OTDR測試誤差及規避方法探討

黃廣山

（山西省郵電建設工程有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

如今，城市軌道交通發展速度逐漸加快，在其信號、通信、監控、供電及自動售檢票等在內的各個專業系統中，光纜早已得到了大量的應用。OTDR是以光學原理、菲涅爾反射及瑞利散射等理論為根據制作而成，測試光纖線路時需要選擇同一儀表測試，并確保各參數值的設置是相同的，這樣能將誤差減少。測試中，即便選用的儀表型號不同，但凡動態范圍達標，且脈寬、折射率、距離、波長等參數設置沒有變化，基本上也不會產生差別太大的測試數據。

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工作過程可以當作是雷達，首先將一個信號發射至光纖，通過對返射的信息進行觀測，并不斷重復該過程得到結果。在此過程中，由于涉及了抽樣、量化及編碼等工作，儀表本身難免會產生一定偏差。

2 OTDR測試方式及主要應用

2.1 測試方式

通過OTDR來對光纖線路進行測試，就會考慮到實時、自動與手動三種相應的處理方式。第一，在進行實時處理中，要求對于刷新曲線進行不斷地掃描，但是因為曲線反復跳動和變化的緣故，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的設置即可，儀表在測試中能自動完成剩余參數的設定，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用相當廣泛。第三，通過手動的方式來設置主要的參數，主要是在測試曲線事件之中加以使用，在交換、移動游標的基礎上，將曲線某一段落功能進一步放大，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用。

2.2 主要應用

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；測量光纖全回損。現以測量光纖距離的應用為例詳細說明：測量光纖距離時，有關纖長計量主要是基于在進入光纖之后，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進行的。為了能夠進一步提升車輛的精確度，就應該考慮到合理的設置脈沖寬度和距離范圍，通常情況下以被測纖長1.5倍進行距離的設置，使曲面將屏的2/3占滿[2]。脈沖寬度會直接影響OTDR的動態范圍，當增加被測光纖長度的時候，其脈沖寬度也會得到相應的增加，脈寬越大，其實際的功率就會越大，同時，當可測距離增加之后，其對應的分辨率還會降低。脈寬越窄，其測量的結果就會更加的精確。一般來說，基于光纖長度作為依據，合理選擇脈沖的寬度，往往是連續進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，將光脈沖發送至被測光纖，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據，此時能呈現出更高的定位精度，然而相應地也會延長測試中耗費的時間，最終會產生更大的測試結果文件。因正負一個采樣點的緣故，光纖端點讀出值也會有差異產生，且分辨率設置可能會引起誤差超過8m的讀出值。

3.2 事件盲區誤差

設置的脈沖寬度增大后，OTDR輸出能量也會相應的加大，且能延長可測距離，但此時也會加大事件盲區，導致分辨率及測試精度下降，為了促進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誤差減少。如，在對光纜的單盤進行檢測的過程中，為了規避開始段的盲區，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據。如果直接測試，需在盲區后曲線趨于平直的位置打游標，否則測試結果會有較大誤差產生。

3.3 儀表設置不當誤差

設置的距離范圍如果小于被測纖長，會大幅提升產生誤差的幾率；衰減門限值一般為0.01dB，如果設置值過大，會導致光纖微彎，無法找到較小接頭損耗、應力構成的輕微損傷，最終導致測量精度下降；設置的折射率不同于光纜上標示值時，同樣會有誤差產生；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，均化時間需設置較長[3]。而要想將測試時間縮短，則需要減少設置的均化時間，總體而言需要統籌考慮；如果未能正確設置游標，特別是測接頭損耗與反射事件時，需在事件曲線前沿設置游標，一旦設置出錯就會有誤差產生。

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，進而導致測試誤差的出現。日常測試中，此類情況時常出現，一旦發生后曲線上會有嚴重毛刺、噪聲產生，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測試誤差規避方法

4.1 準確收集整理原始資料

日常測試中，需要及時收集、整理線路資料并準確核對，完整的光纜線路資料作為必要的依據，主要是服務測量與定位障礙使用。作為測試人員，還需要建立出對應的資料，滿足線路的需求。在實際的操作環節，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行對應的記錄，同時登記測試中使用的儀表型號、折射率等參數值，且要做好每處光纜余留的記錄。此外，接頭位置三維坐標、特殊地段、進室等光纜盤留長度也需要詳細、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 減少盲區影響

一方面，可加入一段假纖。測試條件有區別時，盲區也會有很大差異。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盲區范圍覆蓋。另一方面，調整脈沖寬度。幅度相同的脈沖條件下，脈寬長獲取的動態范圍更大，然而也會加大盲區[4]。實際測量中，應以被測線路實際情況為根據，合理進行脈沖寬度的選擇，在將背向散射信號曲線完整獲取的基礎上，盡量將盲區構成的影響減少。

4.3 正確使用儀器儀表

第一，設置參數。測試前，需要設定測試波長、折射率及脈寬等登記表參數。能否正確設置測試儀表基本參數，將會決定測量數據的可靠性與正確性。第二，選擇測試范圍檔。有關測試范圍檔的選擇中，應以不同長度被測物為根據，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。需要在相應拐點上放置光標位置，為促進準確度的提高，可結合OTDR放大功能。調節放大鍵能放大圖形至每格25m，分辨率不超過1m，此時取得的測試結果相當準確。

4.4 清潔接頭部位

測試端在OTDR接口端插入光線接頭前，需要認真做好相應的清潔工作，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，將由此可能構成的由于插入損耗過大而無法取得可靠的測量結果這一類情況規避，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粘合劑，因此只能使用酒精進行清潔。

5 結束語

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