CN111060285A - 光纤特性测量设备和光纤特性测量方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种光纤特性测量设备，包括：检测器，该检测器对通过使光入射到被测光纤上而获得的布里渊散射光进行检测；光谱分析器，该光谱分析器从布里渊散射光获得布里渊增益光谱；以及光谱分析控制器，该光谱分析控制器用于：通过分析布里渊增益光谱来测量被测光纤的特性以获得布里渊增益光谱的峰值频率，并且根据该峰值频率来改变被光谱分析器用于获得布里渊增益光谱的频率范围。

Description

光纤特性测量设备和光纤特性测量方法

技术领域

本发明涉及一种光纤特性测量设备和一种光纤特性测量方法。

背景技术

光纤特性测量设备是通过使连续光或脉冲光入射到被测光纤上并通过对在被测光纤中产生的散射光或反射光进行检测以测量在被测光纤的长度方向上的温度分布、应变分布或其他特性的设备。在该光纤特性测量设备中，由于所检测的散射光或反射光根据影响被测光纤的物理量(例如温度或应变)而变化，被测光纤本身被用作传感器。

其中一种光纤特性测量设备是BOCDR(布里渊光相关域反射测量)设备。该BOCDR光纤特性测量设备使泵浦光(即调频连续光)从被测光纤的一端入射，并对从被测光纤的一端发射的布里渊散射光与参照光(受到与泵浦光相同的频率调制的光)之间的干涉进行检测。然后，从所获取的检测信号获得布里渊散射光的光谱(“布里渊增益光谱”)，并通过寻找布里渊散射光相对于入射光的频移量(“布里渊频移”)来测量被测光纤的特性。

通过使布里渊散射光和参照光发生干涉，该BOCDR光纤特性测量设备在被测光纤中出现“相关峰”的特定位置处选择性地提取布里渊散射光。这里，被测光纤中的相关峰的间隔与泵浦光和参照光的调制频率成反比。此外，通过对泵浦光和参照光的调制频率进行扫描，相关峰可以沿着被测光纤的长度方向移动。因此，通过在移动相关峰的同时寻找出现每个相关峰的位置处的布里渊频移，可以测量在被测光纤的长度方向上的温度分布或应变分布。有关该BOCDR光纤特性测量设备的详细情况，例如参见以下专利文献1。

专利文献1JP5105302B2

现在，在上述BOCDR光纤特性测量设备中，为了以高空间分辨率测量被测光纤的整个长度方向，或者为了在不降低测量精度的情况下扩大可测量的温度或应变范围(测量动态范围)，有必要增加测量点的数量。然而，BOCDR光纤特性测量设备的测量时间随着测量点数量的增加而变长。

发明内容

本发明的一个或多个实施例提供了一种光纤特性测量设备和一种光纤特性测量方法，该光纤特性测量设备和光纤特性测量方法可以在较短的时间内测量被测光纤的特性而无需增加测量点的数量。

根据本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量设备(1)设置有：检测单元(检测器)(16)，该检测单元(16)对通过使泵浦光(LP)入射到被测光纤(FUT)上而获得的布里渊散射光(LS)进行检测；光谱采集单元(例如，光谱分析器)(17)，该光谱采集单元从检测单元输出的检测信号(S1)获得布里渊增益光谱(即布里渊散射光的光谱)；和光谱分析单元(例如，光谱分析控制器、个人计算机和个人设备等)(18)，该光谱分析单元通过分析由光谱采集单元获得的布里渊增益光谱来测量被测光纤的特性以寻找布里渊频移，并根据通过分析布里渊增益光谱获得的峰值频率改变由光谱采集单元获得布里渊增益光谱的频率范围。

此外，在本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量设备中，所述光谱分析单元基于通过分析布里渊增益光谱而获得的峰值频率预测下次可能获得的(即，在后续的测量中所获得的)峰值频率(可能的峰值频率)，并基于该预测结果改变频率范围。

此外，在本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量设备中，所述光谱分析单元设置有：计算单元(例如，处理器)(31)，该计算单元(31)使用学习模型(LM)预测下次可能获得的峰值频率，所述学习模型通过使用表示由分析布里渊增益光谱获得的峰值频率随时间的变化的数据或表示布里渊增益光谱随时间的变化的数据进行机器学习而获得；和设置控制单元(设置控制器)(32)，该设置控制单元基于所述计算单元的预测结果动态地改变频率范围。

此外，在本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量设备中，所述光谱分析单元设置有学习单元(33)，该学习单元(33)进行机器学习，以使所述计算单元的预测结果与分析在基于所述计算单元的预测结果改变频率范围之后获得的布里渊增益光谱而获得的峰值频率之间的误差小于预定义的阈值，并更新所述计算单元使用的学习模型。

此外，在本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量设备中，所述设置控制单元将所述频率范围改变为相对于由所述计算单元预测的峰值频率不对称。

此外，在本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量设备中，所述光谱分析单元将由光谱采集单元获得布里渊增益光谱的频率范围改变为比预设的参照频率范围窄。

此外，在本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量设备中，在将通过所述光谱采集单元获得布里渊增益光谱的频率范围改变为比预设的参照频率范围窄之后，所述光谱分析单元在不改变频率范围宽度的情况下再次改变由所述光谱采集单元获得布里渊增益光谱的频率范围。

此外，本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量设备还设置有缓冲单元(缓冲器)(BL1，BL2)，该缓冲单元对向被测光纤的温度或应变传输进行缓冲。

此外，本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量设备设置有：光源单元(光源)(11)，该光源单元(11)输出调频的连续光(L1)；第一分光单元(第一分光器)(12)，该第一分光单元(12)将所述连续光分为泵浦光(LP)和参照光(LR)；和第二分光单元(第二分光器)(13)，该第二分光单元(13)使所述泵浦光从被测光纤的一端入射并输出在被测光纤中产生的布里渊散射光，其中，所述检测单元对所述布里渊散射光与所述参照光之间的干涉光进行检测。

本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量方法具有：对通过使泵浦光(LP)入射到被测光纤(FUT)上而获得的布里渊散射光(LS)进行检测的检测步骤(S11，S15，S22，S28)；从在所述检测步骤获得的检测信号获得布里渊增益光谱(即布里渊散射光的光谱)的光谱采集步骤(S11，S15，S22，S28)；以及通过对在所述光谱采集步骤中获得的布里渊增益光谱进行分析来测量被测光纤的特性以寻找(即确定)布里渊频移，并随后根据通过分析所述布里渊增益光谱而获得的峰值频率对获得所述布里渊增益光谱的频率范围进行改变的光谱分析步骤(S12至S14，S16，S23，S24，S27，S29，S31)。

本发明的一个或多个实施例可以在较短的时间内测量被测光纤的特性而无需增加测量点的数量。

附图说明

图1示出了说明根据一个或多个实施例的光纤特性测量设备的主要配置的框图。

图2示出了说明根据一个或多个实施例的光谱采集单元的配置示例的框图。

图3示出了说明根据一个或多个实施例的光纤特性测量设备的第一操作示例的流程图。

图4示出了用于描述根据一个或多个实施例的光纤特性测量设备的第一操作示例的补充图。

图5示出了用于描述根据一个或多个实施例的测量范围的变化的图。

图6示出了说明根据一个或多个实施例的光纤特性测量设备的第二操作示例的流程图。

图7A和图7B示出了说明根据一个或多个实施例的光纤特性测量设备的主要配置的图。

图8示出了说明根据一个或多个实施例的光纤特性测量设备的主要配置的图。

图9示出了说明在根据一个或多个实施例的机器学习中使用的循环神经网络(Recurrent Neural Network)的一个示例的图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量设备和光纤特性测量方法进行详细描述。首先，在下面给出本发明的实施例的概述，然后，描述本发明的一个或多个实施例的细节。

本发明的一个或多个实施例可以在较短的时间内测量被测光纤的特性而无需增加测量点的数量。这里，为了测量被测光纤的特性，需要在被测光纤的长度方向上设置的每个测量点处获得布里渊增益光谱。因此，根据为获得布里渊增益光谱在被测光纤的长度方向上设置的测量点数量与在频率轴方向上设置的测量点数量的乘积来确定测量点的数量。

为了以高空间分辨率测量被测光纤的整个长度方向，或者为了在不降低测量精度的情况下扩大可测量的温度或应变范围(测量动态范围)，有必要增加测量点的数量。然而，随着测量点数量的增加，测量时间变长。

本发明的一个或多个实施例通过获得布里渊增益光谱并随后分析该布里渊增益光谱来测量被测光纤的特性以寻找布里渊频移，该布里渊增益光谱是通过使光入射到被测光纤上而获得的布里渊散射光的光谱。然后，根据通过分析布里渊增益光谱而获得的峰值频率，改变获得布里渊增益光谱的频率范围(测量范围)。

换句话说，在一个或多个实施例中，基于最近获得的峰值频率在频率轴方向上动态地改变测量范围，并且仅获得测量被测光纤的特性(寻找布里渊频移)所必需的频率范围的布里渊增益光谱。这使得可以在较短的时间内测量被测光纤的特性而无需增加测量点的数量。

<光纤特性测量设备的配置>

图1是示出本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量设备的主要配置的框图。如图1所示，一个或多个实施例的光纤特性测量设备1设置有光源单元11、第一分光单元12、第二分光单元13、光延迟单元14、光耦合单元15、检测单元16、光谱采集单元17、光谱分析单元18和控制单元(主控制器)19。

本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量设备1是所谓的BOCDR测量设备，该光纤特性测量设备1基于通过使泵浦光LP入射到被测光纤FUT上而获得的布里渊散射光LS来测量被测光纤FUT的特性。泵浦光LP是被赋予频率调制的连续光。布里渊散射光LS是在被测光纤FUT中由布里渊散射产生的反向散射光。注意，根据泵浦光LP的波长等，任何光纤都可以用作被测光纤FUT。此外，在本发明的一个或多个实施例中，为了简化描述，假设在被测光纤FUT中仅出现一个相关峰。

光源单元11设置有光源11a和调制单元(调制器)11b，并输出在控制单元19的控制下被调频的连续光L1。光源11a设置有半导体激光元件(如分布式反馈激光二极管(DFB-LD))，并根据从调制单元11b输出的调制信号m1来输出调频连续光L1。在控制单元19的控制下，调制单元11b输出用于对从光源11a输出的连续光L1进行调频的调制信号m1。例如，该调制信号m1是正弦信号，由控制单元19对该调制信号m1的频率(调制频率fm)和振幅进行控制。

第一分光单元12将从光源单元11输出的连续光L1分为具有预定义的强度比(例如1比1)的泵浦光LP和参照光LR。第二分光单元13设置有第一端口、第二端口和第三端口。第一端口连接到第一分光单元12。第二端口连接到被测光纤FUT。第三端口连接到光耦合单元15。第二分光单元13将从第一端口输入的泵浦光LP输出到第二端口。此外，第二分光单元13将从第二端口输入的来自被测光纤FUT的布里渊散射光LS输出到第三端口。例如，可以使用光环行器作为第二分光单元13。

光延迟单元14将由第一分光单元12分出的参照光LR延迟预定时间。例如，光延迟单元14包括预定长度的光纤。通过改变光纤的长度，可以调整延迟时间。该光延迟单元14设置为具有零阶相关峰，即使在调制频率fm扫到被测光纤FUT以外的情况下该零阶相关峰出现的位置也不会移动。注意，光延迟单元14可以设置在第一分光单元12和第二分光单元13之间。

光耦合单元15将从第二分光单元13的第三端口输出的来自被测光纤FUT的布里渊散射光LS与从第一分光单元12输出并穿过光延迟单元14的参照光LR进行耦合。此外，光耦合单元15将耦合光分成预定义的强度比(例如1比1)的两束光，并将这两束光输出至检测单元16。例如，由光耦合单元15分离的两束光中的每一束包括占50％的来自被测光纤FUT的反向散射光和占50％的参照光。例如，可以使用光耦合器作为该光耦合单元15。

检测单元16通过使从光耦合单元15输出的两束光中包括的布里渊散射光LS和参照光LR进行干涉来执行光外差检测。例如，检测单元16设置有通过串联两个光电二极管(PD)制得的平衡光电二极管，这两个光电二极管分别接收从光耦合单元15输出的两束光。检测单元16输出检测信号S1，即表示布里渊散射光LS与参照光LR之间的频率差的干涉信号(差拍信号)。

光谱采集单元17对从检测单元16输出的检测信号S1的频率特性进行测量。换句话说，光谱采集单元17从检测单元16输出的检测信号S1获得布里渊增益光谱。这里，基于从光谱分析单元18输出的设置信号S2对光谱采集单元17获得布里渊增益光谱的频率范围(测量范围)进行设置。这使得可以在较短的时间内测量被测光纤FUT的特性而无需增加测量点的数量。

例如，光谱采集单元17可以设置有电频谱分析仪(ESA)。或者，光谱采集单元17可以设置有诸如示波器的时间轴测量仪器和执行快速傅立叶变换(FFT)的转换器，并通过转换器将由时间轴测量仪器获取的时间连续数据转换为频谱数据。注意，下面将描述光谱采集单元17的配置示例。

光谱分析单元18通过对由光谱采集单元17获得的布里渊增益光谱进行分析来测量被测光纤FUT的特性，以寻找布里渊频移。光谱分析单元18可以包括显示单元，该显示单元将找到的布里渊频移显示为诸如应变或温度的物理信息。而且，诸如被测光纤FUT的应变或温度之类的信息可以被解释为表示作为测量目标的对象的状态的信息，并显示在显示单元上。例如，显示单元是液晶显示器或有机EL(电致发光)显示设备。

此外，光谱分析单元18根据通过分析布里渊增益光谱而获得的峰值频率来设置(改变)光谱采集单元17的测量范围。例如，光谱分析单元18将光谱采集单元17的测量范围设置为窄于预设的参照测量范围(参照频率范围)。注意，例如，设置参照测量范围时考虑了预计会对被测光纤FUT造成影响的温度和应变的最大变化量。该设置减少了为获得布里渊增益光谱在频率轴方向上设置的测量点的数量，因此能够在更短的时间内测量被测光纤FUT的特性。

例如，光谱分析单元18可以将光谱采集单元17的测量范围设置为围绕通过分析布里渊增益光谱而获得的峰值频率对称。换句话说，光谱分析单元18可以将测量范围设置为使得测量范围的最低频率与峰值频率之间的差值的绝对值和测量范围的最高频率与峰值频率之间的差值的绝对值相等。或者，光谱分析单元18可以将光谱采集单元17的测量范围设置为围绕峰值频率不对称。

此外，在将光谱采集单元17的测量范围设置(改变)为比参照测量范围窄之后，光谱分析单元18可以在不改变测量范围的广度(宽度)的情况下改变测量范围。例如，在保持测量范围的恒定宽度的同时，使测量范围在频率轴方向上移动。当以这种方式改变测量范围时，测量一个测量范围所需的时间是恒定的。因此，例如，在温度升高恒定时可以有效地应用该方法。此外，在以这种方式改变测量范围的情况下获得的数据以相等的时间被采样，因此在如下描述的诸如滤波和机器学习的各种处理中有效。

此外，在将光谱采集单元17的测量范围设置(改变)为比参照测量范围窄之后，光谱分析单元18可以在改变测量范围的广度(宽度)的情况下在频率轴方向上移动测量范围。例如，逐渐扩大测量范围(的高温侧)。例如，在温度升高不恒定以及温度以指数函数或二次函数迅速上升的情况下，以这种方式改变测量范围是有效的，因为可以防止峰值落在范围之外。注意，虽然以这种方式改变测量范围所获得的数据存在不按相等的时间进行采样的缺点，但是可以通过内插和重采样数据来获得等间隔的时间序列的数据。

在参照例如光谱分析单元18的分析结果的同时，控制单元19控制光纤特性测量设备1的整体操作。例如，控制单元19对设置在光源单元中的调制单元11b进行控制以改变从光源单元11输出的连续光L1的调制频率fm。例如，改变连续光L1的调制频率fm，以使相关峰沿被测光纤FUT的长度方向移动。注意，例如，控制单元19可以由个人计算机或个人计算设备之类的计算机来实现。

图2是示出本发明的一个或多个实施例的光谱采集单元的配置示例的框图。注意，图2中示出的光谱采集单元17配置有光谱分析器。如图2所示，光谱采集单元17设置有第一混频器21、第一本地振荡器22、第一滤波器23、第二混频器24、第二本地振荡器25、第二滤波器26、A/D转换器27、内存28和本地振荡器控制单元(本地振荡器控制器)29。

第一混频器21对从检测单元16输出的检测信号S1和从第一本地振荡器22输出的第一本地振荡信号进行混合，并且执行检测信号S1的频率转换。由第一混频器21执行的对检测信号S1的频率转换可以将检测信号S1的频率转换为较高的频率(上变频)或将检测信号S1的频率转换为较低的频率(下变频)。第一滤波器23去除在第一混频器21输出的信号中包括的不必要的信号(例如，由第一混频器21产生的伪信号)。

第二混频器24对穿过第一滤波器23的信号与从第二本地振荡器25输出的第二本地振荡信号进行混合，并对穿过第一滤波器23的信号执行频率转换。由第二混频器24执行的频率转换将穿过第一滤波器23的信号的频率转换为可以由A/D转换器27进行采样的较低频率。与第一滤波器23一样，第二滤波器26去除了在第二混频器24输出的信号中包括的不必要的信号。

A/D转换器27对穿过第二滤波器26的信号进行采样并将该信号转换为数字信号。内存28对由A/D转换器27转换的数字信号进行存储。本地振荡器控制单元29基于从光谱分析单元18输出的设置信号S2来控制第一本地振荡器22和第二本地振荡器25。具体而言，本地振荡器控制单元29对从第一本地振荡器22输出的第一本地振荡信号和从第二本地振荡器25输出的第二本地振荡信号的变化频率进行控制，从而获得在基于设置信号S2设置的测量范围内的布里渊增益光谱。

<光纤特性测量设备的操作>

(第一操作示例)

图3是示出本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量设备的第一操作示例的流程图。图3所示的流程图说明了对在被测光纤FUT的长度方向上设置的一个测量点的特性进行测量时的操作。注意，图3所示的流程图例如通过指示光纤特性测量设备1开始测量来启动。

图4是用于描述本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量设备的第一操作示例的补充图。图4说明了由光谱采集单元17获取的布里渊增益光谱的一个示例。注意，在图4中，横轴是频率，纵轴是光强。下面描述了一个示例，其中被测光纤FUT的环境温度或施加到被测光纤FUT的应变发生变化，并且图4所示的布里渊增益光谱SP1变为布里渊增益光谱SP2。这里，布里渊增益光谱的峰值频率从峰值频率PK1移动到峰值频率PK2。

当图3所示的流程图的处理开始时，执行在预设的参照测量范围MR0(参见图4)内测量布里渊增益光谱的处理(步骤S11：检测步骤、光谱采集步骤)。在该处理中，首先，将设置信号S2从光谱分析单元18输出到光谱采集单元17，并且将光谱采集单元17的测量范围设置为参照测量范围MR0。此后，由控制单元19对设置在光源单元11中的调制单元11b进行控制，并且从光源11a发出以调制频率fm调频的连续光L1。

从光源11a发出的连续光L1入射到第一分光单元12并被分为泵浦光LP和参照光LR。分离后的泵浦光LP经由第二分光单元13入射到被测光纤FUT上并在被测光纤FUT中传播。与此协同，布里渊散射光LS在被测光纤FUT中依次产生，在与泵浦光LP传播的方向相反的方向上传播，并且从被测光纤FUT的一端依次发出。

从被测光纤FUT的一端发出的布里渊散射光LS经由第二分光单元13入射到光耦合单元15上。入射到光耦合单元15上的布里渊散射光LS与被第一分光单元12分离且穿过光延迟单元14的参照光LR进行耦合，并由检测单元16检测布里渊散射光LS和参照光LR的干涉光。当检测到干涉光时，从检测单元16向光谱采集单元17输出检测信号S1。

当检测信号S1被输入到光谱采集单元17时，图2所示的本地振荡器控制单元29根据为光谱采集单元17预设的测量范围来控制第一本地振荡器22和第二本地振荡器25，并且在频率轴方向上设置的测量点的光强依次被测量。例如，在图4所示的参照测量范围MR0为1000MHz且在参照测量范围MR0内以1MHz的间隔设置测量点的情况下，测量点的数量为1000个(当在参照测量范围MR0的两端设置测量点时为1001个)。这里，针对所有1000个(或1001个)测量点测量光强。光谱采集单元17的测量结果作为测量数据被依次地存储在设置于光谱采集单元17的内存28中。以这种方式，测量了布里渊增益光谱(例如，布里渊增益光谱SP1)。

接下来，光谱分析单元18执行分析布里渊增益光谱的峰值频率的处理(步骤S12：光谱分析步骤)。具体而言，由光谱分析单元18读取存储在光谱采集单元17的内存28中的测量数据。然后，通过光谱分析单元18对所读取的测量数据进行平滑、滤波去噪声、最大值提取和曲线拟合等来寻找峰值频率(例如，峰值频率PK1)。注意，除了上述处理之外，光谱分析单元18还执行通过分析布里渊增益光谱来测量被测光纤FUT的特性以寻找布里渊频移的处理。

接下来，光谱分析单元18执行在峰值频率附近确定测量范围的处理(步骤S13：光谱分析步骤)。例如，如图4所示，光谱分析单元18执行确定比参照测量范围MR0窄且包括峰值频率PK1的测量范围MR1的处理。注意，测量范围MR1可以相对于峰值频率PK1对称或不对称。然后，光谱分析单元18将设置信号S2输出到光谱采集单元17，并且以所确定的测量范围(例如，测量范围MR1)对光谱采集单元17进行设置的处理被执行(步骤S14：光谱分析步骤)。

因为这些处理减少了在频率轴方向上设置的测量点的数量，可以缩短测量被测光纤FUT的特性所需的时间。例如，在图4所示的测量范围MR1为200MHz的情况下，测量点的数量为200个(当测量范围MR1的两端设置测量点时为201个)。这里，由于可以将测量点的数量减少到为参照测量范围MR0设置的测量点(1000或1001个)的大约五分之一，测量时间也可以被缩短至大约五分之一。

这里，如图4所示，峰值频率PK1仅存在于布里渊增益光谱SP1的一小部分中。因此，仅通过在布里渊增益光谱SP1的峰值频率PK1附近获得测量数据就可以寻找布里渊频移。换句话说，在寻找布里渊频移时，不一定需要在整个参照测量范围MR0内测量布里渊增益光谱SP1，仅测量布里渊增益光谱SP1的峰值频率PK1附近就足够了。

当这些处理结束时，执行在新设置的测量范围(例如，测量范围MR1)内测量布里渊增益光谱的处理(步骤S15：检测步骤，光谱采集步骤)。当测量了布里渊增益光谱，光谱分析单元18执行分析所测量的布里渊增益光谱的峰值频率的处理(步骤S16：光谱分析步骤)。因为步骤S14和S15的处理分别与步骤S11和S12的处理相同，这里省略详细描述。注意，除了这些处理以外，光谱分析单元18还执行通过分析布里渊增益光谱来测量被测光纤FUT的特性的处理以寻找布里渊频移。

当上述处理结束时，光谱分析单元18确定峰值位置(峰值频率)是否改变。例如，确定图4所示的峰值频率PK1的变化量是否超过预定义的阈值频率。注意，就像在涉及机器学习的MT方法(Mahalanobis-Taguchi方法)中一样，可以从累积的测量数据确定阈值频率。当确定峰值位置没有改变时(当步骤S17的确定结果为“否”时)，控制单元19确定测量是否结束(步骤S18)。例如，确定是否指示光纤特性测量设备1结束测量。

当确定测量未结束时(当步骤S18的确定结果为“否”时)，再次执行步骤S15至步骤S17的处理。换句话说，通过在步骤S14设置的测量范围(例如，测量范围MR1)内测量布里渊增益光谱、分析峰值频率和寻找布里渊频移，再次执行测量被测光纤FUT的特性的处理。

这里，例如，假定如图4所示，布里渊增益光谱从布里渊增益光谱SP1变为布里渊增益光谱SP2，并且峰值频率从峰值频率PK1移动到峰值频率PK2。然后，光谱分析单元18确定峰值位置已改变，步骤S17的确定结果变为“是”。然后，光谱分析单元18执行在移动后的峰值频率(峰值频率PK2)附近确定测量范围的处理(步骤S13)。

例如，如图4所示，光谱分析单元18执行确定比参照测量范围MR0窄且包括峰值频率PK2的测量范围MR2的处理。注意，测量范围MR2可以相对于峰值频率PK2对称或不对称。此外，测量范围MR2的宽度可以与测量范围MR1的宽度相同或不同。然后，光谱分析单元18将设置信号S2输出到光谱采集单元17，并且以所确定的测量范围(例如，测量范围MR2)对光谱采集单元17进行设置的处理被执行(步骤S14)。

当这些处理结束时，光谱采集单元17执行在新设置的测量范围(例如，测量范围MR2)内测量布里渊增益光谱的处理(步骤S15)。此外，光谱分析单元18执行分析所测量的布里渊增益光谱的峰值频率的处理(步骤S16)。然后，光谱分析单元18确定峰值位置是否改变(步骤S17)。

随后，当确定峰值位置改变时(当步骤S17的确定结果为“是”时)，执行步骤S13至步骤S17的处理，当确定峰值位置不改变时(当步骤S17的确定结果为“否”时)，执行步骤S15至步骤S18的处理。注意，当确定测量结束时(当步骤S18的确定结果为“是”时)，图3所示的一系列处理结束。

图5是用于描述在本发明的一个或多个实施例中的测量范围的变化的图。注意，此处描述的是在测量被测光纤FUT的环境温度的情况下测量范围的变化。假定如图5中的图G1所示，被测光纤FUT的环境温度在特定点之前恒定在27℃，但此后迅速变化，升至300℃。

具体而言，在图G1所示的示例中，被测光纤FUT的环境温度在时间t1(例如1秒)为27℃，在时间t2(例如2秒)为118℃，在时间t3(例如3秒)为209℃，在时间t4(例如4秒)为300℃。在该示例中，假设温度上升的斜率为91℃/秒，则开始升温后3秒从27℃达到300℃。

此外，被测光纤FUT的环境温度和布里渊频移(BFS)处于对应关系。具体而言，如图5所示，当被测光纤FUT的环境温度为27℃时，布里渊频移为10.85GHz，118℃时布里渊频移为10.94GHz，209℃时布里渊频移为11.03GHz，300℃时布里渊频移为11.12GHz。

在图5所示的示例中，例如，将温度变化之前的时间t1处的测量范围MR11设置为可以测量10.70至11.0GHz的布里渊频移的频率范围。注意，此时的布里渊增益光谱的峰值频率为10.85GHz。测量范围MR11是以布里渊增益光谱的峰值频率(10.85GHz)为中心±0.15GHz的范围。

在时间t2，当温度开始升高时，布里渊增益光谱的峰值频率从10.85GHz移动到10.94GHz。为了匹配该移动，例如，将下一个测量范围MR12设置为10.79至11.09GHz。注意，测量范围MR12是以布里渊增益光谱的峰值频率(10.94GHz)为中心±0.15GHz的范围。

接下来，在时间t3，布里渊增益光谱的峰值频率从10.94GHz移动到11.03GHz。为了匹配该移动，例如，将下一个测量范围MR13设置为10.88至11.18GHz。注意，测量范围MR13是以布里渊增益光谱的峰值频率(11.03GHz)为中心±0.15GHz的范围。

接下来，在时间t4，布里渊增益光谱的峰值频率从11.03GHz移动到11.12GHz。为了匹配该移动，例如，将下一个测量范围MR14设置为10.97至11.27GHz。注意，测量范围MR14是以布里渊增益光谱的峰值频率(11.12GHz)为中心±0.15GHz的范围。

以这种方式，根据由于被测光纤FUT的环境温度的变化引起的布里渊增益光谱的峰值频率的变化，依次设置(改变)测量范围(测量范围MR11至MR14)。这样做使得仅测量有限的测量范围(测量范围MR11至MR14)就足够了，并且这使得测量被测光纤FUT的特性所需的时间得以缩短。此外，依次设置(改变)测量范围(测量范围MR11至MR14)可以确保足够的测量动态范围。

注意，被测光纤FUT的环境温度的上升速度快，以至不能设置随着布里渊增益光谱的峰值频率变化的测量范围，也是可以想象的。这里，可以给出一个示例，当设置图5所示的测量范围MR12时，被测光纤FUT的环境温度已经达到300℃。这里，例如，可以采取扩大测量范围并重新测量或按照常规所做的在整个参照测量范围MR0内重新测量布里渊增谱的方法。例如，在图3所示的流程图中，当在步骤S16的处理中没有获得峰值频率时，可以返回至步骤S11的处理以在整个参照测量范围MR0内重新测量布里渊增益光谱。

(第二操作示例)

图6是示出本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量设备的第二操作示例的流程图。图6所示的流程图说明了对在被测光纤FUT的长度方向上设置的多个不同测量点的特性进行测量时的操作。在本操作示例中，针对每个测量点分别设置光谱采集单元17的测量范围。注意，例如，图6中所示的流程图通过指示光纤特性测量设备1开始测量来启动。

当图6所示的流程图的处理开始时，首先，执行确定执行初始测量的测量点的处理(步骤S21)。这里，初始测量是指在将光谱采集单元17的测量范围设置为参照测量范围MR0时在测量点中首先执行的布里渊增益光谱的测量。具体而言，在步骤S21，控制单元19执行在沿着被测光纤FUT设置的多个不同测量点中确定要执行初始测量的测量点的处理。当确定了要执行初始测量的测量点时，设置在光源单元11中的调制单元11b由控制单元19进行控制，并且调整调制信号m1的频率(调制频率fm)使得相关峰出现在所确定的测量点。

接下来，执行在预设的参照测量范围MR0(参见图4)内测量布里渊增益光谱的处理(步骤S22：检测步骤、光谱采集步骤)。在该处理中，如在图3所示的步骤S11中，首先，将设置信号S2从光谱分析单元18输出到光谱采集单元17，并且将光谱采集单元17的测量范围设置为参照测量范围MR0。此后，在控制单元19的控制下，从光源单元11发出以调制频率fm进行了调频的连续光L1。然后，检测单元16对通过使泵浦光LP入射到被测光纤FUT上而获得的布里渊散射光LS和参照光LR之间的干涉光进行检测，并且光谱采集单元17执行从自检测单元16输出的检测信号S1获取布里渊增益光谱的处理。

接下来，光谱分析单元18执行分析布里渊增益光谱的峰值频率的处理(步骤S23：光谱分析步骤)。具体而言，如在图3所示的步骤S12中，执行对存储于光谱采集单元17的内存28中的测量数据进行读取并对所读取的测量数据进行诸如最大值提取之类的各种处理，以寻找峰值频率。注意，除了上述处理之外，光谱分析单元18还执行通过分析布里渊增益光谱来测量被测光纤FUT的特性的处理以寻找布里渊频移。

接下来，光谱分析单元18执行确定并存储在峰值频率附近的测量范围的处理(步骤S24：光谱分析步骤)。例如，在如图3所示的步骤S13中，光谱分析单元18执行确定比图4中所示的参照测量范围MR0窄且包括峰值频率PK1的测量范围MR1并对所确定的测量范围MR1进行存储的处理。注意，测量范围MR1可以相对于峰值频率PK1对称或不对称。

接下来，控制单元19确定是否要测量另一个测量点(是否用另一个测量点执行初始测量)(步骤S25)。例如，在沿着被测光纤FUT设置的多个不同的测量点中存在测量点未进行初始测量的情况下，步骤S25的确定结果为“是”。当步骤S25的确定结果为“是”时，重复执行步骤S21至S24的处理。以这种方式，对沿着被测光纤FUT设置的多个不同测量点中的每一个进行初始测量。

相反，例如，在沿着被测光纤FUT设置的多个不同的测量点中不存在测量点未进行初始测量的情况下，步骤S25的确定结果为“否”。当步骤S25的确定结果为“否”时，初始测量结束且流程转变为正常测量。这里，正常测量是指通过以比参照测量范围窄的测量范围对光谱采集单元17进行设置来执行的布里渊增益光谱的测量。

当转变为正常测量时，首先，执行对要执行正常测量的测量点进行设置的处理(步骤S26)。具体而言，控制单元19执行在沿着被测光纤FUT设置的多个不同测量点中设置要执行正常测量的一个测量点的处理。当设置了要执行正常测量的测量点时，和在步骤S21中一样，由控制单元19对设置在光源单元11中的调制单元11b进行控制，并且调整调制信号m1的频率(调制频率fm)，使得相关峰出现在设置的测量点。

接下来，光谱分析单元18执行对在步骤S24的处理中存储的测量范围进行读取并以该测量范围对光谱采集单元17进行设置的处理(步骤S27：光谱分析步骤)。具体而言，读取在步骤S26中设置的测量点的测量范围。然后，光谱分析单元18将设置信号S2输出到光谱采集单元17，并且以所读取的测量范围(例如，测量范围MR1)对光谱采集单元17进行设置的处理被执行。

接下来，执行在所设置的测量范围内测量布里渊增益光谱的处理(步骤S28：检测步骤，光谱采集步骤)。在该步骤中，在控制单元19的控制下，从光源单元11发出以调制频率fm进行了调频的连续光L1。然后，检测单元16对通过使泵浦光LP入射至被测光纤FUT而获得的布里渊散射光LS和参照光LR之间的干涉光进行检测，并且光谱采集单元17执行从自检测单元16输出的检测信号S1获取布里渊增益光谱的处理。

接下来，光谱分析单元18执行分析布里渊增益光谱的峰值频率的处理(步骤S29：光谱分析步骤)。具体而言，如同在步骤S23中，执行对存储在光谱采集单元17的内存28中的测量数据进行读取并对所读取的测量数据进行诸如最大值提取之类的各种处理，以寻找峰值频率。注意，除了上述处理之外，光谱分析单元18还通过执行分析布里渊增益光谱来测量被测光纤FUT的特性的处理以寻找布里渊频移。

当上述处理结束时，光谱分析单元18确定峰值位置(峰值频率)是否改变(步骤S30)。具体而言，确定在步骤S26中设置的测量点处，在步骤S29的处理中新寻找的峰值频率是否从先前寻找的峰值频率(例如，初始测量中寻找的峰值频率)发生改变。如在第一操作示例中那样，例如，基于峰值频率的变化量是否超过预定阈值做出该确定。注意，就像在涉及机器学习的MT方法(Mahalanobis-Taguchi方法)中一样，可以从累积的测量数据确定阈值频率。

当确定峰值位置改变时，步骤S30的确定结果变为“是”。然后，光谱分析单元18执行在峰值频率附近改变测量范围的处理(步骤S31：光谱分析步骤)。例如，执行将对光谱采集单元17设置的测量范围从图4所示的测量范围MR1改变为测量范围MR2的处理。

接下来，控制单元19确定测量是否结束(步骤S32)。例如，确定是否指示光纤特性测量设备1结束测量。当确定测量没有结束时(当步骤S32的确定结果为“否”时)，流程返回至步骤S26的处理，控制单元19设置执行正常测量的新的测量点，然后执行步骤S27至S29的处理。注意，在步骤S26的处理中，设置与先前设置的测量点相同的测量点使测量一个测量点的测量实现。

当步骤S27至S29的处理结束时，光谱分析单元18确定在步骤S26设置的测量点处峰值位置(峰值频率)是否改变(步骤S30)。当确定峰值位置改变时(当步骤S30的确定结果为“是”时)，光谱分析单元18执行在峰值频率附近改变测量范围的处理(步骤S31)。

相反，当确定峰值位置没有改变时(当步骤S30的确定结果为“否”时)，不执行步骤S31的处理，并且控制单元19确定测量是否结束(步骤S32)。当确定测量未结束时(当步骤S32的确定结果为“否”时)，流程再次返回至步骤S26的处理。相反，当确定测量结束时(当步骤S32的确定结果为“是”时)，图6所示的一系列处理结束。

注意，在本操作示例中，例如，被测光纤FUT的环境温度的上升速度快，以至不能设置随着布里渊增益光谱的峰值频率变化的测量范围，也是可以想象的。这里，如在第一操作示例中那样，例如，可以采用扩大测量范围并重新测量或通过将光谱采集单元17的测量范围设置为参照测量范围MR0以再一次进行初始测量的方法。例如，在图6所示的流程图中，当在步骤S29的处理中没有获得峰值频率时，流程可以移至步骤S31的处理，并且可以在扩大测量范围后重新测量布里渊增益光谱。

如上所述，在一个或多个实施例中，检测单元16对通过使泵浦光LP入射到被测光纤FUT上而获得的布里渊散射光LS与参照光LR之间的干涉光进行检测，并且从自检测单元16输出的检测信号S1获得布里渊增益光谱。此外，通过分析所获得的布里渊增益光谱来测量被测光纤的特性以寻找频移量，接下来根据通过分析布里渊增益光谱获得的峰值频率改变获得布里渊增益光谱的测量范围。例如，这样减少了为获得布里渊增益光谱在频率轴方向上设置的测量点的数量，因此能够在更短的时间内测量被测光纤FUT的特性。

图7是示出本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量设备的主要配置的图。如图7A所示，一个或多个实施例的光纤特性测量设备设置有缓冲层BL1(缓冲单元)，该缓冲层BL1对向被测光纤FUT的温度传输进行缓冲。或者，如图7B所示，一个或多个实施例的光纤特性测量设备设置有缓冲层BL2(缓冲单元)，该缓冲层BL2对向被测光纤FUT的应变传输进行缓冲。注意，连接到被测光纤FUT的光纤特性测量设备的主体的配置可以与上述一个或多个其他实施例相同。

上述一个或多个实施例的光纤特性测量设备1根据布里渊增益光谱的峰值频率变化来设置布里渊增益光谱的测量范围。然而，在影响被测光纤FUT的温度或应变的变化较大的情况下，可以认为不能将测量范围设置为跟随布里渊增益光谱的峰值频率的变化。

通过设置有图7A所示的缓冲层BL1或图7B所示的缓冲层BL2，一个或多个实施例的光纤特性测量设备对影响被测光纤FUT的温度或应变传输进行缓冲。这样可以延迟布里渊增益频谱的峰值频率的变化，并设置测量范围以跟随峰值频率的变化。注意，尽管可以想到一个或多个实施例的光纤特性测量设备在准确地测量影响被测光纤FUT的温度或应变的绝对值方面不足，但是在可靠地获得温度或应变的快速变化方面是有效的。

在图7A所示的示例中，被测光纤FUT被设置为测量测量目标TG1的温度。测量目标TG1是温度测量的任何目标，测量目标TG1的状态可以是固体、液体、气体和等离子体中的任何一种。缓冲层BL1被设置在测量目标TG1与被测光纤FUT之间、被测光纤FUT的长度方向上的任意位置上。注意，可以在被测光纤FUT的整个长度上设置缓冲层BL1。作为缓冲层BL1，可以使用热容量大的金属材料，例如钢。

如图7A所示，通过在测量目标TG1和被测光纤FUT之间设置缓冲层BL1，即使测量目标TG1的温度快速变化，也可以延迟向被测光纤FUT的温度传输。这也延迟了布里渊增益光谱的峰值频率的变化，因此可以设置测量范围以跟随峰值频率的变化。注意，例如，图7A所示的示例在当超过特定阈值时不存在温度变化的假阴性的情况下需要发出警报的使用中是有效的。

在图7B所示的示例中，被测光纤FUT被设置为测量测量目标TG2的应变。测量目标TG2是应变测量的任何目标，例如，测量目标TG2是结构或建筑物。缓冲层BL2被设置在测量目标TG2与被测光纤FUT之间、被测光纤FUT的长度方向上的任意位置处，并通过粘附、钎焊或通过固定夹具夹紧等方法固定在测量目标TG2和被测光纤FUT上。注意，可以在被测光纤FUT的整个长度上设置缓冲层BL2。例如，当测量目标TG2是金属时，可以使用具有比金属低的刚性的树脂材料(例如，塑料树脂材料)作为缓冲层BL2。

如图7B所示，通过在测量目标TG2和被测光纤FUT之间设置缓冲层BL2，例如，即使测量目标TG2在图7B所示箭头的方向上快速地伸展(或收缩)，也可以对向被测光纤FUT的应变传输进行缓冲。这样延迟了布里渊增益光谱的峰值频率的变化，因此可以设置测量范围以跟随峰值频率的变化。注意，例如，图7B所示的示例在当超过特定阈值时不存在应变变化的假阴性的情况下需要发出警报的使用中是有效的。

如上所述，一个或多个实施例设置有缓冲层BL1、BL2，该缓冲层BL1、BL2对向被测光纤FUT的温度或应变传输进行缓冲。这使得即使测量目标TG1的温度快速变化，向被测光纤FUT的温度传输也得以延迟。或者，即使测量目标TG2快速变形，也可以对向被测光纤FUT的应变传输进行缓冲。这使得即使影响被测光纤FUT的温度或应变变化较大，也可以将测量范围设置为跟随布里渊增益光谱的峰值频率的变化。

图8是示出本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量设备的主要配置的图。注意，图8仅示出了图1所示的光谱采集单元17和光谱分析单元18，却省略了除光谱采集单元17和光谱分析单元18以外的配置(光源单元11至检测单元16，以及控制单元19)的图示。此外，仅在光谱采集单元17中示出了内存28。注意，图8对与图1和图2所示的配置相对应的配置使用相同的附图标记。

接下来，上述一个或多个实施例的光纤特性测量设备1根据通过分析布里渊增益光谱的峰值频率来设置获得布里渊增益光谱的测量范围。然而，这种设置方法跟随影响被测光纤FUT的温度和应变的变化，可以认为在影响被测光纤FUT的温度或应变的变化很大的情况下，可能无法将测量范围设置为跟随布里渊增益光谱的峰值频率的变化。

上述的一个或多个实施例的光纤特性测量设备设置有图7A和图7B所示的缓冲层BL1、BL2，对影响被测光纤FUT的温度或应变传输进行缓冲，并延迟布里渊增益光谱的峰值频率的变化。尽管这可以将测量范围设置为跟随峰值频率的变化，但是可以认为在准确地测量影响被测光纤FUT的温度或应变的绝对值方面，该配置是不足的。

一个或多个实施例的光纤特性测量设备基于通过分析布里渊增益光谱而获得的峰值频率来预测下次可能获得的峰值频率，并基于该预测结果来改变光谱采集单元17的测量范围。例如，使用学习模型来执行峰值频率的预测，该学习模型通过使用表示分析布里渊增益光谱而获得的峰值频率随时间的变化的数据来执行机器学习而获得。在一个或多个实施例的光纤特性测量设备中，光谱分析单元18执行此峰值频率预测并基于预测结果改变测量范围。

如图8所示，光谱分析单元18设置有计算单元31、设置控制单元32和学习单元33。计算单元31基于通过分析布里渊增益光谱而获得的峰值频率来预测下次可能获得的峰值频率。计算单元31设置有学习模型LM，并且使用该学习模型LM以及通过分析布里渊增益光谱而获得的近期的峰值频率来预测下次可能获得的峰值频率。

例如，可以通过使用表示过去获得的峰值频率随时间的变化的数据来执行机器学习以获得学习模型LM。也可以通过使用表示过去获得的布里渊增益光谱随时间的变化的数据(即，过去从光谱采集单元17依次输出的测量数据)代替表示过去获得的峰值频率随时间的变化的数据来执行机器学习，以获得学习模型LM。

在一个或多个实施例中，假设执行使用循环神经网络(RNN)的机器学习作为用于获得学习模型LM的机器学习。注意，用于获得学习模型LM的机器学习不限于使用循环神经网络的机器学习，可以使用任何机器学习，例如使用支持向量机(SVM)的机器学习。

图9是示出在本发明的一个或多个实施例的机器学习中使用的循环神经网络的一个示例的图。图9中所示的循环神经网络N1是由三层组成的网络——输入层LY1、隐藏层LY2和输出层LY3。输入层LY1和输出层LY3仅具有一个节点，而隐藏层LY2具有多个节点。

将表示过去获得的峰值频率随时间的变化的数据输入到输入层LY1的节点。注意，代替表示过去获得的峰值频率随时间的变化的数据，可以将表示过去获得的布里渊增益光谱随时间的变化的数据输入到输入层LY1的节点。这里，根据输入到输入层LY1的数据的特性，输入层LY1的节点可以是多个节点。

将隐藏层LY2的每个节点耦合到输入层LY1的节点。例如，隐藏层LY2的多个节点通过循环感知器来实现。因此，隐藏层LY2的多个节点执行输入到输入层LY1的节点的数据的反馈，将该数据存储并保持一定时间。因为这些节点保持过去的数据，它们对于预测未来的状态至关重要。作为由隐藏层LY2的多个节点使用的激活函数(确定输出值的函数)，例如，可以使用线性整流函数(ReLU)。注意，激活函数不限于ReLU，可以使用除了ReLU之外的任何激活函数。

将隐藏层LY2的所有节点耦合到输出层LY3的节点。将隐藏层LY2的所有节点的输出输入到输出层LY3的节点，并且输出层LY3的节点将所预测的下次可能获得的峰值频率输出。注意，作为用于输出层LY3的节点的激活函数，可以使用线性激活函数。

通过将融合了输入数据和输出数据的训练数据应用于图9所示的循环神经网络N1的机器学习来获得学习模型LM。使用通过使用该训练数据的机器学习而获得的学习模型LM，可以在例如测量目标(温度或应变)周期性变化或特征性变化的情况下，根据学习结果在一定误差范围内预测下一次变化。

设置控制单元32基于由计算单元31预测的峰值频率动态地改变为光谱采集单元17设置的测量范围。当改变为光谱采集单元设置的测量范围时，设置控制单元32输出设置信号S2。例如，设置控制单元32将光谱采集单元17的测量范围设置为围绕计算单元31预测的峰值频率对称(或不对称)。

这里，当将测量范围设置为围绕预测峰值频率不对称时，可以将测量范围设置为在预测峰值频率改变的方向上偏置。例如，当预测峰值频率向高频侧变化时，可以设置测量范围，使得在所预测的峰值频率的高频侧的频率范围是宽的。

学习单元33设置有与计算单元31使用的学习模型LM相同的学习模型LM，并且对学习单元33具有的学习模型LM以及计算单元31使用的学习模型LM进行更新。具体而言，学习单元33执行机器学习以使计算单元31预测的峰值频率的误差小于预定阈值，并更新学习单元33具有的学习模型LM。然后，学习单元33将更新后的学习模型LM反映给计算单元31使用的学习模型LM，以更新计算模型31使用的学习模型LM。

例如，学习单元33使用图9所示的循环神经网络N1来执行机器学习。当执行该机器学习时，如上所述，学习单元33执行机器学习，使得由计算单元31预测的峰值频率的误差小于预定阈值。注意，更准确地说，“峰值频率的误差”是由计算单元31预测的峰值频率与通过对基于由计算单元31预测的峰值频率改变测量范围之后获得的布里渊增益光谱进行分析而获得的峰值频率之间的误差。

通过配置学习单元33，即使在开始光纤特性测量设备的操作之后，也可以更新计算单元31所使用的学习模型LM。因此，可以提高峰值频率的预测精度。注意，为了便于描述，图9中所示的示例将计算单元31和学习单元33图示为单独的块。然而，计算单元31和学习单元33可以被合并为一块。

下述的一个或多个实施例的光纤特性测量设备与上述的一个或多个实施例的光纤特性测量设备1的不同之处在于，基于峰值频率的预测结果改变光谱采集单元17的测量范围。但是，基本操作与上述一个或多个实施例的光纤特性测量设备1相同。因此，例如，当对在被测光纤FUT的长度方向上设置的一个测量点的特性进行测量时，执行与图3所示的流程图相同的处理。此外，当对在被测光纤FUT的长度方向上设置的多个不同测量点的特性进行测量时，执行与图6所示的流程图相同的处理。因此，省略了操作的详细描述。

如上所述，在一个或多个实施例中，基于通过分析布里渊增益光谱而获得的峰值频率来预测下次可能将获得的峰值频率，并基于该预测结果来改变光谱采集单元17的测量范围。因此，即使当影响被测光纤FUT的温度或应变的变化较大时，在能够将测量范围设置为跟随峰值频率的变化的同时，也可以精确地测量影响被测光纤FUT的温度或应变的绝对值。

以上描述了根据本发明的一个或多个实施例的光纤特性测量设备和光纤特性测量方法。然而，本发明不限于这些实施例，并且可以在本发明的范围内自由地进行改变。例如，虽然使用BOCDR光纤特性测量设备作为示例描述了上述实施例，但是本发明也可以应用于除BOCDR光纤特性测量设备之外的设备。具体而言，可以将本发明应用于执行获取布里渊增益光谱、分析所获取的布里渊增益光谱以及寻找布里渊频移的处理的设备。作为此种设备，例如，可以举出BOCDA(布里渊光相关域分析)光纤特性测量设备和BOTDR(布里渊光时域反射测量)光纤特性测量设备。

此外，为了简化对实施例的描述，仅描述了一个相关峰出现在被测光纤FUT中。当在被测光纤FUT中出现多个相关峰时，例如，使用称为时间门方法的方法来选择多个相关峰之一并仅在所选相关峰出现的位置提取布里渊散射光就足够了。

此外，除了在第一分光单元12与光耦合单元15之间或者在第一分光单元12与第二分光单元13之间之外，也可以在第二分光单元13与光耦合单元15之间设置光延迟单元14。此外，可以在第一分光单元12与第二分光单元13之间设置用于放大泵浦光LP的第一放大单元。此外，可以在第二分光单元13与光耦合单元15之间设置用于放大布里渊散射光LS的第二放大单元。此外，可以在第一分光单元12与光耦合单元15之间设置用于放大参照光LR的第三放大单元。

尽管本公开仅针对有限数量的实施例进行了描述，但是本领域的技术人员在受益于本公开的情况下将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下可以设计各种其他实施例。因此，本发明的范围应该仅由所附权利要求来限定。

参考字符列表

1 光纤特性测量设备

11 光源单元

12 第一分光单元

13 第二分光单元

16 检测单元

17 光谱采集单元

18 光谱分析单元

31 计算单元

32 设置控制单元

33 学习单元

BL1 缓冲层

BL2 缓冲层

FUT 被测光纤

L1 连续光

LM 学习模型

LP 泵浦光

LR 参照光

LS 布里渊散射光

S1 检测信号

S2 设置信号

Claims (10)

1.一种光纤特性测量设备，包括：

检测器，所述检测器对通过使光入射到被测光纤上而获得的布里渊散射光进行检测；

光谱分析器，所述光谱分析器从所述布里渊散射光获得布里渊增益光谱；以及

光谱分析控制器，所述光谱分析控制器：

通过分析所述布里渊增益光谱来测量所述被测光纤的特性以获得所述布里渊增益光谱的峰值频率，并且

根据所述峰值频率改变被所述光谱分析器用于获得所述布里渊增益光谱的频率范围。

2.根据权利要求1所述的光纤特性测量设备，其中，所述光谱分析控制器还：

基于所述峰值频率预测在随后的测量过程中可能获得的可能峰值频率，并且

基于所述可能峰值频率改变所述频率范围。

3.根据权利要求2所述的光纤特性测量设备，其中，所述光谱分析控制器还：

使用学习模型来预测所述可能峰值频率，所述学习模型通过使用表示所述峰值频率随时间的变化的数据或表示所述布里渊增益光谱随时间的变化的数据执行机器学习而获得，并且

基于所述可能峰值频率动态地改变所述频率范围。

4.根据权利要求3所述的光纤特性测量设备，其中，所述光谱分析控制器还：

执行所述机器学习以使所述可能峰值频率与在基于所述可能峰值频率改变所述频率范围后通过分析所述布里渊增益光谱而获得的峰值频率之间的误差小于预定义的阈值，并且

更新所述学习模型。

5.根据权利要求3所述的光纤特性测量设备，其中，所述光谱分析控制器将所述频率范围改变为相对于所述可能峰值频率不对称。

6.根据权利要求1所述的光纤特性测量设备，其中，所述光谱分析控制器将所述频率范围改变为比预设的参照频率范围窄。

7.根据权利要求6所述的光纤特性测量设备，其中，在将所述频率范围改变为比所述参照频率范围窄之后，所述光谱分析控制器在不改变所述频率范围的宽度的情况下再次改变所述频率范围。

8.根据权利要求1所述的光纤特性测量设备，还包括：缓冲器，所述缓冲器对向所述被测光纤的温度或应变传输进行缓冲。

9.根据权利要求1所述的光纤特性测量设备，还包括：

光源，所述光源输出调频的连续光；

第一分光器，所述第一分光器将所述连续光分成泵浦光和参照光；以及

第二分光器，所述第二分光器使所述泵浦光从所述被测光纤的一端入射，并输出在所述被测光纤中产生的所述布里渊散射光，其中

所述检测器对所述布里渊散射光与所述参照光之间的干涉光进行检测。

10.一种光纤特性测量方法，包括：

对通过使光入射到被测光纤上而获得的布里渊散射光进行检测；

从所述布里渊散射光获得布里渊增益光谱；

通过分析所述布里渊增益光谱来测量所述被测光纤的特性以获得所述布里渊增益光谱的峰值频率；并且

根据所述峰值频率改变用于获得所述布里渊增益光谱的频率范围。

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