光时域反射仪工作原理
从发射信号到返回信号所用的时间,再确定光在玻璃物质中的速度,就可以计算出距离。以下的公式就说明了OTDR是如何测量距离的。
d=(c×t)/2(IOR)
在这个公式里,c是光在真空中的速度,而t是信号发射后到接收到信号(双程)的总时间(两值相乘除以2后就是单程的距离)。因为光在玻璃中要比在真空中的速度慢,所以为了地测量距离,被测的光纤必须要指明折射率(IOR)。IOR是由光纤生产商来标明。
随着光纤熔接技术的发展,人们可以将光纤接头的损耗控制在0.1DB以下,为实现对整条光纤的所有小损耗的光纤接头进行有效观测,人们需要大动态范围的OTDR。OTDR 动态范围主要有两个途径:增加初始背向散射电平和降低噪声低电平。影响初始背向散射电平的因素是光的脉冲宽度。影响噪声低电平的因素是扫描平均时间。多数的型号OTDR允许用户选择注入被测光纤的光脉冲宽度参数。在幅度相同的情况下,较宽脉冲会产生较大的反射信号,即产生较高的背向散射电平,也就是说,光脉冲宽度越大,OTDR的动态范围越大。
OTDR动态范围的大小对测量精度的影响初始背向散射电平与噪声低电平的DB差值被定义为OTDR的动态范围。其中,背向散射电平初始点是入射光信号的电平值,而噪声低电平为背向散射信号为不可见信号。动态范围的大小决定OTDR可测光纤的距离。当背向散射信号的电平低于OTDR噪声时,它就成为不可见信号。
OTDR的“增益”现象由于光纤接头是无源器件,所以,它只能引起损耗而不能引起“增益”。OTDR通过比较接头前后背向散射电平的测量值来对接头的损耗进行测量。如果接头后光纤的散射系数较高,接头后面的背向散射电平就可能大于接头前的散射电平,抵消了接头的损耗,从而引起所谓的“增益”。在这种情况下,获得准确接头损耗的方法是:用OTDR从被测光纤的两端分别对该接头进行测试,并将两次测量结果取平均值。这就是分别对该接头进行测试,并将两次测量结果取平均值。这就是双向平均测试法,是目前光纤特性测试中必须使用的方法。
OTDR能否测量不同类型的光纤如果使用单模OTDR模块对多模光纤进行测量,或使用一个多模OTDR模块对诸如芯径为62.5mm的单模光纤进行测量,光纤长度的测量结果不会受到影响,但诸如光纤损耗、光接头损耗、回波损耗的结果却都是不正确的。这是因为,光从小芯径光纤入射到大芯径光纤时,大芯径不能被入射光完全充满,于是在损耗测量上引起误差,所以,在测量光纤时,一定要选择与被测光纤相匹配的OTDR进行测量,这样才能得到各项性能指标均正确的结果。
盲区对OTDR测量精度的影响我们将诸如活动连接器、机械接头等特征点产生反射引起的OTDR接收端饱和而带来的一系列“盲点”称为盲区。光纤中的盲区分为事件盲区和衰减盲区两种:由于介入活动连接器而引起反射峰,从反射峰的起始点到饱和峰值之间的长度距离,被称为事件盲区;光纤中由于介入活动连接器引起反射峰,从反射峰的起始点到可识别其他事件点之间的距离,被称为衰减盲区。对于OTDR来说,盲区越小越好。盲区会随着脉冲宽的宽度的增加而,增加脉冲宽度虽然增加了测量长度,但也了测量盲区,所以,我们在测试光纤时,对OTDR附件的光纤和相邻事件点的测量要使用窄脉冲,而对光纤远端进行测量时要使用宽脉冲。
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