如何用OTDR 準(zhǔn)確查找故障點(diǎn)

趙 飛

（大連理工大學(xué)，大連 116000）

0 引言

不管是前期光纜介質(zhì)安裝施工，還是后期線路的維護(hù)，使用OTDR 精確地對(duì)光纖進(jìn)行測(cè)試是十分有必要的，特別對(duì)于線路故障的查找更顯得此工具的重要性，要求維修人能快速精確地找出故障所在的位置。而在實(shí)踐中，比如具有故障點(diǎn)位置測(cè)試不準(zhǔn)及分析不恰當(dāng)?shù)痊F(xiàn)象。

從而造成線路阻斷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，給線路維護(hù)人員提出了更高的要求，這些都要求線路維護(hù)人員熟練操作OTDR 和熟記線路路由。

下面重點(diǎn)進(jìn)行這方面的分析。

1 光時(shí)域反射儀工作原理

1.1 光時(shí)域反射儀工作原理

OTDR 是依據(jù)廣東瑞利散射及菲涅耳反射的原理，進(jìn)而對(duì)光纖進(jìn)行測(cè)試，其中光纖衰減損耗是使用瑞利散射驗(yàn)證的，連接點(diǎn)、斷點(diǎn)及光纖終端的獲取是通過(guò)菲涅耳反射原理定位而得。這好比是OTDR 工作過(guò)程像是一部雷達(dá)，先對(duì)光纖發(fā)射一個(gè)信號(hào)，進(jìn)而觀測(cè)返射回來(lái)的信息，然后重復(fù)做這個(gè)過(guò)程，然后顯示出結(jié)果，這個(gè)過(guò)程需要抽樣、量化、編碼，從而造成儀表本身固有的偏差。

1.2 OTDR 儀表設(shè)置

對(duì)于一個(gè)儀表來(lái)說(shuō)，參數(shù)設(shè)置不同測(cè)試結(jié)果也不同，會(huì)造成故障點(diǎn)錯(cuò)誤。

1.2.1 折射率

在設(shè)置光時(shí)域反射儀器時(shí)，應(yīng)當(dāng)與被測(cè)光纖折射率數(shù)據(jù)一致，若兩者不同將會(huì)導(dǎo)致OTDR 測(cè)試光纖距離的精準(zhǔn)度，在實(shí)踐過(guò)程中，購(gòu)買的光纜來(lái)自不同廠家其折射率則不同，施工時(shí)采用不同型號(hào)的光纜，型號(hào)不同其折射率也不一樣。因此測(cè)試時(shí)，正確設(shè)置折射率很重要，若要測(cè)的幾段光纜折射率不一樣，可以進(jìn)行多次設(shè)置，進(jìn)而減少偏差。其折射率系統(tǒng)每0.01的區(qū)別，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生7m/km 的偏差出現(xiàn)，而對(duì)于距離長(zhǎng)的光纖，影響距離偏差更大，無(wú)法查找故障點(diǎn)。

1.2.2 測(cè)量范圍

所謂量程指的是OTDR 數(shù)據(jù)取樣的最大距離。一般應(yīng)遵循測(cè)試時(shí)應(yīng)依據(jù)測(cè)光纖的長(zhǎng)度確定適當(dāng)?shù)牧砍痰脑瓌t。一般大于被測(cè)光纖鏈路的長(zhǎng)度，不能超過(guò)兩倍距離，容易產(chǎn)生鬼影，造成距離不準(zhǔn)，消除鬼影方法一般在反射前端加衰減器或選擇短脈沖寬度，測(cè)量時(shí)選擇的量程越大，測(cè)試結(jié)果的偏差就越大。

1.2.3 脈沖寬度

OTDR 設(shè)置脈沖寬度可以影響測(cè)量距離長(zhǎng)短，脈寬是指OTDR 針對(duì)光纖反射出來(lái)的功率的強(qiáng)弱，距離的分辨率取決于脈沖寬度，對(duì)于分離事件而言，距離分頻率起著十分重要的作用。所以，需依據(jù)測(cè)量光纖線路的長(zhǎng)度，較好的設(shè)置OTDR 所測(cè)量量程及設(shè)置脈沖寬度。一方面要確保沒有盲區(qū)效應(yīng)，兩一方面要確保背向散射信號(hào)區(qū)域的分辨率足夠，可以清晰的看到光纖線路上的任一的一個(gè)事件點(diǎn)。

1.2.4 波長(zhǎng)的選擇

波長(zhǎng)的選擇對(duì)測(cè)量距離也有很大影響，如果兩次設(shè)置不同距離差距越大。通常OTDR 有兩種波長(zhǎng)供選擇，分別是1550nm、1310nm，其兩者對(duì)比得出，對(duì)光纖彎曲敏感的是1310nm，1550nm 和1310nm 相比，其長(zhǎng)度衰減較小，熔接或連接損耗高些。1550nm 和1310nm 對(duì)同一個(gè)衰減點(diǎn)損耗也不一樣，在實(shí)踐過(guò)程中，通常將這以上兩種波長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)試及對(duì)比。

1.2.5 平均時(shí)間

OTDR 進(jìn)行測(cè)試時(shí)，即向被測(cè)光纖發(fā)出一光脈沖，在規(guī)定的時(shí)間期間，通過(guò)對(duì)返回的背向散射的光信號(hào)來(lái)采樣，對(duì)采樣的結(jié)果進(jìn)行均值計(jì)算，目的是去掉一些隨機(jī)事件。因?yàn)椴杉Y(jié)果都避免不了噪聲，導(dǎo)致測(cè)試的結(jié)果不夠精確。通常來(lái)說(shuō)，平均時(shí)間越長(zhǎng)，其信噪比將越高，這對(duì)OTDR 提出新的要求應(yīng)測(cè)試時(shí)間久，其平均時(shí)間越長(zhǎng)，抑制信號(hào)的效果越明顯，損耗測(cè)試的結(jié)果越準(zhǔn)確，到了一定極限時(shí)，其精度不再改變。遇到光纜故障進(jìn)行維修時(shí)，維修人為了盡快完成測(cè)試，需盡快找到故障發(fā)生的地方，通常最佳測(cè)試時(shí)間為30S 之內(nèi)，然而對(duì)于日常維護(hù)，對(duì)光纖備用纖芯的設(shè)備測(cè)試時(shí)，時(shí)間可定的范圍為0.5～3分鐘之間。

1.2.6 門限值

對(duì)于一個(gè)完整光纖線鏈路中，想分享某點(diǎn)衰減多少，如果把門限值設(shè)置過(guò)高，線路中小于它的衰減事件點(diǎn)都顯示不出來(lái)，一般把門限值設(shè)置為0.05DB，這樣可以清楚看到整個(gè)光纖鏈路中有損耗點(diǎn)的位置，給線路維護(hù)提供幫助。

2 減少誤差的幾點(diǎn)方法

2.1 光纖連接器不清潔

若測(cè)試過(guò)程中其物理連接性能不佳時(shí)，會(huì)導(dǎo)致曲線上出現(xiàn)一些噪聲及毛刺，這種現(xiàn)象在實(shí)踐中時(shí)常碰到，比如在一些風(fēng)沙大、塵土多的情況下，不管是戶外還是戶內(nèi)對(duì)光纜進(jìn)行搶修工作時(shí)，清潔是必不可少的，仔細(xì)的清潔會(huì)讓測(cè)試的結(jié)果更加的精確，因此在測(cè)試中不可忽視清潔，每次測(cè)試前用99.9%工業(yè)酒精清潔光纖連接器接口，這樣可以降低放射。

2.2 正確使用儀表

在實(shí)踐過(guò)程中，在正確選取被測(cè)距離的測(cè)試范圍基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)脑O(shè)置脈沖寬度，折射率和游標(biāo)的位置。由實(shí)踐得出，目前的單模光纜線路其光纖的折射率取值為1.4677～1.4800。若選用的是單模光纖6.652，在實(shí)踐時(shí)選用的波長(zhǎng)是1310nm，其范圍為1.4677～1.4682，如果波長(zhǎng)是1550nm，其范圍通常為1.46820～1.46850。最好的方法就是根據(jù)線路竣工資料，查找折射率，折射率設(shè)置不同距離差距太大。測(cè)試時(shí)的最佳測(cè)試范圍應(yīng)該為待測(cè)光纖長(zhǎng)度1.5～2倍距離，距離設(shè)置過(guò)長(zhǎng)容易產(chǎn)生鬼影，假如實(shí)踐時(shí)，對(duì)距離長(zhǎng)短不確定時(shí)，需遵循的原則是現(xiàn)場(chǎng)距離后短距離，然后觀察顯示屏中整個(gè)光纖后向散射的曲線，進(jìn)而選取適當(dāng)?shù)臏y(cè)量量程，最終制作完整地曲線圖。

2.3 接入假纖消除盲區(qū)

在線路維護(hù)中，距離測(cè)試點(diǎn)很近發(fā)生斷纖，OTDR出口會(huì)有產(chǎn)生盲區(qū)，需接入假纖消除盲區(qū)。

2.4 OTDR 校正

長(zhǎng)期使用OTDR 會(huì)產(chǎn)生一定誤差，需專業(yè)人員進(jìn)行校正。

2.5 建立完善資料

一般情況下，故障點(diǎn)的光纖長(zhǎng)度、地面上長(zhǎng)度、光纜皮的長(zhǎng)度，它們之間的數(shù)據(jù)是不同的，實(shí)踐過(guò)程中，假如有完整的原始材料就能夠快速精確的找到故障點(diǎn)所在地方，因此需構(gòu)建完善的檔案?？⒐べY料、儀表型號(hào)、接頭位置、施工記錄等都是原始材料。在施工過(guò)程中，因?yàn)楣饫w長(zhǎng)度、光纜長(zhǎng)度、現(xiàn)實(shí)距離三者之間不一致，應(yīng)根據(jù)原始資料把光纖長(zhǎng)度換算為對(duì)應(yīng)的皮長(zhǎng)，然后把皮長(zhǎng)計(jì)算成對(duì)應(yīng)的實(shí)際距離。

綜上可知，導(dǎo)致OTDR 測(cè)試出現(xiàn)偏差的因素很多，其中主要是由人為和儀表因素引起的。因此，在通常的維護(hù)過(guò)程中，需掌握引起偏差的原因所在，避免人為因素產(chǎn)生偏差，進(jìn)而快速地找到故障發(fā)生點(diǎn)，縮短通信阻斷的時(shí)間。