CN101506637A - 光纤特性分布传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光纤特性分布传感器，其具有用于在温度分布测定等中有效地减少位置测定误差的构造。该传感器具有光纤部，用于使探测光和泵浦光相对地入射，其一部分设置在测定对象物上。光纤部包含标记部，事先在该光纤部以正常状态设置的状态下，测定标记部的BGS形状相关数据。在一边测定BGS的形状相关数据一边计算光纤部沿长度方向的特性分布时，作为一个例子，通过使探测光及泵浦光的相位差扫描范围改变，而对计算的增益产生位置进行误差校正。相位差扫描范围的改变量由测定时相位差和基准相位差的差值确定，该测定时相位差是在测定反映标记部中产生的增益的BGS时的相位差，该基准相位差是在事先测定该标记部中的BGS的已知的形状相关数据时的相位差。

Description

光纤特性分布传感器
技术领域
本发明涉及一种利用从光纤输出的布里渊散射产生的增益，进行温度测定及变形测定的光纤特性分布传感器。
背景技术
反映通过光纤内发生的布里渊散射而得到的增益的布里渊增益频谱(以下，称为BGS)的形状，随着光纤内该布里渊散射的增益产生位置的温度及变形不同而变化。已知利用该变化测定温度及变形的技术。
在下述非专利文献1中，记载了使用BOCDA(B rillouin OpticalCorrelation Domain Analysis)测定光纤变形的技术。BOCDA是使探测光及泵浦光从测定用光纤的两端相对地入射，在测定用光纤内两者的相位一致的位置上产生增益的技术。在下述非专利文献1记载的技术中，通过使探测光及泵浦光的相位差变化，而在测定用光纤的各位置产生增益，通过测定各增益的BGS，求出测定用光纤的变形分布。
非专利文献1：“Kazuo HOTATE，et al.，「Simplified System ofFiber Brillouin Optical Correlation Domain Analysis for DistributedStrain Sensing」，第16回光フアイバセンサ国際会議(OFS—16)”，2003年10月，We2—3，p.290—293
发明内容
本发明人对现有技术进行了研究，其结果发现下述课题。即，在上述非专利文献1记载的BOCDA中，探测光及泵浦光的相位差如下述所示进行设定。首先，由波形发生器输出与用于指定相位差的指示值对应而以某频率、振幅进行调制后的注入电流。将该输出的注入电流输入至DFB—LD，分别输出进行光频调制后的探测光及泵浦光。输出的探测光经由延迟用光纤输入至测定用光纤。
但是，从波形发生器输出的与指示值对应的注入电流、以及与注入电流对应的DFB—LD的光频响应特性，随时间推移而变化。因此，从DFB—LD输出的泵浦光及探测光的相位差的实际值，相对于指示值随时间推移而变化。
另外，如果施加在延迟用光纤上的拉伸张力或者温度产生变化，则探测光的光路长度变化。如果探测光的光路长度变化，则输入至测定用光纤时的探测光的相位变化。
由于上述原因，测定用光纤中的各位置处的相位差相对于设定的值发生变化，基于指示值所示的相位差以及延迟用光纤施加的延迟而计算出的温度测定位置出现偏差。在此情况下，基于BGS形状的温度分布测定产生误差。
本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种光纤特性分布传感器，其具有用于在温度分布及变形分布等特性分布的测定中有效地减少位置测定误差的构造。
本发明所涉及的光纤特性分布传感器具有光纤部，其包含长度方向上的位置已知、且该位置处的BGS变化也已知的标记部，该光纤特性分布传感器具有用于对由该光纤部的标记部的测定出的位置信息和已知的位置信息不同这一情况导致的测定误差进行校正的构造。作为该误差校正的方法具有：对探测光和泵浦光的相位差进行校正，以使得标记部的测定出的位置信息与已知的位置信息一致的方法；以及基于标记部的测定出的位置信息和已知的位置信息之间的偏差，对位置测定结果进行校正的方法。另外，在对探测光和泵浦光之间的相位差进行校正时，存在如下调整方法：利用测定出的相位差和已知的相位差之间的差值进行调整；以及使测定出的BGS与已知的BGS一致而进行调整。
在利用测定出的相位差和已知的相位差之间的差值进行调整的情况下，本发明所涉及的光纤特性分布传感器具有光源系统、光纤部、相位差调整部、频谱测定部、相位差差值计算部、位置计算部、特性计算部、以及特性分布计算部。
光源系统输出探测光及泵浦光。光纤部的至少一部分设置在测定对象物上，其两端与光源系统光学连接，以从一端输入探测光，另一方面，从另一端输入泵浦光。另外，光纤部包含配置在规定位置上的标记部。此外，对于该标记部，作为与通过布里渊散射而得到增益的探测光的BGS的形状相关的基准数据，事先在该光纤部以正常状态设置的状态下，测定与该BGS的形状相关的数据，其中，该布里渊散射是伴随着探测光及泵浦光的传输而产生的。相位差调整部对从光源系统输出的探测光及泵浦光的相位差进行调整。频谱测定部一边作为来自光纤部的输出光，对通过布里渊散射而得到增益的探测光进行受光，一边测定与BGS的形状相关的数据，该布里渊散射是伴随着探测光及泵浦光的传输而产生的。相位差差值计算部计算测定时相位差和基准相位差的差值，该测定时相位差是在由频谱测定部测定反映标记部中产生的增益的BGS时的探测光及泵浦光的相位差，该基准相位差是在测定与标记部相关的基准数据时的探测光及泵浦光的相位差。位置计算部利用由计时部提供的计数值信息，确定所测定的BGS的产生位置。特性计算部针对每个由频谱测定部测定出的BGS，从与其形状相关的数据中提取光纤部的各部分的特性信息(温度或变形)。特性分布计算部根据由位置计算部计算出的与产生位置相关的信息、和由特性计算部计算出的与特性相关的信息，计算光纤部沿长度方向的特性分布。
特别地，在本发明所涉及的光纤特性分布传感器中，相位差调整部通过按照由相位差差值计算部计算出的差值来改变相位差的扫描范围，从而调整从光源系统输出的探测光及泵浦光的相位差。即，由于相位差调整部按照从光源系统输出的探测光和泵浦光的相位差的变化量来改变相位差的扫描范围，所以与该改变量相应地对由位置计算部计算的增益产生位置进行误差校正。
另外，在利用测定出的相位差和已知的相位差的差值进行调整的情况下，本发明所涉及的光纤特性分布传感器也可以在上述的光源系统、光纤部、相位差调整部、频谱测定部、相位差差值计算部、位置计算部、特性计算部、特性分布计算部的基础上，还具有：光延迟器，其对探测光及泵浦光中的至少任意一方施加延迟；以及延迟调整部，其对该光延迟器施加的延迟进行调整。在此情况下，延迟调整部基于由相位差差值计算部计算出的差值，对光延迟器所施加的延迟进行调整。
另外，本发明所涉及的光纤特性分布传感器也可以具有计时部，其提供计数值，该计数值用于得到计算光纤部沿长度方向的特性分布时的位置信息。在此情况下，由计时部提供作为位置信息的计数值，针对每个提供的计数值，对从光源系统输出的探测光及泵浦光的相位差进行调整。从光源系统输出的探测光及泵浦光相对地入射至光纤部。伴随着探测光及泵浦光的传输而产生布里渊散射光，通过产生的布里渊散射而得到增益的探测光从光纤部输出。通过频谱测定部，针对每个计数值测定与其BGS的形状相关的数据。另外，在光纤部中设置有标记部，事先得到与该标记部中产生的增益的BGS的形状相关的数据作为基准数据(在光纤部以规定温度且没有施加变形的正常状态设置的状态下进行测定)。另外，通过相位差差值计算部计算测定时相位差和基准相位差的差值，该测定时相位差是在由频谱测定部测定反映标记部中产生的增益的BGS时的探测光及泵浦光的相位差，该基准相位差是在测定与标记部相关的基准数据时的探测光及泵浦光的相位差。然后，通过位置计算部基于由计时部提供的计数值确定BGS的产生位置。通过特性计算部从与测定出的BGS的形状相关的数据中提取与特性(温度或变形)相关的信息，根据由位置计算部计算出的与产生位置相关的信息、和由特性计算部计算出的特性信息，通过特性分布计算部计算特性分布。另外，相位差调整部通过按照由相位差差值计算部计算出的差值来改变相位差的扫描范围，从而调整从光源系统输出的探测光及泵浦光的相位差。通过该结构，可以减少位置的测定误差。
在进行使测定出的BGS与已知的BGS一致的调整的情况下，本发明所涉及的光纤特性分布传感器，也可以具有光源系统、相位差调整部、光延迟器、光纤部、频谱测定部、位置计算部、特性计算部、特性分布计算部、以及延迟调整部。
光源系统输出探测光及泵浦光。相位差调整部对从光源系统输出的上述探测光及泵浦光的相位差进行调整。光延迟器对探测光及泵浦光中的至少任意一方施加延迟。光纤部的至少一部分设置在测定对象物上，其两端与光源系统光学连接，以从一端输入探测光，另一方面，从另一端输入泵浦光。另外，光纤部包含配置在规定位置上的标记部。此外，对于该标记部，作为与通过布里渊散射而得到增益的探测光的BGS的形状相关的基准数据，事先在该光纤部以正常状态设置的状态下，测定与该BGS的形状相关的数据，其中，该布里渊散射是伴随着探测光及泵浦光的传输而产生的。频谱测定部作为来自光纤部的输出光，对通过布里渊散射而得到增益的探测光进行受光，对与受光的探测光通过布里渊散射而得到的增益的频谱即BGS的形状相关的数据进行测定，该布里渊散射是伴随着探测光及泵浦光的传输而产生的。位置计算部基于经由相位差调整部调整的探测光及泵浦光的相位差，计算由频谱测定部测定的BGS的产生位置。特性计算部从与由频谱测定部测定出的BGS的形状相关的数据中，提取光纤部的各部分的特性信息(温度或变形)。特性分布计算部根据由位置计算部计算出的与产生位置相关的信息、和由特性计算部计算出的与特性相关的信息，计算光纤部沿长度方向的特性分布。此外，延迟调整部对光延迟器施加的延迟进行调整，以使得与标记部中的BGS的形状相关的测定数据，和事先测定出的基准数据一致。
通过上述的构造，在本发明中，从光源系统输出通过相位差调整部对相位差进行调整后的探测光及泵浦光。通过光延迟器对探测光和泵浦光中的至少任意一方施加延迟。然后，使探测光及泵浦光相对地入射至光纤部，随着探测光及泵浦光的传输而在光纤部内产生布里渊散射光。然后，通过产生的布里渊散射而得到增益的探测光从光纤部输出。通过频谱测定部测定与该BGS的形状相关的数据。另外，基于经由相位差调整部调整的相位差，通过位置计算部计算BGS的产生位置。通过特性计算部从与测定出的BGS的形状相关的数据中提取与特性(温度或变形)相关的信息。进而，根据分别计算出的与产生位置相关的信息、和与特性相关的信息，通过特性分布计算部计算光纤部沿长度方向的特性分布。另外，事先获得与光纤部上设置的标记部处产生的增益的BGS的形状相关的数据作为基准数据(在光纤部以规定温度且没有施加变形的正常状态设置的状态下进行测定)。通过延迟调整部对由光延迟器施加的延迟进行调整，使得与标记部中的BGS的形状相关的测定数据变为事先测定的基准数据。因此，通过该结构，可以有效地减少特性分布测定中的位置测定误差。
此外，使测定出的BGS与已知的BGS一致的调整，也可以通过如上述构成光纤特性分布传感器实现，其具有光源系统、光纤部、相位差调整部、频谱测定部、相位差差值计算部、位置计算部、特性计算部、以及特性分布计算部。在此情况下，相位差调整部对从光源系统输出的探测光及泵浦光的相位差进行调整，以使得与标记部中的布里渊增益频谱的形状相关的测定数据，和事先测定出的基准数据一致。通过该结构，也可以有效地减少特性分布测定中的位置测定误差。
另外，本发明所涉及的光纤特性分布传感器，也可以具有光源系统、相位差调整部、光纤部、频谱测定部、相位差差值计算部、位置计算部、特性计算部、以及特性分布计算部。
光源系统输出探测光及泵浦光。相位差调整部对从光源系统输出的探测光及泵浦光的相位差进行调整。光纤部的至少一部分设置在测定对象物上，其两端与光源系统光学连接，以从一端输入探测光，另一方面，从另一端输入泵浦光。另外，光纤部包含配置在规定位置上的标记部。此外，对于该标记部，作为与通过布里渊散射而得到增益的探测光的BGS的形状相关的基准数据，事先在该光纤部以正常状态设置的状态下，测定与该BGS的形状相关的数据，其中，该布里渊散射是伴随着探测光及泵浦光的传输而产生的。频谱测定部作为来自光纤部的输出光，对通过布里渊散射而得到增益的探测光进行受光，对与受光的探测光通过布里渊散射而得到的增益的频谱即BGS的形状相关的数据进行测定，该布里渊散射是伴随着探测光及泵浦光的传输而产生的。相位差差值计算部计算测定时相位差和基准相位差的差值，该测定时相位差是在由频谱测定部测定反映标记部中产生的增益的BGS时的探测光及泵浦光的相位差，该基准相位差是在测定与标记部相关的基准数据时的探测光及泵浦光的相位差。位置计算部基于经由相位差调整部调整的探测光及泵浦光的相位差、和由相位差差值计算部计算出的差值，计算由频谱测定部测定的BGS的产生位置。特性计算部从与由频谱测定部测定出的BGS的形状相关的数据中，提取光纤部的各部分的特性信息(温度或变形)。此外，特性分布计算部根据由位置计算部计算出的与产生位置相关的信息、和由特性计算部计算出的与特性相关的信息，计算光纤部沿长度方向的特性分布。
通过上述的结构，在本发明中，从光源系统输出通过相位差调整部对相位差进行调整后的探测光及泵浦光。然后，使探测光及泵浦光相对地入射至光纤部，伴随着探测光及泵浦光的传输而在光纤部内产生布里渊散射光。通过产生的布里渊散射而得到增益的探测光从光纤部输出。通过频谱测定部测定与该布里渊散射光的BGS的形状相关的数据。另外，事先得到与光纤部上设置的标记部处产生的增益的BGS的形状相关的数据作为基准数据(在光纤部以规定温度且没有施加变形的正常状态设置的状态下进行测定)。通过相位差差值计算部计算测定相位差和基准相位差的差值，该测定相位差是得到与标记部中的BGS的形状相关的测定数据时的探测光及泵浦光的相位差，该基准相位差是在得到事先测定的基准数据时的探测光及泵浦光的相位差。基于经由相位差调整部调整的相位差、和由相位差差值计算部计算出的差值，通过位置计算部计算BGS的产生位置。通过特性计算部从与测定出的BGS的形状相关的数据中提取与特性相关的信息。然后，根据如上述所示计算出的与产生位置相关的信息、和与特性相关的信息，通过特性分布计算部计算特性分布。通过该结构，也可以有效地减少特性分布测定中的位置测定误差。
优选相位差调整部通过按照由相位差差值计算部计算出的差值来改变相位差的扫描范围，从而调整从光源系统输出的探测光及泵浦光的相位差。
此外，本发明所涉及的各实施例，可以通过下述的详细说明及附图进一步地充分理解。这些实施例是单纯为了例示而示出的，不能认为本发明限定于此。
另外，本发明的更多应用范围根据下面的详细说明可以明确。虽然详细说明及特定的事例示出了本发明的优选实施例，但仅是为了例示而示出的，本发明的范围中的各种变形及改进，本领域技术人员显然能够根据该详细说明轻易地得到。
发明的效果
根据本发明，可以减少温度分布测定中的位置测定误差。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的光纤特性分布传感器的第1实施例的结构的图。
图2是表示BGS的曲线图。
图3是表示本发明所涉及的光纤特性分布传感器的第2实施例的结构的图。
图4是表示本发明所涉及的光纤特性分布传感器的第3实施例的结构的图。
标号的说明
1～3…光纤特性分布传感器，11…光源，12…光纤部，13…计时部，14…相位差调整部，15…频谱测定部，16…相位差差值计算部，17、17a、17b…位置计算部，18…特性计算部，19…特性分布计算部，20…第1光纤，21…第2光纤，22…标记部，31…光延迟器，32…延迟调整部。
具体实施方式
下面，参照图1～4详细说明本发明所涉及的光纤特性分布传感器的各实施例。此外，在附图的说明中，对相同要素、相同部分标注相同标号，省略重复说明。
(第1实施例)
图1是表示本发明所涉及的光纤特性分布传感器的第1实施例的结构的图。本第1实施例所涉及的光纤特性分布传感器1为下述装置，即，利用将一部分以与测定对象物M抵接的状态配置的光纤部12作为传感器，基于从该光纤部12输出的布里渊散射光的BGS形状相关数据，对测定对象物M的温度分布及变形分布进行测定。
布里渊散射光是通过输入至光纤的泵浦光与由泵浦光在光纤中产生的声波之间的相互作用，从而在与泵浦光的前进方向相反的方向上进行降频变换(down convert)而获得的散射光。该布里渊散射光是通过使探测光和泵浦光相对地入射至光纤内，而在代表入射的探测光和泵浦光之间的相干峰的位置处产生的。BGS是由于布里渊散射而使探测光得到的增益频谱。
图2是表示BGS的曲线图。如图2所示，BGS以算式(1)的洛伦兹型函数表示，其中v表示探测光和泵浦光之间的光频差。
[算式1]
g B ( v ) = g 0 1 + { 2 ( v - v B ) / Δv B } 2 · · · ( 1 )
在算式(1)中，g0表示最大增益，vB表示中心频率，ΔvB表示线宽(半高宽)。最大增益g0、中心频率vB及线宽ΔvB是表征BGS的参数。上述参数依赖于光纤中增益的产生位置的温度而变化。
通过使探测光和泵浦光的相位变化，可以使代表相干峰的位置进行移动，在光纤的沿长度方向的各位置上产生增益。在光纤特性分布传感器1中，通过对反映光纤部12的各位置上产生的增益的BGS进行测定，从而基于该BGS的中心频率，计算增益产生位置处的温度信息、变形信息等测定对象物的特性。另外，基于探测光和泵浦光的相位差，计算各增益产生位置。由此，根据光纤特性分布传感器1，测定光纤部12沿长度方向的特性分布。所谓特性分布至少包括变形分布、温度分布等。
下面，参照图1详细说明光纤特性分布传感器1的结构。此外，以下作为本第1实施例所涉及的光纤特性分布传感器1的结构例，对包括计时部的结构进行说明。光纤特性分布传感器1具有：光源系统11、光纤部12、计时部13、相位差调整部14、频谱测定部15、相位差差值计算部16、位置计算部17、特性计算部18、以及特性分布计算部19。此外，光源系统11可以如上述非专利文献1中公开的那样，由1个光源生成探测光及泵浦光，但在以下的各实施例中，作为光源系统11的结构，示出包括输出探测光的光源11a和输出泵浦光的光源11b的结构。
如上述所示，光源系统11包括输出探测光的光源11a和输出泵浦光的光源11b。
光纤部12的一部分设置在测定对象物M上，该光纤部12与光源系统11光学连接，向其一端输入从光源11a输出的探测光，另一方面，向另一端输入从光源11b输出的泵浦光。另外，从该光纤部12输出通过布里渊散射而得到增益的探测光，该布里渊散射是伴随着探测光及泵浦光的传输而产生的。光纤部12具有彼此串联连接的第1光纤20和第2光纤21。第1光纤20的零色散波长为1310nm，第2光纤21的零色散波长为1550nm。
反映出在第1光纤20和第2光纤21之间的连接部分即标记部22中产生的增益的BGS，是在光纤部12处于正常状态(维持规定温度，同时没有施加不必要的变形的状态)下事先测定的，得到与该BGS的形状相关的测定数据作为基准数据。将该标记部22的覆盖色着色为与其他部分不同的颜色，以可以从外观上进行判别。此外，设置在测定对象物M上的光纤部12的区域(测定对象区域)，也可以浸渍或埋设在测定对象物M内。
计时部13提供用于在计算特性分布时得到位置信息的计数值。
相位差调整部14针对每个计数值调整从光源系统11输出的探测光和泵浦光的相位差。另外，相位差调整部14通过按照由相位差差值计算部16计算出的相位差的差值来改变相位差的扫描范围，从而调整从光源系统11输出的探测光和泵浦光的相位差。此外，相位差调整部14可以分别调整探测光的相位和泵浦光的相位，也可以将一侧光的相位固定，调整另一侧光的相位。另外，相位差调整部14也可以构成为输出表示探测光和泵浦光的相位差的指示值，光源系统11按照该指示值设定探测光和泵浦光的相位差。
频谱测定部15对从光纤部12经过环行器23输出的探测光进行受光，针对每个由计时部13提供的计数值，测定与BGS的形状相关的数据。所谓与BGS的形状相关的数据，是指表征BGS的形状的参数、表示其他峰的形状的数值(例如，从中心频率开始增益减少的部分的斜率值)、及2个峰部的中心频率差等与频谱的独特形状相关的数据。在该实施例中，使用中心频率作为例子。
相位差差值计算部16计算测定相位差相对于基准相位差的差值。即，相位差差值计算部16计算下述相位差之间的差值，即：如上述所示预先得到与标记部22相关的基准数据时的探测光和泵浦光的相位差(基准相位差)；以及在测定与反映出标记部22中实际产生的增益的BGS的形状相关的数据时探测光和泵浦光之间的相位差(测定时相位差)。
位置计算部17基于由计时部13提供的计数值，确定布里渊散射的增益产生位置。
特性计算部18从测定出的与BGS的形状相关的数据中，提取与温度、变形等特性相关的信息。
特性分布计算部19根据由位置计算部17计算出的与产生位置相关的信息、和由特性计算部18计算出的与特性相关的信息，计算光纤部12沿长度方向的特性分布。
下面，说明光纤特性分布传感器1的动作。
首先，使探测光及泵浦光从光源系统11相对地入射至光纤部12。从该光纤部12输出通过布里渊散射而得到增益的探测光，该布里渊散射是伴随着探测光及泵浦光的传输而发生的。然后，频谱测定部15对探测光进行受光，针对每个由计时部13提供的计数值，测定与BGS的形状相关的数据。
在测定了与反映出标记部22中实际产生的增益的BGS的形状相关的数据后，相位差差值计算部16计算基准相位差和测定时相位差的差值，该基准相位差是如上述所示预先得到与标记部22相关的基准数据时的探测光和泵浦光之间的相位差。
相位差调整部14通过按照由相位差差值计算部16计算出的相位差的差值来改变相位差的扫描范围，从而调整从光源系统11输出的探测光和泵浦光的相位差。在将探测光和泵浦光的相位差如上述所示进行调整后的状态下，在光纤部12的测定对象区域中的各位置产生增益，逐个测定与反映该增益的BGS的形状相关的数据。然后，基于由计时部13提供的计数值，通过位置计算部17确定布里渊散射的增益产生位置。
根据针对每个由计时部13提供的计数值而由频谱测定部15测定出的BGS的形状数据，通过特性计算部18提取与特性(温度、变形等)相关的信息。另外，根据由位置计算部17计算出的与产生位置相关的信息、和由特性计算部18计算出的与特性相关的信息，通过特性分布计算部19计算特性分布。
然而，从波形发生器输出的注入电流、以及相对于注入电流的DFB—LD的光频响应特性随时间推移而变化。另外，如果施加在延迟用光纤上的拉伸张力或者温度产生变化，则探测光的光路长度变化。如果探测光的光路长度变化，则探测光和泵浦光的相位差变化。因此，即使设定探测光和泵浦光的相位差，实际的相位差也会变化，使增益产生位置变化。
在本第1实施例所涉及的光纤特性分布传感器1中，利用与光纤部12中的标记部相关的测定时信息、和事先测定出的已知信息，调整探测光和泵浦光的相位差。即，在测定了与反映出标记部22中实际产生的增益的BGS的形状相关的数据后，相位差差值计算部16计算基准相位差和测定时相位差的差值，该基准相位差是如上述所示预先得到与标记部22相关的基准数据时的探测光和泵浦光之间的相位差。相位差调整部14通过按照由该相位差差值计算部16计算出的相位差的差值来改变相位差的扫描范围，从而调整从光源系统11输出的探测光和泵浦光的相位差。因此，可以在特性分布测定中，有效地减少通过布里渊散射产生增益的位置的测定误差。
即，在本第1实施例中，由于相位差调整部14按照从光源系统11输出的探测光和泵浦光的相位差的变化量，来改变相位差的扫描范围，所以可以与该改变量相应地对位置计算部17计算的增益产生位置进行误差校正。如果将测定时相位差设为A1，已知的基准相位差设为A2，相位差的差值设为ΔA，则ΔA＝A1—A2，通过使相位差扫描的扫描范围偏移ΔA，可以对当初的预定范围(测定对象区域)内的特性进行测定。
此外，在具有多个标记部22时，只要使用所需的对象标记中的最大的ΔA，使相位差扫描范围改变即可。另外，设定为在与标记部22的位置对应的相位差位于相位差被改变的那个范围的端部的情况下，使标记部22的测定时相位差成为改变后的范围的端部。
另外，在本第1实施例中，优选将光源系统11、光纤部12、计时部13、相位差调整部14、频谱测定部15、相位差差值计算部16、位置计算部17、特性计算部18、以及特性分布计算部19收容在壳体内。
在本第1实施例中，使标记部22为第1光纤20与第2光纤21的连接部分，但也可以是通过外力施加变形的部分。位于可能受到热及变形的影响的场所时，优选标记部22是将不同种类的光纤进行连接。
(第2实施例)
图3是表示本发明所涉及的光纤特性分布传感器的第2实施例的结构的图。本第2实施例所涉及的光纤特性分布传感器2具有光源系统11、相位差调整部14、光延迟器31、光纤部12、频谱测定部15、位置计算部17a、特性计算部18、特性分布计算部19、以及延迟调整部32。光源系统11、相位差调整部14、光纤部12、频谱测定部15、特性计算部18、以及特性分布计算部19与上述第1实施例相同地起作用。
位置计算部17a基于经由相位差调整部14调整的相位差，计算布里渊散射的增益产生位置。
光延迟器31对从光源系统11所包含的光源11a输出的探测光施加延迟。另外，延迟调整部32对光延迟器31进行调整，以使得与标记部22中的BGS的形状相关的测定数据，和上述的基准数据一致。即，延迟调整部32一边改变延迟量，以使得与由频谱测定部15测定出的BGS的形状相关的数据，和事先在正常的状态下测定出的已知的基准数据一致，一边设定最佳延迟量。
下面，说明光纤特性分布传感器2的动作。
首先，从光源系统11输出探测光及泵浦光。使从光源系统11输出的探测光及泵浦光相对地入射至光纤部12。从该光纤部12输出通过布里渊散射而得到增益的探测光，该布里渊散射是伴随着探测光及泵浦光的传输而发生的。频谱测定部15对从光纤部12输出的探测光进行受光，测定与BGS的形状相关的数据。
此外，通过由延迟调整部32调整后的光延迟器31，对探测光施加延迟，以使得与标记部22中的BGS的形状相关的测定数据，和事先测定出的基准数据一致。这样，在通过调整延迟而实质上对相位差进行了调整的状态下，使光纤部12的测定对象区域(以与测定对象物M抵接的状态设置的光纤部12的一部分)中产生增益，测定与该BGS的形状相关的数据。
然后，基于经由相位差调整部14调整的相位差，通过位置计算部17a计算布里渊散射的增益产生位置。另外，通过特性计算部18从与测定出的BGS的形状相关的数据中提取与特性(温度、变形等)相关的信息。根据由位置计算部17a计算出的与产生位置相关的信息、和由特性计算部18计算出的与特性相关的信息，通过特性分布计算部19计算特性分布。
然而，如果施加在延迟用光纤(包含在光延迟器31中)上的拉伸张力或者温度产生变化，则探测光的光路长度变化。如果探测光的光路长度变化，则探测光和泵浦光的相位差变化。例如，如果构成光延迟器31的延迟用光纤的温度变化5℃，则布里渊散射的增益产生位置移动30cm左右。因此，即使已经设定了探测光和泵浦光的相位差，实际的相位差也会变化，使增益产生位置变化。
如上述所示，在本第2实施例所涉及的光纤特性分布传感器2中，通过延迟调整部32调整由光延迟器31施加的延迟，使得与测定出的BGS的形状相关的数据，和已知的基准数据一致，从而调整探测光和泵浦光的相位差。即，通过在间接调整了相位差的状态下，使光纤部12的测定对象区域产生增益，从而使增益产生位置与测定的BGS准确地进行关联。因此，通过本第2实施例，可以在特性分布测定中有效地减少增益产生位置的测定误差。
此外，本第2实施例也可以与上述第1实施例相同地具有相位差差值计算部。在此情况下，由延迟调整部32按照与由相位差差值计算部计算出的探测光和泵浦光的相位差的差值相当的延迟量进行调整。另一方面，在第1实施例中，也可以通过由相位差调整部14使探测光和泵浦光的相位差变化(以使与测定出的BGS的形状相关的数据，和已知的基准数据一致)，由此按照相位差差值计算部计算出的探测光和泵浦光的相位差的差值进行调整。
(第3实施例)
图4是表示本发明所涉及的光纤特性分布传感器的第3实施例的结构的图。本第3实施例所涉及的光纤特性分布传感器2具有光源系统11、相位差调整部14、光纤部12、频谱测定部15、相位差差值计算部16、位置计算部17b、特性计算部18、以及特性分布计算部19。光源系统11、相位差调整部14、光纤部12、频谱测定部15、相位差差值计算部16、特性计算部18、以及特性分布计算部19，与上述第1以及第2实施例相同地起作用。
位置计算部17b基于经由相位差调整部14调整的探测光和泵浦光的相位差、以及由相位差差值计算部计算出的相位差的差值，计算布里渊散射的增益产生位置。
下面，说明光纤特性分布传感器3的动作。
首先，从光源系统11输出探测光及泵浦光。使从光源系统11输出的探测光及泵浦光相对地入射至光纤部12。从该光纤部12输出通过布里渊散射而得到增益的探测光，该布里渊散射是伴随着探测光及泵浦光的传输而发生的。频谱测定部15对从光纤部12输出的探测光进行受光，测定与BGS的形状相关的数据。
在对与反映出标记部22中实际产生的增益的BGS的形状相关的数据进行测定后，相位差差值计算部16计算基准相位差和测定时相位差的差值，该基准相位差是如上述所示预先得到与标记部22相关的基准数据时的探测光和泵浦光的相位差。
然后，在光纤部12的测定对象区域(以与测定对象物M抵接的状态设置的光纤部12的一部分)产生增益，测定与该增益产生位置处的BGS的形状相关的数据。然后，基于经由相位差调整部14调整的探测光和泵浦光的相位差、以及由相位差差值计算部16计算出的相位差的差值，通过位置计算部17b确定增益产生位置。
另外，特性计算部18从与测定出的BGS的形状相关的数据中提取与特性(温度、变形等)相关的信息。如上述所示，根据由位置计算部17b计算出的与增益产生位置相关的信息、和由特性计算部18计算出的与特性相关的信息，通过特性分布计算部19计算特性分布。
由于如上述所示，基于经由相位差调整部14调整的相位差、以及由相位差差值计算部16计算出的相位差的差值，通过位置计算部17b确定位置，所以可以在特性分布测定中有效地减少增益产生位置的测定误差。
在上述第1～第3实施例中，作为光源系统11使用了2个光源11a、11b，但光源也可以是1个，在此情况下，在时间轴上设定产生泵浦光的期间和产生探测光的期间，针对各个期间调整光频。
此外，在上述第1～第3实施例中，也可以通过使多条第1光纤和多条第2光纤相互连接，而沿光纤部12的长度方向设置多个标记部。在此情况下，针对各个标记部计算相位差的差值。作为校正的方法，例如基于各标记部设定进行位置校正的区间，以各标记部作为基点而对各区间进行位置校正。另外，例如也可以基于与各标记部相对的相位差差值的平均值，进行位置校正。另外，例如也可以按照与各标记部相对的相位差差值的最大值来改变相位差的扫描范围，基于各标记部设定进行位置校正的区间，以各标记部作为基点而对各区间进行位置校正。校正可以根据需要任意进行。
另外，在上述第1～第3实施例中，说明了针对温度、变形等特性分布的测定，但也可以使用光纤特性分布传感器1～3，对其他特性分布进行测定。
根据上述本发明的说明可知，能够对本发明进行各种变形。不能认为这些变形脱离本发明的精神及范围，所有对于本领域的技术人员来说显而易见的改良，都包括在权利要求书中。
工业实用性
本发明所涉及的光纤特性分布传感器，可以应用于使用以与对象物抵接的状态配置的光纤，对变形、温度等该对象物的特性进行检测的传感技术中，可以应用于利用布里渊散射光检测对象物特性的系统。具体地说，本发明所涉及的传感器可以应用于对各种建筑物等进行变形及环境温度的测定/检测的系统。

Claims (6)

1.一种光纤特性分布传感器，其具有：
光源系统，其输出探测光及泵浦光；
相位差调整部，其对从所述光源系统输出的探测光及泵浦光的相位差进行调整；
光纤部，其至少一部分设置在测定对象物上，两端与所述光源系统光学连接，以从一端输入所述探测光，另一方面，从另一端输入所述泵浦光，该光纤部包含标记部，对于该标记部，作为与通过布里渊散射而得到增益的探测光的布里渊增益频谱的形状相关的基准数据，事先在该光纤部以正常状态设置的状态下，测定与该布里渊增益频谱的形状相关的数据，其中，该布里渊散射是伴随着所述探测光及泵浦光的传输而产生的；
频谱测定部，其作为来自所述光纤部的输出光，对通过布里渊散射而得到增益的探测光进行受光，测定与所受光的探测光通过该布里渊散射得到的布里渊增益频谱的形状相关的数据，该布里渊散射是伴随着探测光及泵浦光的传输而产生的；
相位差差值计算部，其计算测定时相位差和基准相位差的差值，该测定时相位差是在由所述频谱测定部测定反映所述标记部中产生的增益的布里渊增益频谱时的所述探测光及泵浦光的相位差，该基准相位差是在测定与所述标记部相关的所述基准数据时的所述探测光及泵浦光的相位差；
位置计算部，其确定由所述频谱测定部测定出的布里渊增益频谱的产生位置；
特性计算部，其针对每个由所述频谱测定部测定出的布里渊增益频谱，从与该布里渊增益频谱的形状相关的数据中提取所述光纤部的各部分的特性信息；以及
特性分布计算部，其根据由所述位置计算部计算出的与产生位置相关的信息、和由所述特性计算部计算出的与特性相关的信息，计算所述光纤部沿长度方向的特性分布，
在该光纤特性分布传感器中，所述相位差调整部通过按照由所述相位差差值计算部计算出的差值来改变相位差的扫描范围，从而调整从所述光源系统输出的探测光及泵浦光的相位差。
2.一种光纤特性分布传感器，其具有：
光源系统，其输出探测光及泵浦光；
相位差调整部，其对从所述光源系统输出的探测光及泵浦光的相位差进行调整；
光延迟器，其对所述探测光及泵浦光中的至少任意一方施加延迟；
光纤部，其至少一部分设置在测定对象物上，两端与所述光源系统光学连接，以从一端输入所述探测光，另一方面，从另一端输入所述泵浦光，该光纤部包含标记部，对于该标记部，作为与通过布里渊散射而得到增益的探测光的布里渊增益频谱的形状相关的基准数据，事先在该光纤部以正常状态设置的状态下，测定与该布里渊增益频谱的形状相关的数据，其中，该布里渊散射是伴随着所述探测光及泵浦光的传输而产生的；
频谱测定部，其作为来自所述光纤部的输出光，对通过布里渊散射而得到增益的探测光进行受光，测定与所受光的探测光通过该布里渊散射得到的布里渊增益频谱的形状相关的数据，该布里渊散射是伴随着探测光及泵浦光的传输而产生的；
相位差差值计算部，其计算测定时相位差和基准相位差的差值，该测定时相位差是在由所述频谱测定部测定反映所述标记部中产生的增益的布里渊增益频谱时的所述探测光及泵浦光的相位差，该基准相位差是在测定与所述标记部相关的所述基准数据时的所述探测光及泵浦光的相位差；
位置计算部，其确定由所述频谱测定部测定出的布里渊增益频谱的产生位置；
特性计算部，其针对每个由所述频谱测定部测定出的布里渊增益频谱，从与该布里渊增益频谱的形状相关的数据中提取所述光纤部的各部分的特性信息；
特性分布计算部，其根据由所述位置计算部计算出的与产生位置相关的信息、和由所述特性计算部计算出的与特性相关的信息，计算所述光纤部沿长度方向的特性分布；以及
延迟调整部，其基于由所述相位差差值计算部计算出的差值，调整所述光延迟器施加的延迟。
3.根据权利要求1或2所述的光纤特性分布传感器，其特征在于，
还具有计时部，其提供计数值，该计数值用于得到计算所述光纤部沿长度方向的特性分布时的位置信息，
所述相位调整部针对每个由所述计时部提供的计数值，对从所述光源系统输出的探测光及泵浦光的相位差进行调整，所述频谱测定部针对每个由所述计时部提供的计数值，测定与布里渊增益频谱的形状相关的数据，另外，所述位置计算部利用由所述计时部提供的计数值信息，确定所测定的布里渊增益频谱的产生位置。
4.一种光纤特性分布传感器，其具有：
光源系统，其输出探测光及泵浦光；
相位差调整部，其对从所述光源系统输出的所述探测光及泵浦光的相位差进行调整；
光延迟器，其对所述探测光及泵浦光中的至少任意一方施加延迟；
光纤部，其至少一部分设置在测定对象物上，两端与所述光源系统光学连接，以从一端输入所述探测光，另一方面，从另一端输入所述泵浦光，该光纤部包含标记部，对于该标记部，作为与通过布里渊散射而得到增益的探测光的布里渊增益频谱的形状相关的基准数据，事先在该光纤部以正常状态设置的状态下，测定与该布里渊增益频谱的形状相关的数据，其中，该布里渊散射是伴随着所述探测光及泵浦光的传输而产生的；
频谱测定部，其作为来自所述光纤部的输出光，对通过布里渊散射而得到增益的探测光进行受光，测定与所受光的探测光通过布里渊散射得到的增益的频谱即布里渊增益频谱的形状相关的数据，该布里渊散射是伴随着探测光及泵浦光的传输而产生的；
位置计算部，其基于经由所述相位差调整部调整的所述探测光及泵浦光的相位差，计算由所述频谱测定部测定的布里渊增益频谱的产生位置；
特性计算部，其从与由所述频谱测定部测定出的布里渊增益频谱的形状相关的数据中，提取所述光纤部的各部分的特性信息；
特性分布计算部，其根据由所述位置计算部计算出的与产生位置相关的信息、和由所述特性计算部计算出的与特性相关的信息，计算所述光纤部沿长度方向的特性分布；以及
延迟调整部，其调整所述光延迟器施加的延迟，以使得与所述标记部中的布里渊增益频谱的形状相关的测定数据，和事先测定出的所述基准数据一致。
5.一种光纤特性分布传感器，其具有：
光源系统，其输出探测光及泵浦光；
相位差调整部，其对从所述光源系统输出的所述探测光及泵浦光的相位差进行调整；
光纤部，其至少一部分设置在测定对象物上，两端与所述光源系统光学连接，以从一端输入所述探测光，另一方面，从另一端输入所述泵浦光，该光纤部包含标记部，对于该标记部，作为与通过布里渊散射而得到增益的探测光的布里渊增益频谱的形状相关的基准数据，事先在该光纤部以正常状态设置的状态下，测定与该布里渊增益频谱的形状相关的数据，其中，该布里渊散射是伴随着所述探测光及泵浦光的传输而产生的；
频谱测定部，其作为来自所述光纤部的输出光，对通过布里渊散射而得到增益的探测光进行受光，测定与所受光的探测光通过布里渊散射得到的增益的频谱即布里渊增益频谱的形状相关的数据，该布里渊散射是伴随着探测光及泵浦光的传输而产生的；
位置计算部，其基于经由所述相位差调整部调整的所述探测光及泵浦光的相位差，计算由所述频谱测定部测定的布里渊增益频谱的产生位置；
特性计算部，其从与由所述频谱测定部测定出的布里渊增益频谱的形状相关的数据中，提取所述光纤部的各部分的特性信息；以及
特性分布计算部，其根据由所述位置计算部计算出的与产生位置相关的信息、和由所述特性计算部计算出的与特性相关的信息，计算所述光纤部沿长度方向的特性分布，
在该光纤特性分布传感器中，
所述相位差调整部对从所述光源系统输出的探测光及泵浦光的相位差进行调整，以使得与所述标记部中的布里渊增益频谱的形状相关的测定数据，和事先测定出的所述基准数据一致。
6.一种光纤特性分布传感器，其特征在于，具有：
光源系统，其输出探测光及泵浦光；
相位差调整部，其对从所述光源系统输出的探测光及泵浦光的相位差进行调整；
光纤部，其至少一部分设置在测定对象物上，两端与所述光源系统光学连接，以从一端输入所述探测光，另一方面，从另一端输入所述泵浦光，该光纤部包含标记部，对于该标记部，作为与通过布里渊散射而得到增益的探测光的布里渊增益频谱的形状相关的基准数据，事先在该光纤部以正常状态设置的状态下，测定与该布里渊增益频谱的形状相关的数据，其中，该布里渊散射是伴随着所述探测光及泵浦光的传输而产生的；
频谱测定部，其作为来自所述光纤部的输出光，对通过布里渊散射而得到增益的探测光进行受光，测定与所受光的探测光通过布里渊散射得到的增益的频谱即布里渊增益频谱的形状相关的数据，该布里渊散射是伴随着探测光及泵浦光的传输而产生的；
相位差差值计算部，其计算测定时相位差和基准相位差的差值，该测定时相位差是在由所述频谱测定部测定反映所述标记部中产生的增益的布里渊增益频谱时的所述探测光及泵浦光的相位差，该基准相位差是在测定与所述标记部相关的所述基准数据时的所述探测光及泵浦光的相位差；
位置计算部，其基于经由所述相位差调整部调整的所述探测光及泵浦光的相位差、和由所述相位差差值计算部计算出的差值，计算由所述频谱测定部测定的布里渊增益频谱的产生位置；
特性计算部，其从与由所述频谱测定部测定出的布里渊增益频谱的形状相关的数据中，提取所述光纤部的各部分的特性信息；以及
特性分布计算部，其根据由所述位置计算部计算出的与产生位置相关的信息、和由所述特性计算部计算出的与特性相关的信息，计算所述光纤部沿长度方向的特性分布。
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