JP2749927B2 - Temperature distribution measurement method - Google Patents

Temperature distribution measurement method

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JP2749927B2
JP2749927B2 JP2006718A JP671890A JP2749927B2 JP 2749927 B2 JP2749927 B2 JP 2749927B2 JP 2006718 A JP2006718 A JP 2006718A JP 671890 A JP671890 A JP 671890A JP 2749927 B2 JP2749927 B2 JP 2749927B2
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  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、光ファイバ内に光を入射したときに発生
するラマン散乱光を利用した温度分布測定方法に関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a temperature distribution measuring method using Raman scattered light generated when light enters an optical fiber.

[従来の技術] 光ファイバ中に波長λの光を入射すると、光ファイバ
内で散乱が起こり、光の一部が後方散乱光として入射端
へ戻ってくる。この後方散乱光は、入射光と同一波長の
レイリ散乱光と、入射光と波長がλ0だけ異なるラマン
散乱光とに分けられ、さらにラマン散乱光は、波長がλ
+λ0のストークス光と、波長がλ−λ0のアンチストー
クス光とに分けられる。そしてこれらラマン散乱光の強
度は温度に依存しているので、ストークス光およびアン
チストークス光の強度分布を測定することによって、特
に電力ケーブル等の長尺物の温度分布を測定することが
できる。
[Prior Art] When light having a wavelength λ enters an optical fiber, scattering occurs in the optical fiber, and a part of the light returns to the incident end as backscattered light. The backscattered light is divided into Rayleigh scattered light having the same wavelength as the incident light and Raman scattered light having a wavelength different from the incident light by λ 0 , and the Raman scattered light has a wavelength of λ.
The light is divided into Stokes light of + λ 0 and anti-Stokes light of wavelength λ−λ 0 . Since the intensity of the Raman scattered light depends on the temperature, the temperature distribution of a long object such as a power cable can be particularly measured by measuring the intensity distribution of the Stokes light and the anti-Stokes light.

第3図は従来のこの種の温度分布測定装置の一例を示
したものである。図中符号1はGaAs系半導体レーザより
なる光源であり、この光源1より出射された光は、光フ
ァイバ2内へ導波される。光ファイバ2は、その内部で
ラマン散乱光を発生させるためのものであって、ケーブ
ル等の被測定物に沿って、密着配置されている。光ファ
イバ2内で発生したラマン散乱光は、レイリ後方散乱光
と共に光源1へ向って導波される。ラマン散乱光とレイ
リ後方散乱光は共に、光源1と光ファイバセンサ部2と
の間に設けられた光ファイバカプラ等からなる分岐器3
によって、ストークス光を検出するためのストークス光
測定光路4(光ファイバ)と、アンチストークス光を検
出するためのアンチストークス光測定光路5(光ファイ
バ)とに分岐される。ストークス光測定光路4中にはス
トークス光のみを他の散乱光から分波する分波器6がま
たアンチストークス光測定光路5中にはアンチストーク
ス光のみを他の散乱光から分波する分波器7が、それぞ
れ設けられている。そして、分波器6によって分波され
たストークス光はホトマルやアバランシェホトダイオー
ド等からなる光検出器8によって、また同様の分波器7
によって分波されたアンチストークス光は光検出器9に
よって、電気信号に変換され、この電気信号に基づいて
被測定物の温度分布が測定される。第4図はストークス
光(符号L1)およびアンチストークス光(符号L2)の、
被測定ケーブルに沿う強度変化の一例を示す図であり、
この図において横軸は時間であり、同時に距離を示して
いる。また、符号Aは温度が他の部分より高い部分であ
る。また、この測定は、通常、ストークス光とアンチス
トークス光の各強度の比をとって行なわれる。第5図に
強度比の変化を示す。
FIG. 3 shows an example of this type of conventional temperature distribution measuring device. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source made of a GaAs semiconductor laser. Light emitted from the light source 1 is guided into an optical fiber 2. The optical fiber 2 is for generating Raman scattered light inside the optical fiber 2 and is closely arranged along an object to be measured such as a cable. The Raman scattered light generated in the optical fiber 2 is guided toward the light source 1 together with the Rayleigh backscattered light. Both the Raman scattered light and the Rayleigh back scattered light are splitter 3 composed of an optical fiber coupler or the like provided between light source 1 and optical fiber sensor unit 2.
Thus, the light is branched into a Stokes light measuring optical path 4 (optical fiber) for detecting Stokes light and an anti-Stokes light measuring optical path 5 (optical fiber) for detecting anti-Stokes light. A demultiplexer 6 for demultiplexing only Stokes light from other scattered light in the Stokes light measurement optical path 4 and a demultiplexer for demultiplexing only anti-Stokes light from other scattered light in the anti-Stokes light measurement optical path 5. Each vessel 7 is provided. The Stokes light demultiplexed by the demultiplexer 6 is applied to a photodetector 8 composed of a photomultiplier, an avalanche photodiode, or the like.
The anti-Stokes light demultiplexed is converted by the photodetector 9 into an electric signal, and the temperature distribution of the device under test is measured based on the electric signal. FIG. 4 shows the relationship between the Stokes light (symbol L1) and the anti-Stokes light (symbol L2).
It is a diagram showing an example of a change in strength along the cable to be measured,
In this figure, the horizontal axis represents time, and also represents distance. Symbol A is a portion where the temperature is higher than other portions. This measurement is usually performed by taking the ratio of the respective intensities of the Stokes light and the anti-Stokes light. FIG. 5 shows the change in the intensity ratio.

[発明が解決しようとする課題] ところで、上述した光検出器8,9の出力信号は極めて
微小な信号であり、このため、ノイズが多い信号であ
る。そこで、上記の測定においては、測定を多数回(例
えば、数万回)行い、各測定結果を積算平均してノイズ
の影響を除去した測定値を得る必要がある。しかしなが
ら、このように多数回の測定を行うと、測定データが膨
大になり、そのデータの転送、記録時間も多くかかり、
この結果、測定結果を得るのに時間がかかり、測定の実
時間性が悪くなる問題があった。このような問題は、電
力ケーブルの温度分布からケーブルの地絡を検出する場
合等のように、短時間の現象で、かつ社会的に重要な課
題への適用に対しては大きな問題である。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, the output signals of the photodetectors 8 and 9 described above are extremely small signals, and are therefore signals with much noise. Therefore, in the above-described measurement, it is necessary to perform measurement many times (for example, tens of thousands of times), and to integrate and average each measurement result to obtain a measurement value from which the influence of noise has been removed. However, when such a large number of measurements are performed, the measurement data becomes enormous, and the data transfer and recording time also increase,
As a result, there is a problem that it takes time to obtain the measurement result, and the real-time measurement is deteriorated. Such a problem is a short-time phenomenon, such as a case where a ground fault of a cable is detected from a temperature distribution of a power cable, and is a serious problem when applied to a socially important problem.

そこでこの発明は、測定時間の短縮を図ることができ
る温度分布測定方法を提供することを目的としている。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a temperature distribution measuring method capable of shortening the measuring time.

[課題を解決するための手段] この発明は、電力ケーブルに沿って光ファイバを配置
し、前記光ファイバ内へ光を入射してラマン散乱光を発
生させ、このラマン散乱光を分波器によってストークス
光とアンチストークス光とに分波し、これらストークス
光およびアンチストークス光を各々サンプリングしてデ
ィジタルデータに変換し、このディジタルデータを各サ
ンプリング点毎に加算平均して平均化データを得、この
平均化データから前記電力ケーブルの温度分布を測定す
る温度分布測定方法において、常時は、パルス光を用い
て必要充分の距離分解能・平均化回数で電力ケーブルの
全長にわたって平均化データを得、その平均化データを
用いて各サンプリング点におけるストークス光の強度と
アンチストークス光の強度の比の値を算出し、その値を
各サンプリング点毎に異なる基準値と比較することで大
まかな温度の異常箇所を検出するとともに、この異常箇
所が検出された時点で、検出された異常箇所の近傍にお
いて、パルス光を用いて常時よりも高い距離分解能・多
い平均化回数で平均化データを得、その平均化データを
用いて各サンプリング点におけるストークス光の強度と
アンチストークス光の強度の比の値の経時変化を検出す
ることによって温度の異常箇所を精密再測定することを
特徴としている。
[Means for Solving the Problems] According to the present invention, an optical fiber is arranged along a power cable, light is incident on the optical fiber to generate Raman scattered light, and the Raman scattered light is separated by a demultiplexer. The light is demultiplexed into Stokes light and anti-Stokes light, these Stokes light and anti-Stokes light are each sampled and converted into digital data, and the digital data is averaged at each sampling point to obtain averaged data. In the temperature distribution measuring method for measuring the temperature distribution of the power cable from the averaged data, normally, averaged data is obtained over the entire length of the power cable at a necessary and sufficient distance resolution and averaging number using pulsed light, and the average is obtained. The ratio of the Stokes light intensity to the anti-Stokes light intensity at each sampling point using the digitized data. By comparing the value with a different reference value at each sampling point, a rough temperature abnormality is detected, and at the time when this abnormality is detected, the pulse light is emitted in the vicinity of the detected abnormality. Averaging data is obtained with a higher distance resolution and more averaging times than usual, and the averaged data is used to detect a temporal change in the ratio of the intensity of the Stokes light to the intensity of the anti-Stokes light at each sampling point. The characteristic feature is that the abnormal temperature location is precisely re-measured.

[作用] この発明によれば、常時は、パルス光を用いて必要充
分の距離分解能・平均化回数で温度測定を行っているの
で、大まかな温度の異常箇所の検出を高速で行うことが
できる。この際、正常・異常を判定する基準値に関し
て、電力ケーブルの各部はそれぞれ異なった温度にあ
り、基準値を一定値とすることができないが、本発明の
場合、各サンプリング点におけるストークス光の強度と
アンチストークス光の強度の比の値を各サンプリング点
毎に異なる基準値と比較しているため、正確な判定が行
われる。次に、異常箇所を検出すると、その異常箇所の
近傍で、パルス光を用いて常時よりも高い距離分解能・
多い平均化回数で正確に測定する。このような処理によ
って、長尺の電力ケーブルにおける温度の異常箇所を高
速かつ正確に検出することが可能となる。
[Operation] According to the present invention, since the temperature measurement is always performed with the necessary and sufficient distance resolution and the number of times of averaging using the pulsed light, it is possible to detect a rough temperature abnormality at a high speed. . At this time, with respect to the reference value for judging normality / abnormality, each part of the power cable is at a different temperature, and the reference value cannot be a constant value. However, in the case of the present invention, the intensity of the Stokes light at each sampling point is Since the value of the ratio between the intensity of the light and the intensity of the anti-Stokes light is compared with a different reference value for each sampling point, accurate determination is performed. Next, when an abnormal point is detected, near the abnormal point, a higher distance resolution and higher than usual by using pulsed light.
Measure accurately with a large number of averagings. By such a process, it is possible to quickly and accurately detect an abnormal temperature location in a long power cable.

[実施例] 以下、図面を参照しこの発明の一実施例について説明
する。第1図はこの発明による温度分布測定方法を適用
した温度分布測定装置の構成を示すブロック図である。
この図において、11はマイクロコンピュータ、12はブラ
ウン管あるいは液晶等による表示装置、Bはバスライ
ン、13は温度検出部、16は温度分布の計測が行なわれる
例えば1000mの電力ケーブルに沿って密着配置された光
ファイバ(MM,SM石英ファイバ)である。なお、第1図
においては、光ファイバの経路を実線によって、また、
電気回線を破線によって示している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a temperature distribution measuring device to which a temperature distribution measuring method according to the present invention is applied.
In this figure, 11 is a microcomputer, 12 is a display device such as a cathode ray tube or a liquid crystal, B is a bus line, 13 is a temperature detector, and 16 is closely mounted along a 1000 m power cable for measuring a temperature distribution, for example. Optical fiber (MM, SM quartz fiber). In FIG. 1, the path of the optical fiber is indicated by a solid line.
Electrical lines are indicated by broken lines.

第2図は温度検出部13の構成を示すブロック図であ
り、この図において第3図の各部と同一部分には同一の
符号を付し、その説明を省略する。この図において、21
はレーザ駆動回路であり、マイクロコンピュータ11から
の指示を受け、半導体レーザ1(波長:0.9μm)をパル
ス駆動する。23,24は各々、光検出器8,9の出力信号を一
旦サンプリングした後ディジタルデータに変換するA/D
(アナログ/ディジタル)変換器(10ビット,20MHz)で
あり、各々の出力は加算器25,26へ供給される。加算器2
5はA/D変換器23の出力データとメモリ27の出力データと
を加算するもので、その加算結果は同メモリ27に記憶さ
れると共に、インターフェース回路28、バスラインBを
介してマイクロコンピュータ11へ供給される。同様に、
加算器26はA/D変換器24の出力データとメモリ29の出力
データとを加算するもので、その加算結果は同メモリ29
に記憶されると共に、インターフェース回路28、バスラ
インBを介してマイクロコンピュータ11へ供給される。
30はタイミング信号発生回路であり、装置各部へタイミ
ング信号を出力する。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the temperature detecting unit 13. In this figure, the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In this figure, 21
Reference numeral denotes a laser drive circuit which receives an instruction from the microcomputer 11 and drives the semiconductor laser 1 (wavelength: 0.9 μm) in a pulsed manner. 23 and 24 are A / D converters for temporarily sampling the output signals of the photodetectors 8 and 9 and then converting them into digital data.
It is an (analog / digital) converter (10 bits, 20 MHz), and the respective outputs are supplied to adders 25 and 26. Adder 2
Numeral 5 is for adding the output data of the A / D converter 23 and the output data of the memory 27. The addition result is stored in the memory 27, and the microcomputer 11 is connected via the interface circuit 28 and the bus line B. Supplied to Similarly,
The adder 26 adds the output data of the A / D converter 24 and the output data of the memory 29, and the addition result is stored in the memory 29.
And supplied to the microcomputer 11 via the interface circuit 28 and the bus line B.
Reference numeral 30 denotes a timing signal generation circuit which outputs a timing signal to each unit of the device.

次に、上記構成による温度分布測定装置の動作を説明
する。まず、マイクロコンピュータ11が温度検出部13へ
少サンプリング・低分解能モードを指示するモードデー
タを出力し、次いで、スタート指令を出力する。
Next, the operation of the temperature distribution measuring device having the above configuration will be described. First, the microcomputer 11 outputs mode data for instructing the low-sampling / low-resolution mode to the temperature detecting unit 13, and then outputs a start command.

スタート指令が出力されると、まず、メモリ27,29が
クリアされ、そして、レーザ駆動回路21により半導体レ
ーザ1がパルス駆動される。また、上記半導体レーザ1
の駆動信号と同期したタイミング信号がタイミング信号
発生回路30からA/Dコンバータ23,24へ送られる。半導体
レーザ1が駆動されると、同レーザ1からパルス幅100n
s(分解能10m)の光が放射され、この光が分岐器3,光フ
ァイバ17を介して光ファイバ16(G150/125ファイバ)へ
導かれる。これにより、光ファイバ16内においてラマン
散乱光が発生し、このラマン散乱光が分岐器3を介して
分波器6,7へ導かれ、これらの分波器6,7によってストー
クス光およびアンチストークス光が抽出される。そし
て、これらのストークス光およびアンチストークス光の
強度が光検出器8,9によってアナログ信号に変換され、A
/D変換器23,24へ供給される。A/D変換器23,24は各々、
例えば距離10mの点(第4図の横軸参照)に対応するデ
ータをサンプリングし、A/D変換して、加算器25,26へ出
力する。加算器25,26は、供給されたデータとメモリ27,
29内のデータ(この場合「0」)を加算し、この加算結
果をメモリ27,29内に書き込む。
When the start command is output, first, the memories 27 and 29 are cleared, and the semiconductor laser 1 is pulse-driven by the laser drive circuit 21. In addition, the semiconductor laser 1
A timing signal synchronized with the drive signal of the second is transmitted from the timing signal generation circuit 30 to the A / D converters 23 and 24. When the semiconductor laser 1 is driven, a pulse width of 100 n
Light of s (resolution 10 m) is emitted, and this light is guided to the optical fiber 16 (G150 / 125 fiber) via the splitter 3 and the optical fiber 17. As a result, Raman scattered light is generated in the optical fiber 16, and this Raman scattered light is guided to the splitters 6 and 7 via the splitter 3, and the Stokes light and the anti-Stokes light are split by the splitters 6 and 7. Light is extracted. Then, the intensities of these Stokes light and anti-Stokes light are converted into analog signals by the photodetectors 8 and 9, and A
/ D converters 23 and 24. A / D converters 23 and 24 are
For example, data corresponding to a point at a distance of 10 m (see the horizontal axis in FIG. 4) is sampled, A / D converted, and output to the adders 25 and 26. The adders 25 and 26 store the supplied data and the memory 27 and
The data in this case ("0" in this case) is added, and the addition result is written into the memories 27 and 29.

次に、再び光ファイバ16においてストークス光および
アンチストークス光が発生すると、これらのストークス
光およびアンチストークス光がアナログ信号に変換され
てA/D変換器23,24へ供給される。A/D変換器23,24は各
々、上記と同様に距離10mの点に対応するデータをサン
プリングし、A/D変換して、加算器25,26へ出力する。加
算器25,26は、供給されたデータメモリ27,29内のデータ
を加算し、この加算結果は同メモリ27,29内に書き込
む。
Next, when Stokes light and anti-Stokes light are generated again in the optical fiber 16, these Stokes light and anti-Stokes light are converted into analog signals and supplied to the A / D converters 23 and 24. Each of the A / D converters 23 and 24 samples data corresponding to a point at a distance of 10 m, performs A / D conversion, and outputs the data to the adders 25 and 26 in the same manner as described above. The adders 25 and 26 add the supplied data in the data memories 27 and 29, and write the addition result in the memories 27 and 29.

以下、同様の処理が繰り返される。これにより、距離
10mの点に対応するデータが千〜1万回累算され、この
累算結果(すなわち、平均化された距離10mの点のデー
タ)がメモリ27,29内に記憶される。そして、上述した
距離10mの点のデータ収録が終了すると、メモリ27,29内
のデータがマイクロコンピュータ11へ転送され、内部の
メモリに記憶される。
Hereinafter, the same processing is repeated. This allows the distance
The data corresponding to the point of 10 m is accumulated 1,000 to 10,000 times, and the accumulation result (that is, the averaged data of the point of 10 m distance) is stored in the memories 27 and 29. When the data recording at the point at a distance of 10 m is completed, the data in the memories 27 and 29 is transferred to the microcomputer 11 and stored in the internal memory.

次に、上記と同様にして距離20mの点について同じ個
数のデータ収録/累算が行なわれ、以下、順次、30m,40
m・・・1000m(電力ケーブルの長さ)の点までデータ収
録/累算が行なわれる。また、累算によって得られた平
均化データが逐次マイクロコンピュータ11へ転送され、
記憶される。
Next, in the same manner as described above, the same number of data recording / accumulation is performed for a point at a distance of 20 m.
m ... Data recording / accumulation is performed up to the point of 1000 m (the length of the power cable). The averaged data obtained by the accumulation is sequentially transferred to the microcomputer 11,
It is memorized.

このようにして、電力ケーブルの全長に亙って平均化
データが収録されると、次にマイクロコンピュータ11
は、各サンプリング点について、 ストークス光/アンチストークス光 なる比をとり、次いでこの比の値(以下、測定データと
いう)をスレショルドレベルSLと比較し、測定データが
スレショルドレベルSLより大きいサンプリング点を異常
点として検出する。
When the averaged data is recorded over the entire length of the power cable in this way, the microcomputer 11
Calculates the ratio of Stokes light / anti-Stokes light for each sampling point, then compares the value of this ratio (hereinafter referred to as measurement data) with the threshold level SL, and identifies the sampling point whose measurement data is greater than the threshold level SL as abnormal. Detect as a point.

ここで、スレショルドレベルSLは次のようにして決め
られる。すなわち、電力ケーブルの各部はそれぞれ異な
った温度にあり、したがって、スレショルドレベルSLを
一定値とはできず、サンプリング点毎に異なる値とする
ことが必要となる。そこで、あるサンプリング点のスレ
ショルドレベルSLとして、その点の平均化データを得る
以前の計測値9個を平均した値を、その点のスレショル
ドレベルSL(ノイズの少ない基準温度)とする。すなわ
ち、流動平均によってスレショルドレベルSLを決める。
Here, the threshold level SL is determined as follows. That is, each part of the power cable is at a different temperature, and therefore, the threshold level SL cannot be set to a constant value, and it is necessary to set a different value for each sampling point. Therefore, as a threshold level SL at a certain sampling point, a value obtained by averaging nine measured values before obtaining averaged data at the point is defined as a threshold level SL (a reference temperature with less noise) at that point. That is, the threshold level SL is determined by the flow average.

次に、マイクロコンピュータ11は、検出された異常点
の前後50mについて高精度測定を行う。すなわち、ま
ず、多サンプリング・高分解能モードを指示するモード
データを温度検出部13へ出力し、次いでスタート指令を
出力する。スタート指令が出力されると、まず、メモリ
27,29がクリアされる。次いで、レーザ駆動回路21が半
導体レーザ1をパルス幅10nsの電流によって駆動する。
なお、前述した少サンプリング・低分解能モードにおい
ては、光のパルス幅が100nsであり、この場合、分解能
が10mであったが、パルス幅が10nsになると、分解能が1
mとなる。
Next, the microcomputer 11 performs high-precision measurement for 50 m before and after the detected abnormal point. That is, first, mode data instructing the multi-sampling / high-resolution mode is output to the temperature detecting unit 13, and then a start command is output. When a start command is output,
27 and 29 are cleared. Next, the laser drive circuit 21 drives the semiconductor laser 1 with a current having a pulse width of 10 ns.
In the small sampling / low resolution mode described above, the light pulse width is 100 ns. In this case, the resolution is 10 m. However, when the pulse width becomes 10 ns, the resolution becomes 1 ns.
m.

半導体レーザ1からパルス幅10nsの光が光ファイバ16
へ放射されると、光検出器8,9からストークス光、アン
チストークス光の強度に対応するアナログ信号(第4図
参照)がA/D変換器23,24へ供給される。A/D変換器23,24
は各々、まず、異常点から基端側50mの点に対応する光
検出器23,24の出力をサンプリングしてディジタルデー
タに変換し、加算器25,26へ出力する。加算器25,26はA/
D変換器23,24の出力とメモリ27,29の出力(この場合
「0」)とを加算し、この加算結果をメモリ27,29内に
書き込む。
Light having a pulse width of 10 ns is transmitted from the semiconductor laser 1 to the optical fiber 16.
Then, analog signals (see FIG. 4) corresponding to the intensities of the Stokes light and the anti-Stokes light are supplied from the photodetectors 8 and 9 to the A / D converters 23 and 24. A / D converters 23, 24
, First, the outputs of the photodetectors 23 and 24 corresponding to points 50 m from the abnormal point on the base end side are sampled, converted into digital data, and output to the adders 25 and 26. Adders 25 and 26 are A /
The outputs of the D converters 23 and 24 and the outputs of the memories 27 and 29 (in this case, “0”) are added, and the addition result is written in the memories 27 and 29.

次に、レーザ駆動回路21が再び半導体レーザ1をパル
ス幅10nsの電流によって駆動し、A/D変換器23,24が上記
と同様に異常点から基端側50mの点に対応するデータを
サンプリングしてA/D変換し、加算器25,26へ出力する。
加算器25,26は、供給されたデータとメモリ27,29内のデ
ータを加算し、この加算結果を同メモリ27,29内に書き
込む。
Next, the laser drive circuit 21 drives the semiconductor laser 1 again with a current having a pulse width of 10 ns, and the A / D converters 23 and 24 sample data corresponding to a point 50 m from the abnormal point to the base end side in the same manner as described above. A / D converted and output to adders 25 and 26.
The adders 25 and 26 add the supplied data and the data in the memories 27 and 29, and write the addition result in the memories 27 and 29.

以下、同様の処理が規定回数繰り返される。これによ
り、異常点から基端側50mの点に対応するデータが1万
〜10万回累算される。ここで、前述した少サンプリング
・低分解能モードの場合、累算されるデータが千〜1万
回であったが、この多サンプリング・高分解能モードの
場合は、累算されるデータがはるかに多くなっており、
より正確なデータを得ることができる。そして、この累
算結果(平均化データ)がマイクロコンピュータ11へ転
送され、記憶される。
Hereinafter, the same processing is repeated a specified number of times. As a result, data corresponding to a point 50 m proximal to the abnormal point is accumulated 10,000 to 100,000 times. Here, in the case of the small sampling and low resolution mode described above, the data to be accumulated is 1,000 to 10,000 times, but in the case of the multiple sampling and high resolution mode, the accumulated data is much more. Has become
More accurate data can be obtained. Then, the accumulation result (averaged data) is transferred to the microcomputer 11 and stored.

次に、上記と同様にして、異常点から基端側40mの
点、30mの点、……、異常点、異常点から末端側10mの
点、20mの点、……、50mの点について同じ個数のデータ
収録/累算が行なわれる。また、累算のよって得られた
平均化データが逐次マイクロコンピュータ11へ転送さ
れ、記憶される。
Next, in the same manner as above, the same applies to the point 40 m from the abnormal point on the proximal side, the point 30 m from the abnormal point, the abnormal point, the point 10 m on the distal side from the abnormal point, the point 20 m from the abnormal point,. Data recording / accumulation of the number is performed. The averaged data obtained by the accumulation is sequentially transferred to the microcomputer 11 and stored therein.

このようにして、電力ケーブルの異常点近傍の高精度
平均化データが収録されると、次にマイクロコンピュー
タ11は、各サンプリング点について、 ストークス光/アンチストークス光 なる比をとり、その値を表示装置12に横軸を時間(距離
に対応)として表示させる。これにより、第5図の一部
と同様な表示が行なわれ、温度が異常に高くなっている
点の近傍の状態を一目で検出することができる。
After the high-precision averaged data near the abnormal point of the power cable is recorded in this way, the microcomputer 11 calculates the ratio of Stokes light / anti-Stokes light for each sampling point and displays the value. The apparatus 12 displays the horizontal axis as time (corresponding to distance). As a result, the same display as a part of FIG. 5 is performed, and the state near the point where the temperature is abnormally high can be detected at a glance.

このように、上記実施例によれば、まず、少サンプリ
ング・低分解能モードによって異常点を検出する。この
場合、平均化のための測定回数は8000回、平均化時間は
2秒、温度分解能は5度である。次に、この異常点の近
傍を多サンプリング・高分解能モードによって高精度に
測定する。この場合、平均化のための測定回数は65000
回、温度分解能は1度、測定時間は12秒である。そし
て、このような処理により、高速かつ正確な測定が可能
となる。ちなみに、上記7万ボルトケーブルの地絡時に
は、ケーブルが150度〜200度の温度に数秒間上昇する
が、これに先立ちケーブル内では微小なアーク放電が起
こり、温度が多少上昇する。具体的には、約10度〜20
度、約10秒間上昇する。上記実施例の装置によれば、こ
のような僅かな温度変化をも検出することが可能であ
る。
As described above, according to the above-described embodiment, first, an abnormal point is detected in the low sampling / low resolution mode. In this case, the number of measurements for averaging is 8000 times, the averaging time is 2 seconds, and the temperature resolution is 5 degrees. Next, the vicinity of the abnormal point is measured with high accuracy in the multiple sampling and high resolution mode. In this case, the number of measurements for averaging is 65000
Time, the temperature resolution is 1 degree, and the measurement time is 12 seconds. Then, such processing enables high-speed and accurate measurement. By the way, at the time of the ground fault of the 70,000 volt cable, the temperature of the cable rises to 150 to 200 degrees for several seconds. Prior to this, a minute arc discharge occurs in the cable, and the temperature rises slightly. Specifically, about 10 degrees to 20
Degree, rise for about 10 seconds. According to the apparatus of the above embodiment, it is possible to detect such a slight change in temperature.

なお、以上述べた実施例の他に、同様の技術思想に基
づく次のような他の実施例によっても同様な作用を期待
することができる。
In addition, in addition to the embodiment described above, the same operation can be expected by the following other embodiment based on the same technical idea.

すなわち、必要最低限の低距離分解能・少ない平均化
回数で温度検出部13において測定を行い、そのデータを
マイクロコンピュータ11に転送し、温度異常箇所の発生
を監視する。監視の結果、正常と判定した場合は、平均
化されたデータをマイクロコンピュータ11内で移動平均
化処理を行い、その結果より被測定物の温度分布を測定
・表示する。異常と判定した場合は、温度検出部13を高
距離分解能・多い平均化回数動作に切り替え、検出され
た異常箇所の近傍に絞って温度の異常箇所を精密再測定
する。
That is, the temperature is measured by the temperature detection unit 13 with the minimum distance resolution and the number of times of averaging that are the minimum necessary, the data is transferred to the microcomputer 11, and the occurrence of a temperature abnormal point is monitored. As a result of monitoring, when it is determined that the data is normal, the averaged data is subjected to a moving average process in the microcomputer 11, and the temperature distribution of the measured object is measured and displayed based on the result. If it is determined that the temperature is abnormal, the temperature detecting unit 13 is switched to a high-resolution operation with a large number of times of averaging, and the temperature abnormal portion is precisely re-measured by focusing on the detected abnormal portion.

さらに、次のような実施例によっても同様な作用が期
待できる。例えば、被測定物が電力ケーブルの場合、常
時は必要充分の距離分解能・平均化回数で温度測定を行
うと共に、ケーブルシース電流の監視等により地絡等を
検出した時点で、必要最低限の低距離分解能・少ない平
均化回数で温度の異常箇所をラフに検出した後、検出さ
れた異常箇所の近傍において、高距離分解能・多い平均
化回数で温度の異常箇所を精密再測定する。
Further, similar effects can be expected by the following embodiments. For example, when the device under test is a power cable, the temperature is always measured with the necessary and sufficient distance resolution and averaging times, and at the time when a ground fault is detected by monitoring the cable sheath current, etc. After roughly detecting an abnormal temperature point with a distance resolution and a small number of averaging times, the temperature abnormal point is precisely re-measured with a high distance resolution and a large number of averaging times near the detected abnormal point.

[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、測定精度を
落とすことがなく測定時間を短くすることができる効果
がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, there is an effect that the measurement time can be shortened without lowering the measurement accuracy.

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

第1図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第2図は同実施例における温度検出部13の構成を示すブ
ロック図、第3図は従来の分布型光温度センサの要部を
示す概略構成図、第4図は光ファイバ内にパルス状の光
を放射した場合において発生するラマン散乱光の2成分
であるストークス光およびアンチストークス光の変化を
示す図、第5図はストークス光とアンチストークス光の
比の値の変化を示す図である。 11……マイクロコンピュータ、12……表示装置、13……
温度検出部、16……光ファイバ、23,24……A/D変換器、
25,26……加算器、27,29……メモリ。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the temperature detecting unit 13 in the embodiment, FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a main part of a conventional distributed optical temperature sensor, and FIG. FIG. 5 is a diagram showing a change in Stokes light and anti-Stokes light, which are two components of Raman scattered light generated when light is emitted. FIG. 5 is a diagram showing a change in a value of a ratio of Stokes light to anti-Stokes light. 11 …… Microcomputer, 12 …… Display device, 13 ……
Temperature detector, 16 …… Optical fiber, 23,24 …… A / D converter,
25,26 ... Adder, 27,29 ... Memory.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 史生 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株 式会社佐倉工場内 (56)参考文献 特開 昭64−61622(JP,A) 特開 昭62−115349(JP,A) 特開 昭48−14387(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Fumio Wada 1440 Mutsuzaki, Sakura-shi, Chiba Fujikura Electric Wire Co., Ltd. Sakura Plant 115349 (JP, A) JP-A-48-14387 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】電力ケーブルに沿って光ファイバを配置
し、前記光ファイバ内へ光を入射してラマン散乱光を発
生させ、このラマン散乱光を分波器によってストークス
光とアンチストークス光とに分波し、これらストークス
光およびアンチストークス光を各々サンプリングしてデ
ィジタルデータに変換し、このディジタルデータを各サ
ンプリング点毎に加算平均して平均化データを得、この
平均化データから前記電力ケーブルの温度分布を測定す
る温度分布測定方法において、 常時は、パルス光を用いて必要充分の距離分解能・平均
化回数で電力ケーブルの全長にわたって平均化データを
得、その平均化データを用いて各サンプリング点におけ
るストークス光の強度とアンチストークス光の強度の比
の値を算出し、その値を各サンプリング点毎に異なる基
準値と比較することで大まかな温度の異常箇所を検出す
るとともに、この異常箇所が検出された時点で、検出さ
れた異常箇所の近傍において、パルス光を用いて常時よ
りも高い距離分解能・多い平均化回数で平均化データを
得、その平均化データを用いて各サンプリング点におけ
るストークス光の強度とアンチストークス光の強度の比
の値の経時変化を検出することによって温度の異常箇所
を精密再測定することを特徴とする温度分布測定方法。
An optical fiber is arranged along a power cable, and light is incident on the optical fiber to generate Raman scattered light. The Raman scattered light is converted into Stokes light and anti-Stokes light by a demultiplexer. The Stokes light and the anti-Stokes light are sampled and converted into digital data, and the digital data is averaged at each sampling point to obtain averaged data. From the averaged data, the power cable of the power cable is obtained. In the temperature distribution measurement method for measuring the temperature distribution, always obtain the averaged data over the entire length of the power cable with the necessary and sufficient distance resolution and averaging times using pulsed light, and use the averaged data at each sampling point. Calculate the value of the ratio of the intensity of the Stokes light to the intensity of the anti-Stokes light at In addition to detecting a rough temperature abnormality by comparing it with a different reference value, when this abnormal point is detected, near the detected abnormal point, a pulse resolution is used to achieve a higher distance resolution than usual.・ Average data is obtained with a large number of times of averaging, and the averaged data is used to detect a time-dependent change in the value of the ratio of the intensity of the Stokes light to the intensity of the anti-Stokes light at each sampling point, thereby detecting an abnormal temperature location. A temperature distribution measuring method characterized by performing precise re-measurement.
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