OTDR測試與誤差分析

【摘要】OTDR是光纜工程施工和光纜線路維護工作中最重要的測試儀器，能迅速的查找確定故障點的位置和判斷障礙的性質及類別，對分析光纖的主要特性參數能提供準確的數據。本文簡要介紹了OTDR的測試原理、測試方法，并重點對OTDR使用中測試數據與線路實際障礙點的誤差原因進行了分析。

【關鍵詞】OTDR測試誤差分析

OTDR是光纜工程施工和光纜線路維護工作中最重要的測試儀器，它能將長0-200公里光纖的完好情況和故障狀態，以一定斜率直線（曲線）的形式清晰的顯示在幾英寸的液晶屏上。根據事件表的數據，能迅速的查找確定故障點的位置和判斷障礙的性質及類別，對分析光纖的主要特性參數能提供準確的數據。OTDR主要是根據光學原理以及瑞利散射和菲涅爾反射理論制成的。在光纖線路的測試中，應盡量保持使用同一塊儀表進行某條線路的測試，各次測試時主要參數值的設置也應保持一致，這樣可以減少測試誤差，便于和上次的測試結果比較。即使使用不同型號的儀表進行測試，只要其動態范圍能達到要求，折射率、波長、脈寬、距離、均化時間等參數的設置亦和上一次的相同，這樣測試數據一般不會有大的差別。

一、OTDR測試

1.測試方式：利用OTDR進行光纖線路的測試，一般有三種方式，自動方式，手動方式，實時方式。當需要概覽整條線路的狀況時，采用自動方式，它只需要設置折射率、波長最基本的參數，其它由儀表在測試中自動設定，按下自動測試（測試）鍵，整條曲線和事件表都會被顯示，測試時間短，速度快，操作簡單，宜在查找故障的段落和部位時使用。手動方式需要對幾個主要的參數全部進行設置，主要用于對測試曲線上的事件進行詳細分析，一般通過變換、移動游標，放大曲線的某一段落等功能對事件進行準確定位，提高測試的分辨率，增加測試的精度，在光纖線路的實際測試中常被采用。實時方式是對曲線不斷的掃描刷新，由于曲線在不斷的跳動和變化，所以較少使用。

2. OTDR可測試的主要參數：（1）測纖長和事件點的位置。（2）測光纖的衰減和衰減分布情況。（3）測光纖的接頭損耗。（4）光纖全回損的測量。光纖距離的測量是以激光進入光纖到它遇到故障點返回光時域反射儀的時間間隔來計量纖長的。為了提高測量的精確度，應根據被測纖的長度設置合適的“距離范圍”和“脈沖寬度”，距離一般選被測纖長的1.5倍，使曲線占滿屏的2/3為宜。脈沖寬度直接影響著OTDR的動態范圍，隨著被測光纖長度的增加，脈沖寬度也應逐漸加大，脈寬越大，功率越大，可測的距離越長，但分辨率變低。脈寬越窄，分辨率越高，測量也就越精確。一般根據所測纖長，選擇一個適當大小的脈沖寬度，經常是試測兩次后，確定一個最佳值。光纖的衰減是客觀的反映光纖制作質量的一個參數，是光纖固有的損耗，它代表著光在光纖中傳輸光功率損耗的情況，相同長度的光纖衰減越小，光可傳輸的距離就越遠。衰減還包括光纖接頭、連接器、光纖彎曲斷裂等引起的損耗。

二、誤差分析

隨著OTDR制造技術的日益成熟，其測量精度也不斷提高，但是為什么實際操作中，測試的數據與線路上故障點的位置有較大的差距呢？下面我們對測試誤差進行簡要的分析。

2.1儀表的固有誤差

儀表的固有誤差包括刻度誤差和分辨率誤差，OTDR的采樣點數直接影響距離的分辨率。如OTDRMW9076B距離的測量精度為：±1m±3×測量距離×10E-5±標識分辨率，對于一定長度的光纖，前兩項是個常量，只有分辨率是可變的，所以要提高測量精度，采樣點數必須設置在較高的數值上。

2.2事件盲區引起的誤差

脈沖寬度設置的越寬，OTDR輸出的能量越大，可測的距離越遠，但使事件的盲區加大，降低了分辨率和測試精度，一般采用OTDR的縱橫向放大功能提高分辨率，減小讀數和測量誤差。如在光纜單盤檢測時，為了避開開始段較大的盲區，在OTDR輸出端口先接入幾百米的裸纖，這樣測試的數據就比較準確。若直接測，必須把游標打在盲區后曲線趨平直的地方，不然可能造成較大的測試誤差。

2.3儀表設置不當產生的誤差

距離范圍設置的比被測纖長小可產生較大的誤差；衰減的門限值設置的太大（一般設在0.01dB）使得光纖微彎、應力造成的輕微損傷、較小的接頭損耗等事件不能被找到，實際上降低了測量精度；設置的折射率和光纜上的標示值有偏差，能引起較大的誤差，折射率是個重要的參數，測試前應嚴格核實；均化時間對提高測試的信噪比有重要作用，為了提高測試精度，宜設較長的均化時間，但為了縮短測試時間，需要均化的時間要少，所以應統籌考慮；游標設置不正確，尤其在測接頭損耗和有反射的事件時，必須把游標設置在事件曲線的前沿上，錯誤的設置能造成大的誤差。

2.4其他原因

光纖插接件，連接器件不清潔，物理連接性能不良，可能引起較大的測試誤差，這在日常測試中經常碰到，它可以使曲線上產生嚴重的噪聲和毛刺，甚至曲線不能測出。細致的清潔工作有著重要的意義，測試中不可忽視。

以上產生的測試誤差通過正確的設置，細心的操作一般是可以避免或減小的，而且可以獲得準確可靠的測試數據。筆者曾組織用兩臺不同型號的OTDR對100多公里的光纖線路用同一根尾纖先后進行纖長的測試，在全自動方式下，兩塊儀表的測試數值只相差2-3米。

除了以上可能的誤差外，還應充分考慮光纜在敷設安裝時和資料的記載產生的偏差。OTDR測試的是光纜中光纖的物理長度，而光纜線路從竣工資料上的數據，經過敷設的過程，到每個標石上的數字，盡管進行過各種各樣的折算，仍會產生一些偏差。如接頭盒旁邊、進出局盤留纜的實際長度與資料的不一致性，光纜彎曲率所取值和實際敷設彎曲度存在著差別，纜內光纖扭絞系數與實際值的偏離，這些不確定的因素綜合起來構成了不可忽視的與實際物理長度的誤差，這可能是故障點定位不準確的又一個原因。

有時在實際測試時發現，對某一點，不同時間的兩次測試仍有或大或小的偏差，通過考察分析，測試的季節不同或這兩次測試時室外的溫度相差較大時，偏差也較大。光纜的熱脹冷縮是產生這種測試偏差的主要原因。光纜遇冷收縮產生斷纖的事例，可以充分說明這一現象。所以在做原始資料的測試時應備注當時的室外溫度和天氣情況，然后在維護中通過多次測試數據的比較，找到一個能接近實際變化的熱脹冷縮的系數。

資料的動態管理在實際維護中也有著重要的意義。測試產生的誤差，外界環境條件對光纜物理長度變化的影響是產生測試誤差的兩個主要因素，因此除了要求原始資料的準確、完整并確實與OTDR的實測數據相符外，還應對實測現場進行綜合分析，以測試數據為依據，找出附近段落的特殊點（如接頭盒），易受損點，估測和判斷可能的故障部位，在逐漸縮小故障部位的范圍中，找準故障點的位置。準確的測試數據和維護經驗的結合是快速準確定位故障點的最好辦法。

OTDR測試技能是理論知識和實踐經驗的有機結合，在實際的測試工作中要善于思考和不斷的總結，多分析測試實例找出產生誤差的根源，不斷提高測試精度，使對故障點的判斷和定位更加精細準確，縮短搶修的時間，減少因誤測誤判造成的不必要的人力和財物的浪費。

參考文獻

[1]胡先志等.光纜及工程應用，北京人民郵電出版社，1998年

[2]張引發等.光纜線路工程設計、施工與維護（第2版），電子工業出版社. 2007年

[3]原榮.光纖通信，電子工業出版社，2010年