第七章 性能测试与监控

1、第七章第七章 基本测试及设备基本测试及设备 祖国祖国 荣誉荣誉 责任责任 ZUGUO RONGYU ZERENZUGUO RONGYU ZEREN 光时域反射计（光时域反射计（OTDROTDR） 光功率测量光功率测量 基本测试内容及设备基本测试内容及设备 光纤损耗的测量光纤损耗的测量 通信光缆线路障碍测试通信光缆线路障碍测试 7.1 基本测试内容及设备基本测试内容及设备 l光纤的衰减和衰减分布情况；光纤的衰减和衰减分布情况； l光纤损耗；光纤损耗； l光纤的接头损耗；光纤的接头损耗； l光纤的长度、障碍点的位置；光纤的长度、障碍点的位置； l光缆护层对地绝缘；光缆护层对地绝缘； l接地电阻。接

2、地电阻。 基本测试内容基本测试内容 需测试的工序需测试的工序 光缆通信工程的工程测试和维护测试有: 光缆敷设前的单盘检验测试 光缆接续的光纤接头损耗测试 工程完工时的中继段光纤衰减的测试 通信光缆线路障碍测试 测试的仪表测试的仪表 光源、光衰减器、光功率计； 光时域反射仪（OTDR）； 光损耗测试仪； 光纤寻障仪、光纤显微镜、光万用表、光回损测试 仪、光纤电话、光纤识别器、光纤端面检测仪； 地阻仪。 一、光一、光 衰衰 减减 器器 l光衰减器是对光信号进行衰减的器件。 l光衰减器有两种类型，即可变光衰减器和固定光衰减器。 l衰减光功率的方法有：反射一部分光，吸收一部分光，在 空间遮挡一部分光，

3、用偏振片选择光的偏振面等。 二、常二、常 用用 光光 源源 l光纤通信测量中使用的光源有三种：稳 定光源、白色光源（即宽谱线光源）及 可见光光源。 三、光三、光 功功 率率 计计 u光功率计是用来测量光功率大小、线路损耗、系统富 裕度及接收机灵敏度等的仪表。 u根据可接收光功率大小的不同，可分成高光平型（测 量范围为1040dBm）、中光平型（范围为0 55dBm）和低光平型（范围为：090dBm）三类； u根据光波长的不同，可分为长波长型（范围为1.0 1.7m）、短波长型（范围为0.41.1m）和全波长 型（范围为0.71.6m）三类； 四、光纤识别器四、光纤识别器 l它是一个很灵敏的光电

4、探测器。当你将一根光纤弯曲时， 有些光会从纤芯中辐射出来。这些光就会被光纤识别器检 测到，技术人员根据这些光可以将多芯光缆或是接插板中 的单根光纤从其他光纤中标识出来。光纤识别器可以在不 影响传输的情况下检测光的状态及方向。为了使这项工作 更为简单，通常会在发送端将测试信号调制成270Hz、 1000Hz或2000Hz并注入特定的光纤中。大多数的光纤识 别器用于工作波长为1310nm或1550nm的单模光纤光缆， 最好的光纤识别器是可以利用宏弯技术在线地识别光缆和 测试光缆中的传输方向和功率。 五、故障定位器五、故障定位器 l此设备基于激光二极管可见光（红光）源，当光注入光纤 时，若出现光纤断

5、裂、连接器故障、弯曲过度、熔接质量 差等类似的故障时，通过发射到光纤的光就可以对光纤的 故障进行可视定位。可视故障定位器以连续波（CW）或 脉冲的模式发射。典型的频率为1Hz或2Hz，但也可工作 在kHz的范围。通常的输出功率为0dBm(1Mw)或更少，工 作距离为2到5km，并支持所有的通用连接器。 六、光时域反射仪（六、光时域反射仪（OTDR） l光时域反射仪（OTDR）：测量光纤的插入损耗、 反射损耗、光纤链路损耗、光纤长度、光纤故障 点的位置及光功率沿路由长度的分布情况（即P-L 曲线）等。 7.2 光功率测量光功率测量 一、光功率的定义： 光功率是光在单位时间内所做的功。光功率单位常

6、用毫 瓦(mw)和分贝(dB)表示，其中两者的关系为：1mw=0dB， 而小于1mw的分贝为负值。 dB(Decibel，分贝) 是一个纯计数单位，本意是表示两 个量的比值大小，没有单位。 为了获得光功率，首先看看它的物理基础以及与其有关的其 他光学量。 光子，光子有一个确定的能量，这与其波长有关。光子能 量E与波长之间的关系是E=hc/ 光功率P的测量的是光子到达光电探测器的比率，能量的比 率随时间改变，光功率是时间的函数。 光功率的测量可以被分为两类：峰值功率和平均功率。 峰值功率是一个脉冲 的最大功率； 平均功率是测量相对 较长时间的功率的平 均值。 光电探测器的灵敏度 通常由平均功率表

7、示； 而输出功率通常是峰 值功率。 二、光功率计 光功率计（optical power meter ）是指用于测量绝 对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗的仪器。下 面是数字光功率计的基本工作原理框图。 数字光功率计的基本工作原理它首先把传输过来的光信号 投射在 PIN 光探测器的光敏面上以将其转变为电流再经过 I /V 变换电路和放大电路得到电压信号。然后把这个信号 送到低通滤波器进行滤波及响应度补偿放大，以得到与功 率值相对应的直流电压，之后再将该电压经 A /D 转换， 以得到表示功率大小的数字量，最后通过 CPU 进行数据 处理和判断后，将数据送入数码管LCD进行功率显示或指 示。

8、光功率测试光功率测试 l光功率测试光功率测试 l光功率测试如下图所示，测试操作如下： l设置光功率计的接收光波长与被测光波长相同；设置光功率计的接收光波长与被测光波长相同； l将测试用尾纤的一端连接被测光板的将测试用尾纤的一端连接被测光板的OUT接口接口； l将此尾纤的另一端连接光功率计的测试输入口，待接收光将此尾纤的另一端连接光功率计的测试输入口，待接收光 功率稳定后，读出光功率值，即为该光接口板的光功率。功率稳定后，读出光功率值，即为该光接口板的光功率。 光功率计 光接口板 测试 光口 OUT IN 尾纤 - l测量注意事项测量注意事项： l该项测试一定要保证光纤连接头清洁，连接良好， 包

9、括光板拉手条上法兰盘的连接、清洁。 l事先测试尾纤的衰耗。 l单模和多模光接口应使用不同的尾纤。 l测试时应根据接口类型选用FC/PC（圆头）或 SC/PC（方头）连接头的尾纤。 l光功率计应在均方根模式下测量 测量时光功率异常的原因测量时光功率异常的原因 l1、光连接器未连接好 l2、光纤曲率半径过小，整个光路上的任何部 分光纤转弯半径不能小于4cm l3、光纤接头或光接口被污染。 7.2 光时域反射计（光时域反射计（OTDR） l光时域反射计（Optical Time Domain Reflectometer）：它应用于各种光通信网络 的测试,包括测试光纤传输系统中的 。 MTS-2000

10、 手持式OTDR OTDR原理框图 OTDR的用途 用用OTDR可可测量测量 测纤长和事件点的位置； 测光纤的衰减和衰减分布情况； 测光纤的接头损耗； 光纤全回损的测量； l（1）背向散射：光纤自身反射回的光信号。 l（2）非反射事件：光纤中的熔接头和微弯都会带来损耗，但 不会引起反射。 l（3）反射事件：活动连接器、机械接头和光纤中的断裂点都 会引起损耗和反射幅度较大的事件。 l（4）光纤末端： 基本术语 OTDR测试事件类型及显示 OTDR的性能参数 （1）、动态范围： 定义：把初始背向散射电平与噪声电平的差值（dB） 定义为动态范围。 动态范围的作用：动态范围可决定最大测量长度 。 动态

11、范围的表示方法：有峰-峰值（又称峰值动态范围） 和信噪比（SNR1）两种表示方法。 l动态范围大小决定仪器可测量光纤的最大长度。 动态范围的应用 OTDR的性能参数 l初始背向散射电平与一定测量精度下的可识别事件点 电平的最大衰减差值被定义为测量范围 。 测量范围与动态范围的关系 OTDR的性能参数 l距离刻度是表示OTDR测量光纤的长度指标，是 OTDR的主要参数。 距离刻度 OTDR的性能参数 定义 由活动连接器和机械接头等特征点产生反射（菲涅 尔反射）后，引起OTDR接收端饱和而带来的一系列 “盲点”称为盲区。 衰减盲区： 事件盲区： （2）盲区 OTDR的性能参数 l盲区：决定OTDR

12、横轴上事件的精确程度。 l动态范围：决定OTDR纵轴上事件的损耗情况和可测光纤的最大距 离。 l影响动态范围和盲区的因素： a脉宽的影响 b平均时间对动态范围的影响 c反射对盲区的影响 盲区和动态范围间的关系 OTDR的性能参数 平均时间对动态范围的影响 OTDR的性能参数 距离精度是指测试长度时仪表的准确度（又叫一点分 辨率）。 OTDR的距离精度与仪表的采样间隔、时钟精度、光 纤折射率、光缆的成缆因素和仪表的测试误差有关。 准确度的高低与脉冲宽度、测试系统的信噪比有关, 脉冲宽度越窄准确度越高。 （3）距离精度 OTDR的性能参数 7.4光纤损耗的测量光纤损耗的测量 衰减表明光纤对光能的传

13、输损耗，对光纤通信系统的传 输距离有决定性影响。 损耗： 衰减： 式中，L为被测光纤长度(km)，P1和P2分别为输入光功率和 输出光功率(mW或W)。 测量有剪断法、插入损耗法和背向散射法 p1 p2 )/(lg 10 2 1 KmdB p p LL A a ）（ ）（ dB P )(P 10lg)A( 2 1 各类光纤的典型衰减常数 光纤类别波 长 区（nm） 衰减常数技术指标 ( dB/km) G.652 1260-13600.5 1530-15650.28 1565-16XX0.35 G.655 1530-15650.28 1565-16XX0.35 1、剪剪断法断法 剪断法是一种测量

14、精度最好的办法，但是其缺 点是要截断光纤，有破坏性。 （1）在输出端接光功率计，测出输出光功率为）在输出端接光功率计，测出输出光功率为P1(dBm) ； （2）在输入端）在输入端2米处剪断米处剪断光纤光纤，接入光功率计，测出输出光，接入光功率计，测出输出光 功率为功率为P2（ dBm）；）； 即即光纤光纤损耗为：损耗为：A=P1-P2（dB） 2、插入法、插入法 仪表：光损耗测试仪 测量原理：与剪断法原理类似，只不过用2米长的参考光纤 的输出光功率代替输入光功率，测试结果精确度较高，但 受活动连接器的连接效果影响较大，一般用在中继段衰减 的测试。 参考设置 测试设置 3、背向散射法背向散射法

15、仪表：光时域反射仪（OTDR）法 测量原理：主要根据瑞利散射和菲涅尔反射理论制成。 背向散射法与剪断法，以及插人损耗法相比，背向散射法与剪断法，以及插人损耗法相比， 突出的突出的优点优点是是 1它是一种非破坏性的测量方法。 2它是一种单端口测量法，即测量只需在光纤的 一端 进行。 3它可以提供光纤损耗与长度关系的详细信息。因此， 可检测光纤的物理缺陷或断裂点位置，测量接头损 耗和位置，以及测量光纤长度等。 使用OTDR需设置的参数 距离范围距离范围：距离一般选被测纤长的：距离一般选被测纤长的1.5倍倍,使曲线占满屏的使曲线占满屏的 2/3为宜；为宜； 脉冲宽度脉冲宽度：脉宽越大，功率越大，可测

16、的距离越长，但分：脉宽越大，功率越大，可测的距离越长，但分 辨率变低。脉宽越窄，分辨率越高，测量也就越精确。即辨率变低。脉宽越窄，分辨率越高，测量也就越精确。即 长距离用宽脉宽，短距离用窄脉宽；长距离用宽脉宽，短距离用窄脉宽； 选择光纤的工作波长选择光纤的工作波长：与光纤实际工作波长一致；：与光纤实际工作波长一致； 设置光纤的折射率：设置光纤的折射率：与光纤实际的折射率一致，与光纤实际的折射率一致，SMSM一般为一般为 1.45 1.45 1.48 1.48； 7.5 通信光缆线路障碍测试通信光缆线路障碍测试 在光传输系统故障处理中故障定位的一般思 路为：先外部、后传输，即在故障定位时，先排 除外部的可能因素，如光纤断裂、电源中断等， 然后再考虑传输设备故障。 在确定线路障碍后，用OTDR对线路测试， 以确定障碍的性质和部位，当遇到自然灾害或外 界施工等外力影响造成光缆线路阻断时，查修人 员根据测试人员提供的位置，一般比较容易找到。 但有些时候不容易从路由上的异常现象找到障碍 地点，这时，必须根据OTDR测出障碍点到测试 点的距离，与原始测试资料进行核对，查出障碍 点处于个哪个区段，再通过必要的换算后，再精 确丈量其间的地面距离，直至找到障碍点的具体 位置。 l 用OTDR仪测试出故障点到测试端的距离 l 查找光缆线路障碍点