CN111740775B - 一种提升光时域反射仪事件盲区性能的方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提升光时域反射仪事件盲区性能的方法及应用，所述方法包括以下步骤：1)在正常条件下利用光时域反射仪进行测试获得第一曲线，基于所述第一曲线判断反射峰是否饱和；2)在反射峰存在饱和时减少光能量，再次利用光时域反射仪进行测试获得第二曲线；3)拼接所述第一曲线和第二曲线获得光时域反射仪的最终测试曲线。与现有技术相比，本发明具有在保证一定动态范围的前提下减小盲区等优点。

Description

一种提升光时域反射仪事件盲区性能的方法及应用
技术领域
本发明涉及光纤通信测试技术领域，尤其是涉及一种提升光时域反射仪事件盲区性能的方法及应用。
背景技术
光时域反射仪(简称OTDR)是光纤测量中最主要的仪器，被广泛应用于光纤光缆工程的测量、施工、维护及验收工作中，是光纤系统中使用频度最高的现场仪器。光时域反射仪可以作为光功率探测器或者光源来使用，它可以检测平均功率小于-30dBm的光信号或者作为脉冲光源使用，可以用来检测在光纤的另一端是否有活动的光源或者进行简单的连通测试之用。随着光纤网络在城乡的铺设越来越密集，光缆部署和故障诊断方面的工作，主要集中在街道、楼宇等小范围内。但是，对于传统的光时域反射仪，短距离光纤测试一直是劣项。如何提升盲区、动态范围以及损耗值的精度等性能指标，在短距领域取得一个较为均衡的评测效果，正是目前OTDR需要共同攻克的技术难点。
OTDR的性能指标中，盲区和动态范围是两个重要指标，且存在相互制约关系。在设备器件不变的情况下，脉宽越小，或者光接收器的恢复时间越短(低功率)，则盲区越小，但是，动态范围也随之减小，无法满足短距离光纤测试的要求。如何在保证一定动态范围的前提下减小盲区，是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提升光时域反射仪事件盲区性能的方法及应用，在短距离光纤测试方面，能够满足高动态、高事件分辨率的性能需求。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种提升光时域反射仪事件盲区性能的方法，该方法包括以下步骤：
1)在正常条件下利用光时域反射仪进行测试获得第一曲线，基于所述第一曲线判断反射峰是否饱和；
2)在反射峰存在饱和时减少光能量，再次利用光时域反射仪进行测试获得第二曲线；
3)拼接所述第一曲线和第二曲线获得光时域反射仪的最终测试曲线。
进一步地，通过内置于所述光时域反射仪的可调式光衰减器减少光能量。
进一步地，在所述可调式光衰减器上添加设定衰减量减少光能量。
进一步地，所述设定衰减量通过光时域反射仪初始化校准获得。
进一步地，所述光时域反射仪初始化校准具体为：逐级调节可调式光衰减器的衰减量进行OTDR测试，选择一衰减量作为设定衰减量，大于该设定衰减量后，衰减量和峰-峰值的总量保持不变。
进一步地，在所述可调式光衰减器上通过多级衰减方式减少光能量。
进一步地，通过多级衰减方式减少光能量时，将所述第一曲线与多次衰减获得的多个第二曲线进行拼接获得所述最终测试曲线。
进一步地，通过减少发光功率和接收功率的方式减少光能量。
本发明还提供一种OTDR测试方法，该方法基于上述所述提升光时域反射仪事件盲区性能的方法的步骤实现。
进一步地，该方法包括：基于所述最终测试曲线计算回波损耗。
与现有技术相比，本发明在保证动态范围的前提下，减小盲区，从而提高OTDR事件分辨的精确度，具有如下有益效果：
1、相对于同类器件所能达到的事件盲区，本发明通过多级衰减的方式，可以有效缩短事件盲区，提升事件分辨能力；
2、本发明对多个曲线进行拼接获得最终曲线，缩短事件盲区的同时，不会牺牲系统的动态范围，保证了链路上各类损耗的计算精度；
3、大部分OTDR由于反射峰饱和，回波损耗会测不准，本发明通过减少光能量的方式有效解决了硬件上限幅产生的影响，能够给出精确的回损值，即使OTDR对强反射限幅，也能准确计算回波损耗；
4、通过拼接算法，OTDR测试曲线能够反映真实的信号幅度，在很大程度上，优化了曲线的显示效果，使不可见的饱和区域变得直观可见。
附图说明
图1为不同脉宽条件下，OTDR测试曲线的动态范围和盲区；
图2为两个机械接头的测试示意图，其中，(2a)为测试链路图，(2b)为测试曲线图；
图3为OTDR光路结构示意图；
图4为OTDR衰减测试示意图，其中，(4a)为相同测试条件下，不同衰减量的曲线图，(4b)为峰-峰值(回波损耗)和衰减量之间的关系；
图5为OTDR校准衰减量的曲线图；
图6为实施例中短距离光纤测试过程示意图，其中，(6a)为测试链路图，(6b)为不加衰减和加衰减的测试曲线图，(6c)为事件盲区分析示意图；
图7为曲线拼接图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
OTDR的事件盲区决定了两个相邻事件的最小分辨率。通常情况下，提升OTDR的单一指标比较容易达到，如果选择了盲区，必然会牺牲掉一些动态范围。因此，这类解决方案对环境的要求比较苛刻，如图1，动态范围7dB，盲区只有4m，把动态范围提高到13dB，盲区将高达40m，根本无法满足各项测试任务。考虑到实际应用场景的复杂性：一方面，短光纤链路需要较高的距离分辨率；另一方面，为了能够准确测出机械接头、冷接头、宏弯、熔接接头等损耗，需要更大的动态范围。此外，假如光纤链路上连续发生两次反射事件，接收器由于第一次反射事件处于光饱和状态，还未恢复正常，第二次反射事件已经到达，这时候，第二个事件点是无法识别到的。如图2，实际链路有两个机械接头，然而，曲线上只能检测出第一个事件点，由于大部分OTDR会对强反射进行限幅，反射峰-峰值就无法体现真实的回波强度，影响回波损耗的计算精度。
基于上述发现，本发明提供一种提升光时域反射仪事件盲区性能的方法，该方法包括以下步骤：
1)在正常条件下利用光时域反射仪进行测试获得第一曲线，基于所述第一曲线判断反射峰是否饱和，反射峰是否饱和的判断是由OTDR限定的幅值确定的，当反射峰-峰值等于OTDR限定的幅值，判定为饱和；
2)在反射峰存在饱和时减少光能量，再次利用光时域反射仪进行测试获得第二曲线；
3)拼接所述第一曲线和第二曲线获得光时域反射仪的最终测试曲线。
本发明采用一次一项、单项最优化的方案分别测试盲区和动态范围，通过特定的算法将两次的测试结果合并，就能有效提高OTDR的性能。
假定激光器的输出功率恒定，回波损耗(ORL)由背向散射曲线上反射峰的幅度(PH)决定，PH不会超过限定的幅值(23dB左右)。在小脉宽的情况下，饱和现象是因为反射能量太强，可以采用逐级衰减信号能量的方式，将反射峰的幅度维持在饱和线下。如果衰减值已知，峰-峰值可测，那么
反射峰的真实幅度/dB＝衰减值+峰-峰值基于真实尖锐的反射峰，不仅能大大缩短事件盲区，还能准确计算出ORL值。
本发明可以通过OTDR内置可调式光衰减器(VOA)、减少OTDR的发光功率和接收功率或者其他可减少光能量的方式实现信号能量衰减。
实施例1
本实施例采用内置可调式光衰减器减少光能量的方式，在可调式光衰减器上添加设定衰减量，所述设定衰减量通过光时域反射仪初始化校准获得。
光时域反射仪初始化校准具体为：逐级调节可调式光衰减器的衰减量进行OTDR测试，选择一衰减量作为设定衰减量，大于该设定衰减量后，衰减量和峰-峰值的总量保持不变。按照如图3所示的光路图，逐级调节VOA的衰减量(ATT)进行OTDR测试：0dB、1dB、2dB……10dB。测试结果见图4，不考虑测试过程中的波动误差，当衰减量大于5dB的时候，反射峰不再饱和，之后，无论衰减多少，直至噪声水平，衰减量和峰-峰值的总量始终保持不变。
基于衰减量和峰-峰值(即回波损耗)之间的这种关系，本实施例中提升光时域反射仪事件盲区性能的方法的实现步骤如下：
1)OTDR初始化校准，调节VOA的衰减量，直至反射峰不饱和，将ATT写入配置文件。
如图5所示，左侧链路不加衰减，反射峰饱和，信号幅度为23.331dB；右侧链路衰减20dB后，信号幅度为22.531dB，反射峰不再饱和。本实施例将20dB写入OTDR设备，接下来的测试都以此衰减量为准。
2)OTDR开始正常测试，实际测试链路如图(6a)所示。
3)第一次测试，VOA不加衰减，判断反射峰是否存在饱和，若是，则执行步骤4)，若否，则直接返回曲线一的数据作为最终曲线。
4)若存在饱和，保持测试条件不变，VOA加衰减ATT，第二次测试，记录曲线二的数据，至步骤5)。
根据图(6b)所显示的曲线左边为曲线一，右边为曲线二，可以发现，不加衰减的情况下，只能测到末端和11米处的连接头，通过衰减的方式，3米短纤处的连接头也能清晰可见。根据图(6c)，对比两次测试的结果，曲线一的事件盲区为9.78米，曲线二的事件盲区为1.92米。另外，动态范围有8dB，理论上，链路上存在不大于8dB的损耗都是可测的。
5)对曲线一和曲线二进行拼接，返回拼接后的曲线数据，作为最终曲线，得到如图7所示曲线。
通过算法分析该曲线，不仅能够判断出11米，3米以及末端处的事件点，而且能够准确计算出宏弯的损耗。
以上只是增加一级衰减的测试流程，根据实际运用环境，如果曲线二依然饱和，可以增加多级衰减直至反射峰不饱和。
实施例2
本实施例中，通过减少发光功率和接收功率的方式减少光能量。
实施例3
本实施例提供一种OTDR测试方法，该方法基于如实施例1或实施例2的所述提升光时域反射仪事件盲区性能的方法的步骤实现。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种提升光时域反射仪事件盲区性能的方法，其特征在于，该方法应用于短距离光纤测试方面，包括以下步骤：
1)光时域反射仪进行初始化校准，直至反射峰不饱和；
2)在正常条件下利用光时域反射仪进行测试获得第一曲线，基于所述第一曲线判断反射峰是否饱和；反射峰是否饱和的判断是由所述光时域反射仪限定的幅值确定的，当反射峰-峰值等于所述光时域反射仪限定的幅值，判定为饱和；
若不饱和，直接以所述第一曲线作为最终测试曲线，并结束测试；
若饱和，则继续执行以下步骤3)和步骤4)：
3)在反射峰存在饱和时减少光能量，再次利用光时域反射仪进行测试获得第二曲线；
4)拼接所述第一曲线和第二曲线获得光时域反射仪的最终测试曲线。
2.根据权利要求1所述的提升光时域反射仪事件盲区性能的方法，其特征在于，通过内置于所述光时域反射仪的可调式光衰减器减少光能量。
3.根据权利要求2所述的提升光时域反射仪事件盲区性能的方法，其特征在于，在所述可调式光衰减器上添加设定衰减量减少光能量。
4.根据权利要求3所述的提升光时域反射仪事件盲区性能的方法，其特征在于，所述设定衰减量通过光时域反射仪初始化校准获得。
5.根据权利要求4所述的提升光时域反射仪事件盲区性能的方法，其特征在于，所述光时域反射仪初始化校准具体为：逐级调节可调式光衰减器的衰减量进行OTDR测试，选择一衰减量作为设定衰减量，大于该设定衰减量后，衰减量和峰-峰值的总量保持不变。
6.根据权利要求2所述的提升光时域反射仪事件盲区性能的方法，其特征在于，在所述可调式光衰减器上通过多级衰减方式减少光能量。
7.根据权利要求6所述的提升光时域反射仪事件盲区性能的方法，其特征在于，通过多级衰减方式减少光能量时，将所述第一曲线与多次衰减获得的多个第二曲线进行拼接获得所述最终测试曲线。
8.根据权利要求1所述的提升光时域反射仪事件盲区性能的方法，其特征在于，通过减少发光功率和接收功率的方式减少光能量。
9.一种OTDR测试方法，其特征在于，该方法基于如权利要求1所述提升光时域反射仪事件盲区性能的方法的步骤实现。
10.根据权利要求9所述的OTDR测试方法，其特征在于，该方法包括：基于所述最终测试曲线计算回波损耗。
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