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OTDR 光時(shí)域反射儀測(cè)試原理

來(lái)源:上海帝勃通信技術(shù)有限公司   2022年08月26日 10:38  

 OTDR 光時(shí)域反射儀

測(cè)試原理:
OTDR測(cè)試是通過(guò)發(fā)射光脈沖到光纖內(nèi),然后在OTDR端口接收返回的信息來(lái)進(jìn)行。當(dāng)光脈沖在光纖內(nèi)傳輸時(shí),會(huì)由于光纖本身的性質(zhì)、連接器、接合點(diǎn)、彎曲或其它類似的事件而產(chǎn)生散射、反射。其中一部分的散射和反射就會(huì)返回到OTDR中。返回的有用信息由OTDR的探測(cè)器來(lái)測(cè)量,它們就作為光纖內(nèi)不同位置上的時(shí)間或曲線片斷。

從發(fā)射信號(hào)到返回信號(hào)所用的時(shí)間,再確定光在玻璃物質(zhì)中的速度,就可以計(jì)算出距離。以下的公式就說(shuō)明了OTDR是如何測(cè)量距離的。

d=(c×t)/2(IOR)

在這個(gè)公式里,c是光在真空中的速度,而t是信號(hào)發(fā)射后到接收到信號(hào)(雙程)的總時(shí)間(兩值相乘除以2后就是單程的距離)。因?yàn)楣庠诓Aе幸仍谡婵罩械乃俣嚷詾榱司_地測(cè)量距離,被測(cè)的光纖必須要指明折射率(IOR)。IOR是由光纖生產(chǎn)商來(lái)標(biāo)明。

OTDR使用瑞利散射和菲涅爾反射來(lái)表征光纖的特性。瑞利散射是由于光信號(hào)沿著光纖產(chǎn)生無(wú)規(guī)律的散射而形成。OTDR就測(cè)量回到OTDR端口的一部分散射光。這些背向散射信號(hào)就表明了由光纖而導(dǎo)致的衰減(損耗/距離)程度。形成的軌跡是一條向下的曲線,它說(shuō)明了背向散射的功率不斷減小,這是由于經(jīng)過(guò)一段距離的傳輸后發(fā)射和背向散射的信號(hào)都有所損耗。

給定了光纖參數(shù)后,瑞利散射的功率就可以標(biāo)明出來(lái),如果波長(zhǎng)已知,它就與信號(hào)的脈沖寬度成比例:脈沖寬度越長(zhǎng),背向散射功率就越強(qiáng)。瑞利散射的功率還與發(fā)射信號(hào)的波長(zhǎng)有關(guān),波長(zhǎng)較短則功率較強(qiáng)。也就是說(shuō)用1310nm信號(hào)產(chǎn)生的軌跡會(huì)比1550nm信號(hào)所產(chǎn)生的軌跡的瑞利背向散射要高。

在高波長(zhǎng)區(qū)(超過(guò)1500nm),瑞利散射會(huì)持續(xù)減小,但另外一個(gè)叫紅外線衰減(或吸收)的現(xiàn)象會(huì)出現(xiàn),增加并導(dǎo)致了全部衰減值的增大。因此,1550nm是的衰減波長(zhǎng);這也說(shuō)明了為什么它是作為長(zhǎng)距離通信的波長(zhǎng)。很自然,這些現(xiàn)象也會(huì)影響到OTDR。作為1550nm波長(zhǎng)的OTDR,它也具有低的衰減性能,因此可以進(jìn)行長(zhǎng)距離的測(cè)試。而作為高衰減的1310nm或1625nm波長(zhǎng),OTDR的測(cè)試距離就必然受到限制,因?yàn)闇y(cè)試設(shè)備需要在OTDR軌跡中測(cè)出一個(gè)尖鋒,而且這個(gè)尖鋒的尾端會(huì)快速地落入到噪音中。

另一方面,菲涅爾反射是離散的反射,它是由整條光纖中的個(gè)別點(diǎn)而引起的,這些點(diǎn)是由造成反向系數(shù)改變的因素組成,例如玻璃與空氣的間隙。在這些點(diǎn)上,會(huì)有很強(qiáng)的背向散射光被反射回來(lái)。因此,OTDR就是利用菲涅爾反射的信息來(lái)定位連接點(diǎn),光纖終端或斷點(diǎn)。

換句話說(shuō),OTDR的工作原理就類似于一個(gè)雷達(dá)。它先對(duì)光纖發(fā)出一個(gè)信號(hào),然后觀察從某一點(diǎn)上返回來(lái)的是什么信息。這個(gè)過(guò)程會(huì)重復(fù)地進(jìn)行,然后將這些結(jié)果進(jìn)行平均并以軌跡的形式來(lái)顯示,這個(gè)軌跡就描繪了在整段光纖內(nèi)信號(hào)的強(qiáng)弱(或光纖的狀態(tài))。下圖就說(shuō)明了Mini-OTDR的一些基本組成。

Mini-OTDR一個(gè)最重要的性能,就是能從原有事物中進(jìn)行辨別,大型的OTDR,就有能力*、自動(dòng)地識(shí)別出光纖的范圍。這種新的能力大部分是源于使用了高級(jí)的分析軟件,這種軟件對(duì)OTDR的采樣進(jìn)行審查并創(chuàng)建一個(gè)事件表。這個(gè)事件表顯示了所有與軌跡有關(guān)的數(shù)據(jù),如故障類型,到故障點(diǎn)的距離,衰減,回?fù)p和熔接損耗。Mini-OTDR的性能緊緊地依賴于分析軟件,從而具有精確地識(shí)別事件的能力。



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