OTDR测试时常遇到的几个问题

一、我们在使用光时域反射仪（OTDR）时，常常由于测试链路较长不能看到所有的链路情况。那么在什么情况是动态范围不足的表现哪？

1、轨迹被淹没在噪声中，有时候会测到的轨迹波动很大，但却保持着轨迹应有的发展趋势。
2、当分析轨迹时，出现《扫描结束》的标识。所谓扫描结束实际是说从该点以后的测试结果只作为参考。扫描结束的出现实际上是因为轨迹的清晰度变差，噪声水平较高，轨迹波动性较大。
3、已知测试链路的长度较长，应该考虑通过设置增大动态范围。

增大动态范围有两种最为常用的方法，一是增加激光注入能量，另一是提高信噪比（S/N）。两种方法均可以通过仪表设置达到。下面是对几种方法的简单概述。

1、选择更大的脉冲宽度。

实际上这种方法是最为常用的方法，它的本质是增加激光的注入能量。由于激光器的性能限制，不可能直接调整激光器以求更大的发射能量。我们知道，OTDR测量必须采用脉冲方式，加大脉冲宽度实际上是使激光器发射的持续时间增加，以达到增大注入能量的目的。因此，这种方法可以获得更大的动态范围。然而，更大的脉宽意味着会有更大的盲区，这种方法是有一定代价的。

2、选择《取平均时间》测量模式，并选择更长的取平均时间。

这种方法被我们实际测量中大量采用，实际上是增大信噪比的一种数字信号处理的算法。主要采用将多次测量的结果相加取平均值的方式提高信噪比。它利用了信号及噪声的不同特性达到提高信噪比的目的。信号是有规律性的，而噪声是随机的。在相加过程中，信号被一次次放大，而噪声相加总的趋势是趋近于“0”。取平均的过程，是将信号还原到原有的强度。整个处理过程实际上是降低噪声的过程，以获得更大的信噪比。平均时间越长，噪声水平也就越低，所以时间长会获得更大的动态范围。一般建议最小30秒，最大3分钟。

3、选择《动态》测量模式。

这种测量方式在《最优化模式》选项中，其中另两个选项分别是《分辨率》和《标准》，默认选项为《标准》。分辨率选项是注重获得更好的分辨率，“可以看的更细”。动态选项是注重获得更大的动态范围，“可以看的更远”。标准选项则是以上两种的折中方案。三种方式是仪表为不同测试策略量身定做的方案。

从以上测试方法分析，测试时首先要了解是否动态范围真的不够，还是由于参数选择不当造成噪声过大。在你对测试光纤链路有了一定了解后，首先应该选择测试策略。也就是我们所说的到底是想“看的更远”还是“看的更细”。“看的更远”就需要在改变动态范围上做相应改变，同样，“看的更细”就需要在提高分辨率上做相应设置。

二、我们在使用光时域反射仪（OTDR），最重要的工作就是查找故障，故障的位置信息及光纤的长度信息是我们所需的重要信息。关于这些与长度相关的信息到底准确与否，与哪些因素相关，如何评价OTDR的距离精度，是我们需要关心的问题。

我们先来分析一下影响距离精度的因素。

1、抽样导致的误差－影响程度：随链路长度增加而增大

在OTDR屏幕上显示的测试曲线并不是真正测量到的曲线，而是经过对实际测量信号进行采样后得到的曲线，所以显示的曲线与实际曲线之间是有差异的。见下图。

基于以上原理，可以了解到采样点数量越多，更为接近真实的曲线，反映曲线的真实度也就越高。由于采样点与形成的分析曲线息息相关，因此会影响到两方面的分析特性。

一是曲线水平精度

采样造成的水平误差最大值实际上是采样间隔的一半，采样间隔指标决定了此种误差的大小。由于OTDR的采样点数量是一定的，所以测量长度越长采样间隔也就越大。OTDR目前的最小采样间隔是4cm，那么最大采样间隔误差即为2cm，这个指标直接体现了OTDR的精度水平。

采样间隔随链路长度的增加而变得更为稀疏，采样间隔增大，这样采样带来的误差也将加剧。所以更多的采样点数量，可以保持采样密度，也就保持了更高的水平精度。

二是曲线垂直精度

由于这方面的影响是并不容易评估，常常会被忽略。这种影响在采样间隔加大的时候会变得更为明显。测试长度增长使采样间隔变得更大，有可能遗漏一些曲线信息，也就造成遗漏事件的可能。

2、折射率设置导致的误差－影响程度中

光纤折射率（n）是光纤的固有常数，这个常数在OTDR仪表上有相应的设置选项。为什么折射率会影响光纤测试的距离精度？

距离＝速度×时间（D＝V×t），速度＝真空光速/折射率（V＝C/n），所以折射率会影响距离精度。应将折射率设置准确。

3、特别应该注意光缆成缆因素－影响程度高

由于OTDR测量的是光纤的纤长而不是缆长，所以在实际寻找故障点时就存在明显的偏差。由于纤长大于缆长，所以在寻找故障点时就应该向反方向巡查，如测量到10km处断，应该在9km－10km段巡查。当然如果知道光缆绞缩率（纤长与缆长的比例关系）对你的工作将会有很大的帮助，绞缩率通常在5％～10％之间。

对于光缆的维护来说，了解光缆链路情况更为重要。光缆施工的原始档案，维护档案以及光缆链路上的一些施工信息对光缆维护非常重要和关键。会帮助维护人员快速查找障碍并快速解决问题。

使用光时域反射仪（OTDR）测量光纤，其中一项重要工作是验证光纤连接的质量如何。不管使用熔接方式或冷接方式，连接质量（插入损耗）都是非常重要的。插入损耗过大，会带来链路损耗过大降低通信系统性能等问题。这是光纤日常维护的一项重要工作，同时也是验收光缆工程的一项重要的依据。

三、对于插入损耗指标我们如何测量并得到准确的测试结果呢？首先我们来讨论一下，什么因素影响插入损耗测试。

1、OTDR测量损耗的原理

OTDR将窄的光脉冲注入光纤端面作为探测信号。在光脉冲沿着光纤传播时，各处瑞利散射的背向散射部分将不断返回光纤入射端，当光信号遇到裂纹时，就会产生菲涅尔反射，其背向反射光也会返回光纤入射端。瑞利散射的返回功率有如下关系式：

可以看出，OTDR检测到的光功率与这样一些参数有关，散射系数δ（常数）、距离Z、衰减常数α、输入功率。

2、插入损耗测量

插入损耗是指光纤连接部的连接损耗，如熔接点、冷接端子、活动连接等。见下图：

3、为什么要采用双向测量方法

单盘光缆一般是2km长，光缆工程中通过熔接或冷接将光缆连接起来。每段光缆的属性不可能完全一致，客观存在着差异性。每段光缆的散射系数（分散系数）不同。从上边关系式就可看出，由于散射系数的不同，检测到的返回功率就存在误差。理想情况下，连接点前后的散射系数应该一样，实际情况却并非如此。这样就造成插入损耗值，有时偏大，有时偏小，甚至会出现“伪增益（熔接点成上升的台阶）”的情况。为了修正此种误差，就需要采用双向测量，并且将同一点的插入损耗值相加取平均值。以降低误差水平，修正插入损耗值。

所以双向测量对于OTDR的测量，是必须采用的一种测试方法。也是光缆工程验收应该采用的测试方法。

四、使用光时域反射仪（OTDR）测量光纤，有时会遇到光纤链路很短的情况。在对短的光纤链路测量时经常会得到较大的衰减值（xxdB/km）。使衰减指标不能获得一个较好的评测与评估。这是为什么呢？采用什么方法可以获得一个更好的测试结果呢？

由于光纤链路较短（一般小于1km），OTDR测量到曲线具有一定的波动性，这些微小的波动性影响了最终的数值计算。在描述OTDR的技术参数中，有一个关于线形度的指标，一般的OTDR这个指标是0.05dB/dB（E6000C：0.05dB/dB；N3900A：0.03dB/dB），实际上这个指标描述的就是OTDR曲线的波动范围。所以对于短光纤，OTDR测量的准确性是要受到挑战的。这个问题也是目前OTDR所面临的共同问题，那么用什么方法来降低这种影响呢？

1、加入2km测试假纤。

由于加入了2km测试假纤，光纤长度被增长，这种影响就会降低。应该可以获得一个较为满意的结果。但由于增加了长度，同时也引入了测试误差，这种方法还是具有一定的测试方法带来的误差。但作为验证工程质量的测试数据是有相当的借鉴价值的。

2、用光源、光功率计测量链路损耗，用OTDR测量长度。

由于使用光源、光功率计测量链路损耗接近于标准损耗测量方法，所以损耗测量的精度提高了。当然对于短光纤尽可能采用分辨率精度等级更高的光功率计，以降低误差。长度测量采用OTDR获得。用损耗值除以长度值即可得到单位长度衰减值。

3、OTDR测量曲线仅作为参考，OTDR测量重点在于排除链路障碍。

短光纤测量中，OTDR测量曲线最好仅作为参考，作为定性的依据，而不要作为定量的依据。OTDR更多的任务用于处理链路中的障碍，如连接器的连接质量如何，熔接点的熔接质量，探察光纤微弯等内容。

五、“鬼影”是使用光时域反射仪（OTDR）测量时经常会出现的现象，是一种与事实不相符合的影像。常常在测量较短光纤链路中出现。我们知道，OTDR测量是通过发出探测光脉冲对光纤进行探测，在遇到有介质不同（折射率不同）的位置，如机械式连接器、冷接端子等就会发生反射，OTDR会检测到这些反射光，在曲线上反应出来的就是反射事件。

“鬼影”产生的原因一般是由于反射光遇到连接器发生了第二次反射，有时由于反射光能量较强，链路又较短会发生多次反射，对光纤链路进行了多次的探测，形成多个“鬼影”。如下图：

由以上原因，我们可以了解到由于再次探测光纤在曲线上又会反应出另一个反射事件，因此“鬼影”的位置信息一定是实际反射位置信息的整倍数关系。如上图，a＝b。那么判断“鬼影”主要利用这种位置信息的关系来判断。

下面给大家分析一些实例，这些实例远比上图复杂的多。

1、鬼影实例一

这条测试曲线看起来反射事件非常多，复杂得令人眩目。但我们仔细分析一下就会发现，大多数反射事件均是鬼影，只有峰1和峰2才是真正的反射事件。应用鬼影发生的原因可以分析出哪些是鬼影。这些鬼影对实际测试影响很大，如果不仔细进行分析很难分辨。为什么会出现如此复杂的测试曲线呢？究其原因是几个方面造成。

1、链路短。因此反射光能量很强，造成多次反射，形成多个鬼影。
2、链路中存在多个机械连接器，且距离较近。 峰2的反射到峰1就发生再次反射，重新探测以峰1作为开始点的光纤链路，由于峰1与峰2距离很近，这股连续反射光始终保持了相当的强度。因此后边连续出现了多个峰2的鬼影。

2、鬼影实例二

上图中，真正的反射事件只有1、2、3、5几个，其他均是鬼影，结束点应该是峰5。其形成原因与分析方法与实例一是一样的，只是该曲线更具有隐蔽性，需要仔细研究光路才能作出正确分析。

3、鬼影分析基本原则

充分理解“鬼影”形成的原因。

更重要的是要了解你的待测链路的基本信息。鬼影判断会更为容易和快速。

模拟反射过程与分析光路。对于光纤链路中存在多个反射性质的连接器的复杂情况更加重要。

要认清鬼影光路是从哪个反射点开始的，并非所有鬼影光路都从0km处开始。

4、如何降低鬼影对OTDR测试的影响

降低鬼影影响基本方法是减少反射数量、降低反射能量、增加链路长度等。

尽量减少链路中形成反射事件的因素。

如果采用机械式连接，应尽量减少连接器部位的反射强度。反射能量小不仅对测试有好处，而且对光系统也很有好处。

对于反射影响特别明显的测量段，可以考虑增加一段2km测试光纤的方法加长链路长度，降低鬼影影响。

如果OTDR有“低激光功率”的选项，请选择此测试模式。