JP2022085115A - Phase unwrapping program, phase unwrapping device, and phase unwrapping method - Google Patents

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Abstract

To provide a phase unwrapping program with which it is possible to make corrections to 2π or greater phase changes.SOLUTION: The present invention executes: a process of acquiring the data sequence of a phase difference caused by elongation/shrinkage of an optical fiber, regarding each sampling position of the optical fiber; a first process of performing phase unwrapping upon a first data sequence acquired regarding a first sampling position where phase wrapping is occurring and obtaining a second data sequence; and a second process of correcting, using a third data sequence acquired regarding a second sampling position that is lower in sensitivity to vibration than the first sampling position and at which a data sequence is acquired that has a prescribed degree of correlation between the first data sequence and itself, the data of the second data sequence so that the coefficient of correlation between the second and the third data sequences further increases, or correcting the data of the second data sequence so that an error between a model created from the third data sequence and a frequency response function and the second data sequence decreases.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本件は、位相アンラッピング処理プログラム、位相アンラッピング処理装置、および位相アンラッピング処理方法に関する。 The present invention relates to a phase unwrapping processing program, a phase unwrapping processing apparatus, and a phase unwrapping processing method.

光ファイバに光パルスを与えたときの後方レイリー散乱光のコヒーレントから、光ファイバ散乱位置の変形を伴う振動を測定する技術DAS(Distributed Acoustic Sensor)もしくはDVS(Distributed Vibration Sensor)が知られている(例えば、特許文献1~3参照)。DASは、レーザパルスの周期タイミングで光ファイバの各位置の振動情報を取得できる。DASは、主にパイプラインの監視や地質調査で使用される。DASは干渉法の原理を使っているため、π以上の位相差は折り返されてラッピングされて測定されてしまう。ラッピングされた測定値に対して位相アンラッピングを施す手法は、非特許文献1などで開示されている。 DAS (Distributed Acoustic Sensor) or DVS (Distributed Vibration Sensor), a technique for measuring vibration accompanied by deformation of the optical fiber scattering position, is known from the coherent of the rear Rayleigh scattered light when an optical pulse is applied to the optical fiber (Distributed Vibration Sensor). For example, see Patent Documents 1 to 3). The DAS can acquire vibration information at each position of the optical fiber at the periodic timing of the laser pulse. DAS is mainly used for pipeline monitoring and geological surveys. Since DAS uses the principle of the interferometry, the phase difference of π or more is folded and wrapped and measured. A method of performing phase unwrapping on a wrapped measured value is disclosed in Non-Patent Document 1 and the like.

特開2019-52938号公報JP-A-2019-52938 特表2018-504603号公報Special Table 2018-504603 特表2019-504323号公報Special Table 2019-504323 Gazette

Itoh, K. 1982. Analysis of the phase unwrapping algorithm. Appl. Opt. 21: 14 2470Itoh, K. 1982. Analysis of the phase unwrapping algorithm. Appl. Opt. 21: 14 2470

しかしながら、上記の位相アンラッピングでは、2π以上の位相変化に対して補正することが困難である。 However, in the above phase unwrapping, it is difficult to correct for a phase change of 2π or more.

1つの側面では、本件は、2π以上の位相変化に対して補正を行なうことができる位相アンラッピング処理プログラム、位相アンラッピング処理装置、および位相アンラッピング処理方法を提供することを目的とする。 In one aspect, it is an object of the present invention to provide a phase unwrapping processing program, a phase unwrapping processing apparatus, and a phase unwrapping processing method capable of performing correction for a phase change of 2π or more.

1つの態様では、位相アンラッピング処理プログラムは、コンピュータに、光ファイバの各サンプリング位置について、前記光ファイバの伸縮により生じる位相差のデータ列を取得する処理と、位相ラップが起きている第1サンプリング位置について取得された第1データ列に対して、位相アンラッピングを行なって第2データ列を求める第1の処理と、前記第1サンプリング位置よりも振動に対する感度が低くかつ前記第1データ列との間で所定の相関度を有するデータ列が取得される第2サンプリング位置について取得される第3データ列を用いて、前記第2データ列と前記第3データ列との相関係数がより大きくなるように前記第2データ列のデータを修正する、または、前記第3データ列と周波数応答関数とから作成されたモデルと前記第2データ列との誤差が小さくなるように前記第2データ列のデータを修正する第2の処理と、を実行させる。 In one embodiment, the phase unwrapping processing program causes the computer to acquire a data string of the phase difference caused by the expansion and contraction of the optical fiber at each sampling position of the optical fiber, and the first sampling in which phase wrap occurs. The first process of obtaining the second data string by performing phase unwrapping on the first data string acquired for the position, and the first data string having lower sensitivity to vibration than the first sampling position. The correlation coefficient between the second data string and the third data string is larger by using the third data string acquired for the second sampling position where the data string having a predetermined degree of correlation between the two is acquired. The data in the second data string is modified so that the data in the second data string becomes smaller, or the error between the model created from the third data string and the frequency response function and the second data string becomes smaller. The second process of modifying the data of is executed.

2π以上の位相変化に対して補正を行なうことができる。 Correction can be performed for a phase change of 2π or more.

(a)は振動測定装置の全体構成を表す概略図であり、(b)は演算装置のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。(A) is a schematic diagram showing the overall configuration of the vibration measuring device, and (b) is a block diagram for explaining the hardware configuration of the arithmetic unit. 振動測定の詳細について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detail of vibration measurement. 記憶部に記憶された時系列位相データを例示する図である。It is a figure which illustrates the time series phase data stored in the storage part. (a)は特定のサンプリング位置における位相差を例示する図であり、(b)は(a)の位相差が位相ラッピングされたものを例示する図であり、(c)は(b)の位相ラッピング結果についての位相アンラップ処理を例示する図である。(A) is a diagram illustrating the phase difference at a specific sampling position, (b) is a diagram illustrating the phase difference of (a) being phase-wrapped, and (c) is a diagram illustrating the phase of (b). It is a figure which illustrates the phase unwrap processing about the wrapping result. 位相差のウォーターフォール図である。It is a waterfall diagram of a phase difference. 振動測定装置の位相アンラッピング手法の一例を例示するフローチャートである。It is a flowchart which illustrates an example of the phase unwrapping method of a vibration measuring apparatus. (a)~(d)は位相アンラッピング手法の詳細を説明するための図である。(A) to (d) are diagrams for explaining the details of the phase unwrapping method. (a)~(d)は位相アンラッピング手法の詳細を説明するための図である。(A) to (d) are diagrams for explaining the details of the phase unwrapping method. 記憶部に記憶されているテーブルを例示する図である。It is a figure which illustrates the table stored in the storage part. 相関係数が大きくなるような最適化処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optimization process which increases the correlation coefficient. 振動測定装置の位相アンラッピング手法の他の例を例示するフローチャートである。It is a flowchart which exemplifies another example of the phase unwrapping method of a vibration measuring apparatus. 記憶部に記憶されているテーブルを例示する図である。It is a figure which illustrates the table stored in the storage part. (a)~(c)は伝達関数による位相アンラッピングを説明する図である。(A) to (c) are diagrams for explaining phase unwrapping by a transfer function. 振動測定システムを例示する図である。It is a figure which illustrates the vibration measurement system. 振動測定システムを例示する図である。It is a figure which illustrates the vibration measurement system.

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1(a)は、振動測定装置100の全体構成を表す概略図である。図1(a)で例示するように、振動測定装置100は、測定機10、演算装置20、光ファイバ30、表示装置40などを備える。測定機10は、レーザ11、光サーキュレータ12、検出器13などを備える。演算装置20は、指示部21、振動測定部22、記憶部23、第1データ取得部24、第1アンラッピング部25、第2データ取得部26、第2アンラッピング部27、分析部28などを備える。
(First Embodiment)
FIG. 1A is a schematic view showing the overall configuration of the vibration measuring device 100. As illustrated in FIG. 1A, the vibration measuring device 100 includes a measuring device 10, an arithmetic unit 20, an optical fiber 30, a display device 40, and the like. The measuring machine 10 includes a laser 11, an optical circulator 12, a detector 13, and the like. The arithmetic unit 20 includes an instruction unit 21, a vibration measurement unit 22, a storage unit 23, a first data acquisition unit 24, a first unwrapping unit 25, a second data acquisition unit 26, a second unwrapping unit 27, an analysis unit 28, and the like. To prepare for.

図1(b)は、演算装置20のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。図1(b)で例示するように、演算装置20は、CPU101、RAM102、記憶装置103、インタフェース104などを備える。これらの各機器は、バスなどによって接続されている。CPU(Central Processing Unit)101は、中央演算処理装置である。CPU101は、1以上のコアを含む。RAM(Random Access Memory)102は、CPU101が実行するプログラム、CPU101が処理するデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置103は、不揮発性記憶装置である。記憶装置103として、例えば、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ(SSD)、ハードディスクドライブに駆動されるハードディスクなどを用いることができる。CPU101が記憶装置103に記憶されている振動測定プログラムを実行することによって、演算装置20に、指示部21、振動測定部22、記憶部23、第1データ取得部24、第1アンラッピング部25、第2データ取得部26、第2アンラッピング部27、分析部28などが実現される。なお、演算装置20の各部は、専用の回路などのハードウェアであってもよい。 FIG. 1B is a block diagram for explaining the hardware configuration of the arithmetic unit 20. As illustrated in FIG. 1B, the arithmetic unit 20 includes a CPU 101, a RAM 102, a storage device 103, an interface 104, and the like. Each of these devices is connected by a bus or the like. The CPU (Central Processing Unit) 101 is a central processing unit. The CPU 101 includes one or more cores. The RAM (Random Access Memory) 102 is a volatile memory that temporarily stores a program executed by the CPU 101, data processed by the CPU 101, and the like. The storage device 103 is a non-volatile storage device. As the storage device 103, for example, a ROM (Read Only Memory), a solid state drive (SSD) such as a flash memory, a hard disk driven by a hard disk drive, or the like can be used. By executing the vibration measurement program stored in the storage device 103 by the CPU 101, the arithmetic unit 20 has an instruction unit 21, a vibration measurement unit 22, a storage unit 23, a first data acquisition unit 24, and a first unwrapping unit 25. , The second data acquisition unit 26, the second unwrapping unit 27, the analysis unit 28, and the like are realized. Each part of the arithmetic unit 20 may be hardware such as a dedicated circuit.

レーザ11は、半導体レーザなどの光源であり、指示部21の指示に従って所定の波長範囲のレーザ光を出射する。本実施形態においては、レーザ11は、所定の時間間隔で光パルス(レーザパルス)を出射する。光サーキュレータ12は、レーザ11が出射した光パルスを振動測定対象の光ファイバ30に導き、光ファイバ30から戻ってきた後方散乱光を検出器13に導く。 The laser 11 is a light source such as a semiconductor laser, and emits laser light in a predetermined wavelength range according to the instruction of the instruction unit 21. In the present embodiment, the laser 11 emits an optical pulse (laser pulse) at predetermined time intervals. The optical circulator 12 guides the optical pulse emitted by the laser 11 to the optical fiber 30 to be measured for vibration, and guides the backward scattered light returned from the optical fiber 30 to the detector 13.

光ファイバ30に入射した光パルスは、光ファイバ30内を伝搬する。光パルスは、伝搬方向に進行する前方散乱光および帰還方向に進行する後方散乱光(戻り光)を生成しながら徐々に減衰して光ファイバ30内を伝搬する。後方散乱光は、光サーキュレータ12に再度入射する。光サーキュレータ12に入射した後方散乱光は、検出器13に対して出射される。検出器13は、例えば、局部発信光との位相差を得るための受信機などである。 The optical pulse incident on the optical fiber 30 propagates in the optical fiber 30. The optical pulse gradually attenuates while generating forward scattered light traveling in the propagation direction and backscattered light (return light) traveling in the feedback direction, and propagates in the optical fiber 30. The backscattered light re-enters the optical circulator 12. The backscattered light incident on the optical circulator 12 is emitted to the detector 13. The detector 13 is, for example, a receiver for obtaining a phase difference from the locally transmitted light.

図2は、振動測定の原理について説明するための図である。図2で例示するように、レーザパルスが入射光として光ファイバ30に入射される。後方散乱光のうち入射光と同じ周波数であるレイリー散乱光である戻り光のコヒーレント光が、振動により位相がずれて光サーキュレータ12に戻ってくる。振動測定部22は、検出器13の検出結果に基づいて、各サンプリング位置における、光ファイバ30の伸縮により生じた位相差の時系列データ(以下、時系列位相データと称する。)を作成する。光ファイバ30の伸縮により生じる位相差は、例えば、時間的な変化で生じる位相差、場所の変化で生じる位相差、入射光の位相と後方散乱光の位相差等である。記憶部23は、振動測定部22が作成した各サンプリング位置における時系列位相データを記憶する。サンプリング位置とは、光ファイバ30の延伸方向において所定の間隔で定められた点または所定の間隔で定められた区画のことである。例えば、サンプリング位置とは、光ファイバ30の延伸方向において、1.25mごとに定められた点、または1.25mごとに定められ1.25m以下の長さを有する区画のことである。時系列位相データの各位相差は、各点で検出された位相差から得られたものであってもよく、各区画で検出された位相差の合計や平均から得られたものであってもよい。なお、光ファイバ30の端部で散乱した戻り光が戻ってくる前に次のレーザパルスを発振すると、戻り光が混ざって正しい測定が行えなくなるので、レーザパルスの最小周期は測定する光ファイバの長さによって決定される。 FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of vibration measurement. As illustrated in FIG. 2, a laser pulse is incident on the optical fiber 30 as incident light. Of the backward scattered light, the coherent light of the return light, which is Rayleigh scattered light having the same frequency as the incident light, shifts in phase due to vibration and returns to the optical circulator 12. The vibration measuring unit 22 creates time-series data (hereinafter referred to as time-series phase data) of the phase difference caused by the expansion and contraction of the optical fiber 30 at each sampling position based on the detection result of the detector 13. The phase difference caused by the expansion and contraction of the optical fiber 30 is, for example, a phase difference caused by a change in time, a phase difference caused by a change in location, a phase difference between incident light and backscattered light, and the like. The storage unit 23 stores the time-series phase data at each sampling position created by the vibration measurement unit 22. The sampling position is a point defined at a predetermined interval or a section defined at a predetermined interval in the stretching direction of the optical fiber 30. For example, the sampling position is a point defined every 1.25 m or a section defined every 1.25 m and having a length of 1.25 m or less in the stretching direction of the optical fiber 30. Each phase difference of the time series phase data may be obtained from the phase difference detected at each point, or may be obtained from the total or average of the phase differences detected in each section. .. If the next laser pulse is oscillated before the return light scattered at the end of the optical fiber 30 returns, the return light will be mixed and correct measurement will not be possible. Therefore, the minimum period of the laser pulse is the optical fiber to be measured. Determined by length.

図3は、記憶部23に記憶された時系列位相データを例示する図である。図3で例示するように、光ファイバ30の各位置(サンプリング位置)における位相差データ(ラジアン)が時刻ごとに記憶されている。 FIG. 3 is a diagram illustrating the time-series phase data stored in the storage unit 23. As illustrated in FIG. 3, phase difference data (radians) at each position (sampling position) of the optical fiber 30 are stored for each time.

各サンプリング位置における時系列位相データを用いて、振動測定を行うことができる。例えば、時系列位相データから、光ファイバ30の各サンプリング位置が単位時間当たりどれだけ変位したのかを表す振動データを計算することができる。この手法は、自己干渉法として知られている。干渉させる光を局部発信光にする場合と、後方散乱光同士にする場合で測定する物理量が異なる。前者は歪みに相当する位相差であり、後者は時間的な差をとることで歪み速度に対する位相差となる。位相差をレーザパルスの周期で取得することにより光ファイバ位置に対応した時系列の歪み振動データに変換できる。振動データを計算することができれば、振動源の位置の推定、振動源の種類(地震の種別、船の種別など)の推定、振動の伝達速度、振動源の速度、振動の種別(設備の異常振動、通常振動など)を推定することができるようになる。 Vibration measurement can be performed using the time series phase data at each sampling position. For example, from the time-series phase data, it is possible to calculate vibration data indicating how much each sampling position of the optical fiber 30 is displaced per unit time. This method is known as self-interferometry. The physical quantity to be measured differs depending on whether the light to be interfered is locally transmitted light or backscattered light. The former is the phase difference corresponding to the strain, and the latter is the phase difference with respect to the strain rate by taking a time difference. By acquiring the phase difference with the period of the laser pulse, it can be converted into time-series strain vibration data corresponding to the optical fiber position. If vibration data can be calculated, estimation of the position of the vibration source, estimation of the type of vibration source (earthquake type, ship type, etc.), vibration transmission speed, vibration source speed, vibration type (equipment abnormality) Vibration, normal vibration, etc.) can be estimated.

図4(a)は、特定のサンプリング位置における、上述した歪みに相当する位相差を例示する図である。横軸は経過時間を示し、縦軸は歪みに相当する位相差を示す。以下の図4(b)および図4(c)でも、横軸は経過時間を示し、縦軸は歪みに相当する位相差を示す。図4(a)で例示するように、時間の経過とともに位相差が変動している。 FIG. 4A is a diagram illustrating a phase difference corresponding to the above-mentioned distortion at a specific sampling position. The horizontal axis shows the elapsed time, and the vertical axis shows the phase difference corresponding to the strain. In FIGS. 4 (b) and 4 (c) below, the horizontal axis indicates the elapsed time, and the vertical axis indicates the phase difference corresponding to the strain. As illustrated in FIG. 4A, the phase difference fluctuates with the passage of time.

図4(b)は、図4(a)の位相差が位相ラッピングされたものを例示する図である。振動測定部22によって実際に取得される位相差は、図4(b)のようになる。位相ラッピングとは、位相差を-π(-3.14)から+π(+3.14)の範囲内に折り畳むラッピング処理のことである。図4(b)の測定値は図4(a)とは異なるものになってしまうため、この位相ラッピング処理結果に対して位相アンラッピングを施すことで、測定値を実際の歪みに対する位相差に補正することが求められる。 FIG. 4B is a diagram illustrating a phase difference of FIG. 4A with phase wrapping. The phase difference actually acquired by the vibration measuring unit 22 is as shown in FIG. 4 (b). Phase wrapping is a wrapping process that folds the phase difference within the range of −π (-3.14) to + π (+3.14). Since the measured value in FIG. 4 (b) is different from that in FIG. 4 (a), by performing phase unwrapping on the phase wrapping processing result, the measured value becomes the phase difference with respect to the actual distortion. It is required to correct.

図4(c)は、図4(b)の位相ラッピング結果について位相の変化量がπを超えた箇所に対して2πだけずらすことで補正する位相アンラップ処理を例示する図である。位相差が2π以上変化した場合には、正確に復元することは困難である。例えば、図4(c)の丸で囲まれた箇所は、図4(a)の波形と大幅に相違している。 FIG. 4C is a diagram illustrating a phase unwrap process in which the phase wrapping result of FIG. 4B is corrected by shifting the phase change amount by 2π with respect to a portion where the phase change amount exceeds π. When the phase difference changes by 2π or more, it is difficult to restore it accurately. For example, the circled portion in FIG. 4 (c) is significantly different from the waveform in FIG. 4 (a).

ここで、位相アンラッピング処理の一例について説明する。n番目の位相をs(n)とする。位相ラップの演算子をΦとする。この場合、下記式(1)および下記式(2)の関係が得られる。kは、2πの位相をいくつ加えるかを指定する変数である。

Figure 2022085115000002
Figure 2022085115000003
Here, an example of the phase unwrapping process will be described. Let s (n) be the nth phase. Let Φ be the phase wrap operator. In this case, the relationship between the following equation (1) and the following equation (2) can be obtained. k is a variable that specifies how many phases of 2π should be added.
Figure 2022085115000002
Figure 2022085115000003

位相の差分Δs(n)は、下記式(3)のように表すことができる。

Figure 2022085115000004
The phase difference Δs (n) can be expressed by the following equation (3).
Figure 2022085115000004

上記式(1)~(3)から、下記式(4)の関係が得られる。

Figure 2022085115000005
From the above equations (1) to (3), the relationship of the following equation (4) can be obtained.
Figure 2022085115000005

位相差分が-πから+πであると仮定すると、下記式(5)の関係が得られる。

Figure 2022085115000006
Assuming that the phase difference is from −π to + π, the relationship of the following equation (5) is obtained.
Figure 2022085115000006

したがって、下記式(6)の関係が得られる。

Figure 2022085115000007
Therefore, the relationship of the following equation (6) can be obtained.
Figure 2022085115000007

このように、位相差分がπ以上になる場合には、2πの位相差が加えられる。位相差分が-π以下になる場合には、-2πの位相差が加えられる。 In this way, when the phase difference is π or more, a phase difference of 2π is added. If the phase difference is -π or less, a phase difference of -2π is added.

図5は、位相差のウォーターフォール図である。図5において、横軸は光ファイバ30における入射端からの距離を示し、縦軸は経過時間を示し、濃淡は振動の大きさを表している。濃淡については、色が薄いほど(白いほど)プラスの歪み、すなわち伸びが大きいことを表し、色が濃いほど(黒いほど)マイナスの歪み、すなわち縮みが大きいことを表している。図5の例では、所定時刻に自然地震が発生している。当該自然地震が発生すると、光ファイバ30の各位置において振動が大きくなっている。 FIG. 5 is a waterfall diagram of the phase difference. In FIG. 5, the horizontal axis represents the distance from the incident end of the optical fiber 30, the vertical axis represents the elapsed time, and the shading represents the magnitude of vibration. As for the shade, the lighter the color (whiter), the more positive distortion, that is, the greater the elongation, and the darker the color (the darker the color), the more the negative distortion, that is, the greater the shrinkage. In the example of FIG. 5, a natural earthquake occurs at a predetermined time. When the natural earthquake occurs, the vibration becomes large at each position of the optical fiber 30.

一例として、光ファイバ30の伸縮は、数十cmから数mのサンプル間隔で取得される。振動測定装置100は、ウォーターフォール図を用いることで、自然地震のような波長の長い振動の伝搬を見やすく表現することができる。ここで、光ファイバ30の伸縮による位相差を測定する場合においては、光ファイバ30の被覆の素材や、敷設された環境によって感度すなわち周波数応答が異なるようになる。自然地震のような大規模の振動においても、大きな位相差が得られる箇所と、小さな位相差が得られる箇所とが存在する。大きな位相差が得られる箇所は、環境雑音の影響を受けやすい箇所であるが、感度の大きい箇所である。小さな位相差が得られる箇所は、環境雑音の影響を受けにくい箇所であるが、感度の小さい箇所である。光ファイバ30の状態の違いにより生じる感度の違いは、カップリングと呼ばれる。大きな位相差が得られるところでは、位相ラッピングしやすく、小さな位相差が得られるところでは、位相ラッピングしにくい。地震などの大規模な振動の場合、位相差の大きさの違いはあるが、振動の相関としては大きくなる。 As an example, the expansion and contraction of the optical fiber 30 is acquired at sample intervals of several tens of centimeters to several meters. By using the waterfall diagram, the vibration measuring device 100 can easily express the propagation of vibration having a long wavelength such as a natural earthquake. Here, when measuring the phase difference due to expansion and contraction of the optical fiber 30, the sensitivity, that is, the frequency response differs depending on the material of the coating of the optical fiber 30 and the environment in which the optical fiber 30 is laid. Even in a large-scale vibration such as a natural earthquake, there are places where a large phase difference can be obtained and places where a small phase difference can be obtained. The place where a large phase difference is obtained is a place that is easily affected by environmental noise, but is a place where the sensitivity is high. The place where a small phase difference can be obtained is a place that is not easily affected by environmental noise, but has a low sensitivity. The difference in sensitivity caused by the difference in the state of the optical fiber 30 is called coupling. Where a large phase difference can be obtained, phase wrapping is easy, and where a small phase difference can be obtained, phase wrapping is difficult. In the case of large-scale vibration such as an earthquake, there is a difference in the magnitude of the phase difference, but the correlation of vibration is large.

図6は、振動測定装置100の位相アンラッピング手法の一例を例示するフローチャートである。図7(a)~図7(d)および図8(a)~図8(d)は、本実施例における位相アンラッピング手法の詳細を説明するための図である。 FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a phase unwrapping method of the vibration measuring device 100. 7 (a) to 7 (d) and 8 (a) to 8 (d) are diagrams for explaining the details of the phase unwrapping method in this embodiment.

まず、前提条件として、図7(a)で例示するウォーターフォール図などを用いて、光ファイバ30のサンプリング位置ごとに、振動に対する感度と、他のサンプリング位置との相関度を事前に求めておく。図9は、記憶部23に記憶されているテーブルを例示する図である。図9で例示するように、サンプリング位置ごとに、振動に対する感度と、取得される時系列データと他のサンプリング位置で取得される時系列データとの相関度と、が記憶されている。このテーブルを参照することで、特定のサンプリング位置よりも振動に対する感度が低く、かつ、当該特定のサンプリング位置で取得される時系列データとの間で所定の相関度(例えば閾値以上となる相関度)を有する時系列データが取得されるサンプリング位置を特定することができるようになる。 First, as a precondition, the sensitivity to vibration and the degree of correlation with other sampling positions are obtained in advance for each sampling position of the optical fiber 30 by using the waterfall diagram illustrated in FIG. 7A. .. FIG. 9 is a diagram illustrating a table stored in the storage unit 23. As illustrated in FIG. 9, the sensitivity to vibration and the degree of correlation between the acquired time-series data and the time-series data acquired at other sampling positions are stored for each sampling position. By referring to this table, the sensitivity to vibration is lower than that of a specific sampling position, and the degree of correlation with the time-series data acquired at the specific sampling position (for example, the degree of correlation that exceeds the threshold value). ) Can be specified for the sampling position where the time series data is acquired.

第1データ取得部24は、記憶部23に記憶されている各サンプリング位置における時系列データを取得する(ステップS1)。次に、第1データ取得部24は、記憶部23に記憶されている各サンプリング位置における時系列データのうち、位相アンラッピングが必要な位相差時系列データを探す(ステップS2)。具体的には、第1データ取得部24は、位相ラッピングが生じている箇所の時系列データを探す。例えば、第1データ取得部24は、位相差が+π以上変化している箇所または位相差が-π以下変化している箇所、位相特異点などを、位相ラッピングが生じている箇所として特定する。図7(b)および図8(a)は、位相ラッピングが生じているサンプリング位置の時系列データAである。 The first data acquisition unit 24 acquires time-series data at each sampling position stored in the storage unit 23 (step S1). Next, the first data acquisition unit 24 searches for the phase difference time series data that requires phase unwrapping among the time series data stored in the storage unit 23 at each sampling position (step S2). Specifically, the first data acquisition unit 24 searches for time-series data at a location where phase wrapping occurs. For example, the first data acquisition unit 24 specifies a place where the phase difference changes by + π or more, a place where the phase difference changes by −π or less, a phase singular point, and the like as a place where phase wrapping occurs. 7 (b) and 8 (a) are time-series data A of sampling positions where phase wrapping occurs.

次に、第1アンラッピング部25は、ステップS1で取得された時系列データAに対して、上記式(1)~(6)で説明した位相アンラッピング処理を行なう(ステップS3)。図8(b)は、位相アンラッピング処理によって得られた結果を例示する図である。 Next, the first unwrapping unit 25 performs the phase unwrapping process described in the above equations (1) to (6) on the time series data A acquired in step S1 (step S3). FIG. 8B is a diagram illustrating the results obtained by the phase unwrapping process.

次に、第2データ取得部26は、時系列データAに対する参考情報を記憶部23から取得する(ステップS4)。参考情報は、時系列データAが取得されたサンプリング位置よりも振動に対する感度が低く、かつ、当該サンプリング位置で取得される時系列データとの間で所定の相関度を有する時系列データが取得されるサンプリング位置における時系列データBである。時系列データBの時間範囲幅および各時刻は、時系列データAと一致する。図7(c)および図8(c)は、時系列データBを例示する図である。 Next, the second data acquisition unit 26 acquires reference information for the time series data A from the storage unit 23 (step S4). As the reference information, time-series data having a lower sensitivity to vibration than the sampling position from which the time-series data A was acquired and having a predetermined degree of correlation with the time-series data acquired at the sampling position is acquired. It is time series data B at the sampling position. The time range width of the time series data B and each time coincide with the time series data A. 7 (c) and 8 (c) are diagrams illustrating the time series data B.

次に、第2アンラッピング部27は、時系列データAと時系列データBとの相関係数が大きくなるように、図7(b)の位相アンラッピング処理結果に対してさらに位相アンラッピングを試行する(ステップS5)。図10は、相関係数が大きくなるような最適化処理を説明するための図である。図10で例示するように、まず、時系列データAと時系列データBとの相関係数を、任意の窓幅(同一の時間範囲)で算出する。算出された相関係数が、ノイズを考慮した閾値を下回った場合、任意の時間以降のデータに±2πの整数倍を加えることで相関係数を大きくする。例えば、相関係数を最大化する。窓の位置をずらしながら補正することで全時間データを位相アンラッピングすることができる。 Next, the second unwrapping unit 27 further performs phase unwrapping on the phase unwrapping processing result of FIG. 7B so that the correlation coefficient between the time series data A and the time series data B becomes large. Try (step S5). FIG. 10 is a diagram for explaining an optimization process in which the correlation coefficient becomes large. As illustrated in FIG. 10, first, the correlation coefficient between the time-series data A and the time-series data B is calculated with an arbitrary window width (same time range). When the calculated correlation coefficient falls below the threshold value considering noise, the correlation coefficient is increased by adding an integral multiple of ± 2π to the data after an arbitrary time. For example, maximize the correlation coefficient. All-time data can be phase-unwrapped by correcting while shifting the position of the window.

次に、第2アンラッピング部27は、位相アンラッピング結果を分析部28に出力する(ステップS6)。分析部28は、例えば、記憶部23に記憶された各サンプリング位置における時系列データと、第2アンラッピング部27のアンラッピング処理結果とを用いて、各サンプリング位置における振動データを作成する。分析部28は、作成した振動データと、データベースなどに予め格納されたデータとを照合し、保存や分析を行う。例えば振動のスペクトルデータを照合すれば、振動源が何であるかを判断することができる。表示装置40は、分析部28による分析結果などを表示する。 Next, the second unwrapping unit 27 outputs the phase unwrapping result to the analysis unit 28 (step S6). The analysis unit 28 creates vibration data at each sampling position by using, for example, the time series data stored in the storage unit 23 at each sampling position and the unwrapping processing result of the second unwrapping unit 27. The analysis unit 28 collates the created vibration data with the data stored in advance in a database or the like, and stores and analyzes the data. For example, by collating the spectrum data of vibration, it is possible to determine what the vibration source is. The display device 40 displays the analysis result and the like by the analysis unit 28.

本実施例によれば、参考情報として、時系列データAが取得されたサンプリング位置よりも振動に対する感度が低いサンプリング位置における時系列データBが採用される。時系列データBでは、位相ラッピングが生じにくい。また、時系列データBは、時系列データAが取得されたサンプリング位置で取得される時系列データとの間で所定の相関度を有する時系列データが取得されるサンプリング位置における時系列データである。このような時系列データBに対して相関係数が高くなるように時系列データAに位相アンラッピングを施すことによって、時系列データAに2π以上の位相変化が生じていても、正確に時系列データAに対して補正を行なうことができるようになる。 According to this embodiment, as reference information, the time-series data B at the sampling position where the sensitivity to vibration is lower than the sampling position from which the time-series data A was acquired is adopted. In the time series data B, phase wrapping is unlikely to occur. Further, the time-series data B is time-series data at the sampling position where the time-series data having a predetermined correlation degree with the time-series data acquired at the sampling position where the time-series data A is acquired is acquired. .. By performing phase unwrapping on the time-series data A so that the correlation coefficient becomes higher with respect to the time-series data B, even if the time-series data A has a phase change of 2π or more, the time is accurate. The series data A can be corrected.

本実施例においては、振動測定部22が、光ファイバの各サンプリング位置について、前記光ファイバの伸縮により生じる位相差のデータ列を取得する取得部の一例である。第1アンラッピング部25が、位相ラップが起きている第1サンプリング位置について取得された第1データ列に対して、位相アンラッピングを行なって第2データ列を求める第1の処理部の一例である。時系列データAが第1データ列の一例である。第2アンラッピング部27が、前記第1サンプリング位置よりも振動に対する感度が低くかつ前記第1データ列との間で所定の相関度を有するデータ列が取得される第2サンプリング位置について取得される第3データ列を用いて、前記第2データ列と前記第3データ列との相関係数がより大きくなるように前記第2データ列のデータを修正する第2の処理部の一例である。時系列データBが、第3データ列の一例である。記憶部23が、前記各サンプリング位置における振動に対する感度と、前記各サンプリング位置同士のデータ列の相関度と、を記憶しておく記憶部の一例である。分析部28が、少なくとも前記第2の処理部の結果を用いて、前記各サンプリング位置の振動データを作成する分析部の一例である。表示装置40が、前記分析結果によって作成された前記振動データの分析結果を表示する表示装置の一例である。 In this embodiment, the vibration measuring unit 22 is an example of an acquisition unit that acquires a data string of a phase difference caused by expansion and contraction of the optical fiber at each sampling position of the optical fiber. In an example of the first processing unit, the first unwrapping unit 25 performs phase unwrapping on the first data string acquired for the first sampling position where the phase wrap occurs to obtain the second data string. be. Time series data A is an example of the first data string. The second unwrapping unit 27 is acquired for the second sampling position where a data string having a lower sensitivity to vibration than the first sampling position and having a predetermined degree of correlation with the first data string is acquired. This is an example of a second processing unit that modifies the data in the second data string so that the correlation coefficient between the second data string and the third data string becomes larger by using the third data string. The time series data B is an example of the third data string. The storage unit 23 is an example of a storage unit that stores the sensitivity to vibration at each sampling position and the degree of correlation between the data sequences of the sampling positions. The analysis unit 28 is an example of an analysis unit that creates vibration data at each sampling position using at least the result of the second processing unit. The display device 40 is an example of a display device that displays the analysis result of the vibration data created by the analysis result.

(変形例)
図11は、振動測定装置100の位相アンラッピング手法の他の例を例示するフローチャートである。
(Modification example)
FIG. 11 is a flowchart illustrating another example of the phase unwrapping method of the vibration measuring device 100.

まず、前提条件として、図7(a)で例示するウォーターフォール図などを用いて、光ファイバ30のサンプリング位置ごとに、振動に対する感度と、他のサンプリング位置との周波数応答関数を事前に求めておく。図12は、記憶部23に記憶されているテーブルを例示する図である。図12で例示するように、サンプリング位置ごとに、振動に対する感度と、取得される時系列データと他のサンプリング位置で取得される時系列データとの相関度と、他のサンプリング位置との周波数応答関数と、が記憶されている。このテーブルを参照することで、特定のサンプリング位置よりも振動に対する感度が低く、かつ、当該特定のサンプリング位置で取得される時系列データとの間で所定の相関度(例えば閾値以上となる相関度)を有する時系列データが取得されるサンプリング位置との周波数応答関数を特定することができるようになる。 First, as a precondition, the sensitivity to vibration and the frequency response function with other sampling positions are obtained in advance for each sampling position of the optical fiber 30 by using the waterfall diagram illustrated in FIG. 7A. back. FIG. 12 is a diagram illustrating a table stored in the storage unit 23. As illustrated in FIG. 12, for each sampling position, the sensitivity to vibration, the degree of correlation between the acquired time-series data and the time-series data acquired at other sampling positions, and the frequency response with other sampling positions. Functions and are stored. By referring to this table, the sensitivity to vibration is lower than that of a specific sampling position, and the degree of correlation with the time-series data acquired at the specific sampling position (for example, the degree of correlation that exceeds the threshold value). It becomes possible to specify the frequency response function with the sampling position from which the time series data having) is acquired.

第1データ取得部24は、記憶部23に記憶されている各サンプリング位置における時系列データを取得する(ステップS11)。次に、第1データ取得部24は、記憶部23に記憶されている各サンプリング位置における時系列データのうち、位相アンラッピングが必要な位相差時系列データを探す(ステップS12)。 The first data acquisition unit 24 acquires time-series data at each sampling position stored in the storage unit 23 (step S11). Next, the first data acquisition unit 24 searches for the phase difference time series data that requires phase unwrapping among the time series data stored in the storage unit 23 at each sampling position (step S12).

次に、第1アンラッピング部25は、ステップS11で取得された時系列データAに対して、上記式(1)~(6)で説明した位相アンラッピング処理を行なう(ステップS13)。 Next, the first unwrapping unit 25 performs the phase unwrapping process described in the above equations (1) to (6) on the time series data A acquired in step S11 (step S13).

次に、第2データ取得部26は、時系列データAに対する参考情報を取得する(ステップS14)。参考情報は、時系列データAが取得されたサンプリング位置よりも振動に対する感度が低く、かつ、当該サンプリング位置で取得される時系列データとの間で所定の相関度を有する時系列データが取得されるサンプリング位置における時系列データBである。また、参考情報は、当該時系列データBのサンプリング位置における周波数応答関数も含む。 Next, the second data acquisition unit 26 acquires reference information for the time series data A (step S14). As the reference information, time-series data having a lower sensitivity to vibration than the sampling position from which the time-series data A was acquired and having a predetermined degree of correlation with the time-series data acquired at the sampling position is acquired. It is time series data B at the sampling position. The reference information also includes a frequency response function at the sampling position of the time series data B.

次に、第2アンラッピング部27は、時系列データBと周波数応答関数とからモデルを作成する(ステップS15)。次に、第2アンラッピング部27は、時系列データAと、ステップS15で作成されたモデルとの誤差が小さくなるように、位相アンラッピングを試行する(ステップS16)。図13(a)~図13(c)は、光ファイバ30を用いて測定された位相差を線形システムとみなしたときの伝達関数による位相アンラッピングを説明する図である。まず、第2アンラッピング部27は、参考情報として選んだ時系列データB(図13(b))と、周波数応答関数すなわち伝達関数とから、参考となるモデルを作成する。第2アンラッピング部27は、作成したモデルと、通常の位相アンラッピングを施した時系列データA(図13(a))との誤差を求める。第2アンラッピング部27は、任意の時間以降のデータに±2πの整数倍を加えることで、当該誤差を小さくする。例えば、当該誤差を最小化する。図13(c)は、誤差の最小化によって得られた位相差である。 Next, the second unwrapping unit 27 creates a model from the time series data B and the frequency response function (step S15). Next, the second unwrapping unit 27 attempts phase unwrapping so that the error between the time series data A and the model created in step S15 becomes small (step S16). 13 (a) to 13 (c) are diagrams illustrating phase unwrapping by a transfer function when the phase difference measured using the optical fiber 30 is regarded as a linear system. First, the second unwrapping unit 27 creates a reference model from the time series data B (FIG. 13 (b)) selected as reference information and the frequency response function, that is, the transfer function. The second unwrapping unit 27 obtains an error between the created model and the time-series data A (FIG. 13A) to which normal phase unwrapping is applied. The second unwrapping unit 27 reduces the error by adding an integral multiple of ± 2π to the data after an arbitrary time. For example, the error is minimized. FIG. 13 (c) shows the phase difference obtained by minimizing the error.

なお、一般的な伝達関数においては、入力と出力とについて伝達信号を考えることが多いが、本変形例においては、あるサンプリング位置における信号を入力信号とし、別のサンプリング位置における信号を出力信号としている。 In a general transfer function, a transfer signal is often considered for an input and an output, but in this modification, a signal at a certain sampling position is used as an input signal and a signal at another sampling position is used as an output signal. There is.

次に、第2アンラッピング部27は、位相アンラッピング結果を分析部28に出力する(ステップS17)。 Next, the second unwrapping unit 27 outputs the phase unwrapping result to the analysis unit 28 (step S17).

本変形例によれば、参考情報として、時系列データAが取得されたサンプリング位置よりも振動に対する感度が低いサンプリング位置における時系列データBが採用される。また、当該時系列データBのサンプリング位置の周波数応答関数が採用される。時系列データBでは、位相ラッピングが生じにくい。また、時系列データBは、時系列データAが取得されたサンプリング位置で取得される時系列データとの間で所定の相関度を有する時系列データが取得されるサンプリング位置における時系列データである。このような時系列データBに対して、時系列データBと伝達関数とからモデルが作成される。作成されるモデルは、時系列データAの本来のデータに近づく。したがって、作成されたモデルとの誤差が小さくなるように時系列データAに位相アンラッピングを施すことによって、時系列データAに2π以上の位相変化が生じていても、正確に時系列データAに対して補正を行なうことができるようになる。 According to this modification, as reference information, the time-series data B at the sampling position where the sensitivity to vibration is lower than the sampling position from which the time-series data A was acquired is adopted. Further, the frequency response function of the sampling position of the time series data B is adopted. In the time series data B, phase wrapping is unlikely to occur. Further, the time-series data B is time-series data at the sampling position where the time-series data having a predetermined correlation degree with the time-series data acquired at the sampling position where the time-series data A is acquired is acquired. .. For such time-series data B, a model is created from the time-series data B and the transfer function. The model created approaches the original data of the time series data A. Therefore, by performing phase unwrapping on the time series data A so that the error with the created model becomes small, even if the time series data A has a phase change of 2π or more, the time series data A can be accurately converted. You will be able to make corrections to it.

本変形例においては、第2アンラッピング部27が、第1サンプリング位置よりも振動に対する感度が低くかつ第1データ列との間で所定の相関度を有するデータ列が取得される第2サンプリング位置について取得される第3データ列を用いて、第3データ列と周波数応答関数とから作成されたモデルと第2データ列との誤差が小さくなるように第2データ列のデータを修正する第2の処理部の一例である。 In this modification, the second unwrapping unit 27 has a second sampling position in which a data string having a lower sensitivity to vibration than the first sampling position and having a predetermined degree of correlation with the first data string is acquired. Using the third data string obtained for, the data in the second data string is modified so that the error between the model created from the third data string and the frequency response function and the second data string is small. This is an example of the processing unit of.

(他の例)
図14は、振動測定システムを例示する図である。図14で例示するように、振動測定システムは、振動測定装置100が、インターネットなどの電気通信回線301を通じてサーバ302と接続された構成を有していてもよい。サーバ302は、データセンタなどに設置され、図1(b)のCPU101、RAM102、記憶装置103、インタフェース104などを備え、演算装置20の分析部28などの機能を実現する。
(Other examples)
FIG. 14 is a diagram illustrating a vibration measurement system. As illustrated in FIG. 14, the vibration measuring system may have a configuration in which the vibration measuring device 100 is connected to the server 302 through a telecommunication line 301 such as the Internet. The server 302 is installed in a data center or the like, includes the CPU 101, RAM 102, storage device 103, interface 104, and the like shown in FIG. 1B, and realizes functions such as the analysis unit 28 of the arithmetic unit 20.

または、図15で例示するように、振動測定システムは、測定機10が、電気通信回線301を通じてサーバ302と接続された構成を有していてもよい。この場合、サーバ302は、演算装置20の各部の機能を実現する。 Alternatively, as illustrated in FIG. 15, the vibration measuring system may have a configuration in which the measuring device 10 is connected to the server 302 through the telecommunication line 301. In this case, the server 302 realizes the functions of each part of the arithmetic unit 20.

上記各例においては、時系列データBとして光ファイバ30から得られた位相差を用いているが、それに限られない。例えば、変位計や速度計などの外部センサで得られた位相差を用いてもよい。 In each of the above examples, the phase difference obtained from the optical fiber 30 is used as the time series data B, but the time difference is not limited thereto. For example, a phase difference obtained by an external sensor such as a displacement meter or a speedometer may be used.

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications and variations are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

10 測定機
11 レーザ
12 光サーキュレータ
13 検出器
20 演算装置
21 指示部
22 振動測定部
23 記憶部
24 第1データ取得部
25 第1アンラッピング部
26 第2データ取得部
27 第2アンラッピング部
28 分析部
30 光ファイバ
40 表示装置
100 振動測定装置
10 Measuring machine 11 Laser 12 Optical circulator 13 Detector 20 Computing device 21 Indicator 22 Vibration measuring unit 23 Storage unit 24 1st data acquisition unit 25 1st unwrapping unit 26 2nd data acquisition unit 27 2nd unwrapping unit 28 Analysis Part 30 Optical fiber 40 Display device 100 Vibration measuring device

Claims (13)

コンピュータに、
光ファイバの各サンプリング位置について、前記光ファイバの伸縮により生じる位相差のデータ列を取得する処理と、
位相ラップが起きている第1サンプリング位置について取得された第1データ列に対して、位相アンラッピングを行なって第2データ列を求める第1の処理と、
前記第1サンプリング位置よりも振動に対する感度が低くかつ前記第1データ列との間で所定の相関度を有するデータ列が取得される第2サンプリング位置について取得される第3データ列を用いて、前記第2データ列と前記第3データ列との相関係数がより大きくなるように前記第2データ列のデータを修正する、または、前記第3データ列と周波数応答関数とから作成されたモデルと前記第2データ列との誤差が小さくなるように前記第2データ列のデータを修正する第2の処理と、を実行させることを特徴とする位相アンラッピング処理プログラム。
On the computer
For each sampling position of the optical fiber, the process of acquiring the data string of the phase difference caused by the expansion and contraction of the optical fiber, and
The first process of obtaining the second data string by performing phase unwrapping on the first data string acquired for the first sampling position where the phase wrap occurs, and
Using the third data string acquired for the second sampling position, the data string that is less sensitive to vibration than the first sampling position and has a predetermined degree of correlation with the first data string is acquired. A model created by modifying the data in the second data string so that the correlation coefficient between the second data string and the third data string becomes larger, or by using the third data string and the frequency response function. A phase unwrapping processing program characterized by executing a second process of correcting the data of the second data string so that the error between the second data string and the second data string becomes smaller.
前記第2の処理では、前記第2データ列と前記第3データ列との相関係数を任意の窓幅で算出し、前記第2データ列における所定時間以降に±2πの整数倍を加えることで相関係数を大きくすることを特徴とする請求項1に記載の位相アンラッピング処理プログラム。 In the second process, the correlation coefficient between the second data string and the third data string is calculated with an arbitrary window width, and an integer multiple of ± 2π is added after a predetermined time in the second data string. The phase unwrapping processing program according to claim 1, wherein the correlation coefficient is increased. 前記第2の処理では、前記モデルと前記第2データ列との差が小さくなるように、前記第2データ列における所定時間以降に±2πの整数倍を加えることを特徴とする請求項1に記載の位相アンラッピング処理プログラム。 The first aspect of the present invention is characterized in that an integral multiple of ± 2π is added after a predetermined time in the second data string so that the difference between the model and the second data string becomes small. The described phase unwrapping processing program. 前記コンピュータに、
前記各サンプリング位置における振動に対する感度と、前記各サンプリング位置同士のデータ列の相関度と、を記憶部に記憶させる処理を実行させることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の位相アンラッピング処理プログラム。
To the computer
One of claims 1 to 3, wherein a process of storing the sensitivity to vibration at each sampling position and the degree of correlation between the data strings between the sampling positions in the storage unit is executed. The phase unwrapping processing program described in.
前記コンピュータに、
少なくとも前記第2の処理の結果を用いて、前記各サンプリング位置の振動データを作成する処理を実行させることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の位相アンラッピング処理プログラム。
To the computer
The phase unwrapping process according to any one of claims 1 to 4, wherein a process of creating vibration data at each sampling position is executed using at least the result of the second process. program.
前記コンピュータに、
作成された前記振動データの分析結果を表示装置に表示させる処理を実行させることを特徴とする請求項5に記載の位相アンラッピング処理プログラム。
To the computer
The phase unwrapping processing program according to claim 5, wherein the processing for displaying the analysis result of the created vibration data on the display device is executed.
光ファイバの各サンプリング位置について、前記光ファイバの伸縮により生じる位相差のデータ列を取得する取得部と、
位相ラップが起きている第1サンプリング位置について取得された第1データ列に対して、位相アンラッピングを行なって第2データ列を求める第1の処理部と、
前記第1サンプリング位置よりも振動に対する感度が低くかつ前記第1データ列との間で所定の相関度を有するデータ列が取得される第2サンプリング位置について取得される第3データ列を用いて、前記第2データ列と前記第3データ列との相関係数がより大きくなるように前記第2データ列のデータを修正する、または、前記第3データ列と周波数応答関数とから作成されたモデルと前記第2データ列との誤差が小さくなるように前記第2データ列のデータを修正する第2の処理部と、を備えることを特徴とする位相アンラッピング処理装置。
For each sampling position of the optical fiber, an acquisition unit that acquires a data string of the phase difference caused by expansion and contraction of the optical fiber, and an acquisition unit.
A first processing unit that performs phase unwrapping on the first data string acquired for the first sampling position where phase wrap occurs to obtain a second data string, and
Using the third data string acquired for the second sampling position, the data string that is less sensitive to vibration than the first sampling position and has a predetermined degree of correlation with the first data string is acquired. A model created by modifying the data in the second data string so that the correlation coefficient between the second data string and the third data string becomes larger, or by using the third data string and the frequency response function. A phase unwrapping processing apparatus comprising:
前記第2の処理部は、前記第2データ列と前記第3データ列との相関係数を任意の窓幅で算出し、前記第2データ列における所定時間以降に±2πの整数倍を加えることで相関係数を大きくすることを特徴とする請求項7に記載の位相アンラッピング処理装置。 The second processing unit calculates the correlation coefficient between the second data string and the third data string with an arbitrary window width, and adds an integer multiple of ± 2π after a predetermined time in the second data string. The phase unwrapping processing apparatus according to claim 7, wherein the correlation coefficient is increased. 前記第2の処理部は、前記モデルと前記第2データ列との差が小さくなるように、前記第2データ列における所定時間以降に±2πの整数倍を加えることを特徴とする請求項7に記載の位相アンラッピング処理装置。 7. The second processing unit is characterized in that an integral multiple of ± 2π is added after a predetermined time in the second data string so that the difference between the model and the second data string becomes small. The phase unwrapping processing apparatus according to. 前記各サンプリング位置における振動に対する感度と、前記各サンプリング位置同士のデータ列の相関度と、を記憶しておく記憶部を備えることを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか一項に記載の位相アンラッピング処理装置。 6. The phase unwrapping processing apparatus described. 少なくとも前記第2の処理部の結果を用いて、前記各サンプリング位置の振動データを作成する分析部を備えることを特徴とする請求項7から請求項10のいずれか一項に記載の位相アンラッピング処理装置。 The phase unwrapping according to any one of claims 7 to 10, further comprising an analysis unit that creates vibration data at each sampling position using at least the result of the second processing unit. Processing equipment. 前記分析結果によって作成された前記振動データの分析結果を表示する表示装置を備えることを特徴とする請求項11に記載の位相アンラッピング処理装置。 The phase unwrapping processing device according to claim 11, further comprising a display device for displaying the analysis result of the vibration data created by the analysis result. コンピュータが、
光ファイバの各サンプリング位置について、前記光ファイバの伸縮により生じる位相差のデータ列を検出する処理と、
位相ラップが起きている第1サンプリング位置について取得された第1データ列に対して、位相アンラッピングを行なって第2データ列を求める第1の処理と、
前記第1サンプリング位置よりも振動に対する感度が低くかつ前記第1データ列との間で所定の相関度を有するデータ列が取得される第2サンプリング位置について取得される第3データ列を用いて、前記第2データ列と前記第3データ列との相関係数がより大きくなるように前記第2データ列のデータを修正する、または、前記第3データ列と周波数応答関数とから作成されたモデルと前記第2データ列との誤差が小さくなるように前記第2データ列のデータを修正する第2の処理と、を実行することを特徴とする位相アンラッピング処理方法。
The computer
For each sampling position of the optical fiber, the process of detecting the data string of the phase difference caused by the expansion and contraction of the optical fiber, and
The first process of obtaining the second data string by performing phase unwrapping on the first data string acquired for the first sampling position where the phase wrap occurs, and
Using the third data string acquired for the second sampling position, the data string that is less sensitive to vibration than the first sampling position and has a predetermined degree of correlation with the first data string is acquired. A model created by modifying the data in the second data string so that the correlation coefficient between the second data string and the third data string becomes larger, or by using the third data string and the frequency response function. A phase unwrapping processing method comprising executing a second process of correcting the data in the second data string so that the error between the data and the second data string becomes smaller.
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