JP2002257592A - 光ファイバひずみ計測方法およびその装置 - Google Patents
光ファイバひずみ計測方法およびその装置Info
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- JP2002257592A JP2002257592A JP2001057357A JP2001057357A JP2002257592A JP 2002257592 A JP2002257592 A JP 2002257592A JP 2001057357 A JP2001057357 A JP 2001057357A JP 2001057357 A JP2001057357 A JP 2001057357A JP 2002257592 A JP2002257592 A JP 2002257592A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２つの歪みが混在する光ファイバの長さ方向
の歪み分布を求める。 【解決手段】 光ファイバの２つの歪みが混在する測定
区間と、２つの歪みが混在する測定区間の両側に存在す
る単一の歪みのみ存在する測定区間とにおいて散乱され
たブリルアン散乱光のパワースペクトルを計測する計測
ステップと、計測ステップで計測された単一の歪みのみ
存在する測定区間のパワースペクトルから、単一の歪み
のみ存在する測定区間におけるピーク値を１に規格化し
たローレンツ型パワースペクトルを推定する第１推定ス
テップ（Ｓ１，Ｓ２）と、第１推定ステップで推定され
た規格化したローレンツ型パワースペクトルと、計測ス
テップで計測された２つの歪みが混在する測定区間のパ
ワースペクトルとを用いて、２つの歪みが混在する測定
区間における２つの歪みに対応するローレンツ型パワー
スペクトルのピーク値を推定する第２推定ステップ（Ｓ
３）とを備えた。
の歪み分布を求める。 【解決手段】 光ファイバの２つの歪みが混在する測定
区間と、２つの歪みが混在する測定区間の両側に存在す
る単一の歪みのみ存在する測定区間とにおいて散乱され
たブリルアン散乱光のパワースペクトルを計測する計測
ステップと、計測ステップで計測された単一の歪みのみ
存在する測定区間のパワースペクトルから、単一の歪み
のみ存在する測定区間におけるピーク値を１に規格化し
たローレンツ型パワースペクトルを推定する第１推定ス
テップ（Ｓ１，Ｓ２）と、第１推定ステップで推定され
た規格化したローレンツ型パワースペクトルと、計測ス
テップで計測された２つの歪みが混在する測定区間のパ
ワースペクトルとを用いて、２つの歪みが混在する測定
区間における２つの歪みに対応するローレンツ型パワー
スペクトルのピーク値を推定する第２推定ステップ（Ｓ
３）とを備えた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバひずみ
計測方法およびその装置に関し、より詳細には、２つの
歪みが混在する光ファイバの測定区間で散乱されるブリ
ルアン散乱光の各々の歪みに対応するローレンツ型パワ
ースペクトルを推定する光ファイバひずみ計測方法およ
びその装置に関する。
計測方法およびその装置に関し、より詳細には、２つの
歪みが混在する光ファイバの測定区間で散乱されるブリ
ルアン散乱光の各々の歪みに対応するローレンツ型パワ
ースペクトルを推定する光ファイバひずみ計測方法およ
びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバをセンサとして用いたひずみ
計測方法において、光ファイバのひずみは、光ファイバ
中に発生する後方散乱光の一つであるブリルアン散乱光
の周波数シフト量を計測することで求めることができ
る。このような性質を利用した光ファイバひずみ測定装
置が、例えば、特開平１０−９０１２１号公報に開示さ
れている。同公報によれば、光ファイバひずみ測定装置
が、測定用の光パルスをセンシング用光ファイバに入射
すると、センシング用光ファイバ中でレイリー散乱やブ
リルアン散乱を受けて後方散乱光が生じる。光ファイバ
ひずみ測定装置は、この後方散乱光を、参照光と合波
し、コヒーレント検波した後、検出された光パワースペ
クトルに基づいてセンシング用光ファイバに生じたひず
みに応じた特性の測定波形を出力する。
計測方法において、光ファイバのひずみは、光ファイバ
中に発生する後方散乱光の一つであるブリルアン散乱光
の周波数シフト量を計測することで求めることができ
る。このような性質を利用した光ファイバひずみ測定装
置が、例えば、特開平１０−９０１２１号公報に開示さ
れている。同公報によれば、光ファイバひずみ測定装置
が、測定用の光パルスをセンシング用光ファイバに入射
すると、センシング用光ファイバ中でレイリー散乱やブ
リルアン散乱を受けて後方散乱光が生じる。光ファイバ
ひずみ測定装置は、この後方散乱光を、参照光と合波
し、コヒーレント検波した後、検出された光パワースペ
クトルに基づいてセンシング用光ファイバに生じたひず
みに応じた特性の測定波形を出力する。
【０００３】図１は、従来の光ファイバひずみ計測器を
示すブロック図である。光ファイバひずみ計測器１０
は、歪みセンシング用の光ファイバに接続され、信号光
と参照光を発生する光源１１と、信号光の光周波数を変
換する光周波数変換器１２と、信号光をパルス化する光
パルス変換器１３と、ブリルアン散乱光を検出するコヒ
ーレント光受信器１４と、検出された光パワーに基づい
て測定波形を出力する信号処理部１５とから構成されて
いる。
示すブロック図である。光ファイバひずみ計測器１０
は、歪みセンシング用の光ファイバに接続され、信号光
と参照光を発生する光源１１と、信号光の光周波数を変
換する光周波数変換器１２と、信号光をパルス化する光
パルス変換器１３と、ブリルアン散乱光を検出するコヒ
ーレント光受信器１４と、検出された光パワーに基づい
て測定波形を出力する信号処理部１５とから構成されて
いる。
【０００４】このような構成により、光源１１から出射
された連続光は、信号光と参照光に分岐される。信号光
の光周波数は、光周波数変換器１２によって１１ＧＨｚ
程度高周波数側にシフトされ、光パルス変換器１３で光
パルスに変換される。光ファイバひずみ計測器１０は、
この計測用の光パルスをセンシング用の光ファイバに入
射し、これによって生じたブリルアン散乱光を受信す
る。ブリルアン散乱光は、微弱なため、高感度な検出が
行えるコヒーレント光受信器１４が用いられている。こ
のコヒーレント光受信器１４には、受信信号であるブリ
ルアン散乱光と光源から分岐された参照光とが用いられ
る。通常の通信用光ファイバに、波長が１．５５μｍの
光を入射すると、ブリルアン散乱光は入射光に比べ約１
１ＧＨｚ低周波数側にシフトする。従って、光周波数変
換器１２によって、予めこの１１ＧＨｚとほぼ等しい周
波数だけ高周波数側にシフトする。コヒーレント光受信
器１４は、ブリルアン散乱光と参照光の周波数差を小さ
くしたコヒーレント光を受信することができる。信号処
理部１５は、検出された光パワーに基づいて、センシン
グ用の光ファイバに生じたひずみに応じた特性の測定波
形を出力する。
された連続光は、信号光と参照光に分岐される。信号光
の光周波数は、光周波数変換器１２によって１１ＧＨｚ
程度高周波数側にシフトされ、光パルス変換器１３で光
パルスに変換される。光ファイバひずみ計測器１０は、
この計測用の光パルスをセンシング用の光ファイバに入
射し、これによって生じたブリルアン散乱光を受信す
る。ブリルアン散乱光は、微弱なため、高感度な検出が
行えるコヒーレント光受信器１４が用いられている。こ
のコヒーレント光受信器１４には、受信信号であるブリ
ルアン散乱光と光源から分岐された参照光とが用いられ
る。通常の通信用光ファイバに、波長が１．５５μｍの
光を入射すると、ブリルアン散乱光は入射光に比べ約１
１ＧＨｚ低周波数側にシフトする。従って、光周波数変
換器１２によって、予めこの１１ＧＨｚとほぼ等しい周
波数だけ高周波数側にシフトする。コヒーレント光受信
器１４は、ブリルアン散乱光と参照光の周波数差を小さ
くしたコヒーレント光を受信することができる。信号処
理部１５は、検出された光パワーに基づいて、センシン
グ用の光ファイバに生じたひずみに応じた特性の測定波
形を出力する。
【０００５】このようにして、光ファイバひずみ計測器
１０は、光ファイバの長さ方向に対して連続的な信号が
得られるので、光ファイバの長さ方向でのブリルアン散
乱光の分布を知ることができる。すなわち、光パルスを
入射してから測定までの遅延時間に対応する長さが、測
定されたブリルアン散乱光の散乱された位置となる。し
かし、入射光パルスは有限の時間幅を持っており、実際
には、この入射光パルス時間幅と光ファイバ中の光速の
積で表される長さ（以下、測定区間という。）内で長さ
方向に積分されたブリルアン散乱光が測定されることに
なる。
１０は、光ファイバの長さ方向に対して連続的な信号が
得られるので、光ファイバの長さ方向でのブリルアン散
乱光の分布を知ることができる。すなわち、光パルスを
入射してから測定までの遅延時間に対応する長さが、測
定されたブリルアン散乱光の散乱された位置となる。し
かし、入射光パルスは有限の時間幅を持っており、実際
には、この入射光パルス時間幅と光ファイバ中の光速の
積で表される長さ（以下、測定区間という。）内で長さ
方向に積分されたブリルアン散乱光が測定されることに
なる。
【０００６】光ファイバのある距離における測定区間に
おいて、入射光パルスの周波数とブリルアン散乱光の中
心周波数との周波数差ΔνＢは、次式で与えられる。
おいて、入射光パルスの周波数とブリルアン散乱光の中
心周波数との周波数差ΔνＢは、次式で与えられる。
【０００７】
【数１】
【０００８】但し、ｎｆは、光ファイバの屈折率、λ
は、光ファイバに入射する光パルスの波長である。ま
た、ｖＡは、光ファイバ中の音速であり、光ファイバの
ヤング率とポアソン比と密度とから与えられる。入射光
パルスの周波数とブリルアン散乱光の中心周波数との周
波数差ΔνＢと光ファイバの歪みεとの関係は、
は、光ファイバに入射する光パルスの波長である。ま
た、ｖＡは、光ファイバ中の音速であり、光ファイバの
ヤング率とポアソン比と密度とから与えられる。入射光
パルスの周波数とブリルアン散乱光の中心周波数との周
波数差ΔνＢと光ファイバの歪みεとの関係は、
【０００９】
【数２】
【００１０】で与えられることが、例えば、倉島、堀
口、立田、「ブリルアン散乱を応用した分布型光ファイ
バセンサ」電子情報通信学会論文誌 C-II,Vol.J.74-C-I
I,No.5,pp.467-476,1991 に記載されている。ここで、
Ｋεは、光ファイバの歪みとΔνＢとを関係付ける定数
である。式（１）（２）より、入射光パルスの周波数と
ブリルアン散乱光の中心周波数との周波数差ΔνＢを計
測することにより、光ファイバの歪みを測定することが
できる。入射光パルスの周波数は既知であるので、ブリ
ルアン散乱光のパワースペクトルを推定し、その中心周
波数を得ることにより、式（１）（２）より光ファイバ
の歪みを得ることができる。
口、立田、「ブリルアン散乱を応用した分布型光ファイ
バセンサ」電子情報通信学会論文誌 C-II,Vol.J.74-C-I
I,No.5,pp.467-476,1991 に記載されている。ここで、
Ｋεは、光ファイバの歪みとΔνＢとを関係付ける定数
である。式（１）（２）より、入射光パルスの周波数と
ブリルアン散乱光の中心周波数との周波数差ΔνＢを計
測することにより、光ファイバの歪みを測定することが
できる。入射光パルスの周波数は既知であるので、ブリ
ルアン散乱光のパワースペクトルを推定し、その中心周
波数を得ることにより、式（１）（２）より光ファイバ
の歪みを得ることができる。
【００１１】単一の歪みしか存在しない領域におけるブ
リルアン散乱光のパワースペクトルの推定手法に関する
従来技術について説明する。光ファイバ中で発生するブ
リルアン散乱光のパワースペクトルは良く知られている
様に、ローレンツ型パワースペクトルで良く近似するこ
とができる。例えば、C.N.Pannell, J.Dhliwayo andD.
J.Webb,“How to estimate the accuracy of a Brillou
in distributed temperature sensor, Proc.OFS97（IEE
E）”，PP.524-527,New York,1997（以下、文献Pannell
という。）または T.Kurashima, T.Horiguchi, H.Izumi
ta, S.Furukawa and Y.Koyamada,“Brillouin Optical-
Fiber Time Domain Reflectometry”，IEICE Trans.Com
m.,Vol.E76-B,No.4,pp.82-390,1993 に近似方法が記載
されている。
リルアン散乱光のパワースペクトルの推定手法に関する
従来技術について説明する。光ファイバ中で発生するブ
リルアン散乱光のパワースペクトルは良く知られている
様に、ローレンツ型パワースペクトルで良く近似するこ
とができる。例えば、C.N.Pannell, J.Dhliwayo andD.
J.Webb,“How to estimate the accuracy of a Brillou
in distributed temperature sensor, Proc.OFS97（IEE
E）”，PP.524-527,New York,1997（以下、文献Pannell
という。）または T.Kurashima, T.Horiguchi, H.Izumi
ta, S.Furukawa and Y.Koyamada,“Brillouin Optical-
Fiber Time Domain Reflectometry”，IEICE Trans.Com
m.,Vol.E76-B,No.4,pp.82-390,1993 に近似方法が記載
されている。
【００１２】ｉ番目の観測周波数νｉにおける観測雑音
を含まないブリルアン散乱光のパワーｇＴｉは、
を含まないブリルアン散乱光のパワーｇＴｉは、
【００１３】
【数３】
【００１４】と数式を用いて書くことができる。但し、
νＢは、ブリルアン散乱光の中心周波数、ωは、全半値
幅（ＦＷＨＭ）、ｈは、式（１）における最大パワーで
あり、ピーク値と呼ばれる。通常ブリルアン散乱光のパ
ワー観測時には、観測時に発生する観測雑音が存在す
る。この観測雑音は、加法的であると仮定すると、観測
されるｉ番目の観測周波数における観測値ｇｉは、ｇ
Ｔｉとこの時の観測雑音Δ ｉを用いて次式の様に表され
る。
νＢは、ブリルアン散乱光の中心周波数、ωは、全半値
幅（ＦＷＨＭ）、ｈは、式（１）における最大パワーで
あり、ピーク値と呼ばれる。通常ブリルアン散乱光のパ
ワー観測時には、観測時に発生する観測雑音が存在す
る。この観測雑音は、加法的であると仮定すると、観測
されるｉ番目の観測周波数における観測値ｇｉは、ｇ
Ｔｉとこの時の観測雑音Δ ｉを用いて次式の様に表され
る。
【００１５】
【数４】
【００１６】ブリルアン散乱光のパワースペクトル分布
の推定とは、観測値ｇｉよりｇＴｉあるいは式（３）の
νＢ，ω，ｈを求める問題である。しかし、観測雑音
は、一般的には未知量であるため、ｇＴｉあるいは
νＢ，ω，ｈを直接求めることができない。そこで、通
常の最小二乗法では、次式に示す二乗誤差Ｊ０を最小と
するパラメータνＢ０，ω０，ｈ０を求め、このパラメ
ータより式（３）を用いて最も確からしいと思われるパ
ワースペクトル分布を求めることになる。
の推定とは、観測値ｇｉよりｇＴｉあるいは式（３）の
νＢ，ω，ｈを求める問題である。しかし、観測雑音
は、一般的には未知量であるため、ｇＴｉあるいは
νＢ，ω，ｈを直接求めることができない。そこで、通
常の最小二乗法では、次式に示す二乗誤差Ｊ０を最小と
するパラメータνＢ０，ω０，ｈ０を求め、このパラメ
ータより式（３）を用いて最も確からしいと思われるパ
ワースペクトル分布を求めることになる。
【００１７】
【数５】
【００１８】但し、ｇ０ｉは、式（３）にνＢ＝
νＢ０，ω＝ω０，ｈ＝ｈ０を代入して求めたブリルア
ン散乱光の推定値であり、Ｎは、観測値の個数である。
パラメータνＢ０，ω０，ｈ０を解析的に求めるために
は、
νＢ０，ω＝ω０，ｈ＝ｈ０を代入して求めたブリルア
ン散乱光の推定値であり、Ｎは、観測値の個数である。
パラメータνＢ０，ω０，ｈ０を解析的に求めるために
は、
【００１９】
【数６】
【００２０】を満たすνＢ０，ω０，ｈ０を求めればよ
い。
い。
【００２１】しかし、式（１）に示す様に、ローレンツ
型パワースペクトルは、推定するパラメータに対して非
線形であり、式（６）の解を解析的に求めるのは困難で
ある。この問題を解決するために、下記のＪ１を最小化
するパラメータを求めることにより、式（５）のＪ０を
最小化するパラメータを近似的に求める手法が、文献Pa
nnellに提案されている。
型パワースペクトルは、推定するパラメータに対して非
線形であり、式（６）の解を解析的に求めるのは困難で
ある。この問題を解決するために、下記のＪ１を最小化
するパラメータを求めることにより、式（５）のＪ０を
最小化するパラメータを近似的に求める手法が、文献Pa
nnellに提案されている。
【００２２】
【数７】
【００２３】式（７）に示す様に、Ｊ１を最小化する場
合には線形化可能であり、通常の最小二乗法により、解
であるパラメータνＢ０，ω０，ｈ０を求めることがで
きる。上述したように、単一の歪みしか存在しない場
合、ブリルアン散乱光のローレンツ型パワースペクトル
を推定することが可能である。
合には線形化可能であり、通常の最小二乗法により、解
であるパラメータνＢ０，ω０，ｈ０を求めることがで
きる。上述したように、単一の歪みしか存在しない場
合、ブリルアン散乱光のローレンツ型パワースペクトル
を推定することが可能である。
【００２４】図２は、２つの歪みが混在する測定区間を
示した図である。歪み１，２は、想定している２つの歪
みであり、測定区間Ｂは、この２つの歪みが混在する領
域である。測定区間Ａ，Ｃは、測定区間Ｂの両側に存在
すると想定される単一の歪みしか存在しない領域であ
る。上述したように、光ファイバ歪み測定器において測
定されるブリルアン散乱光は、測定区間内に長さ方向に
積分された信号である。
示した図である。歪み１，２は、想定している２つの歪
みであり、測定区間Ｂは、この２つの歪みが混在する領
域である。測定区間Ａ，Ｃは、測定区間Ｂの両側に存在
すると想定される単一の歪みしか存在しない領域であ
る。上述したように、光ファイバ歪み測定器において測
定されるブリルアン散乱光は、測定区間内に長さ方向に
積分された信号である。
【００２５】従って、測定区間Ａ，Ｃでは、単一の歪み
に対応する単一のローレンツ型パワースペクトルにより
近似し得るが、２つの歪みが混在する測定区間Ｂで散乱
されるブリルアン散乱光のパワースペクトルは、それぞ
れの歪みに対応する単一のローレンツ型パワースペクト
ルの線形和となり、次式の様に近似される。
に対応する単一のローレンツ型パワースペクトルにより
近似し得るが、２つの歪みが混在する測定区間Ｂで散乱
されるブリルアン散乱光のパワースペクトルは、それぞ
れの歪みに対応する単一のローレンツ型パワースペクト
ルの線形和となり、次式の様に近似される。
【００２６】
【数８】
【００２７】但し、ｙＣｉは、二つの歪みが混在する測
定区間Ｂにおけるｉ番目の観測周波数でのブリルアン散
乱光のパワー、ｒＡｉ，ｒＢｉは、ピーク値を１に規格
化した歪み１，２に対応する単一のローレンツ型パワー
スペクトル、Ｈ１，Ｈ２はこれらのパワースペクトルの
各々のピーク値である。ｒＡｉ，ｒＢｉは、１に規格化
した単一のローレンツ型パワースペクトルであることか
ら、次式の様に表すことができる。
定区間Ｂにおけるｉ番目の観測周波数でのブリルアン散
乱光のパワー、ｒＡｉ，ｒＢｉは、ピーク値を１に規格
化した歪み１，２に対応する単一のローレンツ型パワー
スペクトル、Ｈ１，Ｈ２はこれらのパワースペクトルの
各々のピーク値である。ｒＡｉ，ｒＢｉは、１に規格化
した単一のローレンツ型パワースペクトルであることか
ら、次式の様に表すことができる。
【００２８】
【数９】
【００２９】但し、νＡＢ０，νＢＢ０は、歪み１，２
の対応するローレンツ型パワースペクトルの中心周波
数、ωＡ０，ωＢ０は、歪み１，２に対応するローレン
ツ型パワースペクトルの全半値幅である。
の対応するローレンツ型パワースペクトルの中心周波
数、ωＡ０，ωＢ０は、歪み１，２に対応するローレン
ツ型パワースペクトルの全半値幅である。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２つの
歪みが混在する測定区間Ｂにおけるブリルアン散乱光の
観測値に、式（７）で示した単一の歪みしか存在しない
領域での線形化手法を適用したとすると、下記の二乗誤
差Ｊ２を最小化するようにローレンツ型パワースペクト
ルのパラメータを決定することになる。
歪みが混在する測定区間Ｂにおけるブリルアン散乱光の
観測値に、式（７）で示した単一の歪みしか存在しない
領域での線形化手法を適用したとすると、下記の二乗誤
差Ｊ２を最小化するようにローレンツ型パワースペクト
ルのパラメータを決定することになる。
【００３１】
【数１０】
【００３２】但し、ｇＣｉは、測定区間Ｂでの観測値で
ある。しかし、ｙＣｉは、式（８）〜（１０）に示した
ように、歪み１，２に対応するローレンツ型パワースペ
クトルの線形和であるから、
ある。しかし、ｙＣｉは、式（８）〜（１０）に示した
ように、歪み１，２に対応するローレンツ型パワースペ
クトルの線形和であるから、
【００３３】
【数１１】
【００３４】となり、線形化することができない。よっ
て、従来の線形化による最小二乗法は、２つの歪みが混
在する測定区間に適用できないという欠点がある。ま
た、上述したように、従来の線形化による最小二乗法は
適用してはならないが、もし、誤って２つの歪みが混在
する測定区間の観測値に適用された場合、強引に単一の
ローレンツ型パワースペクトルとして推定するため、誤
った中心周波数を推定するのみならず、結果として誤っ
た歪みを推定するという問題があった。
て、従来の線形化による最小二乗法は、２つの歪みが混
在する測定区間に適用できないという欠点がある。ま
た、上述したように、従来の線形化による最小二乗法は
適用してはならないが、もし、誤って２つの歪みが混在
する測定区間の観測値に適用された場合、強引に単一の
ローレンツ型パワースペクトルとして推定するため、誤
った中心周波数を推定するのみならず、結果として誤っ
た歪みを推定するという問題があった。
【００３５】なお、最急降下法を用いて２つのローレン
ツ型パワースペクトルのパラメータνＡＢ０，ωＡ０，
Ｈ１，νＢＢ０，ωＢ０，Ｈ２を求めることも考えられ
るが、ローレンツ型パワースペクトルは、式（８）〜
（１１）に示すように非線形であり、最急降下法の一般
的な欠点であるローカルミニマムの問題、繰り返し回数
の増大の問題、初期値の決定問題等を免れず、ローレン
ツ型パワースペクトルのパラメータおよび最終的に得ら
れる歪みの値の信頼性が低いという問題もあった。
ツ型パワースペクトルのパラメータνＡＢ０，ωＡ０，
Ｈ１，νＢＢ０，ωＢ０，Ｈ２を求めることも考えられ
るが、ローレンツ型パワースペクトルは、式（８）〜
（１１）に示すように非線形であり、最急降下法の一般
的な欠点であるローカルミニマムの問題、繰り返し回数
の増大の問題、初期値の決定問題等を免れず、ローレン
ツ型パワースペクトルのパラメータおよび最終的に得ら
れる歪みの値の信頼性が低いという問題もあった。
【００３６】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、２つの歪みが混在
する光ファイバの測定区間で散乱されるブリルアン散乱
光の各々の歪みに対応するローレンツ型パワースペクト
ルのピーク値を推定することにより、光ファイバに発生
している長さ方向の歪み分布を求める光ファイバひずみ
計測方法およびその装置を提供することにある。
たもので、その目的とするところは、２つの歪みが混在
する光ファイバの測定区間で散乱されるブリルアン散乱
光の各々の歪みに対応するローレンツ型パワースペクト
ルのピーク値を推定することにより、光ファイバに発生
している長さ方向の歪み分布を求める光ファイバひずみ
計測方法およびその装置を提供することにある。
【００３７】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、センサ
として用いる光ファイバに光パルスを入射し、該光パル
スにより発生した後方散乱光の一つであるブリルアン散
乱光のパワースペクトルを計測し、該パワースペクトル
のピーク値と、該ピーク値を与える中心周波数と全半値
幅とを決定して、前記光ファイバに発生している長さ方
向の歪み分布を求める光ファイバ歪み計測方法におい
て、前記光ファイバの２つの歪みが混在する測定区間
と、該２つの歪みが混在する測定区間の両側に存在する
単一の歪みのみ存在する測定区間とにおいて散乱された
ブリルアン散乱光のパワースペクトルを計測する計測ス
テップと、該計測ステップで計測された前記単一の歪み
のみ存在する測定区間の前記パワースペクトルから、前
記単一の歪みのみ存在する測定区間におけるピーク値を
１に規格化したローレンツ型パワースペクトルを推定す
る第１推定ステップと、該第１推定ステップで推定され
た前記規格化したローレンツ型パワースペクトルと、前
記計測ステップで計測された前記２つの歪みが混在する
測定区間の前記パワースペクトルとを用いて、前記２つ
の歪みが混在する測定区間における前記２つの歪みに対
応するローレンツ型パワースペクトルのピーク値を推定
する第２推定ステップとを備えることを特徴とする。
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、センサ
として用いる光ファイバに光パルスを入射し、該光パル
スにより発生した後方散乱光の一つであるブリルアン散
乱光のパワースペクトルを計測し、該パワースペクトル
のピーク値と、該ピーク値を与える中心周波数と全半値
幅とを決定して、前記光ファイバに発生している長さ方
向の歪み分布を求める光ファイバ歪み計測方法におい
て、前記光ファイバの２つの歪みが混在する測定区間
と、該２つの歪みが混在する測定区間の両側に存在する
単一の歪みのみ存在する測定区間とにおいて散乱された
ブリルアン散乱光のパワースペクトルを計測する計測ス
テップと、該計測ステップで計測された前記単一の歪み
のみ存在する測定区間の前記パワースペクトルから、前
記単一の歪みのみ存在する測定区間におけるピーク値を
１に規格化したローレンツ型パワースペクトルを推定す
る第１推定ステップと、該第１推定ステップで推定され
た前記規格化したローレンツ型パワースペクトルと、前
記計測ステップで計測された前記２つの歪みが混在する
測定区間の前記パワースペクトルとを用いて、前記２つ
の歪みが混在する測定区間における前記２つの歪みに対
応するローレンツ型パワースペクトルのピーク値を推定
する第２推定ステップとを備えることを特徴とする。
【００３８】この方法によれば、２つの歪みが混在する
光ファイバの測定区間で散乱されるブリルアン散乱光の
各々の歪みに対応するローレンツ型パワースペクトルの
ピーク値を推定することにより、光ファイバに発生して
いる長さ方向の歪み分布を求めることができる。
光ファイバの測定区間で散乱されるブリルアン散乱光の
各々の歪みに対応するローレンツ型パワースペクトルの
ピーク値を推定することにより、光ファイバに発生して
いる長さ方向の歪み分布を求めることができる。
【００３９】請求項２に記載の発明は、センサとして用
いる光ファイバに光パルスを入射するための光パルス生
成部と、前記光パルスにより発生した後方散乱光の一つ
であるブリルアン散乱光のパワースペクトルを計測する
計測部とを備え、前記パワースペクトルのピーク値と、
該ピーク値を与える中心周波数と全半値幅とを決定し
て、前記光ファイバに発生している長さ方向の歪み分布
を求める光ファイバ歪み計測装置において、前記光ファ
イバの２つの歪みが混在する測定区間と、該２つの歪み
が混在する測定区間の両側に存在する単一の歪みのみ存
在する測定区間とにおいて散乱されたブリルアン散乱光
のパワースペクトルを計測する計測手段と、該計測手段
で計測された前記単一の歪みのみ存在する測定区間の前
記パワースペクトルから、前記単一の歪みのみ存在する
測定区間におけるピーク値を１に規格化したローレンツ
型パワースペクトルを推定する第１推定手段と、該第１
推定手段で推定された前記規格化したローレンツ型パワ
ースペクトルと、前記計測手段で計測された前記２つの
歪みが混在する測定区間の前記パワースペクトルとを用
いて、前記２つの歪みが混在する測定区間における前記
２つの歪みに対応するローレンツ型パワースペクトルの
ピーク値を推定する第２推定手段とを備えたことを特徴
とする。
いる光ファイバに光パルスを入射するための光パルス生
成部と、前記光パルスにより発生した後方散乱光の一つ
であるブリルアン散乱光のパワースペクトルを計測する
計測部とを備え、前記パワースペクトルのピーク値と、
該ピーク値を与える中心周波数と全半値幅とを決定し
て、前記光ファイバに発生している長さ方向の歪み分布
を求める光ファイバ歪み計測装置において、前記光ファ
イバの２つの歪みが混在する測定区間と、該２つの歪み
が混在する測定区間の両側に存在する単一の歪みのみ存
在する測定区間とにおいて散乱されたブリルアン散乱光
のパワースペクトルを計測する計測手段と、該計測手段
で計測された前記単一の歪みのみ存在する測定区間の前
記パワースペクトルから、前記単一の歪みのみ存在する
測定区間におけるピーク値を１に規格化したローレンツ
型パワースペクトルを推定する第１推定手段と、該第１
推定手段で推定された前記規格化したローレンツ型パワ
ースペクトルと、前記計測手段で計測された前記２つの
歪みが混在する測定区間の前記パワースペクトルとを用
いて、前記２つの歪みが混在する測定区間における前記
２つの歪みに対応するローレンツ型パワースペクトルの
ピーク値を推定する第２推定手段とを備えたことを特徴
とする。
【００４０】請求項３に記載の発明は、センサとして用
いる光ファイバに光パルスを入射するための光パルス生
成部と、前記光パルスにより発生した後方散乱光の一つ
であるブリルアン散乱光のパワースペクトルを計測する
計測部とを備え、前記パワースペクトルのピーク値と、
該ピーク値を与える中心周波数と全半値幅とを決定し
て、前記光ファイバに発生している長さ方向の歪み分布
を求める光ファイバ歪み計測装置を制御するプログラム
を記録した記録媒体であって、前記光ファイバの２つの
歪みが混在する測定区間と、該２つの歪みが混在する測
定区間の両側に存在する単一の歪みのみ存在する測定区
間とにおいて散乱されたブリルアン散乱光のパワースペ
クトルを計測する計測ステップと、該計測ステップで計
測された前記単一の歪みのみ存在する測定区間の前記パ
ワースペクトルから、前記単一の歪みのみ存在する測定
区間におけるピーク値を１に規格化したローレンツ型パ
ワースペクトルを推定する第１推定ステップと、該第１
推定ステップで推定された前記規格化したローレンツ型
パワースペクトルと、前記計測ステップで計測された前
記２つの歪みが混在する測定区間の前記パワースペクト
ルとを用いて、前記２つの歪みが混在する測定区間にお
ける前記２つの歪みに対応するローレンツ型パワースペ
クトルのピーク値を推定する第２推定ステップとをコン
ピュータに実行させるためのプログラムを記録したコン
ピュータ読み取り可能な記録媒体であることを特徴とす
る。
いる光ファイバに光パルスを入射するための光パルス生
成部と、前記光パルスにより発生した後方散乱光の一つ
であるブリルアン散乱光のパワースペクトルを計測する
計測部とを備え、前記パワースペクトルのピーク値と、
該ピーク値を与える中心周波数と全半値幅とを決定し
て、前記光ファイバに発生している長さ方向の歪み分布
を求める光ファイバ歪み計測装置を制御するプログラム
を記録した記録媒体であって、前記光ファイバの２つの
歪みが混在する測定区間と、該２つの歪みが混在する測
定区間の両側に存在する単一の歪みのみ存在する測定区
間とにおいて散乱されたブリルアン散乱光のパワースペ
クトルを計測する計測ステップと、該計測ステップで計
測された前記単一の歪みのみ存在する測定区間の前記パ
ワースペクトルから、前記単一の歪みのみ存在する測定
区間におけるピーク値を１に規格化したローレンツ型パ
ワースペクトルを推定する第１推定ステップと、該第１
推定ステップで推定された前記規格化したローレンツ型
パワースペクトルと、前記計測ステップで計測された前
記２つの歪みが混在する測定区間の前記パワースペクト
ルとを用いて、前記２つの歪みが混在する測定区間にお
ける前記２つの歪みに対応するローレンツ型パワースペ
クトルのピーク値を推定する第２推定ステップとをコン
ピュータに実行させるためのプログラムを記録したコン
ピュータ読み取り可能な記録媒体であることを特徴とす
る。
【００４１】請求項４に記載の発明は、センサとして用
いる光ファイバに光パルスを入射するための光パルス生
成部と、前記光パルスにより発生した後方散乱光の一つ
であるブリルアン散乱光のパワースペクトルを計測する
計測部とを備え、前記パワースペクトルのピーク値と、
該ピーク値を与える中心周波数と全半値幅とを決定し
て、前記光ファイバに発生している長さ方向の歪み分布
を求める光ファイバ歪み計測装置を制御するプログラム
であって、前記光ファイバの２つの歪みが混在する測定
区間と、該２つの歪みが混在する測定区間の両側に存在
する単一の歪みのみ存在する測定区間とにおいて散乱さ
れたブリルアン散乱光のパワースペクトルを計測する計
測ステップと、該計測ステップで計測された前記単一の
歪みのみ存在する測定区間の前記パワースペクトルか
ら、前記単一の歪みのみ存在する測定区間におけるピー
ク値を１に規格化したローレンツ型パワースペクトルを
推定する第１推定ステップと、該第１推定ステップで推
定された前記規格化したローレンツ型パワースペクトル
と、前記計測ステップで計測された前記２つの歪みが混
在する測定区間の前記パワースペクトルとを用いて、前
記２つの歪みが混在する測定区間における前記２つの歪
みに対応するローレンツ型パワースペクトルのピーク値
を推定する第２推定ステップとをコンピュータに実行さ
せるためのプログラムであることを特徴とする。
いる光ファイバに光パルスを入射するための光パルス生
成部と、前記光パルスにより発生した後方散乱光の一つ
であるブリルアン散乱光のパワースペクトルを計測する
計測部とを備え、前記パワースペクトルのピーク値と、
該ピーク値を与える中心周波数と全半値幅とを決定し
て、前記光ファイバに発生している長さ方向の歪み分布
を求める光ファイバ歪み計測装置を制御するプログラム
であって、前記光ファイバの２つの歪みが混在する測定
区間と、該２つの歪みが混在する測定区間の両側に存在
する単一の歪みのみ存在する測定区間とにおいて散乱さ
れたブリルアン散乱光のパワースペクトルを計測する計
測ステップと、該計測ステップで計測された前記単一の
歪みのみ存在する測定区間の前記パワースペクトルか
ら、前記単一の歪みのみ存在する測定区間におけるピー
ク値を１に規格化したローレンツ型パワースペクトルを
推定する第１推定ステップと、該第１推定ステップで推
定された前記規格化したローレンツ型パワースペクトル
と、前記計測ステップで計測された前記２つの歪みが混
在する測定区間の前記パワースペクトルとを用いて、前
記２つの歪みが混在する測定区間における前記２つの歪
みに対応するローレンツ型パワースペクトルのピーク値
を推定する第２推定ステップとをコンピュータに実行さ
せるためのプログラムであることを特徴とする。
【００４２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態について詳細に説明する。２つの歪みが混在
する測定区間での各々の歪みに対応するローレンツ型パ
ワースペクトルの推定方法は、２つの歪みが混在する測
定区間の両側に存在すると考えられる単一の歪みしか存
在しない測定区間（例えば、図２に示した測定区間Ａと
測定区間Ｃ。）でのブリルアン散乱光のパワースペクト
ルを利用することにより、２つの歪みが混在する測定区
間でのパワースペクトルのパラメータνＡＢ０，
ωＡ０，Ｈ１，νＢＢ０，ωＢ０，Ｈ２を求める。
の実施形態について詳細に説明する。２つの歪みが混在
する測定区間での各々の歪みに対応するローレンツ型パ
ワースペクトルの推定方法は、２つの歪みが混在する測
定区間の両側に存在すると考えられる単一の歪みしか存
在しない測定区間（例えば、図２に示した測定区間Ａと
測定区間Ｃ。）でのブリルアン散乱光のパワースペクト
ルを利用することにより、２つの歪みが混在する測定区
間でのパワースペクトルのパラメータνＡＢ０，
ωＡ０，Ｈ１，νＢＢ０，ωＢ０，Ｈ２を求める。
【００４３】図３は、本発明の一実施形態にかかるロー
レンツ型パワースペクトルの推定方法を示したフローチ
ャートである。ステップＳ１では、２つの歪みが混在す
る測定区間の両側にある単一の歪みしか存在しない測定
区間の観測値を用いてブリルアン散乱光のローレンツ型
パワースペクトルを推定する。推定方法は、例えば、山
田、成瀬、「重み付き最小二乗法の繰り返しによるＢＯ
ＴＤＲ波形の推定」信学技報、OFT2000-30,pp.55-60,20
00 に記載された従来技術を用いることができる。ステ
ップＳ２では、ステップＳ１の推定結果であるローレン
ツ型パワースペクトルより、ピーク値を１に規格化した
ローレンツ型パワースペクトルを決定する。
レンツ型パワースペクトルの推定方法を示したフローチ
ャートである。ステップＳ１では、２つの歪みが混在す
る測定区間の両側にある単一の歪みしか存在しない測定
区間の観測値を用いてブリルアン散乱光のローレンツ型
パワースペクトルを推定する。推定方法は、例えば、山
田、成瀬、「重み付き最小二乗法の繰り返しによるＢＯ
ＴＤＲ波形の推定」信学技報、OFT2000-30,pp.55-60,20
00 に記載された従来技術を用いることができる。ステ
ップＳ２では、ステップＳ１の推定結果であるローレン
ツ型パワースペクトルより、ピーク値を１に規格化した
ローレンツ型パワースペクトルを決定する。
【００４４】次に、ステップＳ３について説明する。測
定区間Ａ，Ｂ，Ｃについて歪み以外の条件は同一だとす
ると、ステップＳ２の結果であるピーク値を１に規格化
したローレンツ型パワースペクトルは、式（８）におけ
るｒＡｉ，ｒＢｉと同一である。従って、求める２つの
歪みが混在する測定区間のパラメータのうちνＡＢ０，
ωＡ０，νＢＢ０，ωＢ０は、ステップＳ２で求められ
ていることになる。残るピーク値Ｈ１，Ｈ２は、最小二
乗法を用いて次式の二乗誤差Ｊ３を最小とする値を
Ｈ１，Ｈ２として推定する。
定区間Ａ，Ｂ，Ｃについて歪み以外の条件は同一だとす
ると、ステップＳ２の結果であるピーク値を１に規格化
したローレンツ型パワースペクトルは、式（８）におけ
るｒＡｉ，ｒＢｉと同一である。従って、求める２つの
歪みが混在する測定区間のパラメータのうちνＡＢ０，
ωＡ０，νＢＢ０，ωＢ０は、ステップＳ２で求められ
ていることになる。残るピーク値Ｈ１，Ｈ２は、最小二
乗法を用いて次式の二乗誤差Ｊ３を最小とする値を
Ｈ１，Ｈ２として推定する。
【００４５】
【数１２】
【００４６】式（１３）を最小とするＨ１，Ｈ２は、次
式を満足する解として与えられる。
式を満足する解として与えられる。
【００４７】
【数１３】
【００４８】このようにして、２つの歪みが混在する測
定区間でのパワースペクトルのパラメータνＡＢ０，ω
Ａ０，Ｈ１，νＢＢ０，ωＢ０，Ｈ２を全て得ることが
でき、２つの歪みが存在する測定区間での各々の歪みに
対応するローレンツ型パワースペクトルを推定すること
ができる。
定区間でのパワースペクトルのパラメータνＡＢ０，ω
Ａ０，Ｈ１，νＢＢ０，ωＢ０，Ｈ２を全て得ることが
でき、２つの歪みが存在する測定区間での各々の歪みに
対応するローレンツ型パワースペクトルを推定すること
ができる。
【００４９】本発明にかかる２つ歪みが混在する測定区
間での各々の歪みに対応するローレンツ型パワースペク
トルの推定方法が、実現可能でありかつ有効であること
を、数値シミュレーションを用いて説明する。
間での各々の歪みに対応するローレンツ型パワースペク
トルの推定方法が、実現可能でありかつ有効であること
を、数値シミュレーションを用いて説明する。
【００５０】シミュレーションに用いるピーク値を１に
規格化した単一のローレンツ型パワースペクトルｒＡｉ
（ｉ＝１〜１００），ｒＢｉ（ｉ＝１〜１００）を計算
機にて用意する。但し、νＡＢ０＝１０．５ＧＨｚ，ω
Ａ０＝８１ＭＨｚ，νＢＢ０＝１０．４ＧＨｚ，ωＢ０
＝８２ＭＨｚを用いている。このシミュレーションに用
いたｒＡｉ，ｒＢｉに、１／５０の正規分布で仮定した
観測雑音を加算し、シミュレーションに用いた単一の歪
みだけの測定区間での観測値を作成する。
規格化した単一のローレンツ型パワースペクトルｒＡｉ
（ｉ＝１〜１００），ｒＢｉ（ｉ＝１〜１００）を計算
機にて用意する。但し、νＡＢ０＝１０．５ＧＨｚ，ω
Ａ０＝８１ＭＨｚ，νＢＢ０＝１０．４ＧＨｚ，ωＢ０
＝８２ＭＨｚを用いている。このシミュレーションに用
いたｒＡｉ，ｒＢｉに、１／５０の正規分布で仮定した
観測雑音を加算し、シミュレーションに用いた単一の歪
みだけの測定区間での観測値を作成する。
【００５１】図４は、シミュレーションに用いた単一の
歪みだけの測定区間でのブリルアン散乱光の観測値を示
した図である。但し、実線はｒＡｉより作成した観測
値、破線はｒＢｉより作成した観測値である。縦軸は、
ある値で規格化されていることを想定し、相対値で示し
ている。計算機でもとめたものとは別に、ｒＡｉ，ｒＢ
ｉを基に式（８）に従いｙＣｉを作成する。このｙＣｉ
の値に、１／５０の正規分布で仮定した観測雑音を加算
して、シミュレーションに用いた２つの歪みが混在する
測定区間での観測値を作成する。
歪みだけの測定区間でのブリルアン散乱光の観測値を示
した図である。但し、実線はｒＡｉより作成した観測
値、破線はｒＢｉより作成した観測値である。縦軸は、
ある値で規格化されていることを想定し、相対値で示し
ている。計算機でもとめたものとは別に、ｒＡｉ，ｒＢ
ｉを基に式（８）に従いｙＣｉを作成する。このｙＣｉ
の値に、１／５０の正規分布で仮定した観測雑音を加算
して、シミュレーションに用いた２つの歪みが混在する
測定区間での観測値を作成する。
【００５２】図５は、シミュレーションに用いた２つの
歪みが混在する測定区間での観測値を示した図である。
ここで、Ｈ１＝0.７，Ｈ２＝0.３を用いている。これら
計算機により作成した観測値に、図３に示した本発明に
かかる推定方法を適用して得られた、２つの歪みが混在
する測定区間でのパワースペクトルのパラメータνＡ
Ｂ０，ωＡ０，Ｈ１，νＢＢ０，ωＢ０，Ｈ２と、シミ
ュレーションに用いた真の値とを比較して表１に示す。
歪みが混在する測定区間での観測値を示した図である。
ここで、Ｈ１＝0.７，Ｈ２＝0.３を用いている。これら
計算機により作成した観測値に、図３に示した本発明に
かかる推定方法を適用して得られた、２つの歪みが混在
する測定区間でのパワースペクトルのパラメータνＡ
Ｂ０，ωＡ０，Ｈ１，νＢＢ０，ωＢ０，Ｈ２と、シミ
ュレーションに用いた真の値とを比較して表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】表１に示したように、本発明によりＨ１，
Ｈ２を含む２つの歪みが混在する測定区間でのパワース
ペクトルのパラメータが推定できることが分かる。
Ｈ２を含む２つの歪みが混在する測定区間でのパワース
ペクトルのパラメータが推定できることが分かる。
【００５５】本実施形態によれば、２つの歪みが混在す
る測定区間での各々の歪みに対応するローレンツ型パワ
ースペクトルの推定方法が実現可能であり、有効である
ことが分かる。
る測定区間での各々の歪みに対応するローレンツ型パワ
ースペクトルの推定方法が実現可能であり、有効である
ことが分かる。
【００５６】上述したように、２つ歪みが混在する測定
区間での各々の歪みに対応するローレンツ型パワースペ
クトルの推定方法を用いることにより、２つ歪みが混在
する測定区間での各々の歪みに対応するローレンツ型パ
ワースペクトルのパラメータを推定することが可能とな
る。ここで、２つの歪みが混在する測定区間のブリルア
ン散乱光のエネルギーは、それぞれに対応するローレン
ツ型パワースペクトルより次式で表される。
区間での各々の歪みに対応するローレンツ型パワースペ
クトルの推定方法を用いることにより、２つ歪みが混在
する測定区間での各々の歪みに対応するローレンツ型パ
ワースペクトルのパラメータを推定することが可能とな
る。ここで、２つの歪みが混在する測定区間のブリルア
ン散乱光のエネルギーは、それぞれに対応するローレン
ツ型パワースペクトルより次式で表される。
【００５７】
【数１４】
【００５８】但し、ｓ１は、２つの歪みが混在する測定
区間での歪み１に起因するブリルアン散乱光のエネルギ
ー、ｓ２は、歪み２に起因するブリルアン散乱光のエネ
ルギー、ｒＡ，ｒＢは離散化される前のｒＡｉ，ｒＢｉ
である。
区間での歪み１に起因するブリルアン散乱光のエネルギ
ー、ｓ２は、歪み２に起因するブリルアン散乱光のエネ
ルギー、ｒＡ，ｒＢは離散化される前のｒＡｉ，ｒＢｉ
である。
【００５９】歪み１、歪み２に起因するブリルアン散乱
光の損失に差が無いとし、各ブリルアン散乱光のエネル
ギーは、２つの歪みが混在する測定区間内に存在する各
歪みの長さに起因するとすると、入射光パルスのエネル
ギーは一定であるから、式（１５）（１６）のｓ１とｓ
２との和は一定となる。従って、ωＡ０，Ｈ１，
ωＢ ０，Ｈ２を求め、ｓ１とｓ２との比を計算すること
により、２つの歪みが混在する測定区間内に存在する歪
み１と歪み２の長さの比を求めることができる。
光の損失に差が無いとし、各ブリルアン散乱光のエネル
ギーは、２つの歪みが混在する測定区間内に存在する各
歪みの長さに起因するとすると、入射光パルスのエネル
ギーは一定であるから、式（１５）（１６）のｓ１とｓ
２との和は一定となる。従って、ωＡ０，Ｈ１，
ωＢ ０，Ｈ２を求め、ｓ１とｓ２との比を計算すること
により、２つの歪みが混在する測定区間内に存在する歪
み１と歪み２の長さの比を求めることができる。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２つの歪みが混在する測定区間での各々の歪みに対応す
るローレンツ型パワースペクトルのパラメータを推定す
ることができ、この結果を用いて光ファイバに発生して
いる長さ方向の歪み分布を求めることが可能となる。
２つの歪みが混在する測定区間での各々の歪みに対応す
るローレンツ型パワースペクトルのパラメータを推定す
ることができ、この結果を用いて光ファイバに発生して
いる長さ方向の歪み分布を求めることが可能となる。
【図１】従来の光ファイバひずみ計測器を示すブロック
図である。
図である。
【図２】２つの歪みが混在する測定区間を示した図であ
る。
る。
【図３】本発明の一実施形態にかかるローレンツ型パワ
ースペクトルの推定方法を示したフローチャートであ
る。
ースペクトルの推定方法を示したフローチャートであ
る。
【図４】シミュレーションに用いた単一の歪みだけの測
定区間でのブリルアン散乱光の観測値を示した図であ
る。
定区間でのブリルアン散乱光の観測値を示した図であ
る。
【図５】シミュレーションに用いた２つの歪みが混在す
る測定区間での観測値を示した図である。
る測定区間での観測値を示した図である。
１０ 光ファイバひずみ計測器 １１ 光源 １２ 光周波数変換器 １３ 光パルス変換器 １４ コヒーレント光受信器 １５ 信号処理部
Claims (4)
- 【請求項１】 センサとして用いる光ファイバに光パル
スを入射し、該光パルスにより発生した後方散乱光の一
つであるブリルアン散乱光のパワースペクトルを計測
し、該パワースペクトルのピーク値と、該ピーク値を与
える中心周波数と全半値幅とを決定して、前記光ファイ
バに発生している長さ方向の歪み分布を求める光ファイ
バ歪み計測方法において、 前記光ファイバの２つの歪みが混在する測定区間と、該
２つの歪みが混在する測定区間の両側に存在する単一の
歪みのみ存在する測定区間とにおいて散乱されたブリル
アン散乱光のパワースペクトルを計測する計測ステップ
と、 該計測ステップで計測された前記単一の歪みのみ存在す
る測定区間の前記パワースペクトルから、前記単一の歪
みのみ存在する測定区間におけるピーク値を１に規格化
したローレンツ型パワースペクトルを推定する第１推定
ステップと、 該第１推定ステップで推定された前記規格化したローレ
ンツ型パワースペクトルと、前記計測ステップで計測さ
れた前記２つの歪みが混在する測定区間の前記パワース
ペクトルとを用いて、前記２つの歪みが混在する測定区
間における前記２つの歪みに対応するローレンツ型パワ
ースペクトルのピーク値を推定する第２推定ステップと
を備えることを特徴とする光ファイバ歪み計測方法。 - 【請求項２】 センサとして用いる光ファイバに光パル
スを入射するための光パルス生成部と、前記光パルスに
より発生した後方散乱光の一つであるブリルアン散乱光
のパワースペクトルを計測する計測部とを備え、前記パ
ワースペクトルのピーク値と、該ピーク値を与える中心
周波数と全半値幅とを決定して、前記光ファイバに発生
している長さ方向の歪み分布を求める光ファイバ歪み計
測装置において、 前記光ファイバの２つの歪みが混在する測定区間と、該
２つの歪みが混在する測定区間の両側に存在する単一の
歪みのみ存在する測定区間とにおいて散乱されたブリル
アン散乱光のパワースペクトルを計測する計測手段と、 該計測手段で計測された前記単一の歪みのみ存在する測
定区間の前記パワースペクトルから、前記単一の歪みの
み存在する測定区間におけるピーク値を１に規格化した
ローレンツ型パワースペクトルを推定する第１推定手段
と、 該第１推定手段で推定された前記規格化したローレンツ
型パワースペクトルと、前記計測手段で計測された前記
２つの歪みが混在する測定区間の前記パワースペクトル
とを用いて、前記２つの歪みが混在する測定区間におけ
る前記２つの歪みに対応するローレンツ型パワースペク
トルのピーク値を推定する第２推定手段とを備えたこと
を特徴とする光ファイバ歪み計測装置。 - 【請求項３】 センサとして用いる光ファイバに光パル
スを入射するための光パルス生成部と、前記光パルスに
より発生した後方散乱光の一つであるブリルアン散乱光
のパワースペクトルを計測する計測部とを備え、前記パ
ワースペクトルのピーク値と、該ピーク値を与える中心
周波数と全半値幅とを決定して、前記光ファイバに発生
している長さ方向の歪み分布を求める光ファイバ歪み計
測装置を制御するプログラムを記録した記録媒体であっ
て、 前記光ファイバの２つの歪みが混在する測定区間と、該
２つの歪みが混在する測定区間の両側に存在する単一の
歪みのみ存在する測定区間とにおいて散乱されたブリル
アン散乱光のパワースペクトルを計測する計測ステップ
と、 該計測ステップで計測された前記単一の歪みのみ存在す
る測定区間の前記パワースペクトルから、前記単一の歪
みのみ存在する測定区間におけるピーク値を１に規格化
したローレンツ型パワースペクトルを推定する第１推定
ステップと、 該第１推定ステップで推定された前記規格化したローレ
ンツ型パワースペクトルと、前記計測ステップで計測さ
れた前記２つの歪みが混在する測定区間の前記パワース
ペクトルとを用いて、前記２つの歪みが混在する測定区
間における前記２つの歪みに対応するローレンツ型パワ
ースペクトルのピーク値を推定する第２推定ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録し
たコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 【請求項４】 センサとして用いる光ファイバに光パル
スを入射するための光パルス生成部と、前記光パルスに
より発生した後方散乱光の一つであるブリルアン散乱光
のパワースペクトルを計測する計測部とを備え、前記パ
ワースペクトルのピーク値と、該ピーク値を与える中心
周波数と全半値幅とを決定して、前記光ファイバに発生
している長さ方向の歪み分布を求める光ファイバ歪み計
測装置を制御するプログラムであって、 前記光ファイバの２つの歪みが混在する測定区間と、該
２つの歪みが混在する測定区間の両側に存在する単一の
歪みのみ存在する測定区間とにおいて散乱されたブリル
アン散乱光のパワースペクトルを計測する計測ステップ
と、 該計測ステップで計測された前記単一の歪みのみ存在す
る測定区間の前記パワースペクトルから、前記単一の歪
みのみ存在する測定区間におけるピーク値を１に規格化
したローレンツ型パワースペクトルを推定する第１推定
ステップと、 該第１推定ステップで推定された前記規格化したローレ
ンツ型パワースペクトルと、前記計測ステップで計測さ
れた前記２つの歪みが混在する測定区間の前記パワース
ペクトルとを用いて、前記２つの歪みが混在する測定区
間における前記２つの歪みに対応するローレンツ型パワ
ースペクトルのピーク値を推定する第２推定ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001057357A JP4201995B2 (ja) | 2001-03-01 | 2001-03-01 | 光ファイバひずみ計測方法およびその装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2009080048A (ja) * | 2007-09-26 | 2009-04-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光ファイバの後方ブリルアン散乱光測定方法及び装置 |
| CN102636287A (zh) * | 2012-04-06 | 2012-08-15 | 南昌航空大学 | 基于lm谱线拟合算法的布里渊信号频谱高速检测方法 |
| CN104296673A (zh) * | 2014-10-22 | 2015-01-21 | 中国电子科技集团公司第四十一研究所 | 一种布里渊谱信号质量提升方法 |
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2001
- 2001-03-01 JP JP2001057357A patent/JP4201995B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
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