光缆线路的维护与施工(一)连载

第一节 光缆线路大衰耗点产生的原因及处理方法

在光缆线路的施工中，光缆线路的衰耗指标是一项重要的考核指标，不但要考核施工完毕的光缆线路的光纤平均损耗系数，还要考核光缆线路光纤散射曲线，光缆线路的平均损耗系数和总损耗不但要符合设计要求，还要符合施工规范和验收标准的指标要求，而且要求光纤散射曲线比较均匀，曲线上不应出现较大的衰耗台阶，以保证光缆线路的光特性技术指标符合施工规范和验收标准的要求。

一、光缆大衰耗点产生的几种现象和原因

1.1敷设时产生的大衰耗点

在光缆施工中，由于光缆敷设长度一般在２～３KM直埋敷设时，穿越的障碍物较多，在施工中，敷设人员较多，敷设距离较远，难以保证所有敷设人员协调行动，特别是通过障碍物较多时，如：穿　越防护钢管，拐弯、上下坡等，从而出现俗称的光缆打背扣（出现死弯）现象，对光缆造成严重伤害，一旦发生死弯现象，此处必然会出现一个大衰耗点，严重的会发生部分或全部光纤断裂现象，这是光缆　施工中容易出现的故障现象。此外，在敷设光缆时，光缆端头的光缆最容易受到损伤，在接续时，往往在接续点处显示有较大衰耗值，此时，即使多次重复熔接，也不能降低接续损耗值，从而形成一个较大的衰耗点。　

1.2接续过程中产生的大衰耗点　

在光缆接续过程中，产生大衰耗点是经常发生的，我们一般用OTDR（光时域反射仪）进行监测，即每熔接一根光纤，都用OTDR测试一下熔接点的衰耗值，具体测试时，采用双向监测法，由于光纤制造过程中存在的差异性，两根光纤不可能完全一致，总是存在模场直径不一致现象，从而导致了用OTDR所测的损耗值并不是接续点的实际损耗值，其数值有正有负，一般用双向测试值的算术平均值作为实际衰耗值。在接续时，一般用实时监测法，基本能保证熔接损耗达到控制目标，但经常产生大损耗点的原因是在熔接完毕后进行光纤收容时，部分光纤受压或弯曲半径过小，即形成一个大衰耗点。因为1550nm波长的光纤对微弯损耗非常敏感，光纤一旦受压，即产生一个微弯点，或盘纤时，弯曲半径过小，光纤信号在此处也产生较大的衰耗，表现在光纤后向散射曲线上，就形成了一个较大的衰耗台阶；另外，一个比较容易忽视的原因是光缆接头盒组装完成后，固定接头盒和固定光缆时，由于光缆在接头盒内固定的不是很牢固，造成光缆拧转，使光纤束管变形，由于光纤受压，造成光纤衰耗值急剧增加，形成衰耗台阶。　

1.3运输和装卸造成的大衰耗点　

在光缆运输到施工现场时，由于现场环境比较恶劣，特别是敷设铁路通信光缆时，吊车往往无法到达施工现场，此时，常常是通过人力装卸光缆，在光缆卸下的过程中，外层光缆经常受到损伤，原因是光缆盘直径过小，导致外层光缆离地面距离过近，由于现场地面土质软硬不一，崎岖不平，在滚动光缆盘的过程中，光缆盘陷入地面，导致外层光　缆被地面硬物硌坏，主要原因是部分厂家为降低生　产成本，采用较小的光缆盘。此外，光缆盘未用木板进行包封（有些是铁架光缆盘，无法用木板进行包封），而仅用塑料布在光缆外层进行包裹，或者是单盘测试后，光缆盘包封未恢复，起不到应有的防护作用，当光缆外层被石头等硬物硌伤后，光纤在束管中受压，即产生一个衰耗台阶，表现在光纤后向散射曲线上，就形成一个较大的衰耗点。　

1.4成端过程中产生的大衰耗点

在光缆成端过程中，也经常会产生大衰耗点。在成端时，由于一般不进行熔接损耗监测，仅凭经验操作，因此，产生大衰耗点的几率也大增。此外，在光纤熔接后安装收容盘时，往往造成收容盘附近　的光纤束管弯曲半径过小或造成光纤束管拧转变形，使光纤在此处产生一个较大的衰耗点，此类大衰耗点一般比较隐蔽，不像线路中间的大衰耗点用OTDR可以直接测出。　

二、光缆大衰耗点的查找定位和处理　

2.1一般产生大衰耗点的位置

光缆接续完成后，我们一般要对整个中继段用OTDR进行测试，通过测试，可以检验接续完的光缆中继段的光特性是否符合施工规范和验收标准的要求，主要从以下几个方面进行考核：中继段全程　总衰耗是否小于设计规定（也就是平均衰耗系数是否小于设计规定值）；中继段接头双向平均衰耗值是否小于验收标准和设计要求；中继段后向散射曲线是否斜率均匀，曲线平滑，除正常的接头衰耗点的小台阶外，曲线上应无大衰耗台阶。利用OTDR进行光中继段测试和人衰耗点定位时，首先应正确地设置仪表的测试参数，诸如测试量程、测试波长、脉冲宽度、折射率和平均化处理时间等。对测试量程的设定，一般根据中继段长度，选择合适的量程，使整个中继段曲线占据整个显示　屏幕的２／３为宜；测试波长根据系统采用的波长确定，对长途干线光缆一般为1310nm和1550nm折射率根据使用厂家的光纤折射率设定；脉冲宽度是一个重要的设置参数，脉冲宽度过小，测试的动态范围太小，不能完整地测试整个曲线，表现为曲线末端噪声信号大，所得到的曲线质量差；脉冲宽度过大，测试的范围越大，但测试的精确度越差，一般根据被测中继段长度，选择一个合适的测试脉冲宽度，既要考虑测试距离，还要考虑测试精度，通过试测，选择一个合适的脉冲宽度；平均化时间的设定根据平均化的曲线质量试验确定，使平均化后的曲线尾端上无明显毛刺即可。为了精确地确定线路上光纤故障点的位置，可利用OTDR分析软件对仪表测试出的曲线进行分析，一般有接头盒内故障和缆身故障两种情况。

2.2大衰耗点的处理

首先确定大衰耗点是否是接头位置，一般在接头位置，所有光纤均有或大或小的衰耗台阶，可将多条光纤的曲线同时分析，可看到所有曲线在接头点均有大小不等的台阶，我们可对各光纤同一位置的接头双向衰耗值进行测试和计算，对大于指标要求的做好记录，并安排对接头位置的大衰耗点打开接头盒进行处理。对不是接头位置的部分光纤的大衰耗点，我们将多条曲线同时分析可看到有的曲线在此点有衰耗台阶，有的就没有衰耗台阶，据此可以判断，这不是接头位置的故障，而是光缆线路中间光缆有故障。对接头处的故障，其位置比较好定位，对非接头位置的故障，定位比较困难，一般原则是对离测试端较近的故障点，可在端站测试，利用OTDR测出故障点离最近接头点的距离，对离测试点较远的故障点，由于距离远，测试的精确度相对下降，定位准确较困难，可在就近接头盒处打开，接入　OTDR进行测试，测出故障点的距离后，并结合施工原始资料记录的各种余留，根据直埋径路情况，实地丈量出故障点的大致位置，一般可定位在十几米　的范围内，这样开挖的范围就比较小，节省了施工费用，缩短了处理故障的时间。对接头处的大衰耗点，我们采用打开接头盒进行重新熔接处理，用OTDR实时监测，直到接续损耗达到要求。有时经多次熔接，接续损耗达不到要求，这时就要检查是否光纤束管变形引起光纤受压，盘纤盘留时光纤弯曲半径是否过小，光纤是否受压等。经这些检查后，如果还不能达到要求，就要考虑接头盒前后的光缆是否有问题。因为端头的光缆在施工中比较容易受到损伤，这时就要再截去一段光缆重新熔接全部光纤。为了避免出现此类问题，我们在接续前，可仔细检查接头余留光缆，对可疑端头光缆采取多截去一部分的做法，以避免此类问题出现。对线路中间的光缆大衰耗点的处理，在找到故障点后，可发现此类故障或者是光缆出现过打背扣现象，或者是光缆受到损伤，如被石头等硬物硌伤使光缆出现凹进、压扁等变形现象，光纤束管变形而导致光纤受压，产生大衰耗点，或者是其它外力　因素造成光缆受损。处理时，可把此段光缆截去从新熔接一般经此处理，大衰耗点基本消失。对在施工时发现的打背扣故障点，应住故障点做好适当余留，以便处理。对受损严重的，加接头盒处理时，可剥开光缆外护套，对有变形的束管进行处理，必要时对受损束管的光纤进行接续。测试点应联系现场熔接人员分别在熔接完毕后进行一次测试，光纤盘留后进行一次测试，接头盒紧固密封后进行一次测试，经测试点测试确认衰耗点故障消失后，现场人员方可撤离。

第二节 线路维护测试仪表的使用方法

光纤及光缆线路测试，从光缆线路的维护工作出发，考虑需要与可能的测试项目与手段，从当前的实际出发定出必不可少的测试项目。它包括有：单盘光缆测试，光缆线路中继段测试，光缆线路中继段故障抢修测试等。为了能更好地使用仪表和正确地分析数据，本节对经常使用的关键性仪表光时域反射仪(OTDR)做比较详细的介绍，对测得数据的管理与分析进行探讨性的论述。这一切都是光缆线路维护的关键所在

一.人工设置测量参数：

1.1波长选择(λ):

因不同的波长对应不同的光线特性(包括衰减、微弯等)，测试波长一般遵循与系统传输通信波长相对应的原则，即系统开放1550波长，则测试波长为1550nm。（OTDR测试波长选项只有1550,1310两个模式，一般我们测试时都选用1550进行测试，因为1550波长对光纤衰减的变化比1310更敏感。） | 国内G

1.2脉宽：

脉宽越长，动态测量范围越大，测量距离更长，但在OTDR曲线波形中产生盲区更大；脉宽越小，测量范围越小但可减小盲区。同时测量到的数据也更全面。测试的距离越大所要选用的脉宽也越大，通常正常情况下10公里以内脉宽设置为10ns或30ns都可以进行有效的数据采集，如果光纤质量严重下降就要调整更大的脉宽来实现数据的测量。

1.3测量范围

OTDR测量范围是指OTDR获取数据取样的最大距离，此参数的选择决定了取样分辨率的大小。最佳测量范围为待测光纤长度1.5～2倍距离之间。

1.4平均时间：

由于后向散射光信号极其微弱，一般采用统计平均的方法来提高信噪比，平均时间越长，信噪比越高。例如，3min的获得取将比1min的获得取提高0.8dB的动态。但超过10min的获得取时间对信噪比的改善并不大。一般平均时间不超过3min。

1.5光纤参数：

光纤参数的设置包括折射率n和后向散射系数n和后向散射系数η的设置。折射率参数与距离测量有关，后向散射系数则影响反射与回波损耗的测量结果。这两个参数通常由光纤生产厂家给出。一般折射率国家统一标准1310SM为1.46500、1360-1510SM为1.46500、1550SM为1.47180、1625SM为1.46500一般散色系数国家统一标准1310SM为-79.0、1360-1510SM为-81.0、1550SM为-81.0、1625SM为-81.0

参数设置好后，OTDR即可发送光脉冲并接收由光纤链路散射和反射回来的光，对光电探测器的输出取样，得到OTDR曲线，对曲线进行分析即可了解光纤质量。

二.经验与技巧光纤质量的简单判别：

2.1光纤质量的简单判别：

正常情况下，OTDR测试的光线曲线主体(单盘或几盘光缆)斜率基本一致，若某一段斜率较大，则表明此段衰减较大；若曲线主体为不规则形状，斜率起伏较大，弯曲或呈弧状，则表明光纤质量严重劣化，不符合通信要求。

2.2波长的选择和单双向测试：

1550波长测试距离更远，1550nm比1310nm光纤对弯曲更敏感，1550nm比1310nm单位长度衰减更小、1310nm比1550nm测的熔接或连接器损耗更高。在实际的光缆维护工作中一般对两种波长都进行测试、比较。对于正增益现象和超过距离线路均须进行双向测试分析计算，才能获得良好的测试结论。

2.3接头清洁：

光纤活接头接入OTDR前，必须认真清洗，包括OTDR的输出接头和被测活接头，否则插入损耗太大、测量不可靠、曲线多噪音甚至使测量不能进行，它还可能损坏OTDR。避免用酒精以外的其它清洗剂或折射率匹配液，因为它们可使光纤连接器内粘合剂溶解。

2.4折射率与散射系数的校正：

就光纤长度测量而言，折射系数每0.01的偏差会引起7m/km之多的误差，对于较长的光线段，应采用光缆制造商提供的折射率值。

2.5鬼影的识别与处理：

在OTDR曲线上的尖峰有时是由于离入射端较近且强的反射引起的回音，这种尖峰被称之为鬼影。 识别鬼影：曲线上鬼影处未引起明显损耗；沿曲线鬼影与始端的距离是强反射事件与始端距离的倍数，成对称状。消除鬼影：选择短脉冲宽度、在强反射前端(如OTDR输出端)中增加衰减。若引起鬼影的事件位于光纤终结，可"打小弯"以衰减反射回始端的光。

2.6正增益现象处理：

在OTDR曲线上可能会产生正增益现象。正增益是由于在熔接点之后的光纤比熔接点之前的光纤产生更多的后向散光而形成的。事实上，光纤在这一熔接点上是熔接损耗的。常出现在不同模场直径或不同后向散射系数的光纤的熔接过程中，因此，需要在两个方向测量并对结果取平均作为该熔接损耗。在实际的光缆维护中，也可采用≤0.08dB即为合格的简单原则。

2.7附加光纤的使用：

附加光纤是一段用于连接OTDR与待测光纤、长300～2000m的光纤，其主要作用为：前端盲区处理和终端连接器插入测量。一般来说，OTDR与待测光纤间的连接器引起的盲区最大。在光纤实际测量中，在OTDR与待测光纤间加接一段过渡光纤，使前端盲区落在过渡光纤内，而待测光纤始端落在OTDR曲线的线性稳定区。光纤系统始端连接器插入损耗可通过OTDR加一段过渡光纤来测量。如要测量首、尾两端连接器的插入损耗，可在每端都加一过渡光纤。

三．测试误差的主要因素

3.1设定仪表的折射率偏差产生的误差。

不同类型和厂家的光纤的折射率是不同的。使用OTDR测试光纤长度时，必须先进行仪表参数设定，折射率的设定就是其中之一。当几段光缆的折射率不同时可采用分段设置的方法，以减少因折射率设置误差而造成的测试误差。

3.2量程范围选择不当

OTDR仪表测试距离分辩率为1米时，它是指图形放大到水平刻度为25米/格时才能实现。仪表设计是以光标每移动25步为1满格。在这种情况下，光标每移动一步，即表示移动1米的距离，所以读出分辩率为1米。如果水平刻度选择2公里/每格，则光标每移动一步，距离就会偏移80米。由此可见，测试时选择的量程范围越大，测试结果的偏差就越大。

3.3脉冲宽度选择不当在脉冲幅度相同的条件下，脉冲宽度越大，脉冲能量就越大，此时OTDR的动态范围也越大，相应盲区也就大。

3.4平均化处理时间选择不当 OTDR测试曲线是将每次输出脉冲后的反射信号采样，并把多次采样做平均处理以消除一些随机事件，平均化时间越长，噪声电平越接近最小值，动态范围就越大。平均化时间越长，测试精度越高，但达到一定程度时精度不再提高。为了提高测试速度，缩短整体测试时间，一般测试时间可在0.5~3分钟内选择。

3.5光标位置放置不当光纤活动连接器、机械接头和光纤中的断裂都会引起损耗和反射，光纤末端的破裂端面由于末端端面的不规则性会产生各种菲涅尔反射峰或者不产生菲涅尔反射。如果光标设置不够准确，也会产生一定误差。

四．熔接机显示推断衰耗与实际OTDR测试的区别

从目前的熔接机情况看， 熔接机所显示的数据配合观察光纤接头断面情况， 能够粗略估计光纤接续点损耗的状况， 但不能精确到目前我国所要求的光纤接续损耗指标的数量级。目前的熔接机接续是通过对光纤X轴和Y轴方向的错位调整，在轴心错位最小时进行熔接的，这种能调整轴心的方法称为纤芯直视法， 这种方法不同于功率检测法，现场是无法知道接头损耗确切数值的。但是在整个调整轴心和熔接接续过程中， 通过摄像机把探测到所熔接纤芯状态的信息送到熔接机的专用程序中，可以计算出接续后的损耗值。 但它只能说明光纤轴心对准的程度，并不含有光纤本身的固有特性所影响的损耗。而OTDR的测试方法是后向散射法，它包含有光纤参数的不同形成反射的损耗。比较上述两种测试原理，两者有很大区别。通过实践证明，两种方法测出数据一致性也较差，通过最近几年对干线工程接续测试发现，很多情况下熔接机显示损耗很小（小于0.05dB）甚至为零，但OTDR测试则大于0.08dB，且没发现有对应的规律。现场接续接头熔接衰耗标准应按OTDR测试值为准。

第三节 光缆的基本介绍及光缆线路施工接续标准化作业流程

一、光缆的基本介绍

1.1光缆的基本组成结构

光缆的基本由五部分组成：外护套、内护套、纤芯束管、加强芯、填充物。

1.2光缆的命名方法

光缆命名的方法由五部分组成

I、分类的代号及意义：

GY—通信用室外光缆；GR—通信用软光缆；GJ—通信用室内光缆；GS—通信设备内光缆；GH—通信用海底光缆；GT—通信用特殊光缆。

Ⅱ、加强构件的代号和意义：

无符号—金属加强件；F—非金属加强件；

G—金属重型加强件；H—非金属重型加强件。

III、派生特性的代号及意义：

B—扁平式结构；Z—自承式结构；T—填充式结构。

Ⅳ、护套代号及意义：

Y—聚乙烯护套；V—聚氯乙烯护套；U—聚氨酯护套；A一铝_聚乙烯粘结护层；L—铝护套；G—钢护套；Q—铅护套；S—钢_铝_聚乙烯综合护套

V外护层的代号及意义：

例如：GY TA53型光缆为：通信用室外填充式结构铝_聚乙烯粘结护层单钢丝皱纹纵包聚乙烯外护套光缆

1.3光缆标准色谱排列顺序