JP3999695B2 - Sensor measurement system - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに遠く離間した各測定位置において各測定対象から印加される物理量をファイバ測定センサで測定するセンサ測定システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
光ファイバの外周面に圧力を印加したり、光ファイバを局部的に屈曲を与えると、この光ファイバにおける光の伝送損失が変化する。また、光ファイバを局部的に加熱、冷却した場合においても光の伝送損失が変化する。このような光ファイバの物理特性を利用したファイバ測定センサは、例えば特許文献1に提案されている。
【0003】
図7(a)、(b)は、特許文献1に提案された浸水検知センサとしてのファイバ測定センサ1の断面模式図である。図7(a)に示すように、多数の透水孔が形成された容器2にファイバ3が貫通されている。容器2内には、吸水膨張材4が収納され、凸部5が形成されている。このようなファイバ測定センサ1の周囲に水が充満すると、吸水膨張材4が水を吸水して膨張する。すると、図7(b)に示すように、ファイバ3が、持上がり、凸部5に当接して、局部的に屈曲する。その結果、ファイバ3の伝送損失が増大する。したがって、この伝送損失の変化を何らかの手法で検出できれば、ファイバ測定センサ1で浸水検出が可能となる。
【0004】
このファイバ測定センサ1は、電力が不要であることや、雷の影響を受けにくいことや、光ファイバを用いて遠隔地の測定対象に設置可能であること等から、通信光ケーブルの浸水検出計としての利用が提唱されている。また、浸水検出以外にも、河川の各位置における水位の測定や、トンネルや堤防の歪み測定や、遠隔地における降雪計や降雨計にも応用されている。
【0005】
このような構成のファイバ測定センサ1を用いて互いに遠く離間した各測定位置(通信光ケーブルの各位置)において各測定対象から印加される物理量(浸水量)を測定するセンサ測定システムは、例えば、図8に示すように構成されている。
【0006】
図8において、光パルス試験器(Optical Time Domain Reflectometer 以下OTDRと略記する)6から一定パルス幅を有したパルス波形状の測定光aを一定周期Taで光ファイバ7へ印加する。光ファイバ7の各測定位置(OTDR6からの各距離d1、d2、d3、…、dn)には、測定対象に設けられた複数(n個)のファイバ測定センサ1が介挿されている。具体的には、図7(a)のファイバ3が光ファイバ7の各測定位置に介挿されている。光ファイバ7の他方端には終端器8が取付けられている。さらに、OTDR6には、このセンサ測定システム全体の測定動作を制御する測定制御装置9が接続されている。
【0007】
このような構成のセンサ測定システムにおいて、OTDR6からパルス波形状の測定光aを一定周期Taで光ファイバ7へ印加すると、測定光aは光ファイバ7上を終端器8方向へ伝搬される。この伝搬過程で、各距離d1、d2、d3、…、dn位置に設置された各ファイバ測定センサ1のファイバ3内を通過する。
【0008】
そして、測定光aが光ファイバ7及び各ファイバ測定センサ1のファイバ3内の各位置を伝搬する過程で、OTDR6方向へ伝搬する後方散乱光が発生する。各位置で発生した各後方散乱光は多重化されて、反射光bとしてOTDR6へ入力される。OTDR6は、入力された各位置で発生した各後方散乱光を集合した反射光bを、図9、図10に示す、横軸をOTDR6からの距離dとし、縦軸を反射光のレベル(光強度)とする反射波形cに変換して、測定制御部9へ送出する。
【0009】
図9、図10に示す反射波形cにおいては、OTDR6からの距離dが長くなると、減衰が大きくなり、反射波形cのレベルが低下する。
【0010】
図9は、各ファイバ測定センサ1に対して、応力、加熱/冷却等の物理量を印加しなかった状態においてOTDR6から出力された反射波形cである基準波形eを示す。また、図10は、各ファイバ測定センサ1を測定環境下において、実際の測定実施時においてOTDR6から出力された反射波形cである測定波形fを示す。
【0011】
図9の基準波形eと図10の測定波形fとを比較すると、距離d1におけるファイバ測定センサ1に何らかの物理量が印加され、ファイバ3の伝送損失が大きくなり、光ファイバ7におけるこの距離d1より遠方の各位置からの後方散乱光のレベルが低下する。その結果、測定波形fにおける距離d1より遠方の各位置の反射光レベルが低下する。
【0012】
したがって、測定制御装置9は、図9の基準波形eにおける各ファイバ測定センサ1の距離d1、d2、d3、…、dnの各基準レベルLS1、LS2、LS3、…、LSnを記憶しておく。そして、測定制御装置9は、各基準レベルLS1、LS2、LS3、…、LSnと、測定実施時に得られた図10の測定波形fにおける各ファイバ測定センサ1の距離d1、d2、d3、…、dnの各測定レベルL1、L2、L3、…、Lnとの各差(LS1―L1)、(LS2―L2)、(LS3―L3)、…、(LSn―Ln)を算出し、この差が予め定められた閾値以上になった各距離d1、d2、d3、…、dnのうちのOTDR6から最短の距離dのファイバ測定センサ1に許容以上の何らかの物理量が印加されたと判定している。
【0013】
【特許文献1】
特公平7―69248号公報
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図8に示した複数のファイバ測定センサ1及びOTDR6を用いたセンサ測定システムにおいてもまだ解消すべき次のような課題があった。
【0015】
すなわち、各基準レベルと測定実施時に得られた各測定レベルとの各差を算出し、この差が予め定められた閾値以上になった各距離のうちのOTDR6から最短の距離dのファイバ測定センサ1に許容以上の何らかの物理量が印加されたと判定している。
【0016】
そして、この手法においては、差が予め定められた閾値以上になった各距離のうちのOTDR6から最短の距離dのファイバ測定センサ1より遠方の各距離における、各基準レベルと各測定レベルとの差は、各ファイバ測定センサ1に許容以上の物理量が印加されているか否かに係わらず、図10に示すように、全て閾値以上になる。
【0017】
したがって、光ファイバ7の各距離d1、d2、d3、…、dn位置に介挿されたn個のファイバ測定センサ1のうちの複数のファイバ測定センサ1に対して同時に許容以上の物理量が印加されると、これらの複数のファイバ測定センサ1のうちの、OTDR6から最短の距離dの1個のファイバ測定センサ1のみに許容以上の物理量が印加されたと判定されてしまい、残りのファイバ測定センサ1には、許容以上の物理量が印加されていなくて正常であると誤判定される。
【0018】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、基準波形と測定波形との差分波形とこの差分波形における各距離での差分の変化量を算出することにより、たとえ、光ファイバの各距離位置に介挿された複数のファイバ測定センサに対して同時に物理量が印加されたとしても、各ファイバ測定センサに印加された物理量を的確に評価できるセンサ測定システムを提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消するために、本発明のセンサ測定システムは、互いに離間した各測定対象に設けられ、入射光に対する伝送損失が印加された物理量に応じて変化する複数のファイバ測定センサと、この各ファイバ測定センサを直列接続する光ファイバと、この光ファイバの一端からパルス波形を有した測定光を印加して、光ファイバの一端からの距離を関数とする反射波形を測定して出力する光パルス試験器と、各ファイバ測定センサに物理量を印加していない状態において光パルス試験器から出力された反射波形を基準波形として記憶する基準波形メモリと、各測定対象に対する測定実施時に光パルス試験器から出力された反射波形を測定波形とし、基準波形と測定波形との差分波形を算出する差分算出部と、この差分算出部で算出された差分波形における各ファイバ測定センサの配置距離の直前直後間の変化量を差分変化量として算出する差分変化量算出部と、この差分変化量算出部で算出された各配置距離での差分変化量に基づいて、当該配置距離に配置されたファイバ測定センサに印加された物理量を評価する物理量評価手段とを備えている。
【0020】
このように構成されたセンサ測定システムにおいては、各ファイバ測定センサに対して物理量が全く印加されていない状態でOTDRから出力された基準波形が基準波形メモリに記憶されている。
【0021】
そして、測定実施時にOTDRから出力された測定波形と基準波形との差分波形が算出される。さらに、この差分波形における各距離での差分の変化量が算出される。光ファイバの各距離に介挿された各ファイバ測定センサに圧力等の物理量が印加されると、OTDRから出力された測定波形の該当距離におけるレベル(反射光レベル)が急激に低下する。
【0022】
この測定波形における各距離におけるレベル(反射光レベル)の急激な低下は、差分波形を距離で微分することによって、言い換えれば、差分波形における各距離での差分の変化量を算出することによって、検出することが可能である。すなわち、光ファイバ上の複数の距離における各ファイバ測定センサに圧力等の物理量が印加されたとしても、それらを独立して検出できる。
【0023】
各ファイバ測定センサに印加される圧力等の物理量の大きさは、測定波形における対応する距離におけるレベル(反射光レベル)の変化(低下)の急激度(変化度)に対応するので、微分値、言い換えれば該当距離での差分の変化量から換算できる。
【0024】
また、別の発明のセンサ測定システムにおいては、互いに離間した各測定対象に設けられ、入射光に対する伝送損失が印加された物理量に応じて変化する複数のファイバ測定センサと、この各ファイバ測定センサを直列接続する光ファイバと、この光ファイバの一端からパルス波形を有した測定光を印加して、光ファイバの一端からの距離を関数とする反射波形を測定して出力する光パルス試験器と、各ファイバ測定センサに物理量を印加していない状態において光パルス試験器から出力された反射波形を基準波形として記憶する基準波形メモリと、各測定対象に対する測定実施時に前記光パルス試験器から出力された反射波形を測定波形とし、基準波形と測定波形との差分波形を算出する差分算出部と、この差分算出部で算出された差分波形における各ファイバ測定センサの配置距離の直前直後間の変化量を差分変化量として算出する差分変化量算出部と、差分の変化量に対する異常の程度に応じた複数の閾値及び差分変化量が該当閾値以上になった場合の表示形式を記憶する閾値メモリと、閾値メモリに記憶された複数の閾値を用いて各配置距離での差分変化量を正常又は複数の異常程度に判定して、判定結果を当該配置距離に配置されたファイバ測定センサに印加された物理量の正常又は複数の異常程度として出力する閾値比較判定部と、この閾値比較判定部で判定された、各ファイバ測定センサに印加された物理量の判定結果を複数の測定実施に亘って記憶する測定結果履歴メモリと、この測定結果履歴メモリに記憶された各ファイバ測定センサの正常又は複数の異常程度を、閾値メモリに記憶された表示形式に従って、表示器に時系列的に表示する表示編集部とを備えている。
【0025】
このように構成されたセンサ測定システムにおいては、上述した発明と同じ動作原理で、光ファイバ上の複数の距離における各ファイバ測定センサに圧力等の物理量が印加されたとしても、それらを独立して検出できる。
【0026】
さらに、この発明のセンサ測定システムにおいては、差分の変化量に対する異常の程度に応じた複数の閾値及び差分変化量が該当閾値以上になった場合の表示形式を記憶する閾値メモリが設けられている。そして、算出された各差分の変化量が正常又は複数の異常程度に判定される。さらに、各ファイバ測定センサに印加された物理量の判定結果を測定結果履歴メモリ内に複数の測定実施に亘って記憶される。そして、各ファイバ測定センサの正常又は複数の異常程度が、異常程度にて指定された表示形式に従って、表示器に時系列的に表示される。
【0027】
したがって、このセンサ測定システムの監視者は、各ファイバ測定センサで測定された各測定対象の正常又は異常程度の時系列的な履歴を一瞥して確認できる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るセンサ測定システムの概略構成を示すブロック図である。図8に示す従来のセンサ測定システムと同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明は省略する。この実施形態のセンサ測定システムにおいては、河川の各位置における水位(測定対象)を測定する場合を例にして説明する。
【0029】
OTDR(光パルス試験器)10のパルス光源20から一定パルス幅を有したパルス波形状の測定光aを一定周期Taで光ファイバ7へ印加する。光ファイバ7の各測定位置(OTDR10からの各距離d1、d2、d3、…、dn)には、各測定対象(河川の各位置の水位)に設けられた複数(n個)のファイバ測定センサ11が介挿されている。このファイバ測定センサ11においては、このファイバ測定センサ11に組込まれたファイバに水位に応じた水圧が印加されると、ファイバの伝送損失が変化する。光ファイバ7の他方端には終端器8が取付けられている。
【0030】
OTDR10からパルス波形状の測定光aを一定周期Taで光ファイバ7へ印加すると、測定光aは光ファイバ7上を終端器8方向へ伝搬される。この伝搬過程で、測定光aは各距離d1、d2、d3、…、dn位置に設置された各ファイバ測定センサ11のファイバ内を通過する。そして、測定光aが光ファイバ7及び各ファイバ測定センサ11のファイバ内の各位置を伝搬する過程で、OTDR10方向へ伝搬する後方散乱光が発生する。各位置で発生した各後方散乱光は多重化されて反射光bとしてOTDR10へ入力される。
【0031】
OTDR10内へ入力された、各位置で発生した各後方散乱光を集合した反射光bは、光カプラ12を介して反射波形測定部13内の光電変換器14へ入射する。反射光bは光電変換器14で電気信号に変換されたのち、増幅器15で増幅され、A/D変換器16でデジタルの電気信号に変換され、平均化回路17へ入力される。
【0032】
平均化回路17は、一定周期Ta毎に入力される光ファイバ7の反射光bの電気信号を複数周期Ta分平均化して、図2(a)、(b)に示す、横軸をOTDR10からの距離d(時間)とし、縦軸を反射光レベルとする反射波形gを算出して制御部18へ送出する。
【0033】
制御部18は平均化された反射波形gを、表示器19へ表示出力するとともに、例えばパーソナルコンピュータ(PC)で構成された情報処理装置21へ送出する。さらに、制御部18は、パルス発生器20aへ指示を送出して、パルス発生器20aからパルス光源20へ印加するパルス信号のパルス幅、周期Taを制御する。パルス光源20は入力されたパルス信号のパルス幅、周期Taを有するパルス波形状の測定光aを光ファイバ7へ出力する。
【0034】
パーソナルコンピュータ(PC)で構成された情報処理装置21において、入力された反射波形gは測定制御部22内に一時記憶される。基準波形メモリ23内には、このセンサ測定システムにおける各ファイバ測定センサ11に応力等の物理量が印加されていない状態で測定された反射波形gを図2(a)に示す基準波形eとして記憶されている。一方、測定波形メモリ24内には、各ファイバ測定センサ11を測定環境下において、実際の測定実施時においてOTDR10から出力された反射波形gである図2(b)に示す測定波形fが一時記憶される。
【0035】
図2(a)の基準波形eと図2(b)の測定波形fとを比較すると、この実施形態においては、距離d1、距離d3における各ファイバ測定センサ11に何らかの物理量(水圧)が印加され、ファイバ測定センサ11におけるファイバの伝送損失が大きくなり、光ファイバ7における距離d1より遠方の各位置からの後方散乱光のレベルが低下し、さらに、光ファイバ7における距離d3より遠方の各位置からの後方散乱光のレベルがより一層低下する。その結果、測定波形fにおける反射光レベルLは、距離d1、距離d3において急激に低下する。
【0036】
差分算出部25は、基準波形メモリ23に記憶された図2(a)に示す基準波形eから、測定波形メモリ24に記憶された図2(b)に示す測定波形fを減算して、図2(c)に示す差分波形hを算出して、差分波形メモリ26へ書込む。
【0037】
この実施形態においては、測定波形fの反射光レベルLは、距離d1、距離d3において急激に低下しているので、差分波形hの差分値は距離d1、距離d3において段階的に変化し、他の部分は平坦である。
【0038】
差分変化量算出部27は、差分波形メモリ26に記憶された図2(c)に示す差分波形hにおける各ファイバ測定センサ11が設置された各距離d1、d2、d3、…、dnでの図2(d)に示す差分の変化量E1、E2、E3、…、Enを算出して差分変化量メモリ28へ書込む。
【0039】
具体的には、図2(c)に示す距離dの関数である差分波形hを距離dで微分して、図2(d)に示す微分波形iを得て、この微分波形iにおける各距離d1、d2、d3、…、dnでの値を差分変化量E1、E2、E3、…、Enとしている。この各差分変化量E1、E2、E3、…、Enが各距離d1、d2、d3、…、dnに配設された各ファイバ測定センサ11に印加された物理量(この実施形態においては水位に対応した水圧)に対応する。
【0040】
この実施形態においては、距離d1、距離d3の変化量E1、E3が極めて大きく、他の距離d2、dnの変化量E2、Enがほぼ0であることを示す。
【0041】
差分変化量表示部29は、差分変化量メモリ28に書込まれた各ファイバ測定センサ11の差分変化量E1、E2、E3、…、Enを読出して、物理量である水位D1、D2、D3、…、Dnに変換して表示器30に表示出力する。
【0042】
閾値メモリ32内には、図3に示すように、差分変化量Eに対する異常の程度に応じた複数の閾値X1、X2、X3及び差分変化量Eが該当閾値以上になった場合の表示形式が記憶されている。
この実施形態においては、「限界異常」、「通常異常」、「微少異常」の3種類の異常程度と、「正常」とが設定されており、それぞれの閾値と、「赤色」、「橙色」、「黄色」、「白色」の表示色が設定されている。
【0043】
閾値メモリ32内の各閾値X1、X2、X3及び表示形式(表示色)は、このセンサ測定システムの管理者が閾値設定部33を操作して任意に設定可能である。
【0044】
閾値比較判定部31は、閾値メモリ32に記憶された複数の閾値X1、X2、X3を用いて差分変化量メモリ28に記憶された、各ファイバ測定センサ11の差分変化量E1、E2、E3、…、Enを「正常」又は「限界異常」、「通常異常」、「微少異常」の3種類の異常程度に判定して、判定結果を各ファイバ測定センサ11に印加された物理量の正常又は複数の異常程度として、測定結果履歴メモリ34へ追加書込む。
【0045】
その結果、測定結果履歴メモリ34内には、閾値比較判定部31で判定された、各ファイバ測定センサ11に印加された物理量の判定結果が複数の測定実施に亘って時系列的に記憶される。
【0046】
表示編集部35は、測定結果履歴メモリ34に記憶された各ファイバ測定センサ11の正常又は複数の異常程度を、閾値メモリ32に記憶された表示色で、表示器30に時系列的に表示する。図4に、表示器30に表示された各ファイバ測定センサ(A1、A2、A3、A4、…、An)11毎の正常又は異常の履歴表36を示す。
【0047】
この図4の履歴表36に示すように、監視員は、各ファイバ測定センサ11毎の正常又は異常の履歴を、表示器30を一瞥することによって確認できる。
【0048】
なお、差分変化量表示部29、閾値比較判定部31、閾値メモリ32は、差分変化量算出部27で算出された各距離dでの差分変化量Eに基づいて、各距離位置dに配置されたファイバ測定センサ11に印加された物理量Dを評価する物理量評価手段を構成する。
【0049】
そして、情報処理装置21の測定制御部22は、図5に示す流れ図に従って、基準波形の設定処理を実行する。
先ず、各ファイバ測定センサ11を物理量が印加されていない無負荷状態にする。具体的には、作業員が各ファイバ測定センサ11を河川の各位置における水面から引き上げた状態とする(S1)。次に、OTDR10を起動して、反射波形gを得る(S2)。この反射波形gを図2(a)に示す基準波形eとして、基準波形メモリ23へ書込む(S3)。
【0050】
また、情報処理装置21の測定制御部22は、図6に示す流れ図に従って、実際に各ファイバ測定センサ11が測定環境下に置かれた状態、すなわち、作業員が各ファイバ測定センサ11を河川の各測定位置に設置した状態における水位(物理量)の評価処理を実行する。
【0051】
この状態で、OTDR10を起動して、反射波形gを得る(Q1)。この反射波形gを図2(b)に示す測定波形fとして、測定波形メモリ24へ書込む(Q2)。次に、差分算出部25を起動して、基準波形eから測定波形fを減算して、図2(c)に示す差分波形hを算出して、差分波形メモリ26へ書込む(Q3)。
【0052】
差分変化量算出部27を起動して、差分波形hにおけるファイバ測定センサ11が設けられたd1、d2、d3、…、dnのn個の距離のうちの一つの距離における図2(d)に示す変化量を求めて、差分変化量Eとして、差分変化量メモリ28へ書込む(Q4)。差分変化量表示部29を起動して、この差分変化量Eを物理量である水位Dに変換して表示器30へ表示出力する(Q5)。
【0053】
閾値比較判定部31を起動して、この差分変化量Eを、閾値メモリ32の各閾値X1、X2、X3と比較して、正常/異常、及び異常の程度を判定する(Q6)。この判定結果(測定結果)を測定結果履歴メモリ34へ追加して書込む(Q7)。
【0054】
差分波形hにおけるファイバ測定センサ11が設けられた未計算の距離があれば(Q8)、Q4へ戻り、該当距離に対する差分変化量Eの算出を行う。
【0055】
差分波形hにおけるファイバ測定センサ11が設けられた全ての距離d1、d2、d3、…、dnにおける判定結果(測定結果)の測定結果履歴メモリ34への書込処理が終了すると(Q8)、表示編集部35が起動して、測定結果履歴メモリ34に記憶された各判定結果(測定結果)を編集する(Q9)。表示編集部35は、各ファイバ測定センサ11の正常又は複数の異常程度の時系列的な履歴を、異常程度にて指定された表示色で、表示器30に図4に示す履歴表36形式(一覧表形式)で表示する(Q10)。
【0056】
なお、この図6の流れ図においては、差分波形hにおけるファイバ測定センサ11が設けられたd1、d2、d3、…、dnのn個の各距離毎に、正常/異常、及び異常の程度の判定を実施したが、n個の距離d1、d2、d3、…、dnにおける全部の差分変化量E1、E2、E3、…、Enを求めた後に、まとめて、正常/異常、及び異常の程度を判定することも可能である。
【0057】
このように構成されたセンサ測定システムにおいては、光ファイバ7のOTDR10から各距離d1、d2、d3、…、dnに設けられた各ファイバ測定センサ11に対して物理量(水位に対応する水圧)が全く印加されていない状態でOTDR10から出力された基準波形eが基準波形メモリ23に記憶されている。
【0058】
そして、図2(a)、(b)、(c)に示すように、各測定対象(水位)に対する測定実施時にOTDR10から出力された測定波形fと基準波形eとの差分波形hが算出される。さらに、図2(d)に示すように、この差分波形hにおける各距離d1、d2、d3、…、dnでの差分変化量E1、E2、E3、…、Enが算出される。
【0059】
前述したように、各距離d1、d2、d3、…、dnでの差分変化量E1、E2、E3、…、Enが該当距離位置に介挿されたファイバ測定センサ11に印加された水圧等の物理量に対応するので、この各差分変化量E1、E2、E3、…、Enから各水位D1、D2、D3、…、Dnが個別に算出されて表示器30に表示される。
【0060】
このように、光ファイバ7上の複数の距離における各ファイバ測定センサ11に圧力等の物理量が印加されたとしても、それらの各物理量を独立して検出できる。
【0061】
さらに、閾値メモリ32内には、差分変化量Eに対する正常、及び異常程度に応じた複数の閾値X1、X2、X3、及び差分変化量Eが正常、及び各閾値以上になった場合の「白色」、「赤色」、「橙色」、「黄色」の表示色が記憶されている。さらに、各ファイバ測定センサ11に印加された物理量の判定結果を測定結果履歴メモリ34内に複数の測定実施に亘って記憶される。
【0062】
そして、各ファイバ測定センサ11の正常又は複数の異常程度が、異常程度にて指定された表示色に従って、表示器30に時系列的に、図4に示す履歴表36として表示される。
【0063】
したがって、このセンサ測定システムの監視者は、各ファイバ測定センサ11で測定された各測定対象(河川の各位置の水位)の正常又は異常程度の時系列的な履歴を一瞥して確認できる。
【0064】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態のセンサ測定システムにおいては、河川の各位置の水位を測定したが、水位測定以外にも、通信光ケーブルの各位置の浸水検出、トンネルや堤防の歪み測定や、遠隔地における降雪計や降雨計にも適用できることは言うまでもない。
【0065】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のセンサ測定システムにおいては、基準波形と測定波形との差分波形とこの差分波形における各距離での差分の変化量を算出し、この差分変化量からかファイバ測定センサに印加された物理量を評価している。
【0066】
したがって、たとえ、光ファイバの各距離位置に介挿された複数のファイバ測定センサに対して同時に物理量が印加されたとしても、各ファイバ測定センサに印加された物理量を的確に評価できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係るセンサ測定システムの概略構成を示すブロック図
【図2】 同実施形態のセンサ測定システムにおける測定原理を説明するための各波形図
【図3】 同実施形態のセンサ測定システム内に形成された閾値メモリの記憶内容を示す図
【図4】 同実施形態のセンサ測定システムの表示器に表示された履歴表を示す図
【図5】 同実施形態のセンサ測定システムの情報処理装置における基準波形設定処理動作を示す流れ図
【図6】 同実施形態のセンサ測定システムの情報処理装置における測定処理動作を示す流れ図
【図7】 ファイバ測定センサの一例を示す図
【図8】 従来のセンサ測定システムの概略構成を示すブロック図
【図9】 OTDRで測定された基準波形を示す図
【図10】 OTDRで測定された測定波形を示す図
【符号の説明】
7…光ファイバ、8…終端器、10…OTDR(光パルス試験器)、11…ファイバ測定センサ、12…光カプラ、13…反射波形測定部、17…平均化回路、18…制御部、19,30…表示器、21…情報処理装置、22…測定制御部、23…基準波形メモリ、24…測定波形メモリ、25…差分算出部、26…差分波形メモリ、27…差分変化量算出部、28…差分変化量メモリ、29…差分変化量表示部、31…閾値比較判定部、32…閾値メモリ、33…閾値設定部、34…測定結果履歴メモリ、35…表示編集部、36…履歴表
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sensor measurement system for measuring a physical quantity applied from each measurement object at each measurement position far away from each other with a fiber measurement sensor.
[0002]
[Prior art]
When pressure is applied to the outer peripheral surface of the optical fiber or when the optical fiber is locally bent, the transmission loss of light in the optical fiber changes. Further, even when the optical fiber is locally heated and cooled, the light transmission loss changes. A fiber measurement sensor using such physical characteristics of an optical fiber is proposed in Patent Document 1, for example.
[0003]
FIGS. 7A and 7B are schematic cross-sectional views of the fiber measurement sensor 1 as the water immersion detection sensor proposed in Patent Document 1. FIG. As shown to Fig.7 (a), the fiber 3 is penetrated by the container 2 in which many water-permeable holes were formed. In the container 2, the water-absorbing expansion material 4 is accommodated, and a convex portion 5 is formed. When the surroundings of such a fiber measurement sensor 1 are filled with water, the water absorbing and expanding material 4 absorbs water and expands. Then, as shown in FIG. 7B, the fiber 3 is lifted, abuts against the convex portion 5, and is locally bent. As a result, the transmission loss of the fiber 3 increases. Therefore, if the change in the transmission loss can be detected by any method, the fiber measurement sensor 1 can detect flooding.
[0004]
This fiber measurement sensor 1 is an inundation detector for communication optical cables because it does not require electric power, is not easily affected by lightning, and can be installed on a remote measurement target using an optical fiber. The use of is proposed. In addition to inundation detection, it is also applied to the measurement of the water level at each position of the river, the distortion measurement of tunnels and embankments, and the snow gauge and rain gauge in remote areas.
[0005]
A sensor measurement system that measures a physical quantity (water immersion amount) applied from each measurement object at each measurement position (each position of a communication optical cable) far away from each other using the fiber measurement sensor 1 having such a configuration is, for example, shown in FIG. The configuration is as shown in FIG.
[0006]
In FIG. 8, a pulsed waveform of measurement light a having a constant pulse width is applied to an optical fiber 7 at a constant period Ta from an optical pulse tester (hereinafter abbreviated as OTDR) 6. Each measurement position of the optical fiber 7 (each distance d from the OTDR 6) 1 , D 2 , D Three , ..., d n ), A plurality (n) of fiber measurement sensors 1 provided in the measurement object are inserted. Specifically, the fiber 3 in FIG. 7A is inserted at each measurement position of the optical fiber 7. A terminator 8 is attached to the other end of the optical fiber 7. Further, the OTDR 6 is connected to a measurement control device 9 that controls the measurement operation of the entire sensor measurement system.
[0007]
In the sensor measurement system having such a configuration, when the measurement light a having a pulse wave shape is applied from the OTDR 6 to the optical fiber 7 with a constant period Ta, the measurement light a is propagated on the optical fiber 7 toward the terminator 8. In this propagation process, each distance d 1 , D 2 , D Three , ..., d n It passes through the fiber 3 of each fiber measuring sensor 1 installed at the position.
[0008]
Then, in the process in which the measurement light a propagates through the optical fiber 7 and each position in the fiber 3 of each fiber measurement sensor 1, backscattered light propagating in the OTDR 6 direction is generated. Each backscattered light generated at each position is multiplexed and input to the OTDR 6 as reflected light b. In the OTDR 6, the reflected light b obtained by collecting the backscattered light generated at each input position is shown in FIGS. 9 and 10, the horizontal axis is the distance d from the OTDR 6, and the vertical axis is the reflected light level (light (Intensity) is converted to a reflected waveform c and sent to the measurement control unit 9.
[0009]
In the reflected waveform c shown in FIGS. 9 and 10, as the distance d from the OTDR 6 becomes longer, the attenuation increases and the level of the reflected waveform c decreases.
[0010]
FIG. 9 shows a reference waveform e which is a reflected waveform c output from the OTDR 6 in a state where physical quantities such as stress and heating / cooling are not applied to each fiber measurement sensor 1. FIG. 10 shows a measurement waveform f that is a reflection waveform c output from the OTDR 6 when each fiber measurement sensor 1 is actually measured in the measurement environment.
[0011]
When comparing the reference waveform e of FIG. 9 and the measurement waveform f of FIG. 1 When some physical quantity is applied to the fiber measurement sensor 1 at, the transmission loss of the fiber 3 increases, and this distance d in the optical fiber 7 1 The level of backscattered light from each farther position is reduced. As a result, the distance d in the measurement waveform f 1 The reflected light level at each further distant position is lowered.
[0012]
Accordingly, the measurement control device 9 is configured so that the distance d of each fiber measurement sensor 1 in the reference waveform e in FIG. 1 , D 2 , D Three , ..., d n Each reference level L S1 , L S2 , L S3 ..., L Sn Remember. Then, the measurement control device 9 sends each reference level L S1 , L S2 , L S3 ..., L Sn And the distance d of each fiber measurement sensor 1 in the measurement waveform f of FIG. 1 , D 2 , D Three , ..., d n Each measurement level L 1 , L 2 , L Three ..., L n And each difference (L S1 -L 1 ), (L S2 -L 2 ), (L S3 -L Three ), ..., (L Sn -L n ) And each distance d at which this difference is equal to or greater than a predetermined threshold value 1 , D 2 , D Three , ..., d n It is determined that some physical quantity exceeding the allowable value is applied to the fiber measurement sensor 1 at the shortest distance d from the OTDR 6.
[0013]
[Patent Document 1]
Japanese Examined Patent Publication No. 7-69248
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, the sensor measurement system using the plurality of fiber measurement sensors 1 and the OTDR 6 shown in FIG.
[0015]
That is, the difference between each reference level and each measurement level obtained at the time of measurement is calculated, and the fiber measurement sensor having the shortest distance d from OTDR 6 among the distances in which this difference is equal to or greater than a predetermined threshold. It is determined that some physical quantity exceeding the allowable value is applied to 1.
[0016]
In this method, each reference level and each measurement level at each distance farther than the fiber measurement sensor 1 having the shortest distance d from the OTDR 6 among the distances in which the difference is equal to or greater than a predetermined threshold value. The differences are all equal to or greater than the threshold value as shown in FIG. 10 regardless of whether or not an allowable physical quantity is applied to each fiber measurement sensor 1.
[0017]
Therefore, each distance d of the optical fiber 7 1 , D 2 , D Three , ..., d n When a physical quantity more than an allowable value is simultaneously applied to a plurality of fiber measurement sensors 1 among n fiber measurement sensors 1 inserted in the position, OTDR 6 of these plurality of fiber measurement sensors 1 It is determined that an allowable physical quantity is applied to only one fiber measurement sensor 1 with the shortest distance d, and the remaining fiber measurement sensors 1 are normal because an excessive physical quantity is not applied. Misjudged.
[0018]
The present invention has been made in view of such circumstances, and by calculating the difference waveform between the reference waveform and the measurement waveform and the amount of change in the difference at each distance in the difference waveform, each optical fiber An object of the present invention is to provide a sensor measurement system capable of accurately evaluating a physical quantity applied to each fiber measurement sensor even when a physical quantity is simultaneously applied to a plurality of fiber measurement sensors inserted at distance positions.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a sensor measurement system according to the present invention includes a plurality of fiber measurement sensors that are provided in measurement objects that are spaced apart from each other and that change according to a physical quantity to which transmission loss with respect to incident light is applied. An optical fiber that connects fiber measurement sensors in series, and an optical pulse that measures and outputs a reflected waveform as a function of the distance from one end of the optical fiber by applying measurement light having a pulse waveform from one end of the optical fiber A test waveform, a reference waveform memory that stores a reflected waveform output from the optical pulse tester as a reference waveform when no physical quantity is applied to each fiber measurement sensor, and an optical pulse tester that performs measurement for each measurement target. The difference calculation unit that calculates the difference waveform between the reference waveform and the measurement waveform using the output reflected waveform as the measurement waveform, and the difference calculation unit In minute waveform Amount of change between immediately before and after the placement distance of each fiber measurement sensor The difference change amount As The difference change amount calculation unit to be calculated, and each difference change amount calculation unit calculated by this difference change amount calculation unit Arrangement Based on the difference change in distance, The arrangement distance And a physical quantity evaluation means for evaluating a physical quantity applied to the fiber measurement sensor disposed in the.
[0020]
In the sensor measurement system configured as described above, a reference waveform output from the OTDR in a state where no physical quantity is applied to each fiber measurement sensor is stored in the reference waveform memory.
[0021]
Then, a differential waveform between the measurement waveform output from the OTDR and the reference waveform at the time of measurement is calculated. Further, the change amount of the difference at each distance in the difference waveform is calculated. When a physical quantity such as pressure is applied to each fiber measurement sensor inserted at each distance of the optical fiber, the level (reflected light level) at the corresponding distance of the measurement waveform output from the OTDR rapidly decreases.
[0022]
A sudden drop in the level (reflected light level) at each distance in this measured waveform is detected by differentiating the differential waveform by distance, in other words, by calculating the amount of change in the differential waveform at each distance. Is possible. That is, even if a physical quantity such as pressure is applied to each fiber measurement sensor at a plurality of distances on the optical fiber, they can be detected independently.
[0023]
The magnitude of the physical quantity such as pressure applied to each fiber measurement sensor corresponds to the rapidity (change) of the change (decrease) in the level (reflected light level) at the corresponding distance in the measurement waveform. In other words, it can be converted from the amount of change in the difference at the corresponding distance.
[0024]
In another sensor measurement system according to the present invention, a plurality of fiber measurement sensors that are provided in measurement objects that are separated from each other and change according to a physical quantity to which a transmission loss with respect to incident light is applied, and each of the fiber measurement sensors are provided. An optical fiber tester that applies measurement light having a pulse waveform from one end of the optical fiber and measures and outputs a reflected waveform as a function of the distance from the optical fiber; A reference waveform memory that stores a reflected waveform output from the optical pulse tester as a reference waveform when no physical quantity is applied to each fiber measurement sensor, and output from the optical pulse tester during measurement for each measurement target A difference calculation unit that calculates a difference waveform between the reference waveform and the measurement waveform using the reflected waveform as a measurement waveform, and a difference wave calculated by the difference calculation unit In Amount of change between immediately before and after the placement distance of each fiber measurement sensor The difference change amount As A difference change amount calculation unit to be calculated, a plurality of thresholds according to the degree of abnormality with respect to the difference change amount, and a threshold memory for storing a display format when the difference change amount is equal to or greater than the corresponding threshold, and stored in the threshold memory Each using multiple thresholds Arrangement Determining the amount of change in distance as normal or multiple abnormalities, The arrangement distance A threshold comparison / determination unit that outputs a normal quantity or a plurality of abnormalities of the physical quantity applied to the fiber measurement sensor disposed in the optical fiber, and a determination result of the physical quantity applied to each fiber measurement sensor determined by the threshold comparison / determination unit A measurement result history memory for storing a plurality of measurements, and a normal or a plurality of abnormalities of each fiber measurement sensor stored in the measurement result history memory in accordance with a display format stored in the threshold memory. And a display editing unit for displaying in time series.
[0025]
In the sensor measurement system configured as described above, even if a physical quantity such as pressure is applied to each fiber measurement sensor at a plurality of distances on the optical fiber according to the same operation principle as that of the above-described invention, they are independently applied. It can be detected.
[0026]
Furthermore, the sensor measurement system of the present invention is provided with a plurality of threshold values according to the degree of abnormality with respect to the difference change amount and a threshold memory for storing a display format when the difference change amount is equal to or more than the corresponding threshold value. . Then, the calculated change amount of each difference is determined to be normal or a plurality of abnormalities. Further, the determination result of the physical quantity applied to each fiber measurement sensor is stored in the measurement result history memory over a plurality of measurements. Then, the normality or a plurality of abnormalities of each fiber measuring sensor is displayed in time series on the display according to the display format designated by the abnormalities.
[0027]
Therefore, the monitor of this sensor measurement system can confirm at a glance the time series history of the degree of normality or abnormality of each measurement object measured by each fiber measurement sensor.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a sensor measurement system according to an embodiment of the present invention. The same parts as those of the conventional sensor measurement system shown in FIG. In the sensor measurement system of this embodiment, the case where the water level (measurement object) in each position of the river is measured will be described as an example.
[0029]
Measurement light a having a pulse shape having a constant pulse width is applied to the optical fiber 7 at a constant period Ta from a pulse light source 20 of an OTDR (optical pulse tester) 10. Each measurement position of the optical fiber 7 (each distance d from the OTDR 10) 1 , D 2 , D Three , ..., d n ), A plurality (n) of fiber measurement sensors 11 provided in each measurement target (water level at each position of the river) are inserted. In the fiber measurement sensor 11, when a water pressure corresponding to the water level is applied to the fiber incorporated in the fiber measurement sensor 11, the transmission loss of the fiber changes. A terminator 8 is attached to the other end of the optical fiber 7.
[0030]
When the pulse-wave-shaped measurement light a is applied from the OTDR 10 to the optical fiber 7 at a constant period Ta, the measurement light a propagates on the optical fiber 7 toward the terminator 8. In this propagation process, the measurement light a is each distance d 1 , D 2 , D Three , ..., d n It passes through the fiber of each fiber measurement sensor 11 installed at the position. Then, backscattered light propagating in the OTDR 10 direction is generated in the process in which the measurement light a propagates through each position in the fiber of the optical fiber 7 and each fiber measurement sensor 11. Each backscattered light generated at each position is multiplexed and input to the OTDR 10 as reflected light b.
[0031]
The reflected light b, which is input into the OTDR 10 and collects the backscattered light generated at each position, enters the photoelectric converter 14 in the reflected waveform measurement unit 13 via the optical coupler 12. The reflected light b is converted into an electric signal by the photoelectric converter 14, amplified by the amplifier 15, converted into a digital electric signal by the A / D converter 16, and input to the averaging circuit 17.
[0032]
The averaging circuit 17 averages the electric signal of the reflected light b of the optical fiber 7 inputted for every fixed period Ta for a plurality of periods Ta, and the horizontal axis shown in FIGS. And a reflected waveform g having the vertical axis as the reflected light level is calculated and sent to the control unit 18.
[0033]
The control unit 18 displays and outputs the averaged reflected waveform g to the display device 19 and sends it to the information processing device 21 configured by, for example, a personal computer (PC). Further, the control unit 18 sends an instruction to the pulse generator 20a to control the pulse width and period Ta of the pulse signal applied from the pulse generator 20a to the pulse light source 20. The pulsed light source 20 outputs pulsed waveform measuring light a having the pulse width and period Ta of the input pulse signal to the optical fiber 7.
[0034]
In the information processing apparatus 21 configured by a personal computer (PC), the input reflected waveform g is temporarily stored in the measurement control unit 22. In the reference waveform memory 23, the reflected waveform g measured in a state where no physical quantity such as stress is applied to each fiber measurement sensor 11 in this sensor measurement system is stored as the reference waveform e shown in FIG. ing. On the other hand, in the measurement waveform memory 24, the measurement waveform f shown in FIG. 2B, which is the reflected waveform g output from the OTDR 10 during actual measurement, is temporarily stored in each measurement sensor 11 in the measurement environment. Is done.
[0035]
Comparing the reference waveform e in FIG. 2 (a) with the measured waveform f in FIG. 2 (b), in this embodiment, the distance d 1 , Distance d Three A certain physical quantity (water pressure) is applied to each of the fiber measurement sensors 11 in FIG. 1, the fiber transmission loss in the fiber measurement sensor 11 increases, and the distance d in the optical fiber 7 increases. 1 The level of backscattered light from each farther position is reduced, and the distance d in the optical fiber 7 is further reduced. Three The level of backscattered light from each farther position is further reduced. As a result, the reflected light level L in the measurement waveform f is equal to the distance d. 1 , Distance d Three Suddenly drops in
[0036]
The difference calculation unit 25 subtracts the measurement waveform f shown in FIG. 2B stored in the measurement waveform memory 24 from the reference waveform e shown in FIG. The differential waveform h shown in 2 (c) is calculated and written into the differential waveform memory 26.
[0037]
In this embodiment, the reflected light level L of the measurement waveform f is the distance d. 1 , Distance d Three The difference value of the difference waveform h is the distance d. 1 , Distance d Three In steps, the other parts are flat.
[0038]
The difference change amount calculation unit 27 is configured so that each distance d at which each fiber measurement sensor 11 in the difference waveform h shown in FIG. 2C stored in the difference waveform memory 26 is installed. 1 , D 2 , D Three , ..., d n The change amount E of the difference shown in FIG. 1 , E 2 , E Three ... E n Is calculated and written to the difference change amount memory 28.
[0039]
Specifically, the differential waveform h, which is a function of the distance d shown in FIG. 2C, is differentiated by the distance d to obtain a differential waveform i shown in FIG. 2D, and each distance in the differential waveform i is obtained. d 1 , D 2 , D Three , ..., d n The difference value E 1 , E 2 , E Three ... E n It is said. Each difference change amount E 1 , E 2 , E Three ... E n Is each distance d 1 , D 2 , D Three , ..., d n This corresponds to the physical quantity (water pressure corresponding to the water level in this embodiment) applied to each of the fiber measurement sensors 11 arranged in the.
[0040]
In this embodiment, the distance d 1 , Distance d Three Change E 1 , E Three Is very large and other distances d 2 , D n Change E 2 , E n Is almost zero.
[0041]
The difference change amount display unit 29 stores the difference change amount E of each fiber measurement sensor 11 written in the difference change amount memory 28. 1 , E 2 , E Three ... E n And the water level D is a physical quantity 1 , D 2 , D Three ... D n And output to the display 30.
[0042]
As shown in FIG. 3, the threshold memory 32 includes a plurality of threshold values X corresponding to the degree of abnormality with respect to the difference change amount E. 1 , X 2 , X Three The display format when the difference change amount E is equal to or greater than the corresponding threshold is stored.
In this embodiment, three types of abnormalities of “limit abnormality”, “normal abnormality”, and “minor abnormality” and “normal” are set, and the respective threshold values, “red”, “orange” are set. , “Yellow”, and “white” display colors are set.
[0043]
Each threshold value X in the threshold value memory 32 1 , X 2 , X Three And the display format (display color) can be arbitrarily set by the administrator of the sensor measurement system by operating the threshold setting unit 33.
[0044]
The threshold comparison determination unit 31 includes a plurality of threshold values X stored in the threshold memory 32. 1 , X 2 , X Three The difference change amount E of each fiber measurement sensor 11 stored in the difference change amount memory 28 using 1 , E 2 , E Three ... E n Are determined as three types of abnormalities, “normal” or “limit abnormality”, “normal abnormality”, and “minor abnormality”, and the determination result is normal or a plurality of abnormalities of the physical quantity applied to each fiber measurement sensor Are additionally written in the measurement result history memory 34.
[0045]
As a result, the determination result of the physical quantity applied to each fiber measurement sensor 11 determined by the threshold comparison determination unit 31 is stored in the measurement result history memory 34 in time series over a plurality of measurement executions. .
[0046]
The display editing unit 35 displays the normality or a plurality of abnormalities of each fiber measurement sensor 11 stored in the measurement result history memory 34 in a time series on the display 30 with the display color stored in the threshold memory 32. . In FIG. 4, each fiber measurement sensor (A 1 , A 2 , A Three , A Four A ... n ) The normal or abnormal history table 36 for every 11 is shown.
[0047]
As shown in the history table 36 of FIG. 4, the monitor can check the history of normality or abnormality for each fiber measurement sensor 11 by looking at the display 30.
[0048]
The difference change amount display unit 29, the threshold comparison determination unit 31, and the threshold memory 32 are arranged at each distance position d based on the difference change amount E at each distance d calculated by the difference change amount calculation unit 27. The physical quantity evaluation means for evaluating the physical quantity D applied to the fiber measurement sensor 11 is configured.
[0049]
And the measurement control part 22 of the information processing apparatus 21 performs the setting process of a reference waveform according to the flowchart shown in FIG.
First, each fiber measurement sensor 11 is brought into a no-load state where no physical quantity is applied. Specifically, the worker raises each fiber measurement sensor 11 from the water surface at each position of the river (S1). Next, the OTDR 10 is activated to obtain a reflected waveform g (S2). The reflected waveform g is written into the reference waveform memory 23 as the reference waveform e shown in FIG. 2A (S3).
[0050]
In addition, the measurement control unit 22 of the information processing apparatus 21 is in a state where each fiber measurement sensor 11 is actually placed in a measurement environment according to the flowchart shown in FIG. The evaluation process of the water level (physical quantity) in the state installed in each measurement position is executed.
[0051]
In this state, the OTDR 10 is activated to obtain a reflected waveform g (Q1). This reflected waveform g is written into the measured waveform memory 24 as a measured waveform f shown in FIG. 2B (Q2). Next, the difference calculation unit 25 is activated, the measurement waveform f is subtracted from the reference waveform e, the difference waveform h shown in FIG. 2C is calculated, and written to the difference waveform memory 26 (Q3).
[0052]
The difference change amount calculation unit 27 is activated, and the fiber measurement sensor 11 in the difference waveform h is provided. 1 , D 2 , D Three , ..., d n The change amount shown in FIG. 2D at one of the n distances is obtained and written as the difference change amount E into the difference change amount memory 28 (Q4). The difference change amount display unit 29 is activated, the difference change amount E is converted into a water level D which is a physical quantity, and is displayed on the display 30 (Q5).
[0053]
The threshold value comparison / determination unit 31 is activated, and this difference change amount E is set to each threshold value X in the threshold value memory 32. 1 , X 2 , X Three Compared with, normal / abnormal and the degree of abnormality are determined (Q6). This determination result (measurement result) is added and written to the measurement result history memory 34 (Q7).
[0054]
If there is an uncalculated distance in which the fiber measurement sensor 11 is provided in the difference waveform h (Q8), the process returns to Q4, and the difference change amount E with respect to the corresponding distance is calculated.
[0055]
All distances d at which the fiber measurement sensor 11 is provided in the differential waveform h 1 , D 2 , D Three , ..., d n When the writing process of the determination result (measurement result) in the measurement result history memory 34 is completed (Q8), the display editing unit 35 is activated and each determination result (measurement result) stored in the measurement result history memory 34 is activated. Is edited (Q9). The display editing unit 35 displays a time series history of normality or a plurality of abnormalities of each fiber measurement sensor 11 in a display color specified in the abnormalities in the history table 36 format shown in FIG. (Q10).
[0056]
In addition, in the flowchart of this FIG. 6, d provided with the fiber measurement sensor 11 in the differential waveform h. 1 , D 2 , D Three , ..., d n The normal / abnormal and the degree of abnormality were determined for each of the n distances of n. 1 , D 2 , D Three , ..., d n Total difference change E in 1 , E 2 , E Three ... E n It is also possible to determine the normality / abnormality and the degree of abnormality collectively.
[0057]
In the sensor measurement system configured in this way, each distance d from the OTDR 10 of the optical fiber 7 1 , D 2 , D Three , ..., d n The reference waveform e output from the OTDR 10 in a state where no physical quantity (water pressure corresponding to the water level) is applied to each of the fiber measurement sensors 11 provided in is stored in the reference waveform memory 23.
[0058]
Then, as shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C, a difference waveform h between the measurement waveform f output from the OTDR 10 and the reference waveform e when the measurement is performed on each measurement target (water level) is calculated. The Further, as shown in FIG. 2D, each distance d in the differential waveform h 1 , D 2 , D Three , ..., d n Difference change amount E 1 , E 2 , E Three ... E n Is calculated.
[0059]
As mentioned above, each distance d 1 , D 2 , D Three , ..., d n Difference change amount E 1 , E 2 , E Three ... E n Corresponds to a physical quantity such as water pressure applied to the fiber measurement sensor 11 inserted at the corresponding distance position. 1 , E 2 , E Three ... E n From each water level D 1 , D 2 , D Three ... D n Are individually calculated and displayed on the display 30.
[0060]
Thus, even if physical quantities such as pressure are applied to each fiber measurement sensor 11 at a plurality of distances on the optical fiber 7, these physical quantities can be detected independently.
[0061]
Further, in the threshold memory 32, a plurality of threshold values X corresponding to normal and abnormal levels with respect to the difference change amount E are stored. 1 , X 2 , X Three In addition, display colors of “white”, “red”, “orange”, and “yellow” when the difference change amount E is normal and each threshold value or more are stored. Further, the determination result of the physical quantity applied to each fiber measurement sensor 11 is stored in the measurement result history memory 34 over a plurality of measurements.
[0062]
Then, the normality or a plurality of abnormalities of each of the fiber measurement sensors 11 is displayed on the display device 30 in time series as the history table 36 shown in FIG. 4 according to the display color designated by the abnormalities.
[0063]
Therefore, the monitor of this sensor measurement system can confirm at a glance the time-series history of each measurement object (water level at each position in the river) measured by each fiber measurement sensor 11 as normal or abnormal.
[0064]
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. In the sensor measurement system of the embodiment, the water level at each position of the river was measured. However, in addition to the water level measurement, inundation detection at each position of the communication optical cable, tunnel and levee strain measurement, snow meter and rainfall at remote locations Needless to say, it can be applied to totals.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, in the sensor measurement system of the present invention, the difference waveform between the reference waveform and the measurement waveform and the change amount of the difference at each distance in the difference waveform are calculated, and the fiber measurement sensor is calculated from the difference change amount. The physical quantity applied to is evaluated.
[0066]
Therefore, even if a physical quantity is simultaneously applied to a plurality of fiber measurement sensors inserted at each distance position of the optical fiber, the physical quantity applied to each fiber measurement sensor can be accurately evaluated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a sensor measurement system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a waveform diagram for explaining a measurement principle in the sensor measurement system of the embodiment.
FIG. 3 is a view showing stored contents of a threshold memory formed in the sensor measurement system of the embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a history table displayed on the display of the sensor measurement system of the embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing a reference waveform setting process operation in the information processing apparatus of the sensor measurement system according to the embodiment;
FIG. 6 is a flowchart showing a measurement processing operation in the information processing apparatus of the sensor measurement system according to the embodiment;
FIG. 7 is a diagram showing an example of a fiber measurement sensor
FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional sensor measurement system.
FIG. 9 is a diagram showing a reference waveform measured by OTDR
FIG. 10 is a diagram showing a measurement waveform measured by OTDR
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 ... Optical fiber, 8 ... Terminator, 10 ... OTDR (optical pulse tester), 11 ... Fiber measurement sensor, 12 ... Optical coupler, 13 ... Reflection waveform measurement part, 17 ... Averaging circuit, 18 ... Control part, 19 , 30 ... Display, 21 ... Information processing device, 22 ... Measurement control unit, 23 ... Reference waveform memory, 24 ... Measurement waveform memory, 25 ... Difference calculation unit, 26 ... Difference waveform memory, 27 ... Difference change amount calculation unit, 28 ... Difference change amount memory, 29 ... Difference change amount display unit, 31 ... Threshold comparison determination unit, 32 ... Threshold memory, 33 ... Threshold setting unit, 34 ... Measurement result history memory, 35 ... Display editing unit, 36 ... History table

Claims (2)

互いに離間した各測定対象に設けられ、入射光に対する伝送損失が印加された物理量に応じて変化する複数のファイバ測定センサ(11)と、
この各ファイバ測定センサを直列接続する光ファイバ(7)と、
この光ファイバの一端からパルス波形を有した測定光(a)を印加して、前記光ファイバの一端からの距離(d)を関数とする反射波形(g)を測定して出力する光パルス試験器(10)と、
前記各ファイバ測定センサに物理量を印加していない状態において前記光パルス試験器から出力された反射波形(g)を基準波形(e)として記憶する基準波形メモリ(23)と、
前記各測定対象に対する測定実施時に前記光パルス試験器から出力された反射波形(g)を測定波形(f)とし、前記基準波形と前記測定波形との差分波形(h)を算出する差分算出部(25)と、
この差分算出部で算出された差分波形における前記各ファイバ測定センサの配置距離の直前直後間の変化量を差分変化量(E)として算出する差分変化量算出部(27)と、
この差分変化量算出部で算出された各配置距離での差分変化量に基づいて、当該配置距離に配置されたファイバ測定センサに印加された物理量を評価する物理量評価手段(29、31、32)と、
を備えたセンサ測定システム。
A plurality of fiber measurement sensors (11) provided in each measurement object spaced apart from each other and changing according to a physical quantity to which a transmission loss with respect to incident light is applied;
An optical fiber (7) for connecting the fiber measuring sensors in series;
An optical pulse test in which measurement light (a) having a pulse waveform is applied from one end of the optical fiber, and a reflected waveform (g) as a function of the distance (d) from one end of the optical fiber is measured and output. A vessel (10);
A reference waveform memory (23) for storing, as a reference waveform (e), a reflected waveform (g) output from the optical pulse tester in a state where no physical quantity is applied to each of the fiber measurement sensors;
A difference calculation unit that calculates a difference waveform (h) between the reference waveform and the measurement waveform, with the reflected waveform (g) output from the optical pulse tester when the measurement is performed on each measurement target as the measurement waveform (f) (25) and
Difference change amount calculator for calculating an amount of change between immediately before and after placement distance of the difference calculation unit wherein each fiber measuring sensor in the calculated difference waveform as a difference variation (E) and (27),
Physical quantity evaluation means (29, 31, 32) for evaluating the physical quantity applied to the fiber measuring sensor arranged at the arrangement distance based on the difference change quantity at each arrangement distance calculated by the difference change quantity calculation unit. When,
Sensor measurement system with
互いに離間した各測定対象に設けられ、入射光に対する伝送損失が印加された物理量に応じて変化する複数のファイバ測定センサ(11)と、
この各ファイバ測定センサを直列接続する光ファイバ(7)と、
この光ファイバの一端からパルス波形を有した測定光(a)を印加して、前記光ファイバの一端からの距離(d)を関数とする反射波形(g)を測定して出力する光パルス試験器(10)と、
前記各ファイバ測定センサに物理量を印加していない状態において前記光パルス試験器から出力された反射波形(g)を基準波形(e)として記憶する基準波形メモリ(23)と、
前記各測定対象に対する測定実施時に前記光パルス試験器から出力された反射波形(g)を測定波形(f)とし、前記基準波形と前記測定波形との差分波形(h)を算出する差分算出部(25)と、
この差分算出部で算出された差分波形における前記各ファイバ測定センサの配置距離の直前直後間の変化量を差分変化量(E)として算出する差分変化量算出部(27)と、
前記差分変化量に対する異常の程度に応じた複数の閾値及び前記差分変化量が該当閾値以上になった場合の表示形式を記憶する閾値メモリ(32)と、
前記閾値メモリに記憶された複数の閾値を用いて前記各配置距離での差分変化量を正常又は複数の異常程度に判定して、判定結果を当該配置距離に配置されたファイバ測定センサに印加された物理量の正常又は複数の異常程度として出力する閾値比較判定部(31)と、
この閾値比較判定部で判定された、各ファイバ測定センサに印加された物理量の判定結果を複数の測定実施に亘って記憶する測定結果履歴メモリ(34)と、
この測定結果履歴メモリに記憶された各ファイバ測定センサの正常又は複数の異常程度を、前記閾値メモリに記憶された表示形式に従って、表示器(30)に時系列的に表示する表示編集部(35)と
を備えたセンサ測定システム。
A plurality of fiber measurement sensors (11) provided in each measurement object spaced apart from each other and changing according to a physical quantity to which a transmission loss with respect to incident light is applied;
An optical fiber (7) for connecting the fiber measuring sensors in series;
An optical pulse test in which measurement light (a) having a pulse waveform is applied from one end of the optical fiber, and a reflected waveform (g) as a function of the distance (d) from one end of the optical fiber is measured and output. A vessel (10);
A reference waveform memory (23) for storing, as a reference waveform (e), a reflected waveform (g) output from the optical pulse tester in a state where no physical quantity is applied to each of the fiber measurement sensors;
A difference calculation unit that calculates a difference waveform (h) between the reference waveform and the measurement waveform, with the reflected waveform (g) output from the optical pulse tester when the measurement is performed on each measurement target as the measurement waveform (f) (25) and
Difference change amount calculator for calculating an amount of change between immediately before and after placement distance of the difference calculation unit wherein each fiber measuring sensor in the calculated difference waveform as a difference variation (E) and (27),
A threshold memory (32) for storing a plurality of thresholds according to the degree of abnormality with respect to the difference change amount and a display format when the difference change amount is equal to or greater than a corresponding threshold value;
Using a plurality of threshold values stored in the threshold memory, a difference change amount at each arrangement distance is determined to be normal or a plurality of abnormalities, and a determination result is applied to a fiber measurement sensor arranged at the arrangement distance. A threshold comparison / determination unit (31) that outputs the normal physical quantity as normal or a plurality of abnormalities;
A measurement result history memory (34) for storing the determination result of the physical quantity applied to each fiber measurement sensor determined by the threshold comparison determination unit over a plurality of measurement implementations;
A display editing unit (35) that displays the normality or the plurality of abnormalities of each fiber measurement sensor stored in the measurement result history memory in time series on the display (30) according to the display format stored in the threshold memory. And a sensor measurement system.
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