什么是光时域反射仪?

光时域反射仪——测量光纤传输特性的好帮手 光纤通信是本世纪70年代发展起来的，由于其具有传输频带宽、损耗小等特性，发展迅猛。自1976年美国投入***个商用光纤通信系统以后，许多国家都相继研制成功的陪同用光纤通信系统。我国于90年代初期开始大规模建设商用光纤通信系统。 现在，电信光缆传输网已成为承载着巨大信息量的信息高速公路。因此，保证其安全、畅通是非常重要的。这样就要求有一种能够准确地测量光纤传输特性的仪器、仪表，以便能够有时了解光纤的传输情况，发现光纤障碍及障碍隐患。

光时域反射仪（OTDR）正是一种这样的光学仪表，它根据光的后向散射与菲涅耳反向原理制作，利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等，是光缆施工、维护及监测中必不可少的工具。 OTDR动态范围的大小对测量精度的影响 初始背向散射电平与噪声低电平的DB差值被定义为OTDR的动态范围。其中，背向散射电平初始点是入射光信号的电平值，而噪声低电平为背向散射信号为不可见信号。动态范围的大小决定OTDR可测光纤的距离。当背向散射信号的电平低于OTDR噪声时，它就成为不可见信号。 随着光纤熔接技术的发展，人们可以将光纤接头的损耗控制在0.1DB以下，为实现对整条光纤的所有小损耗的光纤接头进行有效观测，人们需要大动态范围的OTDR。增大OTDR 动态范围主要有两个途径：增加初始背向散射电平和降低噪声低电平。影响初始背向散射电平的因素是光的脉冲宽度。影响噪声低电平的因素是扫描平均时间。 多数的型号OTDR允许用户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，较宽脉冲会产生较大的反射信号，即产生较高的背向散射电平，也就是说，光脉冲宽度越大，OTDR的动态范围越大。 OTDR向被测的光纤反复发送脉冲，并将每次扫描的曲线平均得到结果曲线，这样，接收器的随机噪声就会随着平均时间的加长而得到抑制。在OTDR的显示曲线上体现为噪声电平随平均时间的增长而下降，于是，动态范围会随平均时间的增大而加大。在最初的平均时间内，动态范围性能的改善显著，在接下来的平均时间内，动态范围性能的改善显著，在接下来的平均时间内，动态范围性能的改善会逐渐变缓，也就是说，平均时间越长，OT DR的动态范围就越大。 盲区对OTDR测量精度的影响 我们将诸如活动连接器、机械接头等特征点产生反射引起的OTDR接收端饱和而带来的一系列“盲点”称为盲区。光纤中的盲区分为事件盲区和衰减盲区两种：由于介入活动连接器而引起反射峰，从反射峰的起始点到接收器饱和峰值之间的长度距离，被称为事件盲区；光纤中由于介入活动连接器引起反射峰，从反射峰的起始点到可识别其他事件点之间的距离，被称为衰减盲区。对于OTDR来说，盲区越小越好。 盲区会随着脉冲宽的宽度的增加而增大，增加脉冲宽度虽然增加了测量长度，但也增大了测量盲区，所以，我们在测试光纤时，对OTDR附件的光纤和相邻事件点的测量要使用窄脉冲，而对光纤远端进行测量时要使用宽脉冲。 OTDR的“增益”现象 由于光纤接头是无源器件，所以，它只能引起损耗而不能引起“增益”。OTDR通过比较接头前后背向散射电平的测量值来对接头的损耗进行测量。如果接头后光纤的散射系数较高，接头后面的背向散射电平就可能大于接头前的散射电平，抵消了接头的损耗，从而引起所谓的“增益”。在这种情况下，获得准确接头损耗的**方法是：用OTDR从被测光纤的两端分别对该接头进行测试，并将两次测量结果取平均值。这就是分别对该接头进行测试，并将两次测量结果取平均值。这就是双向平均测试法，是目前光纤特性测试中必须使用的方法。 OTDR能否测量不同类型的光纤 如果使用单模OTDR模块对多模光纤进行测量，或使用一个多模OTDR模块对诸如芯径为 62.5mm的单模光纤进行测量，光纤长度的测量结果不会受到影响，但诸如光纤损耗、光接头损耗、回波损耗的结果却都是不正确的。这是因为，光从小芯径光纤入射到大芯径光纤时，大芯径不能被入射光完全充满，于是在损耗测量上引起误差，所以，在测量光纤时，一定要选择与被测光纤相匹配的OTDR进行测量，这样才能得到各项性能指标均正确的结果。

光时域反射仪的详细解释

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.

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.以下的公式就说明了OTDR是如何测量距离的.

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.

给定了光纤参数后,瑞利散射的功率就可以标明出来,如果波长已知,它就与信号的脉冲宽度成比例：脉冲宽度越长,背向散射功率就越强.瑞利散射的功率还与发射信号的波长有关,波长较短则功率较强.也就是说用1310nm信号产生的轨迹会比1550nm信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高.

在高波长区（超过1500nm）,瑞利散射会持续减小,但另外一个叫红外线衰减（或吸收）的现象会出现,增加并导致了全部衰减值的增大.因此,1550nm是***的衰减波长；这也说明了为什么它是作为长距离通信的波长.很自然,这些现象也会影响到OTDR.作为1550nm波长的OTDR,它也具有低的衰减性能,因此可以进行长距离的测试.而作为高衰减的1310nm或1625nm波长,OTDR的测试距离就必然受到限制,因为测试设备需要在OTDR轨迹中测出一个尖锋,而且这个尖锋的尾端会快速地落入到噪音中.

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.

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.

如何利用反射仪快速测定田间土壤硝态氮？

答：方法原理：在田间条件下，按照土壤样品采集规范完成混合土样的采集、土样混合、过5毫米筛、浸提等步骤，采用反射仪硝酸盐快速定量方法，测得土壤硝酸盐的含量。

仪器设备：取土工具（土钻）、天平（精读0.1克）、称量勺、称量纸、定性滤纸、胶卷盒或小烧杯、量筒、封口袋或振荡瓶、反射仪、硝酸盐试纸（0～90毫克/升NO-3）。

土样采集：用土钻或土铲采取根层土壤（主要取根系密集层的土壤），将采集的新鲜土壤样品在田间捏碎混匀过5毫米筛备用。

土壤待测液的制备：称取混合好的新鲜土样200克，放入封口袋或振荡瓶中，加200毫升去离子水，按1∶1水土比浸提，人工上下左右晃动5次，每次2分钟，中间静止1分钟。定性滤纸过滤到小烧杯或胶卷盒中，留滤液备用（也可用滤纸反滤，吸取清夜待测）。另称取一份新鲜土样测定水分含量。

硝酸盐的测定：用反射仪测定滤液中的硝酸盐含量，操作步骤如下：

（1）按ON/OF键，打开反射仪。

（2）打开硝酸盐试纸的包装盒，找出其中的校正条，插入校正条插口，反射仪会自动校正。

（3）按START键，屏幕显示60秒的时间。把硝酸盐试纸条下端浸入待测溶液，同时再按START键。试纸条充分湿润后，拿出用手不断摇动，使尽快干燥，同时屏幕上的数字不断减少。

（4）时间剩最后5秒时，左手把试纸条插口右边的黑色把手向右扳，右手把试纸条显色端插入试纸条插口中，放开左手，反射仪读数后记录。注意试纸条的显色端插入时朝左（操作不熟练时***提前10秒插入）。

（5）反射仪的读数范围是0～90毫克/升，超出此范围必须把样品重新稀释后再测定，同时尽量使读数位于中间范围，过高或过低的读数误差比较大。

结果计算：

反射仪测定值为滤液中硝酸盐的含量，必须换算成硝态氮，根据土壤水分含量和土壤容重计算土壤硝态氮的含量。

式中：w（H2O）——土壤水分含量（%）；

0.2259——NO－3换算为NO-3-N的换算系数；

2.25——0～20厘米土层硝态氮含量（毫克/千克）换算为千克/公顷换算系数。

光时域反射仪是怎么样检测光纤性能的？

光时域反射仪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。光时域反射仪测试是通过发射光脉冲到光纤内,然后在 光时域反射仪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 光时域反射仪中。返回的有用信息由 光时域反射仪的探测器来测量，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。 光时域反射仪会打入一连串的光突波进入光纤来检验。检验的方式是由打入突波的同一侧接收光讯号，因为打入的讯号遇到不同折射率的介质会散射及反射回来。反射回来的光讯号强度会被量测到，并且是时间的函数，因此可以将之转算成光纤的长度。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。光时域反射仪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。光时域反射仪就测量回到光时域反射仪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。给定了光纤参数后，瑞利散射的功率就可以标明出来，如果波长已知，它就与信号的脉冲宽度成比例：脉冲宽度越长，背向散射功率就越强。瑞利散射的功率还与发射信号的波长有关，波长较短则功率较强。也就是说用1310nm信号产生的轨迹会比1550nm信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高。在高波长区（超过1500nm），瑞利散射会持续减小，但另外一个叫红外线衰减（或吸收）的现象会出现，增加并导致了全部衰减值的增大。因此，1550nm是***的衰减波长；这也说明了为什么它是作为长距离通信的波长。很自然，这些现象也会影响到光时域反射仪。作为1550nm波长的光时域反射仪，它也具有低的衰减性能，因此可以进行长距离的测试。而作为高衰减的1310nm或1625nm波长，光时域反射仪的测试距离就必然受到限制，因为测试设备需要在OTDR轨迹中测出一个尖锋，而且这个尖锋的尾端会快速地落入到噪音中。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。光时域反射仪就测量回到光时域反射仪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。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，光时域反射仪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。

光时域反射仪OTDR的作用是什么？用在哪些领域？

目前，在光缆故障检测中，常用主要设备是OTDR，主要用来测量光纤的传输特性，能够实现光纤长度测量、光纤传输衰减测量、接头衰减测量、故障定位等功能，除此以外，国产高端OTDR吉隆KL-6200还有诸多特殊功能，如OTDR、光功OPM、光源SLS、红光源VFL、端面检测FIP、网络测试等，1m的事件盲区、32dB的动态范围……将会是接下来一段时间国产OTDR性能zui优的。

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