JP5222513B2 - Optical fiber measurement method, optical fiber measurement system, and optical fiber measurement device - Google Patents
Optical fiber measurement method, optical fiber measurement system, and optical fiber measurement device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5222513B2 JP5222513B2 JP2007250212A JP2007250212A JP5222513B2 JP 5222513 B2 JP5222513 B2 JP 5222513B2 JP 2007250212 A JP2007250212 A JP 2007250212A JP 2007250212 A JP2007250212 A JP 2007250212A JP 5222513 B2 JP5222513 B2 JP 5222513B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- light
- brillouin
- sub
- main optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Description
この発明は、光ファイバなどの光ファイバの歪み分布、および温度分布を測定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring strain distribution and temperature distribution of an optical fiber such as an optical fiber.
光ファイバ線路の歪みや温度の異常を検出する測定方法として、B−OTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectmetry)が知られている(例えば特許文献1を参照)。この方法はブリルアン周波数シフトを利用するものである。すなわち光パルスを被測定光ファイバに入射される試験光と、参照光とに分岐し、このうち試験光を光ファイバ線路に入射する。試験光の後方ブリルアン散乱光と参照光とを合波することで、ビート信号が発生する。ビート信号は10GHzほどの参照光と散乱光の周波数の差の値の周波数を持ち、ブリルアン周波数シフトを示す量である。入射から受光(すなわち光入射端までの再帰)までの時間を計測することで、光ファイバ線路内の各点でのブリルアン周波数シフトを測定することができる。このブリルアン周波数シフトは歪み分布、および温度分布により変化するので、ブリルアン周波数シフトを測定することにより光ファイバ中の歪み、温度分布を測定できる。以上がB−OTDRの基本原理である。 B-OTDR (Brillouin Optical Time Domain Reflectmetry) is known as a measurement method for detecting distortion of a fiber optic line and temperature abnormality (see, for example, Patent Document 1). This method uses a Brillouin frequency shift. That is, the optical pulse is branched into test light that enters the optical fiber to be measured and reference light, and the test light enters the optical fiber line. A beat signal is generated by combining the back Brillouin scattered light of the test light and the reference light. The beat signal has a frequency corresponding to a difference between the frequencies of the reference light and the scattered light of about 10 GHz and is an amount indicating a Brillouin frequency shift. The Brillouin frequency shift at each point in the optical fiber line can be measured by measuring the time from incidence to light reception (that is, recursion from the light incident end). Since this Brillouin frequency shift varies depending on the strain distribution and the temperature distribution, the strain and temperature distribution in the optical fiber can be measured by measuring the Brillouin frequency shift. The above is the basic principle of B-OTDR.
ところで、B−OTDRにより光ファイバの温度分布、あるいは歪み分布を測定するにあたり、測定されたブリルアン周波数シフトの変化が温度変化によるものか、あるいは歪みによるものかは分からない。つまり既存技術では温度分布による影響と歪みによる影響とを分離することができない。従って、被測定光ファイバの温度分布が一定であるか、または歪みが無いという状態のいずれかを維持しない限り、歪み分布および温度分布を測定することができない。
以上述べたように既存の技術では、温度分布および歪みがブリルアン周波数シフトに及ぼす影響を分離することができない。このため温度分布を測定するには被測定光ファイバを歪みの無い状態に保ち、逆に歪み分布を測定するには温度分布を一定に保たねばならず、両方を計測するには二度手間がかかっている。
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、光ファイバの温度分布と歪み分布とを一度に測定可能な光ファイバ測定方法、光ファイバ測定システムおよび光ファイバ測定装置を提供することにある。
As described above, the existing technology cannot separate the effects of temperature distribution and strain on the Brillouin frequency shift. Therefore, to measure the temperature distribution, the measured optical fiber must be kept in a strain-free state. Conversely, to measure the strain distribution, the temperature distribution must be kept constant. Is on.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an optical fiber measurement method, an optical fiber measurement system, and an optical fiber measurement device capable of measuring the temperature distribution and strain distribution of an optical fiber at a time. .
上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、測定対象の光ファイバに入射された光の後方ブリルアン散乱光を観測し、前記光の入射から再帰までの時間を前記光ファイバの長手方向の位置に対応付けて前記光ファイバの特性の分布を測定する光ファイバ測定方法において、測定対象とする経路に沿って主光ファイバを設置し、ブリルアン周波数シフトの温度依存性係数CTが前記主光ファイバと等しい副光ファイバを前記主光ファイバと同じ温度環境下でテンションフリーに設置し、光源の出力光を参照光と試験光とに分岐し、前記試験光をパルス変調して前記主光ファイバと前記副光ファイバとに入射し、前記主光ファイバで生じる後方ブリルアン散乱光および前記副光ファイバで生じる後方ブリルアン散乱光を前記参照光と合波してヘテロダイン検波し、このヘテロダイン検波により得られる周波数スペクトルから前記主光ファイバで生じるブリルアン周波数シフトΔf1と前記副光ファイバで生じるブリルアン周波数シフトΔf2とを算出し、ΔT=Δf2/CTにより温度変化ΔTを算出して前記副光ファイバの温度分布を算出し、Δf1の歪み依存性係数をCεとしたとき、Δε=(Δf1−Δf2)/Cεにより歪みΔεを算出して前記主光ファイバの歪み分布を算出することを特徴とする光ファイバ測定方法が提供される。なおテンションフリーに設置する、とは、その歪みを無視できる程度に、内部応力の無い状態で設置することを意味する。 In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, the back Brillouin scattered light of light incident on the optical fiber to be measured is observed, and the time from the incidence of the light to the recurrence is measured. In the optical fiber measurement method for measuring the distribution of characteristics of the optical fiber in association with the position in the direction, the main optical fiber is installed along the path to be measured, and the temperature dependence coefficient C T of the Brillouin frequency shift is A sub optical fiber equal to the main optical fiber is installed tension-free under the same temperature environment as the main optical fiber, the output light of the light source is branched into reference light and test light, and the test light is pulse-modulated to modulate the main optical fiber. The back Brillouin scattered light generated in the main optical fiber and the back Brillouin scattered light generated in the sub optical fiber are combined with the reference light. And by heterodyne detection to calculate the Brillouin frequency shift Delta] f 2 of the Brillouin frequency shift Delta] f 1 from the obtained frequency spectrum caused by the main optical fiber caused by the secondary optical fiber by the heterodyne detection, ΔT = Δf 2 / C T calculating a distortion [Delta] [epsilon] by when to calculate the temperature change ΔT to calculate the temperature distribution of the secondary optical fiber, the strain-dependent coefficient of Delta] f 1 was C ε, Δε = (Δf 1 -Δf 2) / C ε by Then, a strain distribution of the main optical fiber is calculated, and an optical fiber measuring method is provided. “Installing tension-free” means installing in a state without internal stress to such an extent that the distortion can be ignored.
このような手段を講じることにより、副光ファイバは主光ファイバと同じ温度分布を持ちながら、歪み分布は無いものと看做せる。この両ファイバに対して同じ試験光に基づくB−OTDR測定を実施することで、それぞれの光ファイバごとにブリルアン周波数シフトを得ることができる。このうち副光ファイバのブリルアン周波数シフトΔf2は温度による影響だけを受ける形になるので、Δf2=CT×ΔTなる比例式が成り立つ。これをΔTについて解けば、まず副ファイバの温度変化が求まる。 By taking such means, it can be considered that the sub optical fiber has the same temperature distribution as the main optical fiber, but has no strain distribution. By performing B-OTDR measurement based on the same test light for both fibers, a Brillouin frequency shift can be obtained for each optical fiber. Of these, the Brillouin frequency shift Δf 2 of the sub optical fiber is affected only by the temperature, so the proportional expression Δf 2 = C T × ΔT holds. Solving this with respect to ΔT, first, the temperature change of the sub-fiber is obtained.
主光ファイバは歪み分布を持ちながら、副光ファイバと同じ温度分布を持つ。従って主光ファイバにおけるブリルアン周波数シフトΔf1は、歪みΔεによる成分Cε×Δεと、副ファイバと同じ温度分布Δf2による成分との和として表すことができ、すなわちΔf1=Cε×Δε+Δf2が成立する。これをΔεについて解くことで主光ファイバの歪み変化も求めることができる。 The main optical fiber has the same temperature distribution as the sub optical fiber while having a strain distribution. Therefore, the Brillouin frequency shift Δf 1 in the main optical fiber can be expressed as the sum of the component C ε × Δε due to the strain Δε and the component due to the same temperature distribution Δf 2 as that of the sub fiber, that is, Δf 1 = C ε × Δε + Δf 2. Is established. By solving this with respect to Δε, the strain change of the main optical fiber can also be obtained.
ここまでの過程で、試験光の入射から測定に至るまでの手順は、ただの一度で済む。つまり2本の光ファイバに同時に試験光を入射してその戻り光を観測することで、温度と歪みとの双方の特性を得られる。従って光ファイバの温度分布と歪み分布とを一度に測定することが可能になる。 In the process so far, the procedure from the incidence of the test light to the measurement is only once. That is, both the temperature and strain characteristics can be obtained by simultaneously injecting test light into two optical fibers and observing the return light. Therefore, the temperature distribution and strain distribution of the optical fiber can be measured at a time.
この発明によれば、光ファイバの温度分布と歪み分布とを一度に測定可能な光ファイバ測定方法、光ファイバ測定システムおよび光ファイバ測定装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical fiber measurement method, an optical fiber measurement system, and an optical fiber measurement device that can measure the temperature distribution and strain distribution of an optical fiber at a time.
図1は、この発明に関わる光ファイバ測定システムの実施の形態を示す図である。図1においてレーザ光源1の出力光は光分岐部3により2分岐され、一方は試験光として被測定系へ、他方は参照光としてデータ処理系にそれぞれ入射される。このうち試験光はパルス変調器8により外部変調され、パルス状の試験光が光合分波部4に入射される。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an optical fiber measurement system according to the present invention. In FIG. 1, the output light of the
光合分波部4の出力端には2本の光ファイバ6,7が接続される。これらはいずれもB−OTDRの測定対象となる被測定光ファイバであり、このうち光ファイバ6は支持部9などにより架設され、場所ごとに異なる歪みを持つ。この実施形態の特徴は2本の光ファイバを並列に設置して両方のブリルアン後方散乱を観測する点にある。これらの光ファイバは並列に設置されるので、従って同じ温度環境下にある。区別のため光ファイバ6を主光ファイバ6、光ファイバ7を副光ファイバ7と称する。両ファイバのいずれも実際の情報伝送の用途に用いることができる。
Two optical fibers 6 and 7 are connected to the output end of the optical multiplexing /
主光ファイバ6、副光ファイバ7の長さは同じであり、ブリルアン周波数シフトに対する温度依存性係数も同じであり、また両者とも互いに同じ環境下に置かれるものの、次の点において違いを持つ。すなわち主光ファイバ6は、歪み分布を測定したい領域(例えば光ファイバを架設しようとする空中の経路など)と同じ条件で設置され、従って長手方向に対する歪み分布を持つ。これに対して副光ファイバ7はその歪みを無視できる程度に、内部応力の無い、テンションフリーな状態で設置される。要するに弛ませた状態で設置すればよい。 The lengths of the main optical fiber 6 and the sub optical fiber 7 are the same, the temperature dependency coefficients for the Brillouin frequency shift are also the same, and both are placed in the same environment, but have the following differences. In other words, the main optical fiber 6 is installed under the same conditions as the region in which the strain distribution is desired to be measured (for example, an air route in which the optical fiber is to be installed), and thus has a strain distribution in the longitudinal direction. On the other hand, the sub optical fiber 7 is installed in a tension-free state with no internal stress to such an extent that the distortion can be ignored. In short, it should be installed in a relaxed state.
図2に示すように、パルス変調器8からの試験光(図中実線矢印)は光合分波部4を介して主光ファイバ6および副光ファイバ7に入射される。そうすると両ファイバにおいて後方ブリルアン散乱光(図中点線矢印)が生じる。この後方ブリルアン散乱光は光合分波部4に再帰したのち光カプラ5に導かれて参照光と合波され、観測部20に入射される。 図3は、光合分波部4の一例を示すブロック図である。パルス変調器8からの試験光は光スプリッタ41で2分岐されて光サーキュレータ42,43を介して主光ファイバ6、副光ファイバ7に入射される。逆に主光ファイバ6、副光ファイバ7からの後方ブリルアン散乱光はそれぞれ光サーキュレータ42,43を介して光カプラ44で合波され、光カプラ5に導かれる。
As shown in FIG. 2, the test light (solid arrow in the figure) from the pulse modulator 8 is incident on the main optical fiber 6 and the sub optical fiber 7 via the optical multiplexing /
すなわち図1の光カプラ5では、参照光と後方ブリルアン散乱光との周波数差(νB)に応じた干渉光が生じる。この干渉光は観測部20の、フォトダイオードなどの受光部(PD)2により光/電気変換されてビート信号が取り出される。このビート信号は増幅器22により増幅されたのちスペクトルアナライザ30に入力され、ヘテロダイン検波される。
That is, in the optical coupler 5 of FIG. 1, interference light according to the frequency difference (νB) between the reference light and the backward Brillouin scattered light is generated. This interference light is optically / electrically converted by a light receiving unit (PD) 2 such as a photodiode of the
すなわちビート信号は、νBに近い周波数信号を発生するローカルオシレータ(LO)29の局部信号とミキサ27により混合され、ベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号からローパスフィルタ(LPF)28により不要波成分が除去され、これによりブリルアン周波数シフトνBに基づくビート成分が抽出される。つまりブリルアン後方散乱光ν0±νBと参照光ν0とを合波してヘテロダイン検波することにより、ブリルアン周波数シフトは周波数νBのビート信号として検出される。このビート信号は各光ファイバ6,7で生じる後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトル、すなわちブリルアン周波数シフトを反映する量である。得られたビート信号はA/D変換器31によりディジタル変換され、制御部50でのデータ処理に用いられる。
That is, the beat signal is mixed by the
ところで制御部50は、本実施形態に係わる処理機能としてシフト算出部50aと、特性算出部50bとを備える。このうちシフト算出部50aは、各光ファイバ6,7に対応するビート信号からそれぞれの光ファイバ6,7で生じるブリルアン周波数シフトΔf1,Δf2を算出する。ブリルアン散乱光は、主光ファイバ6においては温度分布と歪み分布との両方の影響を受け、副光ファイバ7においては温度分布の影響だけしか受けない。従ってΔf1>Δf2として両者を区別することができる。特性算出部50bは、各位置のブリルアン周波数シフトから、副光ファイバ7の温度分布、および主光ファイバ6の温度分布と歪み分布とを算出する。以下に、その手順につき詳しく説明する。
The
図4は、この発明に関わる光ファイバ測定方法を示すフローチャートである。まず主光ファイバ6を所期の状態に設置し(ステップS1)、次にこの主光ファイバと並列に、副光ファイバ7をフリーな状態で設置する(ステップS2)。この手順は逆順でももちろん良い。 FIG. 4 is a flowchart showing an optical fiber measurement method according to the present invention. First, the main optical fiber 6 is installed in a desired state (step S1), and then the sub optical fiber 7 is installed in a free state in parallel with the main optical fiber (step S2). Of course, this procedure may be reversed.
次に、両方の光ファイバ6,7に試験光を入射してB−OTDR測定を行う(ステップS3)。このステップでは試験光のブリルアン散乱光スペクトルが、各光ファイバ6,7ごとにその長手方向の位置に対応付けて求められる。すなわちB−OTDR測定では、ブリルアン後方散乱光のスペクトル強度とともにその受信時間も観測される。試験光の入射から受信までにかかる時間は光信号の伝播経路の長さを反映するので、これを解析することで主光ファイバ6,副光ファイバ7で共通の測定位置を求めることができる。これらをもとにこのステップでは、ブリルアン周波数シフトΔf1,Δf2の分布が算出される。 Next, test light is incident on both optical fibers 6 and 7 to perform B-OTDR measurement (step S3). In this step, the Brillouin scattered light spectrum of the test light is obtained for each of the optical fibers 6 and 7 in association with the position in the longitudinal direction. That is, in the B-OTDR measurement, the reception time is observed together with the spectral intensity of the Brillouin backscattered light. Since the time taken from the incidence of test light to reception reflects the length of the propagation path of the optical signal, the measurement position common to the main optical fiber 6 and the sub optical fiber 7 can be obtained by analyzing this. Based on these, in this step, the distribution of Brillouin frequency shifts Δf 1 and Δf 2 is calculated.
次に、得られたΔf1,Δf2から、温度分布および歪み分布が算出される(ステップS4)。この演算にあたり、主光ファイバ6、副光ファイバ7のブリルアン周波数シフトの温度依存性係数をCTとし、主光ファイバ6の歪み依存性係数をCεとする。歪みは主光ファイバ6だけに加わっており、両光ファイバ6,7は共通の温度分布を持つ。従って、求めたい温度変化量、歪みをΔT、Δεとすると次式(1)、(2)が成立する。
式(1),(2)を連立させてΔT、Δεについて解くことにより、温度変化ΔTと歪みΔεとを同時に求めることができる。各散乱位置でのスペクトルごとにこの計算を行うことで、温度分布と歪み分布とを一回の測定で同時に求めることが可能になる。 By solving the equations (1) and (2) and solving for ΔT and Δε, the temperature change ΔT and the strain Δε can be obtained simultaneously. By performing this calculation for each spectrum at each scattering position, it is possible to simultaneously obtain the temperature distribution and strain distribution in one measurement.
以上説明したようにこの実施形態では、2本の光ファイバ6,7を同じ温度環境下で並列に設置し、このうち一方の光ファイバ6だけに歪み分布が与えられるように、他方の光ファイバ7をフリーな状態で設置する。そして2本の光ファイバにB−OTDR測定を行って各ファイバ6,7のブリルアン周波数シフトΔf1,Δf2を求める。得られた2つのブリルアン周波数シフトのうち値の小さいほう(Δf2)を温度依存性係数CTで割ることで温度分布を算出し、2つのブリルアン周波数シフトの差(Δf1−Δf2)を歪み依存性係数Cεで割ることで歪み分布を算出するようにしている。
すなわちΔT=Δf2/CTにより温度変化ΔTを算出し、その長手方向の分布から温度分布を算出し、Δε=(Δf1−Δf2)/Cεにより歪みΔεを算出してその長手方向の分布から歪み分布を算出することができる。
As described above, in this embodiment, the two optical fibers 6 and 7 are installed in parallel under the same temperature environment, and the other optical fiber is provided so that only one of the optical fibers 6 has a strain distribution. 7 is set free. Then, B-OTDR measurement is performed on the two optical fibers to determine the Brillouin frequency shifts Δf 1 and Δf 2 of the fibers 6 and 7. The temperature distribution is calculated by dividing the smaller value (Δf 2 ) of the two Brillouin frequency shifts obtained by the temperature dependence coefficient C T , and the difference (Δf 1 −Δf 2 ) between the two Brillouin frequency shifts is calculated. The strain distribution is calculated by dividing by the strain dependence coefficient Cε .
That is, the temperature change ΔT is calculated from ΔT = Δf 2 / C T , the temperature distribution is calculated from the distribution in the longitudinal direction, the strain Δε is calculated from Δε = (Δf 1 −Δf 2 ) / C ε, and the longitudinal direction The strain distribution can be calculated from the distribution.
このようにしたので、ブリルアン周波数シフトの変化による温度・歪みの変化を一回のB−OTDR測定で測定することができるようになり、従ってブリルアン散乱光測定による温度測定・歪み測定をより簡易に行うことができる。また図1のシステムは、センサとして用いる光ファイバを2本にして並列に設置するだけで良いので簡易に構築することができ、従ってシステムの低コスト化を促せる。よってブリルアン散乱を用いた光ファイバセンサの実用性や、ひいては光ファイバを用いた温度分布や歪み分布の測定方法の実用性を広げるものとして応用が可能である。さらに、ブリルアン周波数シフトを用いた光ファイバ線路保守試験などの、その他のブリルアン散乱測定の応用に対しても利便性の向上を図ることができる。 As a result, temperature and strain changes due to Brillouin frequency shift changes can be measured with a single B-OTDR measurement. Therefore, temperature and strain measurements using Brillouin scattered light measurement are easier. It can be carried out. In addition, the system of FIG. 1 can be constructed simply because it is only necessary to install two optical fibers used as sensors in parallel, and therefore the cost of the system can be reduced. Therefore, the present invention can be applied to expand the practicality of an optical fiber sensor using Brillouin scattering, and eventually the practicality of a temperature distribution and strain distribution measurement method using an optical fiber. Furthermore, convenience can be improved for other applications of Brillouin scattering measurement such as an optical fiber line maintenance test using Brillouin frequency shift.
なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In an implementation stage, a component can be deform | transformed and embodied in the range which does not deviate from the summary. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
1…レーザ光源、2…受光部、3…光分岐部、4…光合分波部、5…光カプラ、6…主光ファイバ、7…副光ファイバ、8…パルス変調器、9…支持部、41…光スプリッタ、42,43…光サーキュレータ、44…光カプラ、20…観測部、27…ミキサ、28…ローパスフィルタ、29…ローカルオシレータ、30…スペクトラムアナライザ、31…A/D(アナログ/ディジタル)変換器
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第1および第2の光ファイバに同じ試験光を入射してB−OTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectmetry)測定を行い、
前記B−OTDR測定により得られた前記第1および第2の光ファイバのそれぞれからの後方ブリルアン散乱光の周波数シフトのうち、値の小さい周波数シフトを前記温度依存性係数で除算して前記第2の光ファイバの温度分布を求め、
前記第1および第2の光ファイバのそれぞれからの後方ブリルアン散乱光の周波数シフトの差を、前記第1の光ファイバのブリルアン周波数シフトに関する歪み依存性係数で除算してこの第1の光ファイバの歪み分布を求めることを特徴とする光ファイバ測定方法。 In parallel with the first optical fiber for communication having a strain distribution, a second optical fiber having the same temperature dependence coefficient with respect to the Brillouin frequency shift is installed in a tension-free and same temperature environment. ,
Before SL enters the same test light to the first and second optical fiber B-OTDR (Brillouin Optical Time Domain Reflectmetry) was measured,
Of the frequency shifts of the back Brillouin scattered light from each of the first and second optical fibers obtained by the B-OTDR measurement, a frequency shift having a small value is divided by the temperature dependency coefficient to obtain the second. Temperature distribution of the optical fiber
The difference in the frequency shift of the back Brillouin scattered light from each of the first and second optical fibers is divided by the distortion dependence coefficient for the Brillouin frequency shift of the first optical fiber, and the first optical fiber. An optical fiber measuring method characterized by obtaining a strain distribution.
測定対象とする経路に沿って通信用の主光ファイバを設置し、
ブリルアン周波数シフトの温度依存性係数CTが前記主光ファイバと等しい副光ファイバを前記主光ファイバと同じ経路に沿って同じ温度環境下でテンションフリーに設置し、
光源の出力光を参照光と試験光とに分岐し、
前記試験光をパルス変調して前記主光ファイバと前記副光ファイバとに入射し、
前記主光ファイバで生じる後方ブリルアン散乱光および前記副光ファイバで生じる後方ブリルアン散乱光を前記参照光と合波してヘテロダイン検波し、
このヘテロダイン検波により得られる周波数スペクトルから前記主光ファイバで生じるブリルアン周波数シフトΔf1と前記副光ファイバで生じるブリルアン周波数シフトΔf2とを算出し、
ΔT=Δf2/CTにより温度変化ΔTを算出して前記副光ファイバの温度分布を算出し、
Δf1の歪み依存性係数をCεとしたとき、Δε=(Δf1−Δf2)/Cεにより歪みΔεを算出して前記主光ファイバの歪み分布を算出することを特徴とする光ファイバ測定方法。 Observe the backward Brillouin scattered light of the light incident on the optical fiber to be measured, and measure the distribution of the optical fiber characteristics by associating the time from the incident light to the recurrence with the position in the longitudinal direction of the optical fiber. In the optical fiber measurement method to
Install a main optical fiber for communication along the path to be measured,
A sub-optical fiber having a Brillouin frequency shift temperature dependency coefficient C T equal to that of the main optical fiber is installed tension-free in the same temperature environment along the same path as the main optical fiber;
Branch the output light of the light source into reference light and test light,
Pulse-modulating the test light and entering the main optical fiber and the sub optical fiber,
The back Brillouin scattered light generated in the main optical fiber and the back Brillouin scattered light generated in the sub optical fiber are combined with the reference light to perform heterodyne detection,
Calculating a Brillouin frequency shift Δf 1 generated in the main optical fiber and a Brillouin frequency shift Δf 2 generated in the sub optical fiber from the frequency spectrum obtained by the heterodyne detection;
A temperature change ΔT is calculated by ΔT = Δf 2 / C T to calculate a temperature distribution of the sub optical fiber,
The strain distribution of the main optical fiber is calculated by calculating the strain Δε by Δε = (Δf 1 −Δf 2 ) / C ε when the strain dependence coefficient of Δf 1 is C ε. Measuring method.
この主光ファイバと同じ経路に沿って同じ温度環境下でテンションフリーに設置され、ブリルアン周波数シフトの温度依存性係数CTが前記主光ファイバと等しい副光ファイバと、
レーザ光源と、
このレーザ光源の出力光を分岐して試験光と参照光とを生成する光分岐部と、
前記試験光をパルス変調するパルス変調器と、
前記パルス変調された試験光を前記主光ファイバと前記副光ファイバとに入射し、前記主光ファイバで生じる後方ブリルアン散乱光と前記副光ファイバで生じる後方ブリルアン散乱光とを合波する光合分波部と、
この光合分波部で合波された光を前記参照光と合波する光カプラと、
この光カプラの出力光を光/電気変換してビート信号を出力する受光部と、
前記ビート信号から、前記主光ファイバで生じる後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルと前記副光ファイバで生じる後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルとを得る周波数解析部と、
前記主光ファイバで生じる後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルからこの主光ファイバで生じるブリルアン周波数シフトΔf1を算出し、前記副光ファイバで生じる後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルからこの副光ファイバで生じるブリルアン周波数シフトΔf2を算出するシフト算出部と、
ΔT=Δf2/CTにより温度変化ΔTを算出して前記副光ファイバの温度分布を算出し、Δf1の歪み依存性係数をCεとしたとき、Δε=(Δf1−Δf2)/Cεにより歪みΔεを算出して前記主光ファイバの歪み分布を算出する特性算出部とを具備することを特徴とする光ファイバ測定システム。 A main optical fiber for communication installed along the path to be measured;
A sub-optical fiber installed tension-free under the same temperature environment along the same path as the main optical fiber, and having a Brillouin frequency shift temperature dependency coefficient C T equal to the main optical fiber;
A laser light source;
A light branching unit that branches the output light of the laser light source to generate test light and reference light;
A pulse modulator for pulse modulating the test light;
An optical combining unit that injects the pulse-modulated test light into the main optical fiber and the sub optical fiber, and combines the back Brillouin scattered light generated in the main optical fiber and the back Brillouin scattered light generated in the sub optical fiber. Namibe,
An optical coupler for multiplexing the light combined in the optical multiplexing / demultiplexing unit with the reference light;
A light receiving unit that optically / electrically converts the output light of the optical coupler and outputs a beat signal;
A frequency analysis unit for obtaining a frequency spectrum of backward Brillouin scattered light generated in the main optical fiber and a frequency spectrum of backward Brillouin scattered light generated in the sub optical fiber from the beat signal;
The Brillouin frequency shift Δf 1 generated in the main optical fiber is calculated from the frequency spectrum of the back Brillouin scattered light generated in the main optical fiber, and the Brillouin generated in the sub optical fiber from the frequency spectrum of the back Brillouin scattered light generated in the sub optical fiber. A shift calculation unit for calculating the frequency shift Δf 2 ;
The temperature change ΔT is calculated by ΔT = Δf 2 / C T to calculate the temperature distribution of the sub optical fiber, and Δε = (Δf 1 −Δf 2 ) / where the strain dependence coefficient of Δf 1 is C ε. An optical fiber measurement system comprising: a characteristic calculation unit that calculates a strain distribution of the main optical fiber by calculating a strain Δε by C ε .
レーザ光源と、
このレーザ光源の出力光を分岐して試験光と参照光とを生成する光分岐部と、
前記試験光をパルス変調するパルス変調器と、
前記パルス変調された試験光を前記主光ファイバと前記副光ファイバとに入射し、前記主光ファイバで生じる後方ブリルアン散乱光と前記副光ファイバで生じる後方ブリルアン散乱光とを合波する光合分波部と、
この光合分波部で合波された光を前記参照光と合波する光カプラと、
この光カプラの出力光を光/電気変換してビート信号を出力する受光部と、
前記ビート信号から、前記主光ファイバで生じる後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルと前記副光ファイバで生じる後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルとを得る周波数解析部と、
前記主光ファイバで生じる後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルからこの主光ファイバで生じるブリルアン周波数シフトΔf1を算出し、前記副光ファイバで生じる後方ブリルアン散乱光の周波数スペクトルからこの副光ファイバで生じるブリルアン周波数シフトΔf2を算出するシフト算出部と、
ΔT=Δf2/CTにより温度変化ΔTを算出して前記副光ファイバの温度分布を算出し、Δf1の歪み依存性係数をCεとしたとき、Δε=(Δf1−Δf2)/Cεにより歪みΔεを算出して前記主光ファイバの歪み分布を算出する特性算出部とを具備することを特徴とする光ファイバ測定装置。 A main optical fiber for communication installed along the path to be measured, and installed in a tension-free manner in the same temperature environment along the same path as the main optical fiber, and the temperature dependence coefficient C T of the Brillouin frequency shift Is an optical fiber measuring device used in connection with a secondary optical fiber equal to the main optical fiber,
A laser light source;
A light branching unit that branches the output light of the laser light source to generate test light and reference light;
A pulse modulator for pulse modulating the test light;
An optical combining unit that injects the pulse-modulated test light into the main optical fiber and the sub optical fiber, and combines the back Brillouin scattered light generated in the main optical fiber and the back Brillouin scattered light generated in the sub optical fiber. Namibe,
An optical coupler for multiplexing the light combined in the optical multiplexing / demultiplexing unit with the reference light;
A light receiving unit that optically / electrically converts the output light of the optical coupler and outputs a beat signal;
A frequency analysis unit for obtaining a frequency spectrum of backward Brillouin scattered light generated in the main optical fiber and a frequency spectrum of backward Brillouin scattered light generated in the sub optical fiber from the beat signal;
The Brillouin frequency shift Δf 1 generated in the main optical fiber is calculated from the frequency spectrum of the back Brillouin scattered light generated in the main optical fiber, and the Brillouin generated in the sub optical fiber from the frequency spectrum of the back Brillouin scattered light generated in the sub optical fiber. A shift calculation unit for calculating the frequency shift Δf 2 ;
ΔT = Δf 2 / C T to calculate the temperature change [Delta] T by calculating the temperature distribution of the secondary optical fiber, when the strain dependence coefficient Delta] f 1 was C ε, Δε = (Δf 1 -Δf 2) / An optical fiber measuring apparatus comprising: a characteristic calculating unit that calculates a strain distribution of the main optical fiber by calculating a strain Δε by C ε .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007250212A JP5222513B2 (en) | 2007-09-26 | 2007-09-26 | Optical fiber measurement method, optical fiber measurement system, and optical fiber measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007250212A JP5222513B2 (en) | 2007-09-26 | 2007-09-26 | Optical fiber measurement method, optical fiber measurement system, and optical fiber measurement device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009080049A JP2009080049A (en) | 2009-04-16 |
JP5222513B2 true JP5222513B2 (en) | 2013-06-26 |
Family
ID=40654896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007250212A Active JP5222513B2 (en) | 2007-09-26 | 2007-09-26 | Optical fiber measurement method, optical fiber measurement system, and optical fiber measurement device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5222513B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102128639B (en) * | 2010-12-24 | 2012-06-27 | 中国计量学院 | Spontaneous Brillouin scattered light time-domain reflectometer on basis of double laser frequency locking |
WO2020056820A1 (en) * | 2018-09-18 | 2020-03-26 | 通鼎互联信息股份有限公司 | Method and device for measuring temperature and/or deformation according to brillouin shift |
CN110108346B (en) * | 2019-04-22 | 2021-05-04 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | Optical fiber vibration sensor based on delay phase modulation chirp pulse pair |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3237745B2 (en) * | 1996-07-31 | 2001-12-10 | 日本電信電話株式会社 | Strain / temperature distribution measuring method and its measuring device |
JP2000075174A (en) * | 1998-08-26 | 2000-03-14 | Fujikura Ltd | Optical fiber cable |
JP4768405B2 (en) * | 2005-11-09 | 2011-09-07 | 東日本旅客鉄道株式会社 | Optical fiber sensor and strain / temperature observation system |
-
2007
- 2007-09-26 JP JP2007250212A patent/JP5222513B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2009080049A (en) | 2009-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2435796B1 (en) | Optical sensor and method of use | |
EP1756527B1 (en) | Direct measurement of brillouin frequency in distributed optical sensing systems | |
JP3780322B2 (en) | Distributed strain and temperature sensing system | |
KR100930342B1 (en) | Distribution fiber optic sensor system | |
CA2661681C (en) | Measuring brillouin backscatter from an optical fibre using channelisation | |
EP3861294B1 (en) | Distributed sensing apparatus | |
KR101182650B1 (en) | Distributed optical fiber sensor and sensing method using bbrillouin scattering | |
JP2016191659A (en) | Optical fiber distortion measuring apparatus and optical fiber distortion measuring method | |
JP5222514B2 (en) | Optical fiber measurement method, optical fiber measurement system, and optical fiber measurement device | |
EP2606328A1 (en) | Dual wavelength strain-temperature brillouin sensing system and method | |
CN109556527B (en) | Optical fiber strain measuring device and optical fiber strain measuring method | |
WO2020071128A1 (en) | Backscattering optical amplification device, optical pulse testing device, backscattering optical amplification method and optical pulse testing method | |
KR101310783B1 (en) | Distributed optical fiber sensor and sensing method using simultaneous sensing of brillouin gain and loss | |
JP5000443B2 (en) | Method and apparatus for measuring backward Brillouin scattered light of optical fiber | |
CN109556754A (en) | Fibre strain and temperature measuring apparatus and fibre strain and temperature-measuring method | |
JP5222513B2 (en) | Optical fiber measurement method, optical fiber measurement system, and optical fiber measurement device | |
JP5053120B2 (en) | Method and apparatus for measuring backward Brillouin scattered light of optical fiber | |
JP7156132B2 (en) | Optical coherent sensor and optical coherent sensing method | |
RU2428682C1 (en) | Method for thermal nondestructive inspection of thermal-technical state of long, non-uniform and hard-to-reach objects | |
JP7396382B2 (en) | Optical fiber sensor and Brillouin frequency shift measurement method | |
JP2020051941A (en) | Optical fiber strain and temperature measuring device, and optical fiber strain and temperature measuring method | |
CN113091946B (en) | Chaotic distributed optical fiber Raman temperature sensing device and method | |
JPH109974A (en) | Method and system for measuring temperature distribution | |
JPH07218353A (en) | Temperature distribution measurement method and device by otdr | |
JP7351365B1 (en) | Optical fiber sensor and Brillouin frequency shift measurement method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090714 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120110 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120308 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120427 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20120627 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130305 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130311 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160315 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5222513 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |