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光(guang)(guang)(guang)纖(xian)通訊(xun)是(shi)以光(guang)(guang)(guang)波(bo)作(zuo)載波(bo)以光(guang)(guang)(guang)纖(xian)為傳輸(shu)前(qian)言(yan)的(de)通訊(xun)辦法(fa)。光(guang)(guang)(guang)纖(xian)通訊(xun)由于傳輸(shu)間隔遠、信息(xi)容量(liang)(liang)大且通訊(xun)質量(liang)(liang)高(gao)級特色(se)而變(bian)成當(dang)今信息(xi)傳輸(shu)的(de)首要(yao)手法(fa)，是(shi) 信息(xi)高(gao)速(su)公(gong)路 的(de)基石。光(guang)(guang)(guang)纖(xian)測(ce)(ce)驗(yan)(yan)技(ji)能(neng)是(shi)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)應用領域中(zhong)(zhong)最(zui)廣泛、最(zui)根(gen)本的(de)一項專門技(ji)能(neng)。OTDR是(shi)光(guang)(guang)(guang)纖(xian)測(ce)(ce)驗(yan)(yan)技(ji)能(neng)領域中(zhong)(zhong)的(de)首要(yao)外表，它被(bei)廣泛應用于光(guang)(guang)(guang)纜線路的(de)保護、施工當(dang)中(zhong)(zhong)，可(ke)進行光(guang)(guang)(guang)纖(xian)長(chang)度(du)、光(guang)(guang)(guang)纖(xian)的(de)傳輸(shu)衰減、接頭衰減和毛病定位等的(de)丈量(liang)(liang)。OTDR具有測(ce)(ce)驗(yan)(yan)時刻短、測(ce)(ce)驗(yan)(yan)速(su)度(du)快(kuai)、測(ce)(ce)驗(yan)(yan)精度(du)高(gao)級長(chang)處(chu)。

1 支持OTDR技(ji)能的兩個根本(ben)公式

OTDR(Optical Time Domain Reflectometer，光(guang)(guang)時域(yu)反(fan)射儀)是運用光(guang)(guang)脈沖在光(guang)(guang)纖中(zhong)傳輸時的(de)瑞利散(san)射和菲涅爾(er)反(fan)射所發生(sheng)的(de)背向(xiang)散(san)射而制(zhi)成的(de)高(gao)科技(ji)、高(gao)精密的(de)光(guang)(guang)電一體化外表。半(ban)導體光(guang)(guang)源(LED或LD)在驅(qu)動電路(lu)調制(zhi)下(xia)輸出光(guang)(guang)脈沖，經過(guo)定向(xiang)光(guang)(guang)耦(ou)合器(qi)和活動銜接器(qi)注入(ru)被測光(guang)(guang)纜線(xian)路(lu)變成入(ru)射光(guang)(guang)脈沖。

入射(she)(she)光(guang)(guang)(guang)脈沖在線(xian)路中傳輸時會(hui)在沿(yan)途發(fa)生瑞利散射(she)(she)光(guang)(guang)(guang)和(he)菲(fei)涅爾反射(she)(she)光(guang)(guang)(guang)，大多數(shu)瑞利散射(she)(she)光(guang)(guang)(guang)將折射(she)(she)入包層后衰減，其中與(yu)光(guang)(guang)(guang)脈沖傳達(da)方向(xiang)相反的(de)(de)背向(xiang)瑞利散射(she)(she)光(guang)(guang)(guang)將會(hui)沿(yan)著光(guang)(guang)(guang)纖(xian)傳輸到(dao)線(xian)路的(de)(de)進光(guang)(guang)(guang)端口，經(jing)定向(xiang)耦合分(fen)路射(she)(she)向(xiang)光(guang)(guang)(guang)電(dian)探測器(qi)，轉變成電(dian)信(xin)(xin)號，經(jing)過低(di)噪(zao)聲(sheng)擴(kuo)大和(he)數(shu)字(zi)均勻化處理，最終將處理過的(de)(de)電(dian)信(xin)(xin)號與(yu)從光(guang)(guang)(guang)源(yuan)反面發(fa)射(she)(she)獲取的(de)(de)觸發(fa)信(xin)(xin)號同步掃描(miao)在示(shi)波器(qi)上變成反射(she)(she)光(guang)(guang)(guang)脈沖。

回來(lai)的(de)(de)(de)有用信(xin)息由(you)OTDR的(de)(de)(de)探測器來(lai)丈量，它們就作為被測光纖(xian)內不相同(tong)方位上的(de)(de)(de)時刻或曲線片斷(duan)。依據發射信(xin)號(hao)到回來(lai)信(xin)號(hao)所用的(de)(de)(de)時刻，再(zai)斷(duan)定光在(zai)石英物質(zhi)中的(de)(de)(de)速度(du)，就能夠計算出間隔(光纖(xian)長度(du))L(單(dan)位：m)，如(ru)式(1)所示。

式(1)中，n為均(jun)勻折射率，△t為傳(chuan)輸時延。運(yun)用(yong)入射光脈(mo)沖和反射光脈(mo)沖對應的功率電平(ping)以及(ji)被測光纖的長度(du)就能夠計(ji)算出衰減a(單位：dB/km)，如式(2)所(suo)示：

2 確(que)保OTDR精(jing)度的(de)五個參數(shu)設置

2.1 測(ce)驗(yan)波長挑選

由于OTDR是為光(guang)(guang)纖(xian)(xian)通(tong)訊效勞的，因而在進行(xing)(xing)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)測(ce)驗前先挑(tiao)(tiao)選測(ce)驗波(bo)(bo)長(chang)，單模光(guang)(guang)纖(xian)(xian)只挑(tiao)(tiao)選1 310 nm或(huo)(huo)1 550 nm。由于1 550 nm波(bo)(bo)長(chang)對(dui)光(guang)(guang)纖(xian)(xian)曲(qu)折(zhe)損耗的影響(xiang)比1 310 nm波(bo)(bo)長(chang)靈敏得多(duo)，因而不管是光(guang)(guang)纜線路施工仍是光(guang)(guang)纜線路保護或(huo)(huo)許進行(xing)(xing)試驗、教育，運用OTDR對(dui)某條光(guang)(guang)纜或(huo)(huo)某光(guang)(guang)纖(xian)(xian)傳輸鏈路進行(xing)(xing)全程光(guang)(guang)纖(xian)(xian)背(bei)向散(san)射信號曲(qu)線測(ce)驗，通(tong)常多(duo)選用1 550 nm波(bo)(bo)長(chang)。

1310nm和1550nm兩波(bo)長(chang)的(de)測驗(yan)曲線的(de)形狀是相同的(de)，測得(de)的(de)光纖接頭損耗值也根本共同。若在(zai)1550 nm波(bo)長(chang)測驗(yan)沒(mei)有發現疑問，那么(me)1310 nm波(bo)長(chang)測驗(yan)也必定(ding)沒(mei)疑問。

挑選(xuan)1550 nm波長測(ce)驗，能夠很簡單發現(xian)光(guang)纖全程是不是存(cun)在(zai)(zai)曲折過(guo)度(du)的狀(zhuang)況。若(ruo)(ruo)發現(xian)曲線上某處有較大的損(sun)耗(hao)臺階，再用1310 nm波長復測(ce)，若(ruo)(ruo)在(zai)(zai)1310 nm波長下損(sun)耗(hao)臺階不見，闡(chan)明該處確實存(cun)在(zai)(zai)曲折過(guo)度(du)狀(zhuang)況，需求進一步查找并掃除。若(ruo)(ruo)在(zai)(zai)1310 nm波長下損(sun)耗(hao)臺階相同大，則在(zai)(zai)該處光(guang)纖也許(xu)還存(cun)在(zai)(zai)其他(ta)疑(yi)問，還需求查找掃除。在(zai)(zai)單模光(guang)纖線路測(ce)驗中，應盡量選(xuan)用1550 nm波長，這么測(ce)驗作用會非(fei)常好。

2.2 光纖折射率挑選(xuan)

如今(jin)運用的(de)(de)單模(mo)(mo)光(guang)纖的(de)(de)折射(she)率根本在1.460 0～1.480 0規模(mo)(mo)內，要依據光(guang)纜(lan)或光(guang)纖生產廠家供(gong)給的(de)(de)實(shi)踐(jian)值來精(jing)確挑選。關于G.652單模(mo)(mo)光(guang)纖，在實(shi)踐(jian)測驗時若(ruo)用1310 nm波(bo)長(chang)(chang)(chang)，折射(she)率通(tong)常挑選在1.468 0;若(ruo)用1550 nm波(bo)長(chang)(chang)(chang)，折射(she)率通(tong)常挑選在1.468 5。折射(she)率挑選禁絕(jue)，影響測驗長(chang)(chang)(chang)度。

在式(1)中折射率若(ruo)差(cha)錯(cuo)0.001，則在50000 m的中繼(ji)段會發生約35 m的差(cha)錯(cuo)。在光(guang)纜保(bao)護(hu)和毛病排查時很小(xiao)的失誤便會帶(dai)來明顯的差(cha)錯(cuo)，測驗(yan)時一定要導致(zhi)滿(man)意(yi)的重視。

2.3 測驗(yan)脈(mo)沖(chong)寬度挑選(xuan)

設(she)置的(de)(de)光脈沖(chong)(chong)(chong)寬(kuan)度(du)過大(da)會(hui)發生較強的(de)(de)菲涅爾反射(she)，會(hui)使盲區(qu)加大(da)。較窄(zhai)的(de)(de)測(ce)驗光脈沖(chong)(chong)(chong)雖然有(you)較小的(de)(de)盲區(qu)，可是測(ce)驗光脈沖(chong)(chong)(chong)過窄(zhai)時光功率必定過弱，相應的(de)(de)背向(xiang)散射(she)信(xin)號也弱，背向(xiang)散射(she)信(xin)號曲線會(hui)崎(qi)嶇不(bu)平，測(ce)驗差錯大(da)。設(she)置的(de)(de)光脈沖(chong)(chong)(chong)寬(kuan)度(du)既(ji)要能確保沒有(you)過強的(de)(de)盲區(qu)效應，又要能確保背向(xiang)散射(she)信(xin)號曲線有(you)滿(man)意(yi)的(de)(de)分辨(bian)率，能看清光纖沿(yan)線上每一點(dian)的(de)(de)狀況。

通常是依據被(bei)測(ce)光(guang)纖(xian)(xian)長(chang)度，先挑(tiao)選一個恰當(dang)的(de)測(ce)驗(yan)(yan)脈寬，預測(ce)驗(yan)(yan)一兩(liang)次(ci)后，從中斷定一個最佳(jia)值。被(bei)測(ce)光(guang)纖(xian)(xian)的(de)間隔較短(duan)(小于(yu)(yu)(yu)5 000m)時(shi)，盲(mang)區能夠在10 m以(yi)(yi)下;被(bei)測(ce)光(guang)纖(xian)(xian)的(de)間隔較長(chang)(小于(yu)(yu)(yu)50 000 m)時(shi)，盲(mang)區能夠在200 m以(yi)(yi)下;被(bei)測(ce)光(guang)纖(xian)(xian)的(de)間隔很長(chang)(小于(yu)(yu)(yu)2 500 000 m)時(shi)，盲(mang)區可高達2 000 m以(yi)(yi)上(shang)。

在單盤測(ce)驗時，恰當挑選光脈沖寬度(50 nm)能(neng)夠使盲(mang)區在10 m以(yi)下。經(jing)過(guo)雙向(xiang)測(ce)驗或屢次(ci)測(ce)驗取均(jun)勻值，盲(mang)區發生的(de)影響(xiang)會更小。

2. 4 測(ce)驗量程挑選

OTDR的(de)(de)量(liang)(liang)程(cheng)是指(zhi)OTDR的(de)(de)橫坐(zuo)標(biao)(biao)能到達的(de)(de)最大(da)間隔。測(ce)驗(yan)時(shi)應依據被(bei)測(ce)光纖的(de)(de)長度挑選量(liang)(liang)程(cheng)，量(liang)(liang)程(cheng)是被(bei)測(ce)光纖長度的(de)(de)1.5倍比較(jiao)好。量(liang)(liang)程(cheng)挑選過小時(shi)，光時(shi)域反射儀的(de)(de)顯(xian)現屏(ping)上(shang)看(kan)不全部(bu);量(liang)(liang)程(cheng)挑選過大(da)時(shi)，光時(shi)域反射儀的(de)(de)顯(xian)現屏(ping)上(shang)橫坐(zuo)標(biao)(biao)壓(ya)縮看(kan)不清楚。

依據工(gong)程(cheng)技能(neng)人員(yuan)的(de)(de)實(shi)踐經歷(li)，測驗量程(cheng)挑選能(neng)使背向散(san)射曲線(xian)大約占到OTDR顯現屏的(de)(de)70%時，不管(guan)是(shi)(shi)長度測驗仍是(shi)(shi)損耗測驗都能(neng)得到比較好的(de)(de)直(zhi)視作用(yong)和(he)精(jing)確的(de)(de)測驗成(cheng)果。

在光(guang)纖(xian)通訊體系測驗中(zhong)，鏈路長度在幾百到(dao)幾千千米(mi)，中(zhong)繼段長度40～60 km，單盤(pan)光(guang)纜(lan)長度2～4km，合挑選OTDR的量(liang)程能夠得(de)到(dao)杰出的測驗作用。

2.5 均勻化時(shi)刻挑選

由于背向散射光(guang)信號(hao)極端弱(ruo)小，通常選用屢(lv)次計算均(jun)(jun)勻(yun)的辦法來前進信噪比。OTDR測驗曲線(xian)是將每次輸出(chu)脈沖后的反射信號(hao)采樣，并把屢(lv)次采樣做均(jun)(jun)勻(yun)化處理以消除(chu)隨機事情(qing)，均(jun)(jun)勻(yun)化時(shi)(shi)刻越(yue)(yue)長，噪聲電平越(yue)(yue)挨近最小值(zhi)，動(dong)態(tai)規(gui)模(mo)就越(yue)(yue)大。均(jun)(jun)勻(yun)化時(shi)(shi)刻為3 min取得(de)的動(dong)態(tai)規(gui)模(mo)比均(jun)(jun)勻(yun)化時(shi)(shi)刻為1 min取得(de)的動(dong)態(tai)規(gui)模(mo)前進0.8 dB。

通(tong)常(chang)來說均(jun)勻化時刻(ke)越長，測驗(yan)(yan)精度(du)越高。為了(le)前進測驗(yan)(yan)速度(du)，縮短全體測驗(yan)(yan)時刻(ke)，測驗(yan)(yan)時刻(ke)可(ke)在0.5～3 min內挑選(xuan)。

在光纖通(tong)訊(xun)接續測驗中(zhong)，挑選1.5 min(90 s)就可取得(de)滿意的作用。

3 實施(shi)OTDR測驗(yan)的三種(zhong)常(chang)用辦法

OTDR對光纜(lan)和(he)(he)光纖進行測(ce)驗(yan)(yan)時節，測(ce)驗(yan)(yan)場合包括光纜(lan)和(he)(he)光纖的(de)出廠(chang)測(ce)驗(yan)(yan)，光纜(lan)和(he)(he)光纖光纜(lan)的(de)施工測(ce)驗(yan)(yan)，光纜(lan)和(he)(he)光纖的(de)保護(hu)測(ce)驗(yan)(yan)以及定時測(ce)驗(yan)(yan)。OTDR的(de)測(ce)驗(yan)(yan)銜接如圖1所示。

測驗(yan)銜接(jie)(jie)的辦法(fa)是：OTDR一(yi)光纖銜接(jie)(jie)器一(yi)第1盤光纜一(yi)第2盤光纜一(yi)第n盤光纜，終端不(bu)銜接(jie)(jie)任何設備(bei)。依(yi)據實(shi)踐(jian)測驗(yan)工作首(shou)要有(you)以下三種辦法(fa)：

3.1 OTDR后向測驗法

選(xuan)用這(zhe)種(zhong)辦法首要對光(guang)纜接(jie)(jie)續進行監測(ce)，光(guang)纜接(jie)(jie)續一(yi)定要裝備專用光(guang)纖(xian)熔接(jie)(jie)機和光(guang)時域反射儀(OTDR)。熔接(jie)(jie)機在(zai)熔接(jie)(jie)完一(yi)根纖(xian)芯后通常都會給出這(zhe)個(ge)接(jie)(jie)點的(de)預(yu)算(suan)衰耗值。這(zhe)種(zhong)辦法測(ce)驗有三個(ge)長處：

(1)OTDR固定不動，省掉了(le)外(wai)表(biao)搬(ban)運所需車輛(liang)和很多人(ren)力物力;

(2)測驗點選在有(you)市電而不需配汽油發電機的當(dang)地;

(3)測驗點(dian)固定，削減了光纜開剝。

同時該辦法也有兩個缺(que)陷：

(1)因受間隔(ge)和地勢(shi)約束，有時(shi)無法(fa)確保聯絡的疏(shu)通;

(2)跟著接續間隔(ge)的(de)不斷增(zeng)加，OTDR的(de)測驗量程(cheng)和精(jing)度受到(dao)約束。

現在(zai)解決這些(xie)疑(yi)問(wen)通常有(you)三種辦法(fa)：

①在(zai)市(shi)內和(he)郊區(qu)用(yong)移動電(dian)話可使測驗人員和(he)接續人員隨(sui)時(shi)堅持(chi)聯絡，便(bian)于組織和(he)協調，有(you)利于前進(jin)工作效率。

②用(yong)(yong)光(guang)(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)話進行聯(lian)(lian)絡(luo)。斷(duan)定好用(yong)(yong)一根(gen)(gen)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)(如藍色光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)單元赤色光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian))接在光(guang)(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)話上作聯(lian)(lian)絡(luo)線(xian)。當然最終(zhong)這(zhe)根(gen)(gen)作聯(lian)(lian)絡(luo)用(yong)(yong)的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖(xian)(xian)在熔接和盤纖(xian)(xian)時就(jiu)因無法聯(lian)(lian)絡(luo)而不能進行監測了。即便這(zhe)么，呈現疑問的(de)也許性仍會大大下降(如果是24芯光(guang)(guang)(guang)(guang)纜(lan)，呈現疑問的(de)概率會降到本(ben)來(lai)的(de)1/24以下)。

③當光纜接續到達一個(ge)中繼間隔時，OTDR向(xiang)前移動。

測驗實踐證明，這些監測辦法對確保質量、削減返工是行之有效(xiao)的。

3.2 OTDR前(qian)向單程測驗法(fa)

OTDR在(zai)光纖(xian)接(jie)續方向前一(yi)個接(jie)頭點(dian)(dian)進(jin)行(xing)測(ce)驗(yan)(yan)，用(yong)(yong)(yong)施(shi)工車(che)輛將測(ce)驗(yan)(yan)外表和測(ce)驗(yan)(yan)人員一(yi)直(zhi)超前搬運(yun)。運(yun)用(yong)(yong)(yong)這種(zhong)辦法進(jin)行(xing)監測(ce)，測(ce)驗(yan)(yan)點(dian)(dian)與接(jie)續點(dian)(dian)一(yi)直(zhi)只要(yao)一(yi)盤(pan)(pan)光纜長度，測(ce)驗(yan)(yan)接(jie)頭衰耗(hao)精確性高(gao)，并且便于通(tong)訊(xun)聯絡。現(xian)在(zai)一(yi)盤(pan)(pan)光纜長度大約為2～3 km，通(tong)常地勢下運(yun)用(yong)(yong)(yong)對講機(ji)就可確保通(tong)訊(xun)聯絡。若光纜有皺紋鋼(gang)帶保護層(ceng)，也可運(yun)用(yong)(yong)(yong)磁石(shi)電話進(jin)行(xing)聯絡。

這種測(ce)(ce)驗(yan)辦法的(de)缺陷(xian)也很明顯，OTDR要搬(ban)到每個(ge)測(ce)(ce)驗(yan)點(dian)費工費時(shi)(shi)，又(you)不利(li)于外(wai)表的(de)保(bao)護(hu);測(ce)(ce)驗(yan)點(dian)還受地勢(shi)約束，尤其是線路遠離公路、地勢(shi)雜(za)亂時(shi)(shi)更為費事。選用便(bian)攜型OTDR進行監測(ce)(ce)，近間隔測(ce)(ce)驗(yan)對(dui)外(wai)表的(de)動態規模請求不高，且小(xiao)型0TDR體積小(xiao)重(zhong)量輕移(yi)動便(bian)利(li)，這么可大(da)大(da)減小(xiao)測(ce)(ce)驗(yan)人員(yuan)工作量，前進測(ce)(ce)驗(yan)速度和工作效率。

3.3 OTDR前向雙程測驗(yan)法

OTDR方位仍(reng)同 前向單程 監(jian)測(ce)，但在接(jie)續方向的(de)始(shi)端將兩根光纖(xian)(xian)分(fen)別短接(jie)，組成回路。這種辦(ban)法即可滿(man)意(yi)中繼段(duan)光纖(xian)(xian)測(ce)驗(yan)，也可對光纖(xian)(xian)接(jie)續進行監(jian)測(ce)。對中繼段(duan)光纖(xian)(xian)測(ce)驗(yan)能夠(gou)在光時(shi)域反射(she)(she)儀的(de)顯現(xian)屏(ping)上(shang)很清楚地(di)看到入(ru)射(she)(she)光脈沖、反射(she)(she)光脈沖、接(jie)頭(tou)點、斷裂(lie)點、毛病點以及(ji)衰減散布曲線。OTDR測(ce)驗(yan)事情類型及(ji)顯現(xian)如圖2所示，它能夠(gou)為光纜保護(hu)供給(gei)便利。

對光纖接續進行監測時由(you)于增加(jia)了環回點，所以能在(zai)OTDR上測出接續衰(shuai)耗的(de)雙向(xiang)值。這種辦法(fa)的(de)長處是能精確評價(jia)接頭的(de)好壞(huai)。

由(you)于(yu)測驗原理(li)和光纖結構上的(de)(de)因素，用OTDR單向監測會呈現虛(xu)偽增益的(de)(de)景象(xiang)，相應地也會呈現虛(xu)偽大(da)衰(shuai)(shuai)(shuai)耗(hao)景象(xiang)。對一(yi)個光纖接頭來說，兩個方向衰(shuai)(shuai)(shuai)減(jian)值的(de)(de)數學均勻數才干精確反映其(qi)實(shi)在的(de)(de)衰(shuai)(shuai)(shuai)耗(hao)值。比(bi)方一(yi)個接頭從(cong)A到(dao)B測衰(shuai)(shuai)(shuai)耗(hao)為(wei)0.16 dB，從(cong)B到(dao)A測為(wei)-0.12 dB，實(shi)踐上此頭的(de)(de)衰(shuai)(shuai)(shuai)耗(hao)為(wei)[0.16+(-0.12)]/2=0.02 dB。

4 結 語

OTDR作(zuo)為光(guang)纖通訊的(de)首要(yao)外表(biao)，在(zai)(zai)科研、教育、工廠(chang)、施工、保(bao)護等領域表(biao)現(xian)著重要(yao)作(zuo)用。就現(xian)在(zai)(zai)而言OTDR不管進口設備(bei)仍(reng)是國產設備(bei)，對測(ce)驗精度和盲(mang)區(qu)兩(liang)個關(guan)鍵疑(yi)問都會(hui)(hui)由于測(ce)驗者(zhe)的(de)技能表(biao)現(xian)有(you)一(yi)定(ding)的(de)區(qu)別。跟著時(shi)刻的(de)推移和科學技能的(de)前(qian)進，運用新一(yi)代人工智能OTDR進行光(guang)纖參數全自動測(ce)驗，速(su)率會(hui)(hui)更快、作(zuo)用會(hui)(hui)非常(chang)好。

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