光纜施工在OTDR光纖測試法中的應用探討

李　力

（武漢貝斯特通信集團股份有限公司，湖北　武漢　430000）

光纜施工在OTDR光纖測試法中的應用探討

李力

（武漢貝斯特通信集團股份有限公司，湖北武漢430000）

作為以光纖為傳輸媒介的通信方式，其具有傳輸距離遠、信息容量大、傳輸質量高等優勢，因而在信息傳輸中的應用越來越廣泛。光時域反射儀（Optical Time Domain Refectometer，OTDR）在光纖測試中是非常重要的設備儀表，在光纜線路的維護、施工中的應用非常普遍。文章對OTDR技術原理進行了闡述，并對OTDR技術的精度保障進行分析，重點對光纜施工中OTDR光纖測試法的應用進行了詳細探討。

OTDR；光纜施工；光纖通信

1　OTDR技術原理

OTDR，即Optical Time Domain Reflectometer，被叫作光時域反射儀。其是通過光脈沖在傳輸過程中由瑞麗散射與菲涅爾反射產生的背向散射構成的一種光電一體化的儀表，屬于高精密儀器［1］。在驅動電路調制下，半導體光源（LD或者LED）輸出光脈沖，通過定向的光耦合其以及活動連接器注入被測光纜線路，使其變成入射光脈沖。OTDR作為主要儀表，其優點是測試精度高、測試速度快、測試時間較短，因此，在維護光纜線路、光纜線路施工中的應用非常廣泛，被用于測量光纖長度、故障定位、光纖傳輸衰減等。

在線路傳輸中，入射光脈沖會沿途產生菲涅爾反射光與瑞利反射光，大多數的瑞利散射光折射入包層之后衰減，瑞利散射光和光脈沖傳播的方向相反，沿著光纖向線路的進光端口傳輸，通過定向的耦合分路向光電探測器射出，從而向電信號轉變，通過低噪聲放大與數字平均化的處理，把處理以后的電信號和光源的背面發射提取的觸發信號向示波器進行掃描，從而使其成為反射光脈沖［2］。通過OTDR探測器測量返回的有用信息，將其當作被測光纖中不同位置的時間以及曲線的片斷?；诎l射信號與返回信號之間的時間，對光在石英物質中的速度L進行確定，從而對距離進行計算。

L=c·△t/2n=3×108×△t/2n

其中，平均折射率用n表示，傳輸的時延用△t表示。

通過入射光脈沖與反射光脈沖對應的功率的電平和被測光纖長度，對衰減α進行計算。

2　OTDR精度的保障

2.1選擇測試波長

因為OTDR服務于光纖通信，所以，測試光纖前需要對測試波長進行選擇。通常為單模光纖，選擇1310nm或是1550nm。因為對光纖彎曲損害的影響而言，1550nm的影響要大于1310nm的影響，所以，無論是光纜線路施工以及維護光纜線路時，通常選擇1550nm波長作為OTDR測試光纜信號的波長。1550nm波長與1310nm波長具有相近的測試曲線形狀，同時，具有基本一致的光纖接頭損耗值。利用1550nm的波長能夠發現光纖全程存在的彎曲過度的問題。通過1310nm波長復測曲線上存在較大損耗臺階的問題，利用1310nm波長進行復測時，當損耗消失，表明此處彎曲過度的情況存在，應該進行進一步故障查詢［3］。通常情況下，測試單模光纖線路，利用1550nm波長具有更好的測試效果。

2.2選擇光纖折射率

當前單模光纖折射率范圍大約為1.460～1.480，選擇折射率是基于光纜或者光纖廠家的數據進行的。如單模關系，如果其實測波長是1550nm，那么選擇1.4685的折射率，如果實測波長是1310nm，那么選擇1.4680的折射率。測試長度受折射率的直接影響。維護光纜與排查故障時，非常小的失誤會造成比較大的誤差，因此，需要給予重視。

2.3選擇測試脈沖的寬度

光脈沖寬度設置過大，使得菲涅爾反射加強，從而增加盲區。盡管測試光脈沖較窄時期盲區比較小，然而，過窄的測試光脈沖造成較弱的光功率，因此，減弱背向散射信號，造成背向散射信號曲線出現起伏的問題，造成較大的測試誤差。因此，光脈沖信號寬度設置時，一方面應確保盲區效應比較小，同時確保背向散射信號曲線的分辨率足夠。通?；诒粶y光纖長度，對合適的測試脈寬進行選擇，進行預測試之后，對最佳值進行確定。

2.4選擇測試量程

OTDR的量程指的是OTDR橫坐標中可以達到的最大距離。測試過程中基于被測光纖的長度對量程進行選擇，一般情況下最好選擇量程等于1.5倍的被測光纖的長度。選擇過小的量程，不能全面看到光時域反射儀顯示屏；選擇過大的量程，由于壓縮光時域反射儀顯示屏的橫坐標，同樣會造成不清晰。一般而言，選擇測試量程能夠使得背向散射曲線大約占70%的OTDR顯示屏，此時，無論是測試長度還是測試損耗其測試結果以及直觀顯示效果都比較良好。

2.5選擇平均化時間

因為背向散射光具有非常微弱的光信號，因此，通常通過多次統計平均值的方式使得信噪比提高。OTDR測試曲線把輸出脈沖之后的反射信號的采樣進行平均化處理，使得隨機事件消除，噪聲電平隨著平均化時間的增加，而不斷和最小值接近，并且增加平均化的時間，也會增大動態范圍，其測試精度也不斷提升。為了提高測試速度，將整體的測試時間縮短，通常選擇0.5～3min的測試時間。

3　光纜施工中OTDR光纖測試法的應用

利用OTDR光纖測試法測試光纜施工中的光纖，主要是測試到貨后光纜的單盤測試、測試光纖接續、測試光纖中繼段、測試光纖故障點。

進行測試的流程為：OTDR→過渡光纖→關系連接器→第一盤光纜→第二盤...第n盤光纜。終端不與任何設備進行連接［4］。

3.1單盤測試

對到貨的電纜進行單盤測試，通過OTDR對光纖平均損耗與光纖長度進行測量，同時，基于分析光纖OTDR測試曲線，對光纜質量是否合格進行確認。

3.2測試光纖接續

通過光纖熔接機對光纖進行接續的過程中，通常在熔接完一根纖芯之后，給出熔接機對節點估算的衰耗值，然而，為了使得光纖接續損耗能夠滿足要求，需要利用光時域反射儀進行實時監控。因為測試原理以及光纖結構等因素，造成了在OTDR單向監測過程中，虛假增益問題的發生，從而使得虛假大衰耗的問題出現。就一個光纖接頭來說，利用兩個方向的衰減的值的數學平均值對其真實的衰耗值進行反映。例如當從A到B一個接頭的測衰耗是0.18dB，從B到A測的衰耗是-0.14dB，那么，事實上，這個接頭的衰耗等于（0.18+（-0.14））/2=0.02dB。光纜施工過程中在OTDR現場監測的方式主要包括：

①OTDR后向測試法。在光纖的接續方向后端測試時，需要維持OTDR不動。通過上述方法監測光纜接續。通過配備的專用光纖熔接機以及光時域反射儀進行光纜接續。利用上述方法測試的優勢在于：第一，固定OTDR不動，使得轉移儀表需要的人力、物力、車輛等資源得到減少；第二，在有市電的區域選擇測試點，不需要對汽油發電機進行配備；第三，固定測試點，使得剝開光纜減少。當然，使用該方法存在的不足是一方面由于距離以及地形的制約，不能保障聯絡暢通，另外一方面，增加接續距離，會使OTDR精度受到影響。為了使上述問題得到有效解決，可以采用如下措施：一是通過移動電話隨時保持測試人員與接續人員的聯系，從而能夠方便協調，使得工作效率提高；二是通過光電話進行聯系。通過一根確定好的光纖與光電話的連接進行聯絡。需要注意的是，被用于聯絡的光纖在熔接時不可以進行監測。三是如果光纜接續達到中繼距離，向前移動OTDR。

②OTDR向前單程測試法。OTDR對于光纖的接續方向，向前一個接頭點測試。通過施工車輛把測試的儀表以及測試人員進行超前轉移，利用該方法監測，使得測試點和接續點能夠始終存在于一盤光纜長度，通信聯絡方便，并且對接頭的損耗進行測試具有較高的準確性。通常一盤光纜大約2～3km的長度，通過對講機能夠實現一般地形下的通信。當光纜存在皺紋鋼保護層時，通信聯絡可以通過磁石電話實現。

③OTDR前向雙程測試法。和前向單程監測具有相同的OTDR位置，然而，接線方向的始端通過兩根光纖進行短接，從而構成回路。這種測試方法一方面能夠使中繼段光纖測試得到滿足，同時也可以監測光纖接續。測試中繼段能夠在光時域反射儀顯示屏對入射光脈沖進行清晰體現，同時能夠清晰地顯示出反射光脈沖、接頭點、斷裂點、故障點等。通過監測光纖接續，使得環回點增加，因此，可以在OTDR上對接續衰耗雙向值進行測量。其優勢在于，能夠對接頭的好壞進行準確評估。

3.3測試中繼段

測試中繼段可以基于OTDR對中繼段光纖總損耗、光纖長度、回波損耗、平均損耗等進行測試，同時基于分析光纖OTDR測試曲線，對中繼段整體光纖的質量進行明確。然而，測試OTDR中有近端盲區的存在。因此，因為損耗使得測試的數據不準確，通常通過測試穩定光源與光功率對光纖中繼段的損耗進行測試，同時，通過OTDR分析測試曲線。

3.4測試故障點

通過OTDR測試，能夠對測試的與故障點之間的距離進行較為準確的測量。為了使得測試的精度提高，應該在距離故障點比較近的光纖接頭的位置進行測試。

4　結語

作為光纖通信的重要設備，OTDR在電纜施工、維護等方面的作用非常大。當前，OTDR儀表在應用的過程中，其測試的精度以及測試的盲區等關鍵技術都會由于測試者水平不同而不同。當前，科學技術不斷進步，OTDR技術也在不斷發展中，在電纜施工在OTDR全智能技術將會得到應用，其前景無疑非常廣闊。

［1］趙宏波，趙子巖，丁健.基于雙向OTDR測試的長距離光纜線路的測量［J］.光通信研究，2011（1）：26-28.

［2］田國棟.基于OTDR技術的光纖測試方法探討［J］.現代電子技術，2009（19）：99-101.

［3］田國棟.光纖通信技術［M］.西安：西安電子科技大學出版社，2008.

［4］肖平平，袁睿.OTDR波形分析及在光纖測量中的應用［J］.光通信技術，2010（4）：42-44.

Discussion on the application of optical fber cable construction
in OTDR optical fber test method

Li Li
（Wuhan Bester Group， Wuhan 430000， China）

As an communication method taking optical fber as a mean of transmission medium， which has the advantages of far transmission distance，large capacity of information and high quality of transmission， therefore， it is more and more widely used in the transmission of information. OTDR（Optical Time Domain Refectometer）is a kind of important instrument in the optical fber test， and it enjoys wide application in optical cable road maintenance and construction. This paper carries on the elaboration on the principle of OTDR technology， analyzes the accuracy guarantee of OTDR technology， and application of OTDR fber-optical test methods in optical cable construction is discussed in detail.

OTDR； optical cable construction； optical fber communication

李力（1986— ），男，湖北武漢，大專，助理工程師；研究方向：通信。