JPH02201131A - Optical fiber system distribution type temperature sensor - Google Patents

Optical fiber system distribution type temperature sensor

Info

Publication number
JPH02201131A
JPH02201131A JP1019993A JP1999389A JPH02201131A JP H02201131 A JPH02201131 A JP H02201131A JP 1019993 A JP1019993 A JP 1019993A JP 1999389 A JP1999389 A JP 1999389A JP H02201131 A JPH02201131 A JP H02201131A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical fiber
optical
temperature distribution
input
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.)
Granted
Application number
JP1019993A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0711458B2 (en
Inventor
Yasuo Ozawa
保夫 小沢
Kyuichi Sasahara
久一 笹原
Satoru Yamamoto
哲 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Hitachi Cable Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electric Power Co Inc, Hitachi Cable Ltd filed Critical Tokyo Electric Power Co Inc
Priority to JP1019993A priority Critical patent/JPH0711458B2/en
Publication of JPH02201131A publication Critical patent/JPH02201131A/en
Publication of JPH0711458B2 publication Critical patent/JPH0711458B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

PURPOSE:To measure temperature distribution with high accuracy by alternately forming sections for measuring antistokes light and stokes light, processing output signals from the sections in terms of averaging in an averaging processing circuit and obtaining linear temperature distribution along an optical fiber for a sensor in a temperature distribution arithmetic circuit. CONSTITUTION:Light emitted from a pulse light source 2 in a measuring device 10 passes through an optical fiber 21 and is conducted to the optical fiber 20 for the sensor. Then it induces backscattered light and a part of the light is conducted to a light selection switch 8 through the optical fibers 23a and 23s. The switch 8 switches an input port by a certain time width every arrival of specified time with the switching control signal of a control device 11 so as to alternately form the sections for measuring the antistokes light and the stokes light. The antistokes light is inputted in the photodetector 5 of a circuit 30 first and processed in terms of averaging 6 after obtaining analog output. Then, the stokes light enters the photodetector 5 and averaged 6. The output from the averaging 6 is inputted in the temperature distribution arithmetic circuit 7 and processed in terms of averaging 6. Thus, the linear temperature distribution is obtained along the optical fiber 20 for the sensor in the temperature distribution arithmetic circuit 7.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は光ファイバ式分布形温度センサに関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical fiber type distributed temperature sensor.

[従来の技術] 光ファイバ式分布形温度計測方法は、光フアイバ中のラ
マン散乱光やレーリ散乱光等の散乱光強度が温度によっ
て変化することを利用し、この変化を公知の0TDR(
Optical timeDolain Reflcc
tonetry)の手法で検知することにより、光ファ
イバの長手方向に沿った温度分布を計測するものである
[Prior Art] The optical fiber distributed temperature measurement method utilizes the fact that the intensity of scattered light such as Raman scattered light and Rayleigh scattered light in an optical fiber changes depending on the temperature, and this change is calculated using the well-known 0TDR (0TDR).
Optical time Dolain Reflcc
temperature distribution along the longitudinal direction of the optical fiber.

ラマン散乱光を利用した光ファイバ式分布形温度センサ
(以下、単にラマン式温度センサと呼ぶ)の計測概念を
第3図を用い以下に説明する。
The measurement concept of an optical fiber type distributed temperature sensor (hereinafter simply referred to as a Raman type temperature sensor) using Raman scattered light will be explained below using FIG.

光源からパルス光(パルス幅Tw、パルス周期Tp)を
センサ用光ファイバに導くと、該光フアイバ内でアンチ
ストークス光やストークス光等の後方散乱光(反射光)
が励起され、その一部は計測装置に戻る。この反射光を
パルス光入射時刻を1=0とし、サンプリング時間間隔
T sで計測すると、アンチストークス光やストークス
光の強度の時間関数1 a (t)、 I s (t)
がサンプリング時間間隔′I″Sの関数として求まる。
When pulsed light (pulse width Tw, pulse period Tp) is guided from a light source to a sensor optical fiber, backscattered light (reflected light) such as anti-Stokes light and Stokes light is generated within the optical fiber.
is excited, and a portion of it returns to the measurement device. When this reflected light is measured at a sampling time interval T s with the pulsed light incident time being 1=0, the time function of the intensity of the anti-Stokes light and Stokes light 1 a (t), I s (t)
is determined as a function of the sampling time interval 'I''S.

このとき5これらの比1 a(t) / I s ft
)が純粋に温度の関数であること、及び光パルス入射後
、光フアイバ内の距離Xの位置で発生した反射光が光パ
ルス入射端(反射光光計測部)に戻ってくるまでの時間
が2 X X / Coであること(Co;光フアイバ
中の光速)を利用すると、光ファイバの沿った線状の温
度分布が測定できる。
Then 5 These ratios 1 a(t) / I s ft
) is purely a function of temperature, and the time it takes for the reflected light generated at a distance By utilizing the fact that 2 X

なお、反射光が計測される時間幅Trは2XL/ Co
であり(17;光ファイバ長さ)、この時間はTr内の
計測値が有効な温度分布情報を与える。
Note that the time width Tr during which the reflected light is measured is 2XL/Co
(17; optical fiber length), and during this time, the measured value within the Tr provides effective temperature distribution information.

次に、第4図を用いて、ラマン式温度センサの概要を説
明する。
Next, the outline of the Raman temperature sensor will be explained using FIG. 4.

このラマン式温度センサは、計測装置10とセンサ用光
ファイバ20から構成される。光源2からパルス光をセ
ンサ用光ファイバ20に導くと、該光フアイバ内で後方
散乱光(反射光)が励起され、励起された反射光の一部
は計測装置10側に戻り、光分岐器31、光ファイバ2
2を介して、光分岐2932に導かれる。
This Raman temperature sensor is composed of a measuring device 10 and a sensor optical fiber 20. When pulsed light is guided from the light source 2 to the sensor optical fiber 20, backscattered light (reflected light) is excited within the optical fiber, and a part of the excited reflected light returns to the measurement device 10 side and is sent to the optical splitter. 31, optical fiber 2
2 to a light branch 2932.

光分岐器32で1分された反射光のうち、光ファイバ2
3aに導かれたものは、アンチストークス光用の光学フ
ィルタ4a、受光器5a及び平均化処理回路6aで構成
されるアンチストークス光用OT D R計測回路30
aに入り、この光強度からアンチストークス光強度の時
間関数1aB)が求められる。他方、光分岐器32で1
分された後方散乱光のうち、光ファイバ23sに導かれ
たものは、ストークス光用の光学フィルタ4s、受光器
5及び平均化処理回路6st−構成されるストークス光
用0TDR計測回路30sに入り、この光強度からスト
ークス光強度の時間関数T 5(t)が求められる。パ
ルス光源2と平均化処理回路6a。
Of the reflected light split by the optical splitter 32, the optical fiber 2
3a is an anti-Stokes light OT D R measurement circuit 30 which is composed of an anti-Stokes light optical filter 4a, a light receiver 5a, and an averaging processing circuit 6a.
a, and the time function 1aB) of the anti-Stokes light intensity is determined from this light intensity. On the other hand, the optical splitter 32
Of the separated backscattered lights, the one guided to the optical fiber 23s enters the Stokes light 0TDR measurement circuit 30s, which is composed of a Stokes light optical filter 4s, a light receiver 5, and an averaging processing circuit 6st. A time function T 5 (t) of the Stokes light intensity is determined from this light intensity. Pulse light source 2 and averaging processing circuit 6a.

6sの同期合せは、トリガ回路1の同期信号によって行
い、反射光のサンプリングは平均化処理回路6a、6s
内で、第3図に示す一定の時間間隔Tsで行われる。
6s is synchronized by the synchronization signal of the trigger circuit 1, and the sampling of the reflected light is performed by the averaging processing circuits 6a and 6s.
The process is performed at constant time intervals Ts shown in FIG.

得られた時間関数1a(t)及びI 5(t)を温度分
布情報回F67に入力し、I a(t)/ I 5(t
)の演算を行うことにより、センサ用光ファイバに沿っ
た線状温度分布測定を行っている。
The obtained time functions 1a(t) and I5(t) are input to the temperature distribution information circuit F67, and I a(t)/I5(t
), the linear temperature distribution along the sensor optical fiber is measured.

また、平均化処理回路6は、第5図に示すように、A/
D変換回路61、加算器62、メモリ回路63、同期回
路64から構成される。平均化処理は以下のようにして
行う。
Further, the averaging processing circuit 6 has an A/
It is composed of a D conversion circuit 61, an adder 62, a memory circuit 63, and a synchronization circuit 64. The averaging process is performed as follows.

受光器5から入力されたアナログ量をA/D変検回路6
1でディジタル量に変換し、そのディジタル量とメモリ
回路63に記憶されたディジタル量との和を加n器62
で行い、その結果を再び、メモリ回路63に記憶する。
The analog quantity input from the light receiver 5 is converted to an A/D conversion circuit 6.
1 is converted into a digital quantity, and the sum of the digital quantity and the digital quantity stored in the memory circuit 63 is added to the adder 62.
The results are stored in the memory circuit 63 again.

この操作をパルス周期T Pごとに、繰返し行い、最終
的にメモリ回路63に記憶された値をM返し回数で削る
と、入力情報の平均値が求まる。この平均化処理を行う
と、入力情報に含まれたノイズが除去されるなめ、温度
測定精度は向上する。
This operation is repeated for each pulse period TP, and the value finally stored in the memory circuit 63 is deleted by M repetitions to obtain the average value of the input information. When this averaging process is performed, noise contained in the input information is removed, so temperature measurement accuracy is improved.

また、A /l D変換回861、加jtH62、メモ
リ回路63の同期合わせは同期回路64によって行われ
ている。
Further, the synchronization of the A/lD conversion circuit 861, addition jtH 62, and memory circuit 63 is performed by a synchronization circuit 64.

このラマン式温度センサは、例えば電力ケーブルに沿わ
せてセンサ用光ファイバを敷設することにより、電カケ
ープルの長手方向の温度分布を知ることができ、送電容
量の制御等に利用したり、ケーブルの劣化等により生じ
る部分的に温度の高い箇所の検知等が行なえる。また、
ビルやトンネル等の火災検知用として使用すれば、火災
発生位1の徨定を行うことらできる。
For example, by laying a sensor optical fiber along the power cable, this Raman temperature sensor can determine the temperature distribution in the longitudinal direction of the power cable, and can be used to control power transmission capacity, etc. It is possible to detect areas where the temperature is partially high due to deterioration or the like. Also,
If used for fire detection in buildings, tunnels, etc., it is possible to determine the location of fire occurrence.

[発明が解決しよとする課題1 ラマン式温度センサあるいはレーレ式温度センサは−L
述した方法で線状の温度分布が測定できる有望な方式で
あるが、複数個の後方散乱光成分を温度情報として用い
るため、複数個の処J![!装置(受光器、平均化処理
装置ンを必要とし、装置全体が大形となり、かつ、高価
なものになるという欠点があった。
[Problem to be solved by the invention 1 Raman type temperature sensor or Lehre type temperature sensor is -L
The method described above is a promising method that can measure linear temperature distribution, but since multiple backscattered light components are used as temperature information, multiple locations are required. [! This method requires a device (a light receiver and an averaging processing device), and has the disadvantage that the device as a whole becomes large and expensive.

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を改善し、小
形でかつ安価な光ファイバ式分布形温度センサを従供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the above-mentioned drawbacks of the prior art and provide a small and inexpensive optical fiber type distributed temperature sensor.

[課題を解決するための手段1 本発明の光ファイバ式分布形温度センサは、計測系内の
光源からセンサ用光ファイバに光パルスを入射させ、そ
の反射光を該計測系に導き、これら反射光の中からラマ
ン散乱光或いはレーレ散乱光を分離して受光器に導き、
これら反射光の強度をサンプリングして平均化処理し光
ファイバの温度を求めると共に、光パルスの入射時刻と
反射光が測定系へ到達する時刻の差から反射光の発生位
置を求めることにより、温度と位置を同時計測し、該光
ファイバの温度分布を計測する光ファイバ式分布形温度
センサにおいて、前記受光器に前置した複数の入力ポー
トを有する光選択スイッチと、前記反射光の中からラマ
ン散乱光成分であるアンチストークス光とストークス光
或いはレーレ散乱光を分離し前記光選択スイッチの入力
ポートに個別に導く波長分離手段と、該光選択スイッチ
を制御して入力ポートに導かれている光を選択的に時間
順次に前記受光器に入射するよう設定する第1の制御手
段とを備えて構成したものである。
[Means for Solving the Problems 1] The optical fiber type distributed temperature sensor of the present invention allows a light pulse to be incident on a sensor optical fiber from a light source in a measurement system, and guides the reflected light to the measurement system. Separates Raman scattered light or Lehre scattered light from the light and guides it to a receiver,
The temperature of the optical fiber is determined by sampling and averaging the intensity of these reflected lights, and the generation position of the reflected light is determined from the difference between the incident time of the optical pulse and the time when the reflected light reaches the measurement system. In the optical fiber type distributed temperature sensor that simultaneously measures the position and position of the optical fiber and measures the temperature distribution of the optical fiber, an optical selection switch having a plurality of input ports is provided in front of the light receiver, and a Raman light source is selected from among the reflected light. wavelength separation means for separating anti-Stokes light and Stokes light or Lehle scattered light, which are scattered light components, and individually guiding the light to the input port of the optical selection switch; and a wavelength separation unit controlling the optical selection switch to guide the light to the input port. and a first control means for setting the light to selectively enter the light receiver in time sequential order.

好ましい形態としては、前記光選択スイッチの入力ポー
トとして反射光を入力しない入力ポートを設け、計測系
内で発生ずる周期性のノイズを反射光を入力したときの
計測値と反射光を入力しないときの計測値の差から除去
する演算手段を設ける。
As a preferable form, an input port that does not input reflected light is provided as an input port of the optical selection switch, and periodic noise generated within the measurement system can be divided into a measured value when reflected light is input and a measured value when reflected light is not input. Calculating means is provided to remove the difference from the measured values of .

また、有利な平均化処理形態としては、前記反射光をサ
ンプリングして温度分布情報として得られる必要な一連
の計測データを記憶し、計測を行うごとに、前回行った
計測データと平均する平均化処理回路とする。
Furthermore, as an advantageous form of averaging processing, a series of necessary measurement data obtained as temperature distribution information by sampling the reflected light is stored, and each time a measurement is performed, averaging is performed by averaging it with the previously measured data. It is a processing circuit.

更に好ましい形態としては、温度分布情報として得られ
る必要な一連の計測データを記憶し、計測を行うごとに
、前回行った計測データとの差をとることにより、急激
な温度変化を検知する手段を設ける。
A more preferable form is a means for detecting sudden temperature changes by storing a series of necessary measurement data obtained as temperature distribution information and calculating the difference from the previous measurement data each time a measurement is performed. establish.

また、前記計測系の入力側に複数の入力ポートを有する
別の光選択スイッチを設け、該光選択スイッチの各入力
ポートに複数本のセンサ用光ファイバを接続し、複数本
のセンサ用光ファイバの温度計測を可能とする。
Further, another optical selection switch having a plurality of input ports is provided on the input side of the measurement system, and a plurality of sensor optical fibers are connected to each input port of the optical selection switch. temperature measurement.

[作用] 請求項1の光ファイバ式分布形温度センサの構成の場合
、光選択スイッチは第1の制御手段により制御されて、
各入力ポートに個別に導かれているラマン散乱光成分で
あるアンチストークス光とストークス光のうちの1つ或
いはこれらとレーレ散乱光の1つを、時間順次に選択し
、計測系の受光器に入射させる。この受光器の出力をサ
ンプリングし平均化処理して光ファイバの温度を求める
と共に、光パルスの入射時刻と反射光が計1定系へ到達
する時刻の差から反射光の発生位置を求めて、光ファイ
バの温度分布を計測する。
[Function] In the configuration of the optical fiber distributed temperature sensor according to claim 1, the optical selection switch is controlled by the first control means,
One of the anti-Stokes light and Stokes light, which are the Raman scattered light components individually guided to each input port, or one of these and Lehre scattered light is selected in time order and sent to the optical receiver of the measurement system. Make it incident. The output of this receiver is sampled and averaged to determine the temperature of the optical fiber, and the position of the reflected light is determined from the difference between the incident time of the optical pulse and the time at which the reflected light reaches a constant system. Measures the temperature distribution of optical fiber.

これにより、アンチストークス光用計測系、ストークス
光用計測系或いはレーレ散乱光用計測系をそれぞれ専用
に用意する必要がなく、共通の1つの計測系によって光
ファイバの温度分布が計測できる。
Thereby, there is no need to prepare a dedicated anti-Stokes light measurement system, a Stokes light measurement system, or a Lehle scattered light measurement system, and the temperature distribution of the optical fiber can be measured using one common measurement system.

請求項2の光ファイバ式分布形温度センサのように、光
選択スイッチの入力ポートとして反射光を入力しない入
力ポートを設け、反射光を入力したときの計測値と反射
光を入力しないときの計測値の差を取ると、計測系内で
発生する周期性のノイズを計測値から除去することがで
きる。
As in the optical fiber type distributed temperature sensor of claim 2, an input port that does not input reflected light is provided as an input port of the optical selection switch, and measurement values when reflected light is input and measurements when reflected light is not input are provided. By taking the difference between the values, periodic noise generated within the measurement system can be removed from the measured values.

計測系内で発生する周期性ノイズは、トリガ回路、パル
ス光源、平均化処理回路内などで発生したノイズの内、
サンプリング周期に同期したものが、平均化処理回路内
のA/D変換回路の入力部へ回り込んだものである。こ
のため、周期性ノイズは信号の有無に無関係に発生し、
サンプリング周期に同期したノイズであるなめ、平均化
処理回数を増しても除去できないものである。
Periodic noise generated within the measurement system includes noise generated within the trigger circuit, pulsed light source, averaging processing circuit, etc.
The signal synchronized with the sampling period is the signal that goes around to the input section of the A/D conversion circuit in the averaging processing circuit. Therefore, periodic noise occurs regardless of the presence or absence of a signal.
Since this is noise synchronized with the sampling period, it cannot be removed even if the number of averaging processes is increased.

しかし、反射光を入力したときの測定値は、真の反射光
強度とi?[i11系内で発生ずる周期性ノイズとの和
であり、他方の反射光を入力しないときの計測値は、反
射光が熟いために、31測系内で発生ずる周期性ノイズ
のみとなっている。従って、上記のように両者の差をと
ることにより計測系内で発生ずる周期性ノイズを除去で
きる。
However, when reflected light is input, the measured value is the true reflected light intensity and i? [This is the sum of the periodic noise generated within the i11 system, and the measured value when the other reflected light is not input is only the periodic noise generated within the 31 measurement system because the reflected light is ripe. There is. Therefore, by taking the difference between the two as described above, periodic noise generated within the measurement system can be removed.

請求ffJ? 3の光ファイバ式分布形温度センサは、
温度分布情報として得られる必要な一連の計測データを
記憶し、計測を行うごとに、前回行った31測データと
平均し、この処理を繰返す構成であるため、実質的に平
均化処理回数を向−Fさせるこξができる。
Bill ffJ? The third optical fiber type distributed temperature sensor is
Since the necessary series of measurement data obtained as temperature distribution information is memorized, and each time a measurement is performed, it is averaged with the previous 31 measurement data, and this process is repeated, the number of averaging processes can be effectively reduced. -F can be made ξ.

請求項4の光ファイバ式分布形温度センサのように、計
測を行うごとに前回行った計測データとの差をとること
により、急激な温度変化を検知し、異常現象を早期に把
握することができる。
As in the optical fiber type distributed temperature sensor of claim 4, by taking the difference from the previously measured data each time a measurement is performed, sudden temperature changes can be detected and abnormal phenomena can be grasped at an early stage. can.

請求項5の光ファイバ式分布形温度センサのように、前
記計測系の入力側に別の光選択スイッチを設け、その各
入力ポートに複数本のセンサ用光ファイバを接続すると
、複数本のセンサ用光ファイバの温度計測が可能となる
As in the optical fiber type distributed temperature sensor according to claim 5, if another optical selection switch is provided on the input side of the measurement system and a plurality of sensor optical fibers are connected to each input port, the plurality of sensor optical fibers can be connected. It becomes possible to measure the temperature of optical fibers.

[実施例] 以−F、本発明による光ファイバ式分布形温度センサの
実施例を第1図により説明する0本実施例による光ファ
イバ式分布形温度センサの基本概念及び#l成は、第3
図、第4図に示したものとほぼ同じであり、異なる点は
以下の通りである。
[Example] Hereinafter, an example of the optical fiber type distributed temperature sensor according to the present invention will be explained with reference to FIG. 3
It is almost the same as that shown in FIG. 4, and the differences are as follows.

即ち、2組の0TDR計測回路を一組の0TDRat謂
回路30とし、このm成を受光器5、平均化処理回路6
とした6次に、光分岐器31.32の代りに光合分波器
33を、トリガ回路1の代わりにコントローラ11を用
いた。更に、0TDR計測回路30と光合分波器33と
の間に、光選択スイッチ8を挿入した。この光選択スイ
ッチ8の一方の入力は、光合分波器33から光ファイバ
23aを介して導かれるアンチストークス光であり、他
方の入力は、光合分波器33から光ファイバ23sを介
して導かれるストークス光である。
That is, the two sets of 0TDR measuring circuits are made into one set of 0TDRat circuit 30, and this m-component is connected to the light receiver 5 and the averaging processing circuit 6.
Next, an optical multiplexer/demultiplexer 33 was used instead of the optical splitters 31 and 32, and a controller 11 was used instead of the trigger circuit 1. Furthermore, an optical selection switch 8 was inserted between the 0TDR measurement circuit 30 and the optical multiplexer/demultiplexer 33. One input of this optical selection switch 8 is the anti-Stokes light guided from the optical multiplexer/demultiplexer 33 via the optical fiber 23a, and the other input is the anti-Stokes light guided from the optical multiplexer/demultiplexer 33 via the optical fiber 23s. It is Stokes light.

光選択スイッチ8は、このアンチストークス光とストー
クス光を切換えて計測するために用いられ、このタイミ
ング調整はコントローラ11によりライン12を介して
行う、コントローラ11のR能としては、この他、パル
ス光源2へのトリガ信号の作成、及びOT D R計測
回路30や温度分布演算回Ij?17等のへ同期信号の
作成が主なものとなっている。
The light selection switch 8 is used to switch between the anti-Stokes light and the Stokes light for measurement, and this timing adjustment is performed by the controller 11 via the line 12. 2, and the OT D R measurement circuit 30 and temperature distribution calculation circuit Ij? The main purpose is to create a synchronization signal to 17th grade.

次に、本発明による光ファイバ式分布形温度センサの動
作について説明する。
Next, the operation of the optical fiber type distributed temperature sensor according to the present invention will be explained.

計測装置10内のパルス光源2から出射されたパルス幅
TV、パルス周期Tpの光は、光ファイバ21、光合分
波器33を介し、センサ用光ファイバ20に導かれ、該
光フアイバ内で後方散乱光を励起し、この一部は反射光
となって計測装置10側に戻り、光合分波器33よりア
ンチストークス光とストークス光が光ファイバ23a、
23sを介して、光選択スイッチ8のそれぞれの入カポ
ートに導かれる。
Light with a pulse width TV and a pulse period Tp emitted from the pulse light source 2 in the measuring device 10 is guided to the sensor optical fiber 20 via the optical fiber 21 and the optical multiplexer/demultiplexer 33, and is transmitted backward within the optical fiber. The scattered light is excited, a part of which becomes reflected light and returns to the measuring device 10 side, and the anti-Stokes light and Stokes light are transmitted from the optical multiplexer/demultiplexer 33 to the optical fiber 23a,
23s to respective input ports of the optical selection switch 8.

光選択スイッチ8は、コントローラ11からの切換制御
信号により、所定の時刻の到来毎に一定時間幅だけ入力
ポートを順次切換え、アンチストークス光とストークス
光を交互に通過させる。これにより、アンチストークス
光を計測する区間とストークス光を計測する区間の2つ
が交互に作り出される。
The optical selection switch 8 sequentially switches the input ports for a certain period of time every time a predetermined time arrives in response to a switching control signal from the controller 11, and passes anti-Stokes light and Stokes light alternately. As a result, two sections are alternately created: a section for measuring anti-Stokes light and a section for measuring Stokes light.

先ず、コントローラ11からの指示により、光スッチ8
を光フアイバ23a側に切換え、アンチストークス光を
0TDR計測回路30の受光器5に入力し、その光強度
情報に応じた電気的なアナログ信号に変換する。この光
強度の電気信号を平均化処理回路6に入力し、平均化処
理する。即ち、第5図に示した平均化処理回路6内のA
/D変換回n61で、それぞれ一定の時+ff1間隔T
sでサンプリングし、このディジタル量を加算器62に
入力して、前回の11測で求めた同一時刻に対応した情
報に加算し、その結果をメモリ回路63に記憶する。こ
の計測をパルス光を出射するごとに繰返し行うことによ
り、平均化処理する。
First, according to instructions from the controller 11, the optical switch 8
is switched to the optical fiber 23a side, the anti-Stokes light is input to the light receiver 5 of the 0TDR measurement circuit 30, and converted into an electrical analog signal according to the light intensity information. The electrical signal of this light intensity is input to the averaging processing circuit 6 and subjected to averaging processing. That is, A in the averaging processing circuit 6 shown in FIG.
/D conversion times n61, each constant time + ff1 interval T
This digital amount is input to the adder 62 and added to the information corresponding to the same time obtained in the previous 11 measurements, and the result is stored in the memory circuit 63. By repeating this measurement each time the pulsed light is emitted, an averaging process is performed.

このようにして、アンチストークス光強度の時間関数I
 a(t)が求まり、得られた時間関数I a(t)の
情報が温度分布演算口87に入力される。
In this way, the time function I of the anti-Stokes light intensity
a(t) is determined, and information on the obtained time function I a(t) is input to the temperature distribution calculation port 87.

次に、光選択スイッチ8を光ファイバ23sftllに
切換える。上記と同様にして、ストークス光が受光器5
に入って電気信号に変換され、平均化処理回路6内で平
均化処理されて、ストークス光強度の時間関数J 5(
t)が求められる。得られた時間関数! 5(t)は、
同様に温度分布演算回路7に入力される。
Next, the optical selection switch 8 is switched to the optical fiber 23sftll. In the same manner as above, the Stokes light is transmitted to the receiver 5.
is converted into an electrical signal, and is averaged in the averaging processing circuit 6 to obtain the Stokes light intensity time function J 5 (
t) is calculated. Obtained time function! 5(t) is
Similarly, it is input to the temperature distribution calculation circuit 7.

温度分布演算回路7は、上記時間関数1 a(t)とr
 5(t)との比を求める。即ちI a(t)/ I 
5(t)の演算を行って、センサ用光ファイバ20に沿
った線状温度分布を求める。尚、パルス光源2と、上記
平均化処理回路6、O’T” D R+if測回1iI
830及び温度分布演算回路7間の同期合せは、コント
ローラ11から発生される同期信号によって行われる。
The temperature distribution calculation circuit 7 calculates the above time functions 1 a(t) and r
5(t). That is, I a(t)/I
5(t) is performed to determine the linear temperature distribution along the sensor optical fiber 20. In addition, the pulse light source 2, the above-mentioned averaging processing circuit 6, O'T"D R+if measurement times 1iI
Synchronization between 830 and the temperature distribution calculation circuit 7 is performed by a synchronization signal generated from the controller 11.

次に、他の実線形態について述べる。Next, other solid line forms will be described.

第1図において、光選択スイッチ8の入力ポートとして
、光を入力しない状態を設け、この状態での計測値をI
n(t)とし、別途計測したストークス光強度1s(t
) 、アンチストークス光強度Ja(t)との差をそれ
ぞれI’ 5(t)、 I ’ a(t)とすると、光
ファイバ式分布形温度計測装置内で発生する周期性ノイ
ズを除去できる。uUち、計測装置内では種々のノイズ
が発生しているが、サンプリング時刻に同期しないノイ
ズは平均化処理回路6で平均化処理することにより除去
できるが、同期したノイズは除去できない。
In FIG. 1, a state in which no light is input is provided as the input port of the optical selection switch 8, and the measured value in this state is
n(t), and the separately measured Stokes light intensity 1s(t
) and anti-Stokes light intensity Ja(t) as I'5(t) and I'a(t), respectively, it is possible to remove periodic noise generated within the optical fiber distributed temperature measuring device. Various types of noise occur within the measuring device, and while noises that are not synchronized with the sampling time can be removed by averaging processing in the averaging processing circuit 6, synchronized noises cannot be removed.

しかし、これら周期性ノイズは光信号入力の有無に無関
係に一定の時間関数として発生ずるため、光信号を入力
した状態の計測1 (l5(t)、 Jn(t))から
、光18号を入力しない状態の計111ffiln(t
)を差引けば、これら周期性ノイズ成分を大幅に除去で
きる。即ち、上記]’ 5(t)、 I’ a(t)が
コノ状態に相当し、このようにして、求めた計測値はノ
イズが少ないため、温度を高精度で計測できる。
However, since these periodic noises occur as a constant time function regardless of the presence or absence of optical signal input, optical No. 18 is A total of 111ffiln(t
), these periodic noise components can be largely removed. That is, the above]'5(t) and I'a(t) correspond to the state, and the measured value obtained in this manner has little noise, so that the temperature can be measured with high accuracy.

尚、光選択スイッチ8は、光分岐器と光フィルタとによ
って、反射光の中からラマン散乱光或いはレーリ散乱光
の中心波長に相当する波長領域の光を分離して受光器に
導く構成とした場合には、この波長分離手段により計測
系内の反射光を受光器に導くまでの経路途中の任意の場
所、即ち、光分岐器の前、光分岐器と各光フィルタとの
間、各光フィルタと受光器との間のいずれかに設けるこ
とができる。
The optical selection switch 8 is configured to separate light in a wavelength range corresponding to the center wavelength of the Raman scattered light or Rayleigh scattered light from the reflected light using an optical splitter and an optical filter and guide it to the light receiver. In this case, the wavelength separation means may be used to separate the reflected light in the measurement system from any location along the path to the optical receiver, i.e., before the optical splitter, between the optical splitter and each optical filter, It can be provided somewhere between the filter and the light receiver.

次に第1図において、温度分布演算後、アンチストーク
ス光強度とストークス光強度を温度分布演算回路7に記
憶し、次の計測時に得られたこれらの光強度を、それぞ
れ平均し、求めた平均値から、温度分布を演算すると、
実質的に平均化処理回数を向上したことと等価となるな
め、ノイズを少なくでき、温度を高精度で計測できる。
Next, in FIG. 1, after calculating the temperature distribution, the anti-Stokes light intensity and the Stokes light intensity are stored in the temperature distribution calculation circuit 7, and these light intensities obtained at the next measurement are averaged. Calculating the temperature distribution from the values,
This is essentially equivalent to increasing the number of times of averaging processing, so noise can be reduced and temperature can be measured with high precision.

更に、第1図の温度分布演算回路7において、各計測毎
に温度分布情報を記憶し、次の計測時に得られた温度分
布情報との差を演算すれば、各計測時間内での温度変化
分布を把握でき、この値の大小により、異常な温度上昇
をした場所やその値を早期に検出できる。
Furthermore, if the temperature distribution calculation circuit 7 in FIG. 1 stores temperature distribution information for each measurement and calculates the difference with the temperature distribution information obtained at the next measurement, the temperature change within each measurement time can be calculated. It is possible to understand the distribution, and based on the magnitude of this value, it is possible to early detect areas with abnormal temperature rises and their values.

また、第2図に示すように、複数本のセンサ用光ファイ
バ20を用意し、センサ用光ファイバ20と計測装置1
0間に光切換スイッチ81を設けると、光切換スイッチ
81を切換えることにより、任意のセンサ用光ファイバ
20の温度分布の計測が可能となり、−台の計測装置で
多数本の光フアイバ温度分布計測ができる。
Further, as shown in FIG. 2, a plurality of sensor optical fibers 20 are prepared, and the sensor optical fibers 20 and the measuring device 1
If an optical changeover switch 81 is provided between 0 and 0, the temperature distribution of any sensor optical fiber 20 can be measured by switching the optical changeover switch 81, and the temperature distribution of a large number of optical fibers can be measured with -1 measuring device. Can be done.

上記実施例はいずれもラマン散乱光を温度情報とした光
ファイバ式分布形温度センサを対象としたしのであるが
、レーリ散乱光とラマン散乱光の組合せを用いた光ファ
イバ式分布形温度センサにおいても、同様に本発明を適
用することができ、同様な機能を発揮できるものである
The above embodiments are all aimed at optical fiber type distributed temperature sensors that use Raman scattered light as temperature information, but in optical fiber type distributed temperature sensors that use a combination of Rayleigh scattered light and Raman scattered light, The present invention can be similarly applied to these devices, and the same functions can be achieved.

[発明の効果j 本発明によれば以下の顕著な効果を奏することができる
[Effects of the Invention j According to the present invention, the following remarkable effects can be achieved.

(1)  複数個の散乱光成分の計測を一組の計測装置
で対応できるようにしているため、小型で、かつ、安価
な光ファイバ式分布形温度センサを実現できる。
(1) Since a single set of measuring devices can measure a plurality of scattered light components, it is possible to realize a small and inexpensive optical fiber type distributed temperature sensor.

C)光パルスを入射させない状態での計測値から、測定
装置内で発生する周期性ノイズを検出し、散乱光計測値
から、周期性ノイズを除去しているため、高精度で温度
分布を計測できる。
C) Temperature distribution can be measured with high accuracy because periodic noise generated within the measuring device is detected from the measured values without incident light pulses, and periodic noise is removed from the scattered light measured values. can.

(3]  各計測ごとに前回の計測値と平均することに
より、実質的な平均処理回数を上げ、高精度で温度分布
を計測できる。
(3) By averaging each measurement with the previous measurement value, the actual number of averaging processes can be increased and the temperature distribution can be measured with high accuracy.

(11)  各計測ごとに前回の計測値との差をとるこ
とにより、異常な温度上昇値を早期に把握できる。
(11) By calculating the difference between each measurement and the previous measurement value, abnormal temperature rise values can be detected at an early stage.

6) センサ用光ファイバと測定装置間に光スィッチを
設けることにより、多数のセンサm光ファイバの温度分
布を一台のα1定装置で言(測できる。
6) By providing an optical switch between the sensor optical fiber and the measuring device, the temperature distribution of a large number of sensor m optical fibers can be measured with one α1 constant device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の光ファイバ式分布形温度センサの構成
例を示す図、第2図は本発明の他の構成例を示す図、第
3図は先に提案されている計測方法の説明図、第4図は
第3図の計測方法による光ファイバ式分布形温度センサ
の構成図、第5図はその平均化処理回路の構成例を示す
図である。 図中、2はパルス光源、5は受光器、6は平均化処理回
路、7は温度分布演算回路、8は光選択スイッチ、10
は計測装置、11はコントローラ、20はセンサ用光)
γイバ、21.23s。 23aは光ファイバ、30は0TDR計測回路を示す。 特許出願人  東京電力株式会社 日立電線株式会社 代理人弁理士  絹  谷  信  雄第1図 6平均化処理回路 7:温度分布演算回路 8、光選択ヌイノチ 10:計測装置 1トコ/トローラ 33、光合分波器 第2図 □時間t (a)入射パルス光 □時間t (b)センサからの反射光
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the optical fiber type distributed temperature sensor of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing another configuration example of the present invention, and FIG. 3 is an explanation of the previously proposed measurement method. 4 is a block diagram of an optical fiber distributed temperature sensor according to the measurement method shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a diagram showing an example of the structure of the averaging processing circuit. In the figure, 2 is a pulse light source, 5 is a light receiver, 6 is an averaging processing circuit, 7 is a temperature distribution calculation circuit, 8 is a light selection switch, and 10
is a measuring device, 11 is a controller, and 20 is a sensor light)
γiba, 21.23s. 23a is an optical fiber, and 30 is an 0TDR measurement circuit. Patent Applicant: Tokyo Electric Power Company, Hitachi Cable, Ltd. Representative Patent Attorney Nobuo Kinutani Figure 1 6 Averaging processing circuit 7: Temperature distribution calculation circuit 8, light selection unit 10: measuring device 1/troller 33, light combining Figure 2 □ Time t (a) Incident pulsed light □ Time t (b) Reflected light from the sensor

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、計測系内の光源からセンサ用光ファイバに光パルス
を入射させ、その反射光を該計測系に導き、これら反射
光の中からラマン散乱光或いはレーレ散乱光を分離して
受光器に導き、これら反射光の強度をサンプリングして
平均化処理し光ファイバの温度を求めると共に、光パル
スの入射時刻と反射光が測定系へ到達する時刻の差から
反射光の発生位置を求めることにより、温度と位置を同
時計測し、該光ファイバの温度分布を計測する光ファイ
バ式分布形温度センサにおいて、前記受光器に前置した
複数の入力ポートを有する光選択スイッチと、前記反射
光の中からラマン散乱光成分であるアンチストークス光
とストークス光或いはレーレ散乱光を分離し前記光選択
スイッチの入力ポートに個別に導く波長分離手段と、該
光選択スイッチを制御して入力ポートに導かれている光
を選択的に時間順次に前記受光器に入射するよう設定す
る第1の制御手段とを備えたことを特徴とする光ファイ
バ式分布形温度センサ。 2、前記光選択スイッチの入力ポートとして反射光を入
力しない入力ポートを設け、計測系内で発生する周期性
のノイズを反射光を入力したときの計測値と反射光を入
力しないときの計測値の差から除去する演算手段を設け
たことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ式分布形
温度センサ。 3、前記反射光をサンプリングして温度分布情報として
得られる必要な一連の計測データを記憶し、計測を行う
ごとに、前回行った計測データと平均する平均化処理回
路を有することを特徴とする請求項2記載の光ファイバ
式分布形温度センサ。 4、温度分布情報として得られる必要な一連の計測デー
タを記憶し、計測を行うごとに、前回行った計測データ
との差をとることにより、急激な温度変化を検知する手
段を設けたことを特徴とする請求項3記載の光ファイバ
式分布形温度センサ。 5、前記計測系の入力側に複数の入力ポートを有する別
の光選択スイッチを設け、該光選択スイッチの各入力ポ
ートに複数本のセンサ用光ファイバを接続し、複数本の
センサ用光ファイバの温度計測を可能としたことを特徴
とする請求項1記載の光ファイバ式分布形温度センサ。
[Claims] 1. Inject a light pulse from a light source in a measurement system into a sensor optical fiber, guide its reflected light to the measurement system, and separate Raman scattered light or Lehle scattered light from these reflected lights. The intensity of these reflected lights is sampled and averaged to determine the temperature of the optical fiber, and the reflected light is generated from the difference between the incident time of the optical pulse and the time when the reflected light reaches the measurement system. An optical fiber type distributed temperature sensor that simultaneously measures temperature and position by determining the position and measures the temperature distribution of the optical fiber, an optical selection switch having a plurality of input ports disposed in front of the light receiver; wavelength separation means for separating anti-Stokes light and Stokes light or Lehre scattered light, which are Raman scattered light components, from the reflected light and individually guiding them to the input port of the optical selection switch; and controlling the optical selection switch to input the light. 1. An optical fiber type distributed temperature sensor, comprising: first control means for setting the light guided to the port to selectively and time-sequentially enter the light receiver. 2. Provide an input port that does not input reflected light as the input port of the optical selection switch, and measure periodic noise generated within the measurement system by measuring the measured value when the reflected light is input and the measured value when the reflected light is not input. 2. The optical fiber type distributed temperature sensor according to claim 1, further comprising calculation means for removing the difference based on the difference. 3. It is characterized by having an averaging processing circuit that stores a series of necessary measurement data obtained as temperature distribution information by sampling the reflected light, and averages it with the previously measured measurement data each time a measurement is performed. The optical fiber type distributed temperature sensor according to claim 2. 4. We have provided a means to detect sudden temperature changes by storing a series of necessary measurement data obtained as temperature distribution information and calculating the difference from the previous measurement data each time a measurement is performed. The optical fiber distributed temperature sensor according to claim 3. 5. Provide another optical selection switch having a plurality of input ports on the input side of the measurement system, connect a plurality of sensor optical fibers to each input port of the optical selection switch, and connect the plurality of sensor optical fibers to each input port of the optical selection switch. 2. The optical fiber type distributed temperature sensor according to claim 1, wherein the temperature measurement is possible.
JP1019993A 1989-01-30 1989-01-30 Optical fiber distributed temperature sensor Expired - Lifetime JPH0711458B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1019993A JPH0711458B2 (en) 1989-01-30 1989-01-30 Optical fiber distributed temperature sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1019993A JPH0711458B2 (en) 1989-01-30 1989-01-30 Optical fiber distributed temperature sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02201131A true JPH02201131A (en) 1990-08-09
JPH0711458B2 JPH0711458B2 (en) 1995-02-08

Family

ID=12014689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1019993A Expired - Lifetime JPH0711458B2 (en) 1989-01-30 1989-01-30 Optical fiber distributed temperature sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0711458B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006292566A (en) * 2005-04-12 2006-10-26 Central Res Inst Of Electric Power Ind Technique and system for observing air temperature distribution
JP2008203094A (en) * 2007-02-20 2008-09-04 Hitachi Cable Ltd Optical fiber temperature sensor, and method of measuring temperature using the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5720702A (en) * 1980-07-14 1982-02-03 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical switch
JPS61270632A (en) * 1985-05-25 1986-11-29 Hitachi Cable Ltd Optical fiber type measuring instrument for temperature distribution
JPS6281536A (en) * 1985-10-04 1987-04-15 Yokogawa Electric Corp Multichannel optical fiber radiation thermometer
JPS63208731A (en) * 1987-02-25 1988-08-30 Hitachi Cable Ltd Measuring instrument for back raman scattered light of optical fiber
JPS6461622A (en) * 1987-09-01 1989-03-08 Fujikura Ltd Temperature measuring instrument

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5720702A (en) * 1980-07-14 1982-02-03 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical switch
JPS61270632A (en) * 1985-05-25 1986-11-29 Hitachi Cable Ltd Optical fiber type measuring instrument for temperature distribution
JPS6281536A (en) * 1985-10-04 1987-04-15 Yokogawa Electric Corp Multichannel optical fiber radiation thermometer
JPS63208731A (en) * 1987-02-25 1988-08-30 Hitachi Cable Ltd Measuring instrument for back raman scattered light of optical fiber
JPS6461622A (en) * 1987-09-01 1989-03-08 Fujikura Ltd Temperature measuring instrument

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0711458B2 (en) 1995-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4737026A (en) Plural wavelength optical fibre reflectometer
WO2018016734A1 (en) Optical fiber acoustic sensor supporting temperature measurement
US5292196A (en) Optical fiber type temperature distribution measuring apparatus
US5453826A (en) Optical time domain reflectometer employing synchronizing signals to synchronize the sampling and manipulation of data representing fibers optic characteristics
WO2016105401A1 (en) Apparatus and method for characterization of fbg reflector array
JPH02201131A (en) Optical fiber system distribution type temperature sensor
JPH02201129A (en) Optical fiber system distribution type temperature sensor
JP2553174B2 (en) Optical fiber distributed temperature measurement method
JP2603714B2 (en) Optical fiber distributed temperature sensor
CN113008310A (en) Rayleigh-Raman fusion type distributed optical fiber sensing system and data processing method
JP3319306B2 (en) Optical fiber strain distribution sensor
GB2264559A (en) Optical fibre type temperature distribution measuring apparatus
JP2002352369A (en) Optical fiber multipoint physical quantity measuring system
JPH0480671A (en) Power cable abnormal point detector
JP2577199B2 (en) Optical fiber distributed temperature sensor
JP2765750B2 (en) Optical fiber type distributed temperature measuring device
JP3423047B2 (en) Distributed temperature sensor and power cable ground fault detector using the same
JP7146692B2 (en) Optical pulse test equipment
JPH02145933A (en) Optical fiber linear temperature distribution measuring system
JPH01212326A (en) Optical fiber linear temperature distribution measuring system
JPH04294230A (en) Optical fiber type temperature distribution measuring apparatus
JPH05241030A (en) Distribution type optical fiber sensor
JPH08190686A (en) Optical fiber multidimensional monitoring device
JP3856303B2 (en) Optical fiber characteristic evaluation method and apparatus
JP2804141B2 (en) Optical fiber cable length measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090208

Year of fee payment: 14

EXPY Cancellation because of completion of term