光缆施工现场及验收的检测方法与标准

发布: 2012-11-06 07:52 | 作者: | 来源: MSCBSC 移动通信网 | 字体: 小中大

王爱民　　

摘要：本文介绍了光缆施工现场及工程验收的测试方法与标准要求，以及测试中应注意的问题，对光缆工程正确、合理和规范的质量检测，发现隐患及时解决，以便延长光缆的使用寿命，减少光缆线路的维护量，确保通信畅通，将起到应有的作用。

光缆施工的现场测试很重要，它是为连接光端机总调测做准备。光缆内光纤的测试项目有传输衰减的测量，对多模光纤，当需要时测试基带响应。

单盘光缆测试的目的在于工厂产品的质量；施工布放后的测试是为检查布放过程有无损伤，并作为接续前的检查；接续中的测试是为了检查接头是否达到低损耗；接续后组成单元光缆段的测试，目的在于检查是否达到设计对传输总衰减和总基带响应要求，作为连接光端机总调测的准备。

单模光纤是以色散系数来表征色散的。单模光纤的色散系数本来很低，对于140Mbit/s系统的限额为300ps/nm，因此当中继段长小于50km时，该限额有很大余量，施工过程可以不必测量；565Mbit/s五次群的限额为120ps/nm，因此有必要在设计中考虑，施工后进行验证测量。

1、现场传输衰减的测量
1.1　光纤的衰减
光信号沿光纤传输时，光功率的损失即为光纤的衰减，衰减A以分贝（dB）为单位， A=10lgP1/P2（dB）

P1和P2分别是注入端和输出端的光功率。

1.2　光缆间增加注入系统
为了测量得到精确的结果，必须保证功率分配是稳态模，因此在光源与被测光缆间增加注入系统。注入系统由扰模器、滤模器和包层模剥除器组成的一种模拟装置；对多模光纤可以用1km以上，以一定曲率半径圈绕的光纤。

1.3　3种测试方法比较
CCITT建议G.651推荐了3种测试方法。即剪断法、和后向散射法。剪断法精度高但有破坏性；介入损耗法是非破坏性，精度不如剪断法；而后向散射法，即用光时域反射仪（OTDR）测量，功能全、精度高和无破坏性，测量数据可直接打印出来。

1.4　用光时域反射仪（OTDR）测量的优点
用光时域反射仪（OTDR）测试只需在光纤的一端进行，如图1、2所示，用这种仪表不仅可以测量光纤的衰减系数，还能提供沿光纤长度衰减特性的详细情况，检测光纤的物理缺陷或断裂点的位置，测定接头的衰减和位置，以及被测光纤的长度，这种仪器带有打印机，可以把测绘的曲线打印出来。

图1　光时域反射仪的框图

图2　后向散射功率的典型曲线

现场光纤接续由OTDR监视进行，熔接机在熔接完一根芯后都会给出熔接点的估算衰耗值，其估算一般都是本地纤芯直观监测，即通过观察纤芯对接的好坏来估算衰耗值。接续工作是否完好，由监视者测量后通知接续工作者。这种方法的优点：一是OTDR固定不动。省略了仪表转移所需的车辆和人力物力；二是测试点选在有市电而不需配发电机的地方；三是测试点固定，减少了光缆开剥。

1.5　OTDR测量参数的选择
（1）选择适当量程：OTDR有不同的量程，操作者应结合测试的光缆长度选择比较恰当的量程，使测试曲线尽量显示在屏幕中间，这样读数才能准确，误差才会小。
（2）选择适当脉冲宽度：OTDR可以选择注入被测光纤的光脉冲宽度参数，在幅度相同的情况下，宽脉冲的能量要大于窄脉冲的能量，能够测试较长距离，但误差较大。因此，操作者应该结合待测光纤的长度选择适当的脉冲宽度，使其在保证精度的前提下，能够测试尽可能长的距离。
（3）选择适当的折射率：由于不同厂家光纤选用的材质不同，造成光在光纤中传输速度不同，即不同的光纤有不同的折射率，因此在测试时应选择适当的折射率，这样在测量光纤长度时才能准确。
（4）测试点位选择应合理：目前，大部份OTDR测试接头损耗均采用5点法，在测试时，光标作为一点应定位在接头点上，其余4点应分别对应接头点两侧的光纤特性。这样接头测试才能准确。

1.6　光缆接头单向测试法
此种方法就是在接续方向的始端放置一台OTDR，对所有接头点进行单向测试。

当中继段长度较短，光缆接头不多，如市话中继光缆，对接头衰减要求不很精确时，可以用光时域反射仪从一端监视，指挥接续者调整接续器达到相对最佳值即可正式接续，从图2观察到图内（c）点的波形出现小的“台阶”，衰减的大小可以由“台阶”的大小估计。

这种方法精度不如比较法，但简便，只要一点监视两点配合，适宜于中继段衰减余量较大的光缆段施工，可增快进度。

1.7　光缆接头双向环测法
此种方法就是在接续方向的始端将两根光纤分别短接，组成回路，OTDR在接续开始点的前一点对所有接头点进行双向测试。由于增加了环回点，所以能在OTDR上测出接续衰耗的双向值，这种方法的优点是能准确评估接头的好坏。

由于测试原理和光纤结构上的原因，用OTDR单向监测会出现虚假增益的现象，相应地也会出现虚假大衰耗的现象，对于一个接头来说，用两个方向衰减值的数学平均数才能准确反映其真实的衰耗值。光纤衰减常数的标准为：在1310mm波长上，衰减平均值应小于等于0.36dB/km，衰减最大值应小于等于0.4dB/km；在1550mm波长上，衰减平均值应小于等于0.22dB/km，衰减最大值应小于等于0.25dB/km；光纤接续时，其双向平均接头损耗不得大于0.08dB。

竣工后用光源和光功率计对全程进行双向测试，其衰耗值必须符合设计要求。并用OTDR双向进行检查后向散射曲线是否符合要求。

2、现场光纤的基带响应测试
多模光纤是以基带响应间接地表征光纤的色散。单盘光缆内光纤的基带响应测试可使用频域法或时域法。现将频域法介绍如下。

2.1　以测试频宽扫描调制光源
光源的波长应是光纤的工作波长，以测试频宽扫描调制光源，如被测光纤带宽为1000MHz.km，则应从低频（例如100～1000MHz或更高一些），在被测光纤终端为检测器，并将它接入到频谱分析仪，如图3所示。

图3　频域法光纤带宽测试框图

2.2　用短光纤将发送与接收连接
测试前先用短光纤将发送与接收连接，记录其波形。将被测光纤介入，再记录其波形。将两波形相减得出一6dB点的频率就是被测光纤的带宽。进而折算出单位长度（km）的基带响应。

3、光端机的安装后的系统调测
设备的安装要按照设备说明书及工程设计提供的安装要求进行。设备通电前应检查电源线有无短路，机架应在电路板都拔去后通电，然后插入电源板、警报板、测试各端子上的各种电压是否合宜，然后插上各种电路板。

3.1　本端机收发自环测试
先进行本端机收发自环测试，如图4所示。自环只是初步验证端机各部件能否正常工作。

图4 光端机的自环测试

3.2　端机发送光功率测试
光端机的激光器注入光纤的光功率可按图5所示测试。数字发生器用伪随机码作信息源，光功率计通过1km光纤接到激光器的输出端，光功率计显示值为Pd。

激光功率Ps=Pd+α±δd

α为1km光纤和活接头的衰减，δ为光功率计测量误差。

图5　光功率测量

真实的发送光功率应扣除光纤连接器的插入损耗，约1dB以下。测得值应符合CCITT规定值标准。

3.3　光接收器灵敏度测试
按图4测试。接收灵敏度是指光端机的光检测器在设备规定的误码率条件（10-9）下，所需收到的最低功率。

逐渐加大光衰减器的衰减值，直到误码检测器达到规定误码临界值，这时断掉光端机的光输入端，用光功率计测量衰减器输出的光功率。光功率计显示为Pd。接收机灵敏度S=Pd

δ为光功率计的测量误差。

3.4　抖动测试
市内网和短距离光系统的抖动值大都能满足CCITT规定值。一般可不测或从若干个系统中抽测一个系统。每个数字段的抖动转移函数最大增益不应超过1dB。测试时用专用的抖动测试仪。

3.5　误码性能测试
所需的仪表是误码分析仪（发、收）。其测试方法与光接收机灵敏度测试相似。

长期平均误码率的测试即在相当长的时间内，测得累计的误码总数除以测量时间（秒），得长期平均误码率。长期平均误码率是反映系统误码性能的最主要方面。CCITT详尽的误码性能要求，还包括误码秒（ES）、严重误码秒（SES）和劣化分（DM）。其含义分别为误码秒：含1个或1个以上的误码秒数；SES严重误码秒：误码率大于10-3的秒数，劣化分：误码率大于等于10-6的分钟数。

3.6　警报系统的测试
警报系统包括紧急警报和非紧急警报。至少应具有下列告警。
（1）电源故障：主备用电源转换；
（2）误码率超过10-6；
（3）误码率超过10-3，并转换到备用系统；
（4）发送、接收端无光信号。