OTDR测试光缆

利用OTDR测试光缆线路应注意的几个问题

中国铁通新疆分公司 李新河

摘 要：本文介绍了光时域反射仪（OTDR）工作原理和用途，详细地阐述了OTDR仪表参数设臵、动态范围与测试距离、光脉冲宽度与测试距离、光脉冲宽度测试距离与测试精度的关系以及光纤接头损耗的双向性问题，在工程施工和维护中进行光缆线路测试时应引起高度重视。

关键词：OTDR设臵 动态范围 光脉冲宽度 接头双向性

一、 光时域反射仪（OTDR）工作原理及用途

OTDR将一光脉冲反射到待测光纤中并测量其反射信号，光纤上的任何变化均导致一部分脉冲能量反射回来，所谓变化是指光纤连接点、熔接点以及由于折射率的正常变化而引起的背向散射。OTDR接收这些反射信号并把它们与距离的函数关系显示在显示屏上。OTDR是从事件的反射信号返回接收端的时间来计算其距离的事件，离接收端越远，其反射信号返回的时间就越长。通过分析反射信号的轨迹，就可以了解光纤连接点、熔接点及其它部分的状况。如图一所示

1

连接器接头 熔接头 起点菲涅尔反射 接头损耗 连接器损耗 终点菲涅尔反射 图一

OTDR具有广泛的用途，主要用来测量光纤长度、光纤故障点、光纤衰耗以及接头损耗，它是一种非破坏性的测试方法，测试只需在光纤的一端进行，而且一般有较好的重复性，是施工、维护不可缺少的重要仪器。

二、 准确设臵OTDR仪表的参数

使用OTDR仪表测试时，必须先进行仪表参数设臵，最基本的设臵参数为：距离量程（根据光缆线长度选择具体量程）、脉冲宽度（根据光纤长度选择）、折射率及波长（根据光缆厂家提供测试记录选择）、测试模式（根据具体测试内容选择两点法、接续损耗、链路回损等）、平均化次数（根据光纤长短选择时间或次数），其中最主要的参数设臵是测试光纤的折射率和测试波长的设臵。因为每一个生产厂家的光纤及同一个生产厂家不是同一批生产的光纤折射率是不同的，要使测试光纤的长度准确，必须正确设定光纤的折射率（n1）。

2

L?Ct L—光纤长度；C—光在真空中的速度； 2n1n1 ---光纤的折射率；t---传输时间

从上式中可看出，光纤的长度与光纤的折射率成反比。我们对同一长度的光纤进行测量，由于n1取值不同，实测长度也不同。（见表一：）

折射率设定值（n1） 1.471 1.470 1.480 1.490 1.500 表一

因此，折射率的设臵关系到测试光纤长度的准确，当我们的施工和维护人员不清楚被测光纤的折射率和波长时，不要盲目设臵，应查出厂单盘测试记录。只有准确的设臵测试仪表参数，才能为准确的测试创造条件。关于一个光中继段采用了几个不同厂家光缆长度测试的问题，要务必根据几家生产厂家提供的正确光纤折射率分段进行长度测试，否则将影响光纤长度的准确性，造成测量误差。

三、OTDR动态范围与测试距离的关系

用OTDR测试光纤时,当被测光纤过长时，测试曲线就会出现如下图二所示的情况。

实测长度（km） 1.050 1.051 1.044 1.037 1.030 3

背向散射电平（初始值） 动态范围（D） 噪声电平（峰值） 图二

由图中可以看出:OTDR仪表实际可以测量的光纤最大长度和下面的公式有关:

Lmax?D?

在此公式中：D称为OTDR的动态范围，即：初始背向散射电平与噪声电平的差值（dB）定义为动态范围，?为光纤的衰减常数。 由上述可知:OTDR的动态范围是指（单程）后向散射光所测定的最大范围。无论是哪个国家，哪一个生产厂家的哪一种光时域反射仪（OTDR）都有一个确定的动态范围。由分析可知：对衰减一定的光纤，仪表的动态范围越大，可测量光纤长度越长，反之越短；对同一动态范围的仪表，光纤衰减越小，可测长度越长，反之越短。

动态范围的确定，也就是确定了仪表的最大测试距离是多少。例如：日本安立公司生产的MW9076B1的OTDR动态范围

是:38dB/36dB(1310nm/1550nm)，对于波长是1310nm每公里损耗0.35dB的单模光纤来说最大可测试距离为：38dB÷0.35dB=108公里，对于波长是1550nm每公里损耗0.25dB的单模光纤来说最大可测试距离为：36dB

4

÷0.25dB=144公里。因此工程部门和维护部门利用OTDR进行光缆线路测试时，要首先了解仪表的动态范围，然后大致估算一下被测光缆线路的最大测试距离和光缆线路每公里的损耗值，才能确定这块OTDR仪表是否能胜任。

四、 OTDR的光脉冲宽度与测试距离的关系

光脉冲的能量与脉冲宽度有关，脉冲宽度决定了OTDR所发出的光功率的大小。脉冲宽度选择的越宽，OTDR所发出的光功率越大，测试的距离也就越远。反之，脉冲宽度越窄，OTDR发出的光功率也就越低，测试的距离也就越近。从OTDR的基本原理知道，如果反射脉冲光及后向散射光返回到入射侧时，因信号能量太弱而检测不准确，则测试的结果也必将是不准确的。目前我们见到的OTDR仪表，脉冲宽度设臵范围从10ns至20μs不等，各OTDR生产厂家提供的脉冲宽度设臵范围也不同，因此在进行光缆线路测试时，要根据不同厂家OTDR仪表提供的脉冲宽度范围、测试距离，选用不同的脉冲宽度。例如：CMA4000/8800 OTDR脉冲宽度设臵见表二。

光纤长度 1.3km 2.6km 5.2km 12.0km 24.9km 48.0km 96.0km 192.0km 距离设臵 2km 4km 8km 16km 32km 64km 128km 256km 分辨率设臵 0.25m 0.25m 0.5m 1.0m 2.0m 4.0m 8.0m 16.0m 脉宽设臵 250ns 500ns 1000ns 1001ns 1001ns 2500ns 10000ns 20000ns 表二：距离/分辨率及脉冲宽度设臵的典型参考值 五、光脉冲宽度测试距离与测试精度的关系

5

在OTDR的显示屏上，水平轴显示测试距离，垂直轴显示测试损耗值，实际使用中是光缆始端发送的光脉冲，随着测试距离的增加，光脉冲产生展宽畸变，测试精度也随之变化而降低。例如在一条40公里的光缆线路上其中：

ACEDB

A－线路始端测试点。 B－线路终端。

C－距线路始端4公里处光缆接续点。 D－距线路始端38公里处光缆接续点。 E－距线路始端25公里处光缆接续点。

在自动光纤熔接机上反映C、D、E三个光纤接头的连接损耗是一样的（0.03dB），但是当我们在A点始端用OTDR来测试光纤接头的连接损耗时，会发现C、D、E三点的测试值与自动光纤熔接机上反映的读数值不同。C点的损耗值用两种方法测试的结果可能差不多，但是E点和D点的损耗值用两种方法测试的结果相差较大，这是因为从A点发出的光脉冲经过25公里或38公里的传输损耗之后，脉冲展宽产生畸变造成的测试精度不同而造成的。根据OTDR仪表生产厂家的介绍，测试精度与测试距离是成线性关系的，这一点是在施工和维护中应该重视的一个问题。

六、光纤接头连接损耗的双向性问题

在用OTDR仪表来测试光纤接头的连接损耗时，由于测试方向不同，所得到的测试损耗值也不同，这是由下列原因造成的：

1、由于测试的方向不同，从测试端到该接头的距离不同，因此对于

6

该接头点来说，两个方向来的光脉冲在该点的入射条件不同，反射面也不相同，反射光脉冲返回到测试点的条件也不同。所以得出的测试结果必然不同。

2、光纤的连接是采用电弧熔接法，两根光纤在熔接过程中，光纤的本身结构会受到一定程度的变形，两根光纤的变形也不会一致的，所以对两个方向来的光脉冲来讲形成的反射条件也是不一样的。

3、光脉冲从两个方向传送到光纤连接点时，由于传输的途程距离不同，光脉冲到达该点时的能量也就不同，反射回到测试点后反射出来的测试精度也就不同，所以必须进行两个方向（A-B、B-A）的测试，然后取平均值，这样测得的结果与接头的实际损耗很接近。

还需要指出的是：在测试接头损耗时，有个别接头某一个方向出现负值，也就是负增益。这主要是这两根光纤的芯径出现偏差造成的，仍按照测出两个方向的损耗值再进行平均。例如：

A-B=-0.2dB;B-A=+0.08dB；（-0.2+0.08）/2=-0.06dB

在工程施工和维护中我们还发现采用OTDR测试出来的光纤接头损耗值，一般要比自动光纤熔接机显示的接头损耗值要大，其原因是自动光纤熔接机只是根据两根光纤对接时几何位臵的偏差来估算的一个理论值，而没有考虑到光学特性和其他因素，以OTDR测试值为准，在实际操作中应予注意。

七、结束语

综上所述的几个问题，施工单位和维护部门技术人员在使用光时域反射仪（OTDR）进行光缆线路测试时，应引起足够重视。此外，测试假

7

纤与被测光纤之间的连接损耗也要尽可能的小，尤其是测试长距离的光纤时更是如此，否则将减少测试仪表的有效动态范围，直接影响测量距离和测试精度。当中继段线路较长时，测试距离超过有效动态范围所显示的距离时，可采取分段方式进行测试，之后将其合为一体即为整个中继段的接续损耗值。在对光纤长度、两点间损耗、接续损耗测试时，还应注意测试光标在反射波形的前、后边沿的定位要准确，否则也会造成测量误差。

参考资料：

[1]、光缆通信工程/李立高主编.――人民邮电出版社2004.8 [2]、日本安立公司MW9076系列光时域反射仪操作手册2002.6 作者简介：李新河，1959年3月5日出生，从事铁道通信、经济管理专业，现任铁通奎屯分公司副总。自参加工作以来主要负责参与施工验收开通了吐鲁番至鱼儿沟的14х4高低频对称电缆工程、柳园至乌鲁木齐的小同轴大综合电缆工程、疏勒河至柳园光缆通信工程、柳园至乌鲁木齐光缆通信工程、乌鲁木齐至阿拉山口光缆通信工程、吐鲁番至喀什的光缆通信工程。

（审稿：彭文斌）

8

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xqhd.html