談光纖網(wǎng)的設(shè)計、施工與光纖的檢測

談光纖網(wǎng)的設(shè)計、施工與光纖的檢測題內(nèi)容：本文以攀鋼光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為實例,詳細(xì)的介紹了光纜網(wǎng)的設(shè)計思路、光纜線路的走向選擇原則、施工技術(shù)要求、接頭工藝及光纖長度、損耗、斷點等技術(shù)的測試方法和過程。

關(guān)鍵詞：光功率

抽樣脈沖

接續(xù)損耗

光纖技術(shù)在有線電視領(lǐng)域中的應(yīng)用是當(dāng)前電視技術(shù)發(fā)展的新突破,雖然光纖線路工程的設(shè)計和施工可參照原郵電部頒發(fā)的設(shè)計、施工標(biāo)準(zhǔn)、由于光纖電纜的傳輸介質(zhì)與同軸電纜有本質(zhì)上的區(qū)別,因而光纖電纜線路的設(shè)計、施工方法、標(biāo)準(zhǔn)要求和施工主要工序流程都有自已的特點,加上光纖的接續(xù)和測試所采用的儀器、工序完全不同于一般的同軸電纜,因此對光纖線路的設(shè)計、施工和測量工作有必要進行新的探討、本文以攀鋼礦山有線電視系統(tǒng)的改造升級為實例,介紹了光纖線路的設(shè)計、施工和測試情況,供同行參考。

一.光纖網(wǎng)的工程設(shè)計

光纖傳輸網(wǎng)的設(shè)計,即要根據(jù)本臺系統(tǒng)目前網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的實際需要,又要對今后技術(shù)發(fā)展、規(guī)劃、升級改造的需要作出預(yù)測,如系統(tǒng)傳輸帶寬一時確定不了的,應(yīng)對光分配系統(tǒng)分階段的作出升級計劃,但前端設(shè)備應(yīng)一次到位,避免今后重復(fù)投資。

幾年來電視傳輸技術(shù)在飛速發(fā)展,前端已選用750--860MHz設(shè)備,因此光設(shè)備的帶寬應(yīng)不低于860MHz,光發(fā)射機波長應(yīng)嚴(yán)格控制在1310±10nm范圍內(nèi),盡可能的接近G.652光纖零色散波長。

多路射頻信號的幅度進入光發(fā)射機時,應(yīng)盡量滿足生產(chǎn)廠光發(fā)射機入口電平標(biāo)準(zhǔn)。如我臺使用的光發(fā)射機的入口電平標(biāo)準(zhǔn)為80─85dB,當(dāng)以后再增加頻道時,應(yīng)按技術(shù)要求進行計算,調(diào)整光發(fā)射機入口電平,確?？偟纳漕l功率接近其光發(fā)射機的最佳入口電平。而光接收機收到的光功率也應(yīng)控制在所用設(shè)備的光接收指標(biāo)范圍之內(nèi)。

光鏈路設(shè)計時,應(yīng)全面考慮光纖電纜、光耦合器、光接頭、光活動接頭等引起的最大損耗量,要留有一定余量,便于今后光纖事故、光設(shè)備老化、線路變遷延長、升級改造發(fā)展時所需要補充的功率。

光纖網(wǎng)前端、光纖干線、電纜分配網(wǎng)的CSO、CTB、C/N三項主要技術(shù)指標(biāo)分配要合理,也要留有一定余量,便于今后因各種原因造成各部位指標(biāo)下降時調(diào)整使用。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)各生活區(qū)光節(jié)點的規(guī)模計劃,繪出現(xiàn)階段和今后發(fā)展光節(jié)點的位置圖。

根據(jù)已考慮的線路走向,進行現(xiàn)場實地勘測,確定光纜桿路、長度和路由,確定光纜接頭點,光分配器具體位置,以及各段光纜的芯數(shù)和光纜型號。

外部光纖線路路徑的選擇,應(yīng)按照布局合理,路徑最短,易施工、方便維修的原則進行,由于攀枝花地處海拔1100m的高山區(qū),地形復(fù)雜,施工難度大。為避免難度較大的測量工作,利用一張1:10000的航測地形圖作為線路設(shè)計走向的依據(jù),新的線路確定后,將確定的路由畫在1:10000的航測地形圖中,再根據(jù)比例算出全程線路的距離。

全程距離算出后,實際電纜的總長,還應(yīng)考慮以下幾方面因素：

a.應(yīng)加上從桿上引入地下電纜的長度S1

b.應(yīng)加上每一檔距弧垂的長度S2；端,所用鋼絞線要比一般線路大一級,確保光纜線路的安全。

光纖電纜穿越直流電氣化鐵路時,除要穿足夠大的鋼管保護外,還應(yīng)在保護鋼管的外面套上一根硬塑料管,這是因為直流電氣化鐵路的架空饋電線和回饋線之間會產(chǎn)生一種閘間電流,它會對地下埋設(shè)的金屬管網(wǎng)產(chǎn)生腐蝕性作用,套上硬塑料管后,可以有效的抑制直流電氣化鐵路閘間電流對鋼管的腐蝕能力。這與穿越一般鐵路和公路所采取的不同措施。

另外吊掛在電氣化鐵路兩側(cè)的鋼絞線要有良好的接地保護措施。

2、光纖的接續(xù)施工：

光纜的接續(xù)工作應(yīng)從前端或者尾端依次接續(xù),這樣便于電纜接續(xù)時,使光纖測試儀TFS3031型(雙波長)時域反射計能正常工作,并將自動記錄電纜的長度、損耗值等指標(biāo),并打印出來供技術(shù)人員分析和參考用。

光纖電纜接頭質(zhì)量的好壞是保證電纜損耗大小的關(guān)鍵工序,用手工接續(xù)的光纖接頭質(zhì)量較差,接頭損耗大。給傳輸更遠(yuǎn)距離的電視信號帶來一定限制。

因單模光纖芯線直徑只有10μｍ以下,接續(xù)精度要求很高,良好的接續(xù)是指在接續(xù)點上,沒有光傳輸?shù)牟贿B續(xù)現(xiàn)象。如果兩根光纖對接時少有微小的錯位、傾鈄、端面不平、有空隙,都會使接續(xù)點上產(chǎn)生不連續(xù)性,使一部分光功率變成散射損耗,或以反射波形返回發(fā)送端。接頭有空隙時,因玻璃纖維和空氣折射率的差異,引起反射。所以光纖接續(xù)時要防止以上現(xiàn)象出現(xiàn)。

當(dāng)前光纖的接續(xù),均采用進口儀器(如日本滕倉FSM─30S)熔接,它可自動找正對接頭、自動熔接、自動顯示熔接后的光纖接頭損耗,熔接后的光纖接頭損耗非常小,經(jīng)儀器測量結(jié)果證實,各接頭損耗都在0.01─0.03dB之間。設(shè)計時光纖每個接頭損耗按0.01─0.05dB計,均優(yōu)于原設(shè)計指標(biāo)。

光纖接續(xù)時應(yīng)在干凈、灰塵小的環(huán)境進行,如環(huán)境較差,必須采取相應(yīng)的措施,來保證光纖接續(xù)的正常進行。光纖接續(xù)前,破開光纜后,先將光纜和鋼絞線固定在中間接頭套管兩端的螺拴上,再用清潔劑、衛(wèi)生紙擦掉光纖電纜各護層之間的潤滑保護油,擦凈后,切斷多余長度的光纖后,方可將光纖塑料層剝掉,光纖用純酒精或者用去污力強的三氯甲烷擦凈。再用切刀將光纖切整齊,這樣才會對接時接觸面緊湊。如切斷后的斷面凸凹不齊,或者外表有殘缺點,應(yīng)重新再切,否則會使熔接后的光纖接點中產(chǎn)生汽泡,增大接頭損耗。接好后的光纖頭,儀器會自動顯示出該節(jié)點的損耗值,如損耗太大,要重接。

在自動熔接光纖接頭時,第一次自動熔接后如損耗太大,可用手動按鍵再熔接一次,如熔接次數(shù)過多,反而會使損耗值增大,實踐證明,一般最好一、二次完成熔接工作為最好。光纜接續(xù)完畢,要用軟膠將兩頭封嚴(yán)實,防止水份、潮氣侵入。光纜進水后,不僅會加速光纖老化,而且寒冷時水凍會結(jié)成冰,膨脹損壞光纖,即使在常溫下,(氫和氧化合物)也會致使光纖傳輸特性變壞,水分的長期浸入,光纖衰減會明顯增大,為防止水分進入光纜,在施工中,要著重注意,電纜溝中不能積水,光纖接好后,要密封接頭。

光纖接好頭后,將預(yù)先套上的塑料管移到光纖接頭位置,用電吹風(fēng)加溫封烤塑料套管,直到塑料套管與光纖蕊線外護層塑料熔成一體為止。

光纖接續(xù)完畢,其芯線要按規(guī)律盤在電纜接頭保護管中的光纖固定板上,要特別注意光纖接頭點不能盤成弧型,以免因張力過大而斷開,在施工時如忽視這一點,易造成光纖自動斷開,中斷電視信號。

光纜中除有光纖外,還有兩根以上銅蕊線用于通話和控制用,銅芯控制線的接頭方法與強電蕊線一樣,接頭要鍍上一層光亮的焊錫,確保接觸電阻值為最低。

三.光纖的測試

光纜的接頭和測試儀器是專用的,與普通的電纜接頭工具和檢測儀器完全不一樣。光纜接頭用的自動融接機和測距離、損耗用的光時域反射儀價格昂貴,但接頭質(zhì)量好損耗特別小,檢測距離誤差小,測距準(zhǔn)確、速度快。還有一種掌上使用的光功率、光電平測試儀非常輕巧方便。除此之外,還有幾種專用儀器。下面主要介紹用光時域反射計測試光纖電纜的情況。

在光纖施工時,光纖的長度,傳輸損耗是主要測量指標(biāo),用光時域反射計測量上述指標(biāo)操作方便,測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,TFS3031微型光時域反射計是一個結(jié)構(gòu)堅固,易于使用的微型光時域反射計(OTDR),非常適應(yīng)野外現(xiàn)場施工用,同時還提供對單?；蚨嗄９饫w系統(tǒng)的精確測量。

對電纜中每一個連接處的位置,反射極損耗可快捷并清晰地顯示在一個7英寸的大屏幕上。Tekranger是唯一微型光時域反射計,只要按單鍵,它就會告訴您在5米遠(yuǎn)處的接頭,以及100公里遠(yuǎn)的接頭情況。光時域反射計(Mini─OTDR)可自動地調(diào)整捕獲參數(shù)以提供最佳可能的分辨率,同時保持精確測量所必需的動態(tài)范圍。在捕獲時采用各種不同的脈沖寬度,這將獲得極為精確的波形。非常容易在顯示屏上讀出曲線,同時顯一張事件表,它將表明有關(guān)連接處的所有情況。

1、光纖長度的測試

該儀器對線路障礙進行測試、判斷、定點。在測試判斷障礙前,儀器光標(biāo)應(yīng)設(shè)在線路曲線末端裂斷點菲涅爾反射峰上升沿的始點。測試的精度與選用的纖蕊折射率n值和測試選用的脈沖寬度有關(guān)。由于測試長度的推導(dǎo)公式L＝ct/2n(式中C為真空時的光速,C＝3×10m/s,t為一個光脈沖從發(fā)射到經(jīng)線路末端菲涅爾反射后OTDR接收到這個光脈沖的時間)n值越準(zhǔn)所測結(jié)果越真實,所以測試時一定要以生產(chǎn)廠給定的n值設(shè)定例如：在施工瓜子坪─馬家灣光纜時,全線四個接頭施工完后,在用光時域反射計檢查每根光纖的技術(shù)指標(biāo)時,發(fā)現(xiàn)一根纖蕊距離縮短一半,證明這根光纖中斷,經(jīng)查原始資料,是第二個接頭4.2Km處光纜接頭中有一根光纖中斷。位置判斷準(zhǔn)確后,打開接頭盒,發(fā)現(xiàn)是施工時,光纖在接頭盒內(nèi),接頭融接點彎曲半徑小,受張力較大,因此斷開,重新接頭后,指標(biāo)均正常。

2、光纖損耗的測試

光纜施工完畢,若用光時域反射計所測的某根光纖接頭損耗特別大,在確定距離后,一定要打開接頭盒,重新接頭,這種情況一般是施工時遺留下來的問題。

運行中的光纜出現(xiàn)問題,如所測幾根光纖的衰減曲線出現(xiàn)臺階,在距離測定后,根據(jù)原始資料找到故障點,結(jié)果是火藥槍射擊打傷光纖,但未完全斷開所致。

3、光纖接續(xù)損耗的測試

測接頭損耗的方法之一是,用FSM─30s融接機將兩根光纖連接在一起,接頭完畢,在顯示屏上立即顯示剛接頭的衰減損耗值,操作人員可根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)確定該頭是否合格,若損耗太大,要斷開重新融接。

方法之二是用光時域計測接頭損耗,一般采用五點平均法,即把光標(biāo)設(shè)置在光纖接點上,光標(biāo)左邊的兩個點分別置于靠近測試端那根光纜的曲線平滑處,使兩點所成的直線與曲線盡量重合,光標(biāo)右邊兩點置于下一根光纖的曲線平滑位置,也讓兩點所成的直線與曲線盡量重合。這樣通過光標(biāo)兩側(cè)直線形成的"臺階"高低來表示光纖接續(xù)損耗的大小。

為了準(zhǔn)確測定故障點,維修檢測技術(shù)人員要熟悉0TDR儀表的固有誤差,掌握儀表折射率的隨機變化和光速取近似值產(chǎn)生的偏差,還要注意儀器操作不當(dāng)?shù)恼`差。在使用OTDR測線路時,一定要根據(jù)實際情況調(diào)好量程,選取合適的脈寬(pw),設(shè)定纖蕊折射率n值,在兩種波長(1310nm、1550nm)的激光器選擇中,根據(jù)線路將來傳輸使用的光波長,選取合適的波長值。設(shè)定好以上幾項參數(shù)后,方可進行線路光特性測試工作。

以上三種誤差都會影響測量線路故障的準(zhǔn)確性。儀器本身的誤差反映在距離分辨率上,它是由抽樣頻率和抽樣脈寬所決定,抽樣脈寬越小誤差越小,反之則誤差越大。而折射率的隨機性和檢修人員的操作方法則是直接影響距離誤差的主要原因,不同型號的光纖具有不同的折射率,所以對光纖進行測量時應(yīng)首先了解被測光纖的折射率,讓測試誤差降到最低。

用OTDR所測光纜的記錄資料,對今后維修查閱非常有用,當(dāng)光纜發(fā)生故障時,就可與原始資料OTDR數(shù)據(jù)加以比較,能較快的斷定故障點位置,可立即排除故障。如資料變動后不修改,會給今后的工作帶來想象不到的困難。

下圖是我臺施工17.62Km光纖線路時,用TF3030光時域計