OTDR測試誤差及規(guī)避方法探討

黃廣山

（山西省郵電建設(shè)工程有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

如今，城市軌道交通發(fā)展速度逐漸加快，在其信號、通信、監(jiān)控、供電及自動售檢票等在內(nèi)的各個專業(yè)系統(tǒng)中，光纜早已得到了大量的應(yīng)用。OTDR是以光學(xué)原理、菲涅爾反射及瑞利散射等理論為根據(jù)制作而成，測試光纖線路時需要選擇同一儀表測試，并確保各參數(shù)值的設(shè)置是相同的，這樣能將誤差減少。測試中，即便選用的儀表型號不同，但凡動態(tài)范圍達(dá)標(biāo)，且脈寬、折射率、距離、波長等參數(shù)設(shè)置沒有變化，基本上也不會產(chǎn)生差別太大的測試數(shù)據(jù)。

1 OTDR工作原理

在使用OTDR時，通常是參照菲涅爾反射和瑞利散射原理來對光纖進(jìn)行測試的，其中，通過菲涅爾反射原理定位能夠獲取連接點、斷點及光纖終端，而通過瑞利散射能對光纖衰減損耗加以驗證[1]。OTDR工作過程可以當(dāng)作是雷達(dá)，首先將一個信號發(fā)射至光纖，通過對返射的信息進(jìn)行觀測，并不斷重復(fù)該過程得到結(jié)果。在此過程中，由于涉及了抽樣、量化及編碼等工作，儀表本身難免會產(chǎn)生一定偏差。

2 OTDR測試方式及主要應(yīng)用

2.1 測試方式

通過OTDR來對光纖線路進(jìn)行測試，就會考慮到實時、自動與手動三種相應(yīng)的處理方式。第一，在進(jìn)行實時處理中，要求對于刷新曲線進(jìn)行不斷地掃描，但是因為曲線反復(fù)跳動和變化的緣故，因此使用頻率相對偏少。第二，自動方式多用于對整條線路狀況的概覽，僅需完成折射率及波長等基本參數(shù)的設(shè)置即可，儀表在測試中能自動完成剩余參數(shù)的設(shè)定，按下自動測試鍵之后，可以讓整個曲線和事件表都全部顯示出來，整個測試操作簡單、速度快且不會耗費太長時間，在故障段落及部位的查找中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。第三，通過手動的方式來設(shè)置主要的參數(shù)，主要是在測試曲線事件之中加以使用，在交換、移動游標(biāo)的基礎(chǔ)上，將曲線某一段落功能進(jìn)一步放大，然后將位事件逐一的明確，這樣就可以增加測試的實際精度，同樣也能夠提升其分辨率，最終在測試光纖線路之中得到應(yīng)用。

2.2 主要應(yīng)用

OTDR可用于測纖長及事件點位置；測光纖衰減與分布；測光纖接頭的實際損耗度；測量光纖全回?fù)p?，F(xiàn)以測量光纖距離的應(yīng)用為例詳細(xì)說明：測量光纖距離時，有關(guān)纖長計量主要是基于在進(jìn)入光纖之后，激光同故障點相遇，這個時候就會直接朝著光時域反射儀所返回的時間間隔為依據(jù)進(jìn)行的。為了能夠進(jìn)一步提升車輛的精確度，就應(yīng)該考慮到合理的設(shè)置脈沖寬度和距離范圍，通常情況下以被測纖長1.5倍進(jìn)行距離的設(shè)置，使曲面將屏的2/3占滿[2]。脈沖寬度會直接影響OTDR的動態(tài)范圍，當(dāng)增加被測光纖長度的時候，其脈沖寬度也會得到相應(yīng)的增加，脈寬越大，其實際的功率就會越大，同時，當(dāng)可測距離增加之后，其對應(yīng)的分辨率還會降低。脈寬越窄，其測量的結(jié)果就會更加的精確。一般來說，基于光纖長度作為依據(jù)，合理選擇脈沖的寬度，往往是連續(xù)進(jìn)行兩次試測后選取最佳值。

3 OTDR測試誤差

3.1 OTDR本身誤差

具體測試中，OTDR是以一定周期為根據(jù)，將光脈沖發(fā)送至被測光纖，同時參照一定速率抽樣、量化及編碼來自光纖的背后散射信號并存儲、顯示。因有一定的間隔存在于OTDR儀表抽樣中，所以難免有誤差，越短的采樣間隔會采集越多的數(shù)據(jù)，此時能呈現(xiàn)出更高的定位精度，然而相應(yīng)地也會延長測試中耗費的時間，最終會產(chǎn)生更大的測試結(jié)果文件。因正負(fù)一個采樣點的緣故，光纖端點讀出值也會有差異產(chǎn)生，且分辨率設(shè)置可能會引起誤差超過8m的讀出值。

3.2 事件盲區(qū)誤差

設(shè)置的脈沖寬度增大后，OTDR輸出能量也會相應(yīng)的加大，且能延長可測距離，但此時也會加大事件盲區(qū)，導(dǎo)致分辨率及測試精度下降，為了促進(jìn)分辨率的提高往往會選擇OTDR縱橫向放大功能，然后將測量誤差和讀數(shù)誤差減少。如，在對光纜的單盤進(jìn)行檢測的過程中，為了規(guī)避開始段的盲區(qū)，就可以選擇直接將幾百米的裸纖接入OTDR輸出端口，如此就能獲取較為精確的測試數(shù)據(jù)。如果直接測試，需在盲區(qū)后曲線趨于平直的位置打游標(biāo)，否則測試結(jié)果會有較大誤差產(chǎn)生。

3.3 儀表設(shè)置不當(dāng)誤差

設(shè)置的距離范圍如果小于被測纖長，會大幅提升產(chǎn)生誤差的幾率；衰減門限值一般為0.01dB，如果設(shè)置值過大，會導(dǎo)致光纖微彎，無法找到較小接頭損耗、應(yīng)力構(gòu)成的輕微損傷，最終導(dǎo)致測量精度下降；設(shè)置的折射率不同于光纜上標(biāo)示值時，同樣會有誤差產(chǎn)生；均化時間在測試信噪比的提升方面作用顯著，要想使測試精度更高，均化時間需設(shè)置較長[3]。而要想將測試時間縮短，則需要減少設(shè)置的均化時間，總體而言需要統(tǒng)籌考慮；如果未能正確設(shè)置游標(biāo)，特別是測接頭損耗與反射事件時，需在事件曲線前沿設(shè)置游標(biāo)，一旦設(shè)置出錯就會有誤差產(chǎn)生。

3.4 其他原因

光纖插接件，還需要針對連接器件做好定期的清潔處理，以此來防范對于物理連接性能造成影響，進(jìn)而導(dǎo)致測試誤差的出現(xiàn)。日常測試中，此類情況時常出現(xiàn)，一旦發(fā)生后曲線上會有嚴(yán)重毛刺、噪聲產(chǎn)生，更有甚者無法測出曲線。因此，為了避免測試誤差，必須做好清潔工作。

4 OTDR測試誤差規(guī)避方法

4.1 準(zhǔn)確收集整理原始資料

日常測試中，需要及時收集、整理線路資料并準(zhǔn)確核對，完整的光纜線路資料作為必要的依據(jù)，主要是服務(wù)測量與定位障礙使用。作為測試人員，還需要建立出對應(yīng)的資料，滿足線路的需求。在實際的操作環(huán)節(jié)，針對光阿魯納起始點到接頭位置的光纖長度都需要做好及時的累計處理，并且對于其實際的衰減值進(jìn)行對應(yīng)的記錄，同時登記測試中使用的儀表型號、折射率等參數(shù)值，且要做好每處光纜余留的記錄。此外，接頭位置三維坐標(biāo)、特殊地段、進(jìn)室等光纜盤留長度也需要詳細(xì)、完整地記錄，光纖盤留長度包含接頭盒、ODF架及終端盒等部位，在換算故障點路由長度時即可扣除。

4.2 減少盲區(qū)影響

一方面，可加入一段假纖。測試條件有區(qū)別時，盲區(qū)也會有很大差異。具體測試中，可將光纖仿真盒或長度適宜的一根尾纖加入，將OTDR盲區(qū)范圍覆蓋。另一方面，調(diào)整脈沖寬度。幅度相同的脈沖條件下，脈寬長獲取的動態(tài)范圍更大，然而也會加大盲區(qū)[4]。實際測量中，應(yīng)以被測線路實際情況為根據(jù)，合理進(jìn)行脈沖寬度的選擇，在將背向散射信號曲線完整獲取的基礎(chǔ)上，盡量將盲區(qū)構(gòu)成的影響減少。

4.3 正確使用儀器儀表

第一，設(shè)置參數(shù)。測試前，需要設(shè)定測試波長、折射率及脈寬等登記表參數(shù)。能否正確設(shè)置測試儀表基本參數(shù)，將會決定測量數(shù)據(jù)的可靠性與正確性。第二，選擇測試范圍檔。有關(guān)測試范圍檔的選擇中，應(yīng)以不同長度被測物為根據(jù)，保障合理性。最佳測量范圍一般情況下是控制在1.5倍-2倍待測光纖長度的距離上。第三，合理選擇測試點。需要在相應(yīng)拐點上放置光標(biāo)位置，為促進(jìn)準(zhǔn)確度的提高，可結(jié)合OTDR放大功能。調(diào)節(jié)放大鍵能放大圖形至每格25m，分辨率不超過1m，此時取得的測試結(jié)果相當(dāng)準(zhǔn)確。

4.4 清潔接頭部位

測試端在OTDR接口端插入光線接頭前，需要認(rèn)真做好相應(yīng)的清潔工作，尤其需要選擇酒精棉對OTDR輸出端口、被測光纖接頭處輕輕擦拭，將塵埃去除干凈，將由此可能構(gòu)成的由于插入損耗過大而無法取得可靠的測量結(jié)果這一類情況規(guī)避，或避免曲線多噪音甚至影響測量順利開展的情況。由于折射率匹配液或其他清洗劑會溶解光纖連接器內(nèi)粘合劑，因此只能使用酒精進(jìn)行清潔。

5 結(jié)束語

綜上所述，OTDR測試有機(jī)結(jié)合了理論知識與實踐經(jīng)驗，要求操作人員在掌握OTDR基本操作、曲線一般解析等基礎(chǔ)知識的同時，也要注重對故障類型的大量收集，通過分類統(tǒng)計、多角、度多方面分析現(xiàn)場實際情況，確保操作結(jié)果的準(zhǔn)確性。具體測試中，操作人員需要反復(fù)總結(jié)、思考，對測試實例展開分析，將誤差引發(fā)緣由找出，促進(jìn)測試精度的提高，這樣才能夠更精細(xì)、準(zhǔn)確地判斷和定位故障點，并將搶修時間縮短。