光時域反射儀會打入一連串的光突波進入光纖來檢驗。檢驗的方式是由打入突波的同一側接收光訊號，因為打入的訊號遇到不同折射率的介質會散射及反射回來。反射回來的光訊號強度會被量測到，并且是時間的函數(shù)，因此可以將之轉算成光纖的長度。 光時域反射儀可以用來量測光纖的長度、衰減，包括光纖的熔接處及轉接處皆可量測。在光纖斷掉時也可以用來量測中斷點。
OTDR動態(tài)范圍的大小對測量精度的影響初始背向散射電平與噪聲低電平的DB差值被定義為OTDR的動態(tài)范圍。其中，背向散射電平初始點是入射光信號的電平值，而噪聲低電平為背向散射信號為不可見信號。動態(tài)范圍的大小決定OTDR可測光纖的距離。當背向散射信號的電平低于OTDR噪聲時，它就成為不可見信號。
隨著光纖熔接技術的發(fā)展，人們可以將光纖接頭的損耗控制在0.1DB以下，為實現(xiàn)對整條光纖的所有小損耗的光纖接頭進行有效觀測，人們需要大動態(tài)范圍的OTDR。增大OTDR 動態(tài)范圍主要有兩個途徑：增加初始背向散射電平和降低噪聲低電平。影響初始背向散射電平的因素是光的脈沖寬度。影響噪聲低電平的因素是掃描平均時間。 多數(shù)的型號OTDR允許用戶選擇注入被測光纖的光脈沖寬度參數(shù)。在幅度相同的情況下，較寬脈沖會產生較大的反射信號，即產生較高的背向散射電平，也就是說，光脈沖寬度越大，OTDR的動態(tài)范圍越大。
OTDR向被測的光纖反復發(fā)送脈沖，并將每次掃描的曲線平均得到結果曲線，這樣，接收器的隨機噪聲就會隨著平均時間的加長而得到抑制。在OTDR的顯示曲線上體現(xiàn)為噪聲電平隨平均時間的增長而下降，于是，動態(tài)范圍會隨平均時間的增大而加大。在*初的平均時間內，動態(tài)范圍性能的改善顯著，在接下來的平均時間內，動態(tài)范圍性能的改善顯著，在接下來的平均時間內，動態(tài)范圍性能的改善會逐漸變緩，也就是說，平均時間越長，OT DR的動態(tài)范圍就越大。
從發(fā)射信號到返回信號所用的時間，再確定光在玻璃物質中的速度，就可以計算出距離。以下的公式就說明了OTDR是如何測量距離的。
d=(c×t)/2(IOR)
在這個公式里，c是光在真空中的速度，而t是信號發(fā)射后到接收到信號（雙程）的總時間（兩值相乘除以2后就是單程的距離）。因為光在玻璃中要比在真空中的速度慢，所以為了**地測量距離，被測的光纖必須要指明折射率（IOR）。IOR是由光纖生產商來標明。
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