光缆故障查寻与分析

发布时间：2022-10-05 10:10 热度：

光缆故障查寻与分析
郝昇 尤广云
摘 要：本文介绍了光缆作为信息传输的导体在通讯领域内越显其重要性，而其材料的特殊性决定了光缆在施工、运行、维修工作中具有特殊的要求，光缆故障点的查寻便成为维护工作的重点，排除光缆故障点是确保信息畅通的基本要求。
关键词：光缆；维护工作；故障分析；光功率损耗；信息畅通
1引言
在通讯发达的今天，光缆作为信息传输的导体在通讯领域内越显其重要性，以其频带宽容量大能够进行长距离传输，信号畸形小，成本低，抗电磁干扰等优点，在信号传输中广泛应用，而其材料的特殊性决定了光缆在施工、运行、维修工作中具有特殊的要求，光缆故障点的查寻便成为维护工作的重点，排除光缆故障点是确保信息畅通的基本要求。
2光纤维传输信号的原理
在对光缆故障点分析前，首先了解一下光缆中光纤的结构及光纤维传输信号的原理。光纤是由石英玻璃制成的模面很小的同轴园轴体，由光纤、包层、涂覆层组成，质脆很易折断，耐拉耐压强度很低，抗弯曲性也很差，曲率大于一定程度时，不是光信号损耗过大就是被折断，故在施工中遵守技术规范是光缆信号正常传输的前提保证。光信号在光纤中是沿直线传播的，如果光纤弯曲，光信号就会发生散射，造成光功率损失，损耗过大信号就会衰减，甚至无法实现信息的传输。
3光缆故障点的查寻
架空光缆的故障点是比较明显的，排除故障也比较容易，在此不再赘述。直埋光缆隐蔽性比较强，查找也比较困难，现只对直埋光缆故障点的查寻做一下重点分析。
光缆故障可分为：光缆的断裂故障(全阻性故障)和光缆中光纤受压、扭曲故障（非全阻性故障），前者表现为光信号在断裂处突然消失，信号不能继续传输，必须采取接续的方式使通讯线路恢复正常，后者因为外力作用使光纤产生扭曲变形或受压变形，光信号色散损耗过大，信号曲线出现陡变的大台阶现象，这样可以借助于仪器所显示的图像判断故障点的轻重程度，对于信号衰减程度在允许的范围内的故障，有时可以通过人工处理，让扭曲的光缆恢复正常的状态，使光纤在束管中不受外力作用，这样光信号就能在光纤中正常的传输。这样的处理方法只能适用扭曲程度小的故障点，如果故障点处光缆的扭曲程度很大，即使使用外力把光缆外形恢复平直，也很难恢复光纤的正常状态，光纤一旦受压变形后，人为的外力无法进入束管内部恢复局部受损的光纤。对于这样的故障，只有断开光缆从新接续恢复正常。
4光缆故障点的判断
光缆故障点的判断，要借助于光缆测试仪表—光时域反射仪（OTDR）对光纤衰减系数，光纤长度和光纤后向散射信号曲线观察。我们常用的是后向散射法，它通过测量光纤中的后向散射信号来得到衰减等特性的测量方法，利用背向散射法，除了能测量光纤衰减外，还能测量沿长度的衰减分布特性、光缆长度、接头位置和损耗及故障点的位置等，操作简便，对被测光纤无破坏性，这种方法很适合在光缆日常维护中使用。当光脉冲沿光纤传输时光脉冲信号的幅度随着传输距离的增加而减小，同时光纤本身存在有缺陷和掺杂的非均匀性，光脉冲在沿路各点会发生各向同性的瑞利散射，散射光中的一部分为光纤捕获，从而形成背向散射光脉冲，它们沿纤芯背向传输，一直传到注入段，在OTDR仪器中显示出曲线，根据此曲线可获得光纤衰减长度等信息。还可根据信号在整个线路的衰减程度，曲线陡度及曲线延伸过程判断故障的轻重程度。当地下光缆发生故障时，首先在一个确定的地点利用光时域反射仪进行测试，如果每一根光纤的信号都在大约同一处消失，就可以判断光缆在此处断开，表明光缆是受外力作用被拉断，或其他外力损坏，此时要根据光纤后向散射信号曲线上显示的数据大概判断故障点到测试点光纤的长度，再根据此光缆长度与光纤长度的比率计算出故障点到测试点光缆的长度，从而大概确定故障点的位置。如果在故障点周围发现有可疑的情况，就可以对可疑的地方进行开挖，可能找到故障原因，如果周围没有发现可疑的情况也不要放弃查找，范围稍微放宽一些继续查找，因为查找的路由与施工的路由是否一致和计算故障点距离的准确性都会对故障点的正确判断产生影响。如果在放宽的范围还没有发现问题，就要从新对计算的过程及采用的计算参数进行审查，确定使用的参数是否正确，再用较正确的参数进行反复计算，进一步确定故障点。
5光缆故障点计算
光缆故障点计算时要有准确的光纤长度与光缆长度的比率。此比率生产厂家在出厂单盘检验的资料中可能给出，如果厂家提供就依据此参数计算，如果没有提供需要查找工程的竣工资料，找出施工前对该光缆单盘检验记录，计算光纤长度与光缆长度的比率，利用此比率进行计算，确定故障点到测试点的光缆长度。光缆外皮绝缘层上一般都有长度标记，通过此标记可以找到故障点的位置。同时查找竣工资料，在测试点与故障点之间是否是同一根光缆，若是同一根光缆就能准确确定故障点的位置。如果不是同一根光缆还要找出接头的位置，计算出接头两侧余留的光缆长度，再计算故障点处光缆的长度标记，从而有的放矢开挖光缆沟找到故障点的位置。
在对光缆工程施工时，光缆单盘检验、路由标记、接头位置、接头处余留长度等资料都要详细的记录，这些资料对以后光缆故障点的查寻有很大的帮助。
2006年12月，在对已埋1#站至首战光缆总体测试时，发现每一根光纤在同一处光信号有不同的衰减，其中两根曲线出现很大的台阶，基本上不能满足正常的使用要求，根据曲线计算测试点到故障点光纤的长度，可是光缆厂家没有提供光缆长度与光纤长度的比率，单盘检验资料也没有显示此数据，在没有准确比率的情况下根据测试者提供一个经验比率，计算故障点光缆长度后进行开挖光缆沟。内蒙古地区12月已经冰冻七八十厘米，开挖难度很大，四个人2天挖开10米左右，但是还没有发现故障点，晚上把竣工资料所有的信号曲线认真地对比，反复计算，从不同的测试点计算光纤长度，再转化已知的光缆长度，最后计算出相近的比率，此比率比测试者提供的小一倍多，再利用此比率计算测试点到光缆故障点的距离，计算的长度比上次减少二十多米，按照新的计算点开挖，不足三米就找到故障点，故障点处没有明显的损伤，处理扭曲及弯曲后故障基本消失。此故障是施工人员把多余的光缆盘成小圈，填埋时移动的沙土推动光缆，光缆受力打成小结，造成曲率过大，光信号损耗较大导致。
6光纤维护工作
此外，清洁光纤常被大家所忽视。不洁净的光纤接续，不洁净的光纤断面与连接器连接同样能导致网络信号衰减重要因素。在工作中可能会有这样的事情发生，清洁了一个连接器，但是却弄脏了另一个连接器，因为检查完一个脏的连接器后没有清洁测试仪的探头就测试另外的连机器导致交叉污染，所以清洁测试仪的探头是非常重要的，如果使用不清洁的探头跳线极可能将污染扩散致非常的损耗，而跳线是可以被不洁净的连接器所污染，同样认真的想一下，有多少安装的跳线的断面是没有清洁过以及测试过，例如不小心用手触到光缆的断面可以导致非常严重的污染，这些跳线连接出现的问题是很多网络故障的直接原因。我们在接续的时候是先把光纤外表的包层和涂覆层去除掉，然后用合格的酒精清洗整个裸光纤，最后剪切至合适长度的裸光纤，这样的程序就是防止光纤的断面被污染。
7结语
减少光缆故障最有效的方法，首先，记住光缆的强度系数不可大力拖拽光缆，不可过度弯曲光缆；其次，使用合格的清洁剂；第三，熔接时要使用视频放大镜检查光纤清洁度和划伤情况；第四，按照规范标准使用OLTS和OTDR测试安装的光缆。
为更快捷更准确查找光缆的故障点，利用光时域反射仪进行测试时，除按厂家标明的光纤折射率对光时域反射仪进行设置外，还要有准确的光纤与光缆的比率和对路由的熟知，同时还要保存较完备的竣工资料。
参考文献
[1]通讯光缆线路施工技术
[2]光缆及工程应用
[3]光缆施工规范