JP2002352369A - Optical fiber multipoint physical quantity measuring system - Google Patents

Optical fiber multipoint physical quantity measuring system

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JP2002352369A
JP2002352369A JP2001161080A JP2001161080A JP2002352369A JP 2002352369 A JP2002352369 A JP 2002352369A JP 2001161080 A JP2001161080 A JP 2001161080A JP 2001161080 A JP2001161080 A JP 2001161080A JP 2002352369 A JP2002352369 A JP 2002352369A
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俊一郎 牧野
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晃生 隅田
Mikio Izumi
幹雄 泉
Soichiro Morimoto
総一郎 森本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber multipoint physical quantity measuring system that can connect a large number of FBGs (optical fiber Bragg grating elements) and perform batch monitoring without a wrong signal. SOLUTION: This optical fiber multipoint physical quantity measuring system is composed of an optical trunk line part 12 for transmitting light from a light source part 11 and reflected light from the FBG 15, optical branch parts 13 installed in a line on the optical trunk line part 12, optical branch line parts 14 with a plurality of FBGs 15 arranged in lines so that the wavelength of the reflected light is on the long wavelength side as the distance between the FBG 15 and the optical branch part 13 becomes longer, an optical detecting and processing part 16 for detecting and processing the reflected light from the optical trunk line part 12, a signal processing control part 17 for performing control between the light source part 12 and the optical detecting and processing part 16, and a data processing part 18 storing information on the connected positions, distances and reflected wavelength of all the FBGs 15 and performing identification processing of the data of each FBG 15 using the information in signal processing.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ等の光
伝送手段を媒体とした光波長多重通信のために開発され
てきた光ファイバブラッググレーティング素子(以下F
BGという。)を各種物理量計測用のセンシング素子と
して用いる光ファイバ多点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 Bragg grating (hereinafter referred to as F) which has been developed for optical wavelength division multiplexing communication using optical transmission means such as an optical fiber as a medium.
It is called BG. The present invention relates to an optical fiber multi-point physical quantity measurement system using ()) as a sensing element for measuring various physical quantities.

【0002】[0002]

【従来の技術】FBGは光ファイバを媒体とした光波長
多重通信のためのキーコンポーネントとして開発されて
きた素子であるが、これを光ファイバセンシングに利用
することはかなり以前から考えられてきた。近年、大規
模地震災害等の経験も踏まえ、土木建築物の構造体歪み
についてのモニタリング技術の重要性が再認識されてお
り、各方面での研究開発が展開されている。
2. Description of the Related Art An FBG has been developed as a key component for optical wavelength division multiplexing communication using an optical fiber as a medium, but its use for optical fiber sensing has been considered for a long time. In recent years, based on the experience of large-scale earthquake disasters, etc., the importance of monitoring technology for structural distortion of civil engineering buildings has been re-recognized, and research and development in various fields have been developed.

【0003】例えば、K.O.Hill, et a
l., Applied Physics Let
t., 32, 10, 647, (1978)、
K.O.Hill, et al., Applied
Physics Lett., 62, 10, 1
035, (1993)、T.Kurashima,
etal., “Optronics”, 6, 11
9 (1998)、J.Takahashi,“Opt
ronics”, 12, 157 (1996)等に
も詳しく述べられている。
[0003] For example, K. O. Hill, et a
l. , Applied Physics Let
t. , 32, 10, 647, (1978),
K. O. See Hill, et al. , Applied
Physics Lett. , 62, 10, 1
035, (1993); Kurashima,
et al. , “Optronics”, 6, 11
9 (1998); Takahashi, “Opt
ronics ", 12, 157 (1996).

【0004】また、微少歪み計測を軸に、温度やその他
の物理量(歪み、変位、圧力等)についても、物理量を
微小歪みに変換することで計測しようとする試みがなさ
れ、センサ構造とともに光ファイバ線路を有効に利用す
る一括多点測定技術の開発も進められている。
Attempts have been made to measure temperature and other physical quantities (strain, displacement, pressure, etc.) by converting the physical quantities into minute strains, with a focus on micro strain measurement. Development of collective multi-point measurement technology that effectively uses tracks is also underway.

【0005】従来の光ファイバ多点物理量計測システム
は図22に示すように構成されている。
A conventional optical fiber multipoint physical quantity measuring system is configured as shown in FIG.

【0006】従来の光ファイバ多点物理量計測システム
は、光伝送の基幹をなす光ファイバで構成される光幹線
部1と、この光幹線部1で縦列(直列)に接続されてい
る複数のFBG2と、光幹線部1にFBG2の反射波長
を測定するためのプローブ光を出力する光源部3と、F
BG2からの反射光を光幹線部1から分岐するための光
分岐部4と、この光分岐部4から光ファイバで接続され
る光検出処理部5と、光源部3や光検出処理部5と時間
的な同期条件を考慮しながら制御する信号処理制御部6
とデータ処理部7とから構成されている。
A conventional optical fiber multipoint physical quantity measuring system includes an optical trunk 1 composed of an optical fiber serving as a backbone of optical transmission, and a plurality of FBGs 2 connected in tandem (series) by the optical trunk 1. A light source unit 3 for outputting probe light for measuring the reflection wavelength of the FBG 2 to the optical trunk line unit 1;
An optical branching unit 4 for branching the reflected light from the BG 2 from the optical trunk unit 1, a light detection processing unit 5 connected to the light branching unit 4 by an optical fiber, a light source unit 3 and a light detection processing unit 5; Signal processing control unit 6 that controls while considering the time synchronization condition
And a data processing unit 7.

【0007】光源部3はしばしば白色光源や広帯域光源
と呼ばれ、使用しているFBG9群の反射波長帯をすべ
てカバーすることのできるような発光スペクトルを有す
る。FBG2からの各反射光は光分岐部4を介して、光
導入側とは異なる光ファイバポートに分けられ、光源部
3側の光分岐部4から光検出処理部5まで到達する。光
検出処理部5では、回折格子や波長干渉・共振原理を用
いて高い分解能で波長をフィルタリングする高分解波長
走査部8や高分解波長測定部9が含まれる。
The light source unit 3 is often called a white light source or a broadband light source, and has an emission spectrum that can cover all the reflection wavelength bands of the FBGs 9 used. Each reflected light from the FBG 2 is divided into an optical fiber port different from that on the light introduction side via the light branching unit 4 and reaches the light detection processing unit 5 from the light branching unit 4 on the light source unit 3 side. The light detection processing unit 5 includes a high-resolution wavelength scanning unit 8 and a high-resolution wavelength measuring unit 9 that filter a wavelength with high resolution using a diffraction grating or the principle of wavelength interference / resonance.

【0008】光源部3に連続光を使用する場合、FBG
2からの反射波長としてそれぞれ異なるものを選んでお
けば、受光側で波長分析、光スペクトル分析を行うこと
で、個々のFBG2からの反射光の反射波長、初期波長
からのシフト量などを測定することができ、各反射光と
物理量とを対比させることで、対象物理量の計測が可能
である。
When a continuous light is used for the light source unit 3, an FBG
If different wavelengths are selected as the reflection wavelengths from the light source 2, wavelength analysis and optical spectrum analysis are performed on the light receiving side to measure the reflection wavelength of the light reflected from each FBG 2, the shift amount from the initial wavelength, and the like. By comparing each reflected light with a physical quantity, it is possible to measure the target physical quantity.

【0009】また、光源部3として連続光ではなく、パ
ルス駆動する半導体レーザや音響光学素子等によるスイ
ッチングで得られるパルス光源を使用した場合、各FB
G2からの反射光は設置位置に応じた伝播遅延時間を伴
いながら光検出処理部5に到達する。
In the case where a pulsed light source obtained by switching with a pulsed semiconductor laser or acousto-optic device or the like is used instead of continuous light,
The reflected light from G2 reaches the light detection processing unit 5 with a propagation delay time corresponding to the installation position.

【0010】この場合、着目するFBG2の遅延時間に
対応する時間幅内で限定して、高分解能波長計測により
着目するFBG2からの反射波長、初期波長からのシフ
ト量を計測することができる。
In this case, the reflection wavelength from the focused FBG 2 and the shift amount from the initial wavelength can be measured by high-resolution wavelength measurement within a time width corresponding to the delay time of the focused FBG 2.

【0011】波長計測を行うために、一般的にはFBG
2の反射スペクトルの線幅よりも十分狭い線幅の光をプ
ローブ光として作り出し、このプローブ光の波長を走査
して最大光強度の波長を探索し、探索された波長をピー
ク(中心)波長として同定することが一般的に行われて
いる。このように構成された光ファイバ多点物理量計測
システムにおいては、高分解の波長計測機能を含んだシ
ステム構成を用いて、複数個のFBG2の信号を識別す
るものである。
In order to perform wavelength measurement, an FBG is generally used.
Light having a line width sufficiently smaller than the line width of the reflection spectrum of No. 2 is generated as probe light, the wavelength of this probe light is scanned to search for the wavelength of maximum light intensity, and the searched wavelength is set as the peak (center) wavelength. Identification is commonly performed. In the optical fiber multipoint physical quantity measurement system configured as described above, a plurality of FBG2 signals are identified using a system configuration including a high-resolution wavelength measurement function.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】従来の光ファイバ多点
物理量計測システムにおいては、まず高分解能波長計測
を装備することが前提となっているため、精密で細かい
波長ステップで、必要な波長帯域全てを走査するために
は必然的に走査時間を必要とするという問題があった。
In the conventional optical fiber multipoint physical quantity measurement system, it is assumed that a high-resolution wavelength measurement is first provided. There is a problem that a scanning time is inevitably required to scan.

【0013】個々の波長ステップでの高分解能波長計測
を実現するためには、十分な光量が必要となるため、1
波長あたりの測定時間、あるいはパルス化した光を使う
場合には多数回のパルスに対しての積算測定などが必須
となり、単純な光強度測定に対して明らかに長い計測時
間を必要とするという問題があった。
In order to realize high-resolution wavelength measurement in individual wavelength steps, a sufficient amount of light is required.
The problem is that measurement time per wavelength, or when pulsed light is used, integration measurement for a large number of pulses is indispensable, and simple light intensity measurement requires a clearly long measurement time. was there.

【0014】もちろん、高分解能の波長計測について
は、光スペクトラムアナライザや波長計など一般的な装
置として市販もされており、光検出器の光入力部分に波
長選択のための光学干渉計等が配置された構造として良
く知られている。この光ファイバ多点物理量計測システ
ムにおいても同様な構成を部分適用することができるわ
けであるが、前述のような処理時間がかかるだけではな
く、装置コストにおいても非常に高価になるという問題
があった。
Of course, high-resolution wavelength measurement is commercially available as a general device such as an optical spectrum analyzer or a wavelength meter, and an optical interferometer or the like for wavelength selection is arranged at the light input portion of the photodetector. It is well known as a structured structure. The same configuration can be partially applied to this optical fiber multipoint physical quantity measurement system, but there is a problem that not only the processing time as described above takes time but also the equipment cost becomes extremely high. Was.

【0015】さらに、FBG2の接続数と実際の測定対
象へのFBG2の配置の点でも重大な課題があった。光
源として連続光を用い単純にFBG2を直列接続する体
系では、光源の波長帯域内にFBG2の反射波長相互が
重複しないように割り当てることが必要であることか
ら、「光源帯域/FBGの反射波長スペクトル変化幅=
接続上限個数」という制約があり、せいぜい1つの基幹
線に10〜20個程度のFBG2しか接続できないとい
う問題があった。
Further, there are serious problems in the number of connected FBGs 2 and the arrangement of the FBGs 2 on an actual measurement object. In a system in which continuous light is used as the light source and FBGs 2 are simply connected in series, it is necessary to allocate the reflection wavelengths of the FBGs 2 so as not to overlap each other within the wavelength band of the light source. Change width =
There is a restriction that the maximum number of FBGs 2 can be connected to one trunk line at most.

【0016】光をパルス化して時間分割多重方式でデー
タ処理を行う場合には、遅延時間を重複させなければ同
一波長のFBG2を直列に接続できるものの、光源から
遠いFBG2からの波長λaなる反射光が、より光源に
近い方に接続された反射波長λaまで戻ってきた時、光
源側に完全に透過せずにFBG2の設計反射率に応じて
反射してしまう。このため、2つの同一波長λaのFB
G2,2間で光が減衰しながら多重に往復を繰り返すこ
とになってしまい、光の有効利用が実現しにくいという
問題があった。
In the case of performing data processing by time division multiplexing by pulsing light, FBGs 2 of the same wavelength can be connected in series unless delay times are overlapped, but reflected light of wavelength λa from FBG 2 far from the light source. However, when the light returns to the reflection wavelength λa connected closer to the light source, the light is not completely transmitted to the light source side but is reflected in accordance with the design reflectance of the FBG 2. Therefore, two FBs having the same wavelength λa
While light is attenuated between G2 and G2, multiple round trips are repeated, and there is a problem that it is difficult to effectively use light.

【0017】さらに、現実的な問題として、FBG2の
反射光成分にはクラッドでの伝播成分とコアでの伝播成
分のモード結合現象等が発生することが知られており、
反射スペクトル波長よりも短波長側にもなだらかな反射
成分があり、FBG2の接続順序や条件によってはこれ
が迷光成分として光検出処理部5まで戻ってしまい、雑
音成分、誤信号として検出されてしまうという問題があ
った。
Further, as a practical problem, it is known that the reflected light component of the FBG 2 has a mode coupling phenomenon of a propagation component at the cladding and a propagation component at the core, and the like.
There is also a gentle reflection component on the shorter wavelength side than the reflection spectrum wavelength, and depending on the connection order and conditions of the FBG 2, this returns to the light detection processing unit 5 as a stray light component, and is detected as a noise component and an erroneous signal. There was a problem.

【0018】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たものであり、より多数のFBGを接続可能で、誤信号
をなくし、一括して監視できる光ファイバ多点物理量計
測システムを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and provides an optical fiber multipoint physical quantity measurement system capable of connecting a larger number of FBGs, eliminating erroneous signals, and monitoring all at once. With the goal.

【0019】また、本発明は、簡単な光計測とデータ処
理で簡便、高速、安価な光ファイバ多点物理量計測シス
テムを提供することを目的とする。
It is another object of the present invention to provide a simple, high-speed, and inexpensive optical fiber multipoint physical quantity measurement system using simple optical measurement and data processing.

【0020】さらに、本発明は、静的な物理量計測のみ
ならず、動的な物理量計測、例えば、温度と振動状態等
の計測を両立可能とする光ファイバ多点物理量計測シス
テムを提供することを目的とする。
Further, the present invention provides an optical fiber multi-point physical quantity measuring system capable of performing not only static physical quantity measurement but also dynamic physical quantity measurement, for example, measurement of temperature and vibration state. Aim.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ多点
物理量計測システムは、請求項1に記載したように、複
数の物理量計測用の光ファイバブラッググレーティング
素子(以下「FBG」という。)が光ファイバで接続さ
れている光ファイバ多点物理量計測システムにおいて、
光源部から出力される計測用の光およびFBGの反射光
を伝送する光幹線部と、この光幹線部に列状に配設さ
れ、計測用の光を光幹線部から分岐させる複数の光分岐
部と、分岐された光およびFBGの反射光を伝送させる
一方、反射光の波長が異なる複数のFBGが、前記光分
岐部とFBGとの距離が長くなるにしたがって反射光の
波長が長波長側になるように、列状に配設された光分岐
路部と、前記FBGからの反射光を検出・処理する光検
出処理部と、前記光源部と光検出処理部との間の制御を
行う信号処理制御部と、全てのFBGの接続位置または
距離条件と反射光波長に関する情報が格納されており、
信号処理時に格納情報を利用して各FBGのデータを識
別および処理するデータ処理部とを有するものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical fiber multi-point physical quantity measuring system comprising a plurality of optical fiber Bragg grating elements (hereinafter, referred to as "FBG") for measuring a physical quantity. In an optical fiber multipoint physical quantity measurement system connected by optical fiber,
An optical trunk line that transmits measurement light and reflected light of the FBG output from the light source unit, and a plurality of optical branches that are arranged in a row on the optical trunk line and branch the measurement light from the optical trunk line unit. And a plurality of FBGs having different wavelengths of reflected light while transmitting the branched light and the reflected light of the FBG, and the wavelength of the reflected light becomes longer as the distance between the optical branching unit and the FBG becomes longer. And a light detection processing unit for detecting and processing the reflected light from the FBG, and a control between the light source unit and the light detection processing unit. The signal processing control unit stores information on connection positions or distance conditions of all the FBGs and the reflected light wavelength,
A data processing unit for identifying and processing data of each FBG using stored information at the time of signal processing.

【0022】本発明では、光分岐路部内に複数のFBG
を反射光の波長順に順次並べておき、これを1つのユニ
ットとして、光幹線部上に多数の光分岐路部を分岐配置
する。これにより、光幹線部に接続される光分岐路部の
接続の自由度を確保した上で、従来からの問題であった
FBGの反射光の相互反射やクラッドモード結合による
迷光の抑制を実現しながら、多数点のFBGを接続する
ことができる。
According to the present invention, a plurality of FBGs
Are sequentially arranged in the order of the wavelength of the reflected light, and as a unit, a large number of optical branching sections are branched and arranged on the optical trunk line. As a result, while securing the degree of freedom of the connection of the optical branching path connected to the optical trunk line, it is possible to suppress the stray light due to the mutual reflection of the reflected light of the FBG and the cladding mode coupling, which were problems in the past. However, many FBGs can be connected.

【0023】本発明の光ファイバ多点物理量計測システ
ムにおいては、請求項2に記載したように、光幹線部を
複数本とし、しかも光源部に最も近い位置に接続された
光分岐部の出力側に光幹線部が複数本設置され、光源部
に最も近い位置に接続された光分岐部の出力側に複数本
の光幹線部を直接接続したり、または光源部に最も近い
位置に接続された光分岐部の出力側に光切替器を介在さ
せ、この光切替器の出力側に複数本の光幹線部を切替可
能に接続したものである。
In the optical fiber multi-point physical quantity measuring system according to the present invention, the output side of the optical branching unit connected to a position closest to the light source unit is provided with a plurality of optical trunk lines. A plurality of optical trunks are installed, and a plurality of optical trunks are directly connected to the output side of the optical branch unit connected to the position closest to the light source unit, or connected to the position closest to the light source unit. An optical switch is interposed on the output side of the optical branching unit, and a plurality of optical trunk lines are switchably connected to the output side of the optical switch.

【0024】このように複数本の光幹線部を設けること
によりセンサ接続数をより多数確保することができる。
By providing a plurality of optical trunk lines in this way, it is possible to secure a greater number of sensor connections.

【0025】本発明の光ファイバ多点物理量計測システ
ムでは、請求項3に記載したように、前記光幹線部の光
分岐部間の距離と、光分岐路部内のFBG間の距離と、
光分岐部と光分岐部に最も近い位置にあるFBGとの距
離を等しくすることができる。
In the optical fiber multipoint physical quantity measuring system according to the present invention, the distance between the optical branching sections of the optical trunk line, the distance between the FBGs in the optical branching path section, and
The distance between the optical branching unit and the FBG closest to the optical branching unit can be equalized.

【0026】このように接続の距離を等しくした場合、
光源部の波長帯域が複数のFBG反射波長にまたがると
きに、同一遅延時間内では複数種類の反射波長の信号が
重なって光検出処理部に戻るが、時間パラメータを固定
して波長パラメータを走査することにより一括して複数
のFBGの信号処理を行うことができ、簡便、迅速に測
定することができる。
When the connection distances are made equal,
When the wavelength band of the light source section spans a plurality of FBG reflection wavelengths, signals of a plurality of kinds of reflection wavelengths overlap and return to the light detection processing section within the same delay time, but the wavelength parameter is scanned with the time parameter fixed. As a result, signal processing of a plurality of FBGs can be performed collectively, and measurement can be performed simply and quickly.

【0027】また、本発明の光ファイバ多点物理量計測
システムにおいては、請求項4に記載したように、前記
光分岐部間の距離が、光分岐路部内で光分岐部から最も
遠い位置にあるFBGと光分岐部との間の距離よりも長
くすることができる。
Further, in the optical fiber multipoint physical quantity measuring system according to the present invention, as described in claim 4, the distance between the optical branching parts is located farthest from the optical branching part in the optical branching path. It can be longer than the distance between the FBG and the optical branching unit.

【0028】このような接続距離にすると、FBGのク
ラッドモード結合光による迷光や、同一反射波長を持つ
FBG間での光の相互反射による往復等を引き起こすこ
となく、全てのFBGからの反射パルスが時間的にも重
なることなく光検出処理部に戻すことができ、簡便、迅
速に測定することができる。
With such a connection distance, reflected pulses from all the FBGs can be generated without causing stray light due to cladding mode coupling light of the FBG or reciprocation due to mutual reflection of light between FBGs having the same reflection wavelength. The measurement can be returned to the photodetection processing unit without overlapping in time, and measurement can be performed simply and quickly.

【0029】本発明の光ファイバ多点物理量計測システ
ムにおいては、請求項5に記載したように、前記光源部
が、連続光を出力する広帯域光源部と、出力された連続
光のうち任意の波長帯域のみを選択的に透過させること
のできる波長可変フィルタ部と、フィルタリングされた
光を時間的に断続的に入切することにより連続光をパル
ス光に変換する光スイッチング部とを備えることができ
る。
In the optical fiber multipoint physical quantity measuring system according to the present invention, the light source unit may include a broadband light source unit that outputs continuous light, and an arbitrary wavelength of the output continuous light. A wavelength tunable filter unit that can selectively transmit only a band, and an optical switching unit that converts continuous light into pulse light by intermittently turning on and off the filtered light can be provided. .

【0030】本発明においては、このような広帯域な波
長走査が可能なパルス光を適用することにより、多数の
FBGを一括して監視することができる光ファイバ多点
物理量計測システムを提供することができる。
In the present invention, it is possible to provide an optical fiber multi-point physical quantity measurement system capable of monitoring a large number of FBGs collectively by applying pulse light capable of performing such a wide-band wavelength scan. it can.

【0031】また、請求項6に記載したように、前記信
号処理制御部がゲート信号発生部を備え、前記データ処
理部が二値判定処理部、波長測定部、二値判定処理部と
動的波長シフト測定部、および波長測定部と動的波長シ
フト測定部のうちのいずれかを備えており、ゲート信号
発生部は、着目するFBGに対して所要の遅延時間でゲ
ート信号を発生し、このゲート信号がアクティブな間の
み前記光検出処理部が光を検出する機能を有し、前記デ
ータ処理部の二値判定処理部は、光検出処理部が光パル
スを検出したか否かの二値情報から着目するFBGから
の反射光波長が有意な変化をしたか否かを判定し、また
波長測定部は、観測された光の最大強度波長あるいは波
長スペクトルの中心波長を求め、動的波長シフト測定部
は、上記時間条件に対して、波長を固定した上で所要時
間に複数回連続的に光強度の測定を行い、得られた光強
度の相対比率と予めデータ処理部に記憶されている校正
曲線を用いて、着目するFBGの反射光の中心波長ある
いは波長シフト量とその変化の周期のような時間変化情
報を求めるようにしてもよい。
According to a sixth aspect of the present invention, the signal processing control section includes a gate signal generating section, and the data processing section includes a binary decision processing section, a wavelength measuring section, and a binary decision processing section. A wavelength shift measuring unit, and any one of the wavelength measuring unit and the dynamic wavelength shift measuring unit. The gate signal generating unit generates a gate signal with a required delay time for the FBG of interest. The light detection processing unit has a function of detecting light only while the gate signal is active, and the binary determination processing unit of the data processing unit has a binary determination whether the light detection processing unit has detected a light pulse. From the information, it is determined whether or not the wavelength of the reflected light from the focused FBG has changed significantly, and the wavelength measuring unit determines the maximum intensity wavelength of the observed light or the center wavelength of the wavelength spectrum, and determines the dynamic wavelength shift. The measuring section is based on the above time conditions On the other hand, the light intensity is continuously measured a plurality of times in the required time after fixing the wavelength, and attention is paid to using the relative ratio of the obtained light intensity and the calibration curve stored in the data processing unit in advance. Time change information such as the center wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light of the FBG and the period of the change may be obtained.

【0032】このような計測システムにおいては、二値
判定処理部によりある一定以上の変化があるか否かを容
易に検出することができる。また、波長測定部として一
般的な光スペクトル測定手法を適用することが可能とな
り、さらに、これらと動的波長シフト測定部を備えるこ
とにより、静的な物理量と動的な物理量の両方を混在さ
せた計測が可能となる。
In such a measuring system, it is possible to easily detect whether or not there is a certain change or more by the binary judgment processing section. In addition, it is possible to apply a general optical spectrum measurement method as a wavelength measurement unit, and furthermore, by providing these and a dynamic wavelength shift measurement unit, it is possible to mix both static and dynamic physical quantities. Measurement becomes possible.

【0033】さらに、広帯域光源部、波長可変フィルタ
部および光スイッチング部を備える光源部を有する本発
明の光ファイバ多点物理量計測システムにおいては、請
求項7に記載したように、前記信号処理制御部がゲート
信号発生部と波長走査部とを備え、前記データ処理部が
波長測定部および動的波長シフト測定部の少なくとも一
方を備えており、前記ゲート信号発生部は、着目するF
BGに対して所要な遅延時間でゲート信号を発生し、こ
のゲート信号がアクティブな間のみ前記光検出処理部が
光を検出する機能を有し、前記波長走査部は、上記時間
条件に対して2つ以上の波長中心値で光源部の波長可変
フィルタ部を走査し、波長測定部では、各波長走査に対
して光検出処理部で得られた反射光パルスの強度値と走
査波長の値を用いて重心演算により反射光の中心波長あ
るいは波長シフト量を求め、あるいは各波長走査に対し
て光検出処理部で得られた反射光パルスの強度の相対比
率と予めデータ処理部に記憶されている校正曲線を用い
て、着目するFBGの反射光の中心波長あるいは波長シ
フト量を求め、動的波長シフト測定部は、上記時間条件
に対して波長を固定した上で所要時間に複数回連続的に
光強度の測定を行い、得られた光強度の相対比率と予め
データ処理部に記憶されている校正曲線を用いて、着目
するFBGの反射光の中心波長あるいは波長シフト量と
その変化の周期のような時間変化情報を求めることがで
きる。
Further, in the optical fiber multipoint physical quantity measuring system according to the present invention having a light source unit having a broadband light source unit, a wavelength tunable filter unit and an optical switching unit, the signal processing control unit may be configured as described above. Comprises a gate signal generator and a wavelength scanner, the data processor comprises at least one of a wavelength measurement unit and a dynamic wavelength shift measurement unit, and the gate signal generator
A gate signal is generated with a required delay time for BG, and the light detection processing unit has a function of detecting light only while the gate signal is active. The wavelength tunable filter section of the light source section is scanned by two or more wavelength center values, and the wavelength measurement section calculates the intensity value of the reflected light pulse and the scan wavelength value obtained by the light detection processing section for each wavelength scan. The center wavelength or the amount of wavelength shift of the reflected light is calculated by using the center of gravity calculation, or the relative ratio of the intensity of the reflected light pulse obtained by the light detection processing unit for each wavelength scan and stored in the data processing unit in advance. Using the calibration curve, the center wavelength or the amount of wavelength shift of the reflected light of the FBG of interest is determined, and the dynamic wavelength shift measurement unit fixes the wavelength with respect to the above time condition and continuously performs the required time a plurality of times. Measure light intensity Using the obtained relative ratio of the light intensity and the calibration curve stored in the data processing unit in advance, the time change information such as the center wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light of the FBG of interest and the cycle of the change is obtained. You can ask.

【0034】このような計測システムにおいては、重心
演算や校正曲線を用いる手法により、実効的なFBGの
中心反射波長やそのシフト量を求めることができ、また
簡素かつ迅速な測定ができる。さらに、動的波長シフト
測定部を加えることにより、静的な物理量と動的な物理
量の両方を混在させた計測が可能となる。
In such a measurement system, the effective center reflection wavelength of the FBG and the shift amount thereof can be obtained by a method using the center of gravity calculation and the calibration curve, and simple and quick measurement can be performed. Further, by adding a dynamic wavelength shift measuring unit, it is possible to perform a measurement in which both a static physical quantity and a dynamic physical quantity are mixed.

【0035】広帯域光源部、波長可変フィルタ部および
光スイッチング部を備える光源部を有する本発明の光フ
ァイバ多点物理量計測システムにおいては、請求項8に
記載したように、前記信号処理制御部が時系列データ測
定記憶部を備え、前記データ処理部が時系列データ二値
判定処理部、または時系列データ二値判定処理部と動的
波長シフト測定部を備えており、時系列データ測定記憶
部では、光スイッチング部のスイッチングタイミングに
同期して、複数のFBGからの反射光パルス列を時系列
データとして測定記録し、時系列データ二値判定処理部
は、これらの時系列データから個々のFBGの信号を抽
出して反射光パルスが存在するか否かを判定し、動的波
長シフト測定部は、波長を固定した上で所要時間に複数
回連続的に光強度の測定を行ない、これらの時系列デー
タから個々のFBGの信号を抽出して、複数の時系列デ
ータに属する個々のFBG反射光パルスの光強度の相対
比率と予めデータ処理部に記憶されている校正曲線を用
いて、着目するFBGの反射光の中心波長あるいは波長
シフト量とその変化の周期のような時間変化情報を求め
るようにすることができる。
In the optical fiber multipoint physical quantity measuring system according to the present invention having the light source unit including the broadband light source unit, the wavelength tunable filter unit and the optical switching unit, the signal processing control unit may be configured as follows. A series data measurement storage unit, the data processing unit includes a time series data binary determination processing unit, or a time series data binary determination processing unit and a dynamic wavelength shift measurement unit, the time series data measurement storage unit In synchronization with the switching timing of the optical switching unit, the reflected light pulse trains from the plurality of FBGs are measured and recorded as time-series data, and the time-series data binary determination processing unit uses the time-series data to output individual FBG signals. Is extracted to determine whether or not there is a reflected light pulse. The dynamic wavelength shift measurement unit fixes the wavelength and continuously performs the light intensity multiple times in the required time. The measurement is performed, the individual FBG signals are extracted from the time series data, and the relative ratios of the light intensities of the individual FBG reflected light pulses belonging to the plurality of time series data and the calibration previously stored in the data processing unit are measured. Using the curve, it is possible to obtain time change information such as the center wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light of the focused FBG and the period of the change.

【0036】このような計測システムにおいては、プロ
ーブ光をFBGの反射スペクトルの半値幅、あるいは1
0分の1幅オーダの波長幅スペクトルとしておくと、あ
る一定以上の変化があるか否かを容易に検出することが
でき、また、時系列データを取得するため、時間ゲート
の遅延時間を変えた走査が不要となり迅速に測定が行わ
れる。プローブ光を上記波長幅スペクトルとしておく
と、複数の同一基本反射波長を持つ複数のFBGの光量
変化から波長シフトの時間変化を連続的に追跡し、その
周期とシフト量から複数の物理量変化の動的パラメータ
を測定することができる。さらに、静的な物理量と動的
な物理量の両方を混在させた計測も可能となる。
In such a measurement system, the probe light is converted to the half-width of the reflection spectrum of the FBG, or 1
If the wavelength width spectrum is set to the order of 1/0 width, it is possible to easily detect whether or not there is a certain change or more, and to obtain time-series data, change the delay time of the time gate. Scanning is not required, and measurement is performed quickly. If the probe light has the above-mentioned wavelength width spectrum, the time change of the wavelength shift is continuously tracked from the change in the light amount of a plurality of FBGs having the same fundamental reflection wavelength, and the change of the plurality of physical quantities is determined from the period and the shift amount. Dynamic parameters can be measured. Further, it is possible to perform a measurement in which both a static physical quantity and a dynamic physical quantity are mixed.

【0037】また、広帯域光源部、波長可変フィルタ部
および光スイッチング部を備える光源部を有する本発明
の光ファイバ多点物理量計測システムにおいて、請求項
9に記載したように、前記信号処理制御部が時系列デー
タ測定記憶部と波長走査部とを備え、前記データ処理部
が波長測定部および動的波長シフト測定部の少なくとも
一方を備えており、時系列データ測定記憶部は、光スイ
ッチング部のスイッチングタイミングに同期して、複数
のFBGからの反射光パルス列を時系列データとして測
定記録し、波長走査部は、この時系列データを取得する
ために2つ以上の波長中心値で波長可変フィルタ部を走
査し、波長測定部は、これらの時系列データから個々の
FBGの信号を抽出して、複数の時系列データに属する
個々のFBG反射光パルスの強度値と走査波長の値を用
いた重心演算により反射光の中心波長あるいは波長シフ
ト量を求め、またはこれらの時系列データから個々のF
BGの信号を抽出して、複数の時系列データに属する個
々のFBG反射光パルスの強度の相対比率と予めデータ
処理部に記憶されている校正曲線を用いて、着目するF
BGの反射光の中心波長あるいは波長シフト量を求め、
動的波長シフト測定部は、波長を固定した上で所要時間
に複数回連続的に光強度の測定を行った結果、これらの
時系列データから個々のFBGの信号を抽出して、複数
の時系列データに属する個々のFBG反射光パルスの光
強度の相対比率と予めデータ処理部に記憶されている校
正曲線を用いて、着目するFBGの反射光の中心波長あ
るいは波長シフト量とその変化の周期のような時間変化
情報を求めるようにしてもよい。
Further, in the optical fiber multipoint physical quantity measuring system according to the present invention having a light source unit having a broadband light source unit, a wavelength tunable filter unit, and an optical switching unit, the signal processing control unit may include: A time series data measurement storage unit and a wavelength scanning unit; the data processing unit includes at least one of a wavelength measurement unit and a dynamic wavelength shift measurement unit; In synchronization with the timing, reflected light pulse trains from a plurality of FBGs are measured and recorded as time-series data, and the wavelength scanning unit controls the wavelength-variable filter unit with two or more wavelength center values in order to obtain the time-series data. After scanning, the wavelength measurement unit extracts individual FBG signals from these time series data, and returns individual FBG reflections belonging to a plurality of time series data. Find the center wavelength or the wavelength shift of the reflected light by the centroid calculation using the value of the intensity value and scanning the wavelength of the pulse, or the individual from the time-series data of the F
The BG signal is extracted, and the F signal of interest is focused on using the relative ratios of the intensities of the individual FBG reflected light pulses belonging to the plurality of time-series data and the calibration curve stored in the data processing unit in advance.
Find the center wavelength or wavelength shift amount of the reflected light of BG,
The dynamic wavelength shift measurement unit measures the light intensity plural times continuously for a required time after fixing the wavelength, and as a result, extracts individual FBG signals from these time series data, Using the relative ratio of the light intensity of each FBG reflected light pulse belonging to the series data and the calibration curve stored in advance in the data processing unit, the center wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light of the focused FBG and the period of the change Such time change information as described above may be obtained.

【0038】このような計測システムにおいては、重心
演算や校正曲線を用いる手法により実効的なFBGの中
心反射波長や中心反射波長のシフト量を求めることがで
きる。また、時系列データとして光強度データを取得し
ているため、簡素かつ迅速な測定ができる。さらに、プ
ローブ光をFBGの反射スペクトルの半値幅、あるいは
10分の1幅オーダの波長幅スペクトルとしておくと、
複数の同一基本反射波長を持つ複数のFBGの光量変化
から波長シフトの時間変化を連続的に追跡し、その周期
とシフト量から複数の物理量変化の動的パラメータを測
定することができる。また、静的な物理量と動的な物理
量の両方を混在させた計測も可能となる。
In such a measurement system, an effective center reflection wavelength of the FBG and a shift amount of the center reflection wavelength can be obtained by a method using a center of gravity calculation or a calibration curve. In addition, since light intensity data is acquired as time-series data, simple and quick measurement can be performed. Further, if the probe light is set to a half-width of the reflection spectrum of the FBG or a wavelength width spectrum of the order of 1/10 width,
The time change of the wavelength shift can be continuously tracked from the light quantity change of the plurality of FBGs having the same basic reflection wavelength, and the dynamic parameters of the plurality of physical quantity changes can be measured from the period and the shift amount. In addition, it is possible to perform a measurement in which both a static physical quantity and a dynamic physical quantity are mixed.

【0039】本発明の光ファイバ多点物理量計測システ
ムにおいては、請求項10に記載したように、光幹線部
と光分岐路部の各終端部に、光源部から導入された光が
反射手段により反射光として光導入側に戻される終端反
射手段を備え、この反射光から光幹線部ならびに光分岐
路部の接続状態に関する健全性および伝送損失の変化を
測定する健全性監視手段をデータ処理部に備えることが
できる。
In the optical fiber multipoint physical quantity measuring system according to the present invention, the light introduced from the light source section is reflected by the reflection means at each end of the optical trunk line section and the optical branch path section. The data processing unit includes a terminal reflection unit that is returned to the light introduction side as reflected light, and a soundness monitoring unit that measures changes in soundness and transmission loss related to the connection state of the optical trunk line and the optical branching path from the reflected light in the data processing unit. Can be prepared.

【0040】これにより、本発明においては、システム
稼動中に光幹線部および光分岐部がすべて断線すること
なく健全に接続されていることをオンラインで監視する
ことができる。
Thus, according to the present invention, it is possible to monitor online that the optical trunk line and the optical branching unit are all properly connected without disconnection while the system is operating.

【0041】本発明の光ファイバ多点物理量計測システ
ムにおいては、請求項11に記載したように、接続され
たFBGの接続位置・距離および反射光波長の情報が予
め与えられない場合に、光源部の光源として、個々のF
BG反射スペクトルの半値幅よりも十分小さい線幅の光
を用い、接続されている全てのFBGの反射光波長帯域
を網羅する範囲で順次波長走査しながら光幹線部に光を
導入する波長走査部と、走査波長に対する反射光パルス
列の時系列データを測定し記録する時系列データ測定記
憶部と、この時系列データと走査波長情報からFBGの
基本反射光波長を算出し、時系列データから抽出して検
出された光パルスの遅延時間情報から接続位置・距離情
報を算出して、この結果をデータ処理部に記憶させる校
正計算処理部とを備えることができる。
In the optical fiber multi-point physical quantity measuring system according to the present invention, when the information of the connection position / distance of the connected FBG and the reflected light wavelength cannot be given in advance, the light source unit Of each F
A wavelength scanning unit that uses light having a line width sufficiently smaller than the half-value width of the BG reflection spectrum and sequentially introduces the light into the optical trunk while sequentially scanning the wavelength in a range covering the reflected light wavelength band of all connected FBGs. A time-series data measurement storage unit for measuring and recording time-series data of the reflected light pulse train with respect to the scanning wavelength; calculating a basic reflected light wavelength of the FBG from the time-series data and the scanning wavelength information; And a calibration calculation processing unit that calculates connection position / distance information from the delay time information of the detected optical pulse and stores the result in the data processing unit.

【0042】これにより、本発明においては、予め設置
前のFBG接続条件がない場合や、設置状態のシステム
に増設して新たなセンサ等を加えた場合等、システム稼
動後の状態であっても、現実の設置状態に促した校正値
を求めることができる。
Accordingly, in the present invention, even if there is no FBG connection condition before installation, or if a new sensor or the like is added to the installed system, a new sensor or the like may be used even after the system is operated. Thus, a calibration value prompting an actual installation state can be obtained.

【0043】また、本発明の光ファイバ多点物理量計測
システムにおいては、請求項12に記載したように、測
定対象の物理量をFBGに対する微小歪みあるいは温度
変化に変換する物理量伝達機構部と、予め各FBGに割
り当てられた測定対象の物理量とFBGの波長シフト量
との関係を示す校正曲線を記憶する校正曲線記憶部と、
連続的に蓄積したデータから、経年劣化および環境によ
る劣化に起因する経路別の伝送損失の変化を算出するフ
ァイバ劣化測定部と、校正曲線記憶部に記録された校正
曲線から測定対象の物理量を換算する際に必要な補正を
ファイバ劣化測定部で算出された伝送損失変化値に基づ
いて行う換算補正部とを備えて、1種以上の物理量が混
在した計測の監視を行うことができる。
Further, in the optical fiber multipoint physical quantity measuring system according to the present invention, as described in claim 12, a physical quantity transmitting mechanism for converting a physical quantity to be measured into a minute strain or a temperature change with respect to the FBG, A calibration curve storage unit that stores a calibration curve indicating a relationship between a physical quantity of a measurement target assigned to the FBG and a wavelength shift amount of the FBG;
Fiber degradation measurement unit that calculates the change in transmission loss for each path due to aging and environmental degradation from continuously accumulated data, and converts the physical quantity of the measurement target from the calibration curve recorded in the calibration curve storage unit And a conversion correction unit that performs a correction necessary for the correction based on the transmission loss change value calculated by the fiber deterioration measurement unit, and can monitor a measurement in which one or more physical quantities are mixed.

【0044】このような構成の計測システムにより、例
えば、原子力プラントのPCV内のような高放射線環境
下等の過酷な環境で、しかも人の巡回点検が容易には行
えない場所等に設置したセンサシステムのデータの精
度、信頼性を高めることができる。
With the measurement system having such a configuration, for example, a sensor installed in a harsh environment such as a high radiation environment such as a PCV of a nuclear power plant and in a place where it is not easy to perform a patrol inspection by a person. The accuracy and reliability of system data can be improved.

【0045】[0045]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光ファイバ多
点物理量計測システムの実施の形態について添付図面を
参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an optical fiber multipoint physical quantity measuring system according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0046】図1において、本発明の光ファイバ多点物
理量計測システムは、全体を符号10で示す。この光フ
ァイバ多点物理量計測システム10は、光源部11と、
この光源部11からの出力光や反射光を伝送する光伝送
手段としての光幹線部12と、光幹線部12上で直列に
列状に設置された複数個の光分岐部13と、この光分岐
部13で光幹線部12から分岐される光分岐路部14
と、分岐路部14内に設置された光ファイバブラッググ
レーティング素子(以下、FBGという。)15と、光
幹線部1から反射光を検出・処理する光検出処理部16
と、前記光源部11と光検出処理部16との間の制御を
行う信号処理制御部17と、各FBG15のデータを識
別および処理するデータ処理部18とから構成される。
光分岐部13は光幹線部12からの光または反射光を分
岐させる一方、分岐された光およびFBG15の反射光
をこの分岐路14内で伝送するようになっている。光幹
線部12や光分岐路部14は光ファイバに代えてプラス
チックファイバ等の光伝送手段で構成してもよい。
In FIG. 1, an optical fiber multipoint physical quantity measuring system according to the present invention is indicated by reference numeral 10 as a whole. The optical fiber multipoint physical quantity measurement system 10 includes a light source unit 11,
An optical trunk 12 serving as an optical transmission means for transmitting output light or reflected light from the light source 11; a plurality of optical branching units 13 arranged in series on the optical trunk 12; Optical branching path section 14 branched from optical trunk section 12 at branching section 13
An optical fiber Bragg grating element (hereinafter, referred to as FBG) 15 installed in the branch path section 14; and a light detection processing section 16 for detecting and processing the reflected light from the optical trunk section 1.
A signal processing control unit 17 for controlling the light source unit 11 and the light detection processing unit 16; and a data processing unit 18 for identifying and processing data of each FBG 15.
The light branching unit 13 branches the light or the reflected light from the optical trunk unit 12, and transmits the branched light and the reflected light of the FBG 15 in the branch path 14. The optical trunk line section 12 and the optical branch path section 14 may be constituted by optical transmission means such as a plastic fiber instead of an optical fiber.

【0047】また、光分岐路部14内は光分岐部13か
ら離れる下流側に向ってFBG15の反射光波長が順次
長くなるように配設される。図1において、光源部11
と、信号処理制御部17と、光検出処理部16およびデ
ータ処理部18とを相互に接続している線は電気信号の
送受信用結線を表す。
Further, the inside of the optical branching section 14 is arranged so that the wavelength of the reflected light of the FBG 15 becomes longer gradually toward the downstream side away from the optical branching section 13. In FIG. 1, the light source 11
The line connecting the signal processing control unit 17, the light detection processing unit 16 and the data processing unit 18 to each other represents a connection for transmitting and receiving an electric signal.

【0048】光源部11から出力される多点物理量計測
用のプローブ光は光幹線部12を構成する例えば光ファ
イバに導入され、最初の光分岐部13を通り、その出力
側の光幹線部1に案内される一方、途中の各光分岐部1
3,13を順次経て伝播される。各分岐部13,13で
分岐された光は光伝送手段としての光分岐路部14に分
岐比率に応じて別れていく。分岐された光は光幹線部1
2と同様の光ファイバからなる光分岐路部14内を伝播
し、列状に直列配置の物理量計測用のFBG15に順次
到達する。このFBG15は、光分岐部13から離れる
にしたがって反射光の波長が長波長側になるように光分
岐路部14内で配置されている。
The probe light for multipoint physical quantity measurement output from the light source unit 11 is introduced into, for example, an optical fiber constituting the optical trunk unit 12, passes through the first optical branching unit 13, and is output from the optical trunk unit 1 on the output side. , While each of the light branching sections 1 on the way
Propagated through 3 and 13 sequentially. The light split by each of the splitting sections 13 is separated into an optical splitting path section 14 as an optical transmission means according to a splitting ratio. The branched light is the optical trunk line 1
The light propagates in the optical branching section 14 made of the same optical fiber as that of the optical fiber 2 and sequentially reaches the physical quantity measuring FBGs 15 arranged in series in a row. The FBG 15 is arranged in the optical branching section 14 so that the wavelength of the reflected light becomes longer on the long wavelength side as the distance from the optical branching section 13 increases.

【0049】光源部11からの出力光の分岐光が到達し
たFGB15では、その反射波長に応じて反射光を生
じ、このFBG15からの反射光は、光の導入側に向か
って光分岐路部14を逆に伝播し、光分岐部13を経
て、また、光分岐路13の位置によっては、さらに光幹
線部12と複数の光分岐部13,13を経て、図1で
は、光源部11に最も近い光分岐部13(最初の光分岐
部)に到達する。
At the FGB 15 to which the branched light of the output light from the light source unit 11 arrives, reflected light is generated in accordance with the reflected wavelength, and the reflected light from the FBG 15 is directed toward the light introduction side by the light branching path unit 14. In the opposite direction, the light propagates through the optical branching section 13 and, depending on the position of the optical branching path 13, further through the optical trunk line section 12 and the plurality of optical branching sections 13, 13. The light reaches the near optical splitter 13 (first optical splitter).

【0050】この反射光は最初の光分岐部13を介し
て、光の導入側(光源部側)とは異なる光ファイバポー
トに案内され、光検出処理部16まで到達する。
The reflected light is guided to an optical fiber port different from the light introduction side (light source section side) via the first light branching section 13 and reaches the light detection processing section 16.

【0051】光検出処理部16では、各FBG15から
の反射波長や、初期波長からのシフト量などの変化量を
測定する。測定されたデータは電気信号として、光源部
11と光検出処理部16との間の制御を行う信号処理制
御部17に送られて信号処理される。データ処理部18
では、予め格納してあるFBG15の接続位置または距
離条件と、反射光波長に関する情報を利用して各FBG
15,15のデータ識別と温度、圧力、歪み量、変化量
等の物理量計測処理が行われる。
The light detection processor 16 measures the amount of change such as the wavelength reflected from each FBG 15 and the amount of shift from the initial wavelength. The measured data is sent as an electric signal to a signal processing control unit 17 that controls between the light source unit 11 and the light detection processing unit 16 and is subjected to signal processing. Data processing unit 18
In the following, each FBG is connected using the connection position or distance condition of the FBG 15 stored in advance and information on the reflected light wavelength.
Data identification of 15, 15 and measurement processing of physical quantities such as temperature, pressure, strain, and change are performed.

【0052】光源部11から出力されるプローブ光とし
てパルス光を用い、時分割多重による信号処理を行う場
合、等しい基本反射波長を持つFBG15が時間軸上に
異なる時間差で並ぶことになるが、ある基本反射波長を
持つFBG15の反射光は、別の同一基本反射波長を持
つFBG15に遭遇することなく光検出処理部5まで到
達することができる。こうすることで、FBG15,1
5間の相互反射や本来の反射スペクトルに伴い短波長側
に生じるクラッド伝播モードとコア伝播モードのモード
結合に起因する迷光反射光成分の影響を避け、100%
近い反射率設計のFBG15を接続することができる。
その結果、反射光量が増し、より多段の分岐が可能とな
り、結果的に多数のFBGセンサの一括計測が可能にな
る。
In the case where pulse light is used as probe light output from the light source unit 11 and signal processing is performed by time division multiplexing, the FBGs 15 having the same basic reflection wavelength are arranged with different time differences on the time axis. The reflected light of the FBG 15 having the fundamental reflection wavelength can reach the light detection processing unit 5 without encountering another FBG 15 having the same fundamental reflection wavelength. By doing so, FBG15, 1
100% by avoiding the influence of stray light reflected light components caused by the mode coupling between the cladding propagation mode and the core propagation mode which occur on the short wavelength side due to the mutual reflection between the five and the original reflection spectrum.
An FBG 15 having a similar reflectance design can be connected.
As a result, the amount of reflected light increases, so that multi-stage branching becomes possible, and as a result, collective measurement of a large number of FBG sensors becomes possible.

【0053】また、各光分岐部13の分岐比率について
は、実用上全て同一とする方が簡便ではあるが、より接
続点数を増やすためには、光源部に近いほど光分岐路部
14側への配分(光分岐比率)を小さくしておき、全体
として光分岐路部14内に導入される光量を平準化する
ことで、計測精度を一様に保つことも有効である。
Although it is simpler to make the branching ratio of each optical branching section 13 practically the same for all practical purposes, in order to further increase the number of connection points, the closer to the light source section, the closer to the optical branching path section 14 side. It is also effective to keep the measurement accuracy uniform by reducing the distribution (light branching ratio) of the light and by leveling the amount of light introduced into the light branching path 14 as a whole.

【0054】複数の光幹線部 図1に示す光ファイバ多点物理量計測システム10にお
いては、光幹線部12を1本設けた例を示したが、図2
に示すように複数本設けることもできる。光幹線部12
を12a,12bのように、複数本設けることによりセ
ンサ接続数をより多数確保することができるので、光の
利用率が上げられ、またより多数の物理量の計測を一括
して行うことも可能となる。
A plurality of optical trunks In the optical fiber multipoint physical quantity measuring system 10 shown in FIG. 1, an example in which one optical trunk 12 is provided is shown.
As shown in FIG. Hikari Line 12
By providing a plurality of sensors as shown in FIGS. 12a and 12b, it is possible to secure a greater number of sensor connections, thereby increasing the light utilization rate and making it possible to collectively measure a greater number of physical quantities. Become.

【0055】例えば、図2の光ファイバ多点物理量計測
システム10Aに示すように、光源部11に最も近い位
置に接続された光分岐部13の分岐出力側に複数本の光
幹線部12a,12bを直接接続することにより複数本
の光幹線部12a,12bを備えた構成となる。また、
図3の光ファイバ多点物理量計測システム10Bに示す
ように、光源部11に最も近い位置に接続された光分岐
部12の分岐出力側に、光切替器20を設置してもよ
い。光切替器20は入力側の1本の光幹線部(光ファイ
バ)と複数本の出力側光幹線部12a,12bとを切替
可能に接続するものである。光切替器20を備えること
により、複数本(個)の光幹線部12a,12bを備え
ることができる。
For example, as shown in the optical fiber multi-point physical quantity measuring system 10 A of FIG. 2, a plurality of optical trunk lines 12 a and 12 b are provided on the branch output side of the optical branch unit 13 connected to the position closest to the light source unit 11. Are directly connected to form a configuration having a plurality of optical trunk lines 12a and 12b. Also,
As shown in the optical fiber multipoint physical quantity measurement system 10B of FIG. 3, the optical switch 20 may be installed on the branch output side of the optical branching unit 12 connected to the position closest to the light source unit 11. The optical switch 20 is configured to switchably connect one optical trunk line (optical fiber) on the input side to a plurality of output optical trunk lines 12a and 12b. By providing the optical switch 20, a plurality (pieces) of optical trunk lines 12a and 12b can be provided.

【0056】図1に示される光ファイバ多点物理量計測
システム10と同じ構成には同一符号を付して説明を省
略する。
The same components as those of the optical fiber multi-point physical quantity measuring system 10 shown in FIG.

【0057】図2では、光源部11からの光幹線部12
が最初に出会う光分岐部13には2つの光幹線部12
a,12bが接続されている。光幹線部12の少なくと
も一方12bには、図2に示したように、分岐後に伝播
遅延が生じるように光幹線部12bの長さが異なるよう
にしておく。
In FIG. 2, the optical trunk 12 from the light source 11
The optical branching unit 13 that first meets the two optical trunk lines 12
a and 12b are connected. As shown in FIG. 2, at least one of the optical trunks 12b has a different length from the optical trunk 12b so that a propagation delay occurs after branching.

【0058】この遅延時間は、信号処理に応じて都合の
良い光幹線部長に設定しておくことにより、2つの光幹
線部12a,12b間の識別ができるようになる。その
結果、光ファイバ多点物理量計測システム10Aを2系
統の光幹線部12a,12bで構成し、この2系統を一
括して処理することができるようになる。これにより、
より多数のFBG15を一括して監視可能なシステムを
実現することができる。
By setting this delay time to a convenient optical trunk length according to the signal processing, it becomes possible to distinguish between the two optical trunks 12a and 12b. As a result, the optical fiber multipoint physical quantity measurement system 10A is configured with two systems of optical trunk lines 12a and 12b, and these two systems can be processed collectively. This allows
It is possible to realize a system capable of monitoring a larger number of FBGs 15 collectively.

【0059】通常、光幹線部12(12a,12b)と
なる光ファイバにプローブ光を導入し、同一のラインか
ら戻ってくる反射光を検出する必要から光分岐手段が光
分岐部13,13に用いられる。光分岐部13,13に
は光分岐手段として、しばしば融着型光分岐器が用いら
れ、この光分岐器は入出力側に各2ポートの光ファイバ
をそれぞれ接続することができるため、光源部11側と
光検出処理側の各ポートに相対する側に、光幹線部12
a,12bを接続することができる。このように光の利
用率を最大限にすることで、少なくとも2倍以上のセン
サ接続数を確保することができる。
Usually, it is necessary to introduce probe light into the optical fiber which becomes the optical trunk line section 12 (12a, 12b) and to detect reflected light returning from the same line, so that the optical branching means is provided to the optical branching sections 13, 13. Used. As a light branching unit, a fusion type optical branching unit is often used for the light branching units 13 and 13. Since this optical branching unit can connect two-port optical fibers to the input and output sides, respectively, the light source unit is used. The optical trunk line section 12 is provided on the side opposite to each port on the optical detection processing side.
a and 12b can be connected. By maximizing the light utilization rate in this way, it is possible to secure at least twice or more sensor connections.

【0060】図3では、光源部11からの光幹線部12
が最初に出会う光分岐部13の出力側に光切替器20が
接続され、この光切替器20の出力側に2系統の光幹線
部12a,12bが分岐して接続された光ファイバ多点
物理量計測システム10Bが示されている。この場合、
切替対象となる複数の光幹線部12a,12bおよびそ
れに連なる光分岐路部14の構成は、互いに等しいもの
が使用できる。
In FIG. 3, the optical trunk line 12 from the light source 11
The optical switch 20 is connected to the output side of the optical branching unit 13 where the optical fiber is first encountered, and the optical fiber multipoint physical quantity in which the two optical trunk lines 12a and 12b are branched and connected to the output side of the optical switch 20. The measurement system 10B is shown. in this case,
The same configuration can be used for the plurality of optical trunk lines 12a and 12b to be switched and the optical branching path 14 connected thereto.

【0061】光切替器20は信号処理制御部17とも電
気的に接続されており、信号処理制御部17からの制御
信号により、光検出処理やデータ処理動作と同期して光
切替器20の切り替えが実施される。同一接続設計の複
数系統の光幹線部12a,12bを光ファイバ多点物理
量計測システム10Bに接続して切り替えながら使用す
ることで、多数個のFBG15を一括して監視可能なシ
ステムを実現することができる。また、光切替器20を
用いて光分岐器と組み合せた場合、上述の光分岐器の出
力ポート数以上の光幹線部を接続することができる。
The optical switching unit 20 is also electrically connected to the signal processing control unit 17, and switches the optical switching unit 20 in synchronization with the light detection processing and the data processing operation by a control signal from the signal processing control unit 17. Is performed. By using a plurality of optical trunk lines 12a and 12b of the same connection design connected to the optical fiber multipoint physical quantity measurement system 10B and using them while switching, it is possible to realize a system capable of monitoring a large number of FBGs 15 collectively. it can. When the optical switch 20 is used in combination with an optical splitter, it is possible to connect more optical trunk lines than the number of output ports of the optical splitter described above.

【0062】分岐間隔 本発明の光ファイバ多点物理量計測システム10,10
A,10Bにおいては、光分岐部13,13間の距離、
光分岐路部14の長さ、光分岐路部14内のFBG1
5,15間の距離などについては、特に制限されず、通
常、使用する光源部11の波長帯域、FBG15の信号
処理、識別方法等により、適宜決めることができる。
Branch interval Optical fiber multipoint physical quantity measuring systems 10 and 10 of the present invention
A, 10B, the distance between the optical branching parts 13, 13;
Length of optical branching section 14, FBG1 in optical branching section 14
The distance between the light sources 5 and 15 and the like are not particularly limited, and can be appropriately determined in general according to the wavelength band of the light source unit 11 to be used, the signal processing of the FBG 15, the identification method, and the like.

【0063】例えば、1つの光幹線部12において、光
分岐部13,13間の距離と、光分岐路部14内のFB
G15,15間の距離と、光分岐部13と光分岐部13
に最も近い位置にあるFBG15との距離とを等しくす
ることができる。
For example, in one optical trunk section 12, the distance between the optical branch sections 13 and 13 and the FB in the optical branch path section 14
The distance between G15 and G15, the optical splitter 13 and the optical splitter 13
Can be made equal to the distance from the FBG 15 closest to the FBG 15.

【0064】図4に示す光ファイバ多点物理量計測シス
テム10Cでは、図1に示す光ファイバ多点物理量計測
システム10と基本的な構成要素は同一であるが、接続
条件として長さの制約を付加している。光分岐部13,
13同士の接続間隔をLc、光分岐部13と最も近いF
BG15の接続間隔をLsc、FBG15,15同士の
接続間隔をLsとして、これら全てを等間隔Ls=Lc
=Lscとなるように構成する。
The optical fiber multi-point physical quantity measuring system 10C shown in FIG. 4 has the same basic components as the optical fiber multi-point physical quantity measuring system 10 shown in FIG. are doing. Optical branching unit 13,
Lc is the connection interval between the optical branching units 13 and F
Assuming that the connection interval of the BG 15 is Lsc and the connection interval of the FBGs 15 and 15 is Ls, all of them are equal intervals Ls = Lc.
= Lsc.

【0065】パルス化した光と時分割多重を用いた伝播
遅延時間を利用したFBG15の識別法を適用した場
合、すべてのFBG15からの反射光パルスについて、
同じ遅延時間を持つ同一波長成分はない。逆にいうと、
同一遅延時間では互いに異なる波長のFBG15の信号
が同時に存在可能である。
When an FBG 15 discriminating method utilizing pulsed light and propagation delay time using time division multiplexing is applied, reflected light pulses from all FBGs 15 are:
There is no same wavelength component having the same delay time. Conversely,
With the same delay time, signals of the FBGs 15 having different wavelengths can exist simultaneously.

【0066】このため、光源部11側の波長可変フィル
タを信号処理制御部17でコントロールして走査する
か、あるいは光検出処理部16側に適切な波長フィルタ
リング、波長走査を施すことで、1つの時間条件に対し
て一括して複数のFBG15の信号処理を行うことがで
き、簡便、迅速な多点物理量計測システム10Cを実現
することができる。
For this reason, the wavelength tunable filter on the side of the light source unit 11 is controlled by the signal processing control unit 17 for scanning, or the appropriate wavelength filtering and wavelength scanning are performed on the photodetection processing unit 16 side. Signal processing of a plurality of FBGs 15 can be performed collectively for time conditions, and a simple and quick multipoint physical quantity measurement system 10C can be realized.

【0067】また、この光ファイバ多点物理量計測シス
テム10Cにおいては、光分岐部13,13間の距離
が、光分岐路部14内で光分岐部13から最も遠い位置
にあるFBG15と光分岐部13との距離よりも長くす
ることができる。
In the optical fiber multipoint physical quantity measuring system 10 C, the distance between the optical branching units 13, 13 is the distance between the FBG 15 located farthest from the optical branching unit 13 in the optical branching unit 14 and the optical branching unit. 13 can be made longer.

【0068】図5に示す光ファイバ多点物理量計測シス
テム10Dでは、図1と基本的な構成要素は同一である
が、接続条件として長さの制約が付加されている。光分
岐部13,13同士の接続間隔をLc、光分岐路部14
において光分岐部13と最も遠いFBG15の接続間隔
をLdとして、Ld<Lcとなるように構成する。
In the optical fiber multi-point physical quantity measuring system 10D shown in FIG. 5, the basic components are the same as those in FIG. 1, but a length restriction is added as a connection condition. The connection interval between the optical branching units 13 and 13 is Lc, and the optical branching unit 14
, The connection interval between the optical branching unit 13 and the farthest FBG 15 is Ld, and Ld <Lc.

【0069】パルス化した光と時分割多重を用いた伝播
遅延時間を利用したFBG15の識別法を適用した場
合、すべてのFBG15からの反射光パルスが時間軸上
に異なる遅延時間で配列される。1つの波長条件に合致
するFBG15は1回の時間走査測定で取得することが
でき、簡便かつ迅速な物理量計測システム10Dを実現
することができる。
When an FBG 15 discrimination method using pulsed light and propagation delay time using time division multiplexing is applied, reflected light pulses from all FBGs 15 are arranged with different delay times on the time axis. The FBG 15 that satisfies one wavelength condition can be acquired by one time scanning measurement, and a simple and quick physical quantity measurement system 10D can be realized.

【0070】このような接続距離関係を維持すると、F
BG15のクラッドモード結合光による迷光や、同一反
射波長を持つFBG15,15間での光の相互反射によ
る往復等を引き起こすことなく、前述のように全てのF
BG15からの反射パルスが時間的にも重なりなく光検
出処理部16に戻ることができ、雑音(ノイズ)や誤信
号成分がなく、かつ波長で、あるいは時間的に分離する
ことにより多数個のFBG15に対する信号処理を簡潔
に行うことができる。
When such a connection distance relationship is maintained, F
As described above, without causing stray light due to cladding mode coupling light of the BG 15 or reciprocation due to mutual reflection of light between the FBGs 15 having the same reflection wavelength,
The reflected pulses from the BG 15 can return to the light detection processing unit 16 without overlapping in time, have no noise (noise) or erroneous signal components, and can be separated by wavelength or in time, so that many FBGs 15 can be separated. Can be simply processed.

【0071】光源部 光ファイバ多点物理量計測システム10(10A〜10
B)における光源部11としては、広帯域発光、白色光
のような広い帯域の波長スペクトル光、任意の線スペク
トル光、連続光、パルス光などいずれも用いることがで
き、対象とするFBG15の反射波長、FBG15の信
号処理、識別方法等により適宜決めることができる。
Light source section optical fiber multipoint physical quantity measuring system 10 (10A to 10A)
As the light source unit 11 in B), any of broadband light emission, broadband wavelength spectrum light such as white light, arbitrary line spectrum light, continuous light, and pulsed light can be used, and the reflection wavelength of the target FBG 15 can be used. , FBG 15 signal processing, identification method and the like.

【0072】例えば、図6に示すように、光源部11と
して、連続光(CW)を出力する広帯域光源部22と、
出力された連続光のうち任意の波長帯域のみを選択的に
透過させることのできるバンドパスフィルタ等の波長可
変フィルタ部23と、フィルタリングされた光を時間的
に断続的に入切することにより連続光をパルス光に変換
する光スイッチング部24を備える。
For example, as shown in FIG. 6, the light source unit 11 includes a broadband light source unit 22 that outputs continuous light (CW),
A wavelength tunable filter unit 23 such as a band-pass filter capable of selectively transmitting only an arbitrary wavelength band out of the output continuous light, and a continuous operation by intermittently turning on and off the filtered light. An optical switching unit 24 that converts light into pulsed light is provided.

【0073】光ファイバ多点物理量計測システムでは、
光源部11における光源としては、図7(a)に示すよ
うに、広い発光波長帯で平坦に近い発光特性を持つ広帯
域光源(部)22を用いることが好ましい。具体的に
は、ユーロピウムなどのような希土類元素をドープした
希土類ドープファイバの光増幅作用における自然放出光
成分(ASE)を用いたASE光源やスーパールミネッ
センスダイオード(SLD)、波長可変レーザを用いる
ことができる。
In the optical fiber multipoint physical quantity measuring system,
As a light source in the light source section 11, as shown in FIG. 7A, it is preferable to use a broadband light source (section) 22 having a nearly flat emission characteristic in a wide emission wavelength band. Specifically, it is possible to use an ASE light source using a spontaneous emission light component (ASE) in a light amplification operation of a rare earth doped fiber doped with a rare earth element such as europium, a super luminescence diode (SLD), and a wavelength tunable laser. it can.

【0074】図7(a)に示すように、着目するFBG
15の反射波長帯Δλに相当する光を含むパルス状のプ
ローブ光を作り出すために、波長可変フィルタ部23と
光スイッチング部24を用いる。波長可変フィルタ部2
3としては、音響光学素子による線幅の広いフィルタ、
あるいは光干渉・共振器を用いた線幅の細いフィルタ素
子を使用することができる。また、光スイッチング部2
4としては、音響光学素子や誘電体多層膜等を電気制御
して、特定波長帯に対する光の実効的透過率を制御する
ことにより、図7(b)に示すように時間的に変化する
パルス光を作り出すことができる。
As shown in FIG. 7A, the FBG of interest
The wavelength tunable filter unit 23 and the optical switching unit 24 are used to generate pulsed probe light including light corresponding to the 15 reflection wavelength bands Δλ. Tunable filter section 2
3 is a filter having a wide line width by an acousto-optic element,
Alternatively, a filter element having a small line width using an optical interference / resonator can be used. Also, the optical switching unit 2
4 is a pulse that changes over time as shown in FIG. 7B by electrically controlling the acousto-optic element and the dielectric multilayer film to control the effective transmittance of light in a specific wavelength band. Can create light.

【0075】このような光源部11によって、広帯域発
光、白色光という広い帯域の波長スペクトルから任意の
線スペクトルを持つ光まで、信号処理形態にあわせて任
意にスペクトル特性を調整することができる。また、広
い波長帯域にまたがりパルス化した光出力を得ることに
より、FBG15による波長多重に加え伝播遅延時間を
用いた時分割多重による信号処理が行えるので、FBG
15の接続個数を大幅に増大させることができる。
With such a light source section 11, spectrum characteristics can be arbitrarily adjusted in accordance with a signal processing mode, from a broadband wavelength spectrum of broadband light emission and white light to light having an arbitrary line spectrum. Also, by obtaining a pulsed optical output over a wide wavelength band, signal processing can be performed by time division multiplexing using propagation delay time in addition to wavelength multiplexing by the FBG 15, so that FBG
The number of 15 connections can be greatly increased.

【0076】信号処理制御部:ゲート信号発生部 光ファイバ多点物理量計測システム10(10A〜10
D)は、光源部11に広帯域光源部22と波長可変フィ
ルタ部23と光スイッチング部24とを備える。この光
ファイバ多点物理量計測システム10においては、図8
に示すように、信号処理制御部17にゲート信号発生部
25を備え、データ処理部18に二値判定処理部26を
備える。データ処理部18には二値判定処理部26の
他、波長測定部、二値判定処理部26と動的波長シフト
測定部、および波長測定部と動的波長シフト測定部のう
ちのいずれかを備えることにより、良好に多数の物理量
を計測することができる。
Signal processing controller: gate signal generator Optical fiber multipoint physical quantity measurement system 10 (10A to 10A)
D), the light source unit 11 includes a broadband light source unit 22, a wavelength tunable filter unit 23, and an optical switching unit 24. In this optical fiber multipoint physical quantity measurement system 10, FIG.
As shown in (1), the signal processing control unit 17 includes a gate signal generation unit 25, and the data processing unit 18 includes a binary determination processing unit 26. The data processing unit 18 includes, in addition to the binary determination processing unit 26, a wavelength measurement unit, one of the binary determination processing unit 26 and the dynamic wavelength shift measurement unit, and one of the wavelength measurement unit and the dynamic wavelength shift measurement unit. With the provision, a large number of physical quantities can be measured favorably.

【0077】ゲート信号発生部25は、着目するFBG
15に対して適切な遅延時間を伴うゲート信号を発生
し、このゲート信号がアクティブな間のみ光検出処理部
16が光を検出する機能を有する。二値判定処理部26
は、光検出処理部16が光パルスを検出したか否かの二
値情報から、着目するFBG15からの反射光波長が有
意な変化をしたか否かを判定する。また、データ処理部
18の波長測定部は、観測された光の最大強度波長ある
いは波長スペクトルの中心波長を測定しており、動的波
長シフト測定部は、上記時間条件に対して、波長を固定
した上で時間連続により複数回測定を行い、得られた光
強度の相対比と予めデータ処理部18に記憶されている
校正曲線を用いて、FBG15の反射光の中心波長ある
いは波長シフト量とその変化の周期の時間変化情報を求
める。
The gate signal generating section 25 outputs the FBG of interest.
15 has a function of generating a gate signal with an appropriate delay time, and the light detection processing unit 16 detecting light only while the gate signal is active. Binary judgment processing unit 26
Determines whether or not the wavelength of the reflected light from the focused FBG 15 has changed significantly based on the binary information indicating whether or not the light detection processing unit 16 has detected the light pulse. In addition, the wavelength measurement unit of the data processing unit 18 measures the maximum intensity wavelength of the observed light or the center wavelength of the wavelength spectrum, and the dynamic wavelength shift measurement unit fixes the wavelength with respect to the above time condition. Then, the measurement is performed a plurality of times continuously over time, and the center wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light of the FBG 15 and the amount thereof are determined by using the obtained relative ratio of the light intensity and the calibration curve stored in the data processing unit 18 in advance. Time change information of a change cycle is obtained.

【0078】ゲート型デイジタル二値判定 図8および図9に示す光ファイバ多点物理量計測システ
ム10(10A〜10D)は、信号処理制御部17にゲ
ート信号発生部25を備え、データ処理部18に二値判
定処理部26を備えた例を示す。
Gate Type Digital Binary Judgment The optical fiber multipoint physical quantity measuring system 10 (10A to 10D) shown in FIGS. 8 and 9 includes a gate signal generator 25 in the signal processing controller 17 and a data processor 18 in the data processor 18. An example including a binary determination processing unit 26 is shown.

【0079】図8では、信号処理制御部17の中に、ゲ
ート信号発生部25が含まれており、このゲート信号が
アクティブな間のみ光検出処理部16が光を検出する機
能を有し、かつデータ処理部18の中に、二値判定処理
部26が含まれている。
In FIG. 8, the signal processing control unit 17 includes a gate signal generation unit 25, and the light detection processing unit 16 has a function of detecting light only while the gate signal is active. The data processing unit 18 includes a binary determination processing unit 26.

【0080】光源部11から光幹線部12に出力された
プローブ光の光パルスに対して、各FBG15,15か
らの反射パルスがその接続位置に応じた伝播遅延時間を
伴って光検出処理部16まで戻ってくるが、その中で、
ゲート信号発生部25は、図9(a)に示すように、着
目するFBG15の伝播遅延時間にあわせた遅延時間T
dを伴って、光反射パルスのパルス幅と同等以上の時間
幅をもつ時間ゲート信号Twを発生する。このゲート信
号Twと同期するようにして、光検出処理部16で着目
するFBG15の反射光を検出しその信号を取り出すこ
とで、着目するFBG15の反射パルス信号が含まれる
時間帯のゲート信号を取り出すことができる。
With respect to the optical pulse of the probe light output from the light source unit 11 to the optical trunk unit 12, the reflected pulse from each of the FBGs 15 and 15 is subjected to a light detection processing unit 16 with a propagation delay time corresponding to the connection position. Come back to, but in that,
As shown in FIG. 9 (a), the gate signal generation unit 25 has a delay time T corresponding to the propagation delay time of the FBG 15 of interest.
Along with d, a time gate signal Tw having a time width equal to or greater than the pulse width of the light reflection pulse is generated. In synchronization with the gate signal Tw, the light detection processing unit 16 detects the reflected light of the focused FBG 15 and extracts the signal, thereby extracting the gate signal in the time zone including the reflected pulse signal of the focused FBG 15. be able to.

【0081】二値判定処理部26では、ゲート信号に同
期して取り出された光強度信号の強度を、予め定めたし
きい値以上か否かを判定する。図9(b)に示すよう
に、光源部11からのプローブ光波長帯(λ±Δλ)を
一定にしておき、通常状態では着目するFBG15の反
射波長をほぼカバーするような波長幅状態aにしてお
く。ここで仮に、FBG15の反射波長がbのように長
波長側にシフトしたとする。この場合、光検出処理部1
6で検出した反射光信号は、図9(c)に示すように、
本来のFBG15からの反射パルス光強度aから小さい
値bを示すことになる。この光強度変化を、予め設定し
たしきい値と比較することにより、波長変化があったか
どうか、即ち物理量の変化があったかどうかを判定する
ことができる。また、図9(a)の遅延時間Tdを順次
変えて時間ゲート信号Twを出すことにより、着目する
FBG15に関する物理量状態変化の有無を読み出すこ
とができる。
The binary determination processing section 26 determines whether or not the intensity of the light intensity signal extracted in synchronization with the gate signal is equal to or greater than a predetermined threshold. As shown in FIG. 9B, the probe light wavelength band (λ ± Δλ) from the light source unit 11 is kept constant, and in a normal state, the wavelength width state a is such that the reflection wavelength of the focused FBG 15 is almost covered. Keep it. Here, it is assumed that the reflection wavelength of the FBG 15 shifts to the longer wavelength side as indicated by b. In this case, the light detection processing unit 1
The reflected light signal detected in 6 is, as shown in FIG.
This indicates a small value b from the original reflected pulse light intensity a from the FBG 15. By comparing this change in light intensity with a preset threshold value, it is possible to determine whether there has been a change in wavelength, that is, whether there has been a change in physical quantity. In addition, by sequentially changing the delay time Td in FIG. 9A and outputting the time gate signal Tw, it is possible to read whether or not there is a change in the physical quantity state of the FBG 15 of interest.

【0082】プローブ光をFBG15の反射スペクトル
の半値幅、あるいは10分の1幅オーダの波長幅スペク
トルとしておくことを前提とすれば、ある一定以上の変
化があるか否かを容易に検出することができる。
Assuming that the probe light is a half-width of the reflection spectrum of the FBG 15 or a wavelength width spectrum of the order of 1/10 width, it is easy to detect whether or not there is a change exceeding a certain level. Can be.

【0083】ゲート型波長測定 図10は光ファイバ多点物理量計測システム10(10
A〜10D)の信号処理制御部17にゲート信号発生部
25を備え、しかもデータ処理部18に波長測定部30
を備えた例を示す。
[0083] gate Wavelength Measurement Figure 10 is an optical fiber multi-point physical quantity measuring system 10 (10
A to 10D) are provided with a gate signal generation unit 25 in the signal processing control unit 17 and a wavelength measurement unit 30 is provided in the data processing unit 18.
An example provided with

【0084】図10では、信号処理制御部17の中に、
ゲート信号発生部25が含まれており、このゲート信号
がアクティブな間のみ光検出処理部16が光を検出する
機能を有し、かつデータ処理部18の中に、波長測定部
30が含まれている。
In FIG. 10, the signal processing control unit 17 includes:
A gate signal generation unit 25 is included, the light detection processing unit 16 has a function of detecting light only while the gate signal is active, and a wavelength measurement unit 30 is included in the data processing unit 18. ing.

【0085】信号処理制御部17にゲート信号発生部2
5を備え、データ処理部18に二値判定処理部26を備
えた上図8に示す例と同様にして、ゲート信号発生部2
5により、特定の着目するFBG15からの反射パルス
光が選択的に光検出処理部16に入力される。波長測定
部30とゲート信号発生部25と光検出処理部16とは
互いに同期せしめられて、光検出処理部16に入力され
た反射パルス光のスペクトル分析を行う。
The signal processing control unit 17 has a gate signal generation unit 2
5, the gate signal generator 2 is provided in the same manner as the example shown in FIG.
5, the reflected pulse light from the FBG 15 of interest is selectively input to the light detection processing unit 16. The wavelength measuring unit 30, the gate signal generating unit 25, and the light detection processing unit 16 are synchronized with each other, and perform spectrum analysis of the reflected pulse light input to the light detection processing unit 16.

【0086】具体的には、波長測定部30で観測された
光の最大強度波長あるいは波長スペクトルの中心波長の
求め方としては、時間ゲート信号の中に1つのFBG1
5の反射パルスしか含まれない場合には、単純に最も光
強度の強い波長を求める方法が取られる。複数の異なる
FBG15,15の反射波長の光パルスが混在している
場合には、波長走査を行い、走査波長に対して極大とな
る複数の波長値を探索し、それらを各FBG15,15
からの反射波長として認識する。
More specifically, the maximum intensity wavelength of the light observed by the wavelength measuring unit 30 or the center wavelength of the wavelength spectrum can be obtained by using one FBG1 in the time gate signal.
When only five reflected pulses are included, a method of simply obtaining the wavelength having the highest light intensity is employed. When light pulses having reflection wavelengths of a plurality of different FBGs 15 and 15 are mixed, wavelength scanning is performed to search for a plurality of wavelength values that are maximal with respect to the scanning wavelength, and these are searched for by the respective FBGs 15 and 15.
It is recognized as the reflection wavelength from.

【0087】このようなゲート信号発生部25と波長測
定部30を備える光ファイバ多点物理量計測システム1
0においては、着目するFBG15を遅延時間を伴う時
間ゲート信号で特定することが可能であり、その上で波
長測定部30として一般的な光スペクトル測定手法、光
スペクトラムアナライザなどの汎用装置を適用すること
ができる。
An optical fiber multipoint physical quantity measurement system 1 including such a gate signal generation unit 25 and a wavelength measurement unit 30
At 0, the FBG 15 of interest can be specified by a time gate signal with a delay time, and then a general-purpose device such as a general optical spectrum measuring method or an optical spectrum analyzer is applied as the wavelength measuring unit 30. be able to.

【0088】信号処理制御部:ゲート信号発生部と波長
走査部 また、光ファイバ多点物理量計測システム10(10A
〜10D)の光源部11に広帯域光源部22と波長可変
フィルタ部23と光スイッチング部24とを備えると、
この光ファイバ多点物理量計測システム10の場合に
は、信号処理制御部17がゲート信号発生部25を備
え、データ処理部18が波長測定部30および/または
動的波長シフト測定部を備えることにより、良好に多数
の物理量を計測することができる。
Signal processing controller: gate signal generator and wavelength
Scanning unit and optical fiber multipoint physical quantity measurement system 10 (10A
10D), the light source unit 11 includes a broadband light source unit 22, a wavelength tunable filter unit 23, and an optical switching unit 24.
In the case of the optical fiber multipoint physical quantity measurement system 10, the signal processing control unit 17 includes the gate signal generation unit 25, and the data processing unit 18 includes the wavelength measurement unit 30 and / or the dynamic wavelength shift measurement unit. It is possible to measure a large number of physical quantities satisfactorily.

【0089】信号処理制御部17のゲート信号発生部2
5は、着目するFBG15に対して適切な遅延時間を伴
う時間ゲート信号を発生し、このゲート信号がアクティ
ブな間のみ光検出処理部16が光を検出する機能を有す
る。信号処理制御部17の波長走査部31は、上記時間
条件に対して2つ以上の波長中心値で光源部11の波長
可変フィルタ部23を走査し、波長測定部31では、各
波長走査に対して光検出処理部16で得られた反射パル
ス光の強度値と走査波長の値を用いて重心演算により反
射光の中心波長あるいは波長シフト量を求め、または各
波長走査に対して光検出処理部16で得られた反射パル
ス光の強度の相対比率と予めデータ処理部18に記憶さ
れている校正曲線を用いて、着目するFBG15の反射
パルス光の中心波長あるいは波長シフト量を求める。デ
ータ処理部18の動的波長シフト測定部は、前記時間条
件に対して波長を固定した上で時間連続により複数回測
定を行い、得られた光強度の相対比率と予めデータ処理
部18に記憶されている校正曲線を用いて、着目するF
BG15の反射光の中心波長あるいは波長シフト量とそ
の変化の周期等の時間変化情報を求める。
Gate signal generator 2 of signal processing controller 17
Reference numeral 5 has a function of generating a time gate signal with an appropriate delay time for the focused FBG 15 and allowing the light detection processing unit 16 to detect light only while the gate signal is active. The wavelength scanning unit 31 of the signal processing control unit 17 scans the wavelength tunable filter unit 23 of the light source unit 11 with two or more wavelength center values with respect to the above-mentioned time condition. Using the intensity value of the reflected pulse light and the value of the scanning wavelength obtained by the light detection processing unit 16, the center wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light is calculated by the center of gravity calculation, or the light detection processing unit Using the relative ratio of the intensity of the reflected pulse light obtained in step 16 and the calibration curve stored in the data processing unit 18 in advance, the central wavelength or the amount of wavelength shift of the reflected pulse light of the focused FBG 15 is determined. The dynamic wavelength shift measurement unit of the data processing unit 18 performs measurement a plurality of times continuously over time after fixing the wavelength with respect to the time condition, and stores the relative ratio of the obtained light intensity and the data processing unit 18 in advance. Using the calibration curve
Time change information such as the center wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light of the BG 15 and the cycle of the change is obtained.

【0090】ゲート信号発生部・波長走査部・波長測定
信号処理制御部17にゲート信号発生部25と波長走査
部31とを備え、データ処理部が波長測定部を備えた光
ファイバ多点物理量計測システム10(10A〜10
D)の例を図11に示す。
Gate signal generator, wavelength scanner, wavelength measurement
The signal processing control unit 17 includes a gate signal generation unit 25 and a wavelength scanning unit 31, and the data processing unit includes an optical fiber multipoint physical quantity measurement system 10 (10A to 10A) including a wavelength measurement unit.
FIG. 11 shows an example of D).

【0091】図11では、信号処理制御部17の中に、
ゲート信号発生部25と波長走査部31が備えられてお
り、このゲート信号がアクティブな間のみ光検出処理部
16が光を検出する機能を有し、かつデータ処理部18
の中に、各波長走査に対して光検出処理部16で得られ
た反射光パルスの強度値と走査波長の値を用いて重心演
算により反射光の中心波長あるいは波長シフト量を演算
する波長測定部30が備えられている。
In FIG. 11, the signal processing control unit 17 includes:
A gate signal generation unit 25 and a wavelength scanning unit 31 are provided. The light detection processing unit 16 has a function of detecting light only while the gate signal is active.
In the wavelength measurement, the center wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light is calculated by the center of gravity calculation using the intensity value of the reflected light pulse and the value of the scanning wavelength obtained by the light detection processing unit 16 for each wavelength scan. A unit 30 is provided.

【0092】信号処理制御部17のゲート信号発生部2
5は、着目するFBGの伝播遅延時間にあわせた遅延時
間を伴って、光パルスのパルス幅と同等以上の時間幅を
もつ時間ゲート信号を発生する。このゲート信号と同期
するようにして、光検出処理部16で反射パルス光を検
出し、その信号を取り出すことで、着目するFBG15
からの反射パルス光が選択的に光検出処理部16に入力
される。信号処理制御部17の波長走査部31では、こ
の時間条件に対して2つ以上の波長中心値で光源部11
の波長可変フィルタ部23を複数回走査し、各波長走査
に対してそれぞれ得られる反射光パルスの光強度を光検
出処理部16で測定する。データ処理部18の波長測定
部30では、この光検出処理部16で得られた反射光パ
ルスの強度値と走査波長の値を用いて重心演算により反
射光の中心波長あるいは波長シフト量を求める。
Gate signal generator 2 of signal processing controller 17
5 generates a time gate signal having a time width equal to or greater than the pulse width of the optical pulse, with a delay time corresponding to the propagation delay time of the FBG of interest. The reflected pulse light is detected by the light detection processing unit 16 in synchronization with the gate signal, and the signal is taken out.
Is input to the light detection processing unit 16 selectively. The wavelength scanning unit 31 of the signal processing control unit 17 uses the light source unit 11 with two or more wavelength center values for this time condition.
The wavelength variable filter unit 23 is scanned a plurality of times, and the light detection processing unit 16 measures the light intensity of the reflected light pulse obtained for each wavelength scan. The wavelength measuring unit 30 of the data processing unit 18 calculates the center wavelength or the amount of wavelength shift of the reflected light by calculating the center of gravity using the intensity value of the reflected light pulse and the value of the scanning wavelength obtained by the light detection processing unit 16.

【0093】重心演算 重心演算については、図12(a)および(b)を用い
て説明する。図12(a)中では反射波長スペクトルに
対して、光源部11から一定の波長広がりを持つパルス
プローブ光をλ1〜λ3の3回走査することを示してい
る。各走査で得られた光強度を、図12(b)に示す。
完全にこの3回の波長走査が反射スペクトルに対して対
称的であった場合、即ち、走査波長中心値λ2が反射中
心波長と完全に一致するのであれば、図12(b)に示
す3回の光相対強度も対称な分布となる。しかしなが
ら、現実的にはλ2と反射中心波長はずれている。
Calculation of the center of gravity The calculation of the center of gravity will be described with reference to FIGS. 12 (a) and 12 (b). FIG. 12A shows that the light source unit 11 scans the reflected wavelength spectrum three times with λ1 to λ3 with pulse probe light having a certain wavelength spread. The light intensity obtained in each scan is shown in FIG.
If the three wavelength scans are completely symmetric with respect to the reflection spectrum, that is, if the scanning wavelength center value λ2 completely matches the reflection center wavelength, the three times scanning shown in FIG. Has a symmetric distribution. However, actually, λ2 and the reflection center wavelength are shifted.

【0094】光源部11から出力されるプローブ光の波
長幅を仮にΔとし、図12(b)中で、反射中心波長が
点線位置であり、各波長走査で得られた光相対強度は図
中に示すようにI、I、Iであったとする。この
場合、中心波長をλ2−xとおく。重心演算として以下
の式が成立する。
Assuming that the wavelength width of the probe light output from the light source unit 11 is Δ, the reflection center wavelength is indicated by a dotted line in FIG. 12B, and the relative light intensity obtained by each wavelength scanning is shown in FIG. Suppose that they are I 1 , I 2 , I 3 as shown in FIG. In this case, the center wavelength is set to λ2-x. The following equation holds as the center of gravity calculation.

【0095】[0095]

【数1】 (Equation 1)

【0096】これを解いてxが求められるので、中心波
長λ2−xを算出することができる。
Since x is obtained by solving this, the center wavelength λ2-x can be calculated.

【0097】このような計測システムにおいては、線ス
ペクトル状のプローブ光の多数回の走査によるのではな
く、プローブ光をFBG15の反射スペクトルの半値
幅、あるいは10分の1幅オーダの波長幅スペクトルと
しておくことを前提として、複数個の波長値に対する光
強度測定データとプローブ光の走査中心波長を用いた重
心演算から実効的なFBGの中心反射波長を求めること
ができる。重心演算は最低2回でも計算できるため、極
めて少数の波長走査のみでFBGの波長中心を求めるこ
とができるため、簡素かつ迅速な測定ができる。
In such a measuring system, the probe light is not converted into a half-width of the reflection spectrum of the FBG 15 or a wavelength width spectrum in the order of 1/10 width, instead of performing the scanning of the probe light in a linear spectrum many times. Based on the premise, an effective FBG center reflection wavelength can be obtained from the light intensity measurement data for a plurality of wavelength values and the center-of-gravity calculation using the scanning center wavelength of the probe light. Since the center of gravity can be calculated at least twice, the wavelength center of the FBG can be obtained with only a very small number of wavelength scans, so that simple and quick measurement can be performed.

【0098】相対比率・校正曲線 次に、図11と同様に、信号処理制御部17にゲート信
号発生部25と波長走査部31とを備え、データ処理部
18が波長測定部30を備えるが、データ処理部18の
中に含まれる波長測定部30における演算手法が異なる
例を図13に示す。
Relative Ratio / Calibration Curve Next, similarly to FIG. 11, the signal processing control unit 17 includes a gate signal generation unit 25 and a wavelength scanning unit 31, and the data processing unit 18 includes a wavelength measurement unit 30. FIG. 13 shows an example in which the calculation method in the wavelength measurement unit 30 included in the data processing unit 18 is different.

【0099】データ処理部18の波長測定部30におけ
る演算手法は、各波長走査に対して光検出処理部16で
得られた反射光パルスの強度の相対比率と予めデータ処
理部18に記憶されている校正曲線を用いて着目するF
BG15の反射光の中心波長あるいは波長シフト量を求
める手法である。図13はこの波長演算手法を示す。
The calculation method in the wavelength measuring unit 30 of the data processing unit 18 is such that the relative ratio of the intensity of the reflected light pulse obtained by the light detection processing unit 16 for each wavelength scan and the ratio stored in the data processing unit 18 in advance. F using the calibration curve
This is a method for obtaining the center wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light of the BG 15. FIG. 13 shows this wavelength calculation method.

【0100】図13(a)はFBG15の反射波長スペ
クトルに対して、一定の幅Δを持つ波長λ1、λ2での
波長走査を行うことを示している。FBG15からの反
射波長のシフト方向が図13(a)に示すように一方向
のみに特定できる場合を想定する。この場合、図13
(b)に示すように、2回の波長走査でそれぞれ得られ
る光強度の比率Rは波長シフトの量と関係があり、予め
波長シフトと光強度の関係を図13(c)に示すように
校正曲線Aとして多点物理量計測システム10(10A
〜10D)に記憶させておくことができる。実際の測定
時には、観測されたR値を校正曲線Aに当てはめて波長
シフトの量を算出することができる。
FIG. 13A shows that wavelength scanning is performed on the reflection wavelength spectrum of the FBG 15 at wavelengths λ1 and λ2 having a constant width Δ. It is assumed that the shift direction of the reflection wavelength from the FBG 15 can be specified in only one direction as shown in FIG. In this case, FIG.
As shown in (b), the ratio R of the light intensity obtained in each of the two wavelength scans is related to the amount of the wavelength shift, and the relationship between the wavelength shift and the light intensity is previously shown in FIG. The multi-point physical quantity measurement system 10 (10A
To 10D). At the time of actual measurement, the amount of wavelength shift can be calculated by applying the observed R value to the calibration curve A.

【0101】これによれば、2回の波長走査という最低
の走査回数で、波長シフト量を算出することができる。
According to this, the wavelength shift amount can be calculated with the minimum number of scans of two wavelength scans.

【0102】このような光ファイバ多点物理量計測シス
テム10(10A〜10D)においては、線スペクトル
状のプローブ光の多数回走査によるのではなく、プロー
ブ光をFBG15の反射スペクトルの半値幅、あるいは
10分の1幅オーダの波長幅スペクトルとしておくこと
を前提として、複数回の波長走査値に対する光強度測定
データの比率と校正曲線Aから実効的なFBG15の中
心反射波長のシフト量を求めることができる。極めて少
数の波長走査のみでFBG15の波長中心を求めること
ができるため、簡素かつ迅速な測定ができる。
In such an optical fiber multipoint physical quantity measuring system 10 (10A to 10D), the probe light is not scanned by the linear spectrum probe light many times, but the half width of the reflection spectrum of the FBG 15 or 10 times. Assuming that the wavelength width spectrum is on the order of one-half width, the effective shift amount of the center reflection wavelength of the FBG 15 can be obtained from the ratio of the light intensity measurement data to the wavelength scanning values for a plurality of times and the calibration curve A. . Since the wavelength center of the FBG 15 can be obtained with only a very small number of wavelength scans, simple and quick measurement can be performed.

【0103】ゲート信号発生部・波長走査部・動的波長
シフト測定部 図14は光源部11に、図5に示すように、広帯域光源
部22と波長可変フィルタ部23と光スイッチング部2
4とを備える光ファイバ多点物理量計測システム10
(10A〜10D)において、信号処理制御部17がゲ
ート信号発生部25と波長走査部31とを備え、データ
処理部18が動的波長シフト測定部33を備えた動的物
理量計測システム10Eの例を示す。
Gate signal generator / wavelength scanner / dynamic wavelength
FIG. 14 shows a shift measuring section in which the light source section 11 includes a broadband light source section 22, a wavelength tunable filter section 23,
Optical fiber multi-point physical quantity measurement system 10 including
In (10A to 10D), an example of a dynamic physical quantity measurement system 10E in which the signal processing control unit 17 includes the gate signal generation unit 25 and the wavelength scanning unit 31 and the data processing unit 18 includes the dynamic wavelength shift measurement unit 33 Is shown.

【0104】信号処理制御部17のゲート信号発生部2
5は、着目するFBG15に対して適切な遅延時間を伴
う時間ゲート信号を発生し、このゲート信号がアクティ
ブな間のみ光検出処理部16が光を検出する機能を有す
る。データ処理部18の動的波長シフト測定部33は、
上記時間条件に対して波長を固定した上で所要時間に複
数回光強度の測定を連続的に行い、得られた光強度の相
対比率と予めデータ処理部18に記憶されている校正曲
線を用いて、着目するFBG15の反射光の中心波長あ
るいは波長シフト量とその変化する周期等の時間変化情
報を求めることにより動的物理量の計測を良好に行うこ
とができる。
Gate signal generator 2 of signal processing controller 17
Reference numeral 5 has a function of generating a time gate signal with an appropriate delay time for the focused FBG 15 and allowing the light detection processing unit 16 to detect light only while the gate signal is active. The dynamic wavelength shift measuring unit 33 of the data processing unit 18
The light intensity is continuously measured a plurality of times in the required time after fixing the wavelength with respect to the above time condition, and the relative ratio of the obtained light intensity and the calibration curve stored in advance in the data processing unit 18 are used. The dynamic physical quantity can be satisfactorily measured by obtaining the time-varying information such as the center wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light of the focused FBG 15 and its changing period.

【0105】この光ファイバ多点物理量計測システム1
0Eの例を図14に示す。
This optical fiber multipoint physical quantity measurement system 1
FIG. 14 shows an example of 0E.

【0106】図14では、信号処理制御部17の中に、
ゲート信号発生部25と波長走査部31が備えられてお
り、かつデータ処理部18の中に動的波長測定部30が
備えられている。
In FIG. 14, the signal processing control unit 17 includes
A gate signal generation unit 25 and a wavelength scanning unit 31 are provided, and a dynamic wavelength measurement unit 30 is provided in the data processing unit 18.

【0107】ゲート信号発生部25の遅延時間に対応し
た着目するFBG15の反射光が光検出処理部16で測
定される。プローブ光の光強度、波長が一定である場
合、反射波長スペクトルがシフトしていなければ常に同
一強度とみなし得るパルス反射光が検出される。
The reflected light of the focused FBG 15 corresponding to the delay time of the gate signal generator 25 is measured by the light detection processor 16. When the light intensity and wavelength of the probe light are constant, pulse reflected light that can always be regarded as having the same intensity is detected unless the reflected wavelength spectrum is shifted.

【0108】しかしながら、FBG15からのパルス反
射波長が変化(シフト)する場合、パルス反射光の強度
も変化する。かりに、FBG15の伸縮が周期的に起こ
る場合、パルス反射波長のシフトも周期的となり、その
結果、検出される光強度の強弱変化の周期もこれらの周
期と等しくなる。サンプリング定理によれば、FBG1
5の波長シフトを生じさせる物理現象の周波数成分のう
ち半分以上のサンプリング周波数で、この光強度の変化
を測定すれば物理現象変化の周波数を計測することがで
きる。
However, when the pulse reflection wavelength from the FBG 15 changes (shifts), the intensity of the pulse reflection light also changes. In contrast, when the expansion and contraction of the FBG 15 occurs periodically, the shift of the pulse reflection wavelength also becomes periodic. As a result, the period of the intensity change of the detected light intensity becomes equal to these periods. According to the sampling theorem, FBG1
By measuring the change in the light intensity at a sampling frequency of half or more of the frequency components of the physical phenomenon causing the wavelength shift of 5, the frequency of the physical phenomenon change can be measured.

【0109】このように、波長走査部31での波長を一
旦固定して、時間的に連続して繰り返してデータ収集す
ることにより、その区間におけるFBGの波長変化の周
期を動的に検出することができる。
As described above, by temporarily fixing the wavelength in the wavelength scanning unit 31 and repeatedly collecting data continuously over time, the period of the FBG wavelength change in that section can be dynamically detected. Can be.

【0110】この計測システム10Eにおいては、ゲー
ト信号発生部15は、前述のように、着目するFBG1
5の伝播遅延時間にあわせた遅延時間を伴って、光パル
スのパルス幅と同等以上の時間幅をもつ時間ゲート信号
を発生する。このゲート信号と同期するようにして、光
検出処理部16で光を検出しその信号を取り出すこと
で、着目するFBG15の反射光が光検出処理部16で
測定される。このとき、動的波長シフト測定部は、この
測定条件に対して波長を固定した上で時間的に連続して
複数回光強度の測定を行い、得られた光強度の相対比と
予めデータ処理部に記憶されている校正曲線を用いて、
着目するFBG15の反射光の中心波長あるいは波長シ
フト量とその変化の周期の時間変化情報を求める。
In this measurement system 10E, the gate signal generation unit 15 outputs the FBG 1 of interest as described above.
A time gate signal having a time width equal to or greater than the pulse width of the optical pulse is generated with a delay time corresponding to the propagation delay time of No. 5. The light is detected by the light detection processing unit 16 in synchronization with the gate signal, and the signal is extracted, so that the reflected light of the FBG 15 of interest is measured by the light detection processing unit 16. At this time, the dynamic wavelength shift measurement unit measures the light intensity a plurality of times consecutively temporally after fixing the wavelength with respect to this measurement condition, and performs a data processing in advance with the relative ratio of the obtained light intensity. Using the calibration curve stored in the section,
The time change information of the center wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light of the focused FBG 15 and the period of the change is obtained.

【0111】静的・動的物理量の計測 光源部11に広帯域光源部22と波長可変フィルタ部2
3と光スイッチング部24とを備える図6の光ファイバ
多点物理量計測システム10(10A〜10D)におい
て、さらに信号処理制御部17にゲート信号発生部と波
長走査部31とを備え、データ処理部18に動的波長シ
フト測定部33とを備えて動的物理量を計測する構成と
することにより、動的物理量の計測を行なうことができ
る。
The static and dynamic physical quantity measurement light source unit 11 includes a broadband light source unit 22 and a tunable filter unit 2.
In the optical fiber multi-point physical quantity measurement system 10 (10A to 10D) of FIG. 6 including the optical switching unit 3 and the optical switching unit 24, the signal processing control unit 17 further includes a gate signal generation unit and a wavelength scanning unit 31, and a data processing unit. By providing the dynamic wavelength shift measuring unit 33 with the dynamic wavelength shift measuring unit 18, the dynamic physical quantity can be measured.

【0112】この動的物理量を計測する多点物理量計測
システム10Eを前述の静的物理量を計測するシステム
10(10A〜10D)と組み合せることができる。動
的多点物理量計測システム10Eは、ゲート信号発生部
と二値判定処理部とを備える構成、ゲート信号発生部と
波長測定部とを備える構成、ゲート信号発生部と波長走
査部と波長測定部と信号処理制御部に備える静的多点物
理量計測システム10(10A〜10D)に動的波長シ
フト測定部33のデータ処理部18を組み合せて1つの
計測システムとしたものである。
The multi-point physical quantity measuring system 10E for measuring dynamic physical quantities can be combined with the above-described system 10 (10A to 10D) for measuring static physical quantities. The dynamic multi-point physical quantity measurement system 10E includes a configuration including a gate signal generation unit and a binary determination processing unit, a configuration including a gate signal generation unit and a wavelength measurement unit, a gate signal generation unit, a wavelength scanning unit, and a wavelength measurement unit. And a static multi-point physical quantity measurement system 10 (10A to 10D) provided in the signal processing control unit and the data processing unit 18 of the dynamic wavelength shift measurement unit 33 to form one measurement system.

【0113】この静的・動的物理量の計測システム10
Eにおいて、動的物理量の計測は、特定の走査波長に固
定して、特定のゲート時間に着目するFBG15の反射
パルスの光強度を時間的に連続して取得することで、F
BG15の波長シフトの周期を算出するとともに、波長
走査を行うことにより波長シフトの量を算出することに
より行われる。これらの手順により、波長シフトの量と
その周期の両方を求めることが可能となり、時間的に変
化し続けること自体を測定する必要のある物理量、例え
ば振動計測等と静的な定常状態の計測の両方に用いるこ
とができる。
This static / dynamic physical quantity measurement system 10
In E, the measurement of the dynamic physical quantity is fixed at a specific scanning wavelength, and the light intensity of the reflected pulse of the FBG 15 focused on a specific gate time is temporally and continuously obtained.
This is performed by calculating the wavelength shift period of the BG 15 and calculating the amount of wavelength shift by performing wavelength scanning. By these procedures, it is possible to obtain both the amount of the wavelength shift and the period thereof, and it is necessary to measure the fact that the change over time is itself a physical quantity, such as a vibration measurement and a static steady state measurement. Can be used for both.

【0114】時系列データ測定記憶部・時系列データ二
値判定処理部 上記のような光源部11に広帯域光源部22と波長可変
フィルタ部23と光スイッチング部24とを備える光フ
ァイバ多点物理量計測システム10(10A〜10E)
においては、信号処理制御部17が時系列データ測定記
憶部28を備え、データ処理部18が時系列データ二値
判定処理部29、または時系列データ二値判定処理部2
9と動的波長シフト測定部33を備えることにより、良
好に多数の静的あるいは動的物理量を計測することがで
きる。
Time series data measurement storage section / time series data 2
Value determination processing unit Optical fiber multipoint physical quantity measurement system 10 (10A to 10E) including light source unit 11 having broadband light source unit 22, variable wavelength filter unit 23, and optical switching unit 24 in light source unit 11 as described above.
, The signal processing control unit 17 includes a time-series data measurement storage unit 28, and the data processing unit 18 includes a time-series data binary determination processing unit 29 or a time-series data binary determination processing unit 2.
9 and the dynamic wavelength shift measuring unit 33, a large number of static or dynamic physical quantities can be measured favorably.

【0115】信号処理制御部17の時系列データ測定記
憶部28では、光スイッチング部のスイッチングタイミ
ングに同期して、複数のFBG15からの反射光パルス
列を時系列データとして測定記録し、データ処理部18
の時系列データ二値判定処理部29は、これらの時系列
データから個々のFBG15の信号を抽出して反射光パ
ルスが存在するか否かを判定し、また、動的波長シフト
測定部33は、波長を固定した上である時間に複数回連
続的に測定を行い、これらの時系列データから個々のF
BG15の信号を抽出して、複数の時系列データに属す
る個々のFBG15からのパルス反射光の光強度の相対
比率と予めデータ処理部18に記憶されている校正曲線
を用いて、着目するFBG15の反射光の中心波長ある
いは波長シフト量とその変化の周期等の時間変化情報を
求めることができる。
The time series data measurement storage section 28 of the signal processing control section 17 measures and records reflected light pulse trains from the plurality of FBGs 15 as time series data in synchronization with the switching timing of the optical switching section.
The time series data binary judgment processing unit 29 extracts the signals of the individual FBGs 15 from these time series data and judges whether or not there is a reflected light pulse. , The measurement is continuously performed a plurality of times at a certain time after the wavelength is fixed, and the individual F
The signal of the BG 15 is extracted, and the signal of the focused FBG 15 is extracted using the relative ratio of the light intensity of the pulse reflected light from the individual FBGs 15 belonging to the plurality of time series data and the calibration curve stored in the data processing unit 18 in advance. Time change information such as the center wavelength or the amount of wavelength shift of the reflected light and the cycle of the change can be obtained.

【0116】信号処理制御部17に時系列データ測定記
憶部28を備え、データ処理部18に時系列データ二値
判定処理部29を備える例を図15および16に示す。
FIGS. 15 and 16 show examples in which the signal processing control section 17 is provided with a time series data measurement storage section 28 and the data processing section 18 is provided with a time series data binary decision processing section 29.

【0117】図15では、信号処理制御部17の中に、
時系列データ測定記憶部28が備えられており、データ
処理部18の中に、時系列データ二値判定処理部29が
備えられている。
In FIG. 15, the signal processing control unit 17 includes
A time-series data measurement storage unit 28 is provided, and a time-series data binary determination processing unit 29 is provided in the data processing unit 18.

【0118】時系列データ測定記憶部28は、光源部1
1のパルス化タイミングと同期して、一定の遅れ時間を
伴って区間から戻ってくるパルス光の波長帯と反射波長
が合致するFBGからの反射パルス列の全てを一括して
時系列状に測定記憶するものである。ひとつの実用的な
方法として、光パルスを光電変換素子により電気パルス
に変換したものを、一定時間のサンプリング間隔でAD
変換し、そのディジタルデータ列として記憶すれば良
い。
The time-series data measurement storage unit 28 includes the light source unit 1
Synchronize with the pulsing timing of 1 and collectively measure and store all the reflected pulse trains from the FBG whose reflected wavelength matches the wavelength band of the pulsed light returning from the section with a certain delay time in a time-series manner. Is what you do. One practical method is to convert a light pulse into an electric pulse using a photoelectric conversion element,
The data may be converted and stored as a digital data string.

【0119】時系列データ二値判定処理部29では、記
憶したこのディジタルデータ列から、着目する各FBG
15の接続位置に相当する遅延時間区間に検出されてい
るパルスの有無、あるいはその光強度(波高値)を順次
算出判定していく。これにより、最低一回の光パルスの
導入により一括して全てのFBG15の反射信号を取得
することで、各FBG15の変化の有無が検出できる。
The time-series data binary decision processing section 29 converts each of the FBGs of interest from the stored digital data string.
The presence or absence of a pulse detected in the delay time section corresponding to the 15 connection positions or the light intensity (peak value) is sequentially calculated and determined. Thus, by acquiring the reflection signals of all the FBGs 15 collectively by introducing the optical pulse at least once, it is possible to detect whether or not each FBG 15 has changed.

【0120】このような手順を採用することで、変化の
検出されたFBG15だけに限定して、詳細な変化量=
波長シフト量=測定物理量変化を調べる手順を続けるこ
とができるので、合理的かつ最短の時間で処理を行うこ
とができる。
By adopting such a procedure, the detailed change amount is limited to only the FBG 15 where the change is detected.
Since the procedure for examining the change in the amount of wavelength shift = measured physical quantity can be continued, the processing can be performed in a reasonable and shortest time.

【0121】図16に示すように、光源部11でパルス
化する波長帯λを順次変化させていくことにより、全て
のFBG15からの信号を少ない走査回数で取得するこ
とができる。図ではλを順次等間隔で、いわば連続的に
走査しているが、着目するFBG15にあわせて離散的
に、任意の波長を指定して、当該波長に対する時系列デ
ータを測定記憶することにより測定時間を最小に抑える
ことができる。
As shown in FIG. 16, by sequentially changing the wavelength band λ to be pulsed by the light source section 11, signals from all the FBGs 15 can be acquired with a small number of scans. In the figure, λ is sequentially scanned at regular intervals, so to speak, continuously, but it is measured by designating an arbitrary wavelength discretely according to the FBG 15 of interest and measuring and storing time-series data for the wavelength. Time can be kept to a minimum.

【0122】このような計測システムにおいては、プロ
ーブ光をFBG15の反射スペクトルの半値幅、あるい
は10分の1幅オーダの波長幅スペクトルとしておく
と、ある一定以上の変化があるか否かを容易に検出する
ことができる。また、特定の時間窓に対する光強度では
なく、光強度の時間軸に応じたデータ(時系列データ)
を取得するため、時間ゲートの遅延時間を変えた走査が
不要となり迅速な測定をすることができる。
In such a measurement system, if the probe light is a half-width of the reflection spectrum of the FBG 15 or a wavelength width spectrum of the order of 1/10 width, it is easy to determine whether or not there is a certain change or more. Can be detected. Also, data (time-series data) according to the time axis of light intensity, not the light intensity for a specific time window
, It is not necessary to perform scanning while changing the delay time of the time gate, and quick measurement can be performed.

【0123】信号処理制御部:時系列データ測定記憶部
・波長走査部 また、光源部11に広帯域光源部22と波長可変フィル
タ部23と光スイッチング部24とを備える光ファイバ
多点物理量計測システムにおいては、図17に示すよう
に、信号処理制御部17が時系列データ測定記憶部28
と波長走査部31とを備え、データ処理部18が波長測
定部30および動的波長シフト測定部の少なくとも一方
を備えることにより、良好に多数の物理量を計測するこ
とができる。
Signal processing control unit: time-series data measurement storage unit
Wavelength Scanning Unit In an optical fiber multipoint physical quantity measurement system in which the light source unit 11 includes a broadband light source unit 22, a wavelength tunable filter unit 23, and an optical switching unit 24, as shown in FIG. Is the time series data measurement storage unit 28
And the wavelength scanning unit 31, and the data processing unit 18 includes at least one of the wavelength measuring unit 30 and the dynamic wavelength shift measuring unit, so that a large number of physical quantities can be measured favorably.

【0124】時系列データ測定記憶部28は、前述のよ
うに、光スイッチング部のスイッチングタイミングに同
期して、複数のFBG15,15からの反射光パルス列
を時系列データとして測定記録する。波長走査部31
は、この時系列データを取得するために2つ以上の波長
中心値で波長可変フィルタ部を走査し、データ処理部1
8の波長測定部30は、これらの時系列データから個々
のFBG15の信号を抽出して、複数の時系列データに
属する個々のFBG反射光パルスの強度値と走査波長の
値を用いた重心演算により反射光の中心波長あるいは波
長シフト量を求め、またはこれらの時系列データから個
々のFBG15の信号を抽出して、複数の時系列データ
に属する個々のFBG反射光パルスの強度の相対比率と
予めデータ処理部18に記憶されている校正曲線を用い
て、着目するFBG15の反射光の中心波長あるいは波
長シフト量を求める。データ処理部18に動的波長シフ
ト測定部33を備えてもよい。この測定部33は、図1
4に示すように、波長を固定した上で所要時間に複数回
連続して光強度の測定を行い、これらの時系列データか
ら個々のFBG15の信号を抽出して、複数の時系列デ
ータに属する個々のFBG反射光パルスの光強度の相対
比率と予めデータ処理部に記憶されている校正曲線を用
いて、着目するFBG15の反射光の中心波長あるいは
波長シフト量とその変化の周期等の時間変化情報を求め
る。
As described above, the time series data measurement storage unit 28 measures and records the reflected light pulse trains from the plurality of FBGs 15 and 15 as time series data in synchronization with the switching timing of the optical switching unit. Wavelength scanning unit 31
Scans the wavelength tunable filter unit with two or more wavelength center values to acquire this time-series data,
The wavelength measuring unit 30 extracts the signals of the individual FBGs 15 from the time series data and calculates the center of gravity using the intensity values of the individual FBG reflected light pulses belonging to the plurality of time series data and the values of the scanning wavelength. To obtain the center wavelength or the amount of wavelength shift of the reflected light, or extract the signal of each FBG 15 from these time-series data, and determine in advance the relative ratio of the intensity of each FBG reflected light pulse belonging to a plurality of time-series data. Using the calibration curve stored in the data processing unit 18, the central wavelength or the amount of wavelength shift of the reflected light of the FBG 15 of interest is determined. The data processing unit 18 may include a dynamic wavelength shift measuring unit 33. This measuring section 33 is shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the light intensity is measured a plurality of times continuously for a required time after fixing the wavelength, and the signals of the individual FBGs 15 are extracted from the time series data and belong to the plurality of time series data. Using the relative ratio of the light intensity of each FBG reflected light pulse and the calibration curve stored in advance in the data processing unit, the time change such as the center wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light of the focused FBG 15 and the period of the change. Ask for information.

【0125】時系列データ測定記憶部・波長走査部・波
長測定部 信号処理制御部17が時系列データ測定記憶部と波長走
査部とを備え、データ処理部が波長測定部を備える例を
図17に示す。
Time-series data measurement storage unit / wavelength scanning unit / wave
FIG. 17 shows an example in which the length measurement unit signal processing control unit 17 includes a time-series data measurement storage unit and a wavelength scanning unit, and the data processing unit includes a wavelength measurement unit.

【0126】図17では、信号処理制御部17の中に、
時系列データ測定記憶部28と波長走査部31が備えら
れており、かつデータ処理部18の中に波長測定部30
が備えられている。
In FIG. 17, the signal processing control unit 17 includes:
A time series data measurement storage unit 28 and a wavelength scanning unit 31 are provided, and the wavelength measurement unit 30 is included in the data processing unit 18.
Is provided.

【0127】重心演算 信号処理制御部17の時系列データ測定記憶部28は、
前述のように、光源部11のパルス化タイミングと同期
して、一定の遅れ時間を伴なう区間から戻ってくるパル
ス光の波長帯と反射波長が合致するFBG15からの反
射パルス列の全てを一括して時系列状に測定記憶するも
のである。時系列データ測定記憶部28は、実用的な例
として、光パルスを光電変換素子により電気パルスに変
換したものを、一定時間のサンプリング間隔でAD変換
し、そのディジタルデータ列として記憶すれば良い。
The time-series data measurement storage unit 28 of the center-of-gravity calculation signal processing control unit 17
As described above, in synchronism with the pulsing timing of the light source unit 11, all the reflected pulse trains from the FBG 15 whose reflected wavelength matches the wavelength band of the pulsed light returning from the section with a certain delay time are collectively collected. Then, measurement and storage are performed in chronological order. As a practical example, the time-series data measurement storage unit 28 may convert an optical pulse converted into an electric pulse by a photoelectric conversion element into an AD at a sampling interval of a predetermined time, and store the digital data as a digital data string.

【0128】信号処理制御部17の波長走査部31は、
上記時系列データを取得するために2つ以上の波長中心
値で光源部11の波長可変フィルタ部23を走査し、こ
の波長走査で得られる反射光パルスを光検出処理部16
で検出し、上記時系列データ測定記憶部28で時系列状
に測定記録する。
The wavelength scanning unit 31 of the signal processing control unit 17
In order to obtain the time series data, the wavelength variable filter unit 23 of the light source unit 11 is scanned with two or more wavelength center values, and the reflected light pulse obtained by this wavelength scanning is scanned by the light detection processing unit 16.
The time series data measurement storage unit 28 measures and records the time series data.

【0129】着目するFBG15からのパルス反射光の
波長まわりで複数回の波長走査をして取得した時系列デ
ータから各FBG15の信号を抽出して、複数の時系列
データに属する個々のFBG15のパルス反射光の光強
度値が得られる。この光強度値と走査波長の値を用い、
先に図12を用いて説明した重心演算を行うことによ
り、着目するFBG15の反射光の中心波長あるいは波
長シフト量を求めることができる。
A signal of each FBG 15 is extracted from time series data obtained by performing wavelength scanning a plurality of times around the wavelength of the pulse reflected light from the FBG 15 of interest, and the pulse of each FBG 15 belonging to the plurality of time series data is extracted. The light intensity value of the reflected light is obtained. Using this light intensity value and the value of the scanning wavelength,
By performing the center-of-gravity calculation described above with reference to FIG. 12, the center wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light of the focused FBG 15 can be obtained.

【0130】時系列データ測定記憶部28と図12の重
心演算により、複数のFBG15に対する物理量データ
が、必要とする波長走査の回数だけで取得することがで
きる。
By the time series data measurement storage unit 28 and the calculation of the center of gravity of FIG. 12, physical quantity data for a plurality of FBGs 15 can be obtained only by the required number of wavelength scans.

【0131】このような物理量計測システム10(10
A〜10E)においては、線スペクトル状のプローブ光
の多数回の走査によるのではなく、プローブ光をFBG
の反射スペクトルの半値幅、あるいは10分の1幅オー
ダの波長幅スペクトルとしておくことにより、複数個の
波長値に対する光強度測定データとプローブ光の中心波
長を用いた重心演算から実効的なFBG15の中心反射
波長を求めることができる。この重心演算は最低2回で
も計算可能である。さらに、時間ゲートではなく時系列
データとして光強度データを取得しているため、遅延時
間走査が不要で、極めて少数の波長走査のみでFBG1
5の波長中心を求めることができるため、簡素かつ迅速
な測定ができる。
The physical quantity measuring system 10 (10
A to 10E), the probe light is converted to FBG instead of multiple scans of the linear spectrum probe light.
The half-width of the reflection spectrum, or the wavelength width spectrum of the order of 1/10 width, makes it possible to calculate the effective FBG 15 from the light intensity measurement data for a plurality of wavelength values and the center of gravity calculation using the center wavelength of the probe light. The center reflection wavelength can be determined. This center of gravity operation can be calculated at least twice. Further, since the light intensity data is acquired not as a time gate but as time-series data, a delay time scan is unnecessary, and the FBG1 is scanned with only a very small number of wavelengths.
Since five wavelength centers can be obtained, simple and quick measurement can be performed.

【0132】相対比率・校正曲線 次に、図17と同様に、信号処理制御部17に、時系列
データ測定記憶部28と波長走査部31とを備え、デー
タ処理部18に波長測定部30を備えるが、データ処理
部18に備えられる波長測定部30の演算手法を異にす
る例を説明する。
Relative Ratio / Calibration Curve Next, similarly to FIG. 17, the signal processing control unit 17 includes a time-series data measurement storage unit 28 and a wavelength scanning unit 31, and the data processing unit 18 includes a wavelength measurement unit 30. However, an example in which the calculation method of the wavelength measurement unit 30 provided in the data processing unit 18 is different will be described.

【0133】この波長測定部30における演算手法は、
図13で示した手法と同様であり、時系列データ測定記
憶部28に記憶された時系列データから個々のFBG1
5の信号を抽出して、複数の時系列データに属する個々
のFBG反射光パルスの強度の相対比率と、予めデータ
処理部18に記憶されている校正曲線Aを用いて、着目
するFBG15の反射光の中心波長あるいは波長シフト
量を求める手法である。
The calculation method in the wavelength measuring section 30 is as follows.
The method is the same as the method shown in FIG. 13, and the individual FBG1s are obtained from the time-series data stored in the time-series data measurement storage unit 28.
5 is extracted and the reflection ratio of the FBG 15 of interest is determined using the relative ratios of the intensities of the individual FBG reflected light pulses belonging to the plurality of time series data and the calibration curve A stored in the data processing unit 18 in advance. This is a method of obtaining the center wavelength or the amount of wavelength shift of light.

【0134】この計測システム10(10A〜10F)
によれば、反射光の波長は等しいが遅延時間が異なる複
数のFBG15,15に対して、一括して2回の時間走
査という最低の走査回数で波長シフト量を算出できる。
The measuring system 10 (10A to 10F)
According to the above, the wavelength shift amount can be calculated for a plurality of FBGs 15 and 15 having the same wavelength of the reflected light but different delay times with a minimum number of scans of two time scans at a time.

【0135】このような計測システム10(10A〜1
0F)においては、線スペクトル状のプローブ光の多数
回の走査によるのではなく、プローブ光をFBG15の
反射スペクトルの半値幅、あるいは10分の1幅オーダ
の波長幅スペクトルとしておくことを前提として、複数
回の波長走査値に対する光強度測定データの比率と校正
曲線Aから実効的なFBG15の中心反射波長のシフト
量を求めることができる。さらに、時間ゲートではなく
時系列データとして光強度データを取得しているため、
遅延時間走査が不要で、極めて少数の波長走査のみでF
BG15の波長中心を求めることができるため、簡素か
つ迅速な測定ができる。
The measuring system 10 (10A to 1A)
0F), it is assumed that the probe light is not a multiple scan of the linear spectrum of the probe light but a wavelength width spectrum of a half width of the reflection spectrum of the FBG 15 or a 1/10 width. The effective shift amount of the center reflection wavelength of the FBG 15 can be obtained from the calibration curve A and the ratio of the light intensity measurement data to the plurality of wavelength scan values. Furthermore, since light intensity data is acquired as time series data instead of time gates,
No delay time scanning is required, and F
Since the wavelength center of the BG 15 can be obtained, simple and quick measurement can be performed.

【0136】時系列データ測定記憶部・波長走査部・動
的波長シフト測定部 図18は光源部11に広帯域光源部22と波長可変フィ
ルタ部23と光スイッチング部24とを備える光ファイ
バ多点物理量計測システムにおいて、信号処理制御部1
7が時系列データ測定記憶部28と波長走査部31とを
備え、データ処理部18が動的波長シフト測定部33を
備えた光ファイバ多点物理量計測システム10Fを示
す。
Time series data measurement storage unit, wavelength scanning unit, operation
Wavelength shift measuring section 18 in the optical fiber multi-point physical quantity measuring system including an optical switching unit 24 and the broadband light source 22 and the wavelength tunable filter 23 in the light source unit 11, the signal processing control unit 1
Reference numeral 7 denotes an optical fiber multipoint physical quantity measurement system 10F including a time-series data measurement storage unit 28 and a wavelength scanning unit 31, and a data processing unit 18 including a dynamic wavelength shift measurement unit 33.

【0137】この物理量計測システム10Fの信号処理
制御部17の時系列データ測定記憶部28は、光スイッ
チング部のスイッチングタイミングに同期して、複数の
FBG15からの反射光パルス列を時系列データとして
測定記録し、波長走査部31は、この時系列データを取
得するために光源部11で2つ以上の波長中心値で波長
可変フィルタ部23を走査する一方、データ処理部18
の動的波長シフト測定部33は、波長を固定した上で所
要時間に複数回測定を行い、これらの時系列データから
個々のFBG15の信号を抽出して、複数の時系列デー
タに属する個々のFBG反射光パルスの光強度の相対比
率と予めデータ処理部18に記憶されている校正曲線A
を用いて、着目するFBG15の反射光の中心波長ある
いは波長シフト量とその変化の周期等の時間変化情報を
求めることにより動的物理量の計測を良好に行うことが
できる。
The time series data measurement storage section 28 of the signal processing control section 17 of the physical quantity measurement system 10F measures and records the reflected light pulse trains from the plurality of FBGs 15 as time series data in synchronization with the switching timing of the optical switching section. The wavelength scanning unit 31 scans the wavelength tunable filter unit 23 with two or more wavelength center values using the light source unit 11 to obtain the time-series data, while the data processing unit 18
The dynamic wavelength shift measuring unit 33 performs measurement a plurality of times in a required time after fixing the wavelength, extracts the signal of each FBG 15 from these time series data, and outputs the individual signals belonging to the plurality of time series data. The relative ratio of the light intensity of the FBG reflected light pulse and the calibration curve A stored in the data processing unit 18 in advance.
The dynamic physical quantity can be favorably measured by obtaining time change information such as the central wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light of the focused FBG 15 and the change cycle thereof using the above.

【0138】具体的には、信号処理制御部17の時系列
データ記憶測定部28は、光源部11のパルス化タイミ
ングと同期して、一定の遅れ時間伴う区間から戻ってく
るパルス光の波長帯と反射波長が合致するFBG15か
らの反射パルス列全てを一括して時系列状に測定記憶す
るものである。
More specifically, the time-series data storage / measurement unit 28 of the signal processing control unit 17 synchronizes with the pulsing timing of the light source unit 11 to synchronize the wavelength band of the pulsed light returning from the section with a fixed delay time. And all the reflected pulse trains from the FBG 15 having the same reflected wavelength are collectively measured and stored in chronological order.

【0139】図14と同じく、時系列データ記憶測定部
28にはプローブ光の光強度、波長が一定である場合、
反射波長スペクトルがシフトしていなければ常に同一強
度とみなし得る反射パルス列が測定記憶される。しかし
ながら、FBG15からの反射波長が変化(シフト)す
る場合、反射光の強度も変化し、変化する光強度が時系
列データとして記憶される。一方、波長走査部31では
波長をいったん固定して、所要時間繰り返しデータを連
続して収集し、時系列データに含まれる個々のFBG1
5の信号成分を切出していくことで、先の図14で説明
したケースと同様となる。これにより、特定反射波長帯
に属する複数のFBG15に対する波長変化周期を動的
に検出することができる。
As in FIG. 14, when the light intensity and wavelength of the probe light are constant,
If the reflected wavelength spectrum is not shifted, a reflected pulse train that can always be regarded as having the same intensity is measured and stored. However, when the reflection wavelength from the FBG 15 changes (shifts), the intensity of the reflected light also changes, and the changing light intensity is stored as time-series data. On the other hand, the wavelength scanning unit 31 fixes the wavelength once, continuously collects the required time repeated data, and sets the individual FBG1s included in the time series data.
By extracting the signal component of No. 5, it becomes the same as the case described in FIG. This makes it possible to dynamically detect the wavelength change period for the plurality of FBGs 15 belonging to the specific reflection wavelength band.

【0140】この計測システム10Fにおいては、プロ
ーブ光をFBG15の反射スペクトルの半値幅、あるい
は10分の1幅オーダの波長幅スペクトルとしておくこ
とを前提として、複数の同一基本反射波長を持つ複数の
FBG15の光量変化から波長シフトの時間変化を連続
的に追跡し、その周期とシフト量から複数の物理量変化
の動的パラメータを測定することができる。
In this measurement system 10F, a plurality of FBGs 15 having a plurality of the same basic reflection wavelengths are assumed on the assumption that the probe light is a half-width of the reflection spectrum of the FBG 15 or a wavelength width spectrum of the order of 1/10 width. The time change of the wavelength shift can be continuously tracked from the change in the amount of light, and a plurality of dynamic parameters of the change in the physical quantity can be measured from the cycle and the shift amount.

【0141】静的・動的物理量の計測 上記のような光源部11に広帯域光源部22と波長可変
フィルタ部23と光スイッチング部21とを備える光フ
ァイバ多点物理量計測システム10Fにおいては、時系
列データ記憶測定部28と波長走査部31と動的波長シ
フト測定部33とを備えて動的物理量を計測する構成
と、前述の静的物理量を計測するシステム10(10A
〜10D)を組み込んで、1つの計測システムを構成す
ることができる。
Measurement of Static / Dynamic Physical Quantity In the optical fiber multi-point physical quantity measurement system 10F in which the light source section 11 includes the broadband light source section 22, the wavelength variable filter section 23, and the optical switching section 21, the time series A configuration including a data storage / measurement unit 28, a wavelength scanning unit 31, and a dynamic wavelength shift measurement unit 33 for measuring a dynamic physical quantity, and a system 10 (10A) for measuring the static physical quantity described above.
10D) can be incorporated to form one measurement system.

【0142】前述の静的物理量を計測するシステム10
(10A〜10D)としては、信号処理制御部17に時
系列データ測定記憶部28と、データ処理部18に時系
列データ二値判定処理部29を備える構成、または信号
処理制御部17に時系列データ測定記憶部28と波長走
査部31とを、データ処理部18に波長測定部30とを
備える構成が挙げられる。
The system 10 for measuring the above-mentioned static physical quantity
As (10A to 10D), a configuration in which the signal processing control unit 17 includes a time-series data measurement storage unit 28 and the data processing unit 18 includes a time-series data binary determination processing unit 29, or the signal processing control unit 17 includes a time-series data A configuration in which the data measurement storage unit 28 and the wavelength scanning unit 31 are provided, and the data processing unit 18 includes the wavelength measurement unit 30 is provided.

【0143】この静的・動的物理量の計測システム10
Fにおいて、動的物理量の計測は、特定の走査波長に固
定して、着目対象となる全てのFBG15からの反射パ
ルス列の光強度を時間的に連続して取得することで、F
BG15の波長シフトの周期を算出するとともに、波長
走査を行うことにより波長シフトの量を算出する。
The static / dynamic physical quantity measuring system 10
In F, the measurement of the dynamic physical quantity is performed by fixing the scanning wavelength to a specific scanning wavelength and continuously acquiring the light intensity of the reflected pulse train from all the FBGs 15 of interest in time.
The wavelength shift period of the BG 15 is calculated, and the amount of the wavelength shift is calculated by performing wavelength scanning.

【0144】これら光強度およびは波長シフトを算出す
る手順により、波長シフトの量とその周期の両方を求め
ることが可能となり、時間的に変化し続ける物理量自体
を測定すること、例えば振動計測等の動的物理量と静的
な定常状態物理量の計測の両方に用いることができる。
また、時系列データにより複数のFBG15の信号を一
括して計測することで、測定時間を最小限に抑えること
ができる。
The procedure for calculating the light intensity and the wavelength shift makes it possible to obtain both the amount of the wavelength shift and the period thereof, and to measure the physical quantity itself that changes over time, such as vibration measurement. It can be used for both measurement of dynamic physical quantities and static steady-state physical quantities.
In addition, by measuring signals of a plurality of FBGs 15 collectively using time-series data, measurement time can be minimized.

【0145】自己健全性監視 この光ファイバ多点物理量計測システム10(10A〜
10F)においては、図19に示すように、光幹線部1
2や光分岐路部13が断線することなく全て健全に接続
されていることを監視する健全性監視手段35を備えて
いることが好ましい。
Self-health monitoring This optical fiber multipoint physical quantity measurement system 10 (10A to 10A)
10F), as shown in FIG.
It is preferable to include a soundness monitoring unit 35 that monitors that all of the optical branching sections 2 and the optical branching section 13 are soundly connected without disconnection.

【0146】例えば、光幹線部12と光分岐路部14の
各終端部に、光源部11から導入された光が反射手段に
より反射して光導入側に戻される終端反射手段36を備
える。終端反射手段36からの反射光を測定する健全性
監視手段36を備えることにより、光幹線部12ならび
に光分岐路部14の接続状態に関する健全性および伝送
損失の変化を測定して健全性を監視することができる。
For example, at each end of the optical trunk section 12 and the optical branching section 14, there is provided a terminal reflecting means 36 for reflecting the light introduced from the light source section 11 by the reflecting means and returning the light to the light introducing side. By providing the soundness monitoring means 36 for measuring the reflected light from the terminal reflection means 36, the soundness and the change in transmission loss relating to the connection state of the optical trunk 12 and the optical branching path 14 are measured to monitor the soundness. can do.

【0147】光源部11からの導入された光の終端反射
手段36としては、光の波長を変化させないフレネル反
射、鏡面反射、および乱反射面反射のうちの少なくとも
1種の光反射手段が挙げられる。
The terminal reflection means 36 for the light introduced from the light source unit 11 includes at least one kind of light reflection means of Fresnel reflection, specular reflection, and irregular reflection reflection which do not change the wavelength of light.

【0148】健全性監視のための光ファイバ多点物理量
計測システム10Gの構成例を図19に示す。
FIG. 19 shows an example of the configuration of an optical fiber multipoint physical quantity measurement system 10G for soundness monitoring.

【0149】図19に示される物理量計測システム10
Gでは、例えば、データ処理部18の中に、健全性監視
手段35を備えるとともに、光分岐路部14および光幹
線部12の各終端部に終端反射手段36が装着される。
A physical quantity measuring system 10 shown in FIG.
In G, for example, a soundness monitoring unit 35 is provided in the data processing unit 18, and a terminal reflection unit 36 is attached to each terminal end of the optical branch path unit 14 and the optical trunk line unit 12.

【0150】通常、光ファイバの開放端はフレネル反射
を起こすため、場合によってはこの光を吸収、散乱等の
作用により反射しないようにする措置が取られることが
ある。この物理量計測システム10Gでは、終端反射手
段36から反射光を利用しようとするものであり、開放
端のまま使うか、あるいは積極的に反射手段(反射体)
36を装着して、光ファイバ終端部分からの光を光幹線
部12まで戻し、光検出処理部16で検出させるように
なっている。
Normally, the open end of an optical fiber causes Fresnel reflection, and in some cases, measures are taken to prevent this light from being reflected by the action of absorption, scattering, or the like. In the physical quantity measuring system 10G, the light reflected from the terminal reflecting means 36 is to be used.
The light from the end of the optical fiber is returned to the optical trunk section 12 and the light detection processing section 16 detects the light.

【0151】光源部11からの光はパルス化されてお
り、波長走査をうけながら光幹線部12に導入される。
いずれの波長の場合にも、光幹線部12と各光分岐路部
14が健全に接続状態を保っている場合には、終端反射
手段36からの反射光がパルスの導入タイミングに対し
て既知の遅延時間の後検出される。もちろん、光幹線部
12が途中で分断された場合には、分断ポイント以降に
接続された光分岐路部14の先端からの信号が戻ってこ
ない。また、特定の光分岐路部14のみが断線した場合
は、この光分岐路部14に装着した終端反射手段36か
らの光のみが戻ってこない。これら一連の判断が健全性
監視手段35でなされる。
The light from the light source 11 is pulsed, and is introduced into the optical trunk 12 while undergoing wavelength scanning.
Regardless of the wavelength, if the optical trunk line section 12 and each of the optical branching sections 14 maintain a healthy connection state, the reflected light from the terminal reflecting means 36 has a known timing with respect to the pulse introduction timing. Detected after a delay time. Of course, when the optical trunk line section 12 is divided on the way, the signal from the tip of the optical branch path section 14 connected after the division point does not return. When only a specific optical branching section 14 is broken, only light from the terminal reflecting means 36 attached to the optical branching section 14 does not return. These series of determinations are made by the soundness monitoring means 35.

【0152】さらに、健全性監視手段35では、反射パ
ルスの戻りの有無のみならず、反射パルスの光強度の経
年変化、経時変化にも着目する。反射パルスが戻される
ものの、光強度が著しく低下している場合には、線路1
2,14の接続損失や光分岐部(光分岐器)13の異常
などが考えられる。各区間は、複数の信号が重複して通
過してくるため、総合的な情報の組み合せにより、光フ
ァイバやそこに接続されている部品等の健全性自体を判
定することができる。
Further, the soundness monitoring means 35 pays attention not only to the presence or absence of the return of the reflected pulse but also to the aging and the aging of the light intensity of the reflected pulse. If the reflected pulse is returned but the light intensity is significantly reduced, the line 1
It is conceivable that there is a connection loss of the optical fiber 2 or 14, an abnormality of the optical branching unit (optical branching device) 13, or the like. In each section, since a plurality of signals pass through in an overlapping manner, the soundness itself of the optical fiber and the components connected thereto can be determined by a combination of comprehensive information.

【0153】本発明においては、システム稼動中に光幹
線部および光分岐路部がすべて断線することなく健全に
接続されていることをオンラインで監視することができ
る。
According to the present invention, while the system is operating, it is possible to monitor online that the optical trunk line section and the optical branch path section are all properly connected without disconnection.

【0154】自己校正 光ファイバ多点物理量計測システムにおける光分岐部1
3やFBG15の接続位置は、システム設計時、あるい
は敷設時に既知であり、これらの位置・長さ情報を予め
システムに登録しておくのが一般的な方法である。しか
し、この光ファイバ多点物理量計測システムにおいて
は、接続されたFBG15の接続位置・距離、または反
射光波長の情報が予め与えられない場合であっても、そ
の場で校正を実施することができる。
Optical Branch 1 in Self-Calibrating Optical Fiber Multipoint Physical Quantity Measurement System
The connection positions of the FBG 3 and the FBG 15 are known at the time of designing or laying the system, and it is a general method to register such position and length information in the system in advance. However, in this optical fiber multipoint physical quantity measurement system, calibration can be performed on the spot even if information on the connection position / distance of the connected FBG 15 or the reflected light wavelength is not given in advance. .

【0155】具体的には、光源部11の光源として、個
々のFBG反射スペクトルの半値幅よりも十分小さい線
幅の光を用い、接続されている全てのFBG15の反射
光波長帯域を網羅する範囲で順次波長走査しながら光幹
線部12に光を導入する波長走査部31と、走査波長に
対する反射光パルス列の時系列データを測定し記録する
時系列データ測定記憶部28と、この時系列データと走
査波長情報からFBG15の基本反射光波長を算出し、
時系列データから抽出した検出された光パルスの遅延時
間情報から接続位置・距離情報を算出して、この結果を
データ処理部18に記憶させる校正計算処理部(図示省
略)とを備えることにより、校正することができる。
More specifically, light having a line width sufficiently smaller than the half-width of each FBG reflection spectrum is used as the light source of the light source section 11, and a range covering the reflection light wavelength band of all the connected FBGs 15 is used. A wavelength scanning unit 31 that introduces light into the optical trunk unit 12 while sequentially scanning wavelengths, a time-series data measurement storage unit 28 that measures and records time-series data of a reflected light pulse train with respect to a scanning wavelength, The basic reflected light wavelength of the FBG 15 is calculated from the scanning wavelength information,
A calibration calculation processing unit (not shown) that calculates connection position / distance information from delay time information of the detected light pulse extracted from the time series data and stores the result in the data processing unit 18; Can be calibrated.

【0156】この光ファイバ多点物理量計測システムに
おいては、時系列データ測定記憶部28と波長走査部3
1と校正計算処理部とを備えており、波長走査のみを行
うことにより、全てのFBGからの反射パルスを測定記
録することができる(図20)。校正計算の対象として
取得した全てのFBG15からの反射パルスについて、
該当する波長と光源部11からのパルス光に対する遅延
時間から、接続されているFBG15の遅延時間(位
置)、基本反射波長を取得することができる。従って、
敷設後等にこれらの探索測定を行い、得られた結果をシ
ステムに登録しておくことで、予め校正情報が与えられ
ない場合でも、「その場校正」を実施することができ
る。
In this optical fiber multipoint physical quantity measurement system, the time series data measurement storage unit 28 and the wavelength scanning unit 3
1 and a calibration calculation processing unit, and by performing only wavelength scanning, reflected pulses from all FBGs can be measured and recorded (FIG. 20). Regarding the reflected pulses from all the FBGs 15 acquired as the calibration calculation targets,
The delay time (position) and the basic reflection wavelength of the connected FBG 15 can be acquired from the corresponding wavelength and the delay time for the pulse light from the light source unit 11. Therefore,
By performing these search measurements after the installation and registering the obtained results in the system, "in-situ calibration" can be performed even when calibration information is not given in advance.

【0157】予め設置前にFBG15の接続条件がない
場合に限らず、設置状態のシステムに増設により新たに
センサ等を加えた場合等、システム稼動後の状態で、現
実の設置状態に促した校正値を求めることができる。
The calibration prompting to the actual installation state in the state after the system operation such as when a sensor or the like is newly added to the system in the installation state, not only when there is no connection condition of the FBG 15 before the installation. The value can be determined.

【0158】自己補正 光ファイバ多点物理量計測システム10Hにおいては、
図21に示すように、ファイバ劣化等が生ずる環境であ
っても、計測システムのデータの精度、信頼性を高める
ことができる補正手段を備えることが好ましい。
In the self-correcting optical fiber multipoint physical quantity measuring system 10H,
As shown in FIG. 21, it is preferable to provide a correction unit that can improve the accuracy and reliability of the data of the measurement system even in an environment in which fiber deterioration or the like occurs.

【0159】具体的には、測定対象の物理量をFBG1
5に対する微小歪みあるいは温度変化に変換する物理量
伝達機構38と、予め各FBG15に割り当てられた測
定対象の物理量(測定対象の種類と歪み変化)とFBG
15の波長シフト量との関係を示す校正曲線を記憶する
校正曲線記憶部39と、連続的に蓄積したデータから、
経年劣化、および環境による劣化(熱や湿度等による劣
化・放射線照射劣化など)に起因する経路別の伝送損失
の変化を算出するファイバ劣化測定部40と、校正曲線
記憶部39に記録された校正曲線から測定対象の物理量
を換算する際に必要な補正をファイバ劣化測定部40で
算出された伝送損失変化値に基づいて行う換算補正部4
1とを備えることにより、1種以上の物理量が混在した
計測の監視が十分にでき、また過酷な環境下において
も、データの精度、信頼性を高めることができる。
More specifically, the physical quantity to be measured is expressed as FBG1
5, a physical quantity transmission mechanism 38 for converting the temperature into a small strain or a temperature change, a physical quantity (a type and a change in strain) of an object to be measured and an FBG assigned to each FBG 15 in advance.
A calibration curve storage unit 39 that stores a calibration curve indicating a relationship with the wavelength shift amount of 15 and a continuously accumulated data,
Fiber degradation measurement unit 40 that calculates changes in transmission loss for each path due to aging degradation and degradation due to the environment (degradation due to heat, humidity, etc., radiation irradiation degradation, etc.), and calibration recorded in calibration curve storage unit 39 Conversion correction unit 4 that performs necessary correction when converting the physical quantity of the measurement target from the curve based on the transmission loss change value calculated by the fiber deterioration measurement unit 40.
By providing 1, the monitoring of measurement in which one or more physical quantities are mixed can be sufficiently performed, and the accuracy and reliability of data can be improved even under a severe environment.

【0160】図21は、1つの物理量計測システム10
Hで1種以上の物理量を測定監視できる例を示す。図2
1に示す物理量計測システム10Hは、図1に示された
システム10に加えて、例えば、データ処理部18の中
に、ファイバ劣化測定部39と換算補正部41と校正曲
線記憶部39を備えており、さらに光分岐路部14など
の終端には終端反射手段36を備える構成である。
FIG. 21 shows one physical quantity measurement system 10.
An example in which one or more physical quantities can be measured and monitored by H will be described. FIG.
The physical quantity measurement system 10H illustrated in FIG. 1 includes, for example, a fiber deterioration measurement unit 39, a conversion correction unit 41, and a calibration curve storage unit 39 in the data processing unit 18 in addition to the system 10 illustrated in FIG. In addition, a terminal reflecting means 36 is provided at the terminal such as the optical branching section 14.

【0161】さらに、各FBG15には物理量伝達機構
38として、各FBG15に割り当てられた単一種類、
あるいは複数種類の測定物理量をFBG15の微小歪み
に変換して、FBG15の反射波長のシフトを生じさせ
るような機構を装着してある。
Further, each FBG 15 is provided with a physical quantity transmission mechanism 38, a single type assigned to each FBG 15;
Alternatively, a mechanism for converting a plurality of types of measured physical quantities into minute distortion of the FBG 15 and causing a shift in the reflection wavelength of the FBG 15 is provided.

【0162】校正曲線記憶部39には、各FBG15の
波長シフト量と測定対象物理量との関係を示す校正曲線
が記憶されている。また、データ処理部18のファイバ
劣化想定部40では経年劣化や熱、放射線等による光フ
ァイバやFBG15自体の劣化に起因する損失、波長変
化を測定する。測定された劣化から換算補正部41では
各物理量換算のための補正係数を算出し、校正曲線記憶
部39に記憶された校正曲線から算出される物理量に対
して補正を行う。
The calibration curve storage section 39 stores a calibration curve indicating the relationship between the wavelength shift amount of each FBG 15 and the physical quantity to be measured. Further, the fiber deterioration estimating unit 40 of the data processing unit 18 measures loss and wavelength change due to aging, deterioration of the optical fiber and the FBG 15 itself due to heat, radiation, and the like. The conversion correction unit 41 calculates a correction coefficient for each physical quantity conversion from the measured deterioration, and corrects the physical quantity calculated from the calibration curve stored in the calibration curve storage unit 39.

【0163】これにより、システム10Hの中に異種の
計測対象物理量が混在し、かつ光ファイバの劣化等が生
じることを前提としたシステムにおいても正しい測定情
報を与えることができる。
As a result, correct measurement information can be provided even in a system on the assumption that different types of physical quantities to be measured are mixed in the system 10H and deterioration of the optical fiber or the like occurs.

【0164】[0164]

【発明の効果】本発明の光ファイバ多点物理量計測シス
テムにおいては、FBGの波長制約条件に拘束されない
接続が可能であるので、多数点のFBGを1つのシステ
ムに接続することができる。
According to the optical fiber multipoint physical quantity measuring system of the present invention, since connection can be made without being restricted by the wavelength constraint of the FBG, it is possible to connect many FBGs to one system.

【0165】また、本発明では、光強度の変化自体をし
きい値判定することにより、FBGの反射波長変化の有
無を高速に検出することができる。
In the present invention, the presence or absence of a change in the reflection wavelength of the FBG can be detected at a high speed by determining the change in the light intensity itself as a threshold value.

【0166】本発明では、時間と波長の2つのパラメー
タの走査条件を最小限にとどめ、効率よく波長変化を計
測することができる。
According to the present invention, the scanning condition of the two parameters of time and wavelength can be minimized, and the wavelength change can be measured efficiently.

【0167】本発明では、動的波長シフト測定すること
により、波長変化の周期を捉えることができるため、振
動計測など動的に変化している物理量自体を計測するこ
とができ、また、効率的な波長走査と波長変化検出手段
を併せ持つことで、静的な物理量測定とも両立すること
ができる。
In the present invention, the period of the wavelength change can be grasped by the dynamic wavelength shift measurement, so that the dynamically changing physical quantity itself such as vibration measurement can be measured. By having both the wavelength scanning and the wavelength change detection means, it is possible to achieve both static physical quantity measurement.

【0168】本発明においては、計測システム自体の自
己校正、自己健全性監視、自己補正の機能を有すること
ができるので、物理的な構成条件が変わる場合、あるい
はこれらの構成は不変でありながら光学的なパラメータ
・特性が変化した場合にも、正常な測定および運用を続
行することができる計測システムを構築することができ
る。
In the present invention, since the measurement system itself can have the functions of self-calibration, self-health monitoring, and self-correction, when the physical configuration conditions change, or when these configurations remain unchanged, It is possible to construct a measurement system that can continue normal measurement and operation even when the typical parameters and characteristics change.

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

【図1】本発明に係る光ファイバ多点物量計測システム
の一実施形態を示す説明図。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing one embodiment of an optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention.

【図2】本発明に係る光ファイバ多点物量計測システム
において、複数系統の光幹線部を備えた例を示す説明
図。
FIG. 2 is an explanatory view showing an example in which a plurality of optical trunks are provided in the optical fiber multipoint physical quantity measuring system according to the present invention.

【図3】本発明に係る光ファイバ多点物量計測システム
において、複数系統の光幹線部を備えた他の例を示す説
明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing another example in which the optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention includes a plurality of optical trunk lines.

【図4】本発明に係る光ファイバ多点物量計測システム
における分岐間隔の一例を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a branch interval in the optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention.

【図5】本発明に係る光ファイバ多点物量計測システム
における分岐間隔の他の例を示す説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing another example of a branch interval in the optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention.

【図6】本発明に係る光ファイバ多点物量計測システム
に用いられる光源部の説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a light source unit used in the optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention.

【図7】(a)は本発明に係る光ファイバ多点物量計測
システムの光源部から出力されるプローブ光の発光特性
を示す図、(b)は出力プローブ光を制御して作り出さ
れるパルス光の例を示す図。
FIG. 7A is a diagram showing emission characteristics of a probe light output from a light source unit of the optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention, and FIG. 7B is a pulse light generated by controlling the output probe light; FIG.

【図8】本発明に係る光ファイバ多点物量計測システム
におけるデータ処理部と信号処理制御部の関係例を示す
説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a relationship example between a data processing unit and a signal processing control unit in the optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention.

【図9】(a)は本発明に係る光ファイバ多点物量計測
システムの各FBGからの反射パルスと着目するFBG
のゲート信号との関係を示す説明図、(b)は着目する
FBGの反射波長のシフト例を示す図、(c)は光検出
処理部で検出される光信号例を示す図。
FIG. 9A is a view showing reflected pulses from each FBG and an FBG to be focused on in the optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention.
7A and 7B are explanatory diagrams showing a relationship with a gate signal, and FIG. 7B is a diagram showing an example of a shift in a reflection wavelength of a focused FBG, and FIG. 7C is a diagram showing an example of an optical signal detected by a light detection processing unit.

【図10】本発明に係る光ファイバ多点物量計測システ
ムにおけるデータ処理部と信号処理制御部の関係の他の
例を示す説明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing another example of the relationship between the data processing unit and the signal processing control unit in the optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention.

【図11】本発明に係る光ファイバ多点物量計測システ
ムにおけるデータ処理部と信号処理制御部のさらに他の
関係例を示す説明図。
FIG. 11 is an explanatory view showing still another example of the relationship between the data processing unit and the signal processing control unit in the optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention.

【図12】(a)および(b)は本発明に係る光ファイ
バ多点物量計測システムにおいて光強度と走査波長の関
係を示す重心演算による中心波長算出の説明図。
FIGS. 12A and 12B are explanatory diagrams of calculation of a center wavelength by a center-of-gravity calculation showing a relationship between light intensity and scanning wavelength in the optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention.

【図13】(a),(b)および(c)は本発明に係る
光ファイバ多点物量計測システムにおいて比演算による
波長シフト量算出の説明図。
13 (a), (b) and (c) are diagrams illustrating the calculation of the wavelength shift amount by the ratio operation in the optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention.

【図14】本発明に係る光ファイバ多点物量計測システ
ムにおけるデータ処理部と信号処理制御部のさらに他の
関係例を示す説明図。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing still another example of the relationship between the data processing unit and the signal processing control unit in the optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention.

【図15】本発明に係る光ファイバ多点物量計計測シス
テムにおけるデータ処理部と信号処理制御部とのさらに
他の関係例を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing still another example of the relationship between the data processing unit and the signal processing control unit in the optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention.

【図16】着目するFBGの波長における時系列データ
の測定例を示す図。
FIG. 16 is a diagram showing a measurement example of time-series data at a focused FBG wavelength.

【図17】本発明に係る光ファイバ多点物量計測システ
ムにおけるデータ処理部と信号処理制御部のさらに他の
関係例を示す図。
FIG. 17 is a diagram showing still another example of the relationship between the data processing unit and the signal processing control unit in the optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention.

【図18】本発明に係る光ファイバ多点物量計測システ
ムにおけるデータ処理部と信号処理制御部のさらに他の
関係例を示す図。
FIG. 18 is a diagram showing still another example of the relationship between the data processing unit and the signal processing control unit in the optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention.

【図19】本発明に係る光ファイバ多点物量計測システ
ムにおける自己健全性監視例を示す説明図。
FIG. 19 is an explanatory diagram showing an example of self-health monitoring in the optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention.

【図20】本発明に係る光ファイバ多点物量計測システ
ムにおける自己校正の説明図。
FIG. 20 is an explanatory diagram of self-calibration in the optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention.

【図21】本発明に係る光ファイバ多点物量計測システ
ムにおける自己補正の例を示す説明図。
FIG. 21 is an explanatory diagram showing an example of self-correction in the optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to the present invention.

【図22】従来の物理量計測システムを示す説明図。FIG. 22 is an explanatory diagram showing a conventional physical quantity measurement system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,10A〜10H 光ファイバ多点物量計測システ
ム 11 光源部 12 光幹線部(光伝送手段) 13 光分岐部 14 光分岐路部(光伝送手段) 15 FBG(光ファイバブラッググレーティング素
子) 16 光検出処理部 17 信号処理制御部 18 データ処理部 20 光切替器 22 広帯域光源部 23 波長可変フィルタ部 24 光スイッチング部 25 ゲート信号発生部 26 二値判定処理部 28 時系列データ測定記憶部 29 時系列データ二値判定処理部 30 波長測定部 31 波長走査部 33 動的波長シフト測定部 35 健全性監視手段 36 終端反射手段 38 物理量伝達機構 39 校正曲線記憶部 40 ファイバ劣化測定部 41 換算補正部
10, 10A to 10H Optical fiber multi-point physical quantity measurement system 11 Light source unit 12 Optical trunk line unit (optical transmission unit) 13 Optical branch unit 14 Optical branch path unit (optical transmission unit) 15 FBG (optical fiber Bragg grating element) 16 light detection Processing unit 17 Signal processing control unit 18 Data processing unit 20 Optical switch 22 Broadband light source unit 23 Wavelength variable filter unit 24 Optical switching unit 25 Gate signal generation unit 26 Binary judgment processing unit 28 Time series data measurement storage unit 29 Time series data Binary judgment processing unit 30 Wavelength measurement unit 31 Wavelength scanning unit 33 Dynamic wavelength shift measurement unit 35 Soundness monitoring unit 36 Termination reflection unit 38 Physical quantity transmission mechanism 39 Calibration curve storage unit 40 Fiber degradation measurement unit 41 Conversion correction unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 隅田 晃生 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 泉 幹雄 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 森本 総一郎 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 2F073 AA22 AB01 BB06 BC04 CC02 CD11 CD24 DD05 FF08 FG01 FG02 FH03 FH07 FH17 FH20 2H038 AA12 AA34 BA27 5K002 AA01 AA03 BA04 BA05 BA06 BA21 FA01 GA03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Akio Sumida 2-1 Ukishima-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Hamakawasaki Plant (72) Inventor Mikio Izumi, No. 2 Ukishima-cho, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 Inside the Toshiba Hamakawasaki Plant (72) Inventor Soichiro Morimoto 8 Shingsugitacho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term (reference) 2F073 AA22 AB01 BB06 BC04 CC02 CD11 CD24 DD05 FF08 FG01 FG02 FH03 FH07 FH17 FH20 2H038 AA12 AA34 BA27 5K002 AA01 AA03 BA04 BA05 BA06 BA21 FA01 GA03

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の物理量計測用の光ファイバブラッ
ググレーティング素子(以下「FBG」という。)が光
ファイバで接続されている光ファイバ多点物理量計測シ
ステムにおいて、 光源部から出力される計測用の光およびFBGの反射光
を伝送する光幹線部と、 この光幹線部に列状に配設され、計測用の光を光幹線部
から分岐させる複数の光分岐部と、 分岐された光およびFBGの反射光を伝送させる一方、
反射光の波長が異なる複数のFBGが、前記光分岐部と
FBGとの距離が長くなるにしたがって反射光の波長が
長波長側になるように、列状に配設された光分岐路部
と、 前記FBGからの反射光を検出・処理する光検出処理部
と、 前記光源部と光検出処理部との間の制御を行う信号処理
制御部と、 全てのFBGの接続位置または距離条件と反射光波長に
関する情報が格納されており、信号処理時に格納情報を
利用して各FBGのデータを識別および処理するデータ
処理部とを有することを特徴とする光ファイバ多点物理
量計測システム。
1. An optical fiber multi-point physical quantity measurement system in which a plurality of optical fiber Bragg grating elements (hereinafter, referred to as “FBGs”) for measuring physical quantities are connected by optical fibers. An optical trunk line for transmitting light and reflected light of the FBG; a plurality of optical branching units arranged in a row on the optical trunk line and branching measurement light from the optical trunk line; While transmitting the reflected light of
A plurality of FBGs having different wavelengths of reflected light are arranged in a row so that the wavelength of the reflected light becomes longer as the distance between the optical branching portion and the FBG becomes longer. A light detection processing unit that detects and processes reflected light from the FBG; a signal processing control unit that controls between the light source unit and the light detection processing unit; and a connection position or distance condition and reflection of all FBGs. An optical fiber multi-point physical quantity measurement system, comprising: a data processor for storing information relating to an optical wavelength and identifying and processing data of each FBG using the stored information at the time of signal processing.
【請求項2】 前記光幹線部が複数本設置され、光源部
に最も近い位置に接続された光分岐部の出力側に複数本
の光幹線部を直接接続したり、または光源部に最も近い
位置に接続された光分岐部の出力側に光切替器を介在さ
せ、この光切替器の出力側に複数本の光幹線部を切替可
能に接続した請求項1に記載の光ファイバ多点物理量計
測システム。
2. A plurality of optical trunk lines are provided, and a plurality of optical trunk lines are directly connected to an output side of an optical branch unit connected to a position closest to the light source unit, or the plurality of optical trunk lines are closest to the light source unit. The optical fiber multipoint physical quantity according to claim 1, wherein an optical switch is interposed on the output side of the optical branch unit connected to the position, and a plurality of optical trunk lines are switchably connected to the output side of the optical switch. Measurement system.
【請求項3】 前記光幹線部の光分岐部間の距離と、光
分岐路部内のFBG間の距離と、光分岐部と光分岐部に
最も近い位置にあるFBGとの距離を等しくする請求項
1または2に記載の光ファイバ多点物理量計測システ
ム。
3. A method according to claim 1, wherein the distance between the optical branching portions of the optical trunk line, the distance between the FBGs in the optical branching path, and the distance between the optical branching portion and the FBG closest to the optical branching portion are equalized. Item 3. The optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to item 1 or 2.
【請求項4】 前記光分岐部間の距離が、光分岐路部内
で光分岐部から最も遠い位置にあるFBGと光分岐部と
の間の距離よりも長い請求項1または2に記載の光ファ
イバ多点物理量計測システム。
4. The light according to claim 1, wherein a distance between the optical branching sections is longer than a distance between an FBG located farthest from the optical branching section in the optical branching path section and the optical branching section. Fiber multipoint physical quantity measurement system.
【請求項5】 前記光源部が、連続光を出力する広帯域
光源部と、出力された連続光のうち任意の波長帯域のみ
を選択的に透過させることのできる波長可変フィルタ部
と、フィルタリングされた光を時間的に断続的に入切す
ることにより連続光をパルス光に変換する光スイッチン
グ部とを備える請求項1〜4のいずれかに記載の光ファ
イバ多点物理量計測システム。
5. The light source unit includes a broadband light source unit that outputs continuous light, a wavelength tunable filter unit that can selectively transmit only an arbitrary wavelength band of the output continuous light, and a filtered light source unit. The optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to any one of claims 1 to 4, further comprising: an optical switching unit configured to convert continuous light into pulsed light by intermittently turning light on and off.
【請求項6】 前記信号処理制御部がゲート信号発生部
を備え、前記データ処理部が二値判定処理部、波長測定
部、二値判定処理部と動的波長シフト測定部、および波
長測定部と動的波長シフト測定部のうちのいずれかを備
えており、 ゲート信号発生部は、着目するFBGに対して所要の遅
延時間でゲート信号を発生し、このゲート信号がアクテ
ィブな間のみ前記光検出処理部が光を検出する機能を有
し、前記データ処理部の二値判定処理部は、光検出処理
部が光パルスを検出したか否かの二値情報から着目する
FBGからの反射光波長が有意な変化をしたか否かを判
定し、また波長測定部は、観測された光の最大強度波長
あるいは波長スペクトルの中心波長を求め、動的波長シ
フト測定部は、上記時間条件に対して、波長を固定した
上で所要時間に複数回連続的に光強度の測定を行い、得
られた光強度の相対比率と予めデータ処理部に記憶され
ている校正曲線を用いて、着目するFBGの反射光の中
心波長あるいは波長シフト量とその変化の周期のような
時間変化情報を求めるようにした請求項5に記載の光フ
ァイバ多点物理量計測システム。
6. The signal processing control section includes a gate signal generating section, and the data processing section includes a binary decision processing section, a wavelength measuring section, a binary decision processing section, a dynamic wavelength shift measuring section, and a wavelength measuring section. And a dynamic wavelength shift measuring unit. The gate signal generating unit generates a gate signal with a required delay time for the FBG of interest, and the optical signal is generated only while the gate signal is active. The detection processing unit has a function of detecting light, and the binary determination processing unit of the data processing unit is configured to detect reflected light from the FBG based on binary information indicating whether the light detection processing unit has detected a light pulse. Determine whether the wavelength has changed significantly, and the wavelength measurement unit determines the maximum intensity wavelength of the observed light or the center wavelength of the wavelength spectrum, the dynamic wavelength shift measurement unit, the above-mentioned time conditions, With the wavelength fixed The light intensity is continuously measured a plurality of times at a time, and the center wavelength or the wavelength shift of the reflected light of the FBG of interest using the relative ratio of the obtained light intensity and the calibration curve stored in the data processing unit in advance. 6. The optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to claim 5, wherein time change information such as a quantity and a cycle of the change is obtained.
【請求項7】 前記信号処理制御部がゲート信号発生部
と波長走査部とを備え、前記データ処理部が波長測定部
および動的波長シフト測定部の少なくとも一方を備えて
おり、 前記ゲート信号発生部は、着目するFBGに対して所要
な遅延時間でゲート信号を発生し、このゲート信号がア
クティブな間のみ前記光検出処理部が光を検出する機能
を有し、前記波長走査部は、上記時間条件に対して2つ
以上の波長中心値で光源部の波長可変フィルタ部を走査
し、波長測定部では、各波長走査に対して光検出処理部
で得られた反射光パルスの強度値と走査波長の値を用い
て重心演算により反射光の中心波長あるいは波長シフト
量を求め、あるいは各波長走査に対して光検出処理部で
得られた反射光パルスの強度の相対比率と予めデータ処
理部に記憶されている校正曲線を用いて、着目するFB
Gの反射光の中心波長あるいは波長シフト量を求め、動
的波長シフト測定部は、上記時間条件に対して波長を固
定した上で所要時間に複数回連続的に光強度の測定を行
い、得られた光強度の相対比率と予めデータ処理部に記
憶されている校正曲線を用いて、着目するFBGの反射
光の中心波長あるいは波長シフト量とその変化の周期の
ような時間変化情報を求めるようにした請求項5に記載
の光ファイバ多点物理量計測システム。
7. The gate signal generation unit, wherein the signal processing control unit includes a gate signal generation unit and a wavelength scanning unit, and the data processing unit includes at least one of a wavelength measurement unit and a dynamic wavelength shift measurement unit. The unit generates a gate signal with a required delay time for the FBG of interest, and has a function that the light detection processing unit detects light only while the gate signal is active. The wavelength tunable filter unit of the light source unit is scanned with two or more wavelength center values with respect to the time condition, and the wavelength measurement unit compares the intensity value of the reflected light pulse obtained by the light detection processing unit with each wavelength scan. The center wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light is obtained by calculating the center of gravity using the value of the scanning wavelength, or the relative ratio of the intensity of the reflected light pulse obtained by the light detection processing unit to each wavelength scan and the data processing unit in advance Remember By using a calibration curve that is, attention to FB
The central wavelength or the amount of wavelength shift of the reflected light of G is obtained, and the dynamic wavelength shift measuring unit measures the light intensity continuously plural times in the required time after fixing the wavelength with respect to the above-mentioned time condition. Using the relative ratio of the obtained light intensity and the calibration curve stored in the data processing unit in advance, time change information such as the center wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light of the focused FBG and the period of the change is obtained. The optical fiber multi-point physical quantity measurement system according to claim 5.
【請求項8】 前記信号処理制御部が時系列データ測定
記憶部を備え、前記データ処理部が時系列データ二値判
定処理部、または時系列データ二値判定処理部と動的波
長シフト測定部を備えており、 時系列データ測定記憶部では、光スイッチング部のスイ
ッチングタイミングに同期して、複数のFBGからの反
射光パルス列を時系列データとして測定記録し、時系列
データ二値判定処理部は、これらの時系列データから個
々のFBGの信号を抽出して反射光パルスが存在するか
否かを判定し、動的波長シフト測定部は、波長を固定し
た上で所要時間に複数回連続的に光強度の測定を行な
い、これらの時系列データから個々のFBGの信号を抽
出して、複数の時系列データに属する個々のFBG反射
光パルスの光強度の相対比率と予めデータ処理部に記憶
されている校正曲線を用いて、着目するFBGの反射光
の中心波長あるいは波長シフト量とその変化の周期のよ
うな時間変化情報を求めるようにした請求項5に記載の
光ファイバ多点物理量計測システム。
8. The signal processing control unit includes a time-series data measurement storage unit, and the data processing unit includes a time-series data binary determination processing unit, or a time-series data binary determination processing unit and a dynamic wavelength shift measurement unit. The time-series data measurement storage unit measures and records reflected light pulse trains from a plurality of FBGs as time-series data in synchronization with the switching timing of the optical switching unit, and the time-series data binary determination processing unit Then, the individual FBG signals are extracted from these time-series data to determine whether or not there is a reflected light pulse. The dynamic wavelength shift measuring unit fixes the wavelength and continuously performs a plurality of times in the required time. The light intensity is measured in advance, the individual FBG signals are extracted from the time series data, and the relative ratios of the light intensities of the individual FBG reflected light pulses belonging to the plurality of time series data and data processing are performed in advance. 6. The optical fiber multiplexing device according to claim 5, wherein the calibration curve stored in the section is used to determine the time change information such as the center wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light of the FBG of interest and the period of the change. Point physical quantity measurement system.
【請求項9】 前記信号処理制御部が時系列データ測定
記憶部と波長走査部とを備え、前記データ処理部が波長
測定部および動的波長シフト測定部の少なくとも一方を
備えており、 時系列データ測定記憶部は、光スイッチング部のスイッ
チングタイミングに同期して、複数のFBGからの反射
光パルス列を時系列データとして測定記録し、波長走査
部は、この時系列データを取得するために2つ以上の波
長中心値で波長可変フィルタ部を走査し、波長測定部
は、これらの時系列データから個々のFBGの信号を抽
出して、複数の時系列データに属する個々のFBG反射
光パルスの強度値と走査波長の値を用いた重心演算によ
り反射光の中心波長あるいは波長シフト量を求め、また
はこれらの時系列データから個々のFBGの信号を抽出
して、複数の時系列データに属する個々のFBG反射光
パルスの強度の相対比率と予めデータ処理部に記憶され
ている校正曲線を用いて、着目するFBGの反射光の中
心波長あるいは波長シフト量を求め、動的波長シフト測
定部は、波長を固定した上で所要時間に複数回連続的に
光強度の測定を行った結果、これらの時系列データから
個々のFBGの信号を抽出して、複数の時系列データに
属する個々のFBG反射光パルスの光強度の相対比率と
予めデータ処理部に記憶されている校正曲線を用いて、
着目するFBGの反射光の中心波長あるいは波長シフト
量とその変化の周期のような時間変化情報を求めるよう
にした請求項5に記載の光ファイバ多点物理量計測シス
テム。
9. The signal processing control unit includes a time-series data measurement storage unit and a wavelength scanning unit, and the data processing unit includes at least one of a wavelength measurement unit and a dynamic wavelength shift measurement unit. The data measurement storage unit measures and records the reflected light pulse trains from the plurality of FBGs as time-series data in synchronization with the switching timing of the optical switching unit. The wavelength scanning unit uses two sets of data to acquire the time-series data. The wavelength tunable filter section is scanned with the above wavelength center value, and the wavelength measuring section extracts individual FBG signals from these time series data and obtains the intensity of each FBG reflected light pulse belonging to a plurality of time series data. The center wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light is obtained by the center of gravity calculation using the value and the value of the scanning wavelength, or the signal of each FBG is extracted from these time series data, Using the relative ratio of the intensities of the individual FBG reflected light pulses belonging to the number of time-series data and the calibration curve stored in advance in the data processing unit, the center wavelength or the wavelength shift amount of the reflected light of the focused FBG is obtained. The dynamic wavelength shift measurement unit measures the light intensity plural times continuously for a required time after fixing the wavelength, and as a result, extracts individual FBG signals from these time series data, Using the relative ratio of the light intensity of each FBG reflected light pulse belonging to the series data and the calibration curve stored in advance in the data processing unit,
6. The optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to claim 5, wherein time change information such as a center wavelength or a wavelength shift amount of the reflected light of the focused FBG and a change cycle thereof is obtained.
【請求項10】 光幹線部と光分岐路部の各終端部に、
光源部から導入された光が反射手段により反射光として
光導入側に戻される終端反射手段を備え、この反射光か
ら光幹線部ならびに光分岐路部の接続状態に関する健全
性および伝送損失の変化を測定する健全性監視手段をデ
ータ処理部に備える請求項1〜9のいずれかに記載の光
ファイバ多点物理量計測システム。
10. The optical trunk line section and the optical branching path section each end portion,
A light reflected from the light source unit is reflected by the reflection unit as reflected light back to the light introduction side.The reflected light is used to determine changes in soundness and transmission loss relating to the connection state of the optical trunk line and the optical branching path. The optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to any one of claims 1 to 9, wherein the data processing unit includes a health monitoring unit for performing measurement.
【請求項11】 接続されたFBGの接続位置・距離お
よび反射光波長の情報が予め与えられない場合に、光源
部の光源として、個々のFBG反射スペクトルの半値幅
よりも十分小さい線幅の光を用い、接続されている全て
のFBGの反射光波長帯域を網羅する範囲で順次波長走
査しながら光幹線部に光を導入する波長走査部と、走査
波長に対する反射光パルス列の時系列データを測定し記
録する時系列データ測定記憶部と、この時系列データと
走査波長情報からFBGの基本反射光波長を算出し、時
系列データから抽出して検出された光パルスの遅延時間
情報から接続位置・距離情報を算出して、この結果をデ
ータ処理部に記憶させる校正計算処理部とを備える請求
項1〜10のいずれかに記載の光ファイバ多点物理量計
測システム。
11. A light source having a line width sufficiently smaller than a half-width of an individual FBG reflection spectrum as a light source of a light source unit when information on a connection position / distance of a connected FBG and a reflected light wavelength is not given in advance. A wavelength scanning unit that introduces light into the optical trunk while sequentially scanning the wavelength in a range that covers the reflected light wavelength band of all connected FBGs, and measures time-series data of reflected light pulse trains with respect to the scanning wavelength. A time-series data measurement storage unit for recording and recording, and a basic reflected light wavelength of the FBG is calculated from the time-series data and the scanning wavelength information, and the connection position / The optical fiber multipoint physical quantity measurement system according to any one of claims 1 to 10, further comprising: a calibration calculation processing unit that calculates distance information and stores the result in a data processing unit.
【請求項12】 測定対象の物理量をFBGに対する微
小歪みあるいは温度変化に変換する物理量伝達機構部
と、予め各FBGに割り当てられた測定対象の物理量と
FBGの波長シフト量との関係を示す校正曲線を記憶す
る校正曲線記憶部と、連続的に蓄積したデータから、経
年劣化および環境による劣化に起因する経路別の伝送損
失の変化を算出するファイバ劣化測定部と、校正曲線記
憶部に記録された校正曲線から測定対象の物理量を換算
する際に必要な補正をファイバ劣化測定部で算出された
伝送損失変化値に基づいて行う換算補正部とを備えて、
1種以上の物理量が混在した計測の監視を行う請求項1
〜11のいずれかに記載の光ファイバ多点物理量計測シ
ステム。
12. A physical quantity transmission mechanism for converting a physical quantity to be measured into a minute strain or a temperature change with respect to the FBG, and a calibration curve showing a relationship between the physical quantity to be measured and the wavelength shift amount of the FBG, which are assigned to each FBG in advance. And a fiber degradation measurement unit that calculates a change in transmission loss for each path due to aging and environmental degradation from continuously accumulated data, and a calibration curve storage unit. A conversion correction unit that performs correction necessary when converting the physical quantity of the measurement target from the calibration curve based on the transmission loss change value calculated by the fiber deterioration measurement unit,
2. The monitoring of measurement in which one or more physical quantities are mixed.
12. The optical fiber multi-point physical quantity measurement system according to any one of claims 11 to 11.
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