CN103782144A - 温度分布测定系统、温度分布测定装置以及温度分布测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供能够容易地评价测定温度分布的修正所使用的传递函数的妥当性的温度分布测定系统、温度分布测定装置以及温度分布测定方法。温度分布测定系统具有：光纤（24）；激光光源（21），其与光纤（24）光学连接；光检测器（26），其检测在光纤（24）内发生后向散射的光；以及温度分布测定部（27），其对从光检测器（26）的输出获得的测定温度分布进行使用了传递函数的修正计算。实际温度分布测定部（27）获取铺设了光纤（24）的场所的实际温度分布，并对修正后的测定温度分布与实际温度分布的差分进行运算来判定传递函数是否合适。

Description

温度分布测定系统、温度分布测定装置以及温度分布测定方法

技术领域

本发明涉及使用了光纤的温度分布测定系统、温度分布测定装置以及温度分布测定方法。

背景技术

近年来，随着高度信息化社会的到来，利用计算机处理大量的数据，在数据中心等设施中，多数情况下将许多计算机设置在同一房间内并进行统一管理。在这样的状况下，从计算机产生大量的热量并成为误动作、故障的原因，所以需要冷却计算机的手段。因此，在普通数据中心中，通过风扇（送风机）将在计算机内产生的热量排出到计算机的外部，并且使用空调机（空调）来调整室内的温度。

然而，从计算机产生的热量因计算机的运转状态而大幅度地变动。为了可靠地防止因热量引起的计算机的误动作、故障，例如考虑使用具有与从计算机产生的热量的最大量对应的冷却能力的空调机，并使该空调机始终以最大能力运转。但是，使冷却能力较大的空调机始终以其最大能力运转不仅运行成本变高，从节能以及减少CO₂的观点来看也不优选。因此，期望根据从各机架产生的热量而有效地控制空调设备。

为了有效地控制空调设备，需要实时地测定设置于数据中心内的各机架的温度。以往，提出了在测定如数据中心那样具有多个热源的区域的温度分布时，使用光纤作为温度传感器。

专利文献1:日本特开2009－265077号公报

专利文献2:日本特开2010－160081号公报

发明内容

本发明的目的在于提供能够容易地评价测定温度分布的修正所使用的传递函数的妥当性的温度分布测定系统、温度分布测定装置以及温度分布测定方法。

根据公开的技术的一观点，提供温度分布测定系统，该温度分布测定系统具有：激光光源，其与光纤光学连接；光检测器，其检测在上述光纤内发生后向散射的光；温度分布测定部，其对从上述光检测器的输出获得的测定温度分布进行使用了传递函数的修正计算；以及实际温度分布测定部，其测定铺设了上述光纤的场所的实际温度分布，上述温度分布测定部对修正后的上述测定温度分布与上述实际温度分布的差分进行运算来判定上述传递函数是否合适。

根据公开的技术的另一观点，提供温度分布测定装置，该温度分布测定装置具有：激光光源，其与光纤光学连接；光检测器，其检测在上述光纤内发生后向散射的光；以及温度分布测定部，其对从上述光检测器的输出获得的测定温度分布进行使用了传递函数的修正计算，上述温度分布测定部获取铺设了上述光纤的场所的实际温度分布，并对修正后的上述测定温度分布与上述实际温度分布的差分进行运算来判定上述传递函数是否合适。

根据公开的技术的再一观点，提供温度分布测定方法，该温度分布测定方法具有：将使用光纤获取的测定温度分布输入至温度分布测定部，并使用传递函数修正上述测定温度分布的工序；将铺设了上述光纤的场所的实际温度分布输入至上述温度分布测定部的工序；在上述温度分布测定部中，比较修正后的上述测定温度分布与上述实际温度分布来判定上述传递函数是否合适的工序；以及在判定为上述传递函数不合适时，使用修正前的上述测定温度分布和上述实际温度分布来修正上述传递函数的工序。

根据上述观点，能够容易地评价测定温度分布的修正所使用的传递函数的妥当性。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的温度分布测定装置的构成的示意图。

图2是表示后向散射光的光谱的图。

图3是表示拉曼散射光的强度的时间序列分布的一个例子的图。

图4是表示基于图3的拉曼散射光的强度的时间序列分布按照时间计算I₁／I₂比，并且将图3的横轴换算成距离，将纵轴换算成温度的结果的图。

图5是对最小加热长度进行说明的图（其一）。

图6是对最小加热长度进行说明的图（其二）。

图7是表示传递函数的一个例子的图。

图8是表示数据中心的计算机室的示意图。

图9是表示光纤的铺设例的图。

图10是表示实际温度分布、临时的测定温度分布以及修正后的测定温度分布的图。

图11是表示实施方式所涉及的温度分布测定方法中的光纤的铺设例的图。

图12（a）是表示通过卷绕部得到的机架内的温度分布的一个例子的图，图12（b）是表示修正后的测定温度分布的一个例子的图。

图13是说明传递函数的评价方法以及传递函数的修正方法的流程图。

图14是表示传递函数H’_L,X（p）的一个例子的图。

具体实施方式

以下，说明实施方式之前，对用于使实施方式的理解变得容易的预备事项进行说明。

在将光纤作为温度传感器使用的情况下，由于位置分辨率较低，所以在温度测定处（测定点）密集存在的场所难以高精度且有效地测定温度分布。于是，本申请的发明者们提出了使用传递函数来修正在专利文献1（日本特开2009－265077号公报）以及专利文献2（日本特开2010－160081号公报）等中，通过温度分布测定装置获得的光纤的长度方向的温度分布。由此，能够高精度且有效地测定密集配置的测定点的温度。

然而，传递函数不仅根据距光源的距离（沿光纤的铺设路径的距离）、光纤的全长变化，也随时间变化。因此，优选不仅在变更光纤的铺设状态时，也例如以一年一次左右的比例定期地评价传递函数的妥当性。

在以下的实施方式中，对能够容易地评价传递函数的妥当性的温度分布测定系统、温度分布测定装置以及温度分布测定方法进行说明。

（实施方式）

图1是表示实施方式所涉及的温度分布测定装置的构成的示意图。另外，图2是表示后向散射光的光谱的图。

如图1，本实施方式所涉及的温度分布测定装置20具有：激光光源21、透镜22a、22b、分光镜23、波长分离部25、光检测器26、以及温度分布测定部27，该温度分布测定装置20与光纤24连接使用。

从激光光源21以固定周期输出规定的脉冲宽度的激光。该激光通过透镜22a、分光镜23以及透镜22b从光纤24的光源侧端部进入到光纤24内。此外，在图1中，24a表示光纤24的包层，24b表示光纤24的芯线。

进入到光纤24内的光的一部分通过构成光纤24的分子而发生后向散射。如图2，后向散射光包括：瑞利（Rayleigh）散射光、布里渊（Brillouin）散射光、以及拉曼（Raman）散射光。瑞利散射光是与入射光相同波长的光，布里渊散射光以及拉曼散射光是从入射波长移位的波长的光。

拉曼散射光中具有：相比入射光向长波长侧移位的斯托克斯光、和相比入射光向短波长侧移位的反斯托克斯光。斯托克斯光以及反斯托克斯光的移位量取决于激光的波长、构成光纤24的物质等，但通常为50nm左右。另外，斯托克斯光以及反斯托克斯光的强度均根据温度变化，但斯托克斯光根据温度的变化量较小，反斯托克斯光根据温度的变化量较大。即，能够认为斯托克斯光对温度的依存性较小，反斯托克斯光对温度的依存性较大。

如图1，这些后向散射光返回光纤24并从光源侧端部射出。然后，透过透镜22b，被分光镜23反射，并进入到波长分离部25。

波长分离部25具有：分光镜31a、31b、31c、光学滤波器33a、33b、33c、以及聚光透镜34a、34b、34c。分光镜31a、31b、31c根据波长透过或者反射光。光学滤波器33a、33b、33c仅透过特定波长的光，聚光透镜34a、34b、34c使透过了光学滤波器33a、33b、33c的光分别在光检测器26的受光部26a、26b、26c聚光。

入射至波长分离部25的光被分光镜31a、31b、31c以及光学滤波器33a、33b、33c分离为瑞利散射光、斯托克斯光以及反斯托克斯光，并输入至光检测器26的受光部26a、26b、26c。其结果是，从光检测器26输出与瑞利散射光、斯托克斯光以及反斯托克斯光的强度对应的信号。

温度分布测定部27构成为包括计算机。该温度分布测定部27基于从光检测器26输出的信号，获取沿光纤24的铺设路径的温度分布。

图3是将横轴取为时间，将纵轴取为从光检测器26的受光部26a、26b、26c输出的信号强度，来表示拉曼散射光的强度的时间序列分布的一个例子的图。从刚刚将激光脉冲射入至光纤24后固定期间，光检测器26检测到斯托克斯光以及反斯托克斯光。在温度遍及光纤24的全长均匀的情况下，若以激光脉冲射入至光纤24的时刻为基准，则信号强度随着时间的经过而减少。该情况下，横轴的时间表示从光纤24的光源侧端部到发生了后向散射的位置的距离，信号强度的经时减少表示基于光纤24的光的衰减。

在温度在整个光纤24的长度方向不均匀的情况下，例如沿长度方向存在高温部以及低温部的情况下，斯托克斯光以及反斯托克斯光的信号强度不均匀地衰减，而如图3那样在表示信号强度的经时变化的曲线中出现高峰以及低谷。在图3中，将某个时间t的反斯托克斯光的强度设为I₁，将斯托克斯光的强度设为I₂。

图4是表示基于图3的拉曼散射光的强度的时间序列分布按照时间计算I₁／I₂比，并且将图3的横轴（时间）换算成距离，将纵轴（信号强度）换算成温度的结果的图。如该图4，通过计算反斯托克斯光与斯托克斯光的强度比（I₁／I₂），能够测定光纤24的长度方向上的温度分布。

此外，考虑发生了后向散射的位置的拉曼散射光（斯托克斯光以及反斯托克斯光）的强度根据温度而变化，但瑞利散射光的强度不取决于温度。因此，优选根据瑞利散射光的强度来确定发生了后向散射的位置，并根据该位置来修正由光检测器26检测出的斯托克斯光以及反斯托克斯光的强度。

以下，参照图5、图6对最小加热长度进行说明。

将从激光光源21输出的激光的脉冲宽度t₀设为10nsec，将真空中的光的速度c设为3×10⁸m／sec，将光纤24的芯线24b的折射率n设为1.5。该情况下，光纤24内的激光的脉冲宽度W如下（1）式那样约为2m。

[数1]

W＝t₀·c/n＝10(nsec)·3×10⁸(m/sec)/1.5≈2(m)…(1)

该脉冲宽度量的激光的后向散射光作为一个信号被取入至检测器26，光检测器26根据该脉冲宽度量的信号的累计值来检测温度。因此，若不对光纤中与脉冲宽度W相当的长度均匀地加热则无法进行正确的温度测量。以下，将正确的温度测量所需要的最小加热长度称为Lmin。

当在图5（a）所示的实际温度分布中加热了光纤24的情况下，即，仅均匀地加热了光纤24中长度L的部分的情况下，测定温度分布如图5（b）那样描绘高斯（正态分布）曲线。以下，将图5（a）那样的温度分布称为阶梯型温度分布。

图6是将横轴取为光纤的长度方向的位置，将纵轴取为温度，来表示在温度为25℃的环境下配置光纤，并以距离光源5m的位置为中心施加80℃的热量以成为阶梯型温度分布的情况下的测定温度分布的图。这里，加热部的长度分别为40cm、1m、1.6m、2.2m。根据该图6可知，在加热部的长度比2m（最小加热长度Lmin）短的情况下，观测到测定温度分布的峰值比实际温度低，加热部的长度在2m以上的情况下测定温度分布的峰值与实际温度几乎一致。

图7是将横轴取为距加热中心的距离，将纵轴取为相对强度，来表示图6的温度分布中的传递函数（温度测量系统的传递函数）的图。通过对图6的阶梯型温度分布叠加图7的传递函数（卷积），而成为图6的测定温度分布。相反地，若使用传递函数的逆函数（逆修正函数）对测定温度分布进行修正（消卷积），则得到与实际温度分布近似的温度分布（修正后的测定温度分布）。此外，传递函数几乎与温度测量系统（温度分布测定装置＋光纤）的脉冲响应特性相等。

光纤24具有群延时特性，所以温度测量系统的传递函数根据距离而变化。因此，无法遍及光纤24的全长唯一地定义传递函数。但是，若为较短的距离范围，则能够视为光信号的损失、延迟相同来定义传递函数。例如，预先基于实验每隔1000m定义传递函数，并根据距光源的距离来选择用于修正的传递函数即可。能够如上述那样加热光纤以成为阶梯型温度分布，并根据此时得到的测定温度分布而求出传递函数。

另一方面，温度测定点（以下，仅称为“测定点”）与最小加热长度没有关系，能够考虑测定装置的取样频率等来决定。在测定装置中若考虑平均化所需要的时间等实际的测量时间，则测定点的间隔能够为10cm～50cm左右。

图8是表示数据中心的计算机室的示意图。如该图8，计算机室的室内被分离为设备设置区域10a、和活动地板10b。在设备设置区域10a配置有多个机架（服务器机架）11，在各机架11分别收纳有多个计算机（刀片式服务器等）。另外，在设备设置区域10a设置有用于使管理者通行的通道、计算机的管理所需要的管理空间。

活动地板10b被设置在设备设置区域10a的地板下面。在该活动地板10b配置有与各机架11连接的电力电缆、通信电缆等。

活动地板10b的温度通过从空调机19供给的冷风被维持为固定。在设备设置区域10a的地板设置有通风口（格栅）12，经由该通风口12将冷风从活动地板10b送至机架11的前面侧（吸气面侧），来冷却机架11内的计算机。

图9是表示光纤24的铺设例的图。在该例中，按照各机架11设置以最小加热长度Lmin或者其以上的长度卷绕光纤24而成的卷绕部24x、24y，并将这些卷绕部24x、24y配置于活动地板10b。而且，以在机架11内由下向上往返的方式铺设卷绕部24x、24y间的光纤24。

这样在各机架11间的活动地板10b配置了最小加热长度Lmin的两倍以上的长度的光纤24的情况下，温度分布测定装置20能够不受机架11内的温度的影响，而测定活动地板10b的实际温度。另外，机架11内的温度不会比活动地板10b的温度低。

在这样的条件下，通过以活动地板10b的测定温度为基准，来修正机架11内的各测定点的测定温度，能够高精度地获取机架11内的温度分布（参照专利文献1、2）。

图10表示实际温度分布、临时的测定温度分布以及修正后的测定温度分布。这里，实际温度分布是各测定点的实际温度，临时的测定温度分布是根据斯托克斯光以及反斯托克斯光的比获得的温度分布（修正前的温度分布）。另外，修正后的测定温度分布是使用传递函数对临时的测定温度分布进行了修正计算后的温度分布。

根据该图10，可知修正后的测定温度分布与实际温度分布几乎一致。此外，在图10中，纵轴的温度是与成为基准的活动地板10b的温度的差。

然而，如上述，传递函数不仅根据距光源的距离、光纤的全长变化，也经时地变化。于是，在本实施方式中，通过以下说明的方法适当地评价传递函数是否适合，在不适合的情况下修正传递函数。

图11是表示本实施方式所涉及的温度分布测定方法中的光纤的铺设例的图。此外，在以下的说明中，通过温度分布测定装置20（参照图1），沿光纤的铺设路径每隔10cm设定测定点。

在本实施方式中，例如按照每50台～100台机架11，或者沿光纤的铺设路径每隔1000m～2000m，配置如图11那样铺设了光纤的机架。以下，将如图11那样铺设光纤的机架称为传递函数评价用机架11a。在传递函数评价用机架11a也与其他的机架11相同地收纳有执行任务的多个计算机。

在传递函数评价用机架11a的下方的活动地板10b配置有以最小加热长度Lmin以上的长度卷绕光纤24而成的卷绕部24x、24y、42x、42y。而且，与其他的机架11相同（参照图9），卷绕部24x、24y间的光纤24以在传递函数评价用机架11a内由下向上往返的方式铺设。这里，将引出至传递函数评价用机架11a内的卷绕部24x、24y间的光纤称为温度分布测定用光纤41。卷绕部24x、24y是基准温度测定用卷绕部的一个例子。

卷绕部42x、42y间的光纤24也以在传递函数评价用机架11a内由下向上往返的方式铺设。以下，将引出至传递函数评价用机架11a内的卷绕部42x、42y间的光纤称为传递函数评价用光纤43。

在传递函数评价用光纤43设置有多个以最小加热长度Lmin以上的长度卷绕光纤而成的卷绕部44，沿传递函数评价用机架11a的高度方向配置这些卷绕部44。在本实施方式中，沿传递函数评价用机架11a的高度方向每隔10cm配置卷绕部44。卷绕部44是实际温度测定用卷绕部的一个例子。

如图11那样通过在传递函数评价用机架11a内的多处配置以最小加热长度Lmin以上的长度卷绕光纤而成的卷绕部44，能够不使用传递函数而几乎准确地得知传递函数评价用机架11内的温度分布。图12（a）是表示通过卷绕部44获得的机架内的温度分布的一个例子的图。这里，将通过卷绕部44获得的机架内的温度分布称为实际温度分布。

另一方面，为了根据由温度分布测定用光纤41获得的温度分布（临时的测定温度分布）而知晓实际温度分布，需要使用传递函数来修正测定值。图12（b）是表示修正后的测定温度分布的一个例子的图。

若修正后的测定温度分布与实际温度分布几乎一致，则能够认为修正所使用的传递函数适合。但是，在修正后的测定温度分布与实际温度分布的差大于某种程度以上的情况下，认为修正所使用的传递函数不合适。该情况下，需要修正传递函数。

以下，参照图13的流程图，对传递函数的评价方法以及传递函数的修正方法进行说明。此外，在温度分布测定部27内预先存储有各传递函数评价用机架11a的每个位置的传递函数。另外，以下的处理按照各传递函数评价用机架11a进行。

首先，在步骤S11中，温度分布测定部27读出预先存储的传递函数中作为对象的传递函数评价用机架11a的位置的传递函数，并将其作为临时的传递函数H’_L,X（p）。图14是表示传递函数H’_L,X（p）的一个例子的图。这里，下标L，X表示是全长为L的光纤的X的位置（距离光源侧端部Xm的位置）的传递函数。另外，（p）表示构成传递函数的各成分（图14中的各点）。

接下来，在步骤S12中，温度分布测定部27对利用温度分布测定用光纤41测定出的温度分布（临时的测定温度分布），使用临时的传递函数H’_L,X（p）来修正温度分布。

接下来，移至步骤S13，温度分布测定部27对修正后的测定温度分布与从各卷绕部44获得的实际温度分布的差分进行运算。然后，在步骤S14中，判定温度分布的差分是否在预先设定的范围内。在本实施方式中，计算各测定点的温度差的平方的累计值（平方误差的总和）作为温度分布的差分，但也可以将各测定点的温度差的最大值作为差分，还可以将温度分布的峰值的差作为差分。

在步骤S14中判定为是时，即判定为修正后的测定温度分布与从各卷绕部44获得的温度分布的差分在设定的范围内时，移至步骤S17。然后，将临时的传递函数H’_L,X（p）作为测定温度分布的修正所使用的传递函数，存储在温度分布测定部27内。

另一方面，在步骤S14判定为否时，移至步骤S15。然后，使用从温度分布测定用光纤41以及传递函数评价用光纤43获得的各测定点的测定值，利用下（2）式计算辅助传递函数H。

[数2]

H＝([X]^t[X])^-1[X]^ty…(2)

这里，［X］是传递函数评价用光纤43的各测定点的数据，y是温度分布测定用光纤41的各测定点的修正前的数据。另外，［X］^t是［X］的转置矩阵。

如后述，辅助传递函数H是与真的传递函数近似的函数。也考虑使该辅助传递函数H作为测量温度分布的修正所使用的传递函数存储于温度分布测定部27。但是，真的传递函数是如图5那样以成为阶梯型温度分布的方式加热光纤而测定出的传递函数。与此相对，辅助传递函数H是根据从温度分布测定用光纤41以及传递函数评价用光纤43得到的各测定点的测定值而获得的传递函数，考虑背离真的传递函数。

于是，为了接近真的传递函数，在本实施方式的步骤S16中，求出临时的传递函数H’_L,X（p）与辅助传递函数H的算术平均，并将其重新作为临时的传递函数H’_L,X（p）。其后，返回到步骤S12，继续处理。反复执行上述的一系列的处理，直到步骤S14中成为是为止。

以下，对临时的传递函数临时的传递函数H’_L,X（p）进行说明。

一般来说，传递函数h能够如下式（3）那样表示。

[数3]

$h={\left\{h_j\right\}}_{j=0}^{j=j}\·\·\·\left(3\right)$

这里，h_j表示传递函数h的第j个成分。

另一方面，测定温度分布（临时的测定温度分布）能够如下式（4）那样表示。

[数4]

$y={\left\{y_k\right\}}_{k=0}^{k=\∞}\·\·\·\left(4\right)$

这里，成分y_k中的下标k表示沿光纤的铺设路径的第k个测定点。另外，成分y_k是从第k个测定点的温度测定值减去成为基准的活动地板的温度得到的值。

另外，实际温度分布能够如下式（5）那样表示。

[数5]

$x={\left\{x_i\right\}}_{i=0}^{i=\∞}\·\·\·\left(5\right)$

与式（4）相同，成分x_i中的下标i表示第i个测定点，成分x_i是从第i个测定点i的实际温度减去成为基准的活动地板的温度的值。

此时，测定温度分布y作为实际温度分布x与传递函数h的卷积（叠加），能够如下式（6）那样表示。

[数6]

$y_k=\underset{i=0}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{k-i}{x}_i\·\·\·\left(6\right)$

其中，i的范围是满足了作为下标的k－i在0以上的范围。

能够按照成分如下式（7）那样记述式（6）。

[数7]

$\left.\begin{array}{c}{y}_0=h_0{x}_0\\ y_1=h_0{x}_1+h_1{x}_0\\ y_2=h_0{x}_2+h_1{x}_1+h_2{x}_0\end{array}\right\}\·\·\·\left(7\right)$

根据式（7），传递函数h的各成分h_j能够将式（7）作为关于h_j的联立方程式，并使用最小平方法等进行计算。

然而，在式（6）中若注目于存在温度变化的区域进行考虑，则其前后的区域是没有温度变化的活动地板内的区域，它们的各成分x_i、y_k的值为0。因此，在式（6）中成为不需要计算的没有意义的成分。于是，如下式（8）那样表示仅集合从式（5）的各成分除去了所有存在温度变化的注目区域前后的为0的成分而成的列向量。

[数8]

x＝(x₀，x₁，x₂，…，x_n)^t…(8)

另外，对于测定温度分布也相同，没有温度变化的区域的各成分的值为0，是不需要计算的没有意义的成分，所以如下式（9）那样表示仅集合从式（4）的各成分除去了所有存在温度变化的注目区域前后的为0的成分而成的列向量。

[数9]

y＝(y₀，y₁，y₂，…，y_m)^t…(9)

式（8）以及式（9）的列向量的成分的个数分别为m＋1、n＋1，但m＋1比n＋1大。这是因为在横向上测定温度分布比实际温度分布宽（参照图6），所以测定温度分布的不为0的成分的个数更多。

如式（8）以及式（9）那样将实际温度分布x与测定温度分布y作为有限维列向量，并以式（10）的形式表示式（7）的情况下，［X］基于实际温度分布x构成且具有（m＋1）×（j＋1）个有限个成分。

[数10]

y＝[X]h…(10)

其中，式（10）的列向量y、h的维度如式（8）、式（3）那样为有限维。

在式（10）中，y的各成分y_i是通过温度测定获得的m＋1个值，［X］能够视为联立方程式的（m＋1）×（j＋1）的计算矩阵。一般来说m与j不一致，所以无法针对h唯一地解开该联立方程式。

于是，在本实施方式中考虑下式（11）那样的平方误差的总和e。

[数11]

e＝‖y-[X]H‖²＝(y-[X]H)^t(y-[X]H)…(11)

其中，式（11）的列向量H是具有下式（12）那样的成分的（j＋1）维的向量。

[数12]

H＝(H₀，H₁，H₂，…，H_j)^t…(12)

使式（11）的e变小的分布H也近似地满足式（10）。而且，式（11）的e越小近似的精度越高，分布H越接近真的传递函数h。

在本实施方式中，相对于真的传递函数h，将分布H称为修正传递函数。据此，能够认为式（11）是计算对实际温度分布x叠加得到的温度分布与测定温度分布y的平方误差e的式子。

为了求出该平方误差e尽量小的修正传递函数H，根据式（11）通过下式（13）计算平方误差e的梯度向量

[数13]

$\frac{\∂e}{\∂H}=\left[\begin{array}{c}\frac{\∂e}{\∂H_0}\\ \frac{\∂e}{{\∂H}_1}\\ .\\ .\\ .\\ \frac{\∂e}{{\∂H}_j}\end{array}\right]=\frac{\∂}{\∂H}{\left|\right|y-\left[X\right]H\left|\right|}^2$

$=-2{\left[X\right]}^t(y-[X\left]H\right)$

$=-2({\left[X\right]}^{t}y-{\left[X\right]}^t[X\left]H\right)\·\·\·\left(13\right)$

为使该梯度向量

成为0而决定辅助传递函数H的各成分H_j符合最小平方法。若将式（13）的右边作为0对H进行整理，则获得上述的式（2）。此外，若考虑测定时的噪声而使式（2）中的［X］^t［X］的对角成分微增，则抑制噪声的高频成分的放大并提高容限。

在本实施方式中，如上述，配置传递函数评价用机架11a，并在传递函数评价用机架11a内铺设温度分布测定用光纤41和传递函数评价用光纤43。然后，比较使用传递函数修正的测定温度分布与从传递函数评价用光纤43得到的实际温度分布来判定传递函数是否合适，判定为不合适时修正传递函数。由此，能够长期间地高精度测定温度分布。

在本实施方式中，例如每隔50台～100台的机架11配置一台传递函数评价用机架11a即可，因附加传递函数评价用光纤43而带来的光纤使用量的增加也可以减少。另外，在本实施方式中，通过一根光纤形成温度分布测定用光纤41和传递函数评价用光纤43，所以能够抑制光纤的铺设、维护所需要的费用的增加。

此外，上述的传递函数是否合适的评价以及传递函数的修正可以根据作业者的指示由温度分布测定部27开始处理，也可以利用预先设定的时间表而由温度分布测定部27自动地开始处理。

另外，在上述的实施方式中，对使用具有卷绕部44的传递函数评价用光纤43测定机架11a内的实际温度分布的情况进行了说明，但也可以使用热电偶、IC温度传感器等测定机架11a内的实际温度分布。并且，在上述的实施方式中对数据中心的计算机室的温度分布测定进行了说明，但公开的技术也能够应用于办公楼、工厂等设施的温度分布测定。

Claims (14)

1.一种温度分布测定系统，其特征在于，具有：

激光光源，其与光纤光学连接；

光检测器，其检测在所述光纤内发生后向散射的光；

温度分布测定部，其对从所述光检测器的输出获得的测定温度分布进行使用了传递函数的修正计算；以及

实际温度分布测定部，其测定铺设了所述光纤的场所的实际温度分布，

所述温度分布测定部对修正后的所述测定温度分布与所述实际温度分布的差分进行运算来判定所述传递函数是否合适。

2.根据权利要求1所述的温度分布测定系统，其特征在于，

所述温度分布测定部在判定为所述传递函数不合适时，使用修正前的所述测定温度分布和所述实际温度分布来修正所述传递函数。

3.根据权利要求2所述的温度分布测定系统，其特征在于，

所述温度分布测定部根据修正前的所述测定温度分布和所述实际温度分布求出辅助传递函数，并对所述辅助传递函数与所述传递函数的算术平均进行运算来修正所述传递函数。

4.根据权利要求3所述的温度分布测定系统，其特征在于，

在将所述辅助传递函数设为H，将所述实际温度分布测定部的各测定点的数据设为矩阵［X］，将所述光纤的各测定点的修正前的数据设为矩阵y时，所述辅助传递函数H通过

H＝（［X］^t［X］）^-1［X］^ty

进行计算。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的温度分布测定系统，其特征在于，

所述实际温度分布测定部具有卷绕所述光纤的一部分而成的实际温度测定用卷绕部。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的温度分布测定系统，其特征在于，

所述光纤被铺设在收纳了计算机的机架内。

7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的温度分布测定系统，其特征在于，

所述光纤在温度被维持为固定的场所中具有以固定长度以上卷绕而成的基准温度测定用卷绕部。

8.一种温度分布测定装置，其特征在于，具有：

激光光源，其与光纤光学连接；

光检测器，其检测在所述光纤内发生后向散射的光；以及

温度分布测定部，其对从所述光检测器的输出获得的测定温度分布进行使用了传递函数的修正计算，

所述温度分布测定部获取铺设了所述光纤的场所的实际温度分布，并对修正后的所述测定温度分布与所述实际温度分布的差分进行运算来判定所述传递函数是否合适。

9.根据权利要求8所述的温度分布测定装置，其特征在于，

所述温度分布测定部在判定为所述传递函数不合适时，使用修正前的所述测定温度分布和所述实际温度分布来修正所述传递函数。

10.根据权利要求9所述的温度分布测定装置，其特征在于，

所述温度分布测定部根据修正前的所述测定温度分布和所述实际温度分布求出辅助传递函数，并对所述辅助传递函数与所述传递函数的算术平均进行运算来修正所述传递函数。

11.根据权利要求10所述的温度分布测定装置，其特征在于，

在将所述辅助传递函数设为H，将所述实际温度分布的各测定点的数据设为矩阵［X］，将所述光纤的各测定点的修正前的数据设为矩阵y时，所述辅助传递函数H通过

H＝（［X］^t［X］）^-1［X］^ty

进行计算。

12.一种温度分布测定方法，其特征在于，具有：

将使用光纤获取的测定温度分布输入至温度分布测定部，并使用传递函数来修正所述测定温度分布的工序；

将铺设了所述光纤的场所的实际温度分布输入至所述温度分布测定部的工序；

在所述温度分布测定部中，比较修正后的所述测定温度分布与所述实际温度分布来判定所述传递函数是否合适的工序；以及

在判定为所述传递函数不合适时，使用修正前的所述测定温度分布和所述实际温度分布来修正所述传递函数的工序。

13.根据权利要求12所述的温度分布测定方法，其特征在于，

所述温度分布测定部根据修正前的所述测定温度分布和所述实际温度分布求出辅助传递函数，并对所述辅助传递函数与所述传递函数的算术平均进行运算来修正所述传递函数。

14.根据权利要求13所述的温度分布测定方法，其特征在于，

在将所述辅助传递函数设为H，将所述实际温度分布的各测定点的数据设为矩阵［X］，将所述光纤的各测定点的修正前的数据设为矩阵y时，所述辅助传递函数H通过

H＝（［X］^t［X］）^-1［X］^ty

进行计算。

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