JP2012052952A - Optical fiber temperature distribution measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、後方ラマン散乱光を利用した光ファイバ温度分布測定装置に関し、詳しくは、温度補正の改善に関する。 The present invention relates to an optical fiber temperature distribution measuring apparatus using back Raman scattered light, and more particularly to improvement of temperature correction.
光ファイバをセンサとして用いた分布型測定装置の一種に、光ファイバに沿った温度分布を測定するように構成された温度測定装置がある。この技術は光ファイバ内で発生する後方散乱光を利用している。 One type of distributed measuring apparatus using an optical fiber as a sensor is a temperature measuring apparatus configured to measure a temperature distribution along the optical fiber. This technique uses backscattered light generated in an optical fiber.
後方散乱光には、レイリー散乱光、ブリルアン散乱光、ラマン散乱光などがあるが、温度測定には温度依存性の高い後方ラマン散乱光が利用され、この後方ラマン散乱光を波長分波して測定を行う。後方ラマン散乱光には、入射光の波長に対して短い波長側に発生するアンチストークス光ＡＳと、長い波長側に発生するストークス光ＳＴがある。 Backscattered light includes Rayleigh scattered light, Brillouin scattered light, and Raman scattered light, but temperature-dependent back Raman scattered light is used for temperature measurement. Measure. The back Raman scattered light includes anti-Stokes light AS generated on the short wavelength side with respect to the wavelength of incident light and Stokes light ST generated on the long wavelength side.
光ファイバ温度分布測定装置は、これらアンチストークス光の強度Ｉasとストースク光の強度Ｉstとを測定してその強度比から温度を算出し、光ファイバに沿った温度分布を表示するものであり、プラント設備の温度管理、防災関連の調査・研究、発電所や大型建設物の空調関連などの分野で利用されている。 The optical fiber temperature distribution measuring device measures the intensity Ias of the anti-Stokes light and the intensity Ist of the stosk light, calculates the temperature from the intensity ratio, and displays the temperature distribution along the optical fiber. It is used in fields such as facility temperature management, disaster prevention research and research, and air conditioning in power plants and large buildings.
図７は、光ファイバ温度分布測定装置の基本構成例を示すブロック図である。図７において、光源１は光分波器２の入射端に接続され、光分波器２の入出射端には光ファイバ３が接続され、光分波器２の一方の出射端には光電変換器（以下Ｏ／Ｅ変換器という）４stが接続され、光分波器２の他方の出射端にはＯ／Ｅ変換器４asが接続されている。 FIG. 7 is a block diagram illustrating a basic configuration example of an optical fiber temperature distribution measuring apparatus. In FIG. 7, a light source 1 is connected to an incident end of an optical demultiplexer 2, an optical fiber 3 is connected to an input / output end of the optical demultiplexer 2, and a photoelectric is connected to one output end of the optical demultiplexer 2. A converter (hereinafter referred to as an O / E converter) 4 st is connected, and an O / E converter 4 as is connected to the other emission end of the optical demultiplexer 2.
Ｏ／Ｅ変換器４stの出力端子にはアンプ５stおよびＡ／Ｄ変換器６stを介して演算制御部７に接続され、Ｏ／Ｅ変換器４asの出力端子にはアンプ５asおよびＡ／Ｄ変換器６asを介して演算制御部７に接続されている。なお、演算制御部７は、パルス発生部８を介して光源１に接続されている。 The output terminal of the O / E converter 4st is connected to the arithmetic control unit 7 via the amplifier 5st and the A / D converter 6st, and the amplifier 5as and the A / D converter are connected to the output terminal of the O / E converter 4as. It is connected to the arithmetic control unit 7 via 6as. The arithmetic control unit 7 is connected to the light source 1 via the pulse generation unit 8.
光源１としてはたとえばレーザダイオードが用いられ、パルス発生部８を介して入力される演算制御部７からのタイミング信号に対応したパルス光を出射する。光分波器２は、その入射端に光源１から出射されたパルス光が入射され、その入出射端から出射されたパルス光を光ファイバ３に出射し、光ファイバ３内で発生した後方ラマン散乱光をその入出射端から入射してストークス光とアンチストークス光に波長分離する。光ファイバ３は、その入射端から光分波器２から出射されたパルス光を入射し、光ファイバ３内で発生した後方ラマン散乱光をその入射端から光分波器２に向けて出射する。 For example, a laser diode is used as the light source 1 and emits pulsed light corresponding to the timing signal from the arithmetic control unit 7 input via the pulse generator 8. The optical demultiplexer 2 receives the pulsed light emitted from the light source 1 at the incident end thereof, emits the pulsed light emitted from the incident / exited end to the optical fiber 3, and the rear Raman generated in the optical fiber 3. Scattered light is incident from its input / output end and wavelength-separated into Stokes light and anti-Stokes light. The optical fiber 3 receives the pulsed light emitted from the optical demultiplexer 2 from the incident end, and emits backward Raman scattered light generated in the optical fiber 3 toward the optical demultiplexer 2 from the incident end. .
Ｏ／Ｅ変換器４stおよび４asとしてはたとえばフォトダイオードが用いられ、Ｏ／Ｅ変換器４stには光分波器２の一方の出射端から出射されたストークス光が入射され、Ｏ／Ｅ変換器４asには光分波器２の他方の出射端から出射されたアンチストークス光が入射されて、それぞれ入射光に対応する電気信号を出力する。 For example, photodiodes are used as the O / E converters 4st and 4as, and the Stokes light emitted from one emission end of the optical demultiplexer 2 is incident on the O / E converter 4st. Anti-Stokes light emitted from the other emission end of the optical demultiplexer 2 is incident on 4as, and an electric signal corresponding to the incident light is output.
アンプ５stおよび５asは、Ｏ／Ｅ変換器４stおよび４asから出力された電気信号をそれぞれ増幅する。Ａ／Ｄ変換器６stおよび６asは、アンプ５stおよび５asから出力された信号をそれぞれディジタル信号に変換する。 The amplifiers 5st and 5as amplify the electric signals output from the O / E converters 4st and 4as, respectively. A / D converters 6st and 6as convert the signals output from amplifiers 5st and 5as into digital signals, respectively.
演算制御部７は、Ａ／Ｄ変換器６stおよび６asから出力されたディジタル信号に基づいて後方散乱光の２成分、すなわち、ストークス光とアンチストークス光の強度比から温度を演算し、その時系列に基づいて光ファイバ３に沿った温度分布を表示手段（図示せず）に表示する。なお、演算制御部７にはあらかじめ、強度比と温度の関係がテーブルや式の形で記憶されている。また、演算制御部７は、光源１にタイミング信号を送り、光源１から出射される光パルスのタイミングを制御する。 The arithmetic control unit 7 calculates the temperature from the intensity ratio of the two components of the backscattered light, that is, the Stokes light and the anti-Stokes light, based on the digital signals output from the A / D converters 6st and 6as, and in time series thereof Based on this, the temperature distribution along the optical fiber 3 is displayed on the display means (not shown). The arithmetic control unit 7 stores in advance the relationship between the intensity ratio and the temperature in the form of a table or an expression. The arithmetic control unit 7 also sends a timing signal to the light source 1 to control the timing of the light pulse emitted from the light source 1.
次に温度分布測定の原理を説明する。ストークス光およびアンチストークス光の信号強度を光源１における発光タイミングを基準にした時間の関数として表すと、光ファイバ３中の光速が既知であるので、光源１を基準にして光ファイバ３に沿った距離の関数に置き換えることができる。すなわち、横軸を距離とし、光ファイバの各距離地点で発生したストークス光およびアンチストークス光の強度、つまり距離分布とみなすことができる。 Next, the principle of temperature distribution measurement will be described. When the signal strengths of the Stokes light and the anti-Stokes light are expressed as a function of time based on the light emission timing in the light source 1, the speed of light in the optical fiber 3 is known. It can be replaced with a function of distance. That is, the horizontal axis can be regarded as the distance, and the intensity of Stokes light and anti-Stokes light generated at each distance point of the optical fiber, that is, the distance distribution.
一方、アンチストークス光強度Ｉasとストークス光強度Ｉstはいずれも光ファイバ３の温度に依存し、さらに、両光の強度比Ｉas／Ｉstも光ファイバ３の温度に依存する。したがって、強度比Ｉas／Ｉstが分かればラマン散乱光が発生した箇所の温度を知ることができる。ここで、強度比Ｉas／Ｉstは距離ｘの関数Ｉas（ｘ）／Ｉst（ｘ）であるから、この強度比Ｉas（ｘ）／Ｉst（ｘ）から光ファイバ３に沿った温度分布Ｔ（ｘ）を求めることができる。 On the other hand, the anti-Stokes light intensity Ias and the Stokes light intensity Ist both depend on the temperature of the optical fiber 3, and the intensity ratio Ias / Ist of both lights also depends on the temperature of the optical fiber 3. Therefore, if the intensity ratio Ias / Ist is known, the temperature at the location where the Raman scattered light is generated can be known. Here, since the intensity ratio Ias / Ist is a function Ias (x) / Ist (x) of the distance x, the temperature distribution T (x along the optical fiber 3 from this intensity ratio Ias (x) / Ist (x). ).
図８は従来の光ファイバ温度分布測定装置の一例を示すブロック図であり、図７と共通する部分には同一の符号を付けている。 FIG. 8 is a block diagram showing an example of a conventional optical fiber temperature distribution measuring apparatus, and the same reference numerals are given to the parts common to FIG.
図８において、光分波器２と光ファイバ３との間には数十ｍ巻回された光ファイバよりなる温度基準部９がコネクタ接続部１３を介して設けられていて、この温度基準部９には実際の温度を測定するためのたとえば白金測温抵抗体よりなる温度計１０が設けられている。この温度計１０の出力信号は、演算制御部７に入力されている。なお、温度センサとして用いる光ファイバ３の近傍にも、実際の温度を測定するためのたとえば白金測温抵抗体よりなる基準温度計１１が設けられている。 In FIG. 8, a temperature reference portion 9 made of an optical fiber wound by several tens of meters is provided between the optical demultiplexer 2 and the optical fiber 3 via a connector connecting portion 13, and this temperature reference portion 9 is provided with a thermometer 10 made of, for example, a platinum resistance thermometer for measuring the actual temperature. The output signal of the thermometer 10 is input to the arithmetic control unit 7. A reference thermometer 11 made of, for example, a platinum resistance thermometer for measuring an actual temperature is also provided in the vicinity of the optical fiber 3 used as a temperature sensor.
このような構成において、光ファイバ３の温度がＴ（Ｋ）の時、アンチストークス光（ＡＳ）とストークス光（ＳＴ）との強度比は、（１）式で求められる。 In such a configuration, when the temperature of the optical fiber 3 is T (K), the intensity ratio between the anti-Stokes light (AS) and the Stokes light (ST) can be obtained by equation (1).
Ｇas :アンチストークス(AS)とストークス(ST)系の利得の比
ω0 :光信号の周波数
ωr :ラマンシフト周波数
h :プランク定数（6.626×10-34 Js）
k :ボルツマン定数（1.38×10-23 JK-1）
ここで、
G as : anti-Stokes (AS) and Stokes (ST) gain ratio ω 0 : optical signal frequency ω r : Raman shift frequency
h: Planck's constant (6.626 × 10 -34 Js)
k: Boltzmann constant (1.38 × 10 -23 JK -1 )
here,
とした場合、実際のシステムではＬnは未知であるが、この値は、温度基準部９に設けられている温度計１０の温度データから求めることができる。 In this case, L n is unknown in an actual system, but this value can be obtained from the temperature data of the thermometer 10 provided in the temperature reference unit 9.
温度基準部９に設けられている温度計１０の温度をＴ0、その時の強度比Ias/IstをＧ0(Ｔ0)とすると、式（１）、（２）から、 Assuming that the temperature of the thermometer 10 provided in the temperature reference section 9 is T 0 and the intensity ratio Ias / Ist at that time is G 0 (T 0 ), from the equations (1) and (2),
となる。
この値を使い、ＡＳとＳＴの光強度比（Ias/Ist）から温度Ｔを求める式は、式（１）、（３）から、
It becomes.
Using this value, the equation for obtaining the temperature T from the light intensity ratio (Ias / Ist) of AS and ST is from Equations (1) and (3):
となる。
この式（４）は、ラマン散乱のスペクトラムが線スペクトラムであることを前提としている。ところが、実際のシステムにおけるラマン散乱は、たとえば図９に示すように広いスペクトラムを持っているため、線スペクトラムを前提とした（４）式で求めた温度には誤差が含まれている。
It becomes.
This equation (4) assumes that the Raman scattering spectrum is a line spectrum. However, Raman scattering in an actual system has a wide spectrum as shown in FIG. 9, for example, and therefore an error is included in the temperature obtained by the equation (4) based on the line spectrum.
そこで、図９に示すようなラマン散乱のスペクトラムの広がりによる温度誤差を少なくするため、特許文献１では複数のラマンシフト周波数を用いて温度を計算し、その平均値を使うことが提案されている。 Therefore, in order to reduce the temperature error due to the spread of the Raman scattering spectrum as shown in FIG. 9, it is proposed in Patent Document 1 to calculate the temperature using a plurality of Raman shift frequencies and use the average value. .
しかし、ラマン散乱強度と温度との関係は非線形であるため、特許文献１に記載されているように複数のラマンシフト周波数で計算した温度の平均を求める方法でも、ラマン散乱のスペクトラムの広がりによる温度誤差を小さくするのには十分ではなかった。 However, since the relationship between the Raman scattering intensity and the temperature is non-linear, the method for obtaining the average of the temperatures calculated at a plurality of Raman shift frequencies as described in Patent Document 1 also causes the temperature due to the spread of the Raman scattering spectrum. It was not enough to reduce the error.
本発明はこのような課題を解決するもので、その目的は、ラマン散乱のスペクトラムの広がりに起因する温度誤差を小さくできる光ファイバ温度分布測定装置を提供することにある。 The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide an optical fiber temperature distribution measuring device capable of reducing a temperature error caused by a broad spectrum of Raman scattering.
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
光ファイバをセンサとして用い、ラマン後方散乱光を利用して前記光ファイバに沿った温度分布を測定するように構成された光ファイバ温度分布測定装置において、
前記センサとして用いる光ファイバの近傍に設けた基準温度測定手段と、
この基準温度測定手段の温度測定データをパラメータとする補正式を用いて測定温度を補正する基準温度利用温度補正手段と、
ラマン散乱スペクトラムの広がりによる温度計算誤差を補正するスペクトラム広がり分布補正手段と、
前記基準温度利用温度補正手段で補正された温度値に対し、前記スペクトラム広がり分布補正手段によりあらかじめ求めておいたスペクトラム分布の広がりによる補正値による補正を行う温度誤差補正手段、
を設けたことを特徴とする。
In order to achieve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention is:
In an optical fiber temperature distribution measuring device configured to measure a temperature distribution along the optical fiber using Raman backscattered light using an optical fiber as a sensor,
A reference temperature measuring means provided in the vicinity of an optical fiber used as the sensor;
A reference temperature using temperature correction means for correcting the measurement temperature using a correction formula using the temperature measurement data of the reference temperature measurement means as a parameter;
Spectral spread distribution correction means for correcting temperature calculation errors due to the spread of the Raman scattering spectrum;
Temperature error correction means for correcting the temperature value corrected by the reference temperature using temperature correction means with a correction value based on the spread of the spectrum distribution obtained in advance by the spectrum spread distribution correction means;
Is provided.
請求項２記載の発明は、
請求項１記載の光ファイバ温度分布測定装置において、
前記温度補正手段の補正式は、パラメータとして、装置本体に設けられている温度基準部のラマンシフト周波数、前記センサとして用いる光ファイバのラマンシフト周波数および前記基準温度測定手段で測定した真の温度値を含むことを特徴とする。
The invention according to claim 2
In the optical fiber temperature distribution measuring device according to claim 1,
The correction formula of the temperature correction means includes, as parameters, a Raman shift frequency of a temperature reference portion provided in the apparatus body, a Raman shift frequency of an optical fiber used as the sensor, and a true temperature value measured by the reference temperature measurement means. It is characterized by including.
請求項３記載の発明は、
請求項１または２記載の光ファイバ温度分布測定装置において、
前記センサとして用いる光ファイバのラマンシフト周波数を、前記基準温度測定手段で測定した温度とその時点における温度計算値に基づき求めることを特徴とする。
The invention described in claim 3
In the optical fiber temperature distribution measuring device according to claim 1 or 2,
The Raman shift frequency of the optical fiber used as the sensor is obtained based on the temperature measured by the reference temperature measuring means and the calculated temperature value at that time.
請求項４記載の発明は、
請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバ温度分布測定装置において、
前記温度補正手段は、前記基準温度測定手段の温度測定データをリアルタイムに取り込むことを特徴とする。
The invention according to claim 4
In the optical fiber temperature distribution measuring device according to any one of claims 1 to 3,
The temperature correction means captures temperature measurement data of the reference temperature measurement means in real time.
これらにより、温度校正処理を簡略化するとともに、ラマン散乱のスペクトラムの広がりに起因する温度誤差を小さくできて、高精度の温度補正が行える。 As a result, the temperature calibration process can be simplified and the temperature error caused by the spread of the Raman scattering spectrum can be reduced, so that highly accurate temperature correction can be performed.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示すブロック図であり、図８と共通する部分には同一の記号を付して重複する説明は省略する。図１と図８の相違点は、図１では演算制御部７に温度補正部１２が接続されていることである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same parts as those in FIG. The difference between FIG. 1 and FIG. 8 is that a temperature correction unit 12 is connected to the calculation control unit 7 in FIG.
温度補正部１２は、スペクトラム広がり分布補正部１２１と、基準温度利用温度補正部１２２と、温度誤差補正部１２３とで構成されている。 The temperature correction unit 12 includes a spectrum spread distribution correction unit 121, a reference temperature use temperature correction unit 122, and a temperature error correction unit 123.
スペクトラム広がり分布補正部１２１は、スペクトラム分布の広がりによる誤差補正値を以下のようにして求める。 The spectrum spread distribution correction unit 121 obtains an error correction value due to the spread of the spectrum distribution as follows.
まず、ラマンスペクトラムの広がりがあるストークス光ＳＴを受光素子で受信したときの強度ＳＴＰ（Ｔ）を式（５）に基づいて計算する。 First, the intensity STP (T) when the Stokes light ST having a broadened Raman spectrum is received by the light receiving element is calculated based on the equation (5).
また、ラマンスペクトラムの広がりがあるアンチストークス光ＡＳを受光素子で受信したときの強度ＡＳＰ（Ｔ）を式（６）に基づいて計算する。 Further, the intensity ASP (T) when the anti-Stokes light AS having a broadened Raman spectrum is received by the light receiving element is calculated based on the equation (6).
ＳＴ（ω） ：ストークス光ＳＴのスペクトラム特性
ＡＳＰ（ω）：アンチストークス光ＡＳのスペクトラム特性
ω０ ：光信号の中心周波数
ω ：ラマンシフト周波数
ω１，ω２：ストークス光ラマンシフト周波数の下限，上限
ω３，ω４：アンチストークス光ラマンシフト周波数の下限，上限
ｈ ：プランク定数（6.626×10-34 Js）
ｋ ：ボルツマン定数（1.38×10-23 JK-1）
ST (ω): Spectrum characteristic of Stokes light ST ASP (ω): Spectrum characteristic of anti-Stokes light AS ω0: Center frequency of optical signal ω: Raman shift frequency ω1, ω2: Lower limit and upper limit of Stokes light Raman shift frequency ω3 ω4: Lower and upper limits of anti-Stokes light Raman shift frequency h: Planck's constant (6.626 × 10 −34 Js)
k: Boltzmann constant (1.38 × 10 -23 JK -1 )
これらストークス光強度とアンチストークス強度の強度比を式（７）により各温度毎に計算する。
Ｇ（Ｔ）＝ＡＳＰ（Ｔ）/ＳＴＰ（Ｔ） （７）
The intensity ratio between the Stokes light intensity and the anti-Stokes intensity is calculated for each temperature by the equation (7).
G (T) = ASP (T) / STP (T) (7)
温度校正点としてＴ１(ｋ),Ｔ２(ｋ)が選択された場合のその２点の強度比のデータから、温度計算に用いるラマンシフト周波数を式（８）により求める。なお式（８）は、式（１）を展開することにより求められる。 The Raman shift frequency used for the temperature calculation is obtained from Equation (8) from the intensity ratio data at the two points when T1 (k) and T2 (k) are selected as the temperature calibration points. Equation (8) is obtained by expanding Equation (1).
上記で求めたラマンシフト周波数と、式（７）で得られたストークス/アンチストークス強度比を使い、式（９）を使って温度値を計算する。式（９）はラマンスペクトラムが線スペクトラムであることを前提にしている式（３）が元になっている。 Using the Raman shift frequency obtained above and the Stokes / anti-Stokes intensity ratio obtained in Equation (7), the temperature value is calculated using Equation (9). Formula (9) is based on Formula (3), which assumes that the Raman spectrum is a line spectrum.
Ｔｒ（Ｔ）は実際の温度がＴのときにラマン散乱スペクトラムが線スペクトラムであると仮定したときの温度計算値となり、ラマン散乱スペクトラム分布を考慮しないことによる温度計算誤差は、
ΔＴ（Ｔ）＝Ｔｒ（Ｔ）−Ｔ
となる。これが温度Ｔのときの誤差補正値となる。
Tr (T) is a temperature calculation value when it is assumed that the Raman scattering spectrum is a line spectrum when the actual temperature is T, and the temperature calculation error due to not considering the Raman scattering spectrum distribution is
ΔT (T) = Tr (T) −T
It becomes. This is an error correction value at the temperature T.
図２は２５℃と３００℃で温度校正を行った場合の誤差補正値例図、図３は２５℃と１００℃で温度校正を行った場合の誤差補正値例図である。広い温度範囲での測定を考えた場合、２点の温度校正点の差が小さいと誤差補正値は大きくなる。そこで、従来の構成では、このような影響を少なくするために、可能な限り２点の温度差を大きくして温度校正を行う必要があった。 FIG. 2 is an example of error correction values when temperature calibration is performed at 25 ° C. and 300 ° C., and FIG. 3 is an example of error correction values when temperature calibration is performed at 25 ° C. and 100 ° C. When considering measurement in a wide temperature range, the error correction value increases if the difference between the two temperature calibration points is small. Therefore, in the conventional configuration, in order to reduce such influence, it is necessary to perform temperature calibration by increasing the temperature difference between the two points as much as possible.
図４は、ラマンスペクトラムの広がりによる誤差の補正例図である。図４の例では温度校正を２５℃と１００℃で行っている。ラマンスペクトラムの広がりによる誤差を補正する前は、温度校正点の外側である２００℃付近で約１℃の温度誤差が出ていたが、補正により２００℃付近の温度誤差は約０．２℃と小さくなっている。
これは、本来は温度測定誤差を小さくするために温度校正をできるだけ広い温度幅（たとえば２５℃と２００℃）で行う必要があったが、ラマンスペクトラムの広がりによる誤差の補正を行うことで、より温度校正が実施しやすい狭い温度幅（たとえば２５℃と１００℃）での温度校正でも高精度の温度測定ができることを示している。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of correcting an error due to the spread of the Raman spectrum. In the example of FIG. 4, temperature calibration is performed at 25 ° C. and 100 ° C. Before the error due to the spread of the Raman spectrum was corrected, a temperature error of about 1 ° C. occurred around 200 ° C. outside the temperature calibration point, but the temperature error near 200 ° C. was about 0.2 ° C. due to the correction. It is getting smaller.
Originally, it was necessary to perform temperature calibration with as wide a temperature range as possible (for example, 25 ° C. and 200 ° C.) in order to reduce the temperature measurement error, but by correcting the error due to the spread of the Raman spectrum, This shows that high-precision temperature measurement can be performed even with temperature calibration within a narrow temperature range (for example, 25 ° C. and 100 ° C.) at which temperature calibration is easy to be performed.
基準温度利用温度補正部１２２は、温度センサとして用いる光ファイバ３の近傍に設けられた基準温度計１１の温度測定データと以下に説明する補正式を用いて装置本体の演算制御部７で演算される温度値に対する補正を行い、高精度の温度測定結果を出力する。なお、図１の基準温度計１１と基準温度利用温度補正部１２２を接続している破線は、オフラインで基準温度計１１の温度測定データを基準温度利用温度補正部１２２に取り込むことを表している。 The reference temperature utilization temperature correction unit 122 is calculated by the calculation control unit 7 of the apparatus main body using the temperature measurement data of the reference thermometer 11 provided in the vicinity of the optical fiber 3 used as the temperature sensor and the correction formula described below. The temperature value is corrected and a highly accurate temperature measurement result is output. The broken line connecting the reference thermometer 11 and the reference temperature use temperature correction unit 122 in FIG. 1 represents that the temperature measurement data of the reference thermometer 11 is taken into the reference temperature use temperature correction unit 122 offline. .
基準温度利用温度補正部１２２による温度補正は、以下の手順で行う。
まず、従来と同様に、アンチストークス光ＡＳとストークス光ＳＴの強度比と装置本体に内蔵された温度基準部９に設けられている温度計１０の測定データを用い、式（４）に基づき温度値Ｔを求める。
The temperature correction by the reference temperature use temperature correction unit 122 is performed according to the following procedure.
First, as in the conventional case, using the intensity ratio of the anti-Stokes light AS and the Stokes light ST and the measurement data of the thermometer 10 provided in the temperature reference unit 9 built in the apparatus body, the temperature is calculated based on the equation (4). Find the value T.
次に、式（４）により求めた温度値Ｔに対し、以下の補正式を用いて補正を行う。 Next, the temperature value T obtained by the equation (4) is corrected using the following correction equation.
ここで、ω1は温度センサとして用いる光ファイバ３のラマンシフト周波数に相当し、式（１１）で演算される値を用いる。 Here, ω 1 corresponds to the Raman shift frequency of the optical fiber 3 used as the temperature sensor, and a value calculated by Expression (11) is used.
ω1 ：真のラマンシフト周波数
ωr ：温度基準部９のラマンシフト周波数
Ｔ ：補正前の装置で計算した温度(K)
Ｔ1，Ｔ2 ：基準温度計１１で測定した基準温度値（K)
Ｔ1'，Ｔ2'：基準温度がＴ1，Ｔ2の時の補正前の測定温度値(K)
ω 1 : True Raman shift frequency ω r : Raman shift frequency of the temperature reference unit T: Temperature calculated by the device before correction (K)
T 1 , T 2 : Reference temperature value (K) measured by the reference thermometer 11
T 1 ', T 2 ': Measurement temperature value (K) before correction when the reference temperature is T 1 , T 2
上記式（１１）は２点温度校正時に用いる式であるが、温度センサとして用いる光ファイバ３のラマンシフト周波数ω1があらかじめ分かっている場合は、（１１）式によるω1の計算は不要となり、Ｔ1およびＴ1'のみを使用した１点温度での校正が可能となる。 The above equation (11) is an equation used at the time of two-point temperature calibration. However, when the Raman shift frequency ω 1 of the optical fiber 3 used as the temperature sensor is known in advance, the calculation of ω 1 by the equation (11) becomes unnecessary. , Calibration at one point temperature using only T 1 and T 1 ′ is possible.
式（１０）を使って補正することで、シフト周波数の微調整や、係数、オフセットによる調整が不要となり、パラメータの追い込みも不要で、校正が短時間で行える。また校正による誤差も少なくなる。以下に、式（１０）に基づく補正について説明する。 By correcting using the equation (10), fine adjustment of the shift frequency, adjustment by coefficient and offset are unnecessary, parameter tracking is unnecessary, and calibration can be performed in a short time. Also, errors due to calibration are reduced. Below, the correction | amendment based on Formula (10) is demonstrated.
（１）式から、温度基準部９が内蔵されている装置本体から出力されるアンチストークス光（ＡＳ）とストークス光（ＳＴ）との強度比は、以下の式で表せる。 From the equation (1), the intensity ratio between the anti-Stokes light (AS) and the Stokes light (ST) output from the apparatus main body in which the temperature reference unit 9 is built can be expressed by the following equation.
ここで、
Gr(T0)：温度基準部９の温度Ｔ0 の時に温度基準部から出力されるAS/ST光の強度比
Gas ：ASとST系の利得比
ω0 ：光信号の周波数
ωr ：温度基準部９のラマンシフト周波数
であり、Ｌrは式（１３）で表される。
here,
Gr (T 0 ): Intensity ratio of AS / ST light output from the temperature reference unit at the temperature T 0 of the temperature reference unit 9
G as : Gain ratio of AS and ST system ω 0 : Frequency of optical signal ω r : Raman shift frequency of temperature reference unit 9, L r is expressed by equation (13).
一方、演算制御部７でＡＳ、ＳＴの光強度比{(Ias/Ist)＝Ｇ}から温度Ｔを計算するのにあたっては、（１４）式で計算される。 On the other hand, when calculating the temperature T from the light intensity ratio of AS and ST {(Ias / Ist) = G} in the arithmetic control unit 7, it is calculated by the equation (14).
ここで、ωdは演算制御部７で温度計算パラメータとして使用したラマンシフト周波数である。 Here, ω d is a Raman shift frequency used as a temperature calculation parameter in the arithmetic control unit 7.
温度センサとして用いる光ファイバ３の温度がＴrの時の光強度比{(Ias/Ist)＝Ｇ1(Ｔr)}は（１５）式のようになる。 The light intensity ratio {(Ias / Ist) = G 1 (T r )} when the temperature of the optical fiber 3 used as the temperature sensor is T r is given by equation (15).
ここで、（１５）式におけるＬ１は（１６）式で表される。 Here, L1 in the equation (15) is expressed by the equation (16).
（１６）式において、
ω1 ：温度センサとして用いる光ファイバ３の真のラマンシフト周波数
ΔＧc ：装置本体と光ファイバ３を接続するコネクタのＡＳ光とＳＴ光との損失比
である。
In the equation (16),
ω 1 : True Raman shift frequency of optical fiber 3 used as a temperature sensor ΔG c : Loss ratio between AS light and ST light of a connector connecting the apparatus main body and optical fiber 3.
（１４）、（１５）式より、光ファイバ３の温度がＴrの時に演算制御部７で計算される温度Ｔは、（１７）式のように表せる。 From the equations (14) and (15), the temperature T calculated by the arithmetic control unit 7 when the temperature of the optical fiber 3 is T r can be expressed as the following equation (17).
（１７）式から、本体内部のシフト周波数（ωr）と計算に用いるシフト周波数（ωd）が等しい場合、右辺のＴ0に関係する項は消えて、温度センサとして用いる光ファイバ３の温度計算値は本体の温度に依存しないことになる。従って、本体温度が変動した場合でも測定値が変動しないようにするには、温度計算に用いるシフト周波数として、本体温度基準部９に用いる光ファイバの真のシフト周波数の値を使う必要がある。 From the equation (17), when the shift frequency (ω r ) inside the main body is equal to the shift frequency (ω d ) used for the calculation, the term related to T 0 on the right side disappears and the temperature of the optical fiber 3 used as the temperature sensor The calculated value does not depend on the temperature of the main body. Therefore, in order to prevent the measurement value from fluctuating even when the main body temperature fluctuates, it is necessary to use the true shift frequency value of the optical fiber used for the main body temperature reference section 9 as the shift frequency used for the temperature calculation.
本体温度基準部９に用いる光ファイバのシフト周波数が既知で、温度計算に用いるシフト周波数と一致しているものとして、温度センサとして用いる光ファイバ３の温度校正について説明する。 The temperature calibration of the optical fiber 3 used as a temperature sensor will be described assuming that the shift frequency of the optical fiber used for the main body temperature reference unit 9 is known and matches the shift frequency used for temperature calculation.
（１７）式において、ωd＝ωrとすると、温度測定値Ｔは以下のようになる。 In the equation (17), if ω d = ω r , the measured temperature value T is as follows.
光ファイバ３のラマンシフト周波数ω1は、基準温度計１１により同じ場所で２点の基準温度Ｔ1，Ｔ2を測定して演算制御部７で演算した値Ｔ1'，Ｔ2'を用いることにより、（１１）式にしたがって補正演算できる。 As the Raman shift frequency ω 1 of the optical fiber 3, values T 1 ′ and T 2 ′ obtained by measuring the two reference temperatures T 1 and T 2 at the same place by the reference thermometer 11 and calculating by the calculation control unit 7 are used. Thus, the correction calculation can be performed according to the equation (11).
最初の温度計算は、次式（１９）で行う。 The first temperature calculation is performed by the following equation (19).
ここで
Ｔr ：実際の温度（基準温度計１１で測定した温度）
Ｇ1(Ｔr)：光ファイバ３（温度Ｔr）で測定したＡＳ/ＳＴ比
Ｇr(Ｔ0)：温度基準部９（温度基準Ｔ0）で測定した温度基準部９のＡＳ/ＳＴ比
ωr ：温度計算に使うラマンシフト周波数（＝温度基準部９のラマンシフト周波数）
Where T r : actual temperature (temperature measured with reference thermometer 11)
G 1 (T r ): AS / ST ratio measured with optical fiber 3 (temperature T r ) G r (T 0 ): AS / ST of temperature reference section 9 measured with temperature reference section 9 (temperature reference T 0 ) Ratio ω r : Raman shift frequency used for temperature calculation (= Raman shift frequency of temperature reference section 9)
（１９）式で計算される温度（Ｔ）を（１２）、（１５）式を使って分解すると、（２０）式のようになる。 When the temperature (T) calculated by equation (19) is decomposed using equations (12) and (15), equation (20) is obtained.
（２０）式からＴとＴrの関係を逆に求めると（２１）式のようになる。 If the relationship between T and T r is obtained in reverse from equation (20), equation (21) is obtained.
（２１）式は、演算制御部７で計算された温度Ｔから真の温度Ｔrを導き出す式となる。ここで、Ｘ＝−log(Ｌ1)＋log(Ｌr)−log(ΔＧc)とすると、Ｘは光ファイバ３の近傍に設けられた基準温度計１１の温度測定データから求めることができる。 Expression (21) is an expression for deriving the true temperature Tr from the temperature T calculated by the arithmetic control unit 7. Here, if X = −log (L 1 ) + log (L r ) −log (ΔG c ), X can be obtained from temperature measurement data of the reference thermometer 11 provided in the vicinity of the optical fiber 3.
光ファイバ３の実温度Ｔrとそのときに演算制御部７で計算された温度Ｔとの関係は、式（１８）を書き直すと（２０）式のようになる。 The relationship between the actual temperature T r of the optical fiber 3 and the temperature T calculated at that time by the calculation control unit 7 is expressed by equation (20) when equation (18) is rewritten.
基準温度計１１で測定した基準温度Ｔ1が既知で、そのときの温度計算値がＴ1'であったとすると、Ｘは（２２）式から（２３）式のように求められる。 Assuming that the reference temperature T 1 measured by the reference thermometer 11 is known and the calculated temperature value at that time is T 1 ′, X can be obtained from Equation (22) to Equation (23).
これら（２１）式と（２３）式を組み合わせることにより、（１０）式に示した温度校正の演算式を（２４）式に示すように導くことができる。 By combining these formulas (21) and (23), the temperature calibration calculation formula shown in formula (10) can be derived as shown in formula (24).
Ｔ：演算制御部７で計算した補正前の温度計算値(K)
Ｔ1：基準温度計１１で測定した基準温度値(K)
Ｔ1'：基準温度がＴ1の時の補正前の測定温度値(K)
ω1：光ファイバ３の真のラマンシフト周波数
ωr：温度基準部９のラマンシフト周波数
T: Calculated temperature before correction (K) calculated by the calculation control unit 7
T 1 : Reference temperature value (K) measured by the reference thermometer 11
T 1 ': Measurement temperature value before correction when the reference temperature is T 1 (K)
ω 1 : True Raman shift frequency of the optical fiber 3 ω r : Raman shift frequency of the temperature reference unit 9
このように温度校正の（２４）式を導く過程で、補正後の温度Ｔrの計算がＡＳ光、ＳＴ光の損失差ΔＧcに無関係なことが明らかである。これは、補正によって、装置本体と温度センサとして用いる光ファイバ３の接続部分における損失の影響も補正されていることを示している。 In the process leading to such a temperature calibration (24), calculation AS light temperature T r after correction, be irrelevant to loss difference ΔGc of ST light it is evident. This indicates that the influence of the loss in the connection portion of the optical fiber 3 used as the apparatus main body and the temperature sensor is also corrected by the correction.
（２４）式は基本的に１点での温度校正の式であって、センサとして用いる光ファイバ３のラマンシフト周波数ω1があらかじめ分かっている場合に適用できる。ラマンシフト周波数ω1が分からない場合は、以下に説明するように、（１１）式を使い２点温度校正によりω1を計算すればよい。 The equation (24) is basically a temperature calibration equation at one point and can be applied when the Raman shift frequency ω 1 of the optical fiber 3 used as a sensor is known in advance. If the Raman shift frequency ω 1 is not known, ω 1 may be calculated by two-point temperature calibration using equation (11) as described below.
（１）式から、（２５）式が得られる。 From Expression (1), Expression (25) is obtained.
温度センサとして用いる光ファイバ３の真のラマンシフト周波数がω1で、真の温度Ｔ1の時に補正前の測定温度値としてＴ1'と計算されたとすると次式が成り立つ。 If the true Raman shift frequency of the optical fiber 3 used as the temperature sensor is ω 1 and the measured temperature value before correction is calculated as T 1 ′ at the true temperature T 1 , the following equation is established.
また、温度センサとして用いる光ファイバ３の真のラマンシフト周波数がω1で、真の温度Ｔ2の時に補正前の測定温度値としてＴ2'と計算されたとすると次式が成り立つ。 If the true Raman shift frequency of the optical fiber 3 used as the temperature sensor is ω 1 and the measured temperature value before correction is calculated as T 2 ′ at the true temperature T 2 , the following equation is established.
（２６）式の両辺から（２７）式の両辺を差し引くと、（２８）式が得られる。 By subtracting both sides of equation (27) from both sides of equation (26), equation (28) is obtained.
この（２８）式から、２点温度校正時に用いる（１１）式と同様な（２９）式が得られる。 From this equation (28), the same equation (29) as the equation (11) used in the two-point temperature calibration can be obtained.
ω1 ：センサ部３の真のラマンシフト周波数
ωr ：温度基準部９のラマンシフト周波数
Ｔ ：補正前の装置で計算した温度(K)
Ｔ1，Ｔ2 ：基準温度計１１で測定した基準温度値（K)
Ｔ1'，Ｔ2'：基準温度がＴ1，Ｔ2の時の補正前の装置で計算した温度(K)
ω 1 : True Raman shift frequency of sensor unit 3 ω r : Raman shift frequency of temperature reference unit 9 T: Temperature (K) calculated by the device before correction
T 1 , T 2 : Reference temperature value (K) measured by the reference thermometer 11
T 1 ', T 2 ': Temperature (K) calculated by the device before correction when the reference temperature is T 1 , T 2
図５は、演算制御部７と基準温度利用温度補正部１２２の具体例を示すブロック図である。 FIG. 5 is a block diagram illustrating specific examples of the arithmetic control unit 7 and the reference temperature use temperature correction unit 122.
まず、演算制御部７は、式（４）で表される温度演算を行う温度演算部７ａを中心に、プランク定数ｈおよびボルツマン定数ｋを格納する定数格納部７ｂ、装置内部の基準温度部９のラマンシフト周波数ωr を格納する内部基準温度部ラマンシフト周波数格納部７ｃ、装置内部の基準温度部９の温度測定値Ｔ0を格納する内部基準温度格納部７ｄ、装置内部の基準温度部９における光強度比Ｇ0(Ｔ0)を演算する内部基準温度部光強度比演算部７ｅ、温度センサとして用いる光ファイバ３の光強度比Ias/Istを演算するセンサ光強度比演算部７ｆなどで構成されている。 First, the calculation control unit 7 is centered on the temperature calculation unit 7a that performs the temperature calculation represented by the equation (4), the constant storage unit 7b that stores the Planck constant h and the Boltzmann constant k, and the reference temperature unit 9 inside the apparatus. The internal reference temperature part Raman shift frequency storage part 7c for storing the Raman shift frequency ω r of the device, the internal reference temperature storage part 7d for storing the temperature measurement value T 0 of the reference temperature part 9 inside the apparatus, and the reference temperature part 9 inside the apparatus An internal reference temperature part light intensity ratio calculating part 7e for calculating the light intensity ratio G 0 (T 0 ) in the sensor, a sensor light intensity ratio calculating part 7f for calculating the light intensity ratio Ias / Ist of the optical fiber 3 used as the temperature sensor, etc. It is configured.
そして、基準温度利用温度補正部１２２は、式（１０）および式（２４）で表される温度補正演算を行う温度補正演算部１２２ａを中心に、演算制御部７の温度演算部７ａで演算された温度Ｔを格納する演算温度格納部１２２ｂ、装置内部の基準温度部９のラマンシフト周波数ωr を格納する内部基準温度部ラマンシフト周波数格納部１２２ｃ、温度センサとして用いる光ファイバ３の近傍に設けられた基準温度計１１で測定した基準温度Ｔ1，Ｔ2を格納するセンサ基準温度格納部１２２ｄ、基準温度がＴ1，Ｔ2の時の補正前の測定温度値Ｔ1'，Ｔ2'を格納するセンサ基準温度部演算温度格納部１２２ｅ、温度センサとして用いる光ファイバ３のラマンシフト周波数ω1を演算するセンサラマンシフト周波数演算部１２２ｆなどで構成されている。 The reference temperature utilization temperature correction unit 122 is calculated by the temperature calculation unit 7a of the calculation control unit 7 around the temperature correction calculation unit 122a that performs the temperature correction calculation represented by the equations (10) and (24). A calculation temperature storage unit 122b for storing the temperature T, an internal reference temperature unit Raman shift frequency storage unit 122c for storing the Raman shift frequency ω r of the reference temperature unit 9 inside the apparatus, and an optical fiber 3 used as a temperature sensor. Sensor reference temperature storage unit 122d for storing reference temperatures T 1 and T 2 measured by the reference thermometer 11 measured, measured temperature values T 1 'and T 2 ' before correction when the reference temperatures are T 1 and T 2 sensor reference temperature unit calculating temperature storage unit 122e that stores, is constituted by a sensor Raman shift frequency calculation unit 122f for calculating a Raman shift frequency omega 1 of the optical fiber 3 is used as a temperature sensor There.
図６は、本発明の補正式による温度補正の効果例を示す説明図である。この例で使用した補正式のパラメータは、以下のとおりである。
補正前の温度計算に用いたラマンシフト周波数ωr:72.4×1012 (rad/Hz)
実温度Ｔ1,Ｔ2： 295.85(K) (22.7(℃))、521.25(K) (248.1(℃))
温度補正前の温度計算値Ｔ1',Ｔ2'： 298.15(K) (25.0(℃)), 540.25 ( 267.1(℃))
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the effect of temperature correction by the correction formula of the present invention. The parameters of the correction formula used in this example are as follows.
Raman shift frequency ω r used for temperature calculation before correction: 72.4 × 10 12 (rad / Hz)
Actual temperature T 1, T 2: 295.85 ( K) (22.7 (℃)), 521.25 (K) (248.1 (℃))
Calculated temperature T 1 ', T 2 ' before temperature correction: 298.15 (K) (25.0 (℃)), 540.25 (267.1 (℃))
補正前の温度測定誤差は、実際の温度１００℃で約６℃、２５０℃で約１９℃と、大きくなっている。これは、装置本体と温度センサとして用いる光ファイバ３の接続損失による誤差および装置本体内部の温度基準部９に用いている光ファイバのラマンシフト周波数と温度センサとして用いる光ファイバ３のラマンシフト周波数との差によるものと考えられる。これに対し、本発明による補正式を用いた補正後の温度測定誤差は、実際の温度１００℃で−０．１℃以下になって２５０℃ではほぼ０℃と小さくなり、大幅に改善されている。 The temperature measurement error before correction is as large as about 6 ° C. at an actual temperature of 100 ° C. and about 19 ° C. at 250 ° C. This is because of the error due to the connection loss between the apparatus main body and the optical fiber 3 used as the temperature sensor, the Raman shift frequency of the optical fiber used in the temperature reference section 9 inside the apparatus main body, and the Raman shift frequency of the optical fiber 3 used as the temperature sensor. This is considered to be due to the difference. On the other hand, the temperature measurement error after the correction using the correction formula according to the present invention is less than −0.1 ° C. at an actual temperature of 100 ° C. and is almost 0 ° C. at 250 ° C. Yes.
なお、上記実施例では、温度センサとして用いる光ファイバ３の近傍に基準温度計１１を配置し、その温度測定データをオフラインで取得して演算制御部７の計算パラメータとして使用する方法を示したが、装置本体と温度センサとして用いる光ファイバ３との接続損失が変動してしまうような場合には、基準温度計１１のデータをリアルタイムに取り込み、温度補正式のパラメータをリアルタイムに変化させるようにしてもよい。 In the above embodiment, the reference thermometer 11 is disposed in the vicinity of the optical fiber 3 used as the temperature sensor, and the temperature measurement data is obtained offline and used as the calculation parameter of the arithmetic control unit 7. When the connection loss between the apparatus main body and the optical fiber 3 used as the temperature sensor fluctuates, the data of the reference thermometer 11 is fetched in real time, and the temperature correction equation parameter is changed in real time. Also good.
温度誤差補正部１２３は、基準温度利用温度補正部１２２で補正された温度値に対し、スペクトラム広がり分布補正部１２１によりあらかじめ求めておいたスペクトラム分布の広がりによる補正値による補正を行う。具体的には、基準温度利用温度補正部１２２で補正された温度値から、スペクトラム広がり分布補正部１２１により求めたスペクトラム分布の広がりによる誤差補正値を差し引くことにより、補正を行う。 The temperature error correction unit 123 corrects the temperature value corrected by the reference temperature use temperature correction unit 122 with a correction value based on the spread of the spectrum distribution obtained in advance by the spectrum spread distribution correction unit 121. Specifically, the correction is performed by subtracting the error correction value due to the spread of the spectrum distribution obtained by the spectrum spread distribution correction unit 121 from the temperature value corrected by the reference temperature utilization temperature correction unit 122.
このような構成によれば、基準温度利用温度補正部１２２において温度基準部の温度値をパラメータとした原理式から導かれた温度補正式による補正で温度が決定されるため、線形近似の場合に生じていた誤差は無くなり、校正作業は単純化されて短時間での校正が可能になるとともに、スペクトラム広がり分布補正部１２１で求められたラマンスペクトラム分布の広がりによる温度測定誤差補正値を用いて温度誤差補正部１２３で補正することにより、ラマンスペクトラム分布の広がりによる温度測定誤差を無くすことができ、高精度の温度分布測定結果を得ることができる。 According to such a configuration, the temperature is determined by correction using the temperature correction equation derived from the principle equation using the temperature value of the temperature reference portion as a parameter in the reference temperature use temperature correction unit 122. The error that has occurred is eliminated, the calibration operation is simplified and the calibration can be performed in a short time, and the temperature measurement error correction value obtained by the spread of the Raman spectrum distribution obtained by the spectrum spread distribution correction unit 121 is used. By correcting by the error correction unit 123, temperature measurement errors due to the spread of the Raman spectrum distribution can be eliminated, and a highly accurate temperature distribution measurement result can be obtained.
そして、正確な温度測定を行うのにあたり、従来はラマンスペクトラム広がりによる誤差の影響を少なくするため温度校正を行う２点の温度差をできるだけ大きく取る必要があったが、本発明ではラマンスペクトラム広がりによる誤差を補正するため温度校正を行う２点の温度差を小さくすることができる。 In order to accurately measure the temperature, conventionally, in order to reduce the influence of the error due to the spread of the Raman spectrum, it has been necessary to make the temperature difference between the two points to be temperature calibrated as large as possible. It is possible to reduce the temperature difference between the two points where temperature calibration is performed to correct the error.
以上説明したように、本発明は、光ファイバをセンサとして温度分布測定や故障検出などを行う光ファイバ温度分布測定装置の高精度化に好適である。 As described above, the present invention is suitable for increasing the accuracy of an optical fiber temperature distribution measuring apparatus that performs temperature distribution measurement, failure detection, and the like using an optical fiber as a sensor.
１ 光源
２ 光分波器
３ 光ファイバ
４st，４as Ｏ／Ｅ変換器
６st，６as Ａ／Ｄ変換器
７ 演算制御部
７ａ 温度演算部
７ｂ 定数格納部
７ｃ 内部基準温度部ラマンシフト周波数格納部
７ｄ 内部基準温度格納部
７ｅ 内部基準温度部光強度比演算部
７ｆ センサ光強度比演算部
８ パルス発生部
９ 温度基準部
１０ 温度計
１１ 基準温度計
１２ 温度補正部
１２１ スペクトラム広がり分布補正部
１２２ 基準温度利用温度補正部１
１２２ａ 温度補正演算部
１２２ｂ 演算温度格納部
１２２ｃ 内部基準温度部ラマンシフト周波数格納部
１２２ｄ センサ基準温度格納部
１２２ｅ センサ基準温度部演算温度格納部
１２２ｆ センサラマンシフト周波数演算部
１２３ 温度誤差補正部
１３ コネクタ接続部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Optical demultiplexer 3 Optical fiber 4st, 4as O / E converter 6st, 6as A / D converter 7 Calculation control part 7a Temperature calculation part 7b Constant storage part 7c Internal reference temperature part Raman shift frequency storage part 7d Internal Reference temperature storage section 7e Internal reference temperature section light intensity ratio calculation section 7f Sensor light intensity ratio calculation section 8 Pulse generation section 9 Temperature reference section 10 Thermometer 11 Reference thermometer 12 Temperature correction section 121 Spectral spread distribution correction section 122 Use of reference temperature Temperature correction unit 1
122a Temperature correction calculation unit 122b Calculation temperature storage unit 122c Internal reference temperature unit Raman shift frequency storage unit 122d Sensor reference temperature storage unit 122e Sensor reference temperature unit calculation temperature storage unit 122f Sensor Raman shift frequency calculation unit 123 Temperature error correction unit 13 Connector connection Part
Claims (4)
前記センサとして用いる光ファイバの近傍に設けた基準温度測定手段と、
この基準温度測定手段の温度測定データをパラメータとする補正式を用いて測定温度を補正する基準温度利用温度補正手段と、
ラマン散乱スペクトラムの広がりによる温度計算誤差を補正するスペクトラム広がり分布補正手段と、
前記基準温度利用温度補正手段で補正された温度値に対し、前記スペクトラム広がり分布補正手段によりあらかじめ求めておいたスペクトラム分布の広がりによる補正値による補正を行う温度誤差補正手段、
を設けたことを特徴とする光ファイバ温度分布測定装置。 In an optical fiber temperature distribution measuring device configured to measure a temperature distribution along the optical fiber using Raman backscattered light using an optical fiber as a sensor,
A reference temperature measuring means provided in the vicinity of an optical fiber used as the sensor;
A reference temperature using temperature correction means for correcting the measurement temperature using a correction formula using the temperature measurement data of the reference temperature measurement means as a parameter;
Spectral spread distribution correction means for correcting temperature calculation errors due to the spread of the Raman scattering spectrum;
Temperature error correction means for correcting the temperature value corrected by the reference temperature using temperature correction means with a correction value based on the spread of the spectrum distribution obtained in advance by the spectrum spread distribution correction means;
An optical fiber temperature distribution measuring device characterized by comprising:
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2944933A1 (en) * | 2014-05-13 | 2015-11-18 | Yokogawa Electric Corporation | Optical fiber temperature distribution measuring device |
| JP2016003905A (en) * | 2014-06-16 | 2016-01-12 | 横河電機株式会社 | Optical fiber temperature distribution measurement device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04318432A (en) * | 1991-04-17 | 1992-11-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Distribution temperature measuring method by optical fiber sensor |
| JPH11337420A (en) * | 1998-05-25 | 1999-12-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Method for measuring temperature by raman scattering light and temperature-measuring apparatus |
-
2010
- 2010-09-02 JP JP2010196706A patent/JP5382364B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04318432A (en) * | 1991-04-17 | 1992-11-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Distribution temperature measuring method by optical fiber sensor |
| JPH11337420A (en) * | 1998-05-25 | 1999-12-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Method for measuring temperature by raman scattering light and temperature-measuring apparatus |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2944933A1 (en) * | 2014-05-13 | 2015-11-18 | Yokogawa Electric Corporation | Optical fiber temperature distribution measuring device |
| JP2015215304A (en) * | 2014-05-13 | 2015-12-03 | 横河電機株式会社 | Optical fiber temperature distribution measurement device |
| US9631983B2 (en) | 2014-05-13 | 2017-04-25 | Yokogawa Electric Corporation | Optical fiber temperature distribution measuring device |
| JP2016003905A (en) * | 2014-06-16 | 2016-01-12 | 横河電機株式会社 | Optical fiber temperature distribution measurement device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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