光纖測量儀應用

時間:2015-03-23 16:29 來源:ob体育竞彩

常用光纖測試表有：光功率計、穩定光源、光萬用表、光時域反射儀（OTDR）和光故障定位儀。

　　光功率計: 用於測量絕對光功率或通過一段光纖的光功率相對損耗。在光纖係統中，測量光功率是最基本的。非常像電子學中的萬用表，在光纖測量中，光功率計是重負荷常用表，光纖技術人員應該人手一個。通過測量發射端機或光網絡的絕對功率，一台光功率計就能夠評價光端設備的性能。用光功率計與穩定光源組合使用，則能夠測量連接損耗、檢驗連續性，並幫助評估光纖鏈路傳輸質量。

　　穩定光源: 對光係統發射已知功率和波長的光。穩定光源與光功率計結合在一起，可以測量光纖係統的光損耗。對現成的光纖係統，通常也可把係統的發射端機當作穩定光源。如果端機無法工作或沒有端機，則需要單獨的穩定光源。穩定光源的波長應與係統端機的波長盡可能一致。在係統安裝完畢後，經常需要測量端到端損耗，以便確定連接損耗是否滿足設計要求，如：測量連接器、接續點的損耗以及光纖本體損耗。

　　光萬用表: 用來測量光纖鏈路的光功率損耗。有以下兩種光萬用表：

　　１、由獨立的光功率計和穩定光源組成。

　　２、光功率計和穩定光源結合為一體的集成測試係統。

　　在短距離局域網(LAN)中，端點距離在步行或談話之內，技術人員可在任意一端成功地使用經濟性組合光萬用表，一端使用穩定光源另一端使用光功率計。對長途網絡係統，技術人員應該在每端裝備完整的組合或集成光萬用表。

　　當選擇儀表時，溫度或許是最嚴格的標準。Bellcore推薦現場便攜式設備應在-18℃（無濕度控製）至50℃（95%濕度）

　　光時域反射儀(OTDR)及故障定位儀(Fault Locator): 表現為光纖損耗與距離的函數。借助於OTDR，技術人員能夠看到整個係統輪廓，識別並測量光纖的跨度、接續點和連接頭。在診斷光纖故障的儀表中，OTDR是最經典的，也是最昂貴的儀表。與光功率計和光萬用表的兩端測試不同，OTDR僅通過光纖的一端就可測得光纖損耗。OTDR軌跡線給出係統衰減值的位置和大小，如：任何連接器、接續點、光纖異形、或光纖斷點的位置及其損耗大小。OTDR可被用於以下三個方麵：

　　１、在敷設前了解光纜的特性（長度和衰減）。

　　２、得到一段光纖的信號軌跡線波形。

　　３、在問題增加和連接狀況每況愈下時，定位嚴重故障點。

　　故障定位儀（Fault Locator）是OTDR的一個特殊版本，故障定位儀可以自動發現光纖故障所在，而不需OTDR的複雜操作步驟，其價格也隻是OTDR的幾分之一。

　　選擇光纖測試儀表，一般需考慮以下四個方麵的因素：即確定你的係統參數、工作環境、比較性能要素、儀表的維護

　　確定你的係統參數

　　工作波長（nm）三個主要的傳輸窗口為850nm，1300nm 及1550nm。

　　光源種類（LED或激光）：在短距離應用中，由於經濟實用的原因，大多數低速局域網LAN(<100Mbs)通常使用LED光源。大多數高速係統>100Mbs使用激光光源長距離傳輸信號。

　　光纖種類（單模/多模）以及芯/塗覆層直徑（um）：標準單模光纖（SM）為9/125um，盡管某些其它特殊單模光纖應該仔細辨認。典型的多模光纖（MM）包括50/125、62.5/125、100/140 和200/230 um。

　　連接器種類：國內常見的連接器包括：FC-PC，FC-APC，SC-PC，SC-APC，ST等。最新的連接器則有：LC，MU，MT-RJ等

　　可能的最大鏈路損耗。

　　損耗估算/係統的容限。

　　明確你的工作環境

　　對用戶/購買者來講，選擇一台野外現場用儀表，溫度標準或許是最嚴格的。通常，野外現場測量必須在嚴峻的環境中使用，BELLCORE推薦現場便攜式儀表的工作溫度應該從-18℃~50℃，同時儲運溫度為-40~+60℃(95%RH)。實驗室的儀器僅需在較窄的控製範圍5~50℃工作。推薦OPM-706功率計

　　不像實驗室儀表能夠采用交流供電，現場便攜式儀表對儀表電源通常要求較為苛刻，否則會影響工作效率。另外，儀器的電源供電問題還經常是引起儀器故障或損壞的一個重要誘因。因此，用戶應該考慮和權衡如下因素：

　　１、內裝電池的位置應便於用戶更換。

　　２、新電池或滿充電池的最少工作時間要達到10小時(一個工作日)。然而電池工作壽命的目標值應在40~50小時(一周)以上，以確保技術人員和儀器的最佳工作效率。

　　３、使用電池的型號越普通越好，如通用9V或1.5V五號幹電池等，因為這些通用電池非常容易就地找到或購得。

　　４、普通幹電池優於可充電電池（如：鉛-酸、鎳鎘電池），因為充電電池大多存在“記憶”問題、包裝不標準、不容易買到、環保問題等。

　　以前，要找到符合上述所有四個標準的便攜式測試儀器幾乎是不可能的。現在，采用最現代CMOS電路製造技術的藝術化光功率計，僅用一般五號幹電池(隨處可得），即可工作100小時以上OPM-706功率計可工作600個小時。另外一些實驗室型號提供雙電源（AC和內部電池）以增加其適應性。

　　如同手提電話一樣，光纖測試儀表同樣具有眾多的外觀包裝形式。低於1.5公斤的手持式表一般沒有許多虛飾，隻提供基本功能和性能；半便攜式儀表(大於1.5公斤)通常具備更複雜的或擴展的功能；實驗室儀器是專為控製實驗室/生產場合設計的，具備AC供電。

　　比較性能要素：這裏是選擇步驟的第三步，包括每種光測試設備的詳細分析。

　　光功率計　　

　　對於任何光纖傳輸係統的生產製造、安裝、運行和維護，光功率測量是必不可少的。在光纖領域，沒有光功率計，任何工程、實驗室、生產車間或電話維護設施都無法工作。例如：光功率計可用於測量激光光源和LED光源的輸出功率；用於確認光纖鏈路的損耗估算；其中最重要的是，它是測試光學元器件(光纖、連接器、接續子、衰減器等)的性能指標的關鍵儀器。　　

　　針對用戶的具體應用，要選擇適合的光功率計，應該關注以下各點：　　

　　１、選擇最優的探頭類型和接口類型　　

　　２、評價校準精度和製造校準程序，與你的光纖和接頭要求範圍相匹配。　　

　　３、確定這些型號與你的測量範圍和顯示分辨率相一致。　　

　　４、具備直接插入損耗測量的dB功能。　　

　　幾乎在光功率計所有性能中，光探頭是最應仔細選擇的部件。光探頭是一個固態光電二極管，它從光纖網絡中接收耦合光，並將之轉換為電信號。可以使用專用的連接器接口（僅適用一種連接類型）輸入到探頭，或用通用接口UCI(使用螺扣連接)適配器。UCI能接受絕大多數工業標準連接器。基於選定波長的校準因子，光功率計電路將探頭輸出信號轉換，把光功率讀數以dBm方式顯示(絕對dB等於1 mW, 0dBm=1mW)在屏幕上。

　　選擇光功率計最重要的標準是使光探頭類型與預期的工作波長範圍相匹配。下表彙總了基本的選擇。值得一提的是，在進行測量時，InGaAs在三個傳輸窗口都有上佳表現，與鍺相比InGaAs具有在所有三個窗口更為平坦的頻譜特性，在1550nm窗口有更高的測量精度，同時具有優越的溫度穩定性和低噪聲特性。

　　光功率測量是任何光纖傳輸係統的製造、安裝、運行和維護中必不可少的部分。　　

　　下一個因素與校準精度息息相關。功率計是與你應用相一致的方式校準的嗎？即：光纖和連接器的性能標準與你的係統要求相一致。應分析是什麼原因導致用不同的連接適配器測量值不確定？(ob体育竞彩 //m.gdzxks.com)充分考慮其它的潛在誤差因素是很重要的，雖然NIST(美國國家標準技術研究所)建立了美國標準，但是來自不同生產廠家相似的光源、光探頭類型、連接器的頻譜是不確定的。　　

　　第三個步驟是確定符合你測量範圍需求的光功率計型號。以dBm為單位表示，測量範圍（量程）是全麵的參數，包括確定輸入信號的最小/最大範圍（這樣光功率計可以保證所有精度，線性度（BELLCORE 確定為+0.8dB）和分辨率（通常0.1 dB or 0.01 dB）是否滿足應用要求。　　

　　光功率計的最重要選擇標準是光探頭類型與預期的工作範圍相匹配。　　

　　第四，大多數光功率計具備dB 功能（相對功率），直接讀取光損耗在測量中非常實用。低成本的光功率計通常不提供此功能。沒有dB功能，技術人員必須記下單獨的參考值和測量值，然後計算其差值。所以dB功能給使用者以相對損耗測量，因而提高生產率，減少人工計算錯誤。　　

　　現在，用戶對光功率計具有的基本特性和功能的選擇已經減少，但是，部分用戶要考慮特殊需求----包括：計算機采集數據紀錄、外部接口等。

　　穩定光源　　

　　在測量損耗過程中，穩定光源(SLS)發射已知功率和波長的光進入光係統。對特定波長光源(SLS)校準的光功率計/光探頭，從光纖網絡中接收光，將之轉換為電信號。為確保損耗測量精度，盡可能使光源仿真所用傳輸設備特性：　　

　　１、波長相同，並采用相同的光源類型（LED，激光）。　　

　　２、在測量期間，輸出功率和頻譜的穩定性（時間和溫度穩定性）。　　

　　３、提供相同的連接接口，並采用同類型光纖。　　

　　４、輸出功率大小滿足最壞情況下係統損耗的測量。　　

　　當傳輸係統需要單獨穩定光源時，光源的最優選擇應模擬係統光端機的特性和測量需求。選擇光源應考慮如下方麵：　　

　　激光管(LD) 來自LD發射的光，波長帶寬窄，幾乎是單色光，即單波長。與LED相比，通過其光譜波段（小於5nm）的激光不是連續的，在中心波長的兩邊，還發射幾個較低峰植的波長。與LED光源相比，雖然激光光源提供更大功率，但價格高於LED。激光管常用於損耗超過10dB的長途單模係統。應盡量避免用激光光源測量多模光纖。　　

　　發光二極管（LED）：

　　LED具有比LD 更寬的光譜，通常範圍為50~200nm。另外，LED光是非幹涉光，因而輸出功率更加穩定。LED光源比LD光源要便宜的多，但對最壞情況損耗測量顯得功率不足。LED光源典型應用在短距離網絡和多模光纖的局域網LAN中。LED可以用於激光光源單模係統進行精確損耗測量，但前提條件是要求其輸出足夠功率。

　　光萬用表　　

　　將光功率計和穩定光源組合在一起被稱為光萬用表。光萬用表用來測量光纖鏈路的光功率損耗。這些儀表可以是兩個單獨的儀表，也可以是單一的集成單元。總之，兩類光萬用表具有相同的測量精度。所不同的通常是成本和性能。集成光萬用表通常功能成熟、具有各種性能但價格較高。　　

　　從技術的角度來評價各種光萬用表配置，基本的光功率計和穩定光源標準仍然適用。注意選擇正確的光源種類、工作波長、光功率計探頭以及動態範圍。

　　光時域反射儀和故障定位儀　　

　　OTDR是最經典的光纖儀器裝備，它提供測試時相關光纖最多的信息。OTDR本身是一維的閉環光學雷達，測量僅需光纖的一個端頭。發射高強度、窄的光脈衝進入光纖，同時高速光探頭紀錄返回信號。此儀器給出有關光鏈路的可視化解釋。在OTDR曲線上反映出接續點、連接器和故障點的位置以及損耗大小。　　

　　OTDR評價過程與光萬用表有許多相似點。事實上，OTDR 可以被認為是一個非常專業的測試儀表組合：由一個穩定高速脈衝源和一個高速光探頭組成。OTDR的選擇過程可關注下列屬性：　　

　　１、確認工作波長，光纖類型和連接器接口。　　

　　２、預期連接損耗和需要掃描的範圍。　　

　　３、空間分辨率。　　

　　故障定位儀大多是手持式儀器，適用於多模和單模光纖係統。利用OTDR (光時域反射儀) 技術，用於對光纖故障的點定位，測試距離大多在20公裏以內。儀器直接以數字顯示至故障點的距離。適用於：廣域網(WAN)、20 km範圍的通訊係統、光纖到路邊（FTTC）、單模和多模光纖光纜的安裝和維護、以及軍用係統。在單模及多模光纜係統中，要定位帶故障的連接頭、壞的接續點，故障定位儀是一種優異的工具。故障定位儀操作簡單，隻需單鍵操作，可探測多達7個多重事件。的係統要求相一致。應分析是什麼原因導致用不同的連接適配器測量值不確定？充分考慮其它的潛在誤差因素是很重要的，雖然NIST(美國國家標準技術研究所)建立了美國標準，但是來自不同生產廠家相似的光源、光探頭類型、連接器的頻譜是不確定的。　

上一篇： 福祿克光纖測試儀光纖測試方法
下一篇： 端口鏡像交換機作用原理