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光纖測(cè)試表的選擇應(yīng)用

光纖測(cè)試表的選擇應(yīng)用:
光纖測(cè)試表有：光功率計(jì)、穩(wěn)定光源、光萬用表、光時(shí)域反射儀（OTDR）和光故障定位儀。
    光功率計(jì): 用于測(cè)量**光功率或通過一段光纖的光功率相對(duì)損耗。在光纖系統(tǒng)中，測(cè)量光功率是*基本的。非常像電子學(xué)中的萬用表，在光纖測(cè)量中，光功率計(jì)是重負(fù)荷常用表，光纖技術(shù)人員應(yīng)該人手一個(gè)。通過測(cè)量發(fā)射端機(jī)或光網(wǎng)絡(luò)的**功率，一臺(tái)光功率計(jì)就能夠評(píng)價(jià)光端設(shè)備的性能。用光功率計(jì)與穩(wěn)定光源組合使用，則能夠測(cè)量連接損耗、檢驗(yàn)連續(xù)性，并幫助評(píng)估光纖鏈路傳輸質(zhì)量。
    穩(wěn)定光源: 對(duì)光系統(tǒng)發(fā)射已知功率和波長的光。穩(wěn)定光源與光功率計(jì)結(jié)合在一起，可以測(cè)量光纖系統(tǒng)的光損耗。對(duì)現(xiàn)成的光纖系統(tǒng)，通常也可把系統(tǒng)的發(fā)射端機(jī)當(dāng)作穩(wěn)定光源。如果端機(jī)無法工作或沒有端機(jī)，則需要單獨(dú)的穩(wěn)定光源。穩(wěn)定光源的波長應(yīng)與系統(tǒng)端機(jī)的波長盡可能一致。在系統(tǒng)安裝完畢后，經(jīng)常需要測(cè)量端到端損耗，以便確定連接損耗是否滿足設(shè)計(jì)要求，如：測(cè)量連接器、接續(xù)點(diǎn)的損耗以及光纖本體損耗。
光萬用表: 用來測(cè)量光纖鏈路的光功率損耗。有以下兩種光萬用表：
1、由獨(dú)立的光功率計(jì)和穩(wěn)定光源組成。
2、光功率計(jì)和穩(wěn)定光源結(jié)合為一體的集成測(cè)試系統(tǒng)。
    在短距離局域網(wǎng)(LAN)中，端點(diǎn)距離在步行或談話之內(nèi)，技術(shù)人員可在任意一端成功地使用經(jīng)濟(jì)性組合光萬用表，一端使用穩(wěn)定光源另一端使用光功率計(jì)。對(duì)長途網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，技術(shù)人員應(yīng)該在每端裝備完整的組合或集成光萬用表。
    當(dāng)選擇儀表時(shí)，溫度或許是*嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)場(chǎng)便攜式設(shè)備應(yīng)在-18℃（無濕度控制）至50℃（95%濕度）
光時(shí)域反射儀(OTDR)及故障定位儀(Fault Locator): 表現(xiàn)為光纖損耗與距離的函數(shù)。借助于OTDR，技術(shù)人員能夠看到整個(gè)系統(tǒng)輪廓，識(shí)別并測(cè)量光纖的跨度、接續(xù)點(diǎn)和連接頭。在診斷光纖故障的儀表中，OTDR是*經(jīng)典的，也是*昂貴的儀表。與光功率計(jì)和光萬用表的兩端測(cè)試不同，OTDR僅通過光纖的一端就可測(cè)得光纖損耗。OTDR軌跡線給出系統(tǒng)衰減值的位置和大小，如：任何連接器、接續(xù)點(diǎn)、光纖異形、或光纖斷點(diǎn)的位置及其損耗大小。OTDR可被用于以下三個(gè)方面：
1、在敷設(shè)前了解光纜的特性（長度和衰減）。
2、得到一段光纖的信號(hào)軌跡線波形。
3、在問題增加和連接狀況每況愈下時(shí)，定位嚴(yán)重故障點(diǎn)。
    故障定位儀（Fault Locator）是OTDR的一個(gè)特殊版本，故障定位儀可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)光纖故障所在，而不需OTDR的復(fù)雜操作步驟，其價(jià)格也只是OTDR的幾分之一。
選擇光纖測(cè)試儀表，一般需考慮以下四個(gè)方面的因素：即確定你的系統(tǒng)參數(shù)、工作環(huán)境、比較性能要素、儀表的維護(hù)
確定你的系統(tǒng)參數(shù)
工作波長（nm）三個(gè)主要的傳輸窗口為850nm，1300nm 及 1550nm。
光源種類（LED或激光）：在短距離應(yīng)用中，由于經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原因，大多數(shù)低速局域網(wǎng)LAN(<100Mbs)通常使用LED光源。大多數(shù)高速系統(tǒng)>100Mbs使用激光光源長距離傳輸信號(hào)。
光纖種類（單模/多模）以及芯/涂覆層直徑（um）：標(biāo)準(zhǔn)單模光纖（SM）為9/125um，盡管某些其它特殊單模光纖應(yīng)該仔細(xì)辨認(rèn)。典型的多模光纖（MM）包括50/125、 62.5/125、100/140 和 200/230 um。
連接器種類：國內(nèi)常見的連接器包括：FC-PC，F(xiàn)C-APC，SC-PC，SC-APC，ST等。*新的連接器則有：LC，MU，MT-RJ等
可能的*大鏈路損耗。
損耗估算/系統(tǒng)的容限。
明確你的工作環(huán)境
    對(duì)用戶/購買者來講，選擇一臺(tái)野外現(xiàn)場(chǎng)用儀表，溫度標(biāo)準(zhǔn)或許是*嚴(yán)格的。通常，野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量必須在嚴(yán)峻的環(huán)境中使用，推薦現(xiàn)場(chǎng)便攜式儀表的工作溫度應(yīng)該從-18℃~50℃，同時(shí)儲(chǔ)運(yùn)溫度為-40~+60℃(95%RH)。實(shí)驗(yàn)室的儀器僅需在較窄的控制范圍5~50℃工作。
不像實(shí)驗(yàn)室儀表能夠采用交流供電，現(xiàn)場(chǎng)便攜式儀表對(duì)儀表電源通常要求較為苛刻，否則會(huì)影響工作效率。另外，儀器的電源供電問題還經(jīng)常是引起儀器故障或損壞的一個(gè)重要誘因。因此，用戶應(yīng)該考慮和權(quán)衡如下因素：
1、內(nèi)裝電池的位置應(yīng)便于用戶更換。
2、新電池或滿充電池的*少工作時(shí)間要達(dá)到10小時(shí)(一個(gè)工作日)。然而電池工作壽命的目標(biāo)值應(yīng)在40~50小時(shí)(一周)以上，以確保技術(shù)人員和儀器的*佳工作效率。
3、使用電池的型號(hào)越普通越好，如通用9V或1.5V五號(hào)干電池等，因?yàn)檫@些通用電池非常容易就地找到或購得。
4、普通干電池優(yōu)于可充電電池（如：鉛-酸、鎳鎘電池），因?yàn)槌潆婋姵卮蠖啻嬖?ldquo;記憶”問題、包裝不標(biāo)準(zhǔn)、不容易買到、環(huán)保問題等。
   以前，要找到符合上述所有四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的便攜式測(cè)試儀器幾乎是不可能的。現(xiàn)在，采用*現(xiàn)代CMOS電路制造技術(shù)的藝術(shù)化光功率計(jì)，僅用一般五號(hào)干電池(隨處可得），即可工作100小時(shí)以上。另外一些實(shí)驗(yàn)室型號(hào)提供雙電源（AC和內(nèi)部電池）以增加其適應(yīng)性。
   如同手提電話一樣，光纖測(cè)試儀表同樣具有眾多的外觀包裝形式。低于1.5公斤的手持式表一般沒有許多虛飾，只提供基本功能和性能；半便攜式儀表(大于1.5公斤)通常具備更復(fù)雜的或擴(kuò)展的功能；實(shí)驗(yàn)室儀器是專為控制實(shí)驗(yàn)室/生產(chǎn)場(chǎng)合設(shè)計(jì)的，具備AC供電。
比較性能要素：這里是選擇步驟的第三步，包括每種光測(cè)試設(shè)備的詳細(xì)分析。
光功率計(jì)
對(duì)于任何光纖傳輸系統(tǒng)的生產(chǎn)制造、安裝、運(yùn)行和維護(hù)，光功率測(cè)量是必不可少的。在光纖領(lǐng)域，沒有光功率計(jì)，任何工程、實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)車間或電話維護(hù)設(shè)施都無法工作。例如：光功率計(jì)可用于測(cè)量激光光源和LED光源的輸出功率；用于確認(rèn)光纖鏈路的損耗估算；其中*重要的是，它是測(cè)試光學(xué)元器件(光纖、連接器、接續(xù)子、衰減器等)的性能指標(biāo)的關(guān)鍵儀器。
針對(duì)用戶的具體應(yīng)用，要選擇適合的光功率計(jì)，應(yīng)該關(guān)注以下各點(diǎn)：
1、選擇*優(yōu)的探頭類型和接口類型
2、評(píng)價(jià)校準(zhǔn)精度和制造校準(zhǔn)程序，與你的光纖和接頭要求范圍相匹配。
3、確定這些型號(hào)與你的測(cè)量范圍和顯示分辨率相一致。
4、具備直接插入損耗測(cè)量的 dB功能。
幾乎在光功率計(jì)所有性能中，光探頭是*應(yīng)仔細(xì)選擇的部件。光探頭是一個(gè)固態(tài)光電二極管，它從光纖網(wǎng)絡(luò)中接收耦合光，并將之轉(zhuǎn)換為電信號(hào)?？梢允褂脤Ｓ玫倪B接器接口（僅適用一種連接類型）輸入到探頭，或用通用接口UCI(使用螺扣連接)適配器。UCI能接受絕大多數(shù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)連接器?；谶x定波長的校準(zhǔn)因子，光功率計(jì)電路將探頭輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換，把光功率讀數(shù)以dBm方式顯示(**dB等于1 mW, 0dBm=1mW)在屏幕上。圖一是一個(gè)光功率計(jì)的方塊圖。
選擇光功率計(jì)*重要的標(biāo)準(zhǔn)是使光探頭類型與預(yù)期的工作波長范圍相匹配。下表匯總了基本的選擇。值得一提的是，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，InGaAs在三個(gè)傳輸窗口都有上佳表現(xiàn)，與鍺相比InGaAs具有在所有三個(gè)窗口更為平坦的頻譜特性，在1550nm窗口有更高的測(cè)量精度，同時(shí)具有優(yōu)越的溫度穩(wěn)定性和低噪聲特性。
光功率測(cè)量是任何光纖傳輸系統(tǒng)的制造、安裝、運(yùn)行和維護(hù)中必不可少的部分。
下一個(gè)因素與校準(zhǔn)精度息息相關(guān)。功率計(jì)是與你應(yīng)用相一致的方式校準(zhǔn)的嗎？即：光纖和連接器的性能標(biāo)準(zhǔn)與你的系統(tǒng)要求相一致。應(yīng)分析是什么原因?qū)е掠貌煌倪B接適配器測(cè)量值不確定？充分考慮其它的潛在誤差因素是很重要的，雖然NIST(美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所)建立了美國標(biāo)準(zhǔn)，但是來自不同生產(chǎn)廠家相似的光源、光探頭類型、連接器的頻譜是不確定的。
第三個(gè)步驟是確定符合你測(cè)量范圍需求的光功率計(jì)型號(hào)。以dBm為單位表示，測(cè)量范圍（量程）是**的參數(shù)，包括確定輸入信號(hào)的*小/*大范圍（這樣光功率計(jì)可以保證所有精度，線性度（BELLCORE 確定為+0.8dB）和分辨率（通常0.1 dB or 0.01 dB）是否滿足應(yīng)用要求。
光功率計(jì)的*重要選擇標(biāo)準(zhǔn)是光探頭類型與預(yù)期的工作范圍相匹配。
第四，大多數(shù)光功率計(jì)具備dB 功能（相對(duì)功率），直接讀取光損耗在測(cè)量中非常實(shí)用。低成本的光功率計(jì)通常不提供此功能。沒有dB功能，技術(shù)人員必須記下單獨(dú)的參考值和測(cè)量值，然后計(jì)算其差值。所以dB功能給使用者以相對(duì)損耗測(cè)量，因而提高生產(chǎn)率，減少人工計(jì)算錯(cuò)誤。
現(xiàn)在，用戶對(duì)光功率計(jì)具有的基本特性和功能的選擇已經(jīng)減少，但是，部分用戶要考慮特殊需求----包括：計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)紀(jì)錄、外部接口等。
穩(wěn)定光源
在測(cè)量損耗過程中，穩(wěn)定光源(SLS)發(fā)射已知功率和波長的光進(jìn)入光系統(tǒng)。對(duì)特定波長光源(SLS)校準(zhǔn)的光功率計(jì)/光探頭，從光纖網(wǎng)絡(luò)中接收光，將之轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。為確保損耗測(cè)量精度，盡可能使光源仿真所用傳輸設(shè)備特性：
1、波長相同，并采用相同的光源類型（LED，激光）。
2、在測(cè)量期間，輸出功率和頻譜的穩(wěn)定性（時(shí)間和溫度穩(wěn)定性）。
3、提供相同的連接接口，并采用同類型光纖。
4、輸出功率大小滿足*壞情況下系統(tǒng)損耗的測(cè)量。
當(dāng)傳輸系統(tǒng)需要單獨(dú)穩(wěn)定光源時(shí)，光源的*優(yōu)選擇應(yīng)模擬系統(tǒng)光端機(jī)的特性和測(cè)量需求。選擇光源應(yīng)考慮如下方面：
激光管 (LD) 來自LD發(fā)射的光，波長帶寬窄，幾乎是單色光，即單波長。與LED相比，通過其光譜波段（小于5nm）的激光不是連續(xù)的，在中心波長的兩邊，還發(fā)射幾個(gè)較低峰植的波長。與LED光源相比，雖然激光光源提供更大功率，但價(jià)格高于LED。激光管常用于損耗超過10dB的長途單模系統(tǒng)。應(yīng)盡量避免用激光光源測(cè)量多模光纖。
發(fā)光二極管（LED）：
LED具有比LD 更寬的光譜，通常范圍為50~200nm。另外，LED光是非干涉光，因而輸出功率更加穩(wěn)定。LED光源比LD光源要便宜的多，但對(duì)*壞情況損耗測(cè)量顯得功率不足。LED光源典型應(yīng)用在短距離網(wǎng)絡(luò)和多模光纖的局域網(wǎng)LAN中。LED可以用于激光光源單模系統(tǒng)進(jìn)行**損耗測(cè)量，但前提條件是要求其輸出足夠功率。
光萬用表
將光功率計(jì)和穩(wěn)定光源組合在一起被稱為光萬用表。光萬用表用來測(cè)量光纖鏈路的光功率損耗。這些儀表可以是兩個(gè)單獨(dú)的儀表，也可以是單一的集成單元?？傊?，兩類光萬用表具有相同的測(cè)量精度。所不同的通常是成本和性能。集成光萬用表通常功能成熟、具有各種性能但價(jià)格較高。
從技術(shù)的角度來評(píng)價(jià)各種光萬用表配置，基本的光功率計(jì)和穩(wěn)定光源標(biāo)準(zhǔn)仍然適用。注意選擇正確的光源種類、工作波長、光功率計(jì)探頭以及動(dòng)態(tài)范圍。
光時(shí)域反射儀和故障定位儀
OTDR是*經(jīng)典的光纖儀器裝備，它提供測(cè)試時(shí)相關(guān)光纖*多的信息。OTDR本身是一維的閉環(huán)光學(xué)雷達(dá)，測(cè)量?jī)H需光纖的一個(gè)端頭。發(fā)射高強(qiáng)度、窄的光脈沖進(jìn)入光纖，同時(shí)高速光探頭紀(jì)錄返回信號(hào)。此儀器給出有關(guān)光鏈路的可視化解釋。在OTDR曲線上反映出接續(xù)點(diǎn)、連接器和故障點(diǎn)的位置以及損耗大小。
OTDR評(píng)價(jià)過程與光萬用表有許多相似點(diǎn)。事實(shí)上， OTDR 可以被認(rèn)為是一個(gè)非常專業(yè)的測(cè)試儀表組合：由一個(gè)穩(wěn)定高速脈沖源和一個(gè)高速光探頭組成。OTDR的選擇過程可關(guān)注下列屬性：
1、確認(rèn)工作波長，光纖類型和連接器接口。
2、預(yù)期連接損耗和需要掃描的范圍。
3、空間分辨率。
故障定位儀大多是手持式儀器，適用于多模和單模光纖系統(tǒng)。利用 OTDR (光時(shí)域反射儀 ) 技術(shù)，用于對(duì)光纖故障的點(diǎn)定位，測(cè)試距離大多在20公里以內(nèi)。儀器直接以數(shù)字顯示至故障點(diǎn)的距離。適用于：廣域網(wǎng)(WAN)、20 km范圍的通訊系統(tǒng)、光纖到路邊（FTTC）、單模和多模光纖光纜的安裝和維護(hù)、以及**系統(tǒng)。在單模及多模光纜系統(tǒng)中，要定位帶故障的連接頭、壞的接續(xù)點(diǎn)，故障定位儀是一種優(yōu)異的工具。故障定位儀操作簡(jiǎn)單，只需單鍵操作，可探測(cè)多達(dá)7個(gè)多重事件。
頻譜分析儀的技術(shù)指標(biāo)
（1）輸入頻率范圍
指頻譜儀能夠正常工作的*大頻率區(qū)間，以HZ表示該范圍的上限和下限，由掃描本振的頻率范圍決定?，F(xiàn)代頻譜儀的頻率范圍通?？蓮牡皖l段至射頻段，甚至微波段，如1KHz～4GHz。這里的頻率是指中心頻率，即位于顯示頻譜寬度中心的頻率。
（2）分辨力帶寬
指分辨頻譜中兩個(gè)相鄰分量之間的*小譜線間隔，單位是HZ。它表示頻譜儀能夠把兩個(gè)彼此靠得很近的等幅信號(hào)在規(guī)定低點(diǎn)處分辨開來的能力。在頻譜儀屏幕上看到的被測(cè)信號(hào)的譜線實(shí)際是一個(gè)窄帶濾波器的動(dòng)態(tài)幅頻特性圖形（類似鐘形曲線），因此，分辨力取決于這個(gè)幅頻生的帶寬。定義這個(gè)窄帶濾波器幅頻特性的3dB帶寬為頻譜儀的分辨力帶寬。
（3）靈敏度
指在給定分辨力帶寬、顯示方式和其他影響因素下，頻譜儀顯示*小信號(hào)電平的能力，以dBm、dBu、dBv、V等單位表示。超外差頻譜儀的靈敏度取決于儀器的內(nèi)噪聲。當(dāng)測(cè)量小信號(hào)時(shí)，信號(hào)譜線是顯示在噪聲頻譜之上的。為了易于從噪聲頻譜中看清楚信號(hào)譜線，一般信號(hào)電平應(yīng)比內(nèi)部噪聲電平高10dB。另處，靈敏度還與掃頻速度有關(guān)，掃頻速度趕快，動(dòng)態(tài)幅頻特性峰值越低，導(dǎo)致靈敏度越低，并產(chǎn)生幅值差。
（4）動(dòng)態(tài)范圍
指能以規(guī)定的準(zhǔn)確度測(cè)量同時(shí)出現(xiàn)在輸入端的兩個(gè)信號(hào)之間的*大差值。動(dòng)態(tài)范圍的上限愛到非線性失真的制約。頻譜儀的幅值顯示方式有兩種：線性的對(duì)數(shù)。對(duì)數(shù)顯示的優(yōu)點(diǎn)是在有限的屏幕有效的高度范圍內(nèi)，可獲得較大的動(dòng)態(tài)范圍。頻譜儀的動(dòng)態(tài)范圍一般在60dB以上，有時(shí)甚至達(dá)到100dB以上。
（5）頻率掃描寬度（Span）
另有分析譜寬、掃寬、頻率量程、頻譜跨度等不同叫法。通常指頻譜儀顯示屏幕*左和*右垂直刻度線內(nèi)所能顯示的響應(yīng)信號(hào)的頻率范圍（頻譜寬度）。根據(jù)測(cè)試需要自動(dòng)調(diào)節(jié)，或人為設(shè)置。掃描寬度表示頻譜儀在一次測(cè)量（也即一次頻率掃描）過程中所顯示的頻率范圍，可以小于或等于輸入頻率范圍。頻譜寬度通常又分為三種模式。
①全掃頻頻譜儀一次掃描它的有效頻率范圍。
②每格掃頻頻譜儀一次只掃描一個(gè)規(guī)定的頻率范圍。用每格表示的頻譜寬度可以改變。
③零掃頻頻率寬度為零，頻譜儀不掃頻，變成調(diào)諧接收機(jī)。
（6）掃描時(shí)間（Sweep Time，簡(jiǎn)作ST）
即進(jìn)行一次全頻率范圍的掃描、并完成測(cè)量所需的時(shí)間，也叫分析時(shí)間。通常掃描時(shí)間越短越好，但為保證測(cè)量精度，掃描時(shí)間必須適當(dāng)。與掃描時(shí)間相關(guān)的因素主要有頻率掃描范圍、分辨率帶寬、視頻濾波?，F(xiàn)代頻譜儀通常有多檔掃描時(shí)間可選擇，*小掃描時(shí)間由測(cè)量通道的電路響應(yīng)時(shí)間決定。
（7）幅度測(cè)量精度
有**幅度精度和相對(duì)幅度精度之分，均由多方面因素決定。**幅度精度是針對(duì)滿刻度信號(hào)的指標(biāo)，受輸入衰減、中頻增益、分辨率帶寬、刻度逼真度、頻響及校準(zhǔn)信號(hào)本身的精度等的綜合影響；相對(duì)幅度精度與測(cè)量方式有關(guān)，在理想情況下僅有頻響和校準(zhǔn)信號(hào)精度兩項(xiàng)誤差來源，測(cè)量精度可以達(dá)到非常高。儀器在出廠前要經(jīng)過校準(zhǔn)，各種誤差已被分別記錄下來并用于對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，顯示出來的幅度精度已有所提高。

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光纖測(cè)試表的選擇應(yīng)用