第七章 性能測(cè)試與監(jiān)控

1、第七章第七章基本測(cè)試及設(shè)備基本測(cè)試及設(shè)備祖國(guó)祖國(guó) 榮譽(yù)榮譽(yù) 責(zé)任責(zé)任 ZUGUO RONGYU ZERENZUGUO RONGYU ZEREN光時(shí)域反射計(jì)（光時(shí)域反射計(jì)（OTDROTDR）光功率測(cè)量光功率測(cè)量基本測(cè)試內(nèi)容及設(shè)備基本測(cè)試內(nèi)容及設(shè)備光纖損耗的測(cè)量光纖損耗的測(cè)量通信光纜線路障礙測(cè)試通信光纜線路障礙測(cè)試7.1 基本測(cè)試內(nèi)容及設(shè)備基本測(cè)試內(nèi)容及設(shè)備l光纖的衰減和衰減分布情況；光纖的衰減和衰減分布情況；l光纖損耗；光纖損耗；l光纖的接頭損耗；光纖的接頭損耗；l光纖的長(zhǎng)度、障礙點(diǎn)的位置；光纖的長(zhǎng)度、障礙點(diǎn)的位置；l光纜護(hù)層對(duì)地絕緣；光纜護(hù)層對(duì)地絕緣；l接地電阻。接地電阻?；緶y(cè)試內(nèi)容基本測(cè)試

2、內(nèi)容需測(cè)試的工序需測(cè)試的工序光纜通信工程的工程測(cè)試和維護(hù)測(cè)試有:光纜敷設(shè)前的單盤檢驗(yàn)測(cè)試光纜接續(xù)的光纖接頭損耗測(cè)試工程完工時(shí)的中繼段光纖衰減的測(cè)試通信光纜線路障礙測(cè)試測(cè)試的儀表測(cè)試的儀表光源、光衰減器、光功率計(jì)；光時(shí)域反射儀（OTDR）；光損耗測(cè)試儀；光纖尋障儀、光纖顯微鏡、光萬(wàn)用表、光回?fù)p測(cè)試儀、光纖電話、光纖識(shí)別器、光纖端面檢測(cè)儀；地阻儀。一、光一、光 衰衰 減減 器器l光衰減器是對(duì)光信號(hào)進(jìn)行衰減的器件。l光衰減器有兩種類型，即可變光衰減器和固定光衰減器。l衰減光功率的方法有：反射一部分光，吸收一部分光，在空間遮擋一部分光，用偏振片選擇光的偏振面等。二、常二、常 用用 光光 源源l光纖通信

3、測(cè)量中使用的光源有三種：穩(wěn)定光源、白色光源（即寬譜線光源）及可見光光源。三、光三、光 功功 率率 計(jì)計(jì) u光功率計(jì)是用來(lái)測(cè)量光功率大小、線路損耗、系統(tǒng)富裕度及接收機(jī)靈敏度等的儀表。u根據(jù)可接收光功率大小的不同，可分成高光平型（測(cè)量范圍為1040dBm）、中光平型（范圍為055dBm）和低光平型（范圍為：090dBm）三類；u根據(jù)光波長(zhǎng)的不同，可分為長(zhǎng)波長(zhǎng)型（范圍為1.01.7m）、短波長(zhǎng)型（范圍為0.41.1m）和全波長(zhǎng)型（范圍為0.71.6m）三類；四、光纖識(shí)別器四、光纖識(shí)別器l它是一個(gè)很靈敏的光電探測(cè)器。當(dāng)你將一根光纖彎曲時(shí)，有些光會(huì)從纖芯中輻射出來(lái)。這些光就會(huì)被光纖識(shí)別器檢測(cè)到，技術(shù)人員

4、根據(jù)這些光可以將多芯光纜或是接插板中的單根光纖從其他光纖中標(biāo)識(shí)出來(lái)。光纖識(shí)別器可以在不影響傳輸?shù)那闆r下檢測(cè)光的狀態(tài)及方向。為了使這項(xiàng)工作更為簡(jiǎn)單，通常會(huì)在發(fā)送端將測(cè)試信號(hào)調(diào)制成270Hz、1000Hz或2000Hz并注入特定的光纖中。大多數(shù)的光纖識(shí)別器用于工作波長(zhǎng)為1310nm或1550nm的單模光纖光纜，最好的光纖識(shí)別器是可以利用宏彎技術(shù)在線地識(shí)別光纜和測(cè)試光纜中的傳輸方向和功率。 五、故障定位器五、故障定位器l此設(shè)備基于激光二極管可見光（紅光）源，當(dāng)光注入光纖時(shí)，若出現(xiàn)光纖斷裂、連接器故障、彎曲過(guò)度、熔接質(zhì)量差等類似的故障時(shí)，通過(guò)發(fā)射到光纖的光就可以對(duì)光纖的故障進(jìn)行可視定位。可視故障定位器

5、以連續(xù)波（CW）或脈沖的模式發(fā)射。典型的頻率為1Hz或2Hz，但也可工作在kHz的范圍。通常的輸出功率為0dBm(1Mw)或更少，工作距離為2到5km，并支持所有的通用連接器。 六、光時(shí)域反射儀（六、光時(shí)域反射儀（OTDR）l光時(shí)域反射儀（OTDR）：測(cè)量光纖的插入損耗、反射損耗、光纖鏈路損耗、光纖長(zhǎng)度、光纖故障點(diǎn)的位置及光功率沿路由長(zhǎng)度的分布情況（即P-L曲線）等。7.2 光功率測(cè)量光功率測(cè)量一、光功率的定義： 光功率是光在單位時(shí)間內(nèi)所做的功。光功率單位常用毫瓦(mw)和分貝(dB)表示，其中兩者的關(guān)系為：1mw=0dB，而小于1mw的分貝為負(fù)值。 dB(Decibel，分貝) 是一個(gè)純計(jì)數(shù)

6、單位，本意是表示兩個(gè)量的比值大小，沒(méi)有單位。為了獲得光功率，首先看看它的物理基礎(chǔ)以及與其有關(guān)的其他光學(xué)量。光子，光子有一個(gè)確定的能量，這與其波長(zhǎng)有關(guān)。光子能量E與波長(zhǎng)之間的關(guān)系是E=hc/光功率P的測(cè)量的是光子到達(dá)光電探測(cè)器的比率，能量的比率隨時(shí)間改變，光功率是時(shí)間的函數(shù)。光功率的測(cè)量可以被分為兩類：峰值功率和平均功率。峰值功率是一個(gè)脈沖的最大功率；平均功率是測(cè)量相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間的功率的平均值。光電探測(cè)器的靈敏度通常由平均功率表示；而輸出功率通常是峰值功率。二、光功率計(jì) 光功率計(jì)（optical power meter ）是指用于測(cè)量絕對(duì)光功率或通過(guò)一段光纖的光功率相對(duì)損耗的儀器。下面是數(shù)字光功率

7、計(jì)的基本工作原理框圖。 數(shù)字光功率計(jì)的基本工作原理它首先把傳輸過(guò)來(lái)的光信號(hào)投射在 PIN 光探測(cè)器的光敏面上以將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏髟俳?jīng)過(guò) I /V 變換電路和放大電路得到電壓信號(hào)。然后把這個(gè)信號(hào)送到低通濾波器進(jìn)行濾波及響應(yīng)度補(bǔ)償放大，以得到與功率值相對(duì)應(yīng)的直流電壓，之后再將該電壓經(jīng) A /D 轉(zhuǎn)換，以得到表示功率大小的數(shù)字量，最后通過(guò) CPU 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和判斷后，將數(shù)據(jù)送入數(shù)碼管LCD進(jìn)行功率顯示或指示。光功率測(cè)試光功率測(cè)試 l光功率測(cè)試光功率測(cè)試l光功率測(cè)試如下圖所示，測(cè)試操作如下：l設(shè)置光功率計(jì)的接收光波長(zhǎng)與被測(cè)光波長(zhǎng)相同；設(shè)置光功率計(jì)的接收光波長(zhǎng)與被測(cè)光波長(zhǎng)相同；l將測(cè)試用尾纖的一端連接被測(cè)

8、光板的將測(cè)試用尾纖的一端連接被測(cè)光板的OUT接口接口；l將此尾纖的另一端連接光功率計(jì)的測(cè)試輸入口，待接收光將此尾纖的另一端連接光功率計(jì)的測(cè)試輸入口，待接收光功率穩(wěn)定后，讀出光功率值，即為該光接口板的光功率。功率穩(wěn)定后，讀出光功率值，即為該光接口板的光功率。光功率計(jì)光接口板測(cè)試光口OUTIN尾纖-l測(cè)量注意事項(xiàng)測(cè)量注意事項(xiàng)：l該項(xiàng)測(cè)試一定要保證光纖連接頭清潔，連接良好，包括光板拉手條上法蘭盤的連接、清潔。l事先測(cè)試尾纖的衰耗。l單模和多模光接口應(yīng)使用不同的尾纖。l測(cè)試時(shí)應(yīng)根據(jù)接口類型選用FC/PC（圓頭）或SC/PC（方頭）連接頭的尾纖。l光功率計(jì)應(yīng)在均方根模式下測(cè)量測(cè)量時(shí)光功率異常的原因測(cè)量時(shí)

9、光功率異常的原因 l1、光連接器未連接好l2、光纖曲率半徑過(guò)小，整個(gè)光路上的任何部 分光纖轉(zhuǎn)彎半徑不能小于4cml3、光纖接頭或光接口被污染。 7.2 光時(shí)域反射計(jì)（光時(shí)域反射計(jì)（OTDR）l光時(shí)域反射計(jì)（Optical Time Domain Reflectometer）：它應(yīng)用于各種光通信網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試,包括測(cè)試光纖傳輸系統(tǒng)中的。 MTS-2000 手持式OTDROTDR原理框圖 OTDR的用途用用OTDR可可測(cè)量測(cè)量測(cè)纖長(zhǎng)和事件點(diǎn)的位置；測(cè)光纖的衰減和衰減分布情況；測(cè)光纖的接頭損耗；光纖全回?fù)p的測(cè)量；l（1）背向散射：光纖自身反射回的光信號(hào)。l（2）非反射事件：光纖中的熔接頭和微彎都會(huì)帶來(lái)?yè)p

10、耗，但不會(huì)引起反射。l（3）反射事件：活動(dòng)連接器、機(jī)械接頭和光纖中的斷裂點(diǎn)都會(huì)引起損耗和反射幅度較大的事件。l（4）光纖末端：基本術(shù)語(yǔ)OTDR測(cè)試事件類型及顯示 OTDR的性能參數(shù) （1）、動(dòng)態(tài)范圍： 定義：把初始背向散射電平與噪聲電平的差值（dB）定義為動(dòng)態(tài)范圍。 動(dòng)態(tài)范圍的作用：動(dòng)態(tài)范圍可決定最大測(cè)量長(zhǎng)度 。 動(dòng)態(tài)范圍的表示方法：有峰-峰值（又稱峰值動(dòng)態(tài)范圍）和信噪比（SNR1）兩種表示方法。 l動(dòng)態(tài)范圍大小決定儀器可測(cè)量光纖的最大長(zhǎng)度。 動(dòng)態(tài)范圍的應(yīng)用OTDR的性能參數(shù)l初始背向散射電平與一定測(cè)量精度下的可識(shí)別事件點(diǎn)電平的最大衰減差值被定義為測(cè)量范圍 。 測(cè)量范圍與動(dòng)態(tài)范圍的關(guān)系OTDR

11、的性能參數(shù)l距離刻度是表示OTDR測(cè)量光纖的長(zhǎng)度指標(biāo)，是OTDR的主要參數(shù)。 距離刻度OTDR的性能參數(shù) 定義 由活動(dòng)連接器和機(jī)械接頭等特征點(diǎn)產(chǎn)生反射（菲涅爾反射）后，引起OTDR接收端飽和而帶來(lái)的一系列“盲點(diǎn)”稱為盲區(qū)。 衰減盲區(qū)： 事件盲區(qū)：（2）盲區(qū)OTDR的性能參數(shù)l盲區(qū)：決定OTDR橫軸上事件的精確程度。l動(dòng)態(tài)范圍：決定OTDR縱軸上事件的損耗情況和可測(cè)光纖的最大距離。l影響動(dòng)態(tài)范圍和盲區(qū)的因素： a脈寬的影響b平均時(shí)間對(duì)動(dòng)態(tài)范圍的影響 c反射對(duì)盲區(qū)的影響 盲區(qū)和動(dòng)態(tài)范圍間的關(guān)系OTDR的性能參數(shù)平均時(shí)間對(duì)動(dòng)態(tài)范圍的影響 OTDR的性能參數(shù)距離精度是指測(cè)試長(zhǎng)度時(shí)儀表的準(zhǔn)確度（又叫一點(diǎn)

12、分辨率）。OTDR的距離精度與儀表的采樣間隔、時(shí)鐘精度、光纖折射率、光纜的成纜因素和儀表的測(cè)試誤差有關(guān)。 準(zhǔn)確度的高低與脈沖寬度、測(cè)試系統(tǒng)的信噪比有關(guān),脈沖寬度越窄準(zhǔn)確度越高。（3）距離精度OTDR的性能參數(shù)7.4光纖損耗的測(cè)量光纖損耗的測(cè)量 衰減表明光纖對(duì)光能的傳輸損耗，對(duì)光纖通信系統(tǒng)的傳輸距離有決定性影響。損耗：衰減：式中，L為被測(cè)光纖長(zhǎng)度(km)，P1和P2分別為輸入光功率和輸出光功率(mW或W)。測(cè)量有剪斷法、插入損耗法和背向散射法p1p2)/(lg1021KmdBppLLAa）（）（dBP)(P10lg)A(21 各類光纖的典型衰減常數(shù) 光纖類別波 長(zhǎng) 區(qū)（nm） 衰減常數(shù)技術(shù)指標(biāo)(

13、 dB/km)G.6521260-13600.51530-15650.281565-16XX0.35G.6551530-15650.281565-16XX0.351、剪剪斷法斷法 剪斷法是一種測(cè)量精度最好的辦法，但是其缺點(diǎn)是要截?cái)喙饫w，有破壞性。（1）在輸出端接光功率計(jì)，測(cè)出輸出光功率為）在輸出端接光功率計(jì)，測(cè)出輸出光功率為P1(dBm) ；（2）在輸入端）在輸入端2米處剪斷米處剪斷光纖光纖，接入光功率計(jì)，測(cè)出輸出光，接入光功率計(jì)，測(cè)出輸出光功率為功率為P2（ dBm）；）； 即即光纖光纖損耗為：損耗為：A=P1-P2（dB）2、插入法、插入法儀表：光損耗測(cè)試儀測(cè)量原理：與剪斷法原理類似，只不

14、過(guò)用2米長(zhǎng)的參考光纖的輸出光功率代替輸入光功率，測(cè)試結(jié)果精確度較高，但受活動(dòng)連接器的連接效果影響較大，一般用在中繼段衰減的測(cè)試。參考設(shè)置 測(cè)試設(shè)置 3、背向散射法背向散射法儀表：光時(shí)域反射儀（OTDR）法測(cè)量原理：主要根據(jù)瑞利散射和菲涅爾反射理論制成。 背向散射法與剪斷法，以及插人損耗法相比，背向散射法與剪斷法，以及插人損耗法相比，突出的突出的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是是1它是一種非破壞性的測(cè)量方法。2它是一種單端口測(cè)量法，即測(cè)量只需在光纖的 一端進(jìn)行。3它可以提供光纖損耗與長(zhǎng)度關(guān)系的詳細(xì)信息。因此，可檢測(cè)光纖的物理缺陷或斷裂點(diǎn)位置，測(cè)量接頭損耗和位置，以及測(cè)量光纖長(zhǎng)度等。使用OTDR需設(shè)置的參數(shù)距離范圍距離

15、范圍：距離一般選被測(cè)纖長(zhǎng)的：距離一般選被測(cè)纖長(zhǎng)的1.5倍倍,使曲線占滿屏的使曲線占滿屏的2/3為宜；為宜；脈沖寬度脈沖寬度：脈寬越大，功率越大，可測(cè)的距離越長(zhǎng)，但分：脈寬越大，功率越大，可測(cè)的距離越長(zhǎng)，但分辨率變低。脈寬越窄，分辨率越高，測(cè)量也就越精確。即辨率變低。脈寬越窄，分辨率越高，測(cè)量也就越精確。即長(zhǎng)距離用寬脈寬，短距離用窄脈寬；長(zhǎng)距離用寬脈寬，短距離用窄脈寬；選擇光纖的工作波長(zhǎng)選擇光纖的工作波長(zhǎng)：與光纖實(shí)際工作波長(zhǎng)一致；：與光纖實(shí)際工作波長(zhǎng)一致；設(shè)置光纖的折射率：設(shè)置光纖的折射率：與光纖實(shí)際的折射率一致，與光纖實(shí)際的折射率一致，SMSM一般為一般為1.45 1.45 1.48 1.48

16、；7.5 通信光纜線路障礙測(cè)試通信光纜線路障礙測(cè)試 在光傳輸系統(tǒng)故障處理中故障定位的一般思路為：先外部、后傳輸，即在故障定位時(shí)，先排除外部的可能因素，如光纖斷裂、電源中斷等，然后再考慮傳輸設(shè)備故障。 在確定線路障礙后，用OTDR對(duì)線路測(cè)試，以確定障礙的性質(zhì)和部位，當(dāng)遇到自然災(zāi)害或外界施工等外力影響造成光纜線路阻斷時(shí)，查修人 員根據(jù)測(cè)試人員提供的位置，一般比較容易找到。但有些時(shí)候不容易從路由上的異?，F(xiàn)象找到障礙地點(diǎn)，這時(shí)，必須根據(jù)OTDR測(cè)出障礙點(diǎn)到測(cè)試點(diǎn)的距離，與原始測(cè)試資料進(jìn)行核對(duì)，查出障礙點(diǎn)處于個(gè)哪個(gè)區(qū)段，再通過(guò)必要的換算后，再精確丈量其間的地面距離，直至找到障礙點(diǎn)的具體位置。 l 用OTDR儀測(cè)試出故障點(diǎn)到測(cè)試端的距離l 查找光纜線路障礙點(diǎn)的具體