JPH06117883A - Optical fiber type physical quantity measuring system - Google Patents

Optical fiber type physical quantity measuring system

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JPH06117883A
JPH06117883A JP29632992A JP29632992A JPH06117883A JP H06117883 A JPH06117883 A JP H06117883A JP 29632992 A JP29632992 A JP 29632992A JP 29632992 A JP29632992 A JP 29632992A JP H06117883 A JPH06117883 A JP H06117883A
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JP
Japan
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optical fiber
optical
scattered light
physical quantity
pulse
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Application number
JP29632992A
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Japanese (ja)
Inventor
Masato Asakawa
正人 浅川
Teruaki Tsutsui
輝明 筒井
Keiichi Hashiba
圭一 橋場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Electric Power Co Inc, Hitachi Cable Ltd filed Critical Tokyo Electric Power Co Inc
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Publication of JPH06117883A publication Critical patent/JPH06117883A/en
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Abstract

PURPOSE:To perform highly accurate measurement at a low cost by correcting time series pulses for measurement based on the loss characteristic of an optical fiber for reference and back scattered light distribution of Rayleigh scattered light. CONSTITUTION:While the optical pulse of an optical pulse generator 5 is made incident to an optical fiber 34 through a demultiplexer 9 and optical switch 15, part of the pulse is branched to another optical fiber 36. A photoreceptor 40 detects the optical information received through the fiber 36 and switch 15 as time series pulse signals for measurement based on the delay time corresponding to the positions of the branching devices 18 and 4a-4d. In addition, the back scattered light component in the scattered light generated in the fiber 34 returns to the demultiplexer 8 and the photodetector 40 outputs the component to a signal processor 42 as Rayleigh scattered light signals, time series pulse signals for measurement, etc. The processor 42 corrects the time series pulses by using the loss distance characteristic of the fiber 34 found from the Rayleigh scattered light distribution and a reference level passing through an optical fiber 22 for reference. In addition, the processor 42 uses the attenuation factor along the fiber 34 found from the Rayleigh scattering light distribution and for the correction of the time series pulses.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ式物理量計測
システムに関し、特に透過形時分割多重方式の光ファイ
バ式分布物理量計測システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber type physical quantity measuring system, and more particularly to a transmission type time division multiplex type optical fiber type physical quantity measuring system.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、温度,湿度,液体漏洩等の物理量
を検出する光ファイバ式の多点計測システムとして、図
6に示すOTDR(Optical Time Domain Reflectometr
y)を用いた方式や、図7のような透過形時分割多重方式
が考案されている。 図6のOTDRを用いた方式で
は、1本の光ファイバ2の途中に物理量変化により光損
失が変化する光式物理量センサ3を直列に接続し、OT
DR装置1により後方散乱光の分布を検出する。そし
て、この散乱光分布から各センサ部の光損失の変化を求
め、当該光損失に基づいて温度分布等の所定の物理量を
測定する。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an optical fiber type multipoint measuring system for detecting physical quantities such as temperature, humidity and liquid leakage, an OTDR (Optical Time Domain Reflectometr) shown in FIG.
A method using y) and a transparent time division multiplexing method as shown in FIG. 7 have been devised. In the method using the OTDR of FIG. 6, an optical physical quantity sensor 3 whose optical loss changes due to a physical quantity change is connected in series in the middle of one optical fiber 2 and
The backscattered light distribution is detected by the DR device 1. Then, the change in the light loss of each sensor unit is obtained from this scattered light distribution, and a predetermined physical quantity such as the temperature distribution is measured based on the light loss.

【0003】一方、図7の透過形時分割方式では、2本
の光ファイバ2a,2bの対応する各位置に光分岐器4
を配置し、これらの分岐器4間に光式物理量センサ3を
接続する。光ファイバ2aの一端は計測装置8の光パル
ス発生器5に接続され、光ファイバ2bの一端は受光器
6に接続されている。光パルス発生器5から光ファイバ
2aに入射した光パルスは、光分岐器4で分岐され、各
センサ3,光ファイバ2bを経由して受光器6に戻る。
受光器6では、各物理量センサ3の位置に対応した遅延
時間毎に受光パルスを検出する。その後、信号処理装置
7により、往復の光ファイバ2a,2b中、あるいは分
岐器4による光損失を補正し、図8に示すようなセンサ
部パルス信号11を測定用時系列パルス列として得る。
そして、このような測定用時系列パルス列に基づいてセ
ンサ出力(物理量)が求めるようになっている。なお、
図中、符号12はバックグラウンドノイズを示す。
On the other hand, in the transmission type time division system of FIG. 7, the optical branching device 4 is provided at each corresponding position of the two optical fibers 2a and 2b.
And the optical physical quantity sensor 3 is connected between these branching devices 4. One end of the optical fiber 2a is connected to the optical pulse generator 5 of the measuring device 8, and one end of the optical fiber 2b is connected to the light receiver 6. The optical pulse incident on the optical fiber 2a from the optical pulse generator 5 is branched by the optical branching device 4, and returns to the light receiver 6 via each sensor 3 and the optical fiber 2b.
The light receiver 6 detects a light reception pulse at each delay time corresponding to the position of each physical quantity sensor 3. After that, the signal processing device 7 corrects the optical loss in the reciprocating optical fibers 2a and 2b or the branching device 4 to obtain a sensor pulse signal 11 as shown in FIG. 8 as a measurement time series pulse train.
Then, the sensor output (physical quantity) is obtained based on such a time series pulse train for measurement. In addition,
In the figure, reference numeral 12 indicates background noise.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の光ファイバ式分布物理量計測システムにお
いては、以下のような種々の問題点が存在した。
However, the conventional optical fiber type distributed physical quantity measuring system as described above has the following various problems.

【0005】図6に示したOTDR装置1を用いた方式
では、OTDR装置1の近傍の物理量センサ3の損失が
大きくなると信号が減衰し、これによって遠方のセンサ
(後方センサ)からの情報が得られなくなることがあっ
た。
In the system using the OTDR device 1 shown in FIG. 6, the signal is attenuated when the loss of the physical quantity sensor 3 in the vicinity of the OTDR device 1 is increased, whereby information from a distant sensor (rear sensor) is obtained. Sometimes I couldn't.

【0006】一方、図7に示した透過形時分割方式で
は、OTDR方式のような問題はないが、光パルス発生
器5の出力変動や受光器6の受光感度に変動が生じる
と、受光パルス信号レベルも変化し、光式物理量センサ
3による検出信号を正確に把握することが困難であっ
た。そこで、光パルス発生器5及び受光器6に安定化機
構を付加することも考えられるが、装置が大掛かりで経
済性に欠けるという問題点がある。また、光ファイバ2
a,2bに曲がり等のマイクロベンディングロスが生じ
た場合、受光パルス信号のレベルが変化し、正確な測定
を行えないという問題点がある。
On the other hand, the transmission type time division system shown in FIG. 7 does not have the problem of the OTDR system, but when the output fluctuation of the optical pulse generator 5 or the light receiving sensitivity of the light receiving unit 6 fluctuates, the light receiving pulse is generated. The signal level also changed, and it was difficult to accurately grasp the detection signal from the optical physical quantity sensor 3. Therefore, it is conceivable to add a stabilizing mechanism to the optical pulse generator 5 and the light receiver 6, but there is a problem that the device is large and economically disadvantageous. Also, the optical fiber 2
When microbending loss such as bending occurs in a and 2b, there is a problem that the level of the received light pulse signal changes and accurate measurement cannot be performed.

【0007】更に、従来の方式によると、複数種の物理
量を測定する場合、測定物理量毎にシステムを複数構築
する必要があり、光ファイバ線心数や装置台数の増加に
より、全体のシステムとして非常に大きく且つ高価にな
ってしまう。
Furthermore, according to the conventional method, when measuring a plurality of types of physical quantities, it is necessary to construct a plurality of systems for each measured physical quantity, and due to an increase in the number of optical fiber cores and the number of devices, the overall system is extremely difficult. It becomes big and expensive.

【0008】[0008]

【発明の目的】従って、本発明の第1の目的は、低コス
トでありながら精度の高い測定を行い得る光ファイバ式
物理量計測システムを提供することにある。また、本発
明の第2の目的は、複数の物理量を一括測定できる低コ
スト且つコンパクトな光ファイバ式物理量計測システム
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is, therefore, a first object of the present invention to provide an optical fiber type physical quantity measuring system capable of performing highly accurate measurement at low cost. A second object of the present invention is to provide a low cost and compact optical fiber type physical quantity measuring system capable of collectively measuring a plurality of physical quantities.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は上記第1の目的
を達成するために、第1の光ファイバと第2の光ファイ
バの間にセンサを接続し、光パルス発生器から射出され
た光パルスを第1の光ファイバ,センサ,第2の光ファ
イバの経路で透過させ、これを測定用時系列パルスとし
て検出し、センサにおける光パルスの強度変化に基づい
て当該センサ部における所定の物理量を計測する光ファ
イバ式物理量計測システムにおいて、センサにおける物
理量の変化に影響を受けないように、第1の光ファイバ
と第2の光ファイバの間に接続された参照用光ファイバ
と、第1及び第2の光ファイバ内で発生する後方散乱光
のうち少なくともレーリ散乱光を検出する分波器と、参
照用光ファイバを透過した光パルスの強度と、レーリ散
乱光分布を検出する検出手段と、検出手段の出力データ
に基づいて測定用時系列パルスを補正する信号処理部と
を備えている。
According to the present invention, in order to achieve the above-mentioned first object, a sensor is connected between a first optical fiber and a second optical fiber, and the light is emitted from an optical pulse generator. The optical pulse is transmitted through the paths of the first optical fiber, the sensor, and the second optical fiber, and this is detected as a time-series pulse for measurement, and based on the intensity change of the optical pulse in the sensor, a predetermined physical quantity in the sensor unit is detected. In the optical fiber type physical quantity measuring system for measuring the above, a reference optical fiber connected between the first optical fiber and the second optical fiber, and a first and a second optical fiber so as not to be affected by the change of the physical quantity in the sensor. A demultiplexer that detects at least Rayleigh scattered light among the backscattered light generated in the second optical fiber, the intensity of the light pulse that has passed through the reference optical fiber, and the Rayleigh scattered light distribution are detected. It includes a detecting means and a signal processing unit for correcting the time series pulse for measurement based on the output data of the detection means.

【0010】更に、第2の目的を達成するために、上記
分波器をレーリ散乱光の他に第1及び第2の光ファイバ
内で発生するラマン散乱光を検出する構成とし、上記信
号処理部をラマン散乱光の分布に基づいて第1及び第2
の光ファイバに沿った温度分布を計測する構成としてい
る。
Further, in order to achieve the second object, the demultiplexer is configured to detect Raman scattered light generated in the first and second optical fibers in addition to the Rayleigh scattered light, and the signal processing is performed. The first part and the second part based on the distribution of Raman scattered light.
The temperature distribution along the optical fiber is measured.

【0011】[0011]

【作用】以上のように、本発明に係る光ファイバ式物理
量計測システムにおいては、参照用光ファイバを第1の
光ファイバと第2の光ファイバの間に直接接続している
ため、当該参照用光ファイバではセンサにおける物理量
の変化の影響を受けず、光パルス発生器の出力や受光器
の感度の変動がそのまま光損失として現れる。そこで、
この参照用光ファイバにおける光損失に基づいて測定用
時系列パルスを補正することにより、光パルス発生器の
出力や受光器の感度の変動による誤差を確実に除去する
ことができる。更に、分波器によって第1及び第2の光
ファイバ内で発生するレーリ散乱光から第1及び第2の
光ファイバに沿った減衰率(光損失比)を求め、これに
基づいて測定用時系列パルスを補正しているため、光フ
ァイバの曲がり等によるマイクロベンディングロスを確
実に除去できる。
As described above, in the optical fiber type physical quantity measuring system according to the present invention, the reference optical fiber is directly connected between the first optical fiber and the second optical fiber. The optical fiber is not affected by the change in the physical quantity in the sensor, and changes in the output of the optical pulse generator and the sensitivity of the light receiver appear as optical loss as they are. Therefore,
By correcting the measurement time-series pulse based on the optical loss in the reference optical fiber, it is possible to surely remove the error due to the fluctuation of the output of the optical pulse generator and the sensitivity of the light receiver. Furthermore, the demultiplexer determines the attenuation rate (optical loss ratio) along the first and second optical fibers from the Rayleigh scattered light generated in the first and second optical fibers, and based on this, the measurement time Since the series pulse is corrected, the microbending loss due to the bending of the optical fiber can be reliably removed.

【0012】更に、分波器においてレーリ散乱光の他に
第1及び第2の光ファイバ内で発生するラマン散乱光を
検出し、信号処理部によってラマン散乱光の分布に基づ
いて第1及び第2の光ファイバに沿った温度分布を計測
しているため、1つのシステムによって少なくとも3種
類の物理量を計測できることになる。すなわち、従来通
りセンサ部における所定の物理量が測定できる他、レー
リ散乱光の検出により第1及び第2の光ファイバに沿っ
た光損失分布を、ラマン散乱光の検出により第1及び第
2の光ファイバに沿った温度分布を各々計測可能とな
る。
Furthermore, the demultiplexer detects Raman scattered light generated in the first and second optical fibers in addition to the Rayleigh scattered light, and the signal processing unit detects the first and the first Raman scattered light based on the distribution of the Raman scattered light. Since the temperature distribution along the two optical fibers is measured, at least three types of physical quantities can be measured by one system. That is, a predetermined physical quantity in the sensor unit can be measured as usual, and the light loss distribution along the first and second optical fibers can be detected by detecting Rayleigh scattered light, and the first and second light can be detected by detecting Raman scattered light. Each temperature distribution along the fiber can be measured.

【0013】[0013]

【実施例】次に、本発明の一実施例を添付図面を参照し
つつ詳細に説明する。図1には、実施例に係る光ファイ
バ式多点物理量計測システムの構成が示されている。こ
の光ファイバ式多点物理量計測システムは、物理量を検
出するのに必要な光データを得るためのセンサ部30
と、このセンサ部30の出力データから所定の物理量を
計測する計測部32とから構成されている。
An embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows the configuration of an optical fiber type multipoint physical quantity measuring system according to an embodiment. This optical fiber type multipoint physical quantity measuring system is provided with a sensor unit 30 for obtaining optical data necessary for detecting a physical quantity.
And a measuring unit 32 that measures a predetermined physical quantity from the output data of the sensor unit 30.

【0014】センサ部30は、長手方向に平行に配置さ
れた2本の光ファイバ(第1光ファイバ34,第2光フ
ァイバ36)と、両ファイバ34,36の途中に所定間
隔で設置された光分岐器4a〜4d,16a〜16d,
18,20と、対向する光分岐器4a−16a,4b−
16b,4c−16c,4d−16dの間にそれぞれ接
続された光物理量センサ3a〜3dとから構成されてい
る。なお、分岐器18,20間には光式物理量センサは
接続されず、両分岐器18,20は参照用光ファイバ2
2によって接続されている。
The sensor unit 30 is provided with two optical fibers (first optical fiber 34 and second optical fiber 36) arranged in parallel to the longitudinal direction and a predetermined interval in the middle of both fibers 34, 36. Optical splitters 4a-4d, 16a-16d,
18, 20 and the optical splitters 4a-16a, 4b-opposing each other
16b, 4c-16c, and 4d-16d, and optical physical quantity sensors 3a to 3d respectively connected. An optical physical quantity sensor is not connected between the branchers 18 and 20, and both branchers 18 and 20 are connected to the reference optical fiber 2
Connected by two.

【0015】計測部32は、光パルス発生器5と、光パ
ルス発生器5から射出されたパルス光を第1及び第2の
光ファイバ34,36の何れか一方に選択的に導く(第
1モードと第2モードを切り換える)光スイッチ15
と、光パルス発生器5から射出された光パルスをセンサ
部30側に導くとともに、光ファイバ34からの後方散
乱光を検出(分波)する分波器9と、分波器9又は光ス
イッチ15を介してセンサ部30から戻った光パルスを
受光する受光器40と、受光器40の出力信号に基づい
て所定の物理量を測定する信号処理装置42とから構成
されている。
The measuring unit 32 selectively guides the optical pulse generator 5 and the pulsed light emitted from the optical pulse generator 5 to either one of the first and second optical fibers 34 and 36 (first Optical switch 15 for switching between the mode and the second mode
And a demultiplexer 9 for guiding (demultiplexing) the backscattered light from the optical fiber 34 while guiding the optical pulse emitted from the optical pulse generator 5 to the sensor unit 30 side, and the demultiplexer 9 or the optical switch. The light receiver 40 receives the light pulse returned from the sensor unit 30 via 15, and the signal processing device 42 that measures a predetermined physical quantity based on the output signal of the light receiver 40.

【0016】次に、以上のように構成された実施例の作
用について説明する。先ず、光スイッチ15を第1モー
ド(第1光ファイバ34に入射光を導く)に設定する。
すると、光パルス発生器5から射出された光パルスは、
光分波器9を介して光スイッチ15で選択された第1光
ファイバ34に入射し、当該光ファイバ34の長手方向
に伝搬する。そして、入射光パルスの一部が分岐器1
8,4a〜4dで分岐されて、第2光ファイバ36方向
に枝分かれする。
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described. First, the optical switch 15 is set to the first mode (the incident light is guided to the first optical fiber 34).
Then, the optical pulse emitted from the optical pulse generator 5 is
The light enters the first optical fiber 34 selected by the optical switch 15 via the optical demultiplexer 9 and propagates in the longitudinal direction of the optical fiber 34. Then, part of the incident light pulse is output from the branching device 1.
It is branched at 8, 4a to 4d and branched toward the second optical fiber 36.

【0017】第2光ファイバ36及び光スイッチ15を
経由して受光器6に受信された光情報は、電気信号に変
換された後、光分岐器18,4a〜4dの位置に対応し
た遅延時間に基づき、測定用時系列パルス信号として検
出される。また、第1光ファイバ34内で発生する散乱
光のうち後方散乱光成分は光スイッチ15を介して分波
器9に戻り、レーリ散乱光信号とラマン散乱光信号に分
波された後、各々受光器40で電気信号に変換される。
このように、受光器40では、レーリ散乱光信号,ラマ
ン散乱光信号,測定用時系列パルス信号の3種類の光情
報が検出される。そして、これらの各信号は信号処理装
置42に送られる。
The optical information received by the photodetector 6 via the second optical fiber 36 and the optical switch 15 is converted into an electric signal, and then the delay time corresponding to the position of the optical branching device 18, 4a-4d. Is detected as a measurement time-series pulse signal. In addition, the backscattered light component of the scattered light generated in the first optical fiber 34 returns to the demultiplexer 9 via the optical switch 15 and is demultiplexed into the Rayleigh scattered light signal and the Raman scattered light signal. The light receiver 40 converts the electric signal.
In this way, the light receiver 40 detects three types of optical information: the Rayleigh scattered light signal, the Raman scattered light signal, and the measurement time-series pulse signal. Then, each of these signals is sent to the signal processing device 42.

【0018】図2には、上記のように検出された測定用
時系列パルス波形が示されている。各光パルス信号レベ
ルはバックグラウンドノイズ12のレベルより十分高
く、参照用光ファイバ22を透過した参照レベル10か
ら順に各センサ部パルス信号11a〜11dが検出され
る。
FIG. 2 shows the time series pulse waveform for measurement detected as described above. Each optical pulse signal level is sufficiently higher than the level of the background noise 12, and the sensor section pulse signals 11a to 11d are detected in order from the reference level 10 transmitted through the reference optical fiber 22.

【0019】図3には、レーリ散乱光の分布波形が示さ
れている。分岐器18での反射ピーク14から各センサ
3a〜3dの位置が評定される。一方、散乱光分布波形
の勾配から、第1光ファイバ34の光損失が検出(算
出)され、光ファイバ34の途中で局部的な屈曲等によ
り損失が変化すると、図の13で示すように変曲点とし
て検出される。この場合、図2の11bと11cの間、
すなわち分岐器4bと4cの間で光ファイバ34の損失
変化(ベンディング)が発生したことが判明する。
FIG. 3 shows a distribution waveform of Rayleigh scattered light. The position of each of the sensors 3a to 3d is evaluated from the reflection peak 14 at the branching device 18. On the other hand, when the optical loss of the first optical fiber 34 is detected (calculated) from the gradient of the scattered light distribution waveform and the loss changes due to local bending or the like in the middle of the optical fiber 34, it changes as shown by 13 in FIG. It is detected as a bending point. In this case, between 11b and 11c in FIG.
That is, it is found that the loss change (bending) of the optical fiber 34 occurs between the branchers 4b and 4c.

【0020】信号処理装置42では、上記のように得ら
れたレーリ散乱光分布(図3)から第1光ファイバ34
の損失距離特性を求め、この特性と参照用光ファイバ2
2を透過した参照レベル10(図2)を用いて、上記測
定用時系列パルス(図2)を補正し、各センサ3a〜3
dにおける相対強度(図4)を求める。このように、本
実施例においては、参照用光ファイバ22を透過する光
パルスの強度分布に基づいてセンサ3a〜3dを透過し
た測定用時系列パルスを補正しているため、光パルス発
生器5の出力や受光器40の感度の変動による誤差が消
去される。また、光ファイバ34内で発生するレーリ散
乱光分布により当該光ファイバ34に沿った減衰率(光
損失比)を求め、これに基づいて測定用時系列パルスを
補正しているため、光ファイバ34の曲がり等によるマ
イクロベンディングロスを消去できる。そして、上記相
対強度(図4)に基づいて各センサ3a〜3dの所定の
物理量を算出する。一方、ラマン散乱光の2成分である
ストークス光とアンチストークス光の信号強度比から第
1光ファイバ34に沿った温度分布(図5)を求める。
In the signal processing device 42, the first optical fiber 34 is calculated from the Rayleigh scattered light distribution (FIG. 3) obtained as described above.
The loss distance characteristic of the reference optical fiber 2
2 is used to correct the measurement time series pulse (FIG. 2), and each of the sensors 3a to 3 is corrected.
The relative intensity at d (FIG. 4) is determined. As described above, in the present embodiment, the measurement time series pulse transmitted through the sensors 3a to 3d is corrected based on the intensity distribution of the light pulse transmitted through the reference optical fiber 22, and thus the optical pulse generator 5 is used. The error due to the change in the output and the sensitivity of the light receiver 40 is eliminated. In addition, since the attenuation rate (optical loss ratio) along the optical fiber 34 is obtained from the Rayleigh scattered light distribution generated in the optical fiber 34, and the time series pulse for measurement is corrected based on this, the optical fiber 34 It is possible to eliminate the micro-bending loss due to the bending of the. Then, a predetermined physical quantity of each of the sensors 3a to 3d is calculated based on the relative intensity (FIG. 4). On the other hand, the temperature distribution (FIG. 5) along the first optical fiber 34 is obtained from the signal intensity ratio of the Stokes light and the anti-Stokes light, which are the two components of the Raman scattered light.

【0021】その後、光スイッチ15を第2モード(第
2光ファイバ36に入射光を導く)に切り換えて、光パ
ルス発生器5から射出された光パルスを第2光ファイバ
36に導き、第1光ファイバ34の場合と同様に、光フ
ァイバ36内で発生するレーリ散乱光及びラマン散乱光
を検出する。そして、信号処理装置42では、上記のよ
うな後方散乱光から第2光ファイバ36の損失距離特性
及び温度分布を求める。
After that, the optical switch 15 is switched to the second mode (the incident light is guided to the second optical fiber 36), the optical pulse emitted from the optical pulse generator 5 is guided to the second optical fiber 36, and the first As in the case of the optical fiber 34, Rayleigh scattered light and Raman scattered light generated in the optical fiber 36 are detected. Then, the signal processing device 42 obtains the loss distance characteristic and the temperature distribution of the second optical fiber 36 from the above backscattered light.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光フ
ァイバ式物理量計測システムは、参照用光ファイバの損
失特性及びレーリ散乱光による後方散乱光分布に基づい
て、センサを透過する測定用時系列パルスを補正してい
るため、精度の高い測定ができるという効果がある。す
なわち、参照用光ファイバにおける光損失に基づいて測
定用時系列パルスを補正することにより、光パルス発生
器の出力や受光器の感度お変動による誤差を除去するこ
とができる。また、レーリ散乱光分布により第1及び第
2の光ファイバに沿った減衰率(光損失比)を求め、こ
れに基づいて測定用時系列パルスを補正しているため、
光ファイバの曲がり等によるマイクロベンディングロス
を除去できる。
As described above, the optical fiber type physical quantity measuring system according to the present invention is based on the loss characteristic of the reference optical fiber and the backscattered light distribution due to Rayleigh scattered light, and is used for measurement through the sensor. Since the series pulse is corrected, there is an effect that highly accurate measurement can be performed. That is, by correcting the measurement time-series pulse based on the optical loss in the reference optical fiber, it is possible to remove the error due to the fluctuation of the output of the optical pulse generator and the sensitivity of the light receiver. Further, since the attenuation rate (optical loss ratio) along the first and second optical fibers is obtained from the Rayleigh scattered light distribution and the measurement time series pulse is corrected based on this,
Microbending loss due to bending of the optical fiber can be eliminated.

【0023】更に、分波器においてレーリ散乱光の他に
光ファイバ内で発生するラマン散乱光を検出し、信号処
理部によってラマン散乱光の分布に基づいて光ファイバ
に沿った温度分布を計測しているため、1つのコンパク
ト且つ低コストなシステムによって複数(少なくとも3
種類)の物理量の計測を行えるという効果がある。
Further, in the demultiplexer, Raman scattered light generated in the optical fiber is detected in addition to the Rayleigh scattered light, and the signal processor measures the temperature distribution along the optical fiber based on the distribution of the Raman scattered light. Multiple (at least 3
There is an effect that the physical quantity of (type) can be measured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明の一実施例に係る光ファイバ式
多点物理量計測システムの構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical fiber type multipoint physical quantity measuring system according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は、実施例の作用を説明するためのグラフ
である。
FIG. 2 is a graph for explaining the operation of the embodiment.

【図3】図3は、実施例の作用を説明するためのグラフ
である。
FIG. 3 is a graph for explaining the operation of the embodiment.

【図4】図4は、実施例の作用を説明するためのグラフ
である。
FIG. 4 is a graph for explaining the operation of the embodiment.

【図5】図5は、実施例の作用を説明するためのグラフ
である。
FIG. 5 is a graph for explaining the operation of the embodiment.

【図6】図6は、従来の光ファイバ式多点物理量計測シ
ステムの構成を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a conventional optical fiber type multipoint physical quantity measuring system.

【図7】図7は、従来の光ファイバ式多点物理量計測シ
ステムの構成を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a conventional optical fiber type multipoint physical quantity measuring system.

【図8】図8は、従来技術の作用を説明するためのグラ
フである。
FIG. 8 is a graph for explaining the operation of the conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3a〜3d 物理量センサ 4a〜4d,16a〜16d,18,20 分岐器 5 光パルス発生器 9 分波器 15 光スイッチ 22 参照用光ファイバ 30 センサ部 32 計測部 34 第1光ファイバ 36 第2光ファイバ 40 受光器 42 信号処理装置 3a-3d Physical quantity sensor 4a-4d, 16a-16d, 18, 20 Brancher 5 Optical pulse generator 9 Demultiplexer 15 Optical switch 22 Reference optical fiber 30 Sensor part 32 Measuring part 34 1st optical fiber 36 2nd light Fiber 40 Light receiver 42 Signal processing device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋場 圭一 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社日高工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Keiichi Hashiba 5-1-1 Hidaka-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Cable Co., Ltd. Hidaka factory

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 並列的に配置された第1の光ファイバ及
び第2の光ファイバと、これら2本の光ファイバの間に
接続されたセンサと、前記第1の光ファイバに所定の光
パルスを供給する光パルス発生器とを備え、前記第1の
光ファイバ,前記センサ,前記第2の光ファイバの経路
で透過した前記光パルスを測定用時系列パルスとして検
出し、この測定用時系列パルスに基づいて前記センサ部
における所定の物理量を計測する光ファイバ式物理量計
測システムにおいて、 前記センサにおける物理量の変化に影響を受けないよう
に、前記第1の光ファイバと前記第2の光ファイバの間
に接続された参照用光ファイバと、 前記第1及び第2
の光ファイバ内で発生する後方散乱光のうち少なくとも
レーリ散乱光を検出する分波器と、 前記参照用光ファイバを透過した光パルスの強度と、前
記レーリ散乱光分布を検出する検出手段と、 前記検出手段の出力データに基づいて、前記測定用時系
列パルスを補正する信号処理部とを備えたことを特徴と
する光ファイバ式物理量計測システム。
1. A first optical fiber and a second optical fiber arranged in parallel, a sensor connected between these two optical fibers, and a predetermined optical pulse to the first optical fiber. And an optical pulse generator for supplying the optical pulse generator for detecting the optical pulse transmitted through the paths of the first optical fiber, the sensor, and the second optical fiber as a measurement time series pulse, and measuring the time series. In an optical fiber type physical quantity measuring system for measuring a predetermined physical quantity in the sensor unit based on a pulse, in the first optical fiber and the second optical fiber, the physical quantity of the first optical fiber and the second optical fiber are prevented from being affected by the change of the physical quantity in the sensor. A reference optical fiber connected between the first and second optical fibers,
Of the backscattered light generated in the optical fiber of the demultiplexer that detects at least Rayleigh scattered light, the intensity of the optical pulse that has passed through the reference optical fiber, the detection means for detecting the Rayleigh scattered light distribution, An optical fiber type physical quantity measuring system, comprising: a signal processing unit that corrects the measuring time series pulse based on output data of the detecting means.
【請求項2】 前記分波器が、前記レーリ散乱光の他に
前記第1及び第2の光ファイバ内で発生するラマン散乱
光を検出する構成であり、 前記信号処理部が、前記ラマン散乱光の分布に基づいて
前記第1及び第2の光ファイバに沿った温度分布を計測
する構成であることを特徴とする請求項1記載の光ファ
イバ式物理量計測システム。
2. The demultiplexer is configured to detect Raman scattered light generated in the first and second optical fibers in addition to the Rayleigh scattered light, and the signal processing unit is the Raman scattered light. The optical fiber type physical quantity measuring system according to claim 1, wherein the temperature distribution along the first and second optical fibers is measured based on the distribution of light.
【請求項3】 前記光ファイバ式物理量計測システム
が、更に、前記光パルス発生器から射出された光パルス
を前記第1の光ファイバと前記第2の光ファイバとに選
択的に導く光スイッチを備えていることを徴とする請求
項1又は2記載の光ファイバ式物理量計測システム。
3. The optical fiber type physical quantity measuring system further includes an optical switch for selectively guiding the optical pulse emitted from the optical pulse generator to the first optical fiber and the second optical fiber. The optical fiber type physical quantity measuring system according to claim 1 or 2, characterized in that it is provided.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114777898A (en) * 2022-03-28 2022-07-22 中国人民解放军国防科技大学 Symmetrical time division multiplexing structure and high-reliability optical fiber hydrophone array system

Cited By (2)

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CN114777898A (en) * 2022-03-28 2022-07-22 中国人民解放军国防科技大学 Symmetrical time division multiplexing structure and high-reliability optical fiber hydrophone array system
CN114777898B (en) * 2022-03-28 2024-03-26 中国人民解放军国防科技大学 Symmetrical time division multiplexing structure and high-reliability optical fiber hydrophone array system

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