什么是ODTR？光时域反射仪是什么？

什么是ODTR？

光时域反射仪 (otdr)是一种用于表征光纤的光电仪器。它可以被认为是电子时域反射计的光学等效物。

OTDR 将一系列光脉冲注入被测光纤。它还从光纤的同一端提取从沿光纤的点散射或反射回来的光。返回脉冲的强度作为时间的函数进行测量和积分，并绘制为光纤长度的函数。

它可用于估计光纤长度和整体衰减，包括熔接和配对连接器损耗。它还可用于定位故障（例如断路）和测量光回波损耗。要测量多根光纤的衰减，建议从每一端进行测试，然后对结果进行平均，但是这种相当大的额外工作与仅从光纤的一端进行测试的普遍说法相悖。

除了所需的专用光学器件和电子器件外，OTDR 还具有强大的计算能力和图形显示功能，因此它们可以提供重要的测试自动化。但是，正确的仪器操作和 OTDR 迹线的解释仍然需要特殊的技术培训和经验。

OTDR 如何工作？

OTDR 光纤测试仪通过使用光纤的独特现象来间接测量损耗，这不同于光纤光源和功率计通过复制光纤传输链路的发射器和接收器直接测量光缆设备的损耗。它像雷达一样工作。它首先向光纤发送一个信号，然后观察从一个点返回的信息。这个过程会不断重复，然后对结果进行平均并以轨迹的形式显示出来，轨迹描述的是光纤在整个周期内（或状态）光纤对信号的强度。

当光沿着光纤传播时，一小部分光会因瑞利散射而损失掉。瑞利散射是由沿光纤产生的不规则散射信号引起的。给定光纤收发器参数，可以标出瑞利散射功率。如果已知波长，它与信号的脉冲宽度成正比，反向散射越长，功率越强。瑞利散射功率与发射信号的波长有关，波长越短，功率越强。也就是说，1310nm信号路径的瑞利后向散射高于1550nm的瑞利后向散射。

OTDR 使用瑞利散射来表示光纤的特性。OTDR 测量返回部分散射光到 OTDR 端口。当光向各个方向散射时，其中一些恰好沿着光纤返回到光源。这种返回的光称为反向散射，如下所示。

反向散射功率是输入功率的固定比例，并且随着损耗对输入功率产生影响，返回功率也会减少，如图所示。

OTDR 使用反向散射光进行测量。它发出非常高的功率脉冲并测量返回的光。它可以连续测量返回的功率水平，从而推断出光纤上遇到的损耗。

任何附加损耗（例如连接器和熔接接头）都会突然降低光纤上的传输功率，从而导致反向散射功率发生相应变化。可以确定损失的位置和程度。在任何时间点，OTDR 看到的光都是从穿过光纤区域的脉冲散射的光。

将 OTDR 脉冲视为一个虚拟源，当它沿着光纤向下移动时，它正在测试它自身和 OTDR 之间的所有光纤。由于可以校准脉冲沿着光纤向下传递时的速度，因此 OTDR 可以关联它在反向散射光中看到的与光纤中的实际位置。因此，它可以显示光纤中任何一点的反向散射光量。

涉及到一些计算。请记住，光必须熄灭并返回，因此您必须将其计入时间计算，将时间减半和损失计算，因为光会双向损失。功率损耗是对数函数，因此功率以 dB 为单位测量。

散射回 OTDR 的光量与光纤的反向散射、OTDR 测试脉冲的峰值功率和发出的脉冲长度成正比。如果您需要更多的反向散射光以获得良好的测量结果，您可以增加脉冲峰值功率或脉冲宽度，如图所示。

连接器等一些事件在反向散射迹线上方显示大脉冲。这是来自连接器、接头或光纤末端的反射。它们可用于标记距离，甚至计算连接器或接头的背反射，这是我们要在单模系统中测试的另一个参数。

OTDR 通常用于使用发射电缆进行测试，也可以使用接收电缆。发射光缆允许 OTDR 在测试脉冲发送到光纤后稳定下来，并为被测光缆上的第一个连接器提供参考连接器以确定其损耗。可以在远端使用接收电缆，以便也可以测量被测电缆末端的连接器。

我们什么时候使用 OTDR？

由于 OTDR 非常昂贵且只有特定用途，因此必须谨慎做出购买决定。了解何时需要 OTDR 以及何时不合适非常重要。

如果我们正在安装外部工厂网络，例如长距离网络或长距离校园 LAN，电缆之间有接头，我们将需要一个 OTDR 来检查光纤和接头是否良好。OTDR 可以在拼接完成后查看拼接并确认其性能。它还可以发现由于安装过程中处理不当而导致的电缆应力问题。如果我们在电缆切断后进行修复，OTDR 将帮助找到切断的位置并帮助确认临时和永久接头的质量以恢复操作。在需要考虑连接器反射的单模光纤上，OTDR 可以轻松查明损坏的连接器。

OTDR 不应用于测量电缆设备损耗，尽管有些具有此功能。这是电源和功率计的工作。测量的损耗在这两种方法之间不相关，并且 OTDR 无法显示系统将看到的实际电缆设备损耗。

此外，OTDR 有限的距离分辨率使其很难在 LAN 或建筑物环境中使用，因为在这些环境中，电缆通常只有几百英尺长。OTDR 在解析 LAN 的短电缆中的特性方面有很大的困难，而且常常让用户感到困惑。

如何选择合适的 OTDR？

如果您想知道光纤的长度或获取光链路的性能数据，OTDR 是最佳选择，因为它可以获取诸如连接器衰减、耦合器损耗或沿被测光网络的接头等事件。然而，OTDR 非常昂贵，所以我们应该知道如何选择合适的。

OTDR 的选择基于一个相对简单的准则：确定精确的波长（多模光纤为 850/1300nm，单模光纤为 1310/1550nm），根据覆盖距离确定必要的动态范围，并选择死角更小的设备区。

如今，市场上有许多不同型号的 OTDR，但这些都是复杂的设备和光纤测试，由于其特性和功能差异很大，因此可能难以确定最适合每种型号的工具测试安装。

选择 OTDR 时，我们必须考虑一些功能，例如动态范围、死区（衰减和事件）、采样分辨率、设置通过/失败阈值的能力、后处理和报告等。

动态范围

这个指标决定了OTDR可以分析的总光损耗，以及光纤链路的总长度可以测量的单位。动态范围越高，OTDR 可以分析的距离就越大。出于以下两个原因，必须仔细考虑动态范围的规范。

1. OTDR厂商指定动态范围的方式（玩脉冲幅度、信噪比、平均时间等规格）。因此，重要的是要彻底了解它们并避免进行不合适的比较。

2. 动态范围不足导致无法测量整个链路长度，在许多情况下会影响链路损耗和连接器损耗以及衰减远端的精度。一个好的方法是选择动态范围比您发现的最大损耗高 5 到 8dB 的 OTDR 经验。

例如，动态范围为 35dB 的单模 OTDR 的可用动态范围约为 30dB。假设在 1550nm 处正常光纤衰减为 0.20dB/km，并且每 2km 进行一次拼接（每次拼接损耗 0.1dB），这样的单元可以准确地验证长达 120km 的距离。

相比之下，动态范围为 26dB 的单模 OTDR 的可用动态范围约为 21dB。假设在 1300nm 处的普通衰减为 0.5dB/km，并且两个连接器的损耗各为 1dB 左右，则该装置可以准确地验证长达 38km 的距离。

盲区

TDead 区源自反射事件（连接器、机械接头等）。沿着链路，影响准确测量 OTDR 衰减的能力，较小的链路可以区分间隔很近的事件，例如接线板连接器等。

当事件的强光反射到达OTDR时，检测电路在特定时间段（在OTDR中转换为距离）饱和以恢复并再次返回以精确测量反向散射。由于这种饱和，在您无法“看到”OTDR 的情况下，光纤链路中有一部分用于反射，这就是死区一词。

在指定 OTDR 性能时，死区分析对于确保测量整个链路非常重要。通常指定两种类型的死区：

1. 事件死区：指的是连续反射事件能够被“解决”，即相互区分开来所必需的最低限度。如果反射事件在其之前的死区事件内，则无法正确检测或测量。本规范的行业标准值范围为 1-5 m。

2.衰减盲区：指反射事件发生后，OTDR测量反射事件或反射损失所需的最小距离。要测量和表征小链路或定位电缆和跳线中的故障，最好使衰减死区尽可能小。本规范的行业标准值范围为 3 至 10 m。

采样分辨率

采样分辨率定义为仪器采集的两个连续采样点之间的最小距离。此参数很重要，因为它定义了极限距离精度和 OTDR 故障排除能力。取决于所选的脉冲幅度和距离的范围。

阈值通过/失败

这是一项重要功能，因为如果用户可以为感兴趣的参数（例如熔接损耗或连接器反射）设置通过/未通过阈值，则可以节省大量 OTDR 曲线分析时间。这些阈值突出显示已超过用户设置的警告或错误限制的参数，并且在与报告软件结合使用时，可以为工程师安装/调试提供快速更改表。

后处理和报告

报告生成是节省时间的另一个重要因素，因为如果 OTDR 具有专门的软件后处理功能，可以快速轻松地生成 OTDR 报告，则后处理时间最多可减少 90%；还可能包括双向分析 OTDR 迹线和大量光纤的电缆摘要报告。