OTDR介绍

OTDR介绍
光时域反射计 (OTDR) 是测量光纤特性的仪器。

是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射原理而制成。

通过OTDR 我们可以评估单根光纤或完整链路的特征属性。

可一目了然地看到损耗故障和事件间距离。

瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成。

OTDR就测量回到OTDR 端口的一部分散射光。

这些背向散射信号就表明了由光纤而导致的衰减（损耗/距离）程度。

菲涅尔反射是离散的反射，它是由整条光纤中的个别点而引起的，这些点是由造成反向系数改变的因素组成，例如玻璃与空气的间隙。

在这些点上，会有很强的背向散射光被反射回来。

因此，OTDR就是利用菲涅尔反射的信息来定位连接点，光纤终端或断点。

OTDR的工作原理就类似于一个雷达。

它先对光纤发出一个光脉冲信号，然后观察从光纤上各点返回(包括瑞利散射和菲涅尔反射)的激光的功率大小情况。

这个过程会重复地进行，然后将这些结果进行平均并以轨迹的形式来显示，这个轨迹就描绘了在整段光纤内信号的强弱。

通过分析轨迹可得出光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减等信息。

以下是最常见事件的典型轨迹图，纵轴代表功率，横轴代表距离。

一．光纤上的事件
光纤上的事件是指除光纤材料自身正常散射以外的任何导致损耗或反射的事物，包括各类连接及弯曲裂纹或断裂等损伤。

OTDR 轨迹在屏幕上以图形化方式显示测量结果。

纵轴代表功率，横轴代表距离。

以下是最常见事件的典型轨迹图
1.单光纤
单光纤产生下列轨迹，我们可看到缓慢下降的功率电平衰减和光纤开始和结束处的强反射
2.整个链路
整个链路的轨迹例如两个城市间的链路。

如下图所示除了正常的衰减以外还可看到链路结束后的事件和噪声。

3.光纤开始
如果使用正常的直插式连接器，光纤的开始总是显示前面连接器处的强反射。

4.光纤结束或断裂
多数情况下，会在光纤结束处，轨迹下降到噪声电平前看到强反射。

如果光纤中断或断裂则称为断裂。

断裂是非反射事件轨迹下降到噪声电平。

5.连接器和机械接头
链路内的连接器会同时导致反射和损耗。

熔融接头是非反射事件只能检测到损耗。

现在的熔融接头制作精良，几乎看不见这些接头。

在有不良的接头的情况下，可能会看到一些反射。

一些接头显示为增益器，功率电平似乎增加。

这是由接头前后的光纤后向散射系数不同造成的。

如果在一个方向上测量时，看到增益器，则从光纤的另一端进行测量。

将看到在光纤中此点的损耗增益器和损耗平均损耗值的差值，显示此点的实际损耗。

这就是建议您进行光纤的双向取平均测量的原因所在。

光纤的弯曲会导致损耗，但它们是非反射事件。

要区别弯曲与接头，应查看安装和维护记录。

在宏弯情况下损耗位于未知位置。

而接头是在记录的已知距离处。

如果测量在较高的波长处进行，则宏弯会显示出较高损耗，因此建议您进行多波长测量以便区分弯曲和接头
8.裂纹
裂纹是指导致反射和损耗的部分损坏的光纤。

9.光跳线
光跳线用于将 OTDR 连接到待测光纤，初始反射不包括光纤的开始，这样可更好地检验第一个连接器。

二、测量光纤特性的参数
OTDR的测试的测试数据结果与以下参数相关
1.折射率 IOR
OTDR显示的距离=(测量时间/2) x 光脉冲在光纤中的速度
= (测量时间/2) x （真空中光速/IOR）
折射率取决于所用光纤的材料因此应由光纤或光缆供应商提供。

了解所测量光纤的折射率是非常重要的。

由于折射率不准确所造成的误差通常大于仪器的误差
2.动态范围
动态范围是 OTDR 最重要的特性之一。

它指定了后向散射开始与噪声峰值间的最大功率损耗。

如果待测设备有较高的损耗，则远端会在噪声中消失，如果损耗较小端点会清晰地出现在噪声之上，可以检测断裂。

切记轨迹分布在噪声电平附近例如为测量 0.1 dB 接头轨迹必须高于噪声 6 dB ，并且需要大约 3 dB 来检测断裂。

这就是 OTDR 的动态范围必须至少大于系统总损耗 3 到 6 dB 的原因。

3.脉冲宽度
获得良好测量结果的关键参数之一。

是发射到光纤中的光脉冲的宽度。

它决定了距离分辨率。

而距离分辨率对于清楚地分离事件至关重要。

脉冲越短，距离分辨率越高，但是较短的脉冲，意味着动态范围较小，并且轨迹可能会有噪声。

如果要测量长距离，则需要高动态范围，因此脉冲必须较长，但是较长的脉冲将光纤在较宽的截面上平均，这意味着分辨率较低。

根据测量的特定目的，我们需要在高分辨率与高动态范围间进行折。

衷如果要测量相互接近的接头或连接器的损耗。

则应选择较短的脉冲宽度。

如果要检测远处的断裂。

则应选择较长的脉冲宽度。

短脉冲宽度
分辨率较高但是有更多的噪声，为缩短盲区并清楚地分离接近的事件，应减小脉冲宽度。

长脉冲宽度
动态范围较高但是死区较长，为减小噪声并检测远处的事件，应增加脉冲宽度。

4.衰减盲区
盲区是强反射覆盖了测量数据的那部分 OTDR 轨迹。

它的发生是由于强信号使接收器饱和，并且需要一定时间进行恢复。

衰减盲区描述了从反射事件的前沿到回到光纤后向散射电平的距离。

确定前沿的起始点比较容易，但确定恢复结束的时间比较困难，因此很多公司在反射后的后向散射处设定了+/- 0.5 dB 的限度。

盲区结束于后向散射停留在此容差带内的点。

衰减盲区主要取决于仪器设置。

5.事件盲区
事件盲区是为分别看到两个同类事件所需的两个事件间的最小距离。

例如如果有间隔两米的两个连接器，则可看到带有两个峰值的反射和峰值间的下降。

下降表明此处确实是来自两个不同事件的两个反射。

如果事件过于接近，则看不到下降因此就无法将它们分开。

事件盲区主要取决于仪器设置。