光時域反射儀實驗

/6表格3連接點損耗記錄表A點/kmB點/kmA,B間距/km損耗/dB0.03130.05440.02310.191由于取點的間距較小，可以直接以A,B點間的損耗代表連接處的損耗，即連接處損耗為0,191(dB)。若要考慮A,B點間瑞利散射帶來的損耗，則連接處實際損耗為0.191-0.0231*0.193=0.186(dB)四、思考題菲涅爾反射光與瑞利散射的差異及產生的機理，在實驗中如何區分這兩種效應？瑞利散射是當光線在光纖中傳播時，由于光纖中存在分子級別大小的結構上的不均勻，光線的一部分能量會被改變其原有的傳播方向而向四周散射的現象。菲涅爾反射是指光在介質傳播過程中，遇到折射率不同的介質面時產生的一種反射現象，其反射強度與兩種媒質的相對折射率的平方成正比。由于OTDR接收到的信號是與輸入反向的光，激光在傳輸過程中不斷衰減，發生瑞利散射往反方向傳播的光也會逐步減少，因此OTDR接收到的信號應為一條斜率為負數的曲線，又因為光纖基本上是均勻的，得到的往往就是一條斜率為負數的直線。而對于菲涅爾反射，反射回來的光遠遠大于瑞利散射回來的光，因此在曲線上表現為一個凸起的峰。通過兩者的形狀可以判斷區分兩種效應。光時域反射儀的工作原理，說明主要部件的作用。光時域反射儀工作原理圖如圖1所示。激光器向光纖發出激光脈沖，激光脈沖在光纖內由于瑞利散射效應與菲涅爾反射效應形成反向的光信號，光功率探測器通過檢測放大接收反射回來的光信號。再按照儀器內置時鐘對信號進行定時，并將功率關于時間的關系轉換為關于空間的關系。再通過對信號變化的分析，可以對光纖工作參數進行測量，對光纖內的故障進行定位。主要部件為：激光源：用于產生測試用的激光脈沖。透鏡組：使激光匯聚進入光纖，以及接受光纖返回的光并匯聚進入探測器。分光盒：對進入光纖的光透射，對光纖返回的光信號反射，目的是用來空間上分離入射光與反射光便于接收光功率計：包括探測與放大光纖返回的光信號數據處理系統：將時域轉換為空間域內置時鐘：用于對接收到的信號進行定時分析參數設定更變對測量結果的影響，有哪些參數是比較關鍵的？實驗中可以設置的參數有測量距離，脈沖寬度，脈沖波長，折射率，散射率。測量距離設置過小會導致不能完全測量整段光纖，設置太長會使儀器分辨率降低；脈沖寬度則影響脈沖能量和盲區大小，脈沖寬度越大，動態范圍越大，同時盲區也越大。調小脈沖可以提高分辨率，但測量范圍會減小；脈沖波長，折射率，散射率三者是配套設置的，應該根據光線實際用途進行設置。實驗中用兩種脈寬測得的結果有何差異？對此你有何感想？實驗中，在測量光纖長度，分段損耗系數時，兩者并沒有什么區別。但在定位機械連接處時，由于250ns脈寬的脈沖盲區較大，入射端耦合產生菲涅爾反射峰覆蓋了機械連接產生的反射峰。這反映了脈沖寬度越大，盲區越大，分辨率越低。實際使用中，應該根據對纖長的大約估算選擇合適的脈沖寬度，避免出現脈沖能量過低，不能測完整段光纖或者脈沖寬度太大，精度太低，使故障被隱藏了的情況。實驗中有可能引起誤差的因素有哪些？應該如何避免？實驗中的誤差有：儀器固有誤差，實驗參數選擇不當引起的誤差，曲線取樣分析的誤差等。減少儀器固有誤差可以對儀器進行校準，做好儀器維護，測量時注意光纖接頭的潔凈等。實驗參數選擇則應根據實際測量對象，測量目的進行設置。曲線分析的誤差應先增加儀器測試重復次數，而后處理數據時應該對曲線多次取樣，進行平均。五、參考文獻[1]李玲，黃永清.光纖通信基礎.北京：國防工業出版社，1999⑵蔡志崗，靳珂等.光時域反射儀(OTDR)的研制.半導體光電，Vol.23,No.1,48-50,2002[3]CMA4000i快速指南(QuickStar