光信息专业实验报告：光时域反射仪(OTDR).docx

光信息专业试验报告：光时域反射仪〔 OTDR〕【试验目的】1、光时域反射仪的原理和使用操作2、光纤传输长度和光纤损耗系数的测量3、光纤故障点的监测方法试验原理】光时域反射仪的工作依据是光的背向散射原理光纤的背向散射是由瑞利散射和菲涅耳反射引 起的,菲涅耳反射是由折射率变化引起的,一般发生在接续点、对接处和光纤的端面而背向散射是由 于介质不均匀而引起的散射光中,会有一局部光沿着光路传输的相反方向传回发送端光时域反射仪 就是利用光纤中背向散射光的强度具有肯定规律的原理来进展测量的利用光时域反射仪可以测量 光纤的长度、光纤的损耗、光纤接续点的损耗、故障点的位置等由于它功能多,无破坏性,且敏捷、便利,在光纤通信的施工和维护中得到广泛应用图 1 光时域反射仪电路原理及组成方框图OTDR 包含一个光放射机(激光器) 和一个光接收器光放射机向光纤中放射光的短脉冲串，大局部短脉冲串通过了光纤,但是光纤玻璃中的杂质反射和折射了局部光，回到 OTDR 的反射被称为后向分散距OTDR 较近的光纤中的后向分散会很快到达,距 OTDR 较远的光纤中的后向分散则需要较长时间，距 OTDR 的长度与后向分散返回所需要的时间成正比。

光接收器测量相对于时间的后向分散，光会由于反射、折射和吸取而损耗，所以后向分散随着光纤距离的延长而降低后向分散的功率随着相对距离的变化在OTDR 上显示为一条曲线，垂直轴表示后向分散功率，水平轴表示相对距离，该曲线被称为轨迹对于抱负的OTDR 和直的、无瑕疵的光纤而言，该轨迹是一条从左到右向下倾斜的直线，见图 21该轨迹偏离直线的地方被称为大事,大事有 2 类：反射大事和非反射大事反射大事：指光纤中的一个可产生多于正常反射光的转变当光纤有一个磨光的断面时,在光纤完毕的地方会消灭一个反射大事两根光纤没有严密地接在一起时,例如在机械接头或使用连接器时, 也能消灭这种状况光纤涂层中的裂纹也可产生反射大事反射大事的轨迹见图3 由于光被反射,一些光损耗在两根光纤接触面的空气间隙中不能连续沿着光纤前行，所以此大事后的后向分散将降低基于此缘由,反射大事也被称为反射损耗非反射大事：指光纤中导致光损耗的转变，也被称为损耗当 2 个光纤溶合在一起(熔融接头) 但是没有完全对齐或光纤弯曲过多时,也可产生非反射大事，其轨迹见图4具有前端反射和完毕反射的大事轨迹：用OTDR 测试光纤时，在 OTDR 的前端连接器和光纤完毕的地方有很多额外的光被反射，称为具有前端反射和完毕反射的大事轨迹。

光纤完毕之后产生的噪声实际上是由OTDR 接收器的电噪声导致的，其轨迹见图5 用 OTDR 测量一条完整光纤得到的衰减曲线，和相应连接点影响的示意图如图62OTDR 可测试的主要参数有：〔1〕纤长和大事点的位置；〔2〕光纤的衰减和衰减分布状况；〔3〕光纤的接头损耗；〔4〕光纤全回损的测量光纤距离的测量是以激光进入光纤到它遇到故障点返回光时域反射仪的时间间隔来计量纤长的为了提高测量的准确度，应依据被测纤的长度设置适宜的 “距离范围”和“脉冲宽度”，距离一般选被测纤长的1.5 倍，使曲线占满屏的2/3 为宜脉冲宽度直接影响着OTDR 的动态范围，随着被测光纤长度的增加，脉冲宽度也应渐渐加大，脉冲越大，功率越大，可测的距离越长，但区分率变低脉宽越窄，区分率越高，测量也就越准确一般依据所测 纤长选择一个适当大小的脉冲宽度，常常是测试两次后，确定一个最正确值光纤的衰减是客观的反映光纤制作质量的一个参数，是光纤固有的损耗，它代表着光在光纤中 传输光功率损耗的状况，一样长度的光纤衰减越小，光可传输的距离就越远衰减还包括光纤接头、连接器、光纤弯曲度断裂等引起的损耗试验仪器】试验用具：CMA4000i 型OTDR、光纤连接器、适配器、光纤/光缆等。

OTDR 的外观界面如图 7，图中标号说明如下（1） VEL 端口（2） 直流电源插口（3） OTDR/光源接口（4） 功率计接口（5） 电源开关（6） 测试开头/停顿与实时测试键（7） 可变功能键（8） 显示参考位置选择键（9） 游标掌握旋钮（10） A/B 游标切换与选择确认键（11） 曲线坐标范围调整键（12） OTDR 设置菜单激活键3（13） 存储键（14） 内置键盘OTDR 指示灯说明：图 8 OTDR 指示灯说明图① 软盘存储指示灯② 硬盘存储指示灯③ 节能待机状态指示灯④ 电池状态指示灯〔橙：正在充电；绿：充电完成〕⑤ 外接电源指示灯⑥ 光源工作状态指示灯【OTDR 操作步骤】1、认真阅读仪器使用说明书2、连接光纤与OTDR:待测光纤预先融接光纤连接器〔FC/PC〕，洗净双手，用干净镜头纸擦净良接器端面，留神插入OTDR/光纤接口〔FC/PC 适配器〕，对准卡位严禁任凭拧动光纤接头3、开机:按下顶部红色开关接通电源，OTDR 会进展自检自检后显示出操作模式选择页面4、参数的设置和优化：①测量范围(range) :测量范围的大小将直接显示在屏幕上的曲线上,太小不能显示所测光纤的完整曲线,太大将导致参数的测量误差偏大。

在测量时,一般选用估测长度的 2 倍为宜②脉宽(pw) :脉宽与动态范围以及盲区有着直接的关系,必需依据实际测量的光缆长度来确定不同的脉宽假设测量的光缆距离比较短( 一般为 2 ～ 3km) ,应选择比较小的脉宽;假设测量的是长途干线光缆(约几十km) ,应选择比较大的脉宽③波长(λ) :依据网络的实际状况可选择 1310 nm 和 1550 nm 两种本次试验选定 1550nm同时设置光纤为单模④折射率( n) :光纤生产厂家一般都供给光纤的折射率在测量长途干线时,假设使用不同厂家的光纤接续 ,而光纤的折射率又不一样时 ,应当取它们的平均折射率本次试验用光纤折射率为n=1.46825、测量光纤长度：通过记录发出脉冲和接收到的反射光的时间差，依据d = c × t 可算出光纤的2n长度分别用脉宽为10ns 和 250ns 的激光测量光纤的长度测量时所获得的图像和相应的像素点都是取 30 秒钟的平均值留意在测量时尽量避开触碰光纤，以免由于外压力造成菲涅尔反射，影响测量可选取菲涅耳反射的起始点作为测距起点7、分段测量光纤的平均损耗:分别用脉宽为 10ns 和 250ns 的激光分段测量光纤的平均损耗。

每4段选择约 2km，留意选择点A 和B 时应避开融接连接点和机械连接点8、测量全段光纤的平均损耗:分别用脉宽为 10ns 和 250ns 的激光测量全段光纤的平均损耗留意设置的长度测量范围不能短于光纤的实际长度，否则测试曲线会消灭“鬼影”OTDR 有智能分析功能，能够依据测量道德返回光能量突变状况自动分析连接点的状况选择“大事表”按钮查看光纤各个连接点的测量结果大事表包括了连接点的类型、位置、损耗和回波损耗9、分析图像:利用GnPC 仿真软件对从OTDR 获得的图像进展处理，分析试验数据数据记录及分析】1、将光纤联结至OTDR，按下“故障定位”按钮，OTDR 探测光线的实际状况，智能设定测量参数，自动完成测量测量时觉察显示屏上的衰减曲线在肯定时间内由锯齿状渐渐变的平滑，说明仪 器对这段时间的数据进展了平滑处理测量完毕后，仪器显示激光源脉宽为 250ns，测量距离/精度为 16km/2.0m2、使用两种脉宽进展测量，比较两次测量的异同1） 当脉宽为 250ns 时，曲线头尾都消灭了反射大事，曲线中段为始终线，斜率为负由于图形过大，为便利分析，截取的前后两段见以下图：图图 9 脉宽 250ns 始端图形 图 10 脉宽 250ns 末端图形（2） 修改脉宽为 10ns，按下“test/stop”键重测量。

图形始末端如以下图：图 11 脉宽 10ns 始端图形 图 12 脉宽 10ns 末端图形5。