JP6201709B2 - 光ファイバ温度分布測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、後方ラマン散乱光を利用した光ファイバ温度分布測定装置に関し、詳しくは、温度補正の改善に関する。

光ファイバをセンサとして用いた分布型測定装置の一種に、光ファイバに沿った温度分布を測定するように構成された光ファイバ温度分布測定装置がある。この技術は光ファイバ内で発生する後方散乱光を利用している。なお、以下の説明では、光ファイバ温度分布測定装置を必要に応じてＤＴＳ（Distributed Temperature Sensor）とも表記する。

後方散乱光には、レイリー散乱光、ブリルアン散乱光、ラマン散乱光などがあるが、温度測定には温度依存性の高い後方ラマン散乱光が利用され、この後方ラマン散乱光を波長分波して測定を行う。後方ラマン散乱光には、入射光の波長に対して短い波長側に発生するアンチストークス光ＡＳと、長い波長側に発生するストークス光ＳＴがある。

光ファイバ温度分布測定装置は、これらアンチストークス光の強度Ｉasとストークス光の強度Ｉstとを測定してその強度比から温度を算出し、光ファイバに沿った温度分布を表示するものであり、プラント設備の温度管理、防災関連の調査・研究、発電所や大型建設物の空調関連などの分野で利用されている。

図９は、光ファイバ温度分布測定装置の基本構成例を示すブロック図である。図９において、光源１は光分波器２の入射端に接続され、光分波器２の入出射端には光ファイバ３が接続され、光分波器２の一方の出射端には光電変換器（以下Ｏ／Ｅ変換器という）４stが接続され、光分波器２の他方の出射端にはＯ／Ｅ変換器４asが接続されている。

Ｏ／Ｅ変換器４stの出力端子にはアンプ５stおよびＡ／Ｄ変換器６stを介して演算制御部７に接続され、Ｏ／Ｅ変換器４asの出力端子にはアンプ５asおよびＡ／Ｄ変換器６asを介して演算制御部７に接続されている。なお、演算制御部７は、パルス発生部８を介して光源１に接続されている。

光源１としてはたとえばレーザダイオードが用いられ、パルス発生部８を介して入力される演算制御部７からのタイミング信号に対応したパルス光を出射する。光分波器２は、その入射端に光源１から出射されたパルス光が入射され、その入出射端から出射されたパルス光を光ファイバ３に出射し、光ファイバ３内で発生した後方ラマン散乱光をその入出射端から入射してストークス光ＳＴとアンチストークス光ＡＳに波長分離する。光ファイバ３は、その入射端から光分波器２から出射されたパルス光を入射し、光ファイバ３内で発生した後方ラマン散乱光をその入射端から光分波器２に向けて出射する。

Ｏ／Ｅ変換器４stおよび４asとしてはたとえばフォトダイオードが用いられ、Ｏ／Ｅ変換器４stには光分波器２の一方の出射端から出射されたストークス光ＳＴが入射され、Ｏ／Ｅ変換器４asには光分波器２の他方の出射端から出射されたアンチストークス光ＡＳが入射されて、それぞれ入射光に対応する電気信号を出力する。

アンプ５stおよび５asは、Ｏ／Ｅ変換器４stおよび４asから出力された電気信号をそれぞれ増幅する。Ａ／Ｄ変換器６stおよび６asは、アンプ５stおよび５asから出力された信号をそれぞれディジタル信号に変換する。

演算制御部７は、Ａ／Ｄ変換器６stおよび６asから出力されたディジタル信号に基づいて後方散乱光の２成分、すなわち、ストークス光ＳＴとアンチストークス光ＡＳの強度比から温度を演算し、その時系列に基づいて光ファイバ３に沿った温度分布を表示手段（図示せず）に表示する。なお、演算制御部７にはあらかじめ、強度比と温度の関係がテーブルや式の形で記憶されている。また、演算制御部７は、光源１にタイミング信号を送り、光源１から出射される光パルスのタイミングを制御する。

次に温度分布測定の原理を説明する。ストークス光ＳＴおよびアンチストークス光ＡＴの信号強度を光源１における発光タイミングを基準にした時間の関数として表すと、光ファイバ３中の光速が既知であるので、光源１を基準にして光ファイバ３に沿った距離の関数に置き換えることができる。すなわち、横軸を距離とし、光ファイバの各距離位置で発生したストークス光ＳＴおよびアンチストークス光ＡＳの強度、つまり距離分布とみなすことができる。

一方、アンチストークス光強度Ｉasとストークス光強度Ｉstはいずれも光ファイバ３の温度に依存し、さらに、両光の強度比Ｉas／Ｉstも光ファイバ３の温度に依存する。したがって、強度比Ｉas／Ｉstが分かればラマン散乱光が発生した箇所の温度を知ることができる。ここで、強度比Ｉas／Ｉstは距離ｘの関数Ｉas（ｘ）／Ｉst（ｘ）であるから、この強度比Ｉas（ｘ）／Ｉst（ｘ）から光ファイバ３に沿った温度分布Ｔ（ｘ）を求めることができる。

図１０は従来の光ファイバ温度分布測定装置の他の例を示すブロック図であり、図９と共通する部分には同一の符号を付けている。

図１０において、光分波器２と光ファイバ３との間には数十ｍ巻回された光ファイバよりなる温度基準部９がコネクタ接続部１３を介して設けられていて、この温度基準部９には実際の温度を測定するためのたとえば白金測温抵抗体よりなる温度計１０が設けられている。この温度計１０の出力信号は、演算制御部７に入力されている。なお、温度センサとして用いる光ファイバ３の近傍にも、実際の温度を測定するためのたとえば白金測温抵抗体よりなる基準温度計１１が設けられている。

このような構成において、光ファイバ３のある区間の温度をＴ（Ｋ）とすると、温度がＴ（Ｋ）の位置から後方散乱されるアンチストークス光ＡＳとストークス光ＳＴとの強度比は、（１）式で求められる。

Ｇ_as :アンチストークスASとストークスST測定系の利得の比
ν₀ :光源１の光波数
ν_r :光ファイバ３のラマンシフト波数
h :プランク定数（6.626×10^-34 Js）
k :ボルツマン定数（1.38×10^-23 JK^-1）
ここで、

とした場合、実際のシステムではＬ_nは未知であるが、この値は、温度基準部９に設けられている温度計１０の温度データから以下のように求めることができる。

温度基準部９に設けられている温度計１０の温度をＴ₀、温度基準部９に用いる光ファイバから後方散乱されるアンチストークス光ＡＳとストークス光ＳＴの強度比Ias/IstをＧ₀(Ｔ₀)とすると、式（１）、（２）から、

となる。
この値を使い、光ファイバ３の温度がＴ（Ｋ）の位置から後方散乱されるアンチストークス光ＡＳとストークス光ＳＴの光強度比（Ias/Ist）から温度Ｔを求める式は、式（１）、（３）から、

となる。
なお、ここでは、光ファイバ３のラマンシフト波数と温度基準部９に用いる光ファイバのラマンシフト波数は同一と仮定している。
実際には装置本体と光ファイバ３の接続部分１３での損失や、光ファイバ３の真のラマンシフト波数と計算に使っているラマンシフト波数との違いによる誤差が生じるため、光ファイバ３の近傍に配置した基準温度計１１を使って真の温度を測定しておき、温度計算に用いるラマンシフト波数（ν_r）の微調整や、式（４）で求めた温度Ｔに対し係数やオフセットによる補正を行っている。
また、実際には、アンチストークス光ＡＳとストークス光ＳＴが光ファイバを伝搬する際の光ファイバ損失が若干異なるため、この損失差に対する補正があらかじめ行われているものとする。

係数およびオフセット補正の例としては次のような方法がある。
Ｔ_r＝Ａ×Ｔ＋Ｃ （５）
Ｔ_r :補正後の温度(K)
Ｔ :補正前の温度(K)
Ａ :係数補正値
Ｃ :オフセット補正値

また、接続部１３での損失や温度基準部９に用いる光ファイバと、センサとして用いる光ファイバ３のラマンシフト波数の違いによる誤差を無くすために、たとえば特許文献１に開示されているように、温度計算のための基準となる温度基準部を装置外部の測定用光ファイバの経路に設ける方法が提案されている。

特開２００８−２４９５１５号公報

しかし、図１０に示す従来の構成によれば、光ファイバ３における損失は考慮されていないことから、得られる温度測定結果は光ファイバ３における損失の影響を含むものであり、高精度の温度測定結果を得るためには光ファイバ３における損失を的確に把握しなければならないという課題があった。

また、特許文献１に開示されているように、温度演算のための基準となる温度基準部を装置本体外部の測定用光ファイバの経路に設ける場合には、それらの構成が複雑になるとともに、温度基準部を測定用光の設置現場で構築しなければならず、温度補正に関わる作業が複雑になってしまうという問題もある。

本発明はこれらの課題を解決するもので、その目的は、温度補正処理を簡略化するとともに、光ファイバ３における損失を的確に把握することにより補正精度の向上が図れる光ファイバ温度分布測定装置を提供することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
光ファイバをセンサとして用い、ラマン後方散乱光を利用して前記光ファイバに沿った温度分布を測定するように構成された光ファイバ温度分布測定装置において、
前記光ファイバ上の異なる２点の位置Ｌａ、Ｌｂで温度計により測定された実温度と光ファイバ温度分布測定装置自身による測定温度を用いて次式に基づき損失補正値Lossを求めることを特徴とする。
Loss＝((1/Ｔa−1/Ｔb)−(1/Ｔa’−1/Ｔb’))/Ａ
Ｔa ；温度計で測定された位置Ｌａの実温度
Ｔb ；温度計で測定された位置Ｌｂの実温度
Ｔa’ ；位置Ｌａにおける光ファイバ温度分布測定装置自身による測定温度
Ｔb’ ；位置Ｌｂにおける光ファイバ温度分布測定装置自身による測定温度
Ａ ；係数

請求項２記載の発明は、
請求項１に記載の光ファイバ温度分布測定装置において、
前記求めた損失補正値Lossを用いて前記光ファイバの温度分布を演算することを特徴とする。

本発明によれば、温度校正処理を簡略化するとともに、高精度の温度補正が行える光ファイバ温度分布測定装置を提供できる。

本発明の一実施例を示すブロック図である。 本発明に基づく測定処理の流れを説明するフローチャートである。 温度分布特性例図である。 図１のブロック図における演算制御部７と温度補正部１２の具体例を示すブロック図である。 本発明の他の実施例を示すブロック図である。 図５の動作の流れを説明するフローチャートである。 本発明の他の実施例を示すブロック図である。 図７のブロック図における表示部１６の表示画面例図である。 光ファイバ温度分布測定装置の基本構成例を示すブロック図である。 従来の光ファイバ温度分布測定装置の一例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示すブロック図であり、図１０と共通する部分には同一の記号を付して重複する説明は省略する。図１と図１０の相違点は、図１では演算制御部７に温度補正部１２が接続されていることと、光ファイバ３上の位置が異なる２位置ＬａとＬｂで基準温度計１１により温度を測定して所定の演算式に基づき損失補正値を求めることである。

温度補正部１２は、温度センサとして用いる光ファイバ３上の異なる２点の位置ＬａとＬｂの近傍における基準温度計１１による温度測定データと本発明による補正式を用いて装置本体の演算制御部７で演算される温度に対する補正を行い、高精度の温度測定結果を出力する。

ここで、光ファイバ３上における光分波器２から位置Ｌａまでの距離はたとえば１００ｍとして位置Ｌｂまでの距離はたとえば３１０ｍとし、これら位置ＬａとＬｂの空間分解能程度（たとえば１ｍ）の近傍区間内では温度が一定であり、温度測定処理を行うのに要するたとえば１分間程度の間の温度変化は少なくて安定しているものとする。光ファイバ３の温度は必ずしも一様でなくてもよく、たとえば位置Ｌｂ付近の温度が他の場所より高くてもよい。

図１の構成における本発明に基づく具体的な演算処理について説明する。
基準温度計１１で測定した位置Ｌａの実温度をＴa(Ｋ)、位置Ｌｂの実温度をＴb(Ｋ)とし、一般的な光ファイバ温度分布測定装置により測定した位置Ｌａの温度をＴa’(Ｋ)とし、位置Ｌｂの温度をＴb’(Ｋ)とする。

位置ＬａとＬｂ間の損失補正値をLoss(ｄＢ)とすると、Lossは（６）式で求めることができる。
Loss＝((1/Ｔa−1/Ｔb)−(1/Ｔa’−1/Ｔb’))/Ａ （６）
ここで、ＡはＡ＝10*k/(h*Ｃ*ν_r*log(e))で求められる係数であって、kはボルツマン定数、hはプランク定数、Ｃは光速(m/s)、ν_rはシフト波数(1/m)、eは自然対数の底である。なお、１０やlog(e)はLossの単位をｄＢにするための係数であり、必ずしも式（６）の係数として限定するものではない。

式（６）について説明する。
光ファイバ温度分布測定装置が受光するアンチストークス光ＡＳとストークス光ＳＴの強度比は、（７）式で示される。
Ｉas/Ｉst＝((ν₀＋ν)^4/(ν₀−ν)^4)*exp(−h*Ｃ*ν/(k*Ｔ)) （７）
ここで、ＩasはＡＳ光強度(W)、ＩstはＳＴ光強度(W)、ν₀は出射光波数(1/m)、Ｔは絶対温度(K)である。

式（６）の両辺に常用対数を取って１０倍すると、（８）式のようになる。
10*log(Ｉa/Ｉs)＝10*Log((ν0＋ν)^4/(ν₀−ν)^4*exp(−h*Ｃ*ν/(k*Ｔ)))
（８）

温度ＴがＴref、Ｔa、Ｔbのそれぞれの場合において、従来技術を用いて式（８）を整理すると、それぞれ以下のように示される。
1/Ｔa＝1/Ｔref−Ａ(Ｒ(Ｔa)−Ｒ(Ｔref)） （９）
1/Ｔb＝1/Ｔref−Ａ(Ｒ(Ｔb)−Ｒ(Ｔref)） （１０）
ここで、Ａ＝10*k/(h*Ｃ*ν_r*log(e))であり、Ｒ(Ｔref)、Ｒ(Ｔa)、Ｒ(Ｔb)は、温度ＴがそれぞれＴref、Ｔa、Ｔbの場合のそれぞれの式（８）の左辺を示す。

Ｔrefは温度演算にあたって温度基準部９として用いる光ファイバの温度、Ｔaは位置Ｌａにおける光ファイバ３の温度、Ｔbは位置Ｌｂにおける光ファイバ３の温度とする。なお、前述のように、位置ＬａとＬｂは異なる位置とし、ＴaとＴbは異なる温度とし、光ファイバ３のアンチストークス光ＡＳとストークス光ＳＴの損失には差があるものとする。

式（９）の両辺から式（１０）の両辺を引くと、
1/Ｔa−1/Ｔb＝Ａ(−Ｒ(Ｔa)＋Ｒ(Ｔb)) （１１）
になり、Ｒ(Ｔref)が消去される。
なお、式（１１）が成り立つためには、既にＲ(Ｔa)、Ｒ(Ｔb)について損失補正が行われていることが必要である。

これらの損失補正が行われていないときは、光ファイバ３のアンチストークス光ＡＳとストークス光ＳＴに損失差があるので光ファイバ温度分布測定装置は正確な温度測定ができない。この様子を式（１１）と同様の形式で示すと、
1/Ｔa’−1/Ｔb’＝Ａ(−Ｒ(Ｔa)−Loss(a)＋Ｒ(Ｔb)＋Loss(b))
＝Ａ(−Ｒ(Ｔa)＋Ｒ(Ｔb))＋Ａ(−Loss(a)＋Loss(b)) （１２）

ここで、Ｔa’は光ファイバ温度分布測定装置による位置Ｌａの測定温度、Ｔb’は光ファイバ温度分布測定装置による位置Ｌｂの測定温度、Loss(a)は位置ＬａでのＳＴ光とＡＳ光の損失差、Loss(b)は位置ＬｂでのＳＴ光とＡＳ光の損失差である。

式（１２）の右辺の第１項を式（１１）の左辺に置き替えることにより、
Loss(a)−Loss(b)＝Loss
として式（１２）を整理すると、前述の式（６）が求められる。

位置ＬａとＬｂの２点間の損失補正値は式（６）で求めることができるが、式（６）は光ファイバ３の損失が一様でない場合における位置ＬａとＬｂの２点間においても成立する。

光ファイバ３の損失が一様の場合には、単位長当たりの損失補正値UnitLossは、
UnitLoss＝Loss/(Ｄb-Ｄa) （１３）
ここで、Ｄaは光分波器２からの位置Ｌａまでの光ファイバ長、Ｄbは光分波器２から位置Ｌｂまでの光ファイバ長であり、Ｄb＞Ｄaとする。

式（６）に用いる光ファイバ温度分布測定装置の温度測定値Ｔa’、Ｔb’にはシフト波数νを用いて演算することが必要であり、既知でなければたとえば特許第５１５２５４０号に記載されている手法を用いればよい。ただし、従来の手法ではストークス光ＳＴとアンチストークス光ＡＳの損失補正を事前に求めているが、本発明では損失補正を行わずに求めたシフト波数を用いて温度分布の演算を行う。

従来の手法で温度校正を行う場合、損失補正を行わないと温度校正を行った位置１点の温度を正確に求めることができるものの、その他の場所では正確に温度を求めることができない。ただし、予め損失補正を行えば、光ファイバ全長において正確な温度を求めることができる。この段階では、未だ損失補正は行われていない。

図２は、本発明に基づく測定処理の流れを説明するフローチャートである。はじめに、図１のように構成された光ファイバ温度分布測定装置を用いて、光ファイバ３の温度分布を測定し、位置Ｌａの温度Ｔa’(Ｋ)と、位置Ｌｂの温度Ｔb’(Ｋ)を測定する（ステップＳ１）。この時点では図３（Ａ）に示すような温度分布特性ＣＨ−Ａが得られるが、損失補正が行われていないので、正確な温度は求められていない。図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示す温度分布特性ＣＨ−Ａの拡大図であり、光ファイバ３の位置Ｌａの温度Ｔa’と位置Ｌｂの温度Ｔb’を示している。

続いて、基準温度計１１を用いて、位置Ｌａの実温度Ｔa(Ｋ)と、位置Ｌｂの実温度Ｔb(Ｋ)を測定する（ステップＳ２）。なお、ステップＳ１とＳ２は順序が逆でもよい。

その後、式（６）に基づいて光ファイバ３の損失差、すなわち損失補正値を求める（ステップＳ３）。

そして、求めた損失補正値を用い、光ファイバ温度分布測定装置による光ファイバ３の温度分布を演算する（ステップＳ４）。この結果、光ファイバ３の全長において正確な温度分布が求められる。

なお、種類の異なる複数の光ファイバが直列に接続されている場合には、それぞれの光ファイバ毎に上記に示す損失補正を行えばよい。

図４は、図１のブロック図における演算制御部７と温度補正部１２の具体例を示すブロック図である。

まず、演算制御部７は、式（４）で表される温度演算を行う温度演算部７ａを中心に、プランク定数ｈおよびボルツマン定数ｋを格納する定数格納部７ｂ、装置内部の基準温度部９のラマンシフト波数ν_r を格納する内部基準温度部ラマンシフト波数格納部７ｃ、装置内部の基準温度部９の温度測定値Ｔ₀を格納する内部基準温度格納部７ｄ、装置内部の基準温度部９における光強度比Ｇ₀(Ｔ₀)を演算する内部基準温度部光強度比演算部７ｅ、温度センサとして用いる光ファイバ３の光強度比Ias/Istを演算するセンサ光強度比演算部７ｆなどで構成されている。

そして、温度補正部１２は、たとえば式（５）で表される温度補正演算を行う温度補正演算部１２ａを中心に、演算制御部７の温度演算部７ａで演算された温度Ｔを格納する演算温度格納部１２ｂ、装置内部の基準温度部９のラマンシフト波数ν_r を格納する内部基準温度部ラマンシフト波数格納部１２ｃ、温度センサとして用いる光ファイバ３の近傍に設けられた基準温度計１１で測定した基準温度Ｔ₁，Ｔ₂を格納するセンサ基準温度格納部１２ｄ、基準温度がＴ₁，Ｔ₂の時の補正前の測定温度値Ｔ₁’，Ｔ₂’を格納するセンサ基準温度部演算温度格納部１２ｅ、温度センサとして用いる光ファイバ３のラマンシフト波数ν₁を演算するセンサラマンシフト波数演算部１２ｆ、光ファイバ３の基準温度測定位置情報を格納するセンサ基準温度位置格納部１２ｇ、光ファイバ３の基準温度測定位置ＬａとＬｂ間における損失補正値Lossを演算する位置間損失補正値演算部１２ｈなどで構成されている。

次に、損失補正値とシフト波数を同時に求める場合について本発明を説明する。
図５は本発明の他の実施例を示すブロック図であり、図１と共通する部分には同一の符号を付けている。図５では、図１の一方の位置Ｌａに、他方の位置Ｌｂとの間に温度差を設定するための温度可変部１４が追加されている。

図６は、図５の動作の流れを説明するフローチャートである。
はじめに、位置Ｌａを任意の温度に設定する（ステップＳ１）。次に、位置Ｌａの温度を光ファイバ温度分布装置および温度計で測定する（ステップＳ２）。その後、位置Ｌａを別の温度に設定する（ステップＳ３）。位置Ｌａの温度を光ファイバ温度分布装置および温度計で測定する（ステップＳ４）。ステップＳ２の測定結果とステップＳ４の測定結果に基づきシフト波数を求める（ステップＳ５）。

求めたシフト波数を用いて位置Ｌａ，Ｌｂの温度を光ファイバ温度分布装置で測定する（ステップＳ６）。位置Ｌａ，Ｌｂの温度を温度計で測定する（ステップＳ７）。これらの測定結果に基づき、光ファイバの損失差を求める（ステップＳ８）。求めた損失差に基づいて光ファイバに対する損失補正を行う（ステップＳ９）。

これにより、光ファイバ全長に渡って正確に温度分布を求めることができる。

温度可変部１４を用いない場合に位置ＬａとＬｂの温度が異なる条件であれば、ステップＳ１またはＳ３の片方の温度は、温度可変部１４を用いて設定する必要はない。この場合には温度可変部１４は複数の温度を可変することなく、異なる１つの温度だけを設定できればよい。

図７も本発明の他の実施例を示す機能ブロック図であり、図１および図５と共通する部分には同一の符号を付けている。図７において、演算制御部７には、バスＢを介して測定部１５、表示部１６、設定部１７などが接続されている。

演算制御部７は、たとえば図２や図６のアルゴリズムを実行して式（６）に示すような補正値を求めることにより、測定部１５による測定結果の演算処理を実行する。

測定部１５には光ファイバ３が接続されていて、温度分布を測定する。

表示部１６は、たとえば図８の表示画面例に示すように、測定位置Ｌａ、Ｌｂにおける温度計による温度の測定結果とＤＴＳ（光ファイバ温度分布測定装置）による温度の測定結果とを比較照合できるように並べて表示する。

図８において、測定位置ＬａをＡ点として測定対象温度をＴａとし、測定位置ＬｂをＢ点として測定対象温度をＴ１とＴ２としている。そして、これら各測定点における測定対象温度を温度計とＤＴＳとで並行して測定することにより、それらの測定結果を並べて表示する。

セルグループＳＧ１は従来の手法によるシフト波数算出に必要な項目であり、この事例ではＢ点における温度計とＤＴＳの測定温度を表示している。セルグループＳＧ２はＡ点とＢ点を区別する表題であり、セルグループＳＧ３はＡ点の温度計とＤＴＳの温度測定値を表示している。セルグループＳＧ４はＡ点とＢ点の位置を表示している。

なお、表示画面は図８の例に限るものではなく、たとえばさらに損失補正値を追加してもよい。

表示部１６に設定部１７の設定操作に必要な項目を一覧表示することにより、設定部１７の設定操作性を大幅に改善できる。

設定部１７は、たとえば表示部１６に表示すべき測定温度の測定対象を設定する。これにより、演算制御部７は、たとえば設定された温度に基づいて測定対象の損失補正値を計算する。

具体的な設定例を以下に示す。
最初にＢ点でシフト波数を設定する。
Ｂ点の位置→310m
光ファイバ温度（温度計の測定温度）25.8℃ （T1）
シフト波数設定前、損失補正前のDTS測定温度 22.6℃ （T1’）
光ファイバ温度（温度計の測定温度）65.9℃ （T2）
シフト波数設定前、損失補正前のDTS測定温度 77.9℃ （T2’）
シフト波数設定後、損失補正前のDTS測定温度 65.9℃

次にＡ点とＢ点で損失補正を行う。
Ａ点の位置→100m
光ファイバ温度（温度計の測定温度）25.9℃ （Ta）
損失補正前のDTS測定温度 28.4℃ （Ta’）
損失測定後のDTS測定温度 25.9℃

Ｂ点の位置→310m
光ファイバ温度（温度計の測定温度）65.9℃ （Tb、Tb=T2とした）
損失補正前のDTS測定温度 65.9℃ （Tb’）
損失測定後のDTS測定温度 65.9℃

ここで、３者の温度が一致しているのはＢ点でシフト波数を求め、Ｂ点でＤＴＳの温度オフセット補正を行ったことによる。
損失補正値 0.09dB（式（６）による損失補正値）
0.44dB/km（式（１３）による単位長当たりの損失補正値）

本発明は、位置が異なる２点の光ファイバ温度とＤＴＳ測定温度から式（６）によりＤＴＳの損失補正値を求めるものである。

なお、損失補正を行う前にシフト波数を求めてもよいし、シフト波数を求めた後に損失補正を行ってもよい。

また、損失補正を求めるための２点の片方と、シフト波数を求める位置が等しくてもよい。

損失補正を求めるための２点の温度が異なる場合には、シフト波数を求めるために２点のうちの片方の温度を別の温度に設定して、損失補正とシフト波数を求めるようにする。

光ファイバ３の損失が均一の場合には、式（１３）により単位長当たりの損失補正値を求める。

損失補正を求めるパラメータとシフト波数を求めるパラメータを、表示画面上の同一位置あるいは近傍に設定手段を介して表示する。

種類の異なる複数の光ファイバが接続されている場合には、それぞれの光ファイバについてこれらの一部または全部を適用すればよい。

また、上記実施例では、ラマン散乱光の強度比を用いるタイムドメイン方式の装置の例について説明したが、本発明は周波数掃引方式の装置にも適用できるものである。

以上説明したように、本発明によれば、温度校正処理を簡略化できるとともに、光ファイバ３における損失を的確に把握することにより高精度の温度補正が行える光ファイバ温度分布測定装置が実現できる。

１ 光源
２ 光分波器
３ 光ファイバ
４st，４as Ｏ／Ｅ変換器
６st，６as Ａ／Ｄ変換器
７ 演算制御部
７ａ 温度演算部
７ｂ 定数格納部
７ｃ 内部基準温度部ラマンシフト波数格納部
７ｄ 内部基準温度格納部
７ｅ 内部基準温度部光強度比演算部
７ｆ センサ光強度比演算部
８ パルス発生部
９ 温度基準部
１０ 温度計
１１ 基準温度計
１２ 温度補正部
１２ａ 温度補正演算部
１２ｂ 演算温度格納部
１２ｃ 内部基準温度部ラマンシフト波数格納部
１２ｄ センサ基準温度格納部
１２ｅ センサ基準温度部演算温度格納部
１２ｆ センサラマンシフト波数演算部
１３ コネクタ接続部
１５ 測定部
１６ 表示部
１７ 設定部

Claims (2)

1. 光ファイバをセンサとして用い、ラマン後方散乱光を利用して前記光ファイバに沿った温度分布を測定するように構成された光ファイバ温度分布測定装置において、
   前記光ファイバ上の異なる２点の位置Ｌａ、Ｌｂで温度計により測定された実温度と光ファイバ温度分布測定装置自身による測定温度を用いて次式に基づき損失補正値Lossを求めることを特徴とする光ファイバ温度分布測定装置。
   Loss＝((1/Ｔa−1/Ｔb)−(1/Ｔa’−1/Ｔb’))/Ａ
   Ｔa ；位置Ｌａの実温度
   Ｔb ；位置Ｌｂの実温度
   Ｔa’ ；位置Ｌａにおける光ファイバ温度分布測定装置自身による測定温度
   Ｔb’ ；位置Ｌｂにおける光ファイバ温度分布測定装置自身による測定温度
   Ａ ；係数
2. 前記求めた損失補正値Lossを用いて前記光ファイバの温度分布を演算することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ温度分布測定装置。