光时域反射仪OTDR测量复杂鬼影分析
电子论文-OTDR使用技术文章(1)
光时域反射仪（OTDR）测量（1）－如何获得更大的动态范围作者：万里鹏通测科技光通信测试产品部－产品经理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》。
OTDR光测试仪器简介和分析
OTDR测试仪器简介和常规曲线分析一、OTDR英文：Optical Time Domain Reflectomenten中文：1、光时域反射测试仪 (照英文译)2、背向散射测试仪（按其原理命名）二、全球主要厂家美国PK(PhotonKinetics)、日本安立（ANRITSU）、美国激光精密(GN Nettest)、爱立信(Ericsson)、EXFO等三、衡量OTDR的性能指标a、衡量OTDR的性能指标--动态范围b、动态范围：在满足给定误码的条件下，光端机输入连接器，能接收最大的光功率与最小光功率电平值（接收灵敏度）之差。
c、动态范围越大，所能测试距离越长四、OTDR的功能a、测试光纤的长度；b、测试光纤的衰减系数（波长850nm、1310nm、1550nm、1625nm）；c、测试光纤的接头损耗；d、测试光纤的衰减均匀性；e、测试光纤可能有的异常情况（如有台阶，曲线异常等）；f、测试光纤的回波损耗(ORL)；g、测试光纤的背向散射(BKSCTR COEFF)；五、OTDR的基本原理-瑞利散射、菲涅尔反射a、瑞利散射：光波在光纤中传输，沿途受到直径比光波长还小的散射粒子的散射；瑞利散射具有与短波长的1/λ4成反比的性质，即：a r=A/λ4，式中比例系数A与玻璃结构、玻璃组成有关b、菲涅尔反射：光波在两种折射率不同的煤质界面会形成反射，其反射能量约占总能量4%；六、基本原理图注：LD-半导体激光器，LED-面发光二极管七、 典型的后向散射信号曲线a 、 输入端的Fresnel 反射区（即盲区）b 、 恒定斜率区、c 、 由局部缺陷、接续或耦合引起的不连续性、d 、 光纤缺陷、二次反射余波等引起的反射、e 、 输出端的Fresnel 反射、八、 曲线说明：1、 盲区：决定OTDR 所能测到最短距离和最接近距离，是由于活接头的反射引起OTDR 接收机饱和所至，盲区通常发生在OTDR 面板前的活接头反射，但也可以在光纤的其它地方发生；一般OTDR 盲区为100m 。
光时域反射仪（OTDR）YUAN
实验24 光时域反射仪（OTDR）光信02班 C2组 2013-03-06&2013-03-13一、实验目的和内容：1、学习光时域反射仪的原理和使用操作2、学习光纤传输质量的检测3、了解光纤断点的检测二、实验基本原理：光纤通信技术的发展日新月异，随之而来的是光纤测量仪器的迅速发展。
其中，光时域反射仪OTDR（Optical Time Domain Reflector）是最有价值的一种光纤测量仪器。
OTDR的基本原理由Barnoski博士于1977首先提出。
当激光被注入光纤时，光纤本身会不断对激光产生后向瑞利散射。
通过测量分析这些后向散射光的功率，可以得到沿光纤长度分布的衰减曲线。
以下是OTDR的工作原理图：图24.1 OTDR的工作原理图由激光器发出的光脉冲注入到光纤后，在开始端接收到的光能量可以分为两种类型：一种是光纤断面和连接面的菲涅耳反射光；另一种是瑞利散射光。
通过分析曲线，可以知道光纤对光信号的衰减程度，光纤中的连接点、耦合点和断点的位置，以及光纤弯曲和受压过大的情况。
三、实验用具与装置图：CMA4000i型OTDR、光纤跳线，适配器、光纤/光缆。
CMA4000i型OTDR简介CMA4000i型OTDR是美国NETTEST公司的产品，可以满足光纤系统的建设、验收、维护和修复等测试需求，可以在野外环境使用。
下面是其外观图：图24.2 CMA4000i型OTDR外观⑴VFL端口⑵直流电源插口⑶OTDR/光源接口⑷功率计接口⑸电源开关⑹测试开始/停止与实时测试键⑺可变功能键⑻显示参考位置选择键⑼游标控制旋钮⑽A/B游标切换与选择确认键⑾曲线坐标范围调节键⑿OTDR设置菜单激活键⒀存储键⒁内置键盘软盘存储指示灯硬盘存储指示灯节能待机状态指示灯电池状态指示灯（橙：正在充电；绿：充电完成）外接电源指示灯光源工作状态指示灯图24.3 CMA4000i型OTDR状态指示灯四、实验操作步骤：1．基本操作待测光纤预先融接光纤条线（FC/PC），用干净镜头纸擦净连接器端面，小心插入OTDR/光源借口，对准卡位。
OTDR的使用
OTDR的设计/最优化模式是指部分仪表设置有不同路径的 接收器，有于优化动态范围或提供更良好的分辨率，一般可分 为标准、高分辨率（长距离）等优化设计，可根据需要选择适 当的OTDR设计模式。
1、分辨率优化的OTDR采用宽带接受，虽然可以较快的跟随接收到的信号，但 是线路也产生较大的噪声，因此此模式能提供小的盲区，但是动态范围也变小。 2、动态范围优化的OTDR采用窄带接受，接收器对跳变沿迚行了比分辨率优化 时更大的取舍，从连接器反射恢复需要较大的时间，因此此模式提供大动态范 围，能测量的光纤距离更进，但是盲区也变大。
散射系数是指散射回OTDR光线量的度量，它会影响回波 损耗和反射级别的测量值。散射系数是OTDR输出处的光脉冲 率与光纤近端处的后向散射功率比率，此比率以dB为单位。
（因为光脉冲功率与脉冲宽度相互独立，所以散射系数与脉
冲宽度成反比具体的值还取决于波长和光纤的类型）
量程是指OTDR横坐标能达到的最大距离。其实就是对 测试采样起始和终止时间的选取。
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1、在短距离光纤测量过程中，通过鬼影现象可以对链路情冴迚行初步判断。如果 出现鬼影，则说明链路末端基本正常，如果没有出现鬼影，即末端反射级别不高， 则可能发生的情冴有：光纤阻断、末端损耗过大（成段损耗大或末端有灰尘或末端 尾纤问题等情冴） 2、如何降低鬼影对OTDR测试的影响？基本方法是：减少反射数量、降低反射能量、 增加链路长度等。可以通过设置合适的量程，降低脉宽，以及调整活动连接器的连 接等方法。在链路中因活动连接器较多导致的多重鬼影现象，多数情冴下通过调整 连接器的连接来解决（如在强反射事件前端增加损耗或加入折射率匹配液等方法）。 3、鬼影分析的原则： （1）充分理解“鬼影”形成的原因。 （2）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。 （3）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 杂情冴更加重要。 （4）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。 判断鬼影主要利用位置信息的关系来判断，并可以结合鬼影处不引起明显损耗来辅 助判断。
OTDR测试中鬼影的干扰及消除方法
OTDR测试中鬼影的干扰及消除方法引言近日，汕尾分公司在对广东移动粤东环光缆汕尾吉水门-惠东东平段进行季度光缆备用纤测试过程中，测试人员发现OTDR背向散射曲线上存在多处反射峰，经过分析，其中有一部分反射峰并非是光纤的跳接点、成端，也不是因纤芯质量问题引起的反射，而是光纤测试中出现的“鬼影”现象，通常也称“幻峰”现象（见图1红色圆圈处）。
图1：广东移动粤东环光缆汕尾吉水门-惠东东平第4芯测试曲线（仪表参数设置：测试范围0-120km；脉冲宽度：10μs）鬼影现象时常带有迷惑性，往往会被不假思索地看作该处存在菲涅尔反射，并进一步误判光纤在该处成端、有气泡或裂痕等局部缺陷，因此，对鬼影现象加以考察和讨论是非常必要的。
一、鬼影的形成鬼影是由光纤线路中某点的大菲涅尔反射引起的二次及二次以上反射，鬼影形成的主要原因有：1.菲涅尔反射功率远大于后向瑞利散射光功率。
2.被测光纤长度大于仪表测试距离范围。
当光缆线路较长时，OTDR发射光脉冲频率较高，反射回始端的光脉冲还没达到始端，第二个光脉冲又发射出去，于是他们就在线路的某一点相遇而形成鬼影。
3.仪表与光纤、光纤与光纤接口损耗大。
当脉冲遇到大的反射接头时，一部分脉冲就会重新再返回远端，然后与其他光脉冲相叠加而形成鬼影。
如图 2所示。
入射光脉冲在两个连接器 1，2之间来回反射，使得在OTDR曲线的G1处产生一个尖峰(鬼影)，图2中终结强反射还可以引起鬼影G2。
图2：鬼影的形成二、鬼影的识别和消除有两个特征可用于识别鬼影：曲线上鬼影处未引起明显损耗；沿曲线鬼影与始端的距离是强反射事件与始端距离的倍数。
例如，本次对深惠光缆优化路由深圳车工庙-深圳新港鸿段测试时，第二芯也出现鬼影现象，如图3所示，A为汕尾吉水门机房（测试端），B为惠东中心机房（中间跳接点），C为惠东东平机房（终端），而D是由强反射点C在BC之间来回反射形成的鬼影，E是由强反射点B在AB 之间来回反射形成的鬼影。
有线电视网络的测量工具—光时域反射仪OTDR
（Ｄ） Ｌ 一般 作 为发光器 件 产 生激 光 ， 冲触 发 器主 要 用 脉 来调 制光源 的发光 强 度 ， 过 改 变注 入 激 光 二极 管 的 通 电流 就能使 它 的输 出光功率 随之 变化
② 光接收 电路
从光纤 返 回的背 向散射 光 和反射 光信号经 光耦 台 器进入 光接 收 电路 ， 由光 检 波器 将 微 弱 的光 信 号转 换 成对应 的 电信号 最 常用的光 检 波器有 ＰＮ光 电二 极 Ｉ 管 （Ｉ —Ｐ 或雪 崩 光 电二 极 管 （ Ｐ 。因 为 背 向散 Ｐ Ｎ Ｄ） Ａ Ｄ） 射和反 射的 光信 号 比较 弱 ， 以转 换成 对应 的 电信 号 所 也非 常弱 。为 了提 高 Ｏ Ｄ 的灵 敏 度 ， 常 采用 场 效 ＴＲ 常
摘
要： 重点介 绍 了 （＇Ｒ的功能 、 ＹＤ ｌ 工作原理 、 术参数 以及在 网络 测量 中的应 用 ． 技 文赫 标识码 ： Ａ 文章 编号 ：￣７— ０２２０ ）５一 ｏｏ ２ １０ ７２（０２０ ｏ５ 一０ ３ 波长来选 择 ８０ｎ ｌ３０ａ ｌ ５ ｍ； 屏幕 数 显 ５ ｍ、 １ ｍ、 ５０ｎ 大
控制， 可以实 时分析 接 收 到的 光 信号 并 将 参数 显 示 在
屏幕 上 。
用 ＯＤ Ｔ Ｒ上 的“ ｏ ｅ ｅ 口来灏 量光 功率 有 很 Ｐｗ ｒ ｔ Ｍ ’ ４
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OTDR测试
(5)鬼影的识别与处理：
在OTDR曲线上的尖峰有时是由于离入射端较近且强 的反射引起的回音，这种尖峰被称之为鬼影。 识别鬼影： 曲线上鬼影处未引起明显损耗；沿曲线鬼影与始端的距离 是强反射事件与始端距离的倍数，成对称状。 消除鬼影：选择短脉冲宽度、在强反射前端(如OTDR 输出端)中增加衰减。若引起鬼影的事件位于光纤终结， 可"打小弯"以衰减反射回始端的光。
(3)接头清洁：
光纤活接头接入OTDR前，必须认真清洗，包括 OTDR的输出接头和被测活接头，否则插入损耗太大、测 量不可靠、曲线多噪音甚至使测量不能进行，它还可能损 坏OTDR。避免用酒精以外的其它清洗剂或折射率匹配液， 因为它们可使光纤连接器内粘合剂溶解。
(4)折射率与散射系数的校正：
就光纤长度测量而言，折射系数每0.01的偏差会引起 7m/km之多的误差，对于较长的光线段，应采用光缆制 造商提供的折射率值。
图7 事件、衰减盲区示意图
④ 盲区和动态范围间的关系 盲区：决定OTDR横轴上事件的精确程度。 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。 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
图8 脉冲宽度对测试的影响
② 衰减盲区
衰减盲区是Fresnel反射之后，OTDR能在其中精确测量连续事件损 耗的最小距离。所需的最小距离是从发生反射事件时开始，直到反射降 低到光纤的背向散射级别的0.5dB
③ 事件盲区
事件盲区是Fresnel反射后OTDR可在其中检测到另一个事件的最小距 离。换而言之，是两个反射事件之间所需的最小光纤长度。为了建立规 格，最通用的业界方法是测量反射峰的每一侧-1.5dB处之间的距离
光时域反射仪(OTDR)测试光缆线路曲线故障总结报告
光时域反射仪（OTDR）测试光缆线路曲线故障总结报告一、光缆传输网络概述光缆传输网是我国公用通信网和国民经济信息化基础设施的重要组成部分，它是公用电话网、数字传输网和增殖网等各种网络的基础网。
二、otdr的测量原理otdr的测量原理：光脉冲发生器产生的脉冲驱动半导体激光器而发出的测试光脉冲进入光纤沿途返回到入射端的光。
就其物理原因包括两种：一种是由于光纤折射率的不匹配或不连续性而产生的菲涅尔反射；另一种是由于光纤芯折射率，微观的不均匀而引起的瑞利散射。
瑞利散射光的强弱与通过该处的光功率成正比。
而菲涅尔反射又与光纤的衰耗有直接关系，因此，其强弱也就反映了光纤各点的衰耗大小。
由于散射是向四面八方的，因此这些反射光总有一部分传输到输入端。
同时，如果传输通道完全中断，从此点以后的后向散射光功率也降到零，因此，根据反射传输回来的散射光的情况又可以判断光纤断点的位置和光纤的长度。
otdr就是通过测量被测光纤所产生的后向散射光，以及菲涅尔反射光来测量光纤的衰减特性，故障点、光纤长度、接头损耗等光特性，并能以轨迹的形式显示到显示器。
三、曲线故障测试实例分析1、故障判断及类型。
主要有两类：全程损耗增大和完全中断。
光缆线路损耗增大和中断的原因归纳起来有如下几点：a、有弯曲和微弯曲。
这里指的是外因造成的光缆变形和弯曲。
b、因光缆本身质量引起的损耗增大。
例如光缆温度特性不好，当温度变化时，损耗增大。
或者制造光缆的材料因气温变化引起热胀冷缩不均匀而造成光缆或光纤的微弯曲。
c、光纤接头故障。
光纤固定接头有粘接法、熔接法、精密套管和三棒法。
目前国内基本上都采用熔接法。
不管采用哪种方法，由于在接头部位光纤的原涂覆层已经去掉，连接后虽经保护但该部位纤维自身的强度、可挠性都比原纤维差，同时，该部位的可靠性要受到保护工艺和方法、保护材料、操作技巧以及当时的环境污染、气候等诸因素的影响。
架空光缆还要受到日晒雨淋和风吹摆动、车辆震动等影响，这些都有可能使接头部位发生故障。
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“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才是真正得反射事件。
应用鬼影发生得原因可以分析出那些是鬼影。
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？究其原因是几个原因造成。
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，而且对光系统也有很有好处。
•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。