點，這種現(xiàn)象稱為幻峰。它是出現(xiàn)在屏幕上的假象峰值，幻峰的存在將在一定程度上影響(yngxing)(yngxing)光纖的測試精確度，特別是在采用最小平方法測量光纖的連接損耗時，更是如此。第22頁/共28頁第二十二頁，共29頁。這兩種原因(yunyn)(yunyn)有一個共同點：幻峰產(chǎn)生的原因：1 1、由于

13、大菲涅爾反射而引起的二次反射；2 2、由于菲涅爾反射點與測試距離范圍之間、由于菲涅爾反射點與測試距離范圍之間的關(guān)系而引起的。的關(guān)系而引起的。菲涅爾反射信號遠(yuǎn)大于該點附近菲涅爾反射信號遠(yuǎn)大于該點附近(fjn)(fjn)的后向的后向散射信號。散射信號。第23頁/共28頁第二十三頁，共29頁?；梅瀣F(xiàn)象對光纖測試(csh)的影響：1 1、幻峰的出現(xiàn)使光纖故障點定位測試時，常把幻峰當(dāng)、幻峰的出現(xiàn)使光纖故障點定位測試時，常把幻峰當(dāng)作光纖故障點的菲涅爾反射峰，導(dǎo)致光纖故障點判作光纖故障點的菲涅爾反射峰，導(dǎo)致光纖故障點判斷錯誤；斷錯誤；2 2、幻峰的存在會使后向散射信號、幻峰的存在會使后向散射信號(xnho)

14、(xnho)曲線失真，曲線失真，使該點附近的光纖衰減測試結(jié)果出現(xiàn)誤差；使該點附近的光纖衰減測試結(jié)果出現(xiàn)誤差；3 3、幻峰現(xiàn)象，對采用最小平方法測量光纖連接損耗影、幻峰現(xiàn)象，對采用最小平方法測量光纖連接損耗影響也較大。響也較大。第24頁/共28頁第二十四頁，共29頁。區(qū)別(qbi)幻峰與實峰：1 1、檢查光纖配盤圖上的光纖死接頭和活動接頭的位置；、檢查光纖配盤圖上的光纖死接頭和活動接頭的位置；2 2、將其與屏幕上出現(xiàn)的菲涅反射峰進(jìn)行對照比較；、將其與屏幕上出現(xiàn)的菲涅反射峰進(jìn)行對照比較；3 3、如果菲涅爾反射點與配盤圖上的接續(xù)點位置不同，則為光纖故、如果菲涅爾反射點與配盤圖上的接續(xù)點位置不同，則為

15、光纖故障點或幻峰。障點或幻峰。4 4、在同一間距上，若出現(xiàn)一個或多個菲涅爾反射峰，則大的反射、在同一間距上，若出現(xiàn)一個或多個菲涅爾反射峰，則大的反射點實峰，其余為幻峰。點實峰，其余為幻峰。5 5、當(dāng)出現(xiàn)其它難于判斷的反射峰，可變換、當(dāng)出現(xiàn)其它難于判斷的反射峰，可變換(binhun)(binhun)測試距離范測試距離范圍，若變換圍，若變換(binhun)(binhun)前后出現(xiàn)的反射峰距離不變，則為實峰；前后出現(xiàn)的反射峰距離不變，則為實峰；如果在較大的距離范圍上此峰不再出現(xiàn)，則此峰為幻峰。如果在較大的距離范圍上此峰不再出現(xiàn)，則此峰為幻峰。第25頁/共28頁第二十五頁，共29頁?；梅宓南?xio

16、ch)與避免：1 1、如果判定幻峰是由于某連接器引起的，應(yīng)調(diào)節(jié)連接、如果判定幻峰是由于某連接器引起的，應(yīng)調(diào)節(jié)連接器使之出現(xiàn)最小反射，或在光纖接口加上匹配油；器使之出現(xiàn)最小反射，或在光纖接口加上匹配油；2 2、如果幻峰是由菲涅爾反射點與測試距離范圍之間的、如果幻峰是由菲涅爾反射點與測試距離范圍之間的關(guān)系而引起的，則選擇長于被測光纖長度兩倍的測關(guān)系而引起的，則選擇長于被測光纖長度兩倍的測試距離范圍；試距離范圍；3 3、用最小平方法、用最小平方法(fngf)(fngf)測試光纖接續(xù)損耗時，要避測試光纖接續(xù)損耗時，要避免免x1x1、x2x2、x3x3、x4x4等符號之間包含幻峰，或改用兩等符號之間包含幻峰，或改用兩點法測試。點法測試。第26頁/共28頁第二十六頁，共29頁。思考題：思考題：1、用OTDR對光纜線路進(jìn)行(jnxng)測試時，常見的測試項目有哪些？2、如何區(qū)別幻峰與實峰？3、用OTDR進(jìn)行(jnxng)測試時，如何消除和避免幻峰的出現(xiàn)？4 4、光纜線路障礙點查找的大致步驟是什么？、光纜線路障礙點查找的大致步驟是什么？5 5、糾正、糾正OTDROTDR障礙定位誤差的措施有哪些？障礙定位誤差的措施有哪些？6 6、光纜線路故障、光纜線路故障(gzhng)(gzhng)修復(fù)應(yīng)注意哪些問題？修復(fù)應(yīng)注意哪些問題？第27頁/共28頁第二十七頁，共29