光時(shí)域反射儀介紹實(shí)用教案

1、（一）基本原理： 光時(shí)反射儀是利用光的背(后)向散射和菲涅爾反射原理制作的。光波在光纖中傳輸，沿途受到直徑(zhjng)比光波長(zhǎng)還要小的散射粒子的散射(瑞利散射)。若光纖有幾何缺陷或斷裂面時(shí)還將產(chǎn)生菲涅爾反射，利用其中向光波輸入端方向傳輸?shù)倪@部分光的變化特性來(lái)測(cè)量光纖多種參數(shù)。第1頁(yè)/共28頁(yè)第一頁(yè)，共29頁(yè)。（二）測(cè)試(csh)系統(tǒng)原理：數(shù)據(jù)分析及顯示(xinsh)耦合器耦合器激光器激光器光檢測(cè)器光檢測(cè)器被測(cè)光纖被測(cè)光纖脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器第2頁(yè)/共28頁(yè)第二頁(yè)，共29頁(yè)。脈沖發(fā)生器：產(chǎn)生一定脈沖發(fā)生器：產(chǎn)生一定(ydng)重復(fù)周期的電脈沖，驅(qū)動(dòng)重復(fù)周期的電脈沖，驅(qū)動(dòng)LD發(fā)出發(fā)出高穩(wěn)定的一定

2、高穩(wěn)定的一定(ydng)重復(fù)周期的窄光脈沖；重復(fù)周期的窄光脈沖；（二）測(cè)試(csh)系統(tǒng)原理：激激 光光 器：器：產(chǎn)生高穩(wěn)定的強(qiáng)而窄的光脈沖；產(chǎn)生高穩(wěn)定的強(qiáng)而窄的光脈沖；光檢測(cè)器：光檢測(cè)器：接受光纖傳輸過(guò)程中返回來(lái)的微弱的光信號(hào)接受光纖傳輸過(guò)程中返回來(lái)的微弱的光信號(hào)(背向散背向散射光及反射光射光及反射光)，將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電信號(hào)后送放大器進(jìn)行放大；，將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電信號(hào)后送放大器進(jìn)行放大；數(shù)字分析及顯示：數(shù)字分析及顯示：對(duì)放大器送來(lái)的電信號(hào)進(jìn)行調(diào)理、高速對(duì)放大器送來(lái)的電信號(hào)進(jìn)行調(diào)理、高速A/D變換、平均處理、算法處理以獲得測(cè)試結(jié)果，同時(shí)將處理后變換、平均處理、算法處理以獲得測(cè)試結(jié)果，同時(shí)將處

3、理后數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)進(jìn)行D/A變換送變換送CRT或視頻輸出?；蛞曨l輸出。耦合器：耦合器：完成光信號(hào)的定向耦合；完成光信號(hào)的定向耦合；第3頁(yè)/共28頁(yè)第三頁(yè)，共29頁(yè)。常見(jiàn)常見(jiàn)測(cè)試測(cè)試 長(zhǎng)度測(cè)試長(zhǎng)度測(cè)試(csh)； 損耗測(cè)試損耗測(cè)試(csh)； 斷裂或缺陷處測(cè)試斷裂或缺陷處測(cè)試(csh)；第4頁(yè)/共28頁(yè)第四頁(yè)，共29頁(yè)。n1 n1 光纖纖芯的折射率，c c 光在真空(zhnkng)(zhnkng)中的速度，常見(jiàn)常見(jiàn)測(cè)試測(cè)試一、長(zhǎng)度測(cè)試： 根據(jù)光波在光纖中來(lái)回傳輸一趟所需要根據(jù)光波在光纖中來(lái)回傳輸一趟所需要的時(shí)間和光波在光纖中的傳播速度可以方便的時(shí)間和光波在光纖中的傳播速度可以方便地計(jì)算出光

4、纖的長(zhǎng)度為：地計(jì)算出光纖的長(zhǎng)度為：ltncl121lt光在光纖中來(lái)回(lihu)一趟所需時(shí)間第5頁(yè)/共28頁(yè)第五頁(yè)，共29頁(yè)。常見(jiàn)常見(jiàn)測(cè)試測(cè)試二、損耗(snho)測(cè)試：llmeKePP0lmeKPP20即：即：將上式取對(duì)數(shù)將上式取對(duì)數(shù)(du sh)得：得：NoImageclpm0PlM第6頁(yè)/共28頁(yè)第六頁(yè)，共29頁(yè)。 接收光功率(gngl)（對(duì)數(shù)表示）常見(jiàn)常見(jiàn)測(cè)試測(cè)試二、損耗(snho)測(cè)試：OTDR 顯示波形舉例傳輸時(shí)間（對(duì)應(yīng)距離）第7頁(yè)/共28頁(yè)第七頁(yè)，共29頁(yè)。傳輸時(shí)間（對(duì)應(yīng)距離） 接收光功率（對(duì)數(shù)表示）常見(jiàn)常見(jiàn)測(cè)試測(cè)試二、損耗(snho)測(cè)試：1、兩點(diǎn)間損耗(snho)：測(cè)試曲線上的

5、兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)的落差。兩點(diǎn)間損耗第8頁(yè)/共28頁(yè)第八頁(yè)，共29頁(yè)。傳輸時(shí)間（對(duì)應(yīng)距離） 接收光功率（對(duì)數(shù)表示）常見(jiàn)常見(jiàn)測(cè)試測(cè)試二、損耗(snho)測(cè)試：2、接頭損耗(snho)：在測(cè)試曲線上一般表現(xiàn)為一個(gè)下降臺(tái)階。(微彎損耗(snho)也表現(xiàn)為一個(gè)下降臺(tái)階。)接頭損耗第9頁(yè)/共28頁(yè)第九頁(yè)，共29頁(yè)。常見(jiàn)常見(jiàn)測(cè)試測(cè)試二、損耗(snho)測(cè)試：傳輸時(shí)間(shjin)（對(duì)應(yīng)距離） 接收光功率（對(duì)數(shù)表示）2、接頭損耗：在測(cè)試曲線上有時(shí)表現(xiàn)為一個(gè)上升臺(tái)階，即出現(xiàn)負(fù)損耗（假增益）現(xiàn)象。接頭損耗第10頁(yè)/共28頁(yè)第十頁(yè)，共29頁(yè)。 對(duì)于實(shí)際接續(xù)的兩根光纖來(lái)說(shuō)，幾乎不可能對(duì)于實(shí)際接續(xù)的兩根光纖來(lái)說(shuō)，幾乎不

6、可能(knng)(knng)存在完全相同的背向散射系數(shù)和完全相同的存在完全相同的背向散射系數(shù)和完全相同的相對(duì)折射率差，即相互連接的光纖總是存在著微小差相對(duì)折射率差，即相互連接的光纖總是存在著微小差異?；谶@種原因，當(dāng)從不同端進(jìn)行測(cè)試時(shí)將出現(xiàn)朝異?；谶@種原因，當(dāng)從不同端進(jìn)行測(cè)試時(shí)將出現(xiàn)朝向不同的臺(tái)階，所以一般應(yīng)從兩個(gè)方向測(cè)試，再取向不同的臺(tái)階，所以一般應(yīng)從兩個(gè)方向測(cè)試，再取“平均值平均值”。常見(jiàn)常見(jiàn)測(cè)試測(cè)試二、損耗(snho)測(cè)試：2、接頭損耗：在測(cè)試曲線上有時(shí)表現(xiàn)為一個(gè)上升臺(tái)階，即出現(xiàn)負(fù)損耗（假增益）現(xiàn)象。原因：第11頁(yè)/共28頁(yè)第十一頁(yè)，共29頁(yè)。常見(jiàn)常見(jiàn)測(cè)試測(cè)試二、損耗(snho)測(cè)試：

7、2、接頭損耗：在測(cè)試曲線(qxin)上有時(shí)表現(xiàn)為一個(gè)上升臺(tái)階，即出現(xiàn)負(fù)損耗（假增益）現(xiàn)象。（條件）背向散射系數(shù)：1 2上端下端12接續(xù)點(diǎn)第12頁(yè)/共28頁(yè)第十二頁(yè)，共29頁(yè)。常見(jiàn)常見(jiàn)測(cè)試測(cè)試二、損耗(snho)測(cè)試：2、接頭(ji tu)損耗：有時(shí)出現(xiàn)負(fù)損耗（假增益）現(xiàn)象。 我們假設(shè)這兩根光纖的背向散射光功率的差為值a a，光纖接頭實(shí)際損耗值為s s。從上端測(cè)得的波形上讀數(shù)為：從上端測(cè)得的波形上讀數(shù)為：(a-s)(a-s)，然，然而實(shí)際接頭損耗值而實(shí)際接頭損耗值 s s a a( (a-sa-s) )。 a as s12第13頁(yè)/共28頁(yè)第十三頁(yè)，共29頁(yè)。常見(jiàn)常見(jiàn)測(cè)試測(cè)試二、損耗(snho)

8、測(cè)試：2、接頭損耗：有時(shí)出現(xiàn)(chxin)負(fù)損耗（假增益）現(xiàn)象。 我們假設(shè)這兩根光纖的背向散射光功率的差為值a a，光纖接頭實(shí)際損耗值為s s。a as s12從下端測(cè)得的波形上讀數(shù)為：從下端測(cè)得的波形上讀數(shù)為：(a+s)(a+s)，然而實(shí)，然而實(shí)際接頭損耗值際接頭損耗值 s s ( (a+sa+s) )a a。 第14頁(yè)/共28頁(yè)第十四頁(yè)，共29頁(yè)。 從下端測(cè)得的波形上讀數(shù)從下端測(cè)得的波形上讀數(shù)(dsh)為：為：(a+s)，然而實(shí)際接頭損耗值，然而實(shí)際接頭損耗值 s (a+s)a 。 從上端測(cè)得的波形上讀數(shù)從上端測(cè)得的波形上讀數(shù)(dsh)為：為：(a-s)，然而實(shí)際接頭損耗值，然而實(shí)際接頭損

9、耗值 s a(a-s) 。常見(jiàn)常見(jiàn)測(cè)試測(cè)試二、損耗(snho)測(cè)試：2 2s s( (a+sa+s) )a + aa + a( (a-sa-s) ) 。 2 2s s( (a+sa+s) )( (a-sa-s) ) S（ ） （ ）2第15頁(yè)/共28頁(yè)第十五頁(yè)，共29頁(yè)。常見(jiàn)常見(jiàn)測(cè)試測(cè)試二、損耗(snho)測(cè)試：2、接頭損耗：在測(cè)試曲線上有時(shí)表現(xiàn)為一個(gè)上升(shngshng)臺(tái)階，即出現(xiàn)負(fù)損耗（假增益）現(xiàn)象。S（ ） （ ）2 上式分子中，第一項(xiàng)為波形下降的情況，其符號(hào)為正，第二項(xiàng)為波形上升的情況，其符號(hào)為負(fù)。第16頁(yè)/共28頁(yè)第十六頁(yè)，共29頁(yè)。常見(jiàn)常見(jiàn)測(cè)試測(cè)試二、損耗(snho)測(cè)試：2、

10、接頭損耗：在測(cè)試曲線(qxin)上有時(shí)表現(xiàn)為一個(gè)上升臺(tái)階，即出現(xiàn)負(fù)損耗（假增益）現(xiàn)象。 用OTDROTDR從某一個(gè)方向進(jìn)行光纖接頭損耗測(cè)試時(shí)，其結(jié)果會(huì)存在著誤差，只有所接續(xù)的兩根光纖參數(shù)一致時(shí)，誤差才為零。要消除這種誤差，對(duì)某個(gè)接頭來(lái)說(shuō)，其連接損耗必須是雙向測(cè)量，然后再取“平均值”。第17頁(yè)/共28頁(yè)第十七頁(yè)，共29頁(yè)。常見(jiàn)常見(jiàn)測(cè)試測(cè)試二、損耗(snho)測(cè)試：2、接頭損耗：在測(cè)試曲線上有時(shí)表現(xiàn)為一個(gè)上升臺(tái)階，即出現(xiàn)負(fù)損耗（假增益(zngy)）現(xiàn)象。 在實(shí)際工程中，要從兩個(gè)方向進(jìn)行接頭損耗的測(cè)量，如果將儀表前后搬動(dòng)，這樣費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，若配備兩套價(jià)格昂貴的儀表又顯得太浪費(fèi)?？蓪⒐饫w從一端（可在站內(nèi)

11、用活動(dòng)連接器）環(huán)連起來(lái)，這樣一臺(tái)OTDROTDR在一端即可進(jìn)行雙向測(cè)試，讀取兩個(gè)方向測(cè)試的損耗值，再進(jìn)行計(jì)算，便可得出較準(zhǔn)確的接頭損耗值。第18頁(yè)/共28頁(yè)第十八頁(yè)，共29頁(yè)。常見(jiàn)常見(jiàn)測(cè)試測(cè)試二、損耗(snho)測(cè)試：傳輸時(shí)間（對(duì)應(yīng)距離） 接收光功率（對(duì)數(shù)表示）3、損耗(snho)分布：看測(cè)試曲線的斜率及臺(tái)階、反射峰分布情況，斜率大的一段線路衰減就大。第19頁(yè)/共28頁(yè)第十九頁(yè)，共29頁(yè)。常見(jiàn)常見(jiàn)測(cè)試測(cè)試三、斷裂或缺陷(quxin)處測(cè)試： 通過(guò)從斷裂點(diǎn)或缺陷處返回的脈沖可以算出光纖斷裂點(diǎn)或缺陷到光纖輸入端的距離，即可迅速而準(zhǔn)確地找到故障點(diǎn)的位置。測(cè)量時(shí)，在波形(b xn)(b xn)上讀出背

12、向散射信號(hào)消失或損耗突然變得很大點(diǎn)即是( (與原測(cè)試波形(b xn)(b xn)相比較) )。第20頁(yè)/共28頁(yè)第二十頁(yè)，共29頁(yè)。第21頁(yè)/共28頁(yè)第二十一頁(yè)，共29頁(yè)。 在光纜線路的施工和維護(hù)中，對(duì)光纖進(jìn)行后向散射信號(hào)測(cè)試時(shí)，常發(fā)現(xiàn)屏幕上顯示的后向散射信號(hào)曲線有間斷現(xiàn)象，間斷點(diǎn)的上方出現(xiàn)斑點(diǎn)，這種現(xiàn)象稱為幻峰。它是出現(xiàn)在屏幕上的假象峰值，幻峰的存在將在一定程度上影響(yngxing)(yngxing)光纖的測(cè)試精確度，特別是在采用最小平方法測(cè)量光纖的連接損耗時(shí)，更是如此。第22頁(yè)/共28頁(yè)第二十二頁(yè)，共29頁(yè)。這兩種原因(yunyn)(yunyn)有一個(gè)共同點(diǎn)：幻峰產(chǎn)生的原因：1 1、由于

13、大菲涅爾反射而引起的二次反射；2 2、由于菲涅爾反射點(diǎn)與測(cè)試距離范圍之間、由于菲涅爾反射點(diǎn)與測(cè)試距離范圍之間的關(guān)系而引起的。的關(guān)系而引起的。菲涅爾反射信號(hào)遠(yuǎn)大于該點(diǎn)附近菲涅爾反射信號(hào)遠(yuǎn)大于該點(diǎn)附近(fjn)(fjn)的后向的后向散射信號(hào)。散射信號(hào)。第23頁(yè)/共28頁(yè)第二十三頁(yè)，共29頁(yè)?；梅瀣F(xiàn)象對(duì)光纖測(cè)試(csh)的影響：1 1、幻峰的出現(xiàn)使光纖故障點(diǎn)定位測(cè)試時(shí)，常把幻峰當(dāng)、幻峰的出現(xiàn)使光纖故障點(diǎn)定位測(cè)試時(shí)，常把幻峰當(dāng)作光纖故障點(diǎn)的菲涅爾反射峰，導(dǎo)致光纖故障點(diǎn)判作光纖故障點(diǎn)的菲涅爾反射峰，導(dǎo)致光纖故障點(diǎn)判斷錯(cuò)誤；斷錯(cuò)誤；2 2、幻峰的存在會(huì)使后向散射信號(hào)、幻峰的存在會(huì)使后向散射信號(hào)(xnho)

14、(xnho)曲線失真，曲線失真，使該點(diǎn)附近的光纖衰減測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)誤差；使該點(diǎn)附近的光纖衰減測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)誤差；3 3、幻峰現(xiàn)象，對(duì)采用最小平方法測(cè)量光纖連接損耗影、幻峰現(xiàn)象，對(duì)采用最小平方法測(cè)量光纖連接損耗影響也較大。響也較大。第24頁(yè)/共28頁(yè)第二十四頁(yè)，共29頁(yè)。區(qū)別(qbi)幻峰與實(shí)峰：1 1、檢查光纖配盤圖上的光纖死接頭和活動(dòng)接頭的位置；、檢查光纖配盤圖上的光纖死接頭和活動(dòng)接頭的位置；2 2、將其與屏幕上出現(xiàn)的菲涅反射峰進(jìn)行對(duì)照比較；、將其與屏幕上出現(xiàn)的菲涅反射峰進(jìn)行對(duì)照比較；3 3、如果菲涅爾反射點(diǎn)與配盤圖上的接續(xù)點(diǎn)位置不同，則為光纖故、如果菲涅爾反射點(diǎn)與配盤圖上的接續(xù)點(diǎn)位置不同，則為

15、光纖故障點(diǎn)或幻峰。障點(diǎn)或幻峰。4 4、在同一間距上，若出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)菲涅爾反射峰，則大的反射、在同一間距上，若出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)菲涅爾反射峰，則大的反射點(diǎn)實(shí)峰，其余為幻峰。點(diǎn)實(shí)峰，其余為幻峰。5 5、當(dāng)出現(xiàn)其它難于判斷的反射峰，可變換、當(dāng)出現(xiàn)其它難于判斷的反射峰，可變換(binhun)(binhun)測(cè)試距離范測(cè)試距離范圍，若變換圍，若變換(binhun)(binhun)前后出現(xiàn)的反射峰距離不變，則為實(shí)峰；前后出現(xiàn)的反射峰距離不變，則為實(shí)峰；如果在較大的距離范圍上此峰不再出現(xiàn)，則此峰為幻峰。如果在較大的距離范圍上此峰不再出現(xiàn)，則此峰為幻峰。第25頁(yè)/共28頁(yè)第二十五頁(yè)，共29頁(yè)?；梅宓南?xio

16、ch)與避免：1 1、如果判定幻峰是由于某連接器引起的，應(yīng)調(diào)節(jié)連接、如果判定幻峰是由于某連接器引起的，應(yīng)調(diào)節(jié)連接器使之出現(xiàn)最小反射，或在光纖接口加上匹配油；器使之出現(xiàn)最小反射，或在光纖接口加上匹配油；2 2、如果幻峰是由菲涅爾反射點(diǎn)與測(cè)試距離范圍之間的、如果幻峰是由菲涅爾反射點(diǎn)與測(cè)試距離范圍之間的關(guān)系而引起的，則選擇長(zhǎng)于被測(cè)光纖長(zhǎng)度兩倍的測(cè)關(guān)系而引起的，則選擇長(zhǎng)于被測(cè)光纖長(zhǎng)度兩倍的測(cè)試距離范圍；試距離范圍；3 3、用最小平方法、用最小平方法(fngf)(fngf)測(cè)試光纖接續(xù)損耗時(shí)，要避測(cè)試光纖接續(xù)損耗時(shí)，要避免免x1x1、x2x2、x3x3、x4x4等符號(hào)之間包含幻峰，或改用兩等符號(hào)之間包含幻峰，或改用兩點(diǎn)法測(cè)試。點(diǎn)法測(cè)試。第26頁(yè)/共28頁(yè)第二十六頁(yè)，共29頁(yè)。思考題：思考題：1、用OTDR對(duì)光纜線路進(jìn)行(jnxng)測(cè)試時(shí)，常見(jiàn)的測(cè)試項(xiàng)目有哪些？2、如何區(qū)別幻峰與實(shí)峰？3、用OTDR進(jìn)行(jnxng)測(cè)試時(shí)，如何消除和避免幻峰的出現(xiàn)？4 4、光纜線路障礙點(diǎn)查找的大致步驟是什么？、光纜線路障礙點(diǎn)查找的大致步驟是什么？5 5、糾正、糾正OTDROTDR障礙定位誤差的措施有哪些？障礙定位誤差的措施有哪些？6 6、光纜線路故障、光纜線路故障(gzhng)(gzhng)修復(fù)應(yīng)注意哪些問(wèn)題？修復(fù)應(yīng)注意哪些問(wèn)題？第27頁(yè)/共28頁(yè)第二十七頁(yè)，共29