工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50115-2009）標(biāo)準(zhǔn)宣貫（15）工業(yè)電視系統(tǒng)測(cè)試的有關(guān)技術(shù)第15講：測(cè)試的有關(guān)技術(shù)在本單元中您能了解如下知識(shí)點(diǎn)：1.測(cè)試概述2.電纜的測(cè)試3.光纜測(cè)試4.攝像機(jī)主要性能指標(biāo)的測(cè)試5.分系統(tǒng)的調(diào)試6.系統(tǒng)測(cè)試17．1測(cè)試概述

測(cè)試是較為復(fù)雜、細(xì)致的工程過(guò)程?？茖W(xué)、合理地進(jìn)行安裝和測(cè)試，是工程順利進(jìn)行的必要保證。閉路電視系統(tǒng)的安裝與測(cè)試是工程的具體實(shí)施過(guò)程，也是決定整個(gè)系統(tǒng)質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。所以，按規(guī)范和規(guī)定的要求，認(rèn)真進(jìn)行施工，是非常重要的。測(cè)試是較為復(fù)雜、細(xì)致的工程過(guò)程?？茖W(xué)、合理地進(jìn)行安裝和測(cè)試，是工程順利進(jìn)行的必要保證。

1．測(cè)試內(nèi)容測(cè)試內(nèi)容主要包括：電纜的測(cè)試；光纜測(cè)試；攝像機(jī)主要性能指標(biāo)的測(cè)試方法設(shè)備調(diào)試；分系統(tǒng)調(diào)試；系統(tǒng)聯(lián)調(diào)；

17．1．2測(cè)試有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

17.2電纜的測(cè)試閉路監(jiān)視，電視系統(tǒng)的安裝是從電纜開(kāi)始的，電纜是最基礎(chǔ)的部分。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大約50%的故障與電纜有關(guān)。所以電纜本身的質(zhì)量以及電纜安裝的質(zhì)量都直接影響網(wǎng)絡(luò)能否健康地運(yùn)行。此外，很多布線系統(tǒng)是在建筑施工中進(jìn)行的，電纜通過(guò)管道、地板或毯鋪設(shè)到各個(gè)房間。當(dāng)閉路監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)故障是電纜引起時(shí)，此時(shí)就很難或根本不可能再對(duì)電纜進(jìn)行修復(fù)。即使修復(fù)其代價(jià)也相當(dāng)昂貴。所以最好的辦法就是把電纜故障消滅在安裝之中。目前使用最廣泛的電纜是同軸電纜。那么如何檢測(cè)安裝的電纜是否合格，它能否支持閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)，用戶的投資是否能得到保護(hù)就成為關(guān)鍵問(wèn)題。這也就是電纜測(cè)試的重要性，電纜測(cè)式一般可分為兩個(gè)部分：電纜的驗(yàn)證測(cè)試和電纜的認(rèn)證測(cè)試。

1．電纜的驗(yàn)證測(cè)試電纜的驗(yàn)證測(cè)試是測(cè)試電纜的基本安裝情況。例如電纜有無(wú)開(kāi)路或短路，電纜的兩端是按照有關(guān)正確連接，同軸電纜的終端匹配電阻是否連接良好，電纜的走向如何等。2．電纜的認(rèn)證測(cè)試所謂電纜的認(rèn)證測(cè)試是指電纜除了正確的連接以外，還要滿足有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，即安裝好的電纜的電氣參數(shù)是否達(dá)到有關(guān)規(guī)定所要求的指標(biāo)。

17.3光纜測(cè)試17.3.1光纖測(cè)試技術(shù)綜述

17.3.1.1簡(jiǎn)述在光纖的應(yīng)用中，光纖本身的種類很多，但光纖及其系統(tǒng)的基本測(cè)試方法，大體上都是一樣的，所使用的設(shè)備也基本相同。對(duì)光纖或光纖系統(tǒng)，其基本的測(cè)試內(nèi)容有：連續(xù)性和衰減/損耗。測(cè)量光纖輸入功率和輸出功率，分析光纖的衰減/損耗，確定光纖連續(xù)性和發(fā)生光損耗的部位等。進(jìn)行光纖的各種參數(shù)測(cè)量之前，必須做好光纖與測(cè)試儀器之間的連接。目前，有各種各樣的接頭可用，但如果選用的接頭不合適，就會(huì)造成損耗，或者造成光學(xué)反射。例如，在接頭處，光纖不能太長(zhǎng)，即使長(zhǎng)出接頭端面1μm,也會(huì)因壓縮接頭而使之損壞。反過(guò)來(lái)，若光纖太短，則又會(huì)產(chǎn)生氣隙，影響光纖之間的耦合。因此，應(yīng)該在進(jìn)行光纖連接之間，仔細(xì)地平整及清潔端面，并使之適配。

目前，絕大多數(shù)的光纖系統(tǒng)都采用標(biāo)準(zhǔn)類型的光纖、發(fā)射器和接收器。如纖芯為62.5μm的多模光纖和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)光二級(jí)管LED光源，工作在850nm的光波上。這樣就可以大大地減少測(cè)量中的不確定性。而且，即使是用不同廠家的設(shè)備，也可以很容易地將光纖與儀器進(jìn)行連接，可靠性和重復(fù)性也很好。

17．3．1．2測(cè)試儀器精確度光纖測(cè)試儀由兩個(gè)裝置組成：一個(gè)是光源，它接到光纖的一端發(fā)送測(cè)試信號(hào)；另一個(gè)光功率計(jì)，它接到光纖的另一端，測(cè)量發(fā)來(lái)的測(cè)試信號(hào)。測(cè)試儀器的動(dòng)態(tài)范圍是指儀器能夠檢測(cè)的最大和最小信號(hào)之間的差值，通常為60dB。高性能儀器的動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)100dB甚至更高。在這一動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)功率測(cè)量的精確度通常被稱為動(dòng)態(tài)精確度或線性精度。功率測(cè)量設(shè)備有一些共同的缺陷：高功率電平時(shí)，光檢測(cè)器呈現(xiàn)飽和狀態(tài)，因而增加輸入功率并不能改變所顯示的功率值；低功率電平時(shí)，只有在信號(hào)達(dá)到最小閾值電平時(shí)，光檢測(cè)器才能檢測(cè)到信號(hào)。在高功率和低功率之間，功率計(jì)內(nèi)的放大電路會(huì)產(chǎn)生三個(gè)問(wèn)題。常見(jiàn)的問(wèn)題是偏移誤差，它使儀器恒定地讀出一個(gè)稍高或稍低的功率值。大多數(shù)情況下，最值得注意的問(wèn)題是量程的不連續(xù)，當(dāng)放大器切換增益量程時(shí)，它使功率顯示值發(fā)生跳變。無(wú)論是在手動(dòng)，還是在更經(jīng)常遇到的自動(dòng)（自動(dòng)量程）狀態(tài)下，典型的切換增量為10dB。一個(gè)較少見(jiàn)的誤差是斜率誤差，它導(dǎo)致儀器在某種輸入電平上讀數(shù)值偏高，而在另一些點(diǎn)上卻偏低。

17.3.1.3測(cè)量?jī)x器校準(zhǔn)為了使測(cè)量的結(jié)果更準(zhǔn)確，首先應(yīng)該對(duì)功率計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。但是，即使是經(jīng)過(guò)了校準(zhǔn)的功率計(jì)也有大約±5%（0.2dB）的不確定性。這就是說(shuō)，用兩臺(tái)同樣的功率計(jì)去測(cè)量系統(tǒng)中同一點(diǎn)的功率，也可能會(huì)相差10%。其次，在確保光纖中的光有效地耦合到功率計(jì)中去，最好是在測(cè)試中采用發(fā)射電纜和接收電纜。但必須使每一種電纜的損耗低于0.5dB，這時(shí)，還必須使全部光都照射到檢測(cè)器的接收面上，又不使檢測(cè)器過(guò)載。光纖表面應(yīng)充分地平整清潔，使散射和吸收降到最低。值得注意的，如果進(jìn)行功率測(cè)量時(shí)所使用的光源與校準(zhǔn)時(shí)所用的光譜不相同，也會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。

17．3．1．4光纖的連續(xù)性光纖的連續(xù)性是對(duì)光纖的基本要求，因此對(duì)光纖的連續(xù)性進(jìn)行測(cè)試是基本的測(cè)量之一。進(jìn)行連續(xù)性測(cè)量時(shí)，通常是把紅色激光，發(fā)光二極管（LED）或者其他可見(jiàn)光注入光纖，并在光纖的末端監(jiān)視光的輸出。如果在光纖中有斷裂或其他的不連續(xù)點(diǎn)，在光纖輸出端的光功率就會(huì)下降或者根本沒(méi)有光輸出。通常在購(gòu)買電纜時(shí)，人們用四節(jié)電池的電筒從光纖一端照射，從光纖的另一端察看是否有光源，如有，則說(shuō)明這光纖是連續(xù)的，中間沒(méi)有斷裂，如光線弱時(shí)，則要用測(cè)試儀來(lái)測(cè)試。光通過(guò)光纖傳輸后，功率的衰減大小也能表示出光纖的傳導(dǎo)性能。如果光纖的衰減大大，則系統(tǒng)也不能正常工作。光功率計(jì)和光源是進(jìn)行光纖傳輸特性測(cè)量的一般設(shè)備。

17.3.1.5光纜布線系統(tǒng)測(cè)試光纜布線系統(tǒng)的測(cè)試是工程驗(yàn)收的必要步驟，也是工程承包者向業(yè)主兌現(xiàn)合同的最后工序，只有通過(guò)了系統(tǒng)測(cè)試，才能表示布線系統(tǒng)的完成。布線系統(tǒng)測(cè)試可以從多個(gè)方面考慮，設(shè)備的連通性是最基本的要求，跳線系統(tǒng)是否有效可以很方便地測(cè)試出來(lái)，通信線路的指標(biāo)數(shù)據(jù)測(cè)試相對(duì)比較困難，一般都借助開(kāi)專業(yè)工具進(jìn)行，1995年9月通過(guò)的TSB-95中對(duì)雙絞線的測(cè)試作了明確的規(guī)定，布線系統(tǒng)測(cè)試應(yīng)參照此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

17.3.1.5.1光纖測(cè)試四種方法通常我們?cè)诰唧w的工程中對(duì)光纜的測(cè)試方法有：連通性測(cè)試、端-端損耗測(cè)試、收發(fā)功率測(cè)試和反射損耗測(cè)試四種，現(xiàn)簡(jiǎn)述如下。1.連通性測(cè)試連通性測(cè)試是最簡(jiǎn)單的測(cè)試方法，只需在光纖一端導(dǎo)入光線(如手電光)，在光纖的另外一端看看是否有光閃即可。連通性測(cè)試的目的是為了確定光纖中是否存在斷點(diǎn)。在購(gòu)買光纜時(shí)都采用這種方法進(jìn)行。

2.端-端的損耗測(cè)試端-端的損耗測(cè)試采取插入式測(cè)試方法，使用一臺(tái)功率測(cè)量?jī)x和一個(gè)光源，先在被測(cè)光纖的某個(gè)位置作為參考點(diǎn)，測(cè)試出參考功率值，然后再進(jìn)行端-端測(cè)試并記錄下信號(hào)增益值，兩者之差即為實(shí)際端到端的損耗值。用該值與FDDI標(biāo)準(zhǔn)值相比就可確定這段光纜的連接是否有效。第一步是參考度量(PI)測(cè)試，測(cè)量從已知光源到直接相連的功率表之間的損耗值P1；第二步是實(shí)行度量(P2)測(cè)試，測(cè)量從發(fā)送器到接收器的損耗值P2。端到端功率損耗A是參考度量與實(shí)際度量的值：A=P1-P2。

3.收發(fā)功率測(cè)試收發(fā)功率測(cè)試是測(cè)定布線系統(tǒng)光纖鏈路的有效方法，使用的設(shè)備主要是光纖功率測(cè)試儀和一段跳接線。在實(shí)際應(yīng)用情況中，鏈路的兩端可能相距很遠(yuǎn)，但保要測(cè)得發(fā)送端和接收端的光功率，即可判定光纖鏈路的狀況。具體操作過(guò)程如下：①在發(fā)送端將測(cè)試光纖取下，用跳接線取而代之，跳接線一端為原來(lái)的發(fā)送器，另一端為光功率測(cè)試儀，使光發(fā)送器工作，即可在光功率測(cè)試儀上測(cè)得發(fā)送端的光功率值：②在接收端，用跳接線取代原來(lái)的跳線，接上光功率測(cè)試儀，在發(fā)送端的光發(fā)送器工作的情況下，即可測(cè)得接收端的光功率值。發(fā)送端與接收端的光功率值之差，就是該光纖鏈路所產(chǎn)生的損耗。

4.反射損耗測(cè)試反射損耗測(cè)試是光纖線路檢修非常有效的手段。它使用光纖時(shí)間區(qū)域反射儀(OTDR)來(lái)完成測(cè)試工作，基本原理就是利用導(dǎo)入光與反射光的時(shí)間差來(lái)測(cè)定距離，如此可以準(zhǔn)確判定故障的位置。雖然FDDI系統(tǒng)驗(yàn)收測(cè)試沒(méi)有要求測(cè)量光纜的長(zhǎng)度和部件損耗，但它也是非常有用的數(shù)據(jù)。OTDR將探測(cè)脈沖注入光纖，在反射光的基礎(chǔ)上估計(jì)光纖長(zhǎng)度。OTDR測(cè)試適用于故障定位，特別是用于確定光纜斷開(kāi)或損壞的位置。OTDR測(cè)試文檔對(duì)網(wǎng)絡(luò)診斷和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展提供了重要數(shù)據(jù)。第一種方法和第三種方法較為常用。

17.3.1.5.2光纖連接、鏈路損耗估算連接損耗是采用光纖傳輸媒體時(shí)必須考慮的問(wèn)題，連接光纖的任何設(shè)備都可能使光波功率產(chǎn)生不同程度的損耗，光波在光纖中傳播時(shí)自身也會(huì)產(chǎn)生一定的損耗。FDDI要求任意兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)間總的連接損耗應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，如多模光纖的連接損耗應(yīng)不超過(guò)17dB。因此，有效地計(jì)算光纖的連接損耗是FDDI網(wǎng)絡(luò)布線時(shí)面臨的一個(gè)非常重要的課題。一般情況下，端-端(End-to-end)之間的連接損耗包括下列幾個(gè)方面的內(nèi)容：節(jié)點(diǎn)至配線架之間的連接損耗，如各種連接器；光纖自身的衰減；光纖與光纖互聯(lián)所產(chǎn)生的損耗，如光纖熔接或機(jī)械連接部分；為將來(lái)預(yù)留的損耗富裕量，包括檢修連接、熱偏差、安全性方面的考慮以及發(fā)送裝置的老化所帶來(lái)的影響等等。對(duì)于各個(gè)主要連接部分件所生產(chǎn)的光波損耗值，我們用表17-1表示如下。

不同尺寸的光纖耦合器件組合在一起也會(huì)產(chǎn)生損耗，而這種損耗是隨著發(fā)送功率的不同而異。表17-2給出了FDDI標(biāo)準(zhǔn)中定義的各種發(fā)送功率下不同尺寸光纖的耦合所產(chǎn)生的損耗指標(biāo)。從表中可以看出，相同尺寸光纖的耦合不會(huì)產(chǎn)生損耗。

表中的NA(NumericalAperture)表示數(shù)值孔徑，是光纖對(duì)光的接受程度的度量單位，是衡量光纖集光能力的參數(shù)。準(zhǔn)確定義為：

NA=n·sinθ

計(jì)算連接損耗的公式為：

M=G-L

其中M是剩余功率的臨界值(Margin),在光纖通信工程中表示損耗的余量，稱作富裕度或邊際，必須保證M＞0，才能使系統(tǒng)正常運(yùn)行。公式中的G表示信號(hào)增益值(Gain),其計(jì)算公式為：

G=Pt-PrPt代有PMD指定的發(fā)送功率，Pr是接收裝置的靈敏度，PMD中都作了具體的定義。表17-3給出PMD標(biāo)準(zhǔn)中Pt和Pr的指標(biāo)。由于單模光纖分為I級(jí)和II級(jí)，相互聯(lián)接時(shí)產(chǎn)生的損耗各不相同，如表17-4給出了單模光纖的光功率損耗值。

關(guān)于光纖鏈路有兩個(gè)基本參數(shù)：帶寬和功率損耗。PMD標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：光纖的距離為2km,模態(tài)帶寬至少為500MHz/1300μm。在規(guī)劃和施工時(shí)要選擇合適的符合標(biāo)準(zhǔn)的光纖。鏈路損耗是指端口到端口之間光功率的衰減，包括鏈路上所有器件的損耗。鏈路由光信號(hào)發(fā)送器、接收器、光旁路開(kāi)關(guān)、接頭、終端處及光纖上都產(chǎn)生損耗。PMD標(biāo)準(zhǔn)給出兩結(jié)點(diǎn)間允許的最大損耗值。多模光纖的最大損耗值為17dB，而單模光纖分為兩類收發(fā)器，類型I收發(fā)器允許最大損耗值為17dB,類型II收發(fā)器允許損耗值小于33dB，大于14dB，鏈路損耗值是兩結(jié)點(diǎn)間所有部件損耗值之和，包括下列主要因素：

·結(jié)點(diǎn)到光纖的連接(如ST、MIC連接器)；

·光纖損耗；

·無(wú)源部件如光旁路開(kāi)關(guān)；

·安全、溫度變化、收發(fā)器老化、計(jì)劃整修的接頭等。

在設(shè)計(jì)和規(guī)劃中，要估算鏈路的損耗值，檢查是否符合PMD標(biāo)準(zhǔn)。如果不符合PMD的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，就是重新考慮布線局方案，如使用單模光纖類型II收發(fā)器，在連接處增加有源部件，移去光旁路開(kāi)關(guān)，甚至改變網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然后重新計(jì)算鏈路的損耗值直到滿足標(biāo)準(zhǔn)為止。在計(jì)算鏈路損耗值時(shí)，并不需要計(jì)算每條鏈路的損耗值，只要計(jì)算出最壞情況下的鏈路損耗即可。最壞情況鏈路就是光纖最長(zhǎng)、連接器和接頭的個(gè)數(shù)最多以及光旁路開(kāi)關(guān)的個(gè)數(shù)最多等造成光功率損耗值最大的鏈路。當(dāng)然，如果計(jì)算并記錄所有鏈路的損耗值，對(duì)于將來(lái)的故障診斷和故障排除是非常有用的。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中計(jì)算鏈路損耗值是必要的。如果在安裝完成后才發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤，代價(jià)可能很大，需要增加或替換器件，甚至需要重新設(shè)計(jì)和安裝。由于計(jì)算時(shí)都采用估計(jì)值，且影響網(wǎng)絡(luò)工作的因素又很多，即使鏈路損耗計(jì)算值滿足要求，也不能完全保證安裝后的網(wǎng)絡(luò)一定是成功的。

鏈路損耗值(L)的基本計(jì)算公式為：

L=Ic*Lc+Ncon*Lcon+(Ns+Nr)*Ls+Npc*Lpc+Nm*Lm+Pd+Ma+Ms+Mt

其中：

Ic：光纖的長(zhǎng)度(單位：km);Lc：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的損耗(1.5dB～2.5dB/km);Ncon：連接器的數(shù)目；

Lcon：每個(gè)連接器的損耗(約0.5dB);Ns：安裝接頭的數(shù)目；

Nr：計(jì)劃整修接頭的數(shù)目；

Ls：每個(gè)接頭的損耗(約0.5dB);Npc：無(wú)源部件的數(shù)目(如光旁路開(kāi)關(guān))；

Lpc：每個(gè)無(wú)源部件的損耗(約2.5dB)；

Nm：不匹配耦合的數(shù)目；

Lm：每個(gè)不匹配耦合的損耗；

Pd：色散損耗(廠家說(shuō)明)；

Ma：信號(hào)源老化損耗(1dB～3dB);Ms：安全損耗(1dB～3dB);Mt：溫度變化損耗(1dB)。

假設(shè)設(shè)計(jì)一幢大樓內(nèi)的FDDI網(wǎng)絡(luò)，要求兩站之間最大光纖的(MMF1300μm)長(zhǎng)度是1.5km(損耗為1.2dB/km),連接三個(gè)機(jī)械接頭(損耗為0.5dB/接頭)和六個(gè)連接器(損耗為0.5dB/連接器)，其它的鏈路長(zhǎng)度為14km,且包含有一個(gè)熔接接頭(損耗為0.3dB/接頭)。假設(shè)沒(méi)有不匹配耦合，安全邊界損耗值為1dB，信號(hào)源老化損耗值為1dB，兩個(gè)機(jī)械接頭計(jì)劃將來(lái)整修。根據(jù)鏈路損耗值計(jì)算公式，計(jì)算如下：

1.光纖長(zhǎng)度=1.5km

單位長(zhǎng)度損耗(dB/km)=1.2

總損耗=1.5*1.2=1.8dB2.連接器數(shù)目=6

損耗/連接器=0.5dB

總損耗=6*0.5=3dB3.安裝接頭數(shù)目=3

計(jì)劃整修接頭數(shù)目=2

損耗/接頭=0.5dB

總損耗=(3+2)*0.5=2.5dB4.旁路開(kāi)關(guān)個(gè)數(shù)=0

總損耗=05.不匹配耦合數(shù)目=0

總損耗=06.色散損耗=07.信號(hào)源老化損耗=1dB8.安全臨界損耗=1dB9.溫差損耗=1dB

所以，整個(gè)鏈路的損耗值為：

L=1.8+3+2.5+0+0+1+1+1=10.3(dB)

這個(gè)值小于MMF的最大損耗值17dB，說(shuō)明從鏈路損耗這個(gè)角度考慮，此設(shè)計(jì)方案可以接受。一個(gè)光旁路開(kāi)關(guān)的功率損耗是2.5dB.FDDI標(biāo)準(zhǔn)建議：在帶有光旁路開(kāi)關(guān)的鏈路上，任意相鄰兩通信站點(diǎn)之間的光纖長(zhǎng)度不要超過(guò)400m(2.5dB/km)。在這個(gè)限定值內(nèi)，即使有四個(gè)連續(xù)的站點(diǎn)處于旁路狀態(tài)，這四個(gè)站的兩邊結(jié)點(diǎn)仍可以通信，因?yàn)槿我鈨蓚€(gè)結(jié)點(diǎn)間的連接損耗仍能滿足損耗不大于17dB(4*2.5+0.4*2.5=17dB)的邊界條件。當(dāng)然，這樣的計(jì)算是假定沒(méi)有其它損耗源的情況下進(jìn)行的。17．3．2損耗/衰減測(cè)試

OLTS/OPM可用來(lái)測(cè)試光纖及其元件/部件（衰減器、分離器、跳線等）或光纖路徑的衰減/損耗。（1）通常輸入功率與輸出功率的比值來(lái)定義損耗。計(jì)算公式如下：損耗（dB）=10log[輸出功率（W）/輸出功率（W）]（公式1）如果能級(jí)在dBm中測(cè)試：dBm=10log[功率電平(W)/1mW]則損耗/衰減計(jì)算可簡(jiǎn)化如下：損耗（dB）=輸出功率(dBm)—輸出功率（dBm）（公式2）假設(shè)