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OTDR是光纜工程施工和光纜線路維護(hù)工作中最重要的測試儀器，它能將長100多公里光纖的完好情況和故障狀態(tài)，以一定斜率直線（曲線）的形式清晰的顯示在幾英寸的液晶屏上。根據(jù)事件表的數(shù)據(jù)，能迅速的查找確定故障點(diǎn)的位置和判斷障礙的性質(zhì)及類別，對分析光纖的主要特性參數(shù)能提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。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。儀表的激光源發(fā)出一定強(qiáng)度和波長的光束至被測光纖，由于光纖本身的缺陷，制作工藝和石英玻璃材料組分的不均勻性，使光在光纖中傳輸將產(chǎn)生瑞利散射；由于機(jī)械連接和斷裂等原因?qū)⒃斐晒庠诠饫w中產(chǎn)生菲涅爾反射，由光纖沿線各點(diǎn)反射回的微弱的光信號經(jīng)光定向耦合器到儀器的接收端，通過光電轉(zhuǎn)換器，低噪聲放大器，數(shù)字圖象信號處理等過程，實(shí)現(xiàn)圖表、曲線掃跡在屏幕上顯現(xiàn)。目前OTDR型號種類繁多，操作方式也各不相同，但其工作原理是一致的。在光纖線路的測試中，應(yīng)盡量保持使用同一塊儀表進(jìn)行某條線路的測試，各次測試時(shí)主要參數(shù)值的設(shè)置也應(yīng)保持一致，這樣可以減少測試誤差，便于和上次的測試結(jié)果比較。即使使用不同型號的儀表進(jìn)行測試，只要其動(dòng)態(tài)范圍能達(dá)到要求，折射率、波長、脈寬、距離、均化時(shí)間等參數(shù)的設(shè)置亦和上一次的相同，這樣測試數(shù)據(jù)一般不會(huì)有大的差別。
一、 OTDR測試
1.測試方式：利用OTDR進(jìn)行光纖線路的測試，一般有三種方式，自動(dòng)方式，手動(dòng)方式，實(shí)時(shí)方式。當(dāng)需要概覽整條線路的狀況時(shí)，采用自動(dòng)方式，它只需要設(shè)置折射率、波長最基本的參數(shù)，其它由儀表在測試中自動(dòng)設(shè)定，按下自動(dòng)測試（測試）鍵，整條曲線和事件表都會(huì)被顯示，測試時(shí)間短，速度快，操作簡單，宜在查找故障的段落和部位時(shí)使用。手動(dòng)方式需要對幾個(gè)主要的參數(shù)全部進(jìn)行設(shè)置，主要用于對測試曲線上的事件進(jìn)行詳細(xì)分析，一般通過變換、移動(dòng)游標(biāo)，放大曲線的某一段落等功能對事件進(jìn)行準(zhǔn)確定位，提高測試的分辨率，增加測試的精度，在光纖線路的實(shí)際測試中常被采用。實(shí)時(shí)方式是對曲線不斷的掃描刷新，由于曲線在不斷的跳動(dòng)和變化，所以較少使用。
2.OTDR可測試的主要參數(shù)：⑴測纖長和事件點(diǎn)的位置。⑵測光纖的衰減和衰減分布情況。⑶測光纖的接頭損耗。⑷光纖全回?fù)p的測量。光纖距離的測量是以激光進(jìn)入光纖到它遇到故障點(diǎn)返回光時(shí)域反射儀的時(shí)間間隔來計(jì)量纖長的。為了提高測量的精確度，應(yīng)根據(jù)被測纖的長度設(shè)置合適的“距離范圍”和“脈沖寬度”，距離一般選被測纖長的1.5倍,使曲線占滿屏的2/3為宜。脈沖寬度直接影響著OTDR的動(dòng)態(tài)范圍，隨著被測光纖長度的增加，脈沖寬度也應(yīng)逐漸加大，脈寬越大，功率越大，可測的距離越長，但分辨率變低。脈寬越窄，分辨率越高，測量也就越精確。一般根據(jù)所測纖長，選擇一個(gè)適當(dāng)大小的脈沖寬度，經(jīng)常是試測兩次后，確定一個(gè)最佳值。光纖的衰減是客觀的反映光纖制作質(zhì)量的一個(gè)參數(shù)，是光纖固有的損耗，它代表著光在光纖中傳輸光功率損耗的情況，相同長度的光纖衰減越小，光可傳輸?shù)木嚯x就越遠(yuǎn)。因此在相同條件下，應(yīng)選用平均每公里損耗值小的光纖。衰減還包括光纖接頭、連接器、光纖彎曲斷裂等引起的損耗，在實(shí)際維護(hù)中應(yīng)盡量減少這些衰耗。衰減測試有兩點(diǎn)法和五點(diǎn)法，前者適合于圖線的線性較好，噪聲較小的情況，在測整條光纖或某兩點(diǎn)間的衰減值時(shí)一般也采用此方式。后者適用于光纖的一致性較差，噪聲較大的情況，測接頭損耗，連接器等反射引起的損耗也常用此方法，因它基于數(shù)學(xué)上的求偏差的理論，所以其測量精度較高，要求高的場合多被采用。在要求不太嚴(yán)格的情況下，也可直接從事件表中讀出各接點(diǎn)衰減值的大小。有的OTDR還具有回?fù)p和全回?fù)p的測試功能，但維護(hù)中很少使用。全回?fù)p測試的是反射光的能量和入射光的能量的比值的對數(shù)表示，而回?fù)p測試的原理與全回?fù)p有所不同。全回?fù)p和回?fù)p的測試可以在自動(dòng)或手動(dòng)模式下通過移動(dòng)游標(biāo)來實(shí)現(xiàn)。隨著OTDR制造技術(shù)的日益成熟，其測量精度也不斷提高，但是為什么有時(shí)測試的數(shù)據(jù)與線路上故障點(diǎn)的位置有較大的差距呢？下面我們對測試誤差進(jìn)行簡要的分析。
二、 誤差分析
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距離的測量精度為：±1m±3×測量距離×10E-5±標(biāo)識分辨率,對于一定長度的光纖,前兩項(xiàng)是個(gè)常量,只有分辨率是可變的,所以要提高測量精度,采樣點(diǎn)數(shù)必須設(shè)置在較高的數(shù)值上。
2．事件盲區(qū)引起的誤差：脈沖寬度設(shè)置的越寬，OTDR輸出的能量越大，可測的距離越遠(yuǎn)，但使事件的盲區(qū)加大，降低了分辨率和測試精度，一般采用OTDR的縱橫向放大功能提高分辨率，減小讀數(shù)和測量誤差。如在光纜單盤檢測時(shí)，為了避開開始段較大的盲區(qū)，在OTDR輸出端口先接入幾百米的裸纖，這樣測試的數(shù)據(jù)就比較準(zhǔn)確。若直接測，必須把游標(biāo)打在盲區(qū)后曲線趨平直的地方，不然可能造成較大的測試誤差。
3．儀表設(shè)置不當(dāng)產(chǎn)生的誤差：距離范圍設(shè)置的比被測纖長小可產(chǎn)生較大的誤差；衰減的門限值設(shè)置的太大（一般設(shè)在0.01dB）使得光纖微彎、應(yīng)力造成的輕微損傷、較小的接頭損耗等事件不能被找到，實(shí)際上降低了測量精度；設(shè)置的折射率和光纜上的標(biāo)示值有偏差，能引起較大的誤差，折射率是個(gè)重要的參數(shù)，測試前應(yīng)嚴(yán)格核實(shí)；均化時(shí)間對提高測試的信噪比有重要作用，為了提高測試精度，宜設(shè)較長的均化時(shí)間，但為了縮短測試時(shí)間，需要均化的時(shí)間要少，所以應(yīng)統(tǒng)籌考慮；游標(biāo)設(shè)置不正確，尤其在測接頭損耗和有反射的事件時(shí)，必須把游標(biāo)設(shè)置在事件曲線的前沿上，錯(cuò)誤的設(shè)置能造成大的誤差。
4．光纖插接件，連接器件不清潔，物理連接性能不良，可能引起較大的測試誤差，這在日常測試中經(jīng)常碰到，它可以使曲線上產(chǎn)生嚴(yán)重的噪聲和毛刺，甚至曲線不能測出。細(xì)致的清潔工作有著重要的意義，測試中不可忽視。
以上產(chǎn)生的測試誤差通過正確的設(shè)置，細(xì)心的操作一般是可以避免或減小的，而且可以獲得準(zhǔn)確可靠的測試數(shù)據(jù)。我曾用兩臺不同型號的OTDR 對100多公里的光纖線路用同一根尾纖先后進(jìn)行纖長的測試，在全自動(dòng)方式下，兩塊儀表的測試數(shù)值只相差2-3米。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)生的偏差，OTDR 測試的是光纜中光纖的物理長度，而光纜線路從設(shè)計(jì)資料上的數(shù)據(jù)，經(jīng)過敷設(shè)的過程，到每個(gè)標(biāo)石上的數(shù)字，盡管進(jìn)行過各種各樣的折算，仍會(huì)產(chǎn)生一些偏差。如接頭盒旁邊、進(jìn)出局盤留纜的實(shí)際長度與資料的不一致性，光纜彎曲率所取值和實(shí)際敷設(shè)彎曲度存在著差別，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構(gòu)成了不可忽視的與實(shí)際物理長度的誤差，這可能是故障點(diǎn)定位不準(zhǔn)確的又一個(gè)原因。根據(jù)需要，有的光纜線路可能已用OTDR經(jīng)過反復(fù)測試核對較準(zhǔn)確的定位了每個(gè)接頭點(diǎn)的位置，測定了線路的全長，積累了一套較詳細(xì)的維護(hù)原始資料，在線路的搶修維護(hù)中發(fā)揮了重要作用，可以說是一份寶貴的財(cái)富。但有時(shí)在實(shí)際測試時(shí)發(fā)現(xiàn)，對某一點(diǎn)，不同時(shí)間的兩次測試仍有或大或小的偏差，通過考察分析，測試的季節(jié)不同或這兩次測試時(shí)室外的溫度相差較大時(shí)，偏差也較大。光纜的熱脹冷縮是產(chǎn)生這種測試偏差的主要原因。光纜遇冷收縮產(chǎn)生斷纖的事例，可以充分說明這一現(xiàn)象。所以在做原始資料的測試時(shí)應(yīng)備注當(dāng)時(shí)的室外溫度和天氣情況，然后在維護(hù)中通過多次測試數(shù)據(jù)的比較，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。測試產(chǎn)生的誤差，外界環(huán)境條件對光纜物理長度變化的影響是產(chǎn)生測試誤差的兩個(gè)主要因素，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)測數(shù)據(jù)相符外，還應(yīng)對實(shí)測現(xiàn)場進(jìn)行綜合分析，以測試數(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。
OTDR 測試技能是理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合，在實(shí)際的測試工作中要善于思考和不斷的總結(jié)，多分析測試實(shí)例找出產(chǎn)生誤差的根源，不斷提高測試精度，使對故障點(diǎn)的判斷和定位更加精細(xì)準(zhǔn)確，縮短搶修的時(shí)間，減少因誤測誤判造成的不必要的人力和財(cái)物的浪費(fèi)。
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