OTDR测试判断光缆故障教案

批准人：×××

2000年1月1日

OTDR测试判断光缆故障

教学提要

课目：OTDR测试判断光缆故障

目的：熟练掌握使用OTDR对光缆故障进行测试的方法；

根据测试结果和已知参数计算故障点的地面位置。

内容：1、使用OTDR测试、判断光缆故障性质；

2、如何确定故障点的实际地面位置。

教学对象：专业军士

方法：理论讲解、实物展示、多媒体演示。

时间：25分钟

地点教室

要求：认真听讲、做好笔记、积极思考。

教学保障：多媒体教学设备、投影设备和光缆实物。

教学进程

教学准备（2分钟）

1、向裁判长报告

2、宣布教学提要

教学实施（22分钟）

同志们，光缆是现代有线通信中传输信息的主要媒质，维护和管理好光缆是我们通信兵的神圣职责，光缆线路一旦出现故障，必须准确迅速地判断排除它（手势），在最短的时间内恢复通信。以免平时影响正常工作，战时延误战机。问题是，光缆线路出现故障如何判断故障性质，又怎样确定故障的位置呢？说到这儿，也许同志们已经想到了前面介绍的O T D R光时域反射仪，是的！OTDR 是一种主要用于测量光纤光缆故障的仪表，那么，OTDR可以测试哪些故障呢？测到了故障位置又怎么处理呢？这就是咱们今天这堂课要重点解决的问题。（宣读教学提要）本节课与实际结合比较紧密，希望同志们注意理论联系实际。不要顾此失彼，学和用脱节了。

（首先进行第一个内容的学习）

一、用OTDR测试、判断光缆故障性质

(一)、正常波形的测试与分析；

1、波形的测试

这是一部HP8142A型OTDR光时域反射仪，测试时，首先将尾纤通过活动连接器与OTDR光输出口正确连接；连接好以后,按下电源开关，等液晶显示屏幕出现清晰的菜单图形以后；按下功能键，进入OTDR事件表设置各类参数；（这里需要设置的参数有：光纤折射率n、光脉冲波长等）；设置完毕后，确认并返回主菜单；最后按下激光发射按钮。这样OTDR产生的光脉冲就经过尾纤发射到线路上。OTDR根据光纤不同位置的背向散射光反馈的信息

进行分析，就会在液晶显示屏上形成一定波形。那么，在正常情况下的波形是什么样子的呢？

2、波形的分析；

这是在实际中用OTDR所测得的两个光中继站之间的一段正常线路波形，这个波形也就是理论上所说的光缆传输特性曲线，其中横轴表示光纤的测试长度，单位用千米来表示，纵轴表示光纤上每一点所对应的接收光功率的大小，单位用分贝来表示，整条曲线呈下降的趋势，请同志们仔细观察一下这条曲线还有些什么特点？

（1）始端、终端各有一个尖顶脉冲；

（2）曲线中有三个小台阶；

（3）有四条比较平坦的线段。

这是从曲线的外形上观察到的情况，（归位）在日常线路的维护和抢修中我们正是根据曲线所具有的这些特性来判断线路。下面我们对曲线上各特点所形成的原因作进一步的分析。

（1）菲涅尔反射峰的形成

曲线上的尖顶脉冲又叫菲涅尔反射峰，始端的菲涅尔反射峰是由于入射光在光纤中发生强反射所造成的，由于这种反射峰的存在，又造成了OTDR测试时存在一个测试盲区，那么OTDR的测试盲区是怎样形成的呢？这是由于发射光脉冲的前沿反射光与正在发射的光脉冲后沿相互干扰引起的。请同志们看投影，我们用显示单元、控制单元和激光收发单元来表示OTDR的基本组成，这是一段光纤，反射点是光纤中若干个反射点中的一个，用来帮助我们分析，小球1－5表示一个光脉冲，其中小球1表示光脉冲的前沿，小球5表示光脉冲的后沿，注意OTDR测试盲区的形成（演示）。简单的说就是正常发射光被反射光掩没了产生了盲区，它好比正常人

的眼睛都可以看到祖国的大好河山，但鼻子中间这小块却怎么也看不清，不信你试试！这就是人视觉的盲区。OTDR测试盲区也是距离它比较近的地方存在。根据我在实际工作中的经验，当采用前面所见到的HP8142A型OTDR测试单模光纤时的盲区大约有100米，而采用住友公司的OTDR时，测试盲区可减少到30米。终端的菲涅尔反射峰是由于光纤端面发生强反射造成的，光纤终端是垂直切面时，反射光较强，在波形上就可以看到高高的尖顶脉冲，这就是菲涅尔反射峰（画面表示），如果端面不规则，光线大部被散射掉，它就很小，有时就不存在。刚才我们了解了曲线始端和终端的尖顶脉冲，那么三个小台阶是怎么形成的呢？

（2）三个小台阶的形成

波形中有三个小台阶，B、D两点波形基本相同，与线路资料相对照发现这两点处于光纤的固定接头部位，在实际中为了便于运输和施工，光缆与电缆一样不可能做得很长，通常都做成2-3公里一段，段与段之间就需要熔接，产生接头，由于接头的存在就产生了损耗，体现在波形上有台阶陡降,B、D两点的损耗又叫固定接头损耗。C点台阶变化较小根据实际维护中的经验可知，这一点一般是光纤发生弯曲，损耗较小引起的，C点的损耗又叫做弯曲损耗。第三个特点是四条线段，

（3）四条线段

这四条线段分别与四段光纤相对应，横轴上可以看出它们的长度，纵轴上的差值表示这段光纤的损耗。

刚才我们分析了正常情况下光缆线路的波形，那么光缆出现故障时波形会是什么样子呢？下面我们来看一看光缆出现故障时的波形。

（二）、故障波形分析

故障波形主要有以下几种情况，

现在我们就对这四种故障波形分别进行介绍，在介绍之前要特别提醒同志们注意的是：第一、分析故障波形时要注意与正常波形进行比较，俗话说有比较才有鉴别，通过比较才能鉴别出故障波形的特征；第二、在分析故障原因时要集中精力、积极思考，做好笔记，牢记是什么原因引起这些故障的。

1、波形中出现陷落

请同志们看屏幕，上面是线路正常情况时OTDR测得的波形，下面是这段光缆出现故障时的波形。这个波形的特征是曲线在没有到达终点前突然下落，接着出现了杂乱波形。

出现这种波形的原因是由于光缆出现断裂。引起光缆断裂一般有两种情况，一种情况是：故障发生在线路上，在日常维护中，长途国防光缆经常因为道路施工，自然灾害等原因造成中断，此时用OTDR测试，在液晶显示屏上不仅可以看到陷落的波形，而且可以知道故障光纤的长度。

另一种情况是：故障发生在测试盲区。当盲区出现故障时，也会出现陷落，但与第一种情况不同的是OTDR的液晶显示屏上不能知道故障光纤的长度。怎么解决呢？方法很简单，就是在OTDR与被测试的光缆之间加一段好的裸纤，人为地将故障点推到盲区以外，然后进行故障判断定位。这是一种处理盲区内故障的有效方法，在实际工作中我们要善于总结和运用类似的经验。

2、波形中段有菲涅尔反射峰。

这种波形的特征是变化比较平坦的线段中间突然出现了一个尖顶脉冲，而且脉冲后沿要明显低于前沿。

产生这种故障的原因是因为被测光纤受到了损伤，内部出现了裂缝，引起的，大家注意，在这一点光纤并没有断裂.

3、波形中出现高损耗区和高损耗点

这是高损耗区，（插图）从图中可以看出BC段与相邻光缆比较，波形的变化突然徒峭，导致这种现象的原因可能是：光缆质量较差，性能劣化。

（插图）那么，高损耗点的波形特征是什么呢？从图上可以看出B、C两点处直线下落一小段后继续前进。出现这种现象的原因一般是由于接头部位密封不好受潮进水，接头老化，引起光纤损耗增大。

出现第二、第三种情况时，虽然不会立刻中断通信，但会严重影响通信质量，必须及时组织抢修。

4、接头处台阶拉长

这是一种故障特例，那么它到底特殊在哪儿呢？故障波形的接头部位线段比正常时拉长了，是不是这儿出现故障了呢？不是的，这是由于距固定接头比较近的地方光缆出现断裂。接头后的光缆断裂，会导致离断裂处很近的接头，波形上出现台阶拉长的现象。当断裂处与接头距离较大时候，就不会出现这种现象。同志们要能够透过现象看本质，现象：台阶拉长，本质就是光缆断裂。

希望大家牢牢记住各段波形的特征，为今后分析判断故障提供依据。同志们对刚才所学内容有没有不明白的地方？不懂的请提出来。为了检验教学效果，我们一起来做两个练习。

（课堂练习）

刚才大家都能做到认真听讲积极思考，掌握知识比较快，希望同志们继续保持和发扬！

大家已经能够判断出光缆故障的性质，可是咱们的目的是要迅速排除故障。那么排除故障就要知道故障点的具体位置，（示意一下）而OTDR液晶显示屏上所显示的并不是就是光缆的实际地面位置，比如说，光缆不是直线铺设，都有一些弯曲（比划）；另外，咱们在接头盒、接头坑的地方都留有盘余。那么怎么样才能确定故障点的实际地面位置呢？这就是要讲解的第二个大问题。

二、故障的实际地面位置确定。

我们的工程技术人员在实践中总结了一个非常实用的公式，只要我们搞清楚其中各参数的含义把数据代入，就可以求出来了。

（一）公式解释

这就是计算公式，看到这个公式，大家可能会说，怎么这么复杂，那么多字母啊！别着急，咱们认真听，用心记，就一定能够学会！同志们，我们在平时就要注意点滴养成，克服畏难心理。只有不断掌握科学知识，武装自己的头脑，才能在实际中战无不胜。我们作为神圣的通信兵，一定要有这个决心才行，下面我们一起来学习！。

L：测试端到故障点的地面长度。这也就是最终我们想得到的！它是通过公式右边各参量经过计算得出。

L1：OTDR测出的测试点到故障点的光纤长度。从OTDR液晶液显示屏幕的横轴上可以直接读出。

而公式右边的其它参数，只能从光缆线路的竣工资料中查得了。那么这几个参数具体意义是什么呢？我们一起来看一看。

L2：每个接头盒里面盘留的光纤长度。实际施工中，两段光缆进行熔接时每段开剥1.2米去除外面保护层，露出了柔软的光纤，光纤使用熔接机熔接产生固定接头，这一边1.2米共2.4米的光纤就

放在了接头盒里面，用接头加以保护，现在打开接头盒，大家就一目了然了。

L3：每个接头坑里面盘留的光缆长度。在接头盒两边各盘留了6—8米的光缆，它的作用是防止接头盒部位受损，重新熔接时的备用光缆。

L4：其它光缆长度盘留长度。这是光端机房的光纤分配架，机顶上就盘留很长一段尾纤。另外光缆进入机房之前，也盘留了相当长度的光缆，防止机房布局改变，移动机器。

L5：光缆由于S 型铺设所增加的长度的总和。光缆在铺设的过程中经过地形比较复杂地段，比方说经过山坡时，为了防止地质不稳定产生的山体滑坡现象，S型铺设可以减轻光缆所受到的侧面拉力的影响。

N：N表示这段光缆的接头数目，实际上就是接头盒的数目。

P：光纤在光缆中的绞缩率（又叫富余度）。光纤在光缆里面并不是直线前进的，而是像小姑娘扎的麻花辫一样，缠绕着前进，存在着绞缩率。光纤的实际长度要长于外面的皮长，虽然绞缩率很小，但是光缆一铺就是上百公里这个差值就不是一个小数目了，你可不要把它忽略，不然，算出的结果就不会准确了。

r：光缆铺设的自然弯曲率（0.5%~1%）。光缆铺在地下，不能像拉得笔直，如果这样光缆一直处于一种疲劳状态，很容易受到损伤，必须让它处于松驰状态，这样光缆就存在一定的自然弯曲率，它也不能落下，忽略了它，计算结果同样会受到影响。同志们刚才我们对这个公式的各参数作了比较详细的介绍，里面的学问还真不少。下面就举一个例子进行公式的应用。

（二）应用举例

例：某段直埋光缆发生障碍，用OTDR测试障碍点至测试点的光纤长度10216m，查资料得知共有4个接头，每个接头盒内盘留的光纤长度为4m，每个接头坑内盘留光缆为10m，各种盘留长度共25m，s型敷设增长35m，绞缩率为2%，自然弯曲率为1%。计算障碍点至测试端的地面长度，并比较它与测试的光纤长度值之差。

先请同志们自己计算，然后我请一名同志回答计算结果，看谁算得快，算得准。（检查作业情况）

根据平时的提问,有980.2米和9802米两种结果，主要是由于公式中的部分参量没有记清，和计算时不够细心，但在实际工作中这是绝对不允许的，因为计算结果出错就会找不到故障点，延长通信阻断时间，将造成重大通信事故，希望同志们平时训练就要养成严谨细致的作风。

下面我们一起来分析计算这道题。

把已知各个参数代入公式中正确计算，得到结果为9802米，两者相差414米。

可见，障碍点到测试端的实际地面距离与测试的光纤长度相差很大。如果仅以OTDR的测试结果去排障显然是不行的！实际工作中使用OTDR测试分析故障波形既要仔细分析故障性质,又要根据平时积累的原始资料数据进行精确计算,找准故障点的实际地面位置。

课终小结（1分钟）

这堂课的内容就讲到这儿，本节课可以用两个字进行概括：

一“判”所谓判就是：根据反馈波形判断故障的性质；

二“算”所谓算就是：综合各种参数计算故障点距离。

在今天的教学中大家能认真听讲，积极思考，回答问题踊跃，基本掌握了学习内容。表现比较好的同志有1号同志和2号同志，

希望大家向他们学习。为了巩固和消化今天所学知识，布置一道作业：

课后作业：

（下节课我们将运用所学知识到实地去排除故障。野外作业比较辛苦，希望同志们发扬不怕苦、不怕累的精神，做好思想准备！）

编写人：孙小宁