JP2004309219A

JP2004309219A - センサ測定システム

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Publication number: JP2004309219A
Application number: JP2003100488A
Authority: JP
Inventors: Tomohito Iketani; 友仁池谷
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2023-04-03
Also published as: JP3999695B2

Abstract

【課題】多数の物理量を、ファイバ測定センサを用いて同時に測定する。
【解決手段】伝送損失が印加された物理量に応じて変化する複数のファイバ測定センサ１１と、各ファイバ測定センサを直列接続する光ファイバ７と、光ファイバの一端からパルス波形を有した測定光を印加して、反射波形ｇを測定して出力する光パルス試験器１０と、各ファイバ測定センサに物理量を印加していない状態における反射波形ｇを基準波形ｅとして記憶する基準波形メモリ２３と、測定実施時に光パルス試験器から出力された反射波形ｇを測定波形ｆとし、基準波形と測定波形との差分波形ｈを算出する差分算出部２５と、差分波形ｈにおける各距離での差分の変化量Ｅを算出する差分変化量算出部２７と、算出された各距離での差分変化量に基づいて、各ファイバ測定センサに印加された物理量Ｄを評価する物理量評価手段２９、３１、３２とを備えている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに遠く離間した各測定位置において各測定対象から印加される物理量をファイバ測定センサで測定するセンサ測定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの外周面に圧力を印加したり、光ファイバを局部的に屈曲を与えると、この光ファイバにおける光の伝送損失が変化する。また、光ファイバを局部的に加熱、冷却した場合においても光の伝送損失が変化する。このような光ファイバの物理特性を利用したファイバ測定センサは、例えば特許文献１に提案されている。
【０００３】
図７（ａ）、（ｂ）は、特許文献１に提案された浸水検知センサとしてのファイバ測定センサ１の断面模式図である。図７（ａ）に示すように、多数の透水孔が形成された容器２にファイバ３が貫通されている。容器２内には、吸水膨張材４が収納され、凸部５が形成されている。このようなファイバ測定センサ１の周囲に水が充満すると、吸水膨張材４が水を吸水して膨張する。すると、図７（ｂ）に示すように、ファイバ３が、持上がり、凸部５に当接して、局部的に屈曲する。その結果、ファイバ３の伝送損失が増大する。したがって、この伝送損失の変化を何らかの手法で検出できれば、ファイバ測定センサ１で浸水検出が可能となる。
【０００４】
このファイバ測定センサ１は、電力が不要であることや、雷の影響を受けにくいことや、光ファイバを用いて遠隔地の測定対象に設置可能であること等から、通信光ケーブルの浸水検出計としての利用が提唱されている。また、浸水検出以外にも、河川の各位置における水位の測定や、トンネルや堤防の歪み測定や、遠隔地における降雪計や降雨計にも応用されている。
【０００５】
このような構成のファイバ測定センサ１を用いて互いに遠く離間した各測定位置（通信光ケーブルの各位置）において各測定対象から印加される物理量（浸水量）を測定するセンサ測定システムは、例えば、図８に示すように構成されている。
【０００６】
図８において、光パルス試験器（ＯｐｔｉｃａｌＴｉｍｅＤｏｍａｉｎＲｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ以下ＯＴＤＲと略記する）６から一定パルス幅を有したパルス波形状の測定光ａを一定周期Ｔａで光ファイバ７へ印加する。光ファイバ７の各測定位置（ＯＴＤＲ６からの各距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、…、ｄ_ｎ）には、測定対象に設けられた複数（ｎ個）のファイバ測定センサ１が介挿されている。具体的には、図７（ａ）のファイバ３が光ファイバ７の各測定位置に介挿されている。光ファイバ７の他方端には終端器８が取付けられている。さらに、ＯＴＤＲ６には、このセンサ測定システム全体の測定動作を制御する測定制御装置９が接続されている。
【０００７】
このような構成のセンサ測定システムにおいて、ＯＴＤＲ６からパルス波形状の測定光ａを一定周期Ｔａで光ファイバ７へ印加すると、測定光ａは光ファイバ７上を終端器８方向へ伝搬される。この伝搬過程で、各距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、…、ｄ_ｎ位置に設置された各ファイバ測定センサ１のファイバ３内を通過する。
【０００８】
そして、測定光ａが光ファイバ７及び各ファイバ測定センサ１のファイバ３内の各位置を伝搬する過程で、ＯＴＤＲ６方向へ伝搬する後方散乱光が発生する。各位置で発生した各後方散乱光は多重化されて、反射光ｂとしてＯＴＤＲ６へ入力される。ＯＴＤＲ６は、入力された各位置で発生した各後方散乱光を集合した反射光ｂを、図９、図１０に示す、横軸をＯＴＤＲ６からの距離ｄとし、縦軸を反射光のレベル（光強度）とする反射波形ｃに変換して、測定制御部９へ送出する。
【０００９】
図９、図１０に示す反射波形ｃにおいては、ＯＴＤＲ６からの距離ｄが長くなると、減衰が大きくなり、反射波形ｃのレベルが低下する。
【００１０】
図９は、各ファイバ測定センサ１に対して、応力、加熱／冷却等の物理量を印加しなかった状態においてＯＴＤＲ６から出力された反射波形ｃである基準波形ｅを示す。また、図１０は、各ファイバ測定センサ１を測定環境下において、実際の測定実施時においてＯＴＤＲ６から出力された反射波形ｃである測定波形ｆを示す。
【００１１】
図９の基準波形ｅと図１０の測定波形ｆとを比較すると、距離ｄ_１におけるファイバ測定センサ１に何らかの物理量が印加され、ファイバ３の伝送損失が大きくなり、光ファイバ７におけるこの距離ｄ_１より遠方の各位置からの後方散乱光のレベルが低下する。その結果、測定波形ｆにおける距離ｄ_１より遠方の各位置の反射光レベルが低下する。
【００１２】
したがって、測定制御装置９は、図９の基準波形ｅにおける各ファイバ測定センサ１の距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、…、ｄ_ｎの各基準レベルＬ_Ｓ１、Ｌ_Ｓ２、Ｌ_Ｓ３、…、Ｌ_Ｓｎを記憶しておく。そして、測定制御装置９は、各基準レベルＬ_Ｓ１、Ｌ_Ｓ２、Ｌ_Ｓ３、…、Ｌ_Ｓｎと、測定実施時に得られた図１０の測定波形ｆにおける各ファイバ測定センサ１の距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、…、ｄ_ｎの各測定レベルＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、…、Ｌ_ｎとの各差（Ｌ_Ｓ１―Ｌ_１）、（Ｌ_Ｓ２―Ｌ_２）、（Ｌ_Ｓ３―Ｌ_３）、…、（Ｌ_Ｓｎ―Ｌ_ｎ）を算出し、この差が予め定められた閾値以上になった各距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、…、ｄ_ｎのうちのＯＴＤＲ６から最短の距離ｄのファイバ測定センサ１に許容以上の何らかの物理量が印加されたと判定している。
【００１３】
【特許文献１】
特公平７―６９２４８号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示した複数のファイバ測定センサ１及びＯＴＤＲ６を用いたセンサ測定システムにおいてもまだ解消すべき次のような課題があった。
【００１５】
すなわち、各基準レベルと測定実施時に得られた各測定レベルとの各差を算出し、この差が予め定められた閾値以上になった各距離のうちのＯＴＤＲ６から最短の距離ｄのファイバ測定センサ１に許容以上の何らかの物理量が印加されたと判定している。
【００１６】
そして、この手法においては、差が予め定められた閾値以上になった各距離のうちのＯＴＤＲ６から最短の距離ｄのファイバ測定センサ１より遠方の各距離における、各基準レベルと各測定レベルとの差は、各ファイバ測定センサ１に許容以上の物理量が印加されているか否かに係わらず、図１０に示すように、全て閾値以上になる。
【００１７】
したがって、光ファイバ７の各距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、…、ｄ_ｎ位置に介挿されたｎ個のファイバ測定センサ１のうちの複数のファイバ測定センサ１に対して同時に許容以上の物理量が印加されると、これらの複数のファイバ測定センサ１のうちの、ＯＴＤＲ６から最短の距離ｄの１個のファイバ測定センサ１のみに許容以上の物理量が印加されたと判定されてしまい、残りのファイバ測定センサ１には、許容以上の物理量が印加されていなくて正常であると誤判定される。
【００１８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、基準波形と測定波形との差分波形とこの差分波形における各距離での差分の変化量を算出することにより、たとえ、光ファイバの各距離位置に介挿された複数のファイバ測定センサに対して同時に物理量が印加されたとしても、各ファイバ測定センサに印加された物理量を的確に評価できるセンサ測定システムを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消するために、本発明のセンサ測定システムは、互いに離間した各測定対象に設けられ、入射光に対する伝送損失が印加された物理量に応じて変化する複数のファイバ測定センサと、この各ファイバ測定センサを直列接続する光ファイバと、この光ファイバの一端からパルス波形を有した測定光を印加して、光ファイバの一端からの距離を関数とする反射波形を測定して出力する光パルス試験器と、各ファイバ測定センサに物理量を印加していない状態において光パルス試験器から出力された反射波形を基準波形として記憶する基準波形メモリと、各測定対象に対する測定実施時に光パルス試験器から出力された反射波形を測定波形とし、基準波形と測定波形との差分波形を算出する差分算出部と、この差分算出部で算出された差分波形における各距離での差分の変化量を算出する差分変化量算出部と、この差分変化量算出部で算出された各距離での差分変化量に基づいて、各距離位置に配置されたファイバ測定センサに印加された物理量を評価する物理量評価手段とを備えている。
【００２０】
このように構成されたセンサ測定システムにおいては、各ファイバ測定センサに対して物理量が全く印加されていない状態でＯＴＤＲから出力された基準波形が基準波形メモリに記憶されている。
【００２１】
そして、測定実施時にＯＴＤＲから出力された測定波形と基準波形との差分波形が算出される。さらに、この差分波形における各距離での差分の変化量が算出される。光ファイバの各距離に介挿された各ファイバ測定センサに圧力等の物理量が印加されると、ＯＴＤＲから出力された測定波形の該当距離におけるレベル（反射光レベル）が急激に低下する。
【００２２】
この測定波形における各距離におけるレベル（反射光レベル）の急激な低下は、差分波形を距離で微分することによって、言い換えれば、差分波形における各距離での差分の変化量を算出することによって、検出することが可能である。すなわち、光ファイバ上の複数の距離における各ファイバ測定センサに圧力等の物理量が印加されたとしても、それらを独立して検出できる。
【００２３】
各ファイバ測定センサに印加される圧力等の物理量の大きさは、測定波形における対応する距離におけるレベル（反射光レベル）の変化（低下）の急激度（変化度）に対応するので、微分値、言い換えれば該当距離での差分の変化量から換算できる。
【００２４】
また、別の発明のセンサ測定システムにおいては、互いに離間した各測定対象に設けられ、入射光に対する伝送損失が印加された物理量に応じて変化する複数のファイバ測定センサと、この各ファイバ測定センサを直列接続する光ファイバと、この光ファイバの一端からパルス波形を有した測定光を印加して、光ファイバの一端からの距離を関数とする反射波形を測定して出力する光パルス試験器と、各ファイバ測定センサに物理量を印加していない状態において光パルス試験器から出力された反射波形を基準波形として記憶する基準波形メモリと、各測定対象に対する測定実施時に前記光パルス試験器から出力された反射波形を測定波形とし、基準波形と測定波形との差分波形を算出する差分算出部と、この差分算出部で算出された差分波形における各距離での差分の変化量を算出する差分変化量算出部と、差分の変化量に対する異常の程度に応じた複数の閾値及び差分変化量が該当閾値以上になった場合の表示形式を記憶する閾値メモリと、閾値メモリに記憶された複数の閾値を用いて各距離での差分変化量を正常又は複数の異常程度に判定して、判定結果を各距離位置に配置されたファイバ測定センサに印加された物理量の正常又は複数の異常程度として出力する閾値比較判定部と、この閾値比較判定部で判定された、各ファイバ測定センサに印加された物理量の判定結果を複数の測定実施に亘って記憶する測定結果履歴メモリと、この測定結果履歴メモリに記憶された各ファイバ測定センサの正常又は複数の異常程度を、閾値メモリに記憶された表示形式に従って、表示器に時系列的に表示する表示編集部とを備えている。
【００２５】
このように構成されたセンサ測定システムにおいては、上述した発明と同じ動作原理で、光ファイバ上の複数の距離における各ファイバ測定センサに圧力等の物理量が印加されたとしても、それらを独立して検出できる。
【００２６】
さらに、この発明のセンサ測定システムにおいては、差分の変化量に対する異常の程度に応じた複数の閾値及び差分変化量が該当閾値以上になった場合の表示形式を記憶する閾値メモリが設けられている。そして、算出された各差分の変化量が正常又は複数の異常程度に判定される。さらに、各ファイバ測定センサに印加された物理量の判定結果を測定結果履歴メモリ内に複数の測定実施に亘って記憶される。そして、各ファイバ測定センサの正常又は複数の異常程度が、異常程度にて指定された表示形式に従って、表示器に時系列的に表示される。
【００２７】
したがって、このセンサ測定システムの監視者は、各ファイバ測定センサで測定された各測定対象の正常又は異常程度の時系列的な履歴を一瞥して確認できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るセンサ測定システムの概略構成を示すブロック図である。図８に示す従来のセンサ測定システムと同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明は省略する。この実施形態のセンサ測定システムにおいては、河川の各位置における水位（測定対象）を測定する場合を例にして説明する。
【００２９】
ＯＴＤＲ（光パルス試験器）１０のパルス光源２０から一定パルス幅を有したパルス波形状の測定光ａを一定周期Ｔａで光ファイバ７へ印加する。光ファイバ７の各測定位置（ＯＴＤＲ１０からの各距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、…、ｄ_ｎ）には、各測定対象（河川の各位置の水位）に設けられた複数（ｎ個）のファイバ測定センサ１１が介挿されている。このファイバ測定センサ１１においては、このファイバ測定センサ１１に組込まれたファイバに水位に応じた水圧が印加されると、ファイバの伝送損失が変化する。光ファイバ７の他方端には終端器８が取付けられている。
【００３０】
ＯＴＤＲ１０からパルス波形状の測定光ａを一定周期Ｔａで光ファイバ７へ印加すると、測定光ａは光ファイバ７上を終端器８方向へ伝搬される。この伝搬過程で、測定光ａは各距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、…、ｄ_ｎ位置に設置された各ファイバ測定センサ１１のファイバ内を通過する。そして、測定光ａが光ファイバ７及び各ファイバ測定センサ１１のファイバ内の各位置を伝搬する過程で、ＯＴＤＲ１０方向へ伝搬する後方散乱光が発生する。各位置で発生した各後方散乱光は多重化されて反射光ｂとしてＯＴＤＲ１０へ入力される。
【００３１】
ＯＴＤＲ１０内へ入力された、各位置で発生した各後方散乱光を集合した反射光ｂは、光カプラ１２を介して反射波形測定部１３内の光電変換器１４へ入射する。反射光ｂは光電変換器１４で電気信号に変換されたのち、増幅器１５で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１６でデジタルの電気信号に変換され、平均化回路１７へ入力される。
【００３２】
平均化回路１７は、一定周期Ｔａ毎に入力される光ファイバ７の反射光ｂの電気信号を複数周期Ｔａ分平均化して、図２（ａ）、（ｂ）に示す、横軸をＯＴＤＲ１０からの距離ｄ（時間）とし、縦軸を反射光レベルとする反射波形ｇを算出して制御部１８へ送出する。
【００３３】
制御部１８は平均化された反射波形ｇを、表示器１９へ表示出力するとともに、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）で構成された情報処理装置２１へ送出する。さらに、制御部１８は、パルス発生器２０ａへ指示を送出して、パルス発生器２０ａからパルス光源２０へ印加するパルス信号のパルス幅、周期Ｔａを制御する。パルス光源２０は入力されたパルス信号のパルス幅、周期Ｔａを有するパルス波形状の測定光ａを光ファイバ７へ出力する。
【００３４】
パーソナルコンピュータ（ＰＣ）で構成された情報処理装置２１において、入力された反射波形ｇは測定制御部２２内に一時記憶される。基準波形メモリ２３内には、このセンサ測定システムにおける各ファイバ測定センサ１１に応力等の物理量が印加されていない状態で測定された反射波形ｇを図２（ａ）に示す基準波形ｅとして記憶されている。一方、測定波形メモリ２４内には、各ファイバ測定センサ１１を測定環境下において、実際の測定実施時においてＯＴＤＲ１０から出力された反射波形ｇである図２（ｂ）に示す測定波形ｆが一時記憶される。
【００３５】
図２（ａ）の基準波形ｅと図２（ｂ）の測定波形ｆとを比較すると、この実施形態においては、距離ｄ_１、距離ｄ_３における各ファイバ測定センサ１１に何らかの物理量（水圧）が印加され、ファイバ測定センサ１１におけるファイバの伝送損失が大きくなり、光ファイバ７における距離ｄ_１より遠方の各位置からの後方散乱光のレベルが低下し、さらに、光ファイバ７における距離ｄ_３より遠方の各位置からの後方散乱光のレベルがより一層低下する。その結果、測定波形ｆにおける反射光レベルＬは、距離ｄ_１、距離ｄ_３において急激に低下する。
【００３６】
差分算出部２５は、基準波形メモリ２３に記憶された図２（ａ）に示す基準波形ｅから、測定波形メモリ２４に記憶された図２（ｂ）に示す測定波形ｆを減算して、図２（ｃ）に示す差分波形ｈを算出して、差分波形メモリ２６へ書込む。
【００３７】
この実施形態においては、測定波形ｆの反射光レベルＬは、距離ｄ_１、距離ｄ_３において急激に低下しているので、差分波形ｈの差分値は距離ｄ_１、距離ｄ_３において段階的に変化し、他の部分は平坦である。
【００３８】
差分変化量算出部２７は、差分波形メモリ２６に記憶された図２（ｃ）に示す差分波形ｈにおける各ファイバ測定センサ１１が設置された各距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、…、ｄ_ｎでの図２（ｄ）に示す差分の変化量Ｅ_１、Ｅ_２、Ｅ_３、…、Ｅ_ｎを算出して差分変化量メモリ２８へ書込む。
【００３９】
具体的には、図２（ｃ）に示す距離ｄの関数である差分波形ｈを距離ｄで微分して、図２（ｄ）に示す微分波形ｉを得て、この微分波形ｉにおける各距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、…、ｄ_ｎでの値を差分変化量Ｅ_１、Ｅ_２、Ｅ_３、…、Ｅ_ｎとしている。この各差分変化量Ｅ_１、Ｅ_２、Ｅ_３、…、Ｅ_ｎが各距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、…、ｄ_ｎに配設された各ファイバ測定センサ１１に印加された物理量（この実施形態においては水位に対応した水圧）に対応する。
【００４０】
この実施形態においては、距離ｄ_１、距離ｄ_３の変化量Ｅ_１、Ｅ_３が極めて大きく、他の距離ｄ_２、ｄ_ｎの変化量Ｅ_２、Ｅ_ｎがほぼ０であることを示す。
【００４１】
差分変化量表示部２９は、差分変化量メモリ２８に書込まれた各ファイバ測定センサ１１の差分変化量Ｅ_１、Ｅ_２、Ｅ_３、…、Ｅ_ｎを読出して、物理量である水位Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３、…、Ｄ_ｎに変換して表示器３０に表示出力する。
【００４２】
閾値メモリ３２内には、図３に示すように、差分変化量Ｅに対する異常の程度に応じた複数の閾値Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３及び差分変化量Ｅが該当閾値以上になった場合の表示形式が記憶されている。
この実施形態においては、「限界異常」、「通常異常」、「微少異常」の３種類の異常程度と、「正常」とが設定されており、それぞれの閾値と、「赤色」、「橙色」、「黄色」、「白色」の表示色が設定されている。
【００４３】
閾値メモリ３２内の各閾値Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３及び表示形式（表示色）は、このセンサ測定システムの管理者が閾値設定部３３を操作して任意に設定可能である。
【００４４】
閾値比較判定部３１は、閾値メモリ３２に記憶された複数の閾値Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３を用いて差分変化量メモリ２８に記憶された、各ファイバ測定センサ１１の差分変化量Ｅ_１、Ｅ_２、Ｅ_３、…、Ｅ_ｎを「正常」又は「限界異常」、「通常異常」、「微少異常」の３種類の異常程度に判定して、判定結果を各ファイバ測定センサ１１に印加された物理量の正常又は複数の異常程度として、測定結果履歴メモリ３４へ追加書込む。
【００４５】
その結果、測定結果履歴メモリ３４内には、閾値比較判定部３１で判定された、各ファイバ測定センサ１１に印加された物理量の判定結果が複数の測定実施に亘って時系列的に記憶される。
【００４６】
表示編集部３５は、測定結果履歴メモリ３４に記憶された各ファイバ測定センサ１１の正常又は複数の異常程度を、閾値メモリ３２に記憶された表示色で、表示器３０に時系列的に表示する。図４に、表示器３０に表示された各ファイバ測定センサ（Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３、Ａ_４、…、Ａ_ｎ）１１毎の正常又は異常の履歴表３６を示す。
【００４７】
この図４の履歴表３６に示すように、監視員は、各ファイバ測定センサ１１毎の正常又は異常の履歴を、表示器３０を一瞥することによって確認できる。
【００４８】
なお、差分変化量表示部２９、閾値比較判定部３１、閾値メモリ３２は、差分変化量算出部２７で算出された各距離ｄでの差分変化量Ｅに基づいて、各距離位置ｄに配置されたファイバ測定センサ１１に印加された物理量Ｄを評価する物理量評価手段を構成する。
【００４９】
そして、情報処理装置２１の測定制御部２２は、図５に示す流れ図に従って、基準波形の設定処理を実行する。
先ず、各ファイバ測定センサ１１を物理量が印加されていない無負荷状態にする。具体的には、作業員が各ファイバ測定センサ１１を河川の各位置における水面から引き上げた状態とする（Ｓ１）。次に、ＯＴＤＲ１０を起動して、反射波形ｇを得る（Ｓ２）。この反射波形ｇを図２（ａ）に示す基準波形ｅとして、基準波形メモリ２３へ書込む（Ｓ３）。
【００５０】
また、情報処理装置２１の測定制御部２２は、図６に示す流れ図に従って、実際に各ファイバ測定センサ１１が測定環境下に置かれた状態、すなわち、作業員が各ファイバ測定センサ１１を河川の各測定位置に設置した状態における水位（物理量）の評価処理を実行する。
【００５１】
この状態で、ＯＴＤＲ１０を起動して、反射波形ｇを得る（Ｑ１）。この反射波形ｇを図２（ｂ）に示す測定波形ｆとして、測定波形メモリ２４へ書込む（Ｑ２）。次に、差分算出部２５を起動して、基準波形ｅから測定波形ｆを減算して、図２（ｃ）に示す差分波形ｈを算出して、差分波形メモリ２６へ書込む（Ｑ３）。
【００５２】
差分変化量算出部２７を起動して、差分波形ｈにおけるファイバ測定センサ１１が設けられたｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、…、ｄ_ｎのｎ個の距離のうちの一つの距離における図２（ｄ）に示す変化量を求めて、差分変化量Ｅとして、差分変化量メモリ２８へ書込む（Ｑ４）。差分変化量表示部２９を起動して、この差分変化量Ｅを物理量である水位Ｄに変換して表示器３０へ表示出力する（Ｑ５）。
【００５３】
閾値比較判定部３１を起動して、この差分変化量Ｅを、閾値メモリ３２の各閾値Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３と比較して、正常／異常、及び異常の程度を判定する（Ｑ６）。この判定結果（測定結果）を測定結果履歴メモリ３４へ追加して書込む（Ｑ７）。
【００５４】
差分波形ｈにおけるファイバ測定センサ１１が設けられた未計算の距離があれば（Ｑ８）、Ｑ４へ戻り、該当距離に対する差分変化量Ｅの算出を行う。
【００５５】
差分波形ｈにおけるファイバ測定センサ１１が設けられた全ての距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、…、ｄ_ｎにおける判定結果（測定結果）の測定結果履歴メモリ３４への書込処理が終了すると（Ｑ８）、表示編集部３５が起動して、測定結果履歴メモリ３４に記憶された各判定結果（測定結果）を編集する（Ｑ９）。表示編集部３５は、各ファイバ測定センサ１１の正常又は複数の異常程度の時系列的な履歴を、異常程度にて指定された表示色で、表示器３０に図４に示す履歴表３６形式（一覧表形式）で表示する（Ｑ１０）。
【００５６】
なお、この図６の流れ図においては、差分波形ｈにおけるファイバ測定センサ１１が設けられたｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、…、ｄ_ｎのｎ個の各距離毎に、正常／異常、及び異常の程度の判定を実施したが、ｎ個の距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、…、ｄ_ｎにおける全部の差分変化量Ｅ_１、Ｅ_２、Ｅ_３、…、Ｅ_ｎを求めた後に、まとめて、正常／異常、及び異常の程度を判定することも可能である。
【００５７】
このように構成されたセンサ測定システムにおいては、光ファイバ７のＯＴＤＲ１０から各距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、…、ｄ_ｎに設けられた各ファイバ測定センサ１１に対して物理量（水位に対応する水圧）が全く印加されていない状態でＯＴＤＲ１０から出力された基準波形ｅが基準波形メモリ２３に記憶されている。
【００５８】
そして、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、各測定対象（水位）に対する測定実施時にＯＴＤＲ１０から出力された測定波形ｆと基準波形ｅとの差分波形ｈが算出される。さらに、図２（ｄ）に示すように、この差分波形ｈにおける各距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、…、ｄ_ｎでの差分変化量Ｅ_１、Ｅ_２、Ｅ_３、…、Ｅ_ｎが算出される。
【００５９】
前述したように、各距離ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３、…、ｄ_ｎでの差分変化量Ｅ_１、Ｅ_２、Ｅ_３、…、Ｅ_ｎが該当距離位置に介挿されたファイバ測定センサ１１に印加された水圧等の物理量に対応するので、この各差分変化量Ｅ_１、Ｅ_２、Ｅ_３、…、Ｅ_ｎから各水位Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３、…、Ｄ_ｎが個別に算出されて表示器３０に表示される。
【００６０】
このように、光ファイバ７上の複数の距離における各ファイバ測定センサ１１に圧力等の物理量が印加されたとしても、それらの各物理量を独立して検出できる。
【００６１】
さらに、閾値メモリ３２内には、差分変化量Ｅに対する正常、及び異常程度に応じた複数の閾値Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３、及び差分変化量Ｅが正常、及び各閾値以上になった場合の「白色」、「赤色」、「橙色」、「黄色」の表示色が記憶されている。さらに、各ファイバ測定センサ１１に印加された物理量の判定結果を測定結果履歴メモリ３４内に複数の測定実施に亘って記憶される。
【００６２】
そして、各ファイバ測定センサ１１の正常又は複数の異常程度が、異常程度にて指定された表示色に従って、表示器３０に時系列的に、図４に示す履歴表３６として表示される。
【００６３】
したがって、このセンサ測定システムの監視者は、各ファイバ測定センサ１１で測定された各測定対象（河川の各位置の水位）の正常又は異常程度の時系列的な履歴を一瞥して確認できる。
【００６４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態のセンサ測定システムにおいては、河川の各位置の水位を測定したが、水位測定以外にも、通信光ケーブルの各位置の浸水検出、トンネルや堤防の歪み測定や、遠隔地における降雪計や降雨計にも適用できることは言うまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のセンサ測定システムにおいては、基準波形と測定波形との差分波形とこの差分波形における各距離での差分の変化量を算出し、この差分変化量からかファイバ測定センサに印加された物理量を評価している。
【００６６】
したがって、たとえ、光ファイバの各距離位置に介挿された複数のファイバ測定センサに対して同時に物理量が印加されたとしても、各ファイバ測定センサに印加された物理量を的確に評価できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るセンサ測定システムの概略構成を示すブロック図
【図２】同実施形態のセンサ測定システムにおける測定原理を説明するための各波形図
【図３】同実施形態のセンサ測定システム内に形成された閾値メモリの記憶内容を示す図
【図４】同実施形態のセンサ測定システムの表示器に表示された履歴表を示す図
【図５】同実施形態のセンサ測定システムの情報処理装置における基準波形設定処理動作を示す流れ図
【図６】同実施形態のセンサ測定システムの情報処理装置における測定処理動作を示す流れ図
【図７】ファイバ測定センサの一例を示す図
【図８】従来のセンサ測定システムの概略構成を示すブロック図
【図９】ＯＴＤＲで測定された基準波形を示す図
【図１０】ＯＴＤＲで測定された測定波形を示す図
【符号の説明】
７…光ファイバ、８…終端器、１０…ＯＴＤＲ（光パルス試験器）、１１…ファイバ測定センサ、１２…光カプラ、１３…反射波形測定部、１７…平均化回路、１８…制御部、１９，３０…表示器、２１…情報処理装置、２２…測定制御部、２３…基準波形メモリ、２４…測定波形メモリ、２５…差分算出部、２６…差分波形メモリ、２７…差分変化量算出部、２８…差分変化量メモリ、２９…差分変化量表示部、３１…閾値比較判定部、３２…閾値メモリ、３３…閾値設定部、３４…測定結果履歴メモリ、３５…表示編集部、３６…履歴表

Claims

互いに離間した各測定対象に設けられ、入射光に対する伝送損失が印加された物理量に応じて変化する複数のファイバ測定センサ（１１）と、
この各ファイバ測定センサを直列接続する光ファイバ（７）と、
この光ファイバの一端からパルス波形を有した測定光（ａ）を印加して、前記光ファイバの一端からの距離（ｄ）を関数とする反射波形（ｇ）を測定して出力する光パルス試験器（１０）と、
前記各ファイバ測定センサに物理量を印加していない状態において前記光パルス試験器から出力された反射波形（ｇ）を基準波形（ｅ）として記憶する基準波形メモリ（２３）と、
前記各測定対象に対する測定実施時に前記光パルス試験器から出力された反射波形（ｇ）を測定波形（ｆ）とし、前記基準波形と前記測定波形との差分波形（ｈ）を算出する差分算出部（２５）と、
この差分算出部で算出された差分波形における各距離での差分の変化量（Ｅ）を算出する差分変化量算出部（２７）と、
この差分変化量算出部で算出された各距離での差分変化量に基づいて、各距離位置に配置されたファイバ測定センサに印加された物理量を評価する物理量評価手段（２９、３１、３２）と、
を備えたセンサ測定システム。
互いに離間した各測定対象に設けられ、入射光に対する伝送損失が印加された物理量に応じて変化する複数のファイバ測定センサ（１１）と、
この各ファイバ測定センサを直列接続する光ファイバ（７）と、
この光ファイバの一端からパルス波形を有した測定光（ａ）を印加して、前記光ファイバの一端からの距離（ｄ）を関数とする反射波形（ｇ）を測定して出力する光パルス試験器（１０）と、
前記各ファイバ測定センサに物理量を印加していない状態において前記光パルス試験器から出力された反射波形（ｇ）を基準波形（ｅ）として記憶する基準波形メモリ（２３）と、
前記各測定対象に対する測定実施時に前記光パルス試験器から出力された反射波形（ｇ）を測定波形（ｆ）とし、前記基準波形と前記測定波形との差分波形（ｈ）を算出する差分算出部（２５）と、
この差分算出部で算出された差分波形における各距離での差分の変化量（Ｅ）を算出する差分変化量算出部（２７）と、
前記差分の変化量に対する異常の程度に応じた複数の閾値及び前記差分変化量が該当閾値以上になった場合の表示形式を記憶する閾値メモリ（３２）と、
前記閾値メモリに記憶された複数の閾値を用いて前記各距離での差分変化量を正常又は複数の異常程度に判定して、判定結果を各距離位置に配置されたファイバ測定センサに印加された物理量の正常又は複数の異常程度として出力する閾値比較判定部（３１）と、
この閾値比較判定部で判定された、各ファイバ測定センサに印加された物理量の判定結果を複数の測定実施に亘って記憶する測定結果履歴メモリ（３４）と、
この測定結果履歴メモリに記憶された各ファイバ測定センサの正常又は複数の異常程度を、前記閾値メモリに記憶された表示形式に従って、表示器（３０）に時系列的に表示する表示編集部（３５）と
を備えたセンサ測定システム。