电子测量中的光时域反射仪（OTDR）工作原理及测试方法
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2020-11-06
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电子测量中的光时域反射仪（电子测量中的光时域反射仪（OTDR）工作原理及测试方法）工作原理及测试方法
OTDR的工作原理： 光纤光缆测试是光缆施工、维护、抢修重要技术手段，采用OTDR(光时域反射仪）进
行光纤连接的现场监视和连接损耗测量*价，是目前最有效的方式。这种方法直观、可信并能打印出光纤后向散
射信号曲线。另外，在监测的同时可以比较精确地测出由局内至各接头点的实际传输距离，对维护中，精确查
找故障、有效处理故障是十分必要的。同时要求维护人员掌握仪表性能，操作技能熟练，精确判断信号曲线特
征。 美国安捷伦E6000C 加拿大EXFO FTB150 日本安立MT9080 日本横河AQ7275 美国
JDSU MTS6000 美国网泰 CMA4000I
OTDR的工作原理：的工作原理：
光纤光缆测试是光缆施工、维护、抢修重要技术手段，采用OTDR(光时域反射仪）进行光纤连接的现场监视和连接损耗
测量*价，是目前最有效的方式。这种方法直观、可信并能打印出光纤后向散射信号曲线。另外，在监测的同时可以比较精确
地测出由局内至各接头点的实际传输距离，对维护中，精确查找故障、有效处理故障是十分必要的。同时要求维护人员掌握仪
表性能，操作技能熟练，精确判断信号曲线特征。
美国安捷伦E6000C
加拿大EXFO FTB150
日本安立MT9080
日本横河AQ7275
美国JDSU MTS6000
美国网泰 CMA4000I
OTDR的英文全称是Optical Time Domain Reflectometer，中文意思为光时域反射仪。OTDR是利用光线在光纤中传输时
的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表，它被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，可
进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。
OTDR测试是通过发射光脉冲到光纤内,然后在OTDR端口接收返回的信息来进行。当光脉冲在光纤内传输时，会由于光纤
本身的性质，连接器，接合点，弯曲或其它类似的事件而产生散射，反射。其中一部分的散射和反射就会返回到OTDR中。返
回的有用信息由OTDR的探测器来测量，它们就作为光纤内不同位置上的时间或曲线片断。从发射信号到返回信号所用的时
间，再确定光在玻璃物质中的速度，就可以计算出距离。
d=(c×t)/2(IOR)
在这个公式里，c是光在真空中的速度，而t是信号发射后到接收到信号（双程）的总时间（两值相乘除以2后就是单程的
距离）。因为光在玻璃中要比在真空中的速度慢，所以为了精确地测量距离，被测的光纤必须要指明折射率（IOR）。IOR是
由光纤生产商来标明。
OTDR使用瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性。瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成。OTDR
就测量回到OTDR端口的一部分散射光。这些背向散射信号就表明了由光纤而导致的衰减（损耗/距离）程度。形成的轨迹是
一条向下的曲线，它说明了背向散射的功率不断减小，这是由于经过一段距离的传输后发射和背向散射的信号都有所损耗。
菲涅尔反射是离散的反射，它是由整条光纤中的个别点而引起的，这些点是由造成反向系数改变的因素组成，例如玻璃与
空气的间隙。在这些点上，会有很强的背向散射光被反射回来。因此，OTDR就是利用菲涅尔反射的信息来定位连接点，光纤
终端或断点 。
OTDR的工作原理就类似于一个雷达。它先对光纤发出一个信号，然后观察从某一点上返回来的是什么信息。这个过程会
重复地进行，然后将这些结果进行平均并以轨迹的形式来显示，这个轨迹就描绘了在整段光纤内信号的强弱（或光纤的状
态）。
测试距离：由于光纤制造以后其折射率基本不变，这样光在光纤中的传播速度就不变，这样测试距离和时间就是一致的，
实际上测试距离就是光在光纤中的传播速度乘上传播时间，对测试距离的选取就是对测试采样起始和终止时间的选取。测量时
选取适当的测试距离可以生成比较全面的轨迹图，对有效的分析光纤的特性有很好的帮助，通常根据经验，选取整条光路长度
的1.5－2倍之间最为合适。
脉冲宽度：可以用时间表示，也可以用长度表示，在光功率大小恒定的情况下，脉冲宽度的大小直接影响着光的能量的大
小，光脉冲越长光的能量就越大。同时脉冲宽度的大小也直接影响着测试死区的大小，也就决定了两个可辨别事件之间的最短
距离，即分辨率。显然，脉冲宽度越小，分辨率越高，脉冲宽度越大测试距离越长。
折射率就是待测光纤实际的折射率，这个数值由待测光纤的生产厂家给出，单模石英光纤的折射率大约在1.4－1.6之间。
越精确的折射率对提高测量距离的精度越有帮助。这个问题对配置光路由也有实际的指导意义，实际上，在配置光路由的时候
应该选取折射率相同或相近的光纤进行配置，尽量减少不同折射率的光纤芯连接在一起形成一条非单一折射率的光路。
测试波长就是指OTDR激光器发射的激光的波长，在长距离测试时，由于1310nm衰耗较大，激光器发出的激光脉冲在待
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