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如何选择光纤测试仪表

如何选择光纤测试仪表
常用光纤测试表有：光功率计、稳定光源、光万用表、光时域反射仪（OTDR）和光故障定位仪。

　　光功率计:用于测量**光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。在光纤系统中，测量光功率是*基本的。非常像电子学中的万用表，在光纤测量中，光功率计是重负荷常用表，光纤技术人员应该人手一个。通过测量发射端机或光网络的**功率，一台光功率计就能够评价光端设备的性能。用光功率计与稳定光源组合使用，则能够测量连接损耗、检验连续性，并帮助评估光纤链路传输质量。

　　稳定光源:对光系统发射已知功率和波长的光。稳定光源与光功率计结合在一起，可以测量光纤系统的光损耗。对现成的光纤系统，通常也可把系统的发射端机当作稳定光源。如果端机无法工作或没有端机，则需要单独的稳定光源。稳定光源的波长应与系统端机的波长尽可能一致。在系统安装完毕后，经常需要测量端到端损耗，以便确定连接损耗是否满足设计要求，如：测量连接器、接续点的损耗以及光纤本体损耗。

　　光万用表: 用来测量光纤链路的光功率损耗。有以下两种光万用表：

　　１、由独立的光功率计和稳定光源组成。

　　２、光功率计和稳定光源结合为一体的集成测试系统。

　　在短距离局域网(LAN)中，端点距离在步行或谈话之内，技术人员可在任意一端成功地使用经济性组合光万用表，一端使用稳定光源另一端使用光功率计。对长途网络系统，技术人员应该在每端装备完整的组合或集成光万用表。

　　当选择仪表时，温度或许是*严格的标准。Bellcore推荐现场便携式设备应在-18℃（无湿度控制）至50℃（95%湿度）

　　光时域反射仪(OTDR)及故障定位仪(FaultLocator):表现为光纤损耗与距离的函数。借助于OTDR，技术人员能够看到整个系统轮廓，识别并测量光纤的跨度、接续点和连接头。在诊断光纤故障的仪表中，OTDR是*经典的，也是*昂贵的仪表。与光功率计和光万用表的两端测试不同，OTDR仅通过光纤的一端就可测得光纤损耗。OTDR轨迹线给出系统衰减值的位置和大小，如：任何连接器、接续点、光纤异形、或光纤断点的位置及其损耗大小。OTDR可被用于以下三个方面：

　　１、在敷设前了解光缆的特性（长度和衰减）。

　　２、得到一段光纤的信号轨迹线波形。

　　３、在问题增加和连接状况每况愈下时，定位严重故障点。

　　故障定位仪（FaultLocator）是OTDR的一个特殊版本，故障定位��可以自动发现光纤故障所在，而不需OTDR的复杂操作步骤，其价格也只是OTDR的几分之一。

　　选择光纤测试仪表，一般需考虑以下四个方面的因素：即确定你的系统参数、工作环境、比较性能要素、仪表的维护

　　确定你的系统参数

　　工作波长（nm）三个主要的传输窗口为850nm，1300nm 及 1550nm。

　　光源种类（LED或激光）：在短距离应用中，由于经济实用的原因，大多数低速局域网LAN(<100Mbs)通常使用LED光源。大多数高速系统>100Mbs使用激光光源长距离传输信号。

　　光纤种类（单模/多模）以及芯/涂覆层直径（um）：标准单模光纤（SM）为9/125um，尽管某些其它特殊单模光纤应该仔细辨认。典型的多模光纤（MM）包括50/125、62.5/125、100/140和200/230um。

　　连接器种类：国内常见的连接器包括：FC-PC，FC-APC，SC-PC，SC-APC，ST等。*新的连接器则有：LC，MU，MT-RJ等

　　可能的*大链路损耗。

　　损耗估算/系统的容限。

　　明确你的工作环境

　　对用户/购买者来讲，选择一台野外现场用仪表，温度标准或许是*严格的。通常，野外现场测量必须在严峻的环境中使用，BELLCORE推荐现场便携式仪表的工作温度应该从-18℃~50℃，同时储运温度为-40~+60℃(95%RH)。实验室的仪器仅需在较窄的控制范围5~50℃工作。

　　不像实验室仪表能够采用交流供电，现场便携式仪表对仪表电源通常要求较为苛刻，否则会影响工作效率。另外，仪器的电源供电问题还经常是引起仪器故障或损坏的一个重要诱因。因此，用户应该考虑和权衡如下因素：

　　１、内装电池的位置应便于用户更换。

　　２、新电池或满充电池的*少工作时间要达到10小时(一个工作日)。然而电池工作寿命的目标值应在40~50小时(一周)以上，以确保技术人员和仪器的*佳工作效率。

　　３、使用电池的型号越普通越好，如通用9V或1.5V五号干电池等，因为这些通用电池非常容易就地找到或购得。

　　４、普通干电池优于可充电电池（如：铅-酸、镍镉电池），因为充电电池大多存在“记忆”问题、包装不标准、不容易买到、环保问题等。

　　以前，要找到符合上述所有四个标准的便携式测试仪器几乎是不可能的。现在，采用*现代CMOS电路制造技术的艺术化光功率计，仅用一般五号干电池(随处可得），即可工作100小时以上。另外一些实验室型号提供双电源（AC和内部电池）以增加其适应性。

　　如同手提电话一样，光纤测试仪表同样具有众多的外观包装形式。低于1.5公斤的手持式表一般没有许多虚饰，只提供基本功能和性能；半便携式仪表(大于1.5公斤)通常具备更复杂的或扩展的功能；实验室仪器是专为控制实验室/生产场合设计的，具备AC供电。

　　比较性能要素：这里是选择步骤的第三步，包括每种光测试设备的详细分析。

　　光功率计　　

　　对于任何光纤传输系统的生产制造、安装、运行和维护，光功率测量是必不可少的。在光纤领域，没有光功率计，任何工程、实验室、生产车间或电话维护设施都无法工作。例如：光功率计可用于测量激光光源和LED光源的输出功率；用于确认光纤链路的损耗估算；其中*重要的是，它是测试光学元器件(光纤、连接器、接续子、衰减器等)的性能指标的关键仪器。　　

　　针对用户的具体应用，要选择适合的光功率计，应该关注以下各点：　　

　　１、选择*优的探头类型和接口类型　　

　　２、评价校准精度和制造校准程序，与你的光纤和接头要求范围相匹配。　　

　　３、确定这些型号与你的测量范围和显示分辨率相一致。　　

　　４、具备直接插入损耗测量的 dB功能。　　

　　几乎在光功率计所有性能中，光探头是*应仔细选择的部件。光探头是一个固态光电二极管，它从光纤网络中接收耦合光，并将之转换为电信号。可以使用专用的连接器接口（仅适用一种连接类型）输入到探头，或用通用接口UCI(使用螺扣连接)适配器。UCI能接受绝大多数工业标准连接器。基于选定波长的校准因子，光功率计电路将探头输出信号转换，把光功率读数以dBm方式显示(**dB等于1mW,0dBm=1mW)在屏幕上。图一是一个光功率计的方块图。

　　选择光功率计*重要的标准是使光探头类型与预期的工作波长范围相匹配。下表汇总了基本的选择。值得一提的是，在进行测量时，InGaAs在三个传输窗口都有上佳表现，与锗相比InGaAs具有在所有三个窗口更为平坦的频谱特性，在1550nm窗口有更高的测量精度，同时具有优越的温度稳定性和低噪声特性。

　　光功率测量是任何光纤传输系统的制造、安装、运行和维护中必不可少的部分。　　

　　下一个因素与校准精度息息相关。功率计是与你应用相一致的方式校准的吗？即：光纤和连接器的性能标准与你的系统要求相一致。应分析是什么原因导致用不同的连接适配器测量值不确定？充分考虑其它的潜在误差因素是很重要的，虽然NIST(美国国家标准技术研究所)建立了美国标准，但是来自不同生产厂家相似的光源、光探头类型、连接器的频谱是不确定的。　　

　　第三个步骤是确定符合你测量范围需求的光功率计型号。以dBm为单位表示，测量范围（量程）是**的参数，包括确定输入信号的*小/*大范围（这样光功率计可以保证所有精度，线性度（BELLCORE确定为+0.8dB）和分辨率（通常0.1dBor0.01 dB）是否满足应用要求。　　

　　光功率计的*重要选择标准是光探头类型与预期的工作范围相匹配。　　

　　第四，大多数光功率计具备dB功能（相对功率），直接读取光损耗在测量中非常实用。低成本的光功率计通常不提供此功能。没有dB功能，技术人员必须记下单独的参考值和测量值，然后计算其差值。所以dB功能给使用者以相对损耗测量，因而提高生产率，减少人工计算错误。　　

　　现在，用户对光功率计具有的基本特性和功能的选择已经减少，但是，部分用户要考虑特殊需求----包括：计算机采集数据纪录、外部接口等。

　　稳定光源　　

　　在测量损耗过程中，稳定光源(SLS)发射已知功率和波长的光进入光系统。对特定波长光源(SLS)校准的光功率计/光探头，从光纤网络中接收光，将之转换为电信号。为确保损耗测量精度，尽可能使光源仿真所用传输设备特性：　　

　　１、波长相同，并采用相同的光源类型（LED，激光）。　　

　　２、在测量期间，输出功率和频谱的稳定性（时间和温度稳定性）。　　

　　３、提供相同的连接接口，并采用同类型光纤。　　

　　４、输出功率大小满足*坏情况下系统损耗的测量。　　

　　当传输系统需要单独稳定光源时，光源的*优选择应模拟系统光端机的特性和测量需求。选择光源应考虑如下方面：　　

　　激光管(LD)来自LD发射的光，波长带宽窄，几乎是单色光，即单波长。与LED相比，通过其光谱波段（小于5nm）的激光不是连续的，在中心波长的两边，还发射几个较低峰植的波长。与LED光源相比，虽然激光光源提供更大功率，但价格高于LED。激光管常用于损耗超过10dB的长途单模系统。应尽量避免用激光光源测量多模光纤。　　

　　发光二极管（LED）：

　　LED具有比LD更宽的光谱，通常范围为50~200nm。另外，LED光是非干涉光，因而输出功率更加稳定。LED光源比LD光源要便宜的多，但对*坏情况损耗测量显得功率不足。LED光源典型应用在短距离网络和多模光纤的局域网LAN中。LED可以用于激光光源单模系统进行**损耗测量，但前提条件是要求其输出足够功率。

　　光万用表　　

　　将光功率计和稳定光源组合在一起被称为光万用表。光万用表用来测量光纤链路的光功率损耗。这些仪表可以是两个单独的仪表，也可以是单一的集成单元。总之，两类光万用表具有相同的测量精度。所不同的通常是成本和性能。集成光万用表通常功能成熟、具有各种性能但价格较高。　　

　　从技术的角度来评价各种光万用表配置，基本的光功率计和稳定光源标准仍然适用。注意选择正确的光源种类、工作波长、光功率计探头以及动态范围。

　　光时域反射仪和故障定位仪　　

　　OTDR是*经典的光纤仪器装备，它提供测试时相关光纤*多的信息。OTDR本身是一维的闭环光学雷达，测量仅需光纤的一个端头。发射高强度、窄的光脉冲进入光纤，同时高速光探头纪录返回信号。此仪器给出有关光链路的可视化解释。在OTDR曲线上反映出接续点、连接器和故障点的位置以及损耗大小。　　

OTDR评价过程与光万用表有许多相似点。事实上，OTDR可以被认为是一个非常专业的测试仪表组合：由一个稳定高速脉冲源和一个高速光探头组成。OTDR的选择过程可关注下列属性：　　

　　１、确认工作波长，光纤类型和连接器接口。　　

　　２、预期连接损耗和需要扫描的范围。　　

　　３、空间分辨率。　　

　　故障定位仪大多是手持式仪器，适用于多模和单模光纤系统。利用OTDR(光时域反射仪)技术，用于对光纤故障的点定位，测试距离大多在20公里以内。仪器直接以数字显示至故障点的距离。适用于：广域网(WAN)、20km范围的通讯系统、光纤到路边（FTTC）、单模和多模光纤光缆的安装和维护、以及**系统。在单模及多模光缆系统中，要定位带故障的连接头、坏的接续点，故障定位仪是一种优异的工具。故障定位仪操作简单，只需单键操作，可探测多达7个多重事件

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