OTDR 测试

OTDR 的工作原理

OTDR 将激光二极管生成的脉冲光能量注入光纤的一个末端。光电二极管在一段时间内测量（反射和散射回的）返回光能量，并将其转换为经过放大和取样的电值，该值将以图形方式显示在屏幕上。

OTDR 测量无源光网络元素（也称为“事件”）的位置和损耗。每个事件的位置或距离依据沿光纤移动的光脉冲的往返时间计算而得。损耗依据回波信号（反向散射效应）的幅值计算而得。

大多数现代 OTDR 都会通过在一段称为自动配置或自动测试的过程中发出测试脉冲，从而自动选择适用于特定光纤的最佳采集参数。

OTDR 测试类比

OTDR 与随着技术转变为光纤而逐步被其取代的铜线信号完整性测试有一些明显的相似之处。但是，为了形象地介绍 OTDR 测试的前提，可以使用超声波技术来进行更有用的类比。

在医学成像应用中，超声换能器的振动元件会产生人耳听不见的高频率 (≥20KHz) 声波。与光波很像，这些声波会被吸收、反射回来源或散射到各个方向，具体情况取决于距换能器的距离以及所分析材料的特性。返回到换能器的声波的频率、方向和强度提供了足够的数据，用于创建内部解剖特征详细而准确的图像。

OTDR 测试术语

利用一些对于 OTDR 测试程序必不可少的概念了解 OTDR 背后的技术。

• 衰减

  光信号在传输过程中功率的减少。 衰减以每千米分贝数（dB/千米）表示。信号中的衰减可能是由接头、连接或光纤本身内的固有损耗造成的。在评估整体性能时，了解系统的衰减至关重要

• 反向散射

  用于描述光波沿其来源方向反向漫射的术语。反向散射量是总体衰减的一项指标，因为反射回光源的光表示下行信号强度的损耗。在 OTDR 测试中，反射散射光的光量只有测试脉冲的大约百万分之一

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• 反射系数

  对击打在光反射表面上的光的比例进行的一项测量。与反射散射光不同，反射光直接返回到光源，而不是在多个方向上漫射。连接和接头会将光反射回光源，这样，适当的 OTDR 测试便能确定位置、状况变化以及这些元素中的信号损耗。

• 折射

  折射是指光波在从一种材料类型传递到另一种材料类型时发生的弯曲。反射的光量由通过接头联接的两条光纤的折射率差异、玻璃纤维中的杂质、连接器中的物质变化或者所铺设光缆内包含的任何其他物质变化确定。

OTDR 测试程序

OTDR 测试程序取决于设备类型和所测试的光缆线路，以及测试的目标。不过，有一些对于任何应用都很重要的通用 OTDR 测试程序。

• 参考光缆

  在将任何设备连接到参考光缆以及要测试的光纤之前，首要步骤是对将为测量配对的每个连接器（OTDR 端口、参考光缆、配线架等）进行检测。在“光纤检测”页面上详细了解 VIAVI 的“先检查，后连接”方法。

  OTDR 测试设置的下一步是在光纤链路的任一端适当地连接发射光缆和接收光缆。发射光缆是 OTDR 和光纤链路之间的链路，用于稳定测试脉冲，并使 OTDR 能够从传输测试脉冲中恢复，以便“查看”或对所测试光纤的第一个连接器进行特征分析。所选的对接连接器必须兼容，才能最大程度地减小此接合点中的反射系数。想像一个软管龙头，与其连接的软管发生松动或弯曲，从而导致漏水以及水从接合点处向后射出。对于 OTDR 测试，类似的结果是，不良连接导致反射的激光太多，并且/或者连接器和光缆一端之间出现空隙。像这样的不良发射状况会导致 OTDR 测试的接收器出现过载，并大大降低传递到所测试光纤线路中的激光脉冲功率，这意味着您将只能“看到”光纤较短初始段或对其进行特征分析。线路远端的接收光缆将提供一个范例，可帮助准确地测量总长度，以及线路最后一个连接器处的损耗。详细了解光纤特征分析.

• OTDR 测试参数

  要想真正专业地利用先进的 OTDR，需要理解仪器上可用的 OTDR 测试参数，并针对分辨率和准确性对参数进行优化。OTDR 测试参数设置通常包括以下各项。

  • 范围: 根据光纤总长度设置适当的范围（距离）
  • 脉冲宽度: 设置发射的每个激光脉冲的持续时间
  • 采集时间:设置用于对反射光的测量结果求平均值的持续时间
  • 折射指数: 与所测试光缆材料的指数相匹配

  通常，光缆线路的长度可通过设备设置实现并控制分辨率级别。要测试更长的线路，可能需要在灵敏度方面做出让步。通过增加信噪比，平均时间越长，越可以改善分辨率，从而使测试曲线中呈现的数据“变平滑”。

  在 OTDR 测试设置期间，可以对总体系统的损耗阈值进行预编程，也可以针对每个连接和接头单独进行预编程。这些阈值可能以行业或特定于项目的 OTDR 测试标准为基础。可以使用系统标记为所测试的每个元素指明虚拟起始点和中止点。

• OTDR 自动测试

  尽管许多 OTDR 测试模型都包括允许设备自动确定系统最佳设置的“自动测试”功能，但务必要了解这些基础设置是什么，以及这些设置会对结果产生怎样的影响。更新的“自动测试”利用多个脉冲宽度，以便利用最佳宽度对链路开头处的结束事件、中间的接头或分路器以及光纤链路的远端部分准确地进行特征分析。尽管此功能可节省大量的设置时间，但它可能相当于相机的“自动对焦”模式，在专业摄影师的手里可以得到改进。

解读 OTDR 测试结果

OTDR 测试完成后，系统将同时以数字和图形格式显示 OTDR 测试结果。 显示内容的 x 轴将指明距离，而 y 轴将以 dB 为单位显示信号损耗。此图形（也称为轨线）将称为每个连接、接头或破裂处的位置，并清楚地显示每个元素的信号损耗和反射特征。好的 OTDR 测试设备会将此轨线转换为图标式线性视图，其中的每个元素和事件都以浅显易懂的图标表示，让您能立即看到通过/未通过信息，并清晰地显示每个组件/事件的名称。

OTDR 测试设备的类型

尽管功能集和成本大为迥异，但目前市面上的 OTDR 测试设备主要分为两种类型。

• 台式 OTDR 测试设备

  此术语通常描述实验室和生产工厂中使用的 OTDR 测试设备。台式 OTDR 测试设备可放在实验室工作台上或生产试验间中，并通常有较大的显示屏和直接交流（插座）电源。这种类型的 OTDR 测试设备还可能以连接到主机的插入式端口的形式具备扩展能力，例如用于 MPO 测试的光开关设备。尽管对于这种类型的 OTDR 测试设备而言成本通常较高，但在需要使用高准确性、高灵敏度或长期的测量数据（具有固有的更高脉冲强度）来生成更准确的 OTDR 测试结果时，可能需要这种类型的设备。

• 手持式 OTDR 测试设备

  顾名思义， 手持式 OTDR 测试设备轻巧（不到 1 千克）、便携、通常以电池供电，并针对现场使用进行了优化。性价比针对承包商和光纤安装商为多种应用构建、认证光缆及排查光缆故障进行了优化。用户界面通常简洁明了，因此任何技术人员只需经过最基本的培训便可操作该设备并理解 OTDR 测试结果。提供的各种连接功能（例如 Wi-Fi 或蓝牙）便于工作流获取作业指令和传输测试结果。

• 嵌入式或机架安装式 OTDR 测试设备

  嵌入式 OTDR 测试设备的大小与一张电路板相当。它们设计得尽可能小的目的是为了适合放在网络设备或监控系统中。它们通常会像电子元件一样大量生产，从而优化成本。对光纤网络基础设施进行连续主动监控的需求不断增长，使得它们成为了将来的资本构成要素。机架安装式 OTDR 结合了光开关，可使用一个例程来自动轮转测试多条光纤。该例程可优先考虑非常关键的光纤或重要的客户。这些光纤监控应用可用于在线监控或暗纤非在线监控.

OTDR 规格

要想针对专门的应用选择正确的 OTDR，务必要了解 OTDR 规格。

• 动态范围

  动态范围是 OTDR 最重要的特征，因为它确定光纤的最大可观测长度。动态范围越高，信噪比就越高，就能更好地进行轨线和事件检测。由于没有所有制造商都使用的标准计算方法，因此动态范围相对难以确定。动态范围的定义是：光纤近端的反向散射轨线的外推点与光纤尾端之后本底噪声的上限之间的差异。动态范围以分贝 (dB) 表示。测量时长为三分钟，结果取平均值。

• 事件盲区

  事件盲区 (EDZ) 是指区分两个连续非饱和反射事件（通常为两个连接）的最短距离。在多个反射事件的间距比 EDZ 更小的情况下，OTDR 会将它们显示为一个事件。EDZ 取决于脉冲宽度。脉冲宽度越小，EDZ 就越小。

• 衰减盲区

  在 IEC 61745 标准中，衰减盲区定义为反射（例如连接器）或衰减（例如接头）事件后面的一段最短距离，在该距离中可对非反射事件（例如接头）进行测量。在多个事件的间距比 ADZ 更小的情况下，它们在轨线上将显示为一个事件。ADZ 取决于脉冲宽度。脉冲宽度越小，ADZ 就越小。

• 波长

  OTDR 依据波长进行测量。使用的典型波长为 850 纳米和 1300 纳米（适用于多模光纤），以及 1310 纳米、1550 纳米和 1625 纳米（适用于单模光纤）。经过滤波的 1625 纳米或 1650 纳米可用于维护，以避免干扰流量波长。C-/D-WDM 波长用于对带有 C- 或 D-WDM 信道的单模光纤链路进行调试、升级和故障排查。

校准 OTDR 测试设备

对于所有测量设备，都必须基于参考标准监控并纠正设备偏差，以及重置相关功能。尽管某些人偏爱黄金标准光缆（例如 NPL研制的“金色光纤”，而其他人则推荐使用不需要物理参考标准的电子/光学仿真方法来进行校准。

OTDR 测试的未来

以更低的价位提供更多的功能、更高的准确性和分辨率是我们一直面对的挑战。 OTDR 自动测试算法的改进可以降低技术人员的入门门槛，并提高接受度。 同样，与克服反射短距离光缆线路固有过载问题相关的改进可以帮助将 OTDR 技术的应用扩展到新领域中。

借助光纤技术，数百年来拉制玻璃工艺的副产品与现代创新及优化相结合，创造出一种变革性的新方式来满足全球社会的通信需求。随着对光纤网络上数据负载需求的不断增长，OTDR 测试功能必须不断改进才能应对这些挑战。

没有像 OTDR 测试这样的技术，光纤的高级应用将无法实现。 “洞察”数百英里细如发丝的光纤的能力不但成为了一项令人难以置信的成就，而且具有实际需求。

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