JPH05157637A - 光ファイバ式物理量測定装置 - Google Patents

光ファイバ式物理量測定装置

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JPH05157637A
JPH05157637A JP3347870A JP34787091A JPH05157637A JP H05157637 A JPH05157637 A JP H05157637A JP 3347870 A JP3347870 A JP 3347870A JP 34787091 A JP34787091 A JP 34787091A JP H05157637 A JPH05157637 A JP H05157637A
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JP
Japan
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light
optical
stokes
optical fiber
demultiplexer
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Pending
Application number
JP3347870A
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English (en)
Inventor
Yasuo Ozawa
保夫 小沢
Shigehiro Endo
重広 遠藤
Satoru Yamamoto
哲 山本
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Hitachi Cable Ltd
Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、高精度の測定を容易に達成
し得る光ファイバ式物理量測定装置を提供することにあ
る。 【構成】 本発明に係る光ファイバ式物理量測定装置5
0は、4枚の光学フィルター64a〜64dを用い、光
源14からのパルス光をセンサ用光ファイバ12に導く
とともに、当該光ファイバ12内で発生するラマン散乱
光のストークス光とアンチストークス光を交互に透過さ
せる光合分波器54と、光合分波器54を透過したスト
ークス光及びアンチストークス光を交互に受光し、これ
を電気信号に変換して演算回路60に供給する受光器5
6,平均化回路58からなる1系統のOTDR計測装置
とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ式物理量測定
装置に関し、特に新規な光合分波器を使用した光ファイ
バ式物理量測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光ファイバ内で発生するラマン散
乱光の強度を検出し、これに基づいて被測定対象の物理
量を測定する装置が開発,実用化されている。図6に
は、従来の光ファイバ式温度分布測定装置の構成が示さ
れている。温度分布測定装置10は、入射パルス光を発
生する光源14と、光源14から射出されたパルス光を
センサ用光ファイバ12に導くととももに、センサ用光
ファイバ12内で発生したラマン散乱光をストークス光
とアンチストークス光とに分波する光合分波器16と、
ストークス光とアンチストークス光用の2つのOTDR
(optical time domain reflectometer)20a,22
a,24a及び20b,22b,24bと、これらOT
DR計測回路から供給された信号に基づいて被測定対象
の温度分布を測定する演算回路28とから構成されてい
る。
【0003】光合分波器16は、センサ用光ファイバ1
2からのラマン散乱光を入射光と分別して光ファイバ3
2に導く第1の光分岐器30と、第1の光分岐器30を
透過したラマン散乱光をストークス光とアンチストーク
ス光とに分波する第2の光分岐器34とから構成されて
いる。
【0004】2つのOTDR計測回路は、各々、ノイズ
を除去するフィルター20a,20bと、受光した光信
号を電気信号に変換する受光器22a,22bと、受光
器22a,22bからの信号を平均化する平均化処理回
路24a,24bとから構成されている。
【0005】そして、演算回路28において、センサ用
光ファイバ12内で発生したラマン散乱光のレベルを、
ストークス光とアンチストークス光とで別々に検出し、
これに基づいて被測定対象の温度分布が求められる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の温度分布測定装置10においては、光合分
波器16が2つの光分岐器30,34から成るため、光
強度の損失が大きいという問題点があった。すなわち、
1つの光分岐器では理論上3dB程度の分岐損失(強度
減衰)があるため、2つの分岐器30,34を通過する
光は9dB減衰する。実際には、3dBの分岐損失の他
に1dBの過剰損失があるため、従来の光ファイバ式物
理量測定装置10における光損失はトータルで13.5
dB(4×3+1+0.5)となる。このため、演算回
路20において温度分布を正確に測定するのが非常に困
難であった。
【0007】また、ストークス光とアンチストークス光
とを、各々別々のOTDR測定系に導いているため、測
定精度を向上させるためには、2つの測定系の応答性を
一致させる必要があり、調整作業が非常に煩雑であっ
た。
【0008】
【発明の目的】本発明はかかる点に鑑みて成されたもの
であり、容易に高精度の測定を行い得る光ファイバ式物
理量測定装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、パルス入射光を光ファイバに導くととも
に、光ファイバから戻ったラマン散乱光をストークス光
とアンチストークス光とで交互に透過させる光合分波器
と、光合分波器を透過したストークス光とアンチストー
クス光を交互に受光し、これを電気信号に変換する受光
手段と、受光手段からの信号に基づいて被測定対象の温
度分布等の所定の物理量を測定する演算手段とを備えて
いる。
【0010】
【作用】上記のように本発明に係る光ファイバ式物理量
測定装置の光合分波器は、光ファイバから戻ったラマン
散乱光をストークス光とアンチストークス光とで交互に
透過させる構成であるため、2つの分岐器を用いた従来
の光合分波器を用いた場合に比べ光損失が大幅に減少す
る。
【0011】また、当該光合分波器によってストークス
光とアンチストークス光を選択的に受光手段に導くた
め、受光手段すなわちOTDRを1系統設ければ足り、
従って、従来のようにストークス光用とアンチストーク
ス光用の2つの測定系の応答性を一致さる等の調整作業
が必要なくなる。
【0012】
【実施例】次に、本発明の一実施例を添付図面を参照し
つつ詳細に説明する。図1には、実施例に係る光ファイ
バ式温度分布測定装置の構成が示されている。光ファイ
バ式温度分布測定装置50は、入射パルス光を発生する
光源14と、光源14から射出された光をセンサ用光フ
ァイバ12に導くととももに、センサ用光ファイバ12
内で発生したラマン散乱光を光ファイバ52に供給する
光合分波器54と、光合分波器54からの光信号を電気
信号に変換する受光器56と、受光器56からの信号を
平均化する平均化処理回路58と、平均化処理回路58
を通過した光強度信号に基づいて被測定対象(図示せ
ず)の温度分布を算出する演算回路60とから構成され
ている。
【0013】光合分波器54は、図2に示されているよ
うに、センサ用光ファイバ12と光ファイバ13,52
に各々接続される接続部12a,13a,52aと、セ
ンサ用光ファイバ12からのラマン散乱光を光ファイバ
52に導くための第1〜第4の光学フィルター64a,
64b,64c,64dと、平均化処理回路58からの
信号に基づいて第3及び第4の光学フィルター64c,
64dを駆動し、これらの何れか一方を選択的に光路に
配置させるアクチュエーター66とから構成されてい
る。これら第3及び第4の光学フィルター64c,64
dとアクチュエーター66によって光スイッチ68が構
成される。
【0014】図3(A)〜(D)には、第1〜第4の光
学フィルター64a,64b,64c,64dの透過特
性が各々示されている。なお、図中λa,λs,λo
は、各々アンチストークス光,ストークス光及び入射光
の中心波長を示す。図から分かるように、第1の光学フ
ィルター64aは光源14からの入射光を透過し、ラマ
ン散乱光を反射するように設定されている。第2の光学
フィルター64bは、ラマン散乱光のみ反射し、入射光
の透過,反射に関しては特に設定されていない。また、
第3の光学フィルター64cはラマン散乱光のうちアン
チストークス光のみを透過し、第4の光学フィルター6
4dはストークス光のみを透過するように設定されてい
る。
【0015】図4には、光スイッチ68の構成が側方断
面(A),正面断面(B)として示されている。光スイ
ッチ68は、第3及び第4の光学フィルター64c,6
4dが載置された金属板70と、金属板70の端部に固
定された永久磁石72と、永久磁石72と対向配置され
た電磁石74とから構成されている。すなわち、永久磁
石72と電磁石74によってアクチュエーター66が構
成され、電磁石74の励磁によって金属板70をスライ
ドさせ、光学フィルター64cと64dの何れか一方を
光路上に配置させるようになっている。
【0016】次に、以上のように構成された実施例の全
体的な動作及び作用について説明する。測定を開始する
に際し、光合分波器54において第3の光学フィルター
64cを光路上にセットする。次に、光源14から射出
された入射パルス光がセンサ用光ファイバ12に供給さ
れると、その一部がラマン後方散乱光として接続部12
aから光合分波器54に入射する。光合分波器54に入
射したラマン散乱光は、光学フィルター64a,64
b,64cの作用によってアンチストークス光のみが接
続部52aから受光器56に供給される。
【0017】受光器56では、アンチストークス光を光
電変換して当該電気信号を平均化処理回路58に供給す
る。平均化処理回路58では、平均化したアンチストー
クス光の強度信号を演算回路60に供給すると同時に、
光合分波器54に対して制御信号(変換信号)を出力す
る。
【0018】光合分波器54では、平均化処理回路58
からの制御信号に基づくアクチュエーター66の動作に
より、光学フィルター64cを64dと切り換える。そ
の後、上記と同様の動作によりストークス光の強度を測
定する。そして、演算回路60において、ストークス光
とアンチストークス光の両者の光強度から被測定対象の
温度分布を算出する。
【0019】次に、本実施例に係る光ファイバ式物理量
測定装置50の光損失について考察する。光合分波器5
4の接続部13aと12aを平行ビームで通過する時の
光損失を2.0dBとし、光学フィルター64aを透過
する際の損失を0.5dBとすると、光源14→センサ
用光ファイバ12→光合分波器54間の光損失は、2.
5dBとなる。また、光学フィルター64aと64bで
反射する際の光損失を各々0.25dBとすると、接続
部12aから入射してから接続部52aから出力される
までのラマン散乱光の光損失は、3.0dB(2.0+
0.25×2+0.5)となる。従って、トータルの光
損失は5.5dB(2.5+3.0)となり、従来の1
3.5dBより8dBも光損失が減少する。また、光フ
ァイバ自体の片道伝送損失を3dB/kmとすると、8
dBの損失低減は往復換算で1.3kmに相当し、本実
施例によれば従来に比べ1.3km測定距離を延長でき
ることになる。
【0020】なお、上記実施例においては、光学フィル
ター64cと64dの切り換えを磁力によって行ってい
るが、図5に示されているように単純な回転機構によっ
て行ってもよい。すなわち、この切り換え機構は光学フ
ィルター64cと64dを同心円周上に所定角度で支持
し、これらを回転させることによって、何れか一方のフ
ィルターを光路上に配置する。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光フ
ァイバ式物理量測定装置は、光ファイバから戻ったラマ
ン散乱光をストークス光とアンチストークス光とで交互
に透過させる光合分波器を備えているため、光損失が大
幅に減少する。また、1つの受光手段すなわち1系統の
OTDRによって測定を行えるため、構成が簡素化され
るとともに、測定精度が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施例に係る光ファイバ式
物理量測定装置の構成を示すブロック図である。
【図2】図2は、実施例の要部の構成を示す説明図であ
る。
【図3】図3(A)〜(D)は、実施例の作用を説明す
るための説明図である。
【図4】図4は、実施例の要部の構成を示す説明図であ
る。
【図5】図5は、本発明の他の実施例の構成を示す説明
図である。
【図6】図6は、従来の光ファイバ式物理量測定装置の
構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
12 センサ用光ファイバ 13,52 光ファイバ 14 光源 50 光ファイバ式物理量測定装置 54 光合分波器 56 受光器 58 平均化回路 60 演算回路 12a,13a,52a 光ファイバ接続部 64a,64b,64c,64d 光学フィルター 66 アクチュエーター 68 光スイッチ 70 金属板 72 永久磁石 74 電磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 哲 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ファイバ内で発生するラマン散乱光の
    強度特性に基づいて被測定対象の温度分布等の所定の物
    理量を測定する光ファイバ式物理量測定装置において、 パルス入射光を前記光ファイバに導くとともに、前記光
    ファイバから戻ったラマン散乱光をストークス光とアン
    チストークス光とで交互に透過させる光合分波器と、 前記光合分波器を透過したストークス光とアンチストー
    クス光を交互に受光し、これを電気信号に変換する受光
    手段と、 前記受光手段からの信号に基づいて被測定対象の温度分
    布等の所定の物理量を測定する演算手段とを備えたこと
    を特徴とする光ファイバ式物理量測定装置。
  2. 【請求項2】 前記光合分波器が、前記ストークス光の
    みを透過する第1の光フィルターと、前記アンチストー
    クス光のみを透過する第2の光フィルターと、前記第1
    及び第2の光フィルターを前記ラマン散乱光の光路上に
    交互に配置する光フィルター配置機構を備えたことを特
    徴とする請求項1記載の光ファイバ式物理量測定装置。
JP3347870A 1991-12-03 1991-12-03 光ファイバ式物理量測定装置 Pending JPH05157637A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2813955A1 (fr) * 2000-09-08 2002-03-15 Jobin Yvon S A Procede, dipositif et systeme pour detection d'un spectre raman
US6524001B1 (en) * 2000-08-15 2003-02-25 Systems And Processes Engineering Corp. Method and system for sensing optical fiber temperature
JP2008203094A (ja) * 2007-02-20 2008-09-04 Hitachi Cable Ltd 光ファイバ温度センサ及びそれを用いた温度測定方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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