JJG(邮电) 038-1997 光时域反射计(OTDR)检定规程.pdf

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1、中华人民共和国邮电部部门计量检定规程r JJG(YD) 038一-97光时域反射计(OTDR)97年3月21日批准97年5月1日实施邮电部光时域反射计COTDR)检定规程Verification Regulation of Optical Time Domain Reflectometer 本规程经邮电部于1997年3月21日批准，并自1997年5月1日起施行。归口单位z邮电部通信计量中心起草单位2邮电部通信计量中心本规程技术条文由起草单位负责解释本规程主要起草人z周忠宇(邮电部通信计量中心)参加起草人郑且光(邮电部通信计量中心董亦军(邮电部通信计量中心)一四五目录概述. . .(1) 技术要

2、求. . . (1) 检定条件. . (2) (一环境条件. . (2) (二检定用设备. . . (2) 检定项目. . . (5) 检定方法. . . (6) (一)外观及必要的检查. . (6) (二)OTDR输出光波长的检定. (6) (三)OTDR距离特性的检定. . . (6) (四)OTDR衰减特性的检定.) (五)OTDR盲区长度的测试. (9) (六)OTDR动态范围的测试. (1 0) 六检定结果的处理及检定周期.(1 2) 附录1检定记录表格式.(13)附录2检定证书格式.(17)JJG(YO)038-97 共21页第1页光时域反射计(OTDR)检定规程本规程适用于新制造

3、的、使用中及修理调整后的光时域反射计(OTOR)检定。一概述OTOR发送一定宽度的光脉冲进入光纤，接收光纤的瑞利后向散射信号和菲涅尔反射信号进行处理，获得光纤线路上的距离特性和衰减特性。动态范围是表征OTOR测量能力的物理量;盲区是表征OTOR测量局限性的物理量。OTOR是光纤拉丝成缆、工程建设和线路维护工作中的重要仪器。二、技术要求(一)外观1 无影响其电气和光学性能的机械损伤，各旋钮、按键接触良好调节自细。2 显示屏显示清晰，可以清楚地观察测试曲线，辨认参数和数据。(二)技术特性3 群折射率值或其等效参数可以在一定范围内调整。4 可以显示光纤后向散射信号和菲涅尔反射信号迹线，纵座标为分贝表

4、征的功率值，横座标为线性距离值。5 有两个或两个以上光标(或游标)。6 具有测量相对于OTOR参考零位的距离(位置)的能力。具有测量功率电平的能力或相对于OTOR参考功率电平(例如，籍位电平)的偏移量的能力7 可以设置平均时间(或平均次数)8 建议连接器采用FC/PC型(三)技术指标共21页第2页9 距离量程可以调整，通常2km至300km之内10 光脉冲宽度可以调整，通常3ns至20阳之内JJG(YD)038-97 11 输出光信号中心波长:(1.31士o.03)m， (1. 55士0.03)m12 位置点测量不确定度不大予z零点定位不确定度十取样间隔+测量距离距离刻度不确定度13 衰减刻度

5、不确定度不大于0.05dB/dB14 盲区长度通常为1m至1500m之内15 单程后向散射光动态范围通常为5dB至50dB之内;菲涅尔反射光动态范围通常为25dB至60dB之内三检定条件(一)环境条件16 温度23土4C17相对湿度小于80%18 电源电压(220:f: 11)V 50Hz 19 周围无影响正常工作的电磁干扰、机械振动和尘埃(二检定用设备20 时间合成器(或数字延迟发生器)20.1 合成延迟)时间范围:Ons-3ms可随意调整，分辨力优于100ps 20.2 输出脉冲宽度:1-20s可调整20. 3 输出脉冲幅度:500.阻抗，O.5-5V可调整，正负极性可选择3或与相配套光源

6、对外调制信号要求相适应的其它标准电平。20.4 抖动g不超过200psrms 20.5 时基g不确定度优于1X 10- 20.6 总不确定度=优于1.5ns十时基不确定度21 光衰减器(以下简称衰减器)21. 1 可程控衰减器两台=一台大衰减范围衰减器(100dB);一台JJG(YD)038-97 某一衰减值(14dB)己精确校准的高重复性衰减器21. 2 波长范围，1.31m及1.55m窗口21. 3 插入损耗，45dB21. 5 极化依赖损耗，100dB21. 7 衰减不确定度z优于O.ldB21.8 连接方式，FC/PC型活动连接器21. 9 最大允许输入光功率，200mW共21页第3页

7、21. 10 高重复性衰减器分辨力优于O.OOldB，重复性优于O.OldB 22 光藕合器以下简称藕合器)22.1 Y型5050藕合器两只，Y型1090桐合器一只22.2 波长范围，1.31m和1.55m窗口22. 3 总插入损耗50dB23 光纤23. 1 五段一次被覆长光纤，长度分别为，3km，他m，他m，Skm，8km。23.2 光纤须符合ITU-T.建议G652要求24 光电转换器(O/E)24. 1 波长范围:1. 31m和.55m窗口24.2 带宽，DC-200MHz或更高，变换增益及输出阻抗应符合时间合成器(或数字延迟发生器对外触发信号的要求。25 电光转换器45dB30 控温

8、器30.1 控温器用于控制激光器管芯温度，使其满足25指标要求31 菲涅尔反射端31. 1 菲涅尔反射端须与光纤轴芯垂直，表面平滑，以模拟光纤线路上的最大菲涅尔反射信号。32 工作台32.1 要求z平稳、抗震动33 所有设备均应检定合格，并在检定有效期内使用。说明，26、27和29项之内容为无源法检定距离和衰减特性之所需。JJG(YO)038-97 34 外观及必要的检查35 检定和测试项目四检定项目35. 1 输出光信号波长特性35. 1. 1 输出光信号中心波长35. 1. 2 输出光信号光谱宽度35. 2 距离特性35.2.1 距离测量示值误差35. 2. 2 零点定位示值误差、距离刻度

9、示值误差35.3 衰减特性35.4 盲区长度35.4. 1 事件盲区长度35.4.2 衰减盲区长度35. 5 动态范围z35. 5. 1 单程后向散射光动态范围35.5.2 菲J里尔反射光动态范围五检定方法(一)外观及必要的检查共21页第5页36 送检OTOR应有说明书，上次检定证书、电源线、光纤适配器等全部资料及附件。37 检查送检OTOR是否有影响其电气和光学性能的机械损伤。各开关、连接器、调节钮、按键应安装牢靠，接触良好，调节自如。38 检查各波长模块是否有光信号输出，记入表2.(二)输出光波长的检定39 按图1连接检定系统共21页第6页JJG(YDl038-97 I OTDR I口-一

10、口匾国口二一口I:ltlHi( I 图1OTDR输出光搜长的检定40 用RMS法确定OTDR的输出光中心波长和光谱宽度，记入表30(三)距离特性的检定41 有源法检定距离特性41. 1 按图2连接检定系统41. 2 使时间合成器(或数字延迟发生器)处于外触发工作状态，并使其输出宽度注3s的电脉冲，幅度与极性满足25的要求。41.3 选择延迟时间值ti使OTDR上出现的模拟反射光脉冲分别出现在量程的近端、中间和远端，对应的标准距离值为:L,= c(t+t，) 一二2n 式中，c为真空中的光速，n为置入OTDR的光纤群折射率值，to 为用合适的方法已作标定的系统的插入延迟时间值。i=1，2m(m注

11、3)同时记录下模拟反射光脉冲在OTDR上出现的位置L:。C E牛画画IE/OllI OTDR I口一王回I(或JLtT生器J_j图2u有源法检定OTDR的距离特性墨镜框图41. 5 计算对应各点的距离示值误差值JG(YO)038-97 共21页第7页t.L;二L;-Lj并填入表441. 6 选择时间合成器的延迟时间值h使OTOR上模拟反射光脉冲在近端盲区之外至量程远端依次均匀出现，且相邻距离为随机值(m二月5).用最小二乘法拟合出OTOR的零点定位示值误差，距离刻度示值误差。42 无源法检定距离特性42. 1 按图3连接系统FC/PC 1 OTDR 10 匮亟E图3.无摞法检定OTDR距离特性

12、系统框图42.2 把OTOR上出现的各特征点的位置记录下来42.3 计算对应各点的距离示值误差值，并填入表442.4 调整系统，使特征点的个数m;:?16.用最小二乘法拟合出gOTOR的零点定位误差、距离刻度误差值。说明g根据检定需要，距离和衰减特性的检定工作，选择有源法和无源法之一即可。(四)衰减特性的检定43 有源法检定衰减特性43. 1 按图4连接检定系统IOTDR 10 = 画E二匮21IE/ol时间合成器回|(或数字延迟发生器)图4.杳源法检定OTDR衰减特性系统框图共21页第8页JJG(YD)038-97 43. 2 衰减器l为某衰减值(l-4dB)己作精确校准的高重复性衰减器，用

13、以模拟一固定衰减值。43. 3 设置时间合成器(或数字延迟发生器)的输出脉冲宽度为1020s.幅度满足25的要求。调整衰减器2000dB衰减范围)的衰减值以及时间合成器(或数字延迟发生器)的时间值，在用户一般常用的功率与位置区域实施衰减特性检定(按43.4步骤)。43. 4 每次完成模拟后向散射信号的功率与位置设定之后，首先把衰减器1置于dB档，待平均足够长的时间获得满意的信噪比之后，读出此时OTDR上模拟后向散射信号的相对功率电平(或绝对功率电平)Pil(i= 1.2.3.m.m;:d5);再把衰减器置于已精确定标的衰减值Ao档，读出此时的模拟后向散射信号的相对功率电平(或绝对功率电平)Pi

14、2，计算OTDR在当前状态下的衰减显示值。Pi=Pil-Pi2 并填入表543.5 计算P;值与标准衰减值寸A，)的相对偏差，填入表544 无源法检定OTDR衰减特性44.1 按图5连接检定系统I OTDR I口E亘主些些图5.无源法检定OTDR衰减特性系统框图44.2 从短到长(2-50km)逐次调整引导光纤组的长度，并用。TDR逐次测量标准衰减值A在当前状态下的衰减显示值P;(i=1.2.m，m注10).并填入表5。44.3 计算P;值与标准衰减值A的相对偏差，填入表5。(五)盲区长度的测试45 建立模拟法测试盲区长度系统JJG(YDl038-97 共21页第9页E一一I。丁3 图6.模拟

15、法测试OTDR盲区长度系统45. 1 按图6连接测试系统，设在被检OTDR的当前中心波长下，己知的1端至3端的传输损艳为A3，1端至4端的传输损耗为A 14 ，衰减器的插入损耗为A45.2 根据被检OTDR盲区长度定义条件，按下述模拟事件的反射损耗分贝值RL的表达式选择合适的衰减器衰减值A。RL=A-A，十A。十A说明:根据测试需要，系统可以为50, 50型钢合器和8-9km长光纤，或1090藕合器(4端为90%端和3-4km长光纤。46 测试事件盲区长度46. 1 本规程采用的事件盲区定义为2对于一个给定的反射回损，反射信号迹线上低于反射峰值点1.5dB两点间的显示距离称为事件盲区。46.

16、2 打开衰减器的光快门，使OTDR开始工作，直到获得平滑的迹线。46. 3 在曲线的反射事件信号脉冲两侧上寻找比峰值低1.5dB 的两点，如图7中的A点和B点。A、B两点间的距离即为事件盲区长度，填入表6，47 测试衰减盲区长度47.1 本规程采用的衰减盲区定义为:从反射起始点到信号归回到线性后向散射迹线的给定允许错误带的最小距离称为衰减盲区。通常错误带取0.1-0.5dB，共21页第10页JJG(YO)038 97 47.2 打开衰减器的光快门，使OTOR开始工作，直到获得平滑的迹线。47.3 在迹线上找出反射事件后完全恢复成线性的部分，把该线性部分向前做线性延伸，并将线性部分向上平移L:.

17、AdB(L:.A通常取O.1-0. 5dB)，找出反射事件迹线下降部分上与该线的交点O(如图7)。功率值祖或幽n)事件盲区衰减盲区图7事件盲区及衰减盲区示意图距离47.4 在反射事件曲线上升部分找出事件起始点C，C、D两点间的距离即为衰减盲区长度，填入表6。(六)OTOR动态范围的测试48 单程后向散射光动态范围的测试48. 1 本规程采用的两个定义为248.1.1 S/N=1法:从后向散射开始点的功率电平(线性迹线外推延伸与纵轴交叉点)3ilJ信噪比等于1的背景噪声电平以dB表示的单程差值。JJG (YD) 038-97 共21页第11页48. 1. 2 98%噪声点法z从后向散射开始点的功

18、率电平(线性迹线外推延伸与纵轴交叉点)到98%背景噪声电平以dB表示的单程差值。98%的背景噪声数据点应该在这个背景噪声电平以下。48. 2 按图8连接测试系统因口 口无反射处理端图8.单程后向散射光动态范围测试革统框图48. 3 光纤I的长度为他m左右.OTDR的量程应大于光纤I长度的4倍。根据定义条件.使OTDR达到定义要求的平均时间或平均次数后停止下来。48. 4 找出曲线上越过近端盲区后的线性部分，并测量出该线性部分光纤的衰减系数问把光标A放置在线性部分的任意一个点上，位置为L，48. 5 把量程后端的噪声信号局域性两维(距离轴和功率轴)放大，把光标B放置在定义要求的特征噪声点上。48

19、. 6 测量出AB两光标间的衰减值A.计算出OTDR在当前设置下的单程后向散射光动态范围分贝值D.填入表7。DL+A十t:.A其中.t:.A为修正值说明，1.若定义S/N 1.特征噪声点取噪声峰值点，t:.A取1. 8dB , 2.若定义为98%的噪声数据点在特征噪声电平以下.t:.A 取。49 菲涅尔反射光动态范围的测试49. 1 本规程采用的定义为2从后向散射开始点的功率电平(线性迹线外推延伸与纵轴交叉点)到可探测光纤远端菲涅尔反射点的以dB表示的单程范围。菲涅尔反共21页第12页JJG(YDl038-97 射信号的峰值应该高出背景噪声峰值l!.AdB，通常l!.A取0.2-1dB，因口且

20、E豆豆丑图9.菲涅尔反射光动态范围测试系统框图49.2 按图9连接测试系统，光纤I, m的长度分别为5km、8km，49. 3 把衰减器设为零值，用OTDR(己作衰减特性检定)测量光纤E、可逆衰减器、光纤E的总插入损耗dB值A49. 4 根据OTDR的技术指标，设当前状态下菲涅尔反射光动态范围下限dB值为D设置衰减器的示值A，满足下式gA,+A=D,-2 49.5 选定合适的OTDR距离量程，使OTDR工作达到定义要求的平均时间或平均次数后停止下来。49.6 把菲涅尔反射迹线及周围的噪声信号局域性两维放大，测出菲涅尔反射峰值点与周围噪声最高峰值点差值l!.D，值49. 7 计算出OTDR在当前

21、设置下的菲涅尔反射光动态范围dBD=A，+A十2+ l!.D-l!.A 其中，l!.A为定义中的修正值。六检定结果处理及检定周期50 经检定合格的OTDR，发给检定证书;检定不合格的OTDR，发给检定结果通知书，并注明不合格项目。51 OTDR的检定周期为一年，仪器维修后随时送检。JJG(YO)038-97 共21页第13页附录l检定记录表格式表1检定记录台头检定证书第号检定单位送检单位附录第页计量器具名称型号制造厂出厂编号设备编号插牛型号插件编号工作波长m一一一一一m表2外观及工作状态检查原始记录表内容有无数量1 前次检定证书2 配件3 开关、键、钮损伤4 1.31m波长光信号5 1.55m

22、波长光信号表3OTOR输出光波长特性检定原始记录表OTOR工作状态中心波长1.31m波长光谱宽度中心波长1. 55m波长光谱宽度备注共21页第14页表4OTDR距离特性检定原始记录表(有源法检定系统插入延迟时间ns) 距离量程km脉冲宽度ns 群折射率值标准值示值示值平均值(时间值s) 1 标准距离km (时间值s) 2 标准距离km : m 零点定位示值误差m 距离刻度误差说明:.检定系统为有源法气保留括弧中的内容2.检定系统为无源法飞去掉括弧中的内容JJG(YD)03897 示值误差G(YO)038-97 共21页第15页表5OTOR衰耗特性检定原始记录表标准衰耗值dB 距离量程km 脉冲

23、宽度ns 群折射率位置点功率电平范围示值平均值修正值相对偏差dB dB km dB dB dB/dB dB dB dB dB 2 km dB dB dB/dB dB dB dB dB m km dB dB dB/dB dB dB 表6OTOR盲区特性测试原始记录表距离量程km 群折射率值模拟反射回损dB 事件盲区长度衰减盲区长度脉冲宽度那值平均值测量值平均值ns ns 共21页第16页JJG(YDl038-97 表7OTOR动态范围测试原始记录表距离量稳km 群折射率值平均时间(次数)s 单程后向散射光动态范围菲涅尔反射光动态范围脉冲宽度刀t值平均值示值平均值ns ns JJG(YDl038

24、97 附录2第一部分检定证书格式检定结果检定内容OTDR输出光信号波长计量值工作波长一一一m插件型号插件编号中心波长光谱宽度共21页第17页第号第页共21页第18页第二部分检定结果检定内容一旦旦旦旦堕壁耸芷量篮工作波长m 插件型号插件编号距离量程km 脉冲宽度ns 飞飞标准值(km)京值(km)2 m-1 口1JJG(YD)038-97 第号第页群折射率值那值误差(m)零点定位加值误差m 距离刻度那值误差JJG(YD)038-97 第三部分检定结果检定内容OTDR衰耗特性计量值工作波长一一一m插件型号插件编号标准衰耗值dB 距离量程km 脉冲宽度ns 位置点功率电平范围不值1 2 m一1m 共21页第19页第号第页群折射率值修正值相对偏差共21页第20页第四部分检定结果检定内容OTDR盲区特性计量值工作波长一一一阳插件型号插件编号距离量程km 群折射率值脉冲宽度事件盲区长度ns m : ns m JJG(YD)038-97 第号第页模拟反射回损dB 衰减盲区长度口1m JJG(YD)038-97 第五部分检定结果检定内容OTDR动态范围计量值工作波长m 插件型号插件编号距离量程km 群折射率脉冲宽度单程后向散射光动态范围ns dB ns dB 共21页第21页第号第页平均时间(次数)s 菲涅尔反射光动态范围dB dB