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使用OTDR进行光缆故障定位的精确性研究 Investigation of Using OTDR to Detect Accurate Cable Fault 刘应强 LiuYingqiang 摘要：在光缆承载巨大信息量的今天，如何快速而准确地定位光缆故障，是任何电信运营商提高服务质量（QoS）所不可回避的话题。本文将重点讨论使用OTDR进行精确光缆故障定位的具体方法，并对其误差的数学模型进行分析。 关键词：OTDR、故障定位、测试精度、误差 Abstract：Now optical cables can carry numerous traffic flows of information. So it’s very important for operators to find out cable fault fast and accurately. It’s also a key to improve their QoS level. This article mainly discusses the methods of how to detect cable fault by OTDR and analyses the mathematic models of the error value. Key Words: OTDR, Fault Location, Test Accuracy, Error Value 一、 前言 许多从事光缆维护的技术人员在使用OTDR进行故障定位时，经常会遇到这样一个问题：即使光纤纤长的测试很准确，但到现场处理光缆故障时会发现实际的故障点与理论值之间有很大的距离误差。现场工程人员往往会耗费大量的人力物力在较长距离范围的光缆上寻找故障点，尤其对于直埋光缆和管道光缆，其工作量之大是显而易见的。 下面我们将首先讨论如何使用OTDR进行精确的纤长测试，并介绍OTDR的参数设置对纤长测试精度的影响。其次，我们将讨论如何将纤长值转换成实际光缆的长度，同时了解光缆余长和缆标误差对故障定位的影响。最后，我们通过系统误差的计算，将给出光缆故障定位的具体建议。 二、 如何进行精确的纤长测试 纤长测试是OTDR最主要的功能之一。因为光时域反射计是采用背向反射的原理来设计的，故我们可根据光纤纤长公式： L=cT/2n （其中c为真空中的光速，n为光纤纤芯折射率，T为光波来回一趟传播的时间） 光纤群折射率的设置是否准确对纤长测试的影响较大。该折射率值由光纤生产厂家给出，另外不同厂家的OTDR其距离的算法也略有不同。NetTest公司的CMA4000i型OTDR的纤长测试距离误差由以下的三个因素构成： 0.000025％? 测试距离 ? OTDR距离分辨率 ? 光纤折射率引起的误差 下面我们通过一个例子来说明光纤群折射率对纤长测试的影响：假设被测光纤在距离测试点120km处断开，若用NetTest公司的CMA4000i 型OTDR进行测试，在此距离范围内若采样点为32,000点，其距离分辨率为8m。我们将光纤群折射率的误差值取为0.001（因为操作者设置折射率时往往在1.467～1.468之间变动）： ? ＝0.000025％?120,000m + 8m + 120,000m? 0.001/1.467＝100.8m 其中折射率所带来误差为81.8m，约占总误差的81.15％。 通过上面的例子我们可以理解折射率设置对光纤纤长测试是非常重要的。 同时操作人员在使用OTDR时，因为取点和脉冲宽度所带来的误差也是不可避免的。对于发射事件，取点位置应在曲线陡升的起点；对于非反射事件，取点位置应在曲线陡降的起点。在测试时应将故障点处的曲线放大后再确定精确的故障点位置。如图一所示。 图一、故障点放大后取点 理论上讲，对于同一段光纤，脉冲宽度越大，距离测试误差就越大。但是若脉冲宽度很小，则不能精确识别光纤末端与噪声电平的界线。操作人员应根据实际情况选择适当的脉冲宽度，原则是在保证能识别光纤末端的情况下，尽可能地小地设置脉冲宽度。如图二所示。 图二、在保证能识别光纤末端的情况下，尽可能小地设置脉冲宽度 三、光缆现场故障点的定位 上面我们介绍了如何使用OTDR准确测量光纤长度的几个要点，这是远远不够的。对于复杂的现场故障定位，我们必须把光纤的长度折换成实际光缆的长度才有意义。 为了考虑光缆敷设时的拉伸以及光缆安装后热胀冷缩，光纤在成缆的过程中都会设定余长，即光纤比光缆要长一些。不同结构的光缆（如层绞式光缆和中心束管式光缆）其光纤余长是不同的。假设故障点离测试点的纤长是100 km，光纤余长值为 ?％，?（?????％）＝???（?????％）＝???? km，假设缆标的起始值为0036m，那么故障点的缆标值应为2347m