JP7192626B2 - Temperature measuring device, temperature measuring method and temperature measuring program - Google Patents

Temperature measuring device, temperature measuring method and temperature measuring program Download PDF

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  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Description

本件は、温度測定装置、温度測定方法、および温度測定プログラムに関する。 The present application relates to a temperature measuring device, a temperature measuring method, and a temperature measuring program.

温度を測定する手法として後方ラマン散乱光を用いた光ファイバ温度計測が開発されている。この温度計測では、光ファイバ中で後方散乱したストークス成分とアンチストークス成分との比から温度が算出される。しかしながら、光ファイバに劣化が生じると、温度測定に誤差が生じる場合がある。 Optical fiber temperature measurement using backward Raman scattered light has been developed as a method for measuring temperature. In this temperature measurement, the temperature is calculated from the ratio of the Stokes and anti-Stokes components backscattered in the optical fiber. However, when the optical fiber degrades, the temperature measurement may become erroneous.

そこで、後方ラマン散乱光の劣化による減衰量を推定して補正する試みが行われている。例えば、基準温度計のデータから減衰量を推定する手法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。また、波長の異なる光源を複数用いて、後方レイリー散乱光強度から減衰の波長依存性を調べることで、後方ラマン散乱の減衰量を推定する方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。 Therefore, attempts have been made to estimate and correct the amount of attenuation due to deterioration of the backward Raman scattered light. For example, a method of estimating attenuation from data of a reference thermometer has been disclosed (see Patent Document 1, for example). Further, a method of estimating the attenuation of back Raman scattering is disclosed by examining the wavelength dependence of attenuation from the intensity of back Rayleigh scattered light using a plurality of light sources with different wavelengths (see, for example, Patent Document 2). .

特開2016-3905号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2016-3905 特開2017-9509号公報JP 2017-9509 A

しかしながら、基準温度計を用いても、光ファイバ距離に非線形な減衰量を推定することは困難である。光源を複数用いると、それに対応する受光器なども必要となり、コストがかかる。 However, even with a reference thermometer, it is difficult to estimate nonlinear attenuation with optical fiber distance. If a plurality of light sources are used, corresponding light receivers and the like are also required, which increases the cost.

1つの側面では、本件は、光ファイバの劣化に起因する減衰量を低コストで推定することができる温度測定装置、温度測定方法および温度測定プログラムを提供することを目的とする。 In one aspect, an object of the present invention is to provide a temperature measuring device, a temperature measuring method, and a temperature measuring program capable of estimating attenuation caused by deterioration of an optical fiber at low cost.

1つの態様では、温度測定装置は、所定の経路に沿って配置された光ファイバのサンプリング位置について、前記光ファイバからの後方散乱光量の時系列データに対して、第1時点よりも後の所定の時間範囲についてフィッティングを行うことで、時間に対する前記後方散乱光量の変動の低周波成分を抽出するフィッティング部と、前記フィッティング部の結果を用いて、前記後方散乱光量を補正する補正部と、前記補正部によって補正された前記後方散乱光量を用いて、前記サンプリング位置の温度を測定する温度測定部と、を備える。 In one aspect, the temperature measurement device measures the time-series data of the amount of backscattered light from the optical fiber at the sampling positions of the optical fiber arranged along the predetermined path after the first time point. A fitting unit that extracts low-frequency components of fluctuations in the amount of backscattered light with respect to time by performing fitting for a time range of; a correction unit that corrects the amount of backscattered light using the results of the fitting unit; a temperature measurement unit that measures the temperature of the sampling position using the amount of backscattered light corrected by the correction unit.

光ファイバの劣化に起因する減衰量を低コストで推定することができる。 Attenuation due to optical fiber degradation can be estimated at low cost.

(a)は温度分布測定装置0の全体構成を表す概略図であり、(b)は制御部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。1(a) is a schematic diagram showing the overall configuration of the temperature distribution measuring device 0, and FIG. 1(b) is a block diagram for explaining the hardware configuration of a control section. FIG. 後方散乱光の成分を表す図である。It is a figure showing the component of backscattered light. (a)はレーザによる光パルス発光後の経過時間とストークス成分およびアンチストークス成分の光強度との関係を例示する図であり、(b)は(a)の検出結果を用いて算出した温度である。(a) is a diagram illustrating the relationship between the elapsed time after light pulse emission by a laser and the light intensity of a Stokes component and an anti-Stokes component, and (b) is a temperature calculated using the detection result of (a). be. 光ファイバの温度測定対象区間に劣化が生じて損失が発生した場合の後方散乱光量を例示する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the amount of backscattered light when deterioration occurs in a temperature measurement target section of an optical fiber and loss occurs. 光ファイバの温度測定対象区間外に設ける捲回部を例示する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a wound portion provided outside a temperature measurement target section of an optical fiber; (a)および(b)は後方散乱光量の劣化に関する部分を抽出する手法の概略を例示する図である。(a) and (b) are diagrams illustrating an outline of a technique for extracting a portion related to deterioration of the amount of backscattered light. (a)~(c)は劣化による減衰量を計算する例を説明する図である。(a) to (c) are diagrams for explaining an example of calculating the amount of attenuation due to deterioration. 制御部が実行するフローチャートを例示する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a flowchart executed by a control unit; (a)~(c)は劣化による減衰と補正のシミュレーションを説明する図である。(a) to (c) are diagrams for explaining a simulation of attenuation and correction due to deterioration. (a)~(c)は劣化による減衰と補正のシミュレーションを説明する図である。(a) to (c) are diagrams for explaining a simulation of attenuation and correction due to deterioration. 後方散乱光量のデータ例である。It is an example of data of the amount of backscattered light.

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.

(実施形態)
図1(a)は、温度測定装置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、温度測定装置100は、測定機10、制御部20、光ファイバ30などを備える。測定機10は、レーザ11、ビームスプリッタ12、光スイッチ13、フィルタ14、複数の検出器15a,15bなどを備える。制御部20は、指示部21、温度測定部22、記憶部23、劣化判定部24、モデル作成部25、フィッティング部26、補正部27などを備える。
(embodiment)
FIG. 1(a) is a schematic diagram showing the overall configuration of the temperature measuring device 100. FIG. As illustrated in FIG. 1A, the temperature measuring device 100 includes a measuring instrument 10, a controller 20, an optical fiber 30, and the like. The measuring instrument 10 includes a laser 11, a beam splitter 12, an optical switch 13, a filter 14, a plurality of detectors 15a and 15b, and the like. The control unit 20 includes an instruction unit 21, a temperature measurement unit 22, a storage unit 23, a deterioration determination unit 24, a model creation unit 25, a fitting unit 26, a correction unit 27, and the like.

図1(b)は、制御部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、制御部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に記憶されている温度測定プログラムを実行することによって、制御部20に指示部21、温度測定部22、記憶部23、劣化判定部24、モデル作成部25、フィッティング部26、補正部27などが実現される。なお、制御部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 controller 20. As shown in FIG. As illustrated in FIG. 1B, the control 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. A CPU (Central Processing Unit) 101 is a central processing unit. CPU 101 includes one or more cores. A RAM (Random Access Memory) 102 is a volatile memory that temporarily stores programs executed by the CPU 101 and data processed by the CPU 101 . 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 temperature measurement program stored in the storage device 103 by the CPU 101, the control unit 20 is instructed by an instruction unit 21, a temperature measurement unit 22, a storage unit 23, a deterioration determination unit 24, a model generation unit 25, a fitting unit 26, A correction unit 27 and the like are realized. Note that each part of the control 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。ビームスプリッタ12は、レーザ11が出射した光パルスを光スイッチ13に入射する。光スイッチ13は、入射された光パルスの出射先(チャネル)を切り替えるスイッチである。ダブルエンド方式では、光スイッチ13は、指示部21の指示に従って、光ファイバ30の第1端および第2端に一定周期で交互に光パルスを入射する。シングルエンド方式では、光スイッチ13は、指示部21の指示に従って、光ファイバ30の第1端または第2端のいずれか一方に光パルスを入射する。光ファイバ30は、温度測定対象の所定の経路に沿って配置されている。 The laser 11 is a light source such as a semiconductor laser, and emits laser light within a predetermined wavelength range according to instructions from the instruction unit 21 . In this embodiment, the laser 11 emits light pulses (laser pulses) at predetermined time intervals. The beam splitter 12 causes the optical pulse emitted by the laser 11 to enter the optical switch 13 . The optical switch 13 is a switch that switches the emission destination (channel) of the incident optical pulse. In the double-ended method, the optical switch 13 alternately injects light pulses into the first end and the second end of the optical fiber 30 at regular intervals according to instructions from the instruction unit 21 . In the single-ended system, the optical switch 13 causes the optical pulse to enter either the first end or the second end of the optical fiber 30 according to instructions from the instruction section 21 . The optical fiber 30 is arranged along a predetermined path for temperature measurement.

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、光スイッチ13を通過してビームスプリッタ12に再度入射する。ビームスプリッタ12に入射した後方散乱光は、フィルタ14に対して出射される。フィルタ14は、WDMカプラなどであり、後方散乱光から長波長成分(後述するストークス成分)と短波長成分(後述するアンチストークス成分)とを抽出する。検出器15a,15bは、受光素子である。検出器15aは、所定の周期でストークス成分の受光強度を電気信号に変換して記憶部23に記憶させる。それにより、記憶部23は、ストークス成分の光量の時系列データを記憶する。検出器15bは、検出器15aと同じ周期でアンチストークス成分の受光強度を電気信号に変換して記憶部23に記憶させる。それにより、記憶部23は、アンチストークス成分の光量の時系列データを記憶する。温度測定部22は、記憶部23に記憶されているストークス成分の光量およびアンチストークス成分の光量を用いて、光ファイバ30の温度測定対象範囲の各サンプリング位置の温度を測定することで、光ファイバ30の延伸方向の温度分布を測定する。 A light pulse incident on the optical fiber 30 propagates through the optical fiber 30 . The light pulse propagates through the optical fiber 30 while gradually attenuating while generating forward scattered light traveling in the propagation direction and backscattered light (return light) traveling in the return direction. The backscattered light passes through the optical switch 13 and reenters the beam splitter 12 . Backscattered light incident on the beam splitter 12 is emitted to the filter 14 . The filter 14 is a WDM coupler or the like, and extracts a long wavelength component (Stokes component, which will be described later) and a short wavelength component (an anti-Stokes component, which will be described later) from the backscattered light. The detectors 15a and 15b are light receiving elements. The detector 15a converts the received light intensity of the Stokes component into an electric signal at a predetermined cycle and stores the electric signal in the storage unit 23 . Thereby, the storage unit 23 stores the time-series data of the light amount of the Stokes component. The detector 15b converts the received light intensity of the anti-Stokes component into an electric signal at the same period as the detector 15a, and stores the electric signal in the storage unit 23. FIG. Thereby, the storage unit 23 stores the time-series data of the light amount of the anti-Stokes component. The temperature measurement unit 22 measures the temperature at each sampling position in the temperature measurement target range of the optical fiber 30 using the light intensity of the Stokes component and the light intensity of the anti-Stokes component stored in the storage unit 23, thereby measuring the temperature of the optical fiber. The temperature distribution in the stretching direction of No. 30 is measured.

以下、温度分布の測定の詳細について説明する。図2は、後方散乱光の成分を表す図である。図2で例示するように、後方散乱光は、大きく3種類に分類される。これら3種類の光は、光強度の高い順かつ入射光波長に近い順に、OTDR(光パルス試験器)などに使用されるレイリー散乱光、歪測定などに使用されるブリルアン散乱光、温度測定などに使用されるラマン散乱光である。ラマン散乱光は、温度に応じて変化する光ファイバ30内の格子振動と光との干渉で生成される。強めあう干渉によりアンチストークス成分と呼ばれる短波長成分が生成され、弱めあう干渉によりストークス成分とよばれる長波長成分が生成される。 The details of the temperature distribution measurement will be described below. FIG. 2 is a diagram showing components of backscattered light. As illustrated in FIG. 2, the backscattered light is roughly classified into three types. These three types of light are, in descending order of light intensity and closeness to the incident light wavelength, Rayleigh scattered light used for OTDR (optical pulse tester), Brillouin scattered light used for strain measurement, temperature measurement, etc. is the Raman scattered light used for Raman scattered light is generated by interference between light and lattice vibrations in the optical fiber 30 that change according to temperature. Constructive interference produces short wavelength components, called anti-Stokes components, and destructive interference produces long wavelength components, called Stokes components.

図3(a)は、レーザ11による光パルス発光後の経過時間と、ストークス成分およびアンチストークス成分の光強度との関係を例示する図である。経過時間は、光ファイバ30における伝搬距離(光ファイバ30における位置)に対応している。図3(a)で例示するように、ストークス成分およびアンチストークス成分の光強度は、両方とも経過時間とともに低減する。これは、光パルスが前方散乱光および後方散乱光を生成しながら徐々に減衰して光ファイバ30内を伝搬することに起因する。 FIG. 3A is a diagram illustrating the relationship between the elapsed time after the laser 11 emits a light pulse and the light intensity of the Stokes component and the anti-Stokes component. The elapsed time corresponds to the propagation distance in the optical fiber 30 (position in the optical fiber 30). As illustrated in FIG. 3(a), the light intensity of both the Stokes component and the anti-Stokes component decrease with time. This is due to the light pulse propagating through the optical fiber 30 gradually attenuating while generating forward scattered light and back scattered light.

図3(a)で例示するように、アンチストークス成分の光強度は、光ファイバ30において高温になる位置ではストークス成分と比較してより強くなり、低温になる位置ではストークス成分と比較してより弱くなる。したがって、両成分を検出器15a,15bで検出し、両成分の特性差を利用することによって、光ファイバ30内の各位置の温度を検出することができる。なお、図3(a)において、極大を示す領域は、相対的に高温の領域である。また、極小を示す領域は、相対的に低温の領域である。 As exemplified in FIG. 3A, the light intensity of the anti-Stokes component is stronger at the high temperature position in the optical fiber 30 than the Stokes component, and is higher at the low temperature position than the Stokes component. become weak. Therefore, the temperature at each position in the optical fiber 30 can be detected by detecting both components with the detectors 15a and 15b and utilizing the characteristic difference between the two components. In addition, in FIG. 3A, the region showing the maximum is a relatively high temperature region. Also, the region showing the minimum is a region of relatively low temperature.

本実施形態においては、温度測定部22は、記憶部23に記憶されているストークス成分の光量およびアンチストークス成分の光量の時系列データから、光ファイバ30内の温度測定対象区間における各サンプリング位置(各区画)の温度を測定する。すなわち、温度測定部22は、光ファイバ30の延伸方向において、温度測定対象区間の温度分布を測定する。なお、両成分の特性差を利用することから、距離に応じて両成分の光強度が減衰しても、高精度で温度を測定することができる。図3(b)は、図3(a)の検出結果を用いて算出した温度である。図3(b)の横軸は、経過時間を基に算出した光ファイバ30内の位置である。図3(b)で例示するように、ストークス成分およびアンチストークス成分を検出することによって、光ファイバ30の温度測定対象区間の各サンプリング位置の温度を測定することができる。 In the present embodiment, the temperature measuring unit 22 obtains the time-series data of the light intensity of the Stokes component and the light intensity of the anti-Stokes component stored in the storage unit 23 from each sampling position ( Measure the temperature of each compartment). That is, the temperature measurement unit 22 measures the temperature distribution of the temperature measurement target section in the extending direction of the optical fiber 30 . Since the characteristic difference between both components is used, the temperature can be measured with high accuracy even if the light intensity of both components is attenuated according to the distance. FIG. 3(b) shows temperatures calculated using the detection results of FIG. 3(a). The horizontal axis of FIG. 3B is the position within the optical fiber 30 calculated based on the elapsed time. By detecting the Stokes component and the anti-Stokes component as illustrated in FIG. 3B, the temperature at each sampling position in the temperature measurement target section of the optical fiber 30 can be measured.

レーザ11が光パルスを出力するたびに同様の温度測定を繰り返すことで、温度測定部22は、光パルスの出力周期で、光ファイバ30の温度測定対象区間の温度分布の測定を繰り返すことができる。それにより、温度測定部22は、温度測定対象区間の温度分布の経時変化を取得することができる。 By repeating the same temperature measurement each time the laser 11 outputs an optical pulse, the temperature measurement unit 22 can repeat the measurement of the temperature distribution in the temperature measurement target section of the optical fiber 30 at the output period of the optical pulse. . Thereby, the temperature measurement unit 22 can acquire the change over time of the temperature distribution in the temperature measurement target section.

しかしながら、時間の経過とともに、光ファイバ30に劣化が生じることがある。例えば、マイクロベンド、ガラス中の水や水素による特定波長光の吸収、放射線による欠陥、高温によるドーパント拡散などに起因して、光ファイバ30に劣化が生じることがある。光ファイバ30に劣化が生じると、損失が発生し、後方散乱光量の減衰幅が大きくなる傾向がある。 However, over time, optical fiber 30 may degrade. For example, optical fiber 30 may degrade due to microbending, absorption of specific wavelengths of light by water or hydrogen in the glass, radiation-induced defects, dopant diffusion due to high temperatures, and the like. When the optical fiber 30 deteriorates, loss occurs and the attenuation width of the amount of backscattered light tends to increase.

図4は、光ファイバ30の温度測定対象区間に劣化が生じて損失が発生した場合の後方散乱光量を例示する図である。図4で例示するように、損失が発生すると、光ファイバ30の各サンプリング位置において、後方散乱光量の減衰幅が大きくなる。後方ラマン散乱光を用いた光ファイバ温度計測では、入射光の減衰および戻り光の減衰が、測定される後方散乱光量に影響する。後方ラマン散乱光の2成分であるストークス成分とアンチストークス成分との比から温度を算出する手法においては、劣化に起因するストークス成分の減衰比とアンチストークス成分の減衰比とが異なると、温度測定に誤差が生じる。 FIG. 4 is a diagram illustrating the amount of backscattered light when deterioration occurs in the temperature measurement target section of the optical fiber 30 and loss occurs. As illustrated in FIG. 4, when loss occurs, the attenuation width of the amount of backscattered light increases at each sampling position of the optical fiber 30 . In optical fiber temperature measurement using back-Raman scattered light, attenuation of incident light and attenuation of returned light affect the amount of back-scattered light measured. In the method of calculating the temperature from the ratio of the Stokes component and the anti-Stokes component, which are two components of the backward Raman scattered light, if the attenuation ratio of the Stokes component and the anti-Stokes component due to deterioration are different, the temperature cannot be measured. error occurs.

そこで、本実施形態においては、光ファイバ30の劣化に起因する後方散乱光量の減衰を推定し、推定された減衰に基づいて後方散乱光量を補正する。 Therefore, in the present embodiment, attenuation of the amount of backscattered light caused by deterioration of the optical fiber 30 is estimated, and the amount of backscattered light is corrected based on the estimated attenuation.

光ファイバ30の劣化に起因する後方散乱光量の減衰を推定するためには、まず、光ファイバ30に劣化が生じていることを確認することが好ましい。そこで、劣化判定部24は、光ファイバ30に劣化が生じているか否かを判定する。 In order to estimate the attenuation of the amount of backscattered light due to deterioration of the optical fiber 30, it is preferable to first confirm that the optical fiber 30 has deteriorated. Therefore, the deterioration determining unit 24 determines whether or not the optical fiber 30 has deteriorated.

光ファイバ30に劣化が生じていなければ、同じ温度の異なる2つのサンプリング位置において、ストークス成分の光量とアンチストークス成分の光量との比(または対数の差)が略一致する。そこで、本実施形態においては、光ファイバ30において、温度測定対象区間外を基準として、温度測定対象区間に劣化が生じているか否かを判定する。温度測定対象区間外を基準とするために、温度測定対象区間外に捲回部を設ける。 If the optical fiber 30 is not degraded, the ratio (or logarithmic difference) between the light amount of the Stokes component and the light amount of the anti-Stokes component will approximately match at two different sampling positions at the same temperature. Therefore, in the present embodiment, in the optical fiber 30, it is determined whether deterioration has occurred in the temperature measurement target section with reference to the outside of the temperature measurement target section. In order to use the outside of the temperature measurement target section as a reference, the winding portion is provided outside the temperature measurement target section.

図5は、光ファイバ30の温度測定対象区間外に設ける捲回部を例示する図である。図5で例示するように、光ファイバ30の第1端と温度測定対象区間33との間に、第1捲回部31を設ける。また、光ファイバ30の第2端と温度測定対象区間33との間に、第2捲回部32を設ける。第1捲回部31および第2捲回部32は、同じ温度分布が得られるように、同一箇所で捲回されている。この構成では、第1捲回部31および第2捲回部32は、同一の温度を有していると仮定される。したがって、劣化による減衰が捲回部に生じていなければ、ストークス成分の光量とアンチストークス成分の光量との比(もしくは対数の差)が略一致する。この条件から、光ファイバ30の温度測定対象区間33に劣化が起きているかを判定することができる。 FIG. 5 is a diagram illustrating a wound portion provided outside the temperature measurement target section of the optical fiber 30. As shown in FIG. As illustrated in FIG. 5 , a first wound portion 31 is provided between the first end of the optical fiber 30 and the temperature measurement target section 33 . A second wound portion 32 is provided between the second end of the optical fiber 30 and the temperature measurement target section 33 . The first wound portion 31 and the second wound portion 32 are wound at the same location so as to obtain the same temperature distribution. In this configuration, the first winding 31 and the second winding 32 are assumed to have the same temperature. Therefore, if attenuation due to deterioration does not occur in the wound portion, the ratio (or difference in logarithms) between the amount of light of the Stokes component and the amount of light of the anti-Stokes component will substantially match. Based on this condition, it can be determined whether deterioration has occurred in the temperature measurement target section 33 of the optical fiber 30 .

例えば、第1捲回部31のストークス成分の光量の対数をST1とし、第1捲回部のアンチストークス成分の光量の対数をAS1とする。第2捲回部32のストークス成分の光量の対数をST2とし、第2捲回部32のアンチストークス成分の光量の対数をAS2とする。光ファイバ30の第1端に光入射する場合において、Δ(ST-AS)を(ST1-AS1)-(ST2-AS2)と定義する。Δ(ST-AS)が大きくなれば、第1捲回部31と第2捲回部32とで、ストークス成分とアンチストークス成分との比に乖離が生じることになり、光ファイバ30の温度測定対象区間において劣化が進んでいることになる。そこで、劣化判定部24は、Δ(ST-AS)が閾値αを上回っていれば、光ファイバ30の温度測定対象区間に劣化が生じていると判定する。閾値αは、例えば、光ファイバ30が劣化していないときのΔ(ST-AS)の標準偏差σの3倍の3σとしてもよい。 For example, the logarithm of the light amount of the Stokes component of the first wound portion 31 is assumed to be ST1, and the logarithm of the light amount of the anti-Stokes component of the first wound portion is assumed to be AS1. The logarithm of the light amount of the Stokes component of the second wound portion 32 is assumed to be ST2, and the logarithm of the light amount of the anti-Stokes component of the second wound portion 32 is assumed to be AS2. When the light enters the first end of the optical fiber 30, Δ(ST-AS) is defined as (ST1-AS1)-(ST2-AS2). If Δ(ST-AS) increases, the ratio of the Stokes component and the anti-Stokes component will deviate between the first wound portion 31 and the second wound portion 32, and the temperature measurement of the optical fiber 30 will be affected. Degradation is progressing in the target section. Therefore, if Δ(ST−AS) exceeds the threshold value α, the deterioration determination unit 24 determines that deterioration has occurred in the temperature measurement target section of the optical fiber 30 . The threshold α may be, for example, 3σ which is three times the standard deviation σ of Δ(ST-AS) when the optical fiber 30 is not degraded.

光ファイバ30に劣化が生じていると判定された後、各サンプリング位置について、光ファイバ30の劣化に起因する後方散乱光量の劣化に関する部分を抽出して、後方散乱光量の減衰を推定する。図6(a)および図6(b)は、本実施形態において、後方散乱光量の劣化に関する部分を抽出する手法の概略を例示する図である。図6(a)は、温度測定対象区間の所定のサンプリング位置における後方散乱光量の経時変化を例示する図である。図6(a)の例では、ある時点を境に光ファイバ30に劣化が生じている。ここで、後方散乱光量は、温度に関する成分と劣化に関する成分との和である。温度に関する成分の周波数と、劣化に関する成分の周波数とは異なっている。環境が一定の場合、劣化に関する成分は、温度に関する成分と比較して十分に低い周波数を有している。そこで、図6(b)で例示するように、時間に対する後方散乱光量の変動の低周波成分を抽出することで、後方散乱光量の劣化に関する部分を周波数で切り分けて抽出することができる。切り分けて抽出した部分について劣化に起因する減衰量を推定できれば、当該減衰量に相当する光量を測定された光量に加えることで、温度誤差を解消することができる。 After it is determined that the optical fiber 30 has deteriorated, for each sampling position, the portion related to the deterioration of the backscattered light amount caused by the deterioration of the optical fiber 30 is extracted to estimate the attenuation of the backscattered light amount. FIGS. 6(a) and 6(b) are diagrams illustrating an outline of a technique for extracting a portion related to deterioration of the amount of backscattered light in this embodiment. FIG. 6A is a diagram illustrating temporal changes in the amount of backscattered light at predetermined sampling positions in the temperature measurement target section. In the example of FIG. 6A, deterioration occurs in the optical fiber 30 at a certain point. Here, the amount of backscattered light is the sum of a component related to temperature and a component related to deterioration. The frequency of the component related to temperature is different from the frequency of the component related to deterioration. When the environment is constant, the degradation-related component has a sufficiently low frequency compared to the temperature-related component. Therefore, as exemplified in FIG. 6B, by extracting the low-frequency component of the variation of the backscattered light amount with respect to time, it is possible to separate and extract the portion related to the degradation of the backscattered light amount by frequency. If it is possible to estimate the amount of attenuation due to deterioration of the cut and extracted portion, the temperature error can be eliminated by adding the amount of light corresponding to the amount of attenuation to the measured amount of light.

図7(a)~図7(c)は、劣化による減衰量を計算する例を説明する図である。図7(a)は、温度測定対象区間の所定のサンプリング位置における後方散乱光量の経時変化を例示する図である。モデル作成部25は、Δ(ST-AS)が閾値αを上回っていない時間区間の後方散乱光量から、劣化前のモデルを作成する。劣化前におけるストークス成分のモデルをSTMと称する。劣化前におけるアンチストークス成分のモデルをASMと称する。新たなSTMおよびASMが作成されるたびに、STMおよびASMが当該新たなSTMおよびASMによって更新される。例えば、図7(a)で例示するように、モデル作成部25は、各サンプリング位置について、後方散乱光量の時間推移に対して、劣化による影響が出ていない時間区間を、例えば平均化してモデルデータとする。それにより、モデル作成部25は、各サンプリング位置について、STMおよびASMを作成する。 FIGS. 7(a) to 7(c) are diagrams for explaining an example of calculating attenuation due to deterioration. FIG. 7A is a diagram illustrating temporal changes in the amount of backscattered light at predetermined sampling positions in the temperature measurement target section. The model creating unit 25 creates a model before deterioration from the amount of backscattered light in the time interval in which Δ(ST-AS) does not exceed the threshold value α. The model of the Stokes component before degradation is called STM. A model of the anti-Stokes component before degradation is called ASM. Each time a new STM and ASM are created, the STM and ASM are updated with the new STM and ASM. For example, as exemplified in FIG. 7A, the model creation unit 25 averages, for example, a time interval in which the amount of backscattered light is not affected by deterioration with respect to time transition of the amount of backscattered light for each sampling position. data. Thereby, the model creation unit 25 creates STM and ASM for each sampling position.

次に、図7(b)で例示するように、フィッティング部26は、後方散乱光量の時系列データについて、劣化に起因する減衰の周波数を有するフィッティング関数でフィッティングを行い、当該フィッティング関数から最新のフィッティング値を求める。例えば、フィッティング部26は、後方散乱光量の直近過去の時系列データに対して、劣化に起因する減衰の周波数を有するフィッティング関数でフィッティングを行い、当該フィッティング関数から現在時刻のフィッティング値を求める。フィッティングには、線形回帰、曲線回帰などを用いることができる。ストークス成分の現在時刻のフィッティング値をSTFと称し、アンチストークス成分の現在時刻のフィッティング値をASFと称する。フィッティング部26は、各サンプリング位置について、STFおよびASFを取得する。 Next, as exemplified in FIG. 7B, the fitting unit 26 performs fitting on the time-series data of the amount of backscattered light with a fitting function having an attenuation frequency caused by deterioration, and obtains the latest Find the fitting value. For example, the fitting unit 26 performs fitting with a fitting function having a frequency of attenuation due to deterioration to recent past time-series data of the backscattered light amount, and obtains a fitting value at the current time from the fitting function. Linear regression, curve regression, or the like can be used for fitting. The fitting value of the Stokes component at the current time is called STF, and the fitting value of the anti-Stokes component at the current time is called ASF. The fitting unit 26 obtains STF and ASF for each sampling position.

補正部27は、モデルとフィッティング値との差分を、劣化による減衰量推定値とする。例えば、補正部27は、ストークス成分について、(STM-STF)をストークス成分の光量の減衰量と推定する。また、補正部27は、アンチストークス成分について、(ASM-ASF)をアンチストークス成分の光量の減衰量と推定する。補正部27は、この減衰量推定値を温度測定対象区間の各サンプリング位置で求めることにより、減衰量推定値分布を作成する。 The correction unit 27 uses the difference between the model and the fitting value as an attenuation estimated value due to deterioration. For example, for the Stokes component, the correction unit 27 estimates (STM-STF) as the amount of attenuation of the amount of light of the Stokes component. Further, the correction unit 27 estimates (ASM-ASF) as the amount of attenuation of the light amount of the anti-Stokes component for the anti-Stokes component. The correction unit 27 creates an attenuation estimated value distribution by obtaining the attenuation estimated value at each sampling position in the temperature measurement target section.

図7(c)は、減衰量推定分布を例示する図である。図7(c)において、実線が減衰量推定分布を表している。図7(c)で例示するように、減衰量推定値分布は、緩やかな温度変化やフィッティング精度などから誤差を含んでいる。そのため、減衰量推定値分布をフィルタ処理によって高精度化することが好ましい。劣化による減衰量は、光が減衰しながら進むのでレーザ11からの光ファイバ距離に対して必ず増加する。また、劣化の性質(例えば敷設状態に依存する分布)から距離に対して、どのような周波数であるかを予想できるため、得られた減衰量推定値分布に対してローパスフィルタなどのフィルタ処理を行うことで高精度化を図ることができる。図7(c)において、点線がフィルタ処理後の減衰量推定値分布を表している。 FIG. 7(c) is a diagram illustrating an attenuation estimation distribution. In FIG. 7(c), the solid line represents the estimated attenuation distribution. As illustrated in FIG. 7(c), the attenuation estimated value distribution contains errors due to gradual temperature changes, fitting accuracy, and the like. Therefore, it is preferable to improve the precision of the attenuation estimated value distribution by filtering. The amount of attenuation due to deterioration inevitably increases with the optical fiber distance from the laser 11 because the light travels while being attenuated. In addition, since it is possible to predict what kind of frequency it will be with respect to distance from the nature of deterioration (for example, the distribution that depends on the installation state), filter processing such as a low-pass filter is applied to the obtained attenuation amount estimate distribution. By doing so, it is possible to improve the accuracy. In FIG. 7(c), the dotted line represents the attenuation estimated value distribution after filtering.

補正部27は、高精度化した減衰量推定値を、測定された後方散乱光量に加えることで補正を行う。例えば、補正部27は、各サンプリング位置について、測定されたストークス成分の光量に、(STM-STF)を加算する。また、補正部27は、各サンプリング位置について、測定されたアンチストークス成分の光用に(ASM-ASF)を加算する。温度測定部22は、各サンプリング位置について、補正部27によって補正されたストークス成分の光量およびアンチストークス成分の光量を用いて、温度を測定する。 The correction unit 27 performs correction by adding the highly accurate attenuation estimated value to the measured backscattered light amount. For example, the correcting unit 27 adds (STM-STF) to the light amount of the Stokes component measured for each sampling position. Further, the correction unit 27 adds (ASM-ASF) for the light of the anti-Stokes component measured for each sampling position. The temperature measurement unit 22 measures the temperature at each sampling position using the light amount of the Stokes component and the light amount of the anti-Stokes component corrected by the correction unit 27 .

温度測定対象区間に同じ温度の複数個所のサンプリング位置を設けた場合には、その条件を使いさらに減衰量推定値を計算することで高精度化することも可能である。また、温度と劣化との間に相関がある場合は、補正後の後方散乱光量から温度を計算し、その温度情報から減衰量推定値を再計算することで高精度化することも可能である。 If a plurality of sampling positions with the same temperature are provided in the temperature measurement target section, it is possible to further increase the accuracy by calculating the attenuation estimated value using the conditions. Also, if there is a correlation between temperature and deterioration, it is possible to increase the accuracy by calculating the temperature from the corrected amount of backscattered light and recalculating the attenuation estimated value from the temperature information. .

図8は、制御部20が実行するフローチャートを例示する図である。まず、劣化判定部24は、記憶部23から、サンプリング位置ごとに、所定の時間範囲について、後方散乱光量の時系列データを取得する(ステップS1)。次に、劣化判定部24は、取得した後方散乱光量の時系列データのうち第1捲回部31および第2捲回部32の時系列データを抽出し、最新時刻のΔ(ST-AS)を算出する。 FIG. 8 is a diagram illustrating a flowchart executed by the control unit 20. As shown in FIG. First, the deterioration determining unit 24 acquires time-series data of the amount of backscattered light for a predetermined time range for each sampling position from the storage unit 23 (step S1). Next, the deterioration determining unit 24 extracts the time-series data of the first wound part 31 and the second wound part 32 from the acquired time-series data of the amount of backscattered light, and extracts the latest time Δ(ST-AS) Calculate

次に、劣化判定部24は、Δ(ST-AS)が閾値αを超えたか否かを判定する(ステップS2)。ステップS2で「No」と判定された場合、モデル作成部25は、ステップS1で取得した時系列データから、モデルデータ(STMおよびASM)を作成する(ステップS3)。作成済みのSTMおよびASMが有れば、モデル作成部25は、ステップS3で作成したSTMおよびASMに更新する。その後、温度測定部22は、各サンプリング位置について、最新のストークス成分の光量およびアンチストークス成分の光量を用いて、温度測定を行う(ステップS4)。その後、所定時間後に、ステップS1から再度実行される。 Next, the deterioration determining unit 24 determines whether or not Δ(ST-AS) exceeds the threshold value α (step S2). If determined as "No" in step S2, the model creation unit 25 creates model data (STM and ASM) from the time-series data acquired in step S1 (step S3). If there are already created STM and ASM, the model creating unit 25 updates them to the STM and ASM created in step S3. Thereafter, the temperature measurement unit 22 performs temperature measurement for each sampling position using the latest light intensity of the Stokes component and the latest light intensity of the anti-Stokes component (step S4). Then, after a predetermined period of time, the process is executed again from step S1.

ステップS2で「Yes」と判定された場合、劣化判定部24は、前回のΔ(ST-AS)であるΔ(ST‘-AS’)と、今回のΔ(ST-AS)との差が、閾値βを超えたか否かを判定する(ステップS5)。閾値βは、例えば劣化していないときのΔ(ST‘-AS’)―Δ(ST-AS)の標準偏差σの3倍の3σとしてもよい。ステップS5の実行によって、光ファイバ30の劣化が進行しているか否かを判定できるようになる。 If the determination in step S2 is “Yes”, the deterioration determining unit 24 determines that the difference between Δ(ST′−AS′), which is the previous Δ(ST−AS), and the current Δ(ST−AS) is , exceeds the threshold value β (step S5). The threshold β may be, for example, 3σ which is three times the standard deviation σ of Δ(ST'-AS')-Δ(ST-AS) when there is no deterioration. By executing step S5, it becomes possible to determine whether the deterioration of the optical fiber 30 is progressing.

ステップS5で「Yes」と判定された場合、フィッティング部26は、後方散乱光量の直近過去の時系列データに対して、劣化に起因する減衰の周波数を有するフィッティング関数でフィッティングを行い、現在時刻のフィッティング値を求める。それにより、フィッティング部26は、各サンプリング位置について、STFおよびASFを作成する(ステップS6)。 If it is determined as "Yes" in step S5, the fitting unit 26 performs fitting with a fitting function having an attenuation frequency caused by deterioration to the most recent past time-series data of the amount of backscattered light. Find the fitting value. Thereby, the fitting unit 26 creates STF and ASF for each sampling position (step S6).

次に、補正部27は、各サンプリング位置について、STMとSTFとの差分(STM-STF)を算出することで、ストークス成分の減衰量推定値分布を算出する。また、補正部27は、各サンプリング位置について、ASMとASFとの差分(ASM-ASF)を算出することで、アンチストークス成分の減衰量推定値分布を算出する(ステップS7)。 Next, the correction unit 27 calculates the attenuation estimated value distribution of the Stokes component by calculating the difference between the STM and the STF (STM-STF) for each sampling position. Further, the correction unit 27 calculates the difference between the ASM and the ASF (ASM-ASF) for each sampling position, thereby calculating the attenuation estimated value distribution of the anti-Stokes component (step S7).

次に、補正部27は、ステップS7で得られた減衰量推定値分布に対して、フィルタ処理を行う(ステップS8)。補正部27は、(STM-STF)のフィルタ処理後の値を補正値として保存し、(ASM-ASF)のフィルタ処理後の値を補正値として保存する。次に、補正部27は、フィルタ処理された減衰量推定値分布を用いて、各サンプリング位置の後方散乱光量を補正する(ステップS9)。例えば、補正部27は、各サンプリング位置について、測定された後方散乱光量に減衰量を加算することで、劣化に起因する減衰を相殺する。その後、温度測定部22は、ステップS4を実行する。この場合、温度測定部22は、補正された後方散乱光量を用いる。 Next, the correction unit 27 performs filtering on the attenuation estimated value distribution obtained in step S7 (step S8). The correction unit 27 stores the filtered value of (STM-STF) as a corrected value, and stores the filtered value of (ASM-ASF) as a corrected value. Next, the correction unit 27 corrects the amount of backscattered light at each sampling position using the filtered attenuation estimated value distribution (step S9). For example, the correction unit 27 adds the attenuation amount to the measured backscattered light amount for each sampling position, thereby canceling out the attenuation caused by the deterioration. After that, the temperature measurement unit 22 executes step S4. In this case, the temperature measurement unit 22 uses the corrected amount of backscattered light.

ステップS5で「No」と判定された場合、補正部27は、(STM-STF)および(ASM-ASF)の保存された補正値を用いて、各サンプリング位置について、後方散乱光量定の結果を補正する(ステップS10)。その後、温度測定部22は、ステップS4を実行する。この場合、温度測定部22は、補正された後方散乱光量を用いる。 If the determination in step S5 is "No", the correction unit 27 uses the stored correction values of (STM-STF) and (ASM-ASF) to calculate the result of backscattering light measurement for each sampling position. Correct (step S10). After that, the temperature measurement unit 22 executes step S4. In this case, the temperature measurement unit 22 uses the corrected amount of backscattered light.

図9(a)~図9(c)および図10(a)~図10(c)は、劣化による減衰と補正のシミュレーションを説明する図である。図9(a)で例示するように、光ファイバ30の位置に対して温度が周期的に変化するものとした。さらに、光ファイバ30から得られる温度分布が、平均温度は変わらずに温度変化するものとした。また、図9(b)で例示するように、各サンプリング位置について、測定開始後のある時刻から劣化が始まり後方散乱光量が減衰していくものとした。なお、図9(b)の例は、光ファイバ30において、第1端から25mの位置における後方散乱光量を表している。モデル作成部25は、図9(c)で例示するように、劣化していない時間区間の後方散乱光量を用いて、STMおよびASMを作成した。 FIGS. 9(a) to 9(c) and 10(a) to 10(c) are diagrams for explaining simulations of attenuation and correction due to deterioration. As illustrated in FIG. 9A, the temperature is assumed to change periodically with respect to the position of the optical fiber 30 . Furthermore, it is assumed that the temperature distribution obtained from the optical fiber 30 changes with the average temperature remaining unchanged. Further, as illustrated in FIG. 9(b), it is assumed that at each sampling position, deterioration starts at a certain time after the start of measurement, and the amount of backscattered light attenuates. Note that the example of FIG. 9B shows the amount of backscattered light at a position 25 m from the first end of the optical fiber 30 . The model creating unit 25 creates STM and ASM using the amount of backscattered light in the time interval where there is no degradation, as illustrated in FIG. 9(c).

図10(a)で例示するように、フィッティング部26は、後方散乱光量の直近の過去データに対して、劣化による減衰の周波数をもつフィッティング関数でフィッティングを行い、現在時刻におけるフィッティングデータを求めた。補正部27は、図10(b)および図10(c)で例示するように、減衰量推定値分布を用いて、測定温度分布を補正した。それにより、補正前と比較して温度誤差が改善された。 As exemplified in FIG. 10(a), the fitting unit 26 performs fitting with a fitting function having an attenuation frequency due to deterioration to the most recent past data of the amount of backscattered light to obtain fitting data at the current time. . The correction unit 27 corrected the measured temperature distribution using the attenuation estimated value distribution, as illustrated in FIGS. 10(b) and 10(c). As a result, the temperature error was improved compared to before correction.

図11は、後方散乱光量のデータ例である。後方散乱光量は、光ファイバ位置ごとに、ある時間間隔で測定される。後方散乱光量データは、ストークス成分およびアンチストークス成分の2種類が同時に得られ、光ファイバの敷設によっては、チャンネルを切り替えることで複数のループの後方散乱光量データを測定することができる。 FIG. 11 is an example of backscattered light amount data. The amount of backscattered light is measured at certain time intervals for each optical fiber position. Two types of backscattered light amount data, a Stokes component and an anti-Stokes component, can be obtained at the same time, and backscattered light amount data of a plurality of loops can be measured by switching channels depending on the laying of optical fibers.

本実施形態によれば、所定の経路に沿って配置された光ファイバ30のサンプリング位置について、光ファイバ30からの後方散乱光量の時系列データに対して、所定の時点よりも後の所定の時間範囲についてフィッティングが行われる。それにより、後方散乱光量の時系列データから、光ファイバ30の劣化に起因する低周波成分が抽出される。この構成では、光ファイバ30の劣化に起因する減衰量を低コストで推定することができる。このフィッティングの結果を用いて、後方散乱光量が補正される。それにより、光ファイバ30の劣化による減衰量を補正することができる。したがって、補正された後方散乱光量を用いてサンプリング位置の温度を測定することで、正確に温度測定を行うことができる。 According to this embodiment, for sampling positions of the optical fiber 30 arranged along a predetermined path, time-series data of the amount of backscattered light from the optical fiber 30 is obtained at a predetermined time after a predetermined point in time. A range fitting is performed. As a result, low-frequency components resulting from deterioration of the optical fiber 30 are extracted from the time-series data of the amount of backscattered light. With this configuration, the attenuation caused by deterioration of the optical fiber 30 can be estimated at low cost. The result of this fitting is used to correct the amount of backscattered light. As a result, attenuation due to deterioration of the optical fiber 30 can be corrected. Therefore, by measuring the temperature at the sampling position using the corrected amount of backscattered light, it is possible to accurately measure the temperature.

なお、フィッティング部26は、フィッティングを行う所定の時間範囲、またはフィッティング関数の周波数を、光ファイバ30の劣化前における後方ラマン散乱光の時間スペクトルの分布から決定することが好ましい。すなわち、温度変化の周波数よりも低い周波数域でフィッティングを行うことが推奨される。 The fitting unit 26 preferably determines the predetermined time range for fitting or the frequency of the fitting function from the distribution of the time spectrum of the backward Raman scattered light before the optical fiber 30 deteriorates. That is, it is recommended to perform fitting in a frequency range lower than the temperature change frequency.

なお、本実施形態においては、フィッティング部26が、所定の経路に沿って配置された光ファイバのサンプリング位置について、前記光ファイバからの後方散乱光量の時系列データに対して、第1時点よりも後の所定の時間範囲についてフィッティングを行うことで、時間に対する前記後方散乱光量の変動の低周波成分を抽出するフィッティング部の一例として機能する。補正部27が、前記フィッティング部の結果を用いて、前記後方散乱光量を補正する補正部の一例として機能する。温度測定部22が、前記補正部によって補正された前記後方散乱光量を用いて、前記サンプリング位置の温度を測定する温度測定部の一例として機能する。モデル作成部25が、前記時系列データについて、前記第1時点よりも前のデータからモデルを作成するモデル作成部の一例として機能する。Δ(ST-AS)が閾値αを上回る時点が、第1時点の一例である。後方散乱光量の時系列データの最新時刻が、第2時点の一例である。第1捲回部31が、光ファイバ30の所定区間の前の第1区間の一例である。第2撒回部32が、光ファイバ30の所定区間の後の第2区間の一例である。 In the present embodiment, the fitting unit 26 determines the time-series data of the amount of backscattered light from the optical fiber at the sampling positions of the optical fiber arranged along the predetermined path. By performing fitting for a later predetermined time range, it functions as an example of a fitting section that extracts low-frequency components of fluctuations in the amount of backscattered light with respect to time. The correction unit 27 functions as an example of a correction unit that corrects the amount of backscattered light using the result of the fitting unit. The temperature measurement unit 22 functions as an example of a temperature measurement unit that measures the temperature of the sampling position using the backscattered light amount corrected by the correction unit. The model creating unit 25 functions as an example of a model creating unit that creates a model for the time-series data from data before the first point in time. The point in time when Δ(ST-AS) exceeds the threshold value α is an example of the first point in time. The latest time of the time-series data of the amount of backscattered light is an example of the second time point. The first wound portion 31 is an example of the first section before the predetermined section of the optical fiber 30 . The second winding portion 32 is an example of a second section after the predetermined section of the optical fiber 30 .

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 such specific embodiments, and various modifications and variations can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Change is possible.

10 測定機
11 レーザ
12 ビームスプリッタ
13 光スイッチ
14 フィルタ
15a,15b 検出器
20 制御部
21 指示部
22 温度測定部
23 記憶部
24 劣化判定部
25 モデル作成部
26 フィッティング部
27 補正部
30 光ファイバ
31 第1捲回部
32 第2捲回部
33 温度測定対象区間
100 温度測定装置
10 measuring instrument 11 laser 12 beam splitter 13 optical switch 14 filter 15a, 15b detector 20 control unit 21 instruction unit 22 temperature measurement unit 23 storage unit 24 deterioration determination unit 25 model creation unit 26 fitting unit 27 correction unit 30 optical fiber 31 second 1 winding part 32 2nd winding part 33 temperature measurement target section 100 temperature measuring device

Claims (7)

所定の経路に沿って配置された光ファイバのサンプリング位置について、前記光ファイバからの後方散乱光量の時系列データに対して、第1時点よりも後の所定の時間範囲についてフィッティングを行うことで、時間に対する前記後方散乱光量の変動の低周波成分を抽出するフィッティング部と、
前記フィッティング部の結果を用いて、前記後方散乱光量を補正する補正部と、
前記補正部によって補正された前記後方散乱光量を用いて、前記サンプリング位置の温度を測定する温度測定部と、を備えることを特徴とする温度測定装置。
For sampling positions of an optical fiber arranged along a predetermined path, fitting is performed for a predetermined time range after the first time point with respect to the time series data of the amount of backscattered light from the optical fiber, a fitting unit that extracts low-frequency components of variations in the amount of backscattered light with respect to time;
a correction unit that corrects the amount of backscattered light using the result of the fitting unit;
A temperature measurement device, comprising: a temperature measurement unit that measures the temperature of the sampling position using the amount of backscattered light corrected by the correction unit.
前記時系列データについて、前記第1時点よりも前のデータからモデルを作成するモデル作成部を備え、
前記補正部は、前記モデルと、前記フィッティング部によるフィッティングによって得られたフィッティング関数の前記第1時点よりも後の第2時点における値との差分を用いて、前記後方散乱光量を補正することを特徴とする請求項1記載の温度測定装置。
A model creation unit that creates a model for the time-series data from data prior to the first time point,
The correction unit corrects the amount of backscattered light using a difference between the model and a value of the fitting function obtained by fitting by the fitting unit at a second time point after the first time point. A temperature measuring device according to claim 1.
前記補正部は、フィルタ処理された前記差分を用いて、前記後方散乱光量を補正することを特徴とする請求項2記載の温度測定装置。 3. The temperature measuring device according to claim 2, wherein the correcting unit corrects the backscattered light amount using the filtered difference. 前記光ファイバは、所定区間の前後に、同じ温度分布が得られる第1区間および第2区間を備え、
前記第1区間のストークス成分の対数をST1とし、前記第1区間のアンチストークス成分の対数をAS1とし、前記第2区間のストークス成分の対数をST2とし、前記第2区間のアンチストークス成分の対数をAS2とした場合に、前記第1時点は、(ST1-AS1)-(ST2-AS2)が所定の閾値を上回った時点以降の時点であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の温度測定装置。
The optical fiber has a first section and a second section that provide the same temperature distribution before and after the predetermined section,
Let ST1 be the logarithm of the Stokes component of the first interval, AS1 be the logarithm of the anti-Stokes component of the first interval, ST2 be the logarithm of the Stokes component of the second interval, and ST2 be the logarithm of the anti-Stokes component of the second interval. is AS2, the first time point is a time point after (ST1-AS1)-(ST2-AS2) exceeds a predetermined threshold. The temperature measurement device according to item 1.
前記フィッティング部は、前記フィッティングを行う前記所定の時間範囲、または前記フィッティング関数の周波数を、前記第1時点よりも前における前記光ファイバからの後方ラマン散乱光の時間スペクトルの分布から決定することを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の温度測定装置。 The fitting unit determines the predetermined time range in which the fitting is performed or the frequency of the fitting function from the distribution of the time spectrum of the backward Raman scattered light from the optical fiber before the first time point. A temperature measuring device according to any one of claims 1 to 4. フィッティング部が、所定の経路に沿って配置された光ファイバのサンプリング位置について、前記光ファイバからの後方散乱光量の時系列データに対して、第1時点よりも後の所定の時間範囲についてフィッティングを行うことで、時間に対する前記後方散乱光量の変動の低周波成分を抽出し、
補正部が、前記フィッティング部の結果を用いて、前記後方散乱光量を補正し、
温度測定部が、前記補正部によって補正された前記後方散乱光量を用いて、前記サンプリング位置の温度を測定する、ことを特徴とする温度測定方法。
A fitting unit performs fitting for a predetermined time range after a first point in time to the time-series data of the amount of backscattered light from the optical fiber at the sampling positions of the optical fiber arranged along the predetermined path. By performing, extracting the low frequency component of the fluctuation of the backscattered light amount with respect to time,
A correction unit corrects the backscattered light amount using the result of the fitting unit,
A temperature measuring method, wherein a temperature measuring unit measures the temperature of the sampling position using the backscattered light quantity corrected by the correcting unit.
コンピュータに、
所定の経路に沿って配置された光ファイバのサンプリング位置について、前記光ファイバからの後方散乱光量の時系列データに対して、第1時点よりも後の所定の時間範囲についてフィッティングを行うことで、時間に対する前記後方散乱光量の変動の低周波成分を抽出する処理と、
前記フィッティングの結果を用いて、前記後方散乱光量を補正する処理と、
補正された前記後方散乱光量を用いて、前記サンプリング位置の温度を測定する処理と、を実行させることを特徴とする温度測定プログラム。
to the computer,
For sampling positions of an optical fiber arranged along a predetermined path, fitting is performed for a predetermined time range after the first time point with respect to the time series data of the amount of backscattered light from the optical fiber, a process of extracting low-frequency components of variations in the amount of backscattered light with respect to time;
A process of correcting the amount of backscattered light using the result of the fitting;
and measuring the temperature at the sampling position using the corrected amount of backscattered light.
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