光时域反射仪科技名词定义中文名称：光时域反射仪英文名称：optical time-domain reflectometer;OTDR定义：通过对测量曲线的分析，了解光纤的均匀性、缺陷、断裂、接头耦合等若干性能的仪器。

所属学科：通信科技（一级学科）；通信计量（二级学科）光时域反射仪OTDR（Optical Time Domain Reflectometer），是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表。

OTDR用于光缆线路的施工、维护之中，可以进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。

编辑本段9.6.1 光时域反射仪概述™ 光时域反射仪OTDR（Optical Time Domain Reflectometer），是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表，广泛应用于实验、教学和施工现场。

OTDR采用背向散射测试技术，能够测试整个光纤链路的衰减，并能提供和长度有关的衰减细节。

OTDR同时可测试接头损耗及故障点。

它具有非破坏性且只需在一端测试的优点。

OTDR 功能多、操作简便、测量的重复性高、体积小、不许其它仪表配合、能自动存储和打印测量结果，目前已成为光通信系统工程检测中最重要的仪表。

如图9-13所示是HP8147光时域反射仪。

光时域反射仪（OTDR）的主要功能为：™ （1）单光盘光缆传输损耗和光缆长度的检测。

™ （2）光缆连接工艺的监测。

™ （3）中继段状态的测量，包括各盘光缆的损耗、各个接头的损耗及整个种极端的平均损耗的测量。

™ （4）线路故障原因及故障点位置的准确判断。

™ （5）OTDR自动存储、打印的背向散射信号曲线可以作为线路的重要技术档案。

9.6.2 OTDR 9.6.2 OTDR工作原理工作原理1．瑞利散射瑞利散射：当光线在光纤中传播时，由于光纤中存在着分子级大小的结构上的不均匀，光线的一部分能量会改变其原有传播方向向四周散射，这种现象被称为瑞利散射。

其强度与波长的4次方（λ4）成反比，其中又有一部分散射光线和原来的传播方向相反，被称为背向散射，如图9-14所示。

2.菲涅尔反射当光线由一种媒质进入另一种媒质时，会产生的一种反射。

其反射强度与两种媒质的相对折射率的平方成正比。

如图9-15所示，一束能量为P0的光，由媒质1（折射率为nl）进入媒质2（折射率为n2）产生的反射信号为P1，则OTDR利用光纤的上述特性进行工作，原理框图如图9-16。

当光纤的一端注入一个功率为P0的窄脉冲在光纤传输时，距输入端距离为L的A点经背向散射回到输入端的光功率为其中，S：光纤背向散射系数；α：光纤传输衰减常数。

光信号由注入端进入光纤到达A点经背向散射回到注入端的时间t和L之间的关系为其中，c：光在真空中的传播速度（3×105km/s）。

n l：光纤纤芯折射率。

t：一束光由注入端起到回到该点的时间。

可见，只要测出光信号返回时间及其对应的光功率就可算出光纤的长度，并由式（9-6）进行光纤衰减计算。

在图9-16中，光纤中B点经散射返回到始端的光功率为则A～B间光纤的衰减为根据上述原理，由光纤一端注入一个很窄的光脉冲，以在该端接收背向散射信号，并对数处理后，所得结果作为纵坐标，以信号回到该点的时间先后为横坐标（实际仪表显示采取长度L=ct/2n），显示该光纤的背向散射曲线，如图9-17所示。

2009-12-30OA段：为盲区，其长度和注入光脉冲宽度成正比。

A～B、B～C、C～D段：均匀光纤。

B点：光纤的熔接接头产生的下降台阶。

C点：光纤的活动连接器接头产生的菲涅尔反射的下降台阶或由光纤裂缝产生的局部菲涅尔反射。

D点：光纤末端由于光纤与空气之间的折射率差而产生的菲涅尔反射。

在曲线中只要读出两点的电平差就是该点间的光纤衰减；水平两点间的差即为该两点间的距离；下台阶的高度即表征了光纤的接头衰减。

上述结果仪表均可直接读出，并可得到光纤的衰减常数α，根据光在光纤中传输的速度与时间的关系，可测出光纤长度。

（2）盲区盲区是指：由于光纤和仪表耦合时存在空隙，由此产生的菲涅尔反射远大于背向散射，致使放大器饱和，而掩盖了背向散射信号，致使仪表无法测量那段光纤长度，如图9-19所示。

（3）测量精度是指因仪表方面的因素对长度测量结果的影响，有：第一是仪表折射率的设置。

由于OTDR是依据测量时间，利用公式L=ct/2n来计算光纤长度的。

为保证测量结果的准确性，每次测量之前必须根据光纤实际折射率值对仪表参数进行设置，但因它们之间总存在误差，导致测量结果产生误差。

第二是仪表内部作为时钟的晶振频率的准确性和稳定度。

因所测得时间的准确度受时钟影响，所以时钟影响会给长度测量带来一定的误差。

第三是仪表在进行数据处理时采样的间隔。

取样点越多，取样间隔越小，实际曲线和显示曲线就越接近，误差就越小。

9.6.4 OTDR HP8147的使用方法（1）HP8147面板及功能键说明①硬功能键硬功能键由缩放键、改动旋钮、打印键、存储键轨迹/事件键、开始/停止键和自动测试键组成，其前面板示意图如图9-20。

缩放键：用于改变垂直和水平方向上显示的幅度。

游标键：使游标在A～B～C～AB～A间滚动激活。

全景键：显示整条曲线。

局部键（又叫游标区域）：激活以游标为中心的区域，对曲线进行放大。

如果游标AB被激活时，显示区域为AB之间的区域。

改动旋钮：与缩放键配合使用时可以改变游标的位置。

自动键：可使仪表进入自动模式，连按两次可使OTDR的优化模式为标准模式。

存储键：将OTDR测试的曲线存储到指定的磁盘（软盘或硬盘）中。

轨迹/事件键：可改变主显示区的显示内容为轨迹或事件表。

开始/停止键：用于OTDR的测试开始与停止。

②软功能键软功能键包括测量软功能键（F1～F6）和菜单软功能键两部分。

菜单软功能键有3层显示方式，习惯上经常用1/3、2/3、3/3 菜单表示。

1/3：由设置、分析、文件、查看和配置组成。

2/3：由开始位置、区间、脉宽、波长和平均时间组成。

3/3：由概览、最优化、折射率（IOR）、垂直偏移和文件名（或空白）组成。

对应相应的软功能键，可激活一系列相对应的菜单。

每组功能键由5组菜单组成，每个菜单又有多项选择，某些选项上还需进一步选择。

这些选项都以实心的右箭头来标识。

2009-12-30（2）HP8147参数设定根据被测光纤的长度、传输波长和折射率来设定OTDR的测试参数。

需要设置的参数主要有测量参数、光纤参数、前面板连接和事件门限4类。

①测量参数测量参数包括起始位置、测试区间、脉冲模式、优化模式、测量模式和平均时间参数。

起始位置：设定测量的起始位置。

•测试区间：设定测量的距离。

•脉冲宽度：设定测量所用脉冲宽度，如不知具体脉冲宽度，可以用自动测试方法获得相应的测量结果。

HP8147的脉冲宽度有10ns、30ns、100ns、300ns、1μs、3μs和10μs等。

波长：设定测量时所用波长，这与OTDR所配模块有关。

HP8147的测试波长有两挡，即1 310nm和1 550nm。

•工作模式：主要指仪表是以自动或手动方式工作。

•最优化：根据测试需求选择不同的优化模式。

HP8147允许用户根据需要选择4种优化模式，即标准模式、分辨率优化模式、动态范围优化模式和线性优化模式。

标准模式是仪表自动选择模式；当希望可测距离尽可能长时应选择动态范围优化模式；当用户对一段短距离光纤进行测量时，测试结果中的分辨率十分重要，此时可采用分辨率优化模式；当希望对光纤上某点进行相对测量时应选择线性优化模式。

•测量模式设定：根据测试要求选择测试模式分为平均、刷新、回损和连续（又叫CW）方式。

•平均时间设定：平均时间一般为30秒～3分种，推荐在1分钟左右为好。

•光纤参数：包括折射率和散射系数。

•折射率设定：可选择整体和部分折射率设定。

②参数的设置方法参数设置有两种方式：一种用2/3和3/3中的相关单项设置；另一种方式为选择3/3中的概览项，统一对光纤的测试参数、光纤参数、前面板连接器和事件门限进行设置。

以统一设置方式为例说明。

统一设置参数概览显示如图9-21所示。

参数设置的步骤如下。

z首先选择3/3菜单，再选择其中的概览项，在显示屏上将显示如图9-21所示的画面。

z旋转改动旋钮，光标跟随移动。

当移动到设置点时按下改动旋钮，再次旋转改动旋钮改变数据，调整好后按下改动旋钮确认，该参数设置完毕。

按此方法设置完所有应设置的参数。

z按确认软功能键，确认所设参数。

此时概览菜单消失，刚才所设参数被记录，至此参数设置结束。

如果按取消键，刚才所设参数作废，仪表将采用最近一次所设的有效参数。