JP2927061B2 - 光ファイバを用いた物理量分布の測定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ファイバを用いた物理
量分布の測定方法、特に光ファイバ自体をセンサとして
光ファイバに沿った物理量の分布を測定する測定方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバを用いた物理量検知センサと
しては、一般に光ファイバに沿った温度分布を測定する
温度分布検知センサが知られている。このセンサでは、
図３に示すように、光源１で発生した光パルスを光カプ
ラや光分波器等の光分岐・分波手段３を介して光ファイ
バ４の光入射端から光ファイバ４に入射させる。そし
て、この光ファイバ４に入射した光パルスが光ファイバ
４中を進行するに従い、光ファイバ４の各位置で発生す
る散乱光のうち光入射端に戻ってくる後方散乱光を、光
分岐・分波手段３により、測定したい第１の散乱光の波
長と第２の散乱光の波長を分離して取り出し、それぞれ
Ｏ／Ｅ変換器５ｓ、５ａにより電気信号に変換し、点線
で示す２組のＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflecto
metry ）計測回路９０ｓ、９０ａに入力する。各組の計
測回路９０ｓおよび９０ａはそれぞれサンプリング回路
６ｓ、平均化処理回路７ｓおよびサンプリング回路６
ａ、平均化処理回路７ａから構成される。ここで、サン
プリング回路６ｓ、６ａにより各電気信号を時間間隔ｔ
_s でサンプリングして、第１及び第２の散乱光の時間関
数ｇ₁ （ｔ）及びｇ₂ （ｔ）を測定する。光ファイバ４
中で発生する散乱光量は、微弱であり、ｇ₁ （ｔ）、ｇ
₂ （ｔ）のＳＮ比は悪いため、これを改善するために前
記光パルス入射から、サンプリングｉの動作を多数回繰
り返し、平均化処理回路７ｓ、７ａによりｇ_1i（ｔ）、
ｇ_2i（ｔ）の平均化処理を行いＳＮ比を改善したＧ
₁ （ｔ）、Ｇ₂ （ｔ）をそれぞれ得る。なお、９はパル
ス駆動用のコントローラ、８は計測データを演算して温
度分布情報を得るための物理量分布演算器である。

【０００３】ここで、光ファイバ４中での光速ｖが既知
であれば、時間の関数として測定したＧ₁ （ｔ）、Ｇ₂
（ｔ）をサンプリング距離間隔ｘ_S のサンプリング点毎
に定義される光ファイバ４に沿った距離の関数Ｇ
₁ （ｘ）、Ｇ₂ （ｘ）に置き換えることが可能である。
このようにして得られた距離の関数Ｇ₁ （ｘ）とＧ
₂ （ｘ）はそれぞれ第１及び第２の波長の後方散乱光強
度を光ファイバの一端で測定したものであるため、ｘ地
点で発生した散乱光の発生確率Ｒ₁ （ｘ）、Ｒ₂ （ｘ）
との間には、それぞれ（１）、（２）式に示す関係があ
る。

【０００４】 Ｇ₁ （ｘ）＝Ｐ₀ ×１０^-a0xX/10×Ｒ₁ （ｘ）×１０^-r/10 ×１０^-a1xX/10× Ｍ₁ …（１） Ｇ₂ （ｘ）＝Ｐ₀ ×１０^-a0xX/10×Ｒ₂ （ｘ）×１０^-r/10 ×１０^-a2xX/10× Ｍ₂ …（２） ここに、Ｐ₀ ：光ファイバ入射光パワ ａ₀ ：入射光波長の光ファイバ伝送損失［ｄＢ／ｍ］ ｒ：後方散乱係数 ａ₁ ，ａ₂ ：第１及び第２の波長の光ファイバ伝送損失
［ｄＢ／ｍ］ Ｍ₁ ，Ｍ₂ ：第１及び第２の波長のＯ／Ｅ変換効率 従って、ｘ地点の第１及び第２の散乱光の発生確率Ｒ₁
（ｘ），Ｒ₂ （ｘ）は、それぞれ（３）、（４）式で表
わされ、それらはＫ₁、Ｋ₂ が分かれば測定値Ｇ
₁ （ｘ）、Ｇ₂ （ｘ）を用いて求めることができる。

【０００５】 Ｒ₁ （ｘ）＝Ｇ₁ （ｘ）／｛Ｋ₁ ×１０^{-(a0+a1)xX/10} ｝ …（３） Ｒ₂ （ｘ）＝Ｇ₂ （ｘ）／｛Ｋ₂ ×１０ ^{-(a0+a2)xX/10} ｝ …（４） ここに、Ｋ₁ ＝Ｐ₀ ×Ｍ₁ ×１０^-r/10 Ｋ₂ ＝Ｐ₀ ×Ｍ₂ ×１０^-r/10 一方、光ファイバ中で発生する第１の波長の散乱光と第
２の波長の散乱光発生確率Ｒ₁ 、Ｒ₂ と温度Ｔの間に
（５）式で示すような関係があり、距離ｘでの温度Ｔ
（ｘ）は、（６）式を用いて求めることができる。

【０００６】 Ｔ＝Ｑ（Ｒ₁ ，Ｒ₂ ） …（５） Ｔ（ｘ）＝Ｑ｛Ｒ₁ （ｘ），Ｒ₂ （ｘ）｝ …（６） このようにして、光ファイバに沿った温度分布Ｔ（ｘ）
を求めることができる。これらの関係について詳細に示
すと、次のようになる。すなわち、第１の波長の散乱光
としては、ラマン散乱光のストークス光を、第２の波長
の散乱光としては、ラマン散乱光のアンチストークス光
を用いる。これらの散乱光の発生確率Ｒ_s 、Ｒ_asと温度
Ｔの間には（７）式に示す関係がある。

【０００７】 Ｒ_as／Ｒ_s ＝ｋ₁ ｅｘｐ（ｋ₂ ／Ｔ） …（７） ここに、ｋ₁ 、ｋ₂ は使用する光源及び光ファイバによ
り決る定数 従って、距離ｘの温度は次の（８）式で表わされる。

【０００８】 Ｔ（ｘ）＝ｋ ₂ ×ｌｎ｛ｋ ₁ ×Ｋ×１０ ^(a1-a2)xX/10 ×Ｇ ₁ （ｘ）／Ｇ ₂ （ｘ ）｝ …（８） ここに、Ｋ＝Ｋ ₂ ／Ｋ ₁ 定数Ｋは光ファイバの特定点ｘ_r の温度Ｔ（ｘ_r ）が分
かれば求めることができ、また、ストークス光、及びア
ンチストークス光波長での光ファイバの伝送損失の
ａ₁ 、ａ₂ は予め測定することができる。従って、スト
ークス光、及びアンチストークス光波長での後方散乱光
強度分布Ｇ₁ （ｘ）、Ｇ₂ （ｘ）を測定することによ
り、光ファイバに沿った温度分布を測定することができ
る。

【０００９】このように、光ファイバ中で発生する複数
波長の後方散乱光強度分布を測定することにより、光フ
ァイバに沿った温度等の物理量分布を測定することがで
きるが、２種類以上の波長の光を同時に測定しようとす
ると、図３中に点線で示したようにＯＴＤＲ計測回路が
複数組（図３では９０ｓと９０ａの２組）必要となる。
ところが、このＯＴＤＲ計測回路９０ｓ、９０ａは高速
のアナログ及びディジタル信号処理を行う回路であるた
め、高価であり、また、複数組使用すると、全体の寸法
が大きくなってしまうという問題があった。

【００１０】そこで、図４に示したようなチャネル切替
手段９１をもたせて、複数波長の計測を行っても１組の
ＯＴＤＲ計測回路９０で済むようにした方式が考案され
た。この方式では、光ファイバ４からの複数波長ｂ，ｃ
…ｚの後方散乱光強度分布測定を同時に行わず、順次行
い、物理量分布演算に必要な一連の後方散乱光強度分布
の測定結果が揃った時点で、複数の波長の後方散乱光強
度分布測定結果を用いて光ファイバに沿った物理量分布
を求めていた。

【００１１】しかし、この方式では、ＯＴＤＲ計測回路
９０は１組で済むが、複数種類の波長の計測を行ってか
ら物理量分布が求まるため、最終的な物理量分布が求ま
るまでに必要な時間が、複数のＯＴＤＲ計測回路をもっ
ている場合と比べ、長くなるという欠点があった。被測
定対象の物理量の変化時間が、測定に要する時間と比べ
十分長い場合には、１組のＯＴＤＲ計測回路を用いる方
式でも支障はなかったが、被測定対象の変化時間が短い
場合には、支障が出るため、複数のＯＴＤＲ計測回路を
用いる方式の方が有利であった。

【００１２】そこで、この点について改善された方式も
考案された。すなわち、測定装置は図４と同じである
が、物理量分布の算出に必要な複数の波長の後方散乱光
強度分布測定結果が、全て新しいデータに更新されるの
を待ってから物理量分布を求めるのではなく、複数の波
長の測定結果のうちの最新に測定した波長の測定結果が
出た時点で、最新に測定した波長の測定結果だけを更新
し、その他の波長のデータについては更新処理を行わず
に、そのまま使用して、物理量分布を求めるという方式
である。例えば、ラマン散乱光の２成分を測定して光フ
ァイバに沿った温度分布を求めるセンサ例で説明する
と、図５に示すように最新に測定したデータがＧ₂ ⁽¹⁾
（ｘ）であるとすると、Ｇ₁ （ｘ）については前回の測
定データであるＧ₁ ⁽¹⁾ （ｘ）を使用して物理量分布を
求める。次に最新に測定したデータがＧ₁ ⁽²⁾ （ｘ）で
あるとすると、Ｇ₂ （ｘ）については前回の測定データ
であるＧ₂ ⁽¹⁾ （ｘ）を使用して物理量分布を求める。
このように更新と未更新のデータに基づいて分布を求め
ていく方式である。この方式によって、最終出力として
得られる物理量分布の更新される時間は、複数のＯＴＤ
Ｒ計測回路を用いた場合と同じ時間で済み、しかも複数
のＯＴＤＲ計測回路を用いた方式よりも低価格で小形な
センサ・システムを構成することができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
１組のＯＴＤＲ計測回路を用い、複数波長の後方散乱光
強度分布のうちの１つが計測された時点で、物理量分布
を求める方式によって得られた測定結果を詳しく検討し
たところ、次のような問題のあることが分かった。すな
わち、図６に示したように、ラマン散乱光の２成分を測
定して光ファイバに沿った温度分布を求めるセンサを例
にとると、物理量としての温度が時間と共に増大してい
るときに、真値と、２種類の波長の後方散乱光強度測定
結果から求めた温度測定結果を比べると、測定結果が真
値よりも大きい場合と小さい場合があった。この大小は
交互に表われ、温度の時間変化量の多いとき程誤差の絶
対値が大きくなるという欠点があることが分かった。

【００１４】本発明の目的は、前記した従来技術の欠点
を解消し、ＯＴＤＲ計測回路を１組しかもたない複数波
長の後方散乱光強度分布結果から、ＯＴＤＲ計測回路を
複数組もつ方式と同じ測定時間間隔で、測定対象の物理
量が時間的に変化した場合でも、正確な測定結果が得ら
れる光ファイバを用いた物理量分布の測定方法を提供す
ることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバ中
で発生する２種類の波長λ ₁ 、λ ₂ の散乱光強度の距離
分布を順次測定し、これらの測定結果を基に、光ファイ
バに沿った物理量の分布情報を検知する光ファイバを用
いた物理量分布の測定方法において、波長λ ₁ の散乱光
強度分布をＧ ₁ （ｘ）、波長λ ₂ の散乱光強度分布をＧ
₂ （ｘ）とし、Ｇ ₁ ⁽¹⁾ （ｘ）、Ｇ ₂ ⁽¹⁾ （ｘ）、Ｇ ₁
⁽²⁾ （ｘ）、Ｇ ₂ ⁽²⁾ （ｘ）…の順で測定を行い、これ
ら測定結果のＧ ₁ ⁽¹⁾ （ｘ）とＧ ₂ ⁽¹⁾ （ｘ）、Ｇ ₁
⁽²⁾ （ｘ）とＧ ₂ ⁽²⁾ （ｘ）…を波長λ ₁ 、λ ₂ に関す
る測定データの組とした場合、最新の測定結果がＧ ₁
^(m) （ｘ）であったときには、Ｇ ₁ （ｘ）とＧ ₂ （ｘ）
を［数１］により求め、最新の測定結果がＧ
₂ ^(m) （ｘ）であったときには、Ｇ ₁ （ｘ）とＧ
₂ （ｘ）を［数２］により求め、上記求めたＧ ₁ （ｘ）
及びＧ ₂ （ｘ）を、［数３］に代入することにより物理
量分布を求めるようにしたものである。

【数１】 Ｇ ₁ （ｘ）＝｛ｖ ₁ ×Ｇ ₁ ^(m) （ｘ）＋ｖ ₂ ×Ｇ ₁ ^(m-1) （ｘ）｝／（ｖ ₁ ＋ ｖ ₂ ） Ｇ ₂ （ｘ）＝Ｇ ₂ ^(m-1) （ｘ） （ｖ ₁ 、ｖ ₂ は定数）

【数２】 Ｇ ₁ （ｘ）＝Ｇ ₁ ^(m) （ｘ） Ｇ ₂ （ｘ）＝｛ｗ ₁ ×Ｇ ₂ ^(m) （ｘ）＋ｗ ₂ ×Ｇ ₂ ^(m-1) （ｘ）｝／（ｗ ₁ ＋ ｗ ₂ ） （ｗ ₁ 、ｗ ₂ は定数）

【数３】 Ｔ（ｘ）＝ｋ ₂ ×ｌｎ｛ｋ ₁ ×Ｋ×１０ ^(a1-a2)xX/10 ×Ｇ ₁ （ｘ）／Ｇ ₂ （ｘ ）｝ Ｔ：物理量 ｘ：距離 ｋ ₁ ，ｋ ₂ ：使用する光源及び光ファイバにより決まる
定数 a1，a2：第１及び第２の波長の光ファイバ伝送損失［dB
／ｍ］ Ｋ：定数

【００１６】

【００１７】本発明が適用できる物理量としては、温度
の他に放射線量、歪、圧力等がある。

【００１８】

【作用】１組のＯＴＤＲ計測回路を用い、ラマン散乱光
の２成分を測定して光ファイバに沿った温度分布を求め
る方式で、測定対象の温度が時間的に変化したときに生
じた測定誤差の発生原因を測定原理に立ち返り、温度分
布演算に用いる（８）式を検討したところ、次のような
原因が推定された。

【００１９】すなわち、（８）式では、測定結果である
Ｇ₁ （ｘ）とＧ₂ （ｘ）の比を用いた計算を行っている
が、温度が上昇しているときに、最新データとして測定
したＧ₁ （ｘ）とその前に測定したＧ₂ （ｘ）の比Ｇ₁
（ｘ）／Ｇ₂ （ｘ）を用いて温度分布を求めた場合、計
算に使用するＧ₂ （ｘ）は、Ｇ₁ （ｘ）の測定を行って
いるときに同時に測定した場合のＧ₂ （ｘ）よりも小さ
い値である（Ｇ₁ （ｘ）、Ｇ₂ （ｘ）ともに温度上昇と
共に増加する性質をもつ）。従って、最新データとして
測定したＧ₁（ｘ）とその前に測定したＧ₂ （ｘ）とを
用いて計算した比は、Ｇ₁ （ｘ）と、Ｇ₂ （ｘ）を同時
に計測して求めた比よりも大きくなってしまう。逆に最
新データがＧ₂ （ｘ）である場合には、計算に用いるＧ
₁ （ｘ）は最新データのＧ₂ （ｘ）と同時に求めたとき
よりも小さい値であり、従って更新データのＧ₂ （ｘ）
とその前に測定したＧ₁ （ｘ）との比は、これらを同時
に測定した場合と比べ、小さくなってしまう。これが測
定対象の温度が変化しているときに測定した温度分布が
誤差を含んだ原因と推定された。

【００２０】本発明は、このような誤差をなくすため、
最新測定データに対応する他の旧い測定データをそのま
ま用いるのではなく、旧測定データを補間計算によって
修正した計算値を用いるようにしている。

【００２１】複数の波長の後方散乱光を測定して光ファ
イバに沿った温度分布を求める場合には、複数の波長の
後方散乱光強度分布測定結果のそれぞれの最新データの
他に、前回に測定した最新でないデータも一部使用す
る。最新データのうち或る最新データに着目して、当該
最新データ以外の各最新データについて、当該最新デー
タと同時に計測した場合に得られるであろう値を、最新
データ、前回に測定した最新でないデータから補間して
求める。これらの求めた値と、当該最新データとから複
数の波長の後方散乱光強度分布を計算する。これによ
り、その計算値と測定対象の物理量が時間的に変化した
場合でも誤差の発生が極力小さくなる。

【００２２】また、ラマン散乱光の２成分を測定して光
ファイバに沿った温度分布を求める場合には、次のよう
になる。

【００２３】最後に測定したデータがＧ₁ （ｘ）であっ
たとき、その最新データをＧ_１ ^（ｍ） （ｘ）とする
と、Ｇ_２ （ｘ）の最新データはＧ₂ ^(m-1) （ｘ）とな
るが、この（ｍ−１）組における物理量分布を計算する
とき、Ｇ₂ （ｘ）についてはその最新データＧ₂ ^(m-1)
（ｘ）をそのまま使うとした場合、Ｇ₁ （ｘ）について
は、時間的ずれを伴う順次測定で得ているため、最新測
定結果であるＧ₁ ^(m) （ｘ）をそのまま使うと、前述し
たように誤差が出てしまう。このため、Ｇ₁ （ｘ）につ
いては最新データＧ₁ ^(m) （ｘ）と、前回のＧ₁ ^(m-1)
（ｘ）とからの補間計算により、Ｇ₂ ^(m) （ｘ）と同時
に測定したならば得られるであろう値を計算により求め
る。すなわち、測定結果Ｇ₂ ^(m-1) （ｘ）と計算値Ｇ₁
（ｘ）とから物理量分布を計算する。

【００２４】これに対して、最後に測定したデータがＧ
₂ （ｘ）であったとき、その最新データをＧ
₂ ^(m) （ｘ）とすると、Ｇ₁ （ｘ）の最新データはＧ₁
^(m) （ｘ）となるが、このｍ組における物理量分布を計
算するとき、Ｇ₁ （ｘ）についてはその最新データＧ₁
^m （ｘ）をそのまま使うとした場合、Ｇ₂ （ｘ）につい
ては、同じ理由で最新測定結果であるＧ₂ ^(m) （ｘ）が
使えない。このため、Ｇ₂ （ｘ）については最新データ
Ｇ₂ ^(m) （ｘ）と、前回のＧ₂ ^(m-1) （ｘ）とからの補
間計算により、Ｇ₁ ^(m) （ｘ）と同時に測定したならば
得られるであろう値を計算により求める。すなわち、測
定結果Ｇ₁ ^m （ｘ）と計算値Ｇ₂ （ｘ）とから物理量分
布を計算する。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、ラマン散乱光の
ストークス光とアンチストークス光の後方散乱光強度分
布を交互に計測する場合につき説明する。表１は最新の
測定データと、それに対する物理量分布を求めるのに使
用するデータとの関係を示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】ストークス光とアンチストークス光の測定
を１組として考え、ｍ組目のストークス光の後方散乱光
強度分布測定結果をＧ₁ ^(m) （ｘ）、ｍ組目のアンチス
トークス光の後方散乱光強度分布測定結果をＧ
₂ ^(m) （ｘ）と表わす。

【００２８】最新データがＧ₁ ^(m) （ｘ）である場合に
は、温度分布を求めるのに、Ｇ₁ ^(m) （ｘ）とＧ₁
^(m-1) （ｘ）、及びＧ₂ ^(m-1) （ｘ）を用いて行う。す
なわち、Ｇ₁ （ｘ）の最新の測定結果とその前の測定結
果、及びＧ₂ （ｘ）の最新の測定結果を用いる。具体的
には温度分布をＴ（ｘ）を計算する（８）式のＧ
₁ （ｘ）、Ｇ₂ （ｘ）をそれぞれ次の（９），（１０）
式のようにして求め、これらを（８）式に代入して温度
分布Ｔ（ｘ）を求める。

【００２９】 Ｇ₁ （ｘ）= ｛ｖ₁ ×Ｇ₁ ^(m) （ｘ）＋ｖ₂ ×Ｇ₁ ^(m-1) （ｘ）｝／（ｖ₁ ＋ ｖ₂ ） …（９） Ｇ₂ （ｘ）＝Ｇ₂ ^(m-1) （ｘ） …（１０） ここに、ｖ₁ 、ｖ₂ は定数 一方、最新データがＧ₂ ^(m) （ｘ）である場合には、表
１より、使用するデータをＧ₂ ^(m) （ｘ）、Ｇ₂ ^(m-1)
（ｘ）及びＧ₁ ^(m) （ｘ）とし、Ｇ₁ （ｘ）、Ｇ
₂ （ｘ）をそれぞれ（１１）、（１２）式を用いて求め
る。

【００３０】 Ｇ₁ （ｘ）＝Ｇ₁ ^(m) （ｘ） …（１１） Ｇ₂ （ｘ）＝｛ｗ₁ ×Ｇ₂ ^(m) （ｘ）＋ｗ₂ ×Ｇ₂ ^(m-1) （ｘ）｝/ （ｗ₁ ＋ ｗ₂ ） …（１２） ここに、ｗ₁ 、ｗ₂ は定数 なお、最新データがＧ₁ ^(m+1) （ｘ）、Ｇ
₂ ^(m+1) （ｘ）…の場合も同様に求める。

【００３１】ｖ₁ 、ｖ₂ 、ｗ₁ 、ｗ₂ の定数は、測定対
象及び測定結果であるＧ₁ （ｘ）、Ｇ₂ （ｘ）の時定数
等の条件により最適値が決ると考えられるが、一般に
は、ｖ₁ ＝ｖ₂ 、ｗ₁ ＝ｗ₂ として良好な結果が得られ
る。

【００３２】ｖ₁ ＝ｖ₂ 、ｗ₁ ＝ｗ₂ …とし、ｍ＋１、
ｍ＋２…以降も同様に本方式を適用した結果を図１及び
図２に示す。図１には、測定結果であるＧ
₁ ^(m) （ｘ）、Ｇ₂ ^(m) （ｘ）、（９）式を用いて計算
したＧ₁ （ｘ）及び（１２）式を用いて計算したＧ
₂ （ｘ）を示してあるが、（９）式及び（１２）式を用
いて計算した結果は、それぞれの真値とほぼ等しくなっ
ている。図１中の｝で示した組（ｍ−１、ｍ、ｍ＋１、
ｍ＋２）の温度、すなわち、測定結果と計算結果の組合
せを用いて計算した温度を図２に示す。測定結果より求
めた値は真値とほぼ等しくなっていることが分かる。

【００３３】以上述べたように本実施例によれば、ラマ
ン散乱光の２成分の組のうち、一方の波長の測定結果に
対応する他方の波長のデータを、これらを同時に測定し
た場合と等しくなるように補間計算で求めるようにした
ので、１組のＯＴＤＲ計測回路を用い、ラマン散乱光の
２成分を測定して光ファイバに沿った温度分布を求める
場合においても、温度が時間と共に増大しているとき
に、２種類の波長のラマン散乱光強度測定結果から求め
た温度測定結果を真値と等しくすることができる。した
がって、本実施例は光ファイバセンサで過渡的に変化す
る物理量を超多点計測するのに有効であり、火災検知等
の時間変化の速い現象を精度よく測定する場合に特に有
効となる。

【００３４】なお、上記実施例では温度が時間と共に増
加しているときについてのみ触れたが、温度が時間と共
に減少しているときであっても、本発明が有効であるこ
とはいうまでもない。また、本発明は２種類の波長に限
定されるものではなく、２種類以上の波長の散乱光強度
分布測定にも適用できる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、複数の波長の散乱光強
度分布を１組のＯＴＤＲ計測回路を用いて順次測定する
光ファイバを用いた物理量分布測定において、複数のＯ
ＴＤＲ計測回路を用いて測定したのと同じ測定時間間隔
で誤差のほとんどない測定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】表１に従って本発明の実施例を実施するときに
使用する散乱光強度測定結果と、これに修正を加えた計
算結果との経時変化特性図。

【図２】表１に従って図１に示す後方散乱光強度を用い
て最終的に得られた温度の経時変化を示す特性図。

【図３】複数のＯＴＤＲ計測回路を用いた従来例の装置
構成図。

【図４】１組のＯＴＤＲ計測回路を用いて、複数の種類
の波長の散乱光強度を測定し、物理量分布を求める装置
の構成図。

【図５】従来例を実施するときに使用する散乱光強度測
定結果の経時変化特性図。

【図６】図４の装置構成で物理量分布の経時変化を求め
た結果の特性図。

【符号の説明】 １ 光源 ２ａ、２ｂ… 光ファイバ ４ 光ファイバ（センサ用） ５ｂ、５ｃ…５ｚ Ｏ／Ｅ変換器 ６ サンプリング回路 ７ 平均化処理回路 ８ 物理量分布演算器 ９ コントローラ ９０ ＯＴＤＲ計測回路 ９１ チャネル切替手段

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバ中で発生する２種類の波長
   λ ₁ 、λ ₂ の散乱光強度の距離分布を順次測定し、これ
   らの測定結果を基に、光ファイバに沿った物理量の分布
   情報を検知する光ファイバを用いた物理量分布の測定方
   法において、波長λ ₁ の散乱光強度分布をＧ ₁ （ｘ）、
   波長λ ₂ の散乱光強度分布をＧ ₂ （ｘ）とし、Ｇ ₁ ⁽¹⁾
   （ｘ）、Ｇ ₂ ⁽¹⁾ （ｘ）、Ｇ ₁ ⁽²⁾ （ｘ）、Ｇ
   ₂ ⁽²⁾ （ｘ）…の順で測定を行い、これら測定結果のＧ
   ₁ ⁽¹⁾ （ｘ）とＧ ₂ ⁽¹⁾ （ｘ）、Ｇ ₁ ⁽²⁾ （ｘ）とＧ ₂
   ⁽²⁾ （ｘ）…を波長λ ₁ 、λ ₂ に関する測定データの組
   とした場合、最新の測定結果がＧ ₁ ^(m) （ｘ）であった
   ときには、Ｇ ₁ （ｘ）とＧ ₂ （ｘ）を［数１］により求
   め、最新の測定結果がＧ ₂ ^(m) （ｘ）であったときに
   は、Ｇ ₁ （ｘ）とＧ ₂ （ｘ）を［数２］により求め、上
   記求めたＧ ₁ （ｘ）及びＧ ₂ （ｘ）を、［数３］に代入
   することにより物理量分布を求めるようにしたことを特
   徴とする光ファイバを用いた物理量分布の測定方法。 【数１】 Ｇ ₁ （ｘ）＝｛ｖ ₁ ×Ｇ ₁ ^(m) （ｘ）＋ｖ ₂ ×Ｇ ₁ ^(m-1) （ｘ）｝／（ｖ ₁ ＋ ｖ ₂ ） Ｇ ₂ （ｘ）＝Ｇ ₂ ^(m-1) （ｘ） （ｖ ₁ 、ｖ ₂ は定数） 【数２】 Ｇ ₁ （ｘ）＝Ｇ ₁ ^(m) （ｘ） Ｇ ₂ （ｘ）＝｛ｗ ₁ ×Ｇ ₂ ^(m) （ｘ）＋ｗ ₂ ×Ｇ ₂ ^(m-1) （ｘ）｝／（ｗ ₁ ＋ ｗ ₂ ） （ｗ ₁ 、ｗ ₂ は定数） 【数３】 Ｔ（ｘ）＝ｋ ₂ ×ｌｎ｛ｋ ₁ ×Ｋ×１０ ^(a1-a2)xX/10 ×Ｇ ₁ （ｘ）／Ｇ ₂ （ｘ ）｝ Ｔ：物理量 ｘ：距離 ｋ ₁ ，ｋ ₂ ：使用する光源及び光ファイバにより決まる定数 a1，a2：第１及び第２の波長の光ファイバ伝送損失［dB／ｍ］ Ｋ：定数