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光纖通信由于傳輸頻帶高 ,信息量大、保密性好、 重量輕體積小 ,中繼段長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。在我國(guó) ,長(zhǎng)途網(wǎng)及市話傳輸網(wǎng)基本實(shí)現(xiàn)光纖傳輸。OTDR 是光纖通信系統(tǒng)工程應(yīng)用中最重要的測(cè)試儀表 ,光纖衰減、 長(zhǎng)度的測(cè)量、 光纖接續(xù)、 中繼測(cè)量及故障分析等等都離不開(kāi)OTDR 測(cè)試。本文針對(duì)OTDR的測(cè)試和其在工程應(yīng)用中常見(jiàn)誤差分析及對(duì)策做些探討。

OTDR(光時(shí)域反射儀)是光纖通信系統(tǒng)建設(shè)和線路維護(hù)、 故障分析工作中最重要的測(cè)試儀器,它能將數(shù)百公里光纖的運(yùn)行情況和故障狀態(tài)以曲線的形式清晰地顯示出來(lái)。操作人員根據(jù)曲線圖形及顯示數(shù)據(jù),可以迅速確定故障點(diǎn)位置并準(zhǔn)確判斷其性質(zhì)及類(lèi)別,對(duì)線路建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)起著不可替代的作用。OTDR主要是根據(jù)光學(xué)原理以及瑞利散射和菲涅爾反射理論制成的。光窄脈沖經(jīng)定向耦合器入射到被測(cè)光纖,在光纖中傳播的光脈沖會(huì)因產(chǎn)生瑞利散射和菲涅爾反射產(chǎn)生反射光,該反射光再經(jīng)定向耦合器后由檢測(cè)器收集,并轉(zhuǎn)換成電信號(hào),最后對(duì)該微弱的電信號(hào)進(jìn)行放大,并通過(guò)對(duì)多次反射信號(hào)進(jìn)行平均化處理以改善信噪比,由顯示器顯示出來(lái)。

OTDR 測(cè)試操作

1 　 連接

利用 OTDR進(jìn)行光纖線路的測(cè)試 ,首先要進(jìn)行連接。若被測(cè)光纖比較短(通常短于 2 Km)時(shí) ,將被測(cè)光纖通過(guò)輔助光纖(1～2 Km)與 OTDR 的測(cè)試端相連 ,其中被測(cè)光纖和輔助光纖通過(guò) V 溝連接器耦合。若被測(cè)光纖較長(zhǎng)時(shí) ,可以不用輔助光纖 ,直接將被測(cè)光纖和 OTDR 通過(guò) V 溝連接器耦合 ,或被測(cè)光纖成端后直接連在 OTDR 的測(cè)試端上。連接完畢就可以開(kāi)啟電源進(jìn)行測(cè)試參數(shù)設(shè)置和測(cè)試。

2 　OTDR測(cè)試

利用 OTDR測(cè)試儀可以測(cè)量以下內(nèi)容: 1.測(cè)量光纖長(zhǎng)度和發(fā)生散射事件點(diǎn)的位置 , 2.測(cè)量光纖的衰減和衰減分布情況 , 3. 測(cè)量光纖的接頭損耗。光纖長(zhǎng)度及各事件點(diǎn)位置的測(cè)量是根據(jù)激光進(jìn)入光纖到它遇到故障點(diǎn)發(fā)生散射后沿原路返回的時(shí)間的一半與其在光纖中傳輸速度的乘積來(lái)測(cè)量的。為了提高測(cè)量的精確度 ,應(yīng)估測(cè)被測(cè)纖長(zhǎng)度并設(shè)置合適的 “距離范圍” 和 “脈沖寬度” 。距離影響曲線顯示大小 ,通常取被測(cè)纖長(zhǎng)的 1. 5 倍 ,使其占滿屏的2/ 3 為宜。脈沖寬度影響著 O TDR 的動(dòng)態(tài)范圍:被測(cè)光纖長(zhǎng)度增加 ,脈沖寬度應(yīng)增大 ,但分辨率變小會(huì)影響測(cè)試精度相反脈寬越窄 ,分辨率越高 ,測(cè)量精確度就越高 ,但可測(cè)距離卻會(huì)縮短。實(shí)際測(cè)試中 ,根據(jù)被測(cè)纖長(zhǎng)選擇兩個(gè)較為合適脈沖寬度 ,試測(cè)兩次后 ,確定一個(gè)最佳值。

OTDR制造技術(shù)日益成熟 ,其測(cè)量精度也不斷提高 ,可是在具體操作中為什么有時(shí)測(cè)試長(zhǎng)度與線路上實(shí)際故障點(diǎn)的位置有較大的出入呢 ? 這些誤差又是如何造成的呢 ,能否對(duì)其進(jìn)行改善呢 ? 下面就對(duì)測(cè)試誤差成因及采取措施進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

1 　 儀表的固有誤差

儀表的固有誤差包括刻度誤差和分辨率誤差 ,OTDR 的采樣點(diǎn)數(shù)直接影響距離的分辨率。如OTDRMW9076B 距離的測(cè)量精度為: ±1m ±3 ×測(cè)量距離 × 10E - 5 ± 標(biāo)識(shí)分辨率 ,對(duì)于一定長(zhǎng)度的光纖 ,前兩項(xiàng)是個(gè)常量 ,只有分辨率是可變的 ,所以要提高測(cè)量精度 ,采樣點(diǎn)數(shù)必須設(shè)置在較高的數(shù)值上。

2 　 使用不同的儀表產(chǎn)生的誤差

任何儀表都會(huì)有一定誤差 ,而且不同儀表若設(shè)置不同參數(shù)就有可能將誤差加大。多次實(shí)踐發(fā)現(xiàn)在同一條光纖線路測(cè)試中如果盡量使用同一塊儀表測(cè)試 ,而且每次測(cè)試時(shí)主要參數(shù)值設(shè)置也保持一致 ,這樣就可以最大程度減少測(cè)試誤差。如果在操作中必須使用不同型號(hào)的儀表測(cè)試 ,則其折射率、 波長(zhǎng)、 脈寬、 距離、 均化時(shí)間等參數(shù)的設(shè)置應(yīng)和上一次的相同 ,這樣才不致有大的測(cè)量誤差。

3 　 事件盲區(qū)引起的誤差

脈沖寬度設(shè)置得越寬 ,OTDR 輸出的能量就越大 ,可測(cè)的距離就會(huì)越遠(yuǎn) ,但事件的盲區(qū)卻加大 ,反而降低了分辨率和測(cè)試精度。一般采用 OTDR 的縱橫向放大功能提高分辨率 ,減小讀數(shù)和測(cè)量誤差。如在光纜單盤(pán)檢測(cè)時(shí) ,為了避開(kāi)初始段較大的盲區(qū) ,通常在 O TDR 輸出端口先接入幾百米(200 —1000米)的裸纖 ,這樣測(cè)試的數(shù)據(jù)就會(huì)比較準(zhǔn)確。若直接測(cè) ,則必須把游標(biāo)打在盲區(qū)后曲線趨于平直的地方 ,否則就會(huì)造成較大的測(cè)試誤差。

4 　 儀表設(shè)置不當(dāng)產(chǎn)生的誤差

距離范圍若設(shè)置值過(guò)小,如小于被測(cè)纖長(zhǎng)度,則會(huì)產(chǎn)生較大的誤差衰減的門(mén)限值設(shè)置得太大(一般設(shè)在0. 01dB)則光纖微彎或應(yīng)力造成的輕微損傷、 較小的接頭損耗等事件不能被發(fā)現(xiàn),實(shí)際上降低了測(cè)量精度折射率的設(shè)置值和光纜上的標(biāo)示值有偏差,會(huì)引起較大的誤差(折射率是個(gè)重要的參數(shù),測(cè)試前應(yīng)嚴(yán)格核實(shí)) 游標(biāo)設(shè)置不正確,尤其在測(cè)接頭損耗和有反射事件時(shí)必須把游標(biāo)設(shè)置在事件曲線的前沿上,否則錯(cuò)誤的設(shè)置也會(huì)造成較大的誤差。均化時(shí)間對(duì)提高測(cè)試的信噪比有重要作用,為了提高測(cè)試精度,宜設(shè)較長(zhǎng)的均化時(shí)間,但測(cè)試中為了縮短測(cè)試時(shí)間,則需要較短的均化時(shí)間,所以實(shí)際操作時(shí)應(yīng)均衡考慮。

5 　 清潔度不夠造成的誤差

光纖插接件、 連接器件如果不清潔 ,導(dǎo)致其物理連接性能不良 ,會(huì)引起較大的測(cè)試誤差 ,這在測(cè)試中很常見(jiàn),它會(huì)使曲線上產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲和毛刺 ,甚至不能測(cè)出曲線。所以細(xì)致的清潔工作對(duì)光纜精確測(cè)量減少誤差有著重要的意義 ,測(cè)試中不可忽視。

6 　 熱脹冷縮等環(huán)境因素造成的誤差

通常,光纜線路已用OTDR經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試核對(duì),較準(zhǔn)確地定位了每個(gè)接頭點(diǎn)的位置,測(cè)定了線路的全長(zhǎng),積累了一套較詳細(xì)的維護(hù)原始資料,這在線路的搶修維護(hù)中發(fā)揮了重要作用。但有時(shí)在實(shí)際測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn),對(duì)某一點(diǎn),不同時(shí)間的兩次測(cè)試仍有或大或小的偏差,通過(guò)考察分析,測(cè)試的季節(jié)不同或兩次測(cè)試時(shí)環(huán)境溫差較大時(shí),偏差也會(huì)較大。光纜的熱脹冷縮是產(chǎn)生這種測(cè)試偏差的主要原因。光纜遇冷收縮產(chǎn)生斷纖的事例,可以充分說(shuō)明這一現(xiàn)象。所以在做原始資料的測(cè)試時(shí)應(yīng)備注當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度和天氣情況,并且在維護(hù)中通過(guò)多次測(cè)試比較,找到一個(gè)能接近實(shí)際變化的熱脹冷縮的系數(shù)。資料的動(dòng)態(tài)管理在實(shí)際維護(hù)中也有著重要的意義,因此除了要求原始資料的準(zhǔn)確、 完整并確實(shí)與OTDR 的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相符外,還應(yīng)對(duì)實(shí)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行綜合分析,以測(cè)試數(shù)據(jù)為依據(jù),找出附近段落的特殊點(diǎn)(如接頭盒)、 易受損點(diǎn),估測(cè)和判斷可能的故障部位,在逐漸縮小故障部位的范圍中找準(zhǔn)故障點(diǎn)的位置。準(zhǔn)確的測(cè)試數(shù)據(jù)和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合是快速準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)的最好辦法。

7 　 其他因素造成的誤差

除了以上可能的誤差外 ,還應(yīng)充分考慮光纜在敷設(shè)安裝時(shí)和資料的記載產(chǎn)生的誤差 ,OTDR 測(cè)試的是光纜中光纖的物理長(zhǎng)度 ,而實(shí)際操作以光纜的物理長(zhǎng)度為準(zhǔn) ,而且光纜線路從敷設(shè)的過(guò)程 ,到每個(gè)標(biāo)石上的數(shù)字 ,盡管進(jìn)行過(guò)各種各樣的折算 ,仍會(huì)產(chǎn)生一些偏差 ,如接頭盒、 進(jìn)出局盤(pán)留纜的實(shí)際長(zhǎng)度與資料的誤差 ,光纜彎曲率所取值和實(shí)際敷設(shè)彎曲度的差別 ,纜內(nèi)光纖扭絞系數(shù)與實(shí)際值的偏離 ,這些不確定的因素綜合起來(lái)構(gòu)成了不可忽視的實(shí)際誤差 ,這是故障點(diǎn)定位不準(zhǔn)確的又一個(gè)原因。以上產(chǎn)生的測(cè)試誤差通過(guò)對(duì) OTDR儀正確地設(shè)置、 細(xì)心地操作一般是可以避免或改善的 ,甚至可以獲得準(zhǔn)確可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)。在我院與聯(lián)通公司合作辦班后 ,筆者曾用兩臺(tái)不同型號(hào)的 OTDR 對(duì) 100 多公里的光纖線路用同一根尾纖先后進(jìn)行纖長(zhǎng)的測(cè)試 ,在全自動(dòng)方式下 ,兩塊儀表的測(cè)試數(shù)值只相差 2 - 3 米。OTDR 測(cè)試技能是理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合 ,在實(shí)際的測(cè)試工作中要善于思考和不斷地總結(jié) ,多分析測(cè)試實(shí)例找出產(chǎn)生誤差的根源 ,不斷提高測(cè)試精度 ,使對(duì)故障點(diǎn)的判斷和定位更加精細(xì)準(zhǔn)確 ,縮短搶修的時(shí)間 ,減少因誤測(cè)誤判造成的不必要的人力和財(cái)物的浪費(fèi)。