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光纤布线测试步骤详解

发布时间:2016-07-25 点击数:829

前言
在光纤工程项目中必须执行一系列的测试以便确保其完整性,一根光缆从出厂到工程安装完毕,需要进行机械测试、几何测试、光测以及传输测试。前3个测试一般都是在工厂进行,传输测试则是光缆布线系统工程验收的必要步骤。
国家标准《GB 50312-2007综合布线工程验收规范(含条文说明)》中明确要求对综合布线工程进行验收测试:“综合布线工程电气测试包括电缆系统电气性能测试及光纤系统性能测试。电缆系统电气性能测试项目应根据布线信道或链路的设计等级和布线系统的类别要求制定。各项测试结果应有详细记录,作为竣工资料的一部分。”
布线系统测试可以从多个万面考虑,设备的连通性是最基本的要求;跳线系统是否有效可以很方便地测试出来;通信线路的指标数据测试相对比较困难,一般都借助专业工具进行。
但国标中对光纤链路测试方法的描述非常简单,未给出详细的测试方法,对于目前在工程中常用的光时域反射损耗测试(OTDR),国标中并未阐述。本文从光纤测试标准、测试参数、测试设备、测试方法等几个方面进行简单的介绍,希望能对工程验收提供帮助。
一、 参照标准
在国际标准IEC 61746、TIA/EIA TSB-107等标准中对光纤测试如光功率,OTDR等做了明确的规定,布线系统测试可以参照这些标准进行:

《GB 50312-2007综合布线工程验收规范(含条文说明)》
《IEC 61350 功率计校准》
《IEC 61746 OTDR校准》
《G.650.1 单模光纤与光缆的线性、确定性属性的定义与测试方法》
《G.650.2 单模光纤与光缆的统计与非线性属性的定义与测试方法》
《IEC 60793》
《TIA/EIA TSB-107》
《TIA/EIA FOTP-169》

二、 测试参数
光缆测试一般应执行以下几个重要参数:
端到端光纤链路损耗
每单位长度的衰减速率
熔接点、连接器与耦合器各个事件
光缆长度或者事件的距离
每单位长度光纤损耗的线性(衰减不连续性)
反射或者光回损(ORL)
色散(CD)
极化模式色散(PMD)
衰减特性(AP)

三、 常用的测试设备
1、 光源
一个光源可以是一台设备,或者是一个LED,或者是一个激光器,常用的是激光笔。

 

图1 激光笔

2、 功率计
功率计是典型的光纤技术人员的标准测试仪,是常用的工具,主要的功能是显示光电二极管上的入射功率,读取功率电平。


图2 手持式光功率计
3、 光回损测试仪
光回损最常用的方法是光时域反射计,即OTDR。OTDR向被测光缆内发射光脉冲,并且收集后向散射信息以及菲涅耳反射信息。


图3 光时域反射计OTDR
其它的测试设备还有:损耗测试仪,光话机,可视故障定位仪,光纤识别器,光纤检查显微镜,故障定位仪,监测系统等。
四, 测试方法
通常在具体的工程中对光缆的测试方法有:连通性测试、收发功率测试和反射损耗测试等3种,现分别简述如下。
1、 连通性测试。
连通性测试是最简单的测试方法,只需在光纤一端导入光线(如红光激光笔),最远可达大约5千公里的距离,通过发送可见光,技术人员在光纤的另外一端查看是否有红光即可(注意保护眼睛,不可直视光源),有光闪表示连通,看不到光即可判定光缆中的断裂与弯曲。此测试方式成为尾纤、跳线或者光纤段连续性测试的非常有用的工具。在对使用要求不高的项目中经常被采用作为验收标准。
2、 收发功率测试。
收发功率测试是测定布线系统光纤链路的有效方法,使用的设备主要是光纤功率测试仪和一段跳接线。在实际应用中,链路的两端可能相距很远,但只要测得发送端和接收端的光功率,即可判定光纤链路的状况。具体操作过程如下。
在发送端将测试光纤取下,用跳接线取而代之,跳接线一端为原来的发送器,另一端为光功率测试仪,使光发送器工作,即可在光功率测试仪上测得发送端的光功率值。
在接收端,用跳接线取代原来的跳线,接上光功率测试仪,在发送端的光发送器工作的情况下,即可测得接收端的光功率值。
发送端与接收端的光功率值之差,就是该光纤链路所产生的损耗。


图4 光功率测试示意
3、 光时域反射损耗测试(OTDR)。
光时域反射计(OTDR)是一个用于确定光纤与光网络特性的光纤测试仪,OTDR的目的是检测、定位与测量光纤链路的任何位置上的事件。OTDR的一个主要优点是它能够作为一个一维的雷达系统,能够仅由光纤的一端获得完整的光纤特性,OTDR的分辨力在4厘米到40厘米之间。
OTDR是光纤线路检修非常有效的手段,它使用光纤时间区域反射仪(OTDR)来完成测试工作,基本原理就是利用导入光与反射光的时间差来测定距离,如此可以准确判定故障的位置。OTDR将探测脉冲注入光纤,在反射光的基础上估计光纤长度。OTDR测试适用于故障定位,特别是用于确定光缆断开或损坏的位置。OTDR测试文档对网络诊断和网络扩展提供了重要数据。
采用OTDR能够为技术人员提供光纤特性的图形化,永久的记录。
OTDR测试又可以分为三种常见方式:
A,不使用发射与接收光缆的验收测试


图5不使用发射与接收光缆的验收测试
此种测试方式可以测试被测光缆,但是由于被测光缆的前、后端没有连接发射光缆,前、后的连接器不能被测试。在这种情况下,不能提供一个参考的后向散信号。因此,不能确定端点连接器点的损耗。
为了解决这一问题,在OTDR的发射位置(前端)以及被测光纤的接收位置(远端)上加上一段光缆。
B,使用发射与接收光缆的验收测试


图6 使用发射与接收光缆的验收测试
此种方式由于加上了发射与接收光缆,可以测试被测光缆的整条链路,以及所有的连接点。
发射光缆的长度:多模测试通常在300米到500米之间;单模测试通常在1000米到2000米之间。
非常重要的一点是发射与接收光缆应该与被测光缆相匹配(类型,芯径等)。
C,使用发射与接收光缆的环回测试


图7使用发射与接收光缆的环回测试
此种方式可以测试被测光缆的整条链路,以及所有的连接点。
由于采用环回测量方法,技术人员仅需要一台OTDR用于双向OTDR测量。在光纤的一端(近端)执行OTDR数据读取。一次可以同时测试两根光缆,所有数据读取时间被减为二分之一。
测试人员需要2人,一人在近端OTDR位置,另一人位于光缆另一端,采用跳线或者发射光缆将测试的两根光缆链路进行连接。
五, 附光纤测试中几点说明
1、盲区
在光纤测试过程中,在存在强反射时,使得光电二极管饱和,光电二极管需要一定的时间由饱和状态中恢复,在这一时间内,它将不会精确地检测后散射信号,在这一过程中没有被确定的光纤长度称为盲区。


图8 盲区示意图
盲区一般表现为前端盲区,为了解决这一问题,可以在测试光缆前加一条长的测试光纤将此效应减到最小。
2、国家标准《GB 50312-2007综合布线工程验收规范(含条文说明)》中对光纤测试极限值的规定:
光纤链路的插入损耗极限值可用以下公式计算:
光纤链路损耗=光纤损耗+转接器损耗+光纤连接点损耗
光纤损耗=光纤损耗系数(dB/km)×光纤长度(km) 
连接器件损耗=连接器件损耗/个×连接器件个数
光纤连接点损耗=光纤连接点损耗/个×光纤连接点个数

 

种类

工作波长(nm)

衰减系数(dB/km)

多模光纤

850

3.5

多模光纤

1300

1.5

单模室外光纤

1310

0.5

单模室外光纤

1550

0.5

单模室内光纤

1310

1.0

单模室内光纤

1550

1.0

连接器件衰减

0.75dB

光纤连接点衰减

0.3dB

表1,光纤链路损耗参考值

3、典型的OTDR轨迹图

图9 典型的OTDR轨迹图