JPH05241030A - 分布型光ファイバセンサ - Google Patents
分布型光ファイバセンサInfo
- Publication number
- JPH05241030A JPH05241030A JP4041276A JP4127692A JPH05241030A JP H05241030 A JPH05241030 A JP H05241030A JP 4041276 A JP4041276 A JP 4041276A JP 4127692 A JP4127692 A JP 4127692A JP H05241030 A JPH05241030 A JP H05241030A
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- JP
- Japan
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- optical
- optical fiber
- fiber sensor
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- Pending
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光ファイバセンサにより分布温度等の分布状
態を測定する際に、分布状態を表わす光情報を測定する
と共に、光ファイバセンサ経路に光合分波器を設けるこ
とによって一般情報を同時に送受信可能とし、測定の便
宜を図ると共にシステム全体をシンプルな構成とする。 【構成】 この発明の分布型光ファイバセンサ１を用い
た分布温度測定システムでは、光ファイバセンサ１に分
布温度測定装置３から所定波長のパルス光を入射させ、
任意の位置からラマン散乱により入射端へ戻る後方散乱
光を測定装置３で受光して電気信号に変換し長さ位置ご
との分布温度データを得る。同時に、一般情報の通信を
行うため光通信用送信器４と受信器４′を付帯して設
け、光ファイバセンサ１の途中に設けた光合分波器２、
２′を介して通信を行う。測定される後方散乱光と通信
用の光信号には異なる波長が用いられ、これら波長の光
が送信側で合波され、受信側で分波される。
態を測定する際に、分布状態を表わす光情報を測定する
と共に、光ファイバセンサ経路に光合分波器を設けるこ
とによって一般情報を同時に送受信可能とし、測定の便
宜を図ると共にシステム全体をシンプルな構成とする。 【構成】 この発明の分布型光ファイバセンサ１を用い
た分布温度測定システムでは、光ファイバセンサ１に分
布温度測定装置３から所定波長のパルス光を入射させ、
任意の位置からラマン散乱により入射端へ戻る後方散乱
光を測定装置３で受光して電気信号に変換し長さ位置ご
との分布温度データを得る。同時に、一般情報の通信を
行うため光通信用送信器４と受信器４′を付帯して設
け、光ファイバセンサ１の途中に設けた光合分波器２、
２′を介して通信を行う。測定される後方散乱光と通信
用の光信号には異なる波長が用いられ、これら波長の光
が送信側で合波され、受信側で分波される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、分布温度等の測定と
光通信を同時に可能とする分布型光ファイバセンサに関
する。
光通信を同時に可能とする分布型光ファイバセンサに関
する。
【０００２】
【従来の技術】測定対象物の温度や歪量などの物理量が
連続的に変化している状態を高精度で測定するのに分布
型光ファイバセンサを用いる方法が注目されている。例
えば分布型光ファイバセンサによる分布温度測定方法で
は、光ファイバセンサの一端から入射されたパルス光が
光ファイバ媒質のそれぞれの部位で生ずるラマン散乱光
のうちストークス光と反ストークス光の後方散乱光の強
度と反射時間とを検出することによって測定される。こ
の方法では、ストークス光と反ストークス光の強度比が
温度の関数であること及び光ファイバの距離Ｌから戻っ
てくる後方散乱光が入射端へ戻るまでに要する時間は光
ファイバ中の光速をＣ0 とすると２Ｌ／Ｃ0 であること
を利用している。
連続的に変化している状態を高精度で測定するのに分布
型光ファイバセンサを用いる方法が注目されている。例
えば分布型光ファイバセンサによる分布温度測定方法で
は、光ファイバセンサの一端から入射されたパルス光が
光ファイバ媒質のそれぞれの部位で生ずるラマン散乱光
のうちストークス光と反ストークス光の後方散乱光の強
度と反射時間とを検出することによって測定される。こ
の方法では、ストークス光と反ストークス光の強度比が
温度の関数であること及び光ファイバの距離Ｌから戻っ
てくる後方散乱光が入射端へ戻るまでに要する時間は光
ファイバ中の光速をＣ0 とすると２Ｌ／Ｃ0 であること
を利用している。
【０００３】かかる分布温度測定方法を用いた測定装置
は、例えば特開平１−２１２３２６号公報に詳しく説明
されている。従って、その測定装置の詳細については上
記公報によるも、以下に簡単に説明すると、パルス光源
からの波長λ0 のパルス光が光ファイバセンサの長手方
向に沿う任意の位置で散乱して生じる後方散乱光は、光
分波器で２つに分岐され、波長λS のストークス光と波
長λasのアンチストークス光はそれぞれの光学フィル
タ、受光器で受光されて電気信号に変換され、これを平
均化処理回路で繰り返し平均化処理をしてノイズを除去
した後演算処理回路へ送り、そこでそれぞれの波長の信
号から光強度及びその比の値や入射端から送り出されて
任意の位置から帰ってくるまでの時間等が求められる。
時間は光ファイバの長さに対応しているから、上記によ
りそれぞれの位置での温度分布が測定される。
は、例えば特開平１−２１２３２６号公報に詳しく説明
されている。従って、その測定装置の詳細については上
記公報によるも、以下に簡単に説明すると、パルス光源
からの波長λ0 のパルス光が光ファイバセンサの長手方
向に沿う任意の位置で散乱して生じる後方散乱光は、光
分波器で２つに分岐され、波長λS のストークス光と波
長λasのアンチストークス光はそれぞれの光学フィル
タ、受光器で受光されて電気信号に変換され、これを平
均化処理回路で繰り返し平均化処理をしてノイズを除去
した後演算処理回路へ送り、そこでそれぞれの波長の信
号から光強度及びその比の値や入射端から送り出されて
任意の位置から帰ってくるまでの時間等が求められる。
時間は光ファイバの長さに対応しているから、上記によ
りそれぞれの位置での温度分布が測定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
分布温度の測定装置により測定する場合、光ファイバセ
ンサを測定対象に布設しかつ測定装置を現場に設置した
状態で測定対象の周囲の状態の影響を受けた後方散乱光
が光ファイバセンサから測定装置へ戻され、同時にその
他の注意事項を送信して測定装置側で全ての後方散乱か
ら得られる測定データのみならず測定状態の情報も得た
い場合がある。しかし、このような場合、従来は後方散
乱光とその他の情報の送信は別々の送信経路で行われて
いた。これは同一経路の光ファイバで後方散乱光とその
他の情報を同時に送信する方法では、装置が複雑化し操
作上、又経済性の面で種々の問題が生じていたからであ
る。
分布温度の測定装置により測定する場合、光ファイバセ
ンサを測定対象に布設しかつ測定装置を現場に設置した
状態で測定対象の周囲の状態の影響を受けた後方散乱光
が光ファイバセンサから測定装置へ戻され、同時にその
他の注意事項を送信して測定装置側で全ての後方散乱か
ら得られる測定データのみならず測定状態の情報も得た
い場合がある。しかし、このような場合、従来は後方散
乱光とその他の情報の送信は別々の送信経路で行われて
いた。これは同一経路の光ファイバで後方散乱光とその
他の情報を同時に送信する方法では、装置が複雑化し操
作上、又経済性の面で種々の問題が生じていたからであ
る。
【０００５】この発明は、上述した従来の温度や歪など
の分布状態の測定方法の現状に留意して、分布型光ファ
イバセンサを用いて温度や歪などの分布状態を表わす後
方散乱光を測定装置で測定して測定データを得るシステ
ムにおける光ファイバセンサの経路に光合分波器を設け
て一般情報の通信を同時並行して行なうことのできる分
布型光ファイバセンサを提供することを課題とする。
の分布状態の測定方法の現状に留意して、分布型光ファ
イバセンサを用いて温度や歪などの分布状態を表わす後
方散乱光を測定装置で測定して測定データを得るシステ
ムにおける光ファイバセンサの経路に光合分波器を設け
て一般情報の通信を同時並行して行なうことのできる分
布型光ファイバセンサを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
この発明は、温度や歪量などの分布変化を測定する分布
型光ファイバセンサの測定装置へ至る経路に合波用と分
波用の光合分波器をそれぞれ設け、後方散乱光と通信用
光信号を重畳して送信自在とした分布型光ファイバセン
サとしたのである。
この発明は、温度や歪量などの分布変化を測定する分布
型光ファイバセンサの測定装置へ至る経路に合波用と分
波用の光合分波器をそれぞれ設け、後方散乱光と通信用
光信号を重畳して送信自在とした分布型光ファイバセン
サとしたのである。
【０００７】
【作用】上記の構成としたこの発明の分布型光ファイバ
センサの各部分から得られる後方散乱光は測定装置で受
光され電気信号に変換された後所定の演算により分布温
度データ等の測定データが得られる。この分布温度デー
タの測定と同時並行して他の光通信用の送信器から一般
情報用信号が光合分波器を経由して送られる。この信号
は測定データの後方散乱光と異なる波長の信号が用いら
れる。受信側でこれを分波し受信器で一般情報用信号が
受信される。
センサの各部分から得られる後方散乱光は測定装置で受
光され電気信号に変換された後所定の演算により分布温
度データ等の測定データが得られる。この分布温度デー
タの測定と同時並行して他の光通信用の送信器から一般
情報用信号が光合分波器を経由して送られる。この信号
は測定データの後方散乱光と異なる波長の信号が用いら
れる。受信側でこれを分波し受信器で一般情報用信号が
受信される。
【０００８】
【実施例】以下この発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１に実施例の分布型光ファイバセンサを
用いた分布温度測定システムの全体概略ブロック図を示
す。図示のように、この測定システムは分布型光ファイ
バセンサ１に所定波長のパルス光を入射させ、任意の長
さ位置からラマン散乱により入射端へ戻る後方散乱光の
ストークス光と反ストークス光を分布温度測定装置（Ｏ
ＴＤＲ）３により測定して長さ位置ごとの分布温度デー
タを得るものである。
て説明する。図１に実施例の分布型光ファイバセンサを
用いた分布温度測定システムの全体概略ブロック図を示
す。図示のように、この測定システムは分布型光ファイ
バセンサ１に所定波長のパルス光を入射させ、任意の長
さ位置からラマン散乱により入射端へ戻る後方散乱光の
ストークス光と反ストークス光を分布温度測定装置（Ｏ
ＴＤＲ）３により測定して長さ位置ごとの分布温度デー
タを得るものである。
【０００９】光ファイバセンサ１の各部分から戻ってく
る後方散乱光を分布温度測定装置３で測定すると共に、
光ファイバセンサ１の経路の任意の位置に設けた光合分
波器２、２′とこれにそれぞれ対応して光通信用送信器
４及び受信器４′が設けられており、これにより上記測
定と同時並行して測定場所や位置その他の注意事項等の
測定状態に関する情報の送受信ができるようになってい
る。
る後方散乱光を分布温度測定装置３で測定すると共に、
光ファイバセンサ１の経路の任意の位置に設けた光合分
波器２、２′とこれにそれぞれ対応して光通信用送信器
４及び受信器４′が設けられており、これにより上記測
定と同時並行して測定場所や位置その他の注意事項等の
測定状態に関する情報の送受信ができるようになってい
る。
【００１０】上記送信器４は送信回路５からの送信信号
を電・光変換部６で光信号に変換し、送信側の光合分波
器２で上記後方散乱光と合波して送られる。受信側の光
合分波器２′でこれを分波してそれぞれ元の後方散乱光
と一般情報光信号に分け、一般情報光信号は受信器４′
の光・電変換部６′で電気信号に戻して受信回路５′で
受信する。なお、図示の光ファイバセンサ１は分布温度
測定装置３の最遠端位置から光合分波器２と２′の間の
部分までをセンサとして使用しているが、原則として分
布温度測定装置３の手前までの全ての長さ部分がセンサ
として使用される。
を電・光変換部６で光信号に変換し、送信側の光合分波
器２で上記後方散乱光と合波して送られる。受信側の光
合分波器２′でこれを分波してそれぞれ元の後方散乱光
と一般情報光信号に分け、一般情報光信号は受信器４′
の光・電変換部６′で電気信号に戻して受信回路５′で
受信する。なお、図示の光ファイバセンサ１は分布温度
測定装置３の最遠端位置から光合分波器２と２′の間の
部分までをセンサとして使用しているが、原則として分
布温度測定装置３の手前までの全ての長さ部分がセンサ
として使用される。
【００１１】図２に分布温度測定装置３の一例の概略ブ
ロック図を示す。この測定装置は分布温度測定部３′と
演算処理部３′′から成る。分布温度測定部３′は、制
御回路３１の制御により光源３２を駆動し、例えば所定
波長λ0 のレーザパルス光を送り出し、光ファイバセン
サ１へ入射する。光ファイバセンサの任意の位置でラマ
ン散乱により生じて入射端へ戻る後方散乱光を光方向結
合器３３で取出し、さらにその光信号からストークス光
と反ストークス光を光方向結合器３４で分離し、それぞ
れ受信回路３５で受信して電気信号に変換する。
ロック図を示す。この測定装置は分布温度測定部３′と
演算処理部３′′から成る。分布温度測定部３′は、制
御回路３１の制御により光源３２を駆動し、例えば所定
波長λ0 のレーザパルス光を送り出し、光ファイバセン
サ１へ入射する。光ファイバセンサの任意の位置でラマ
ン散乱により生じて入射端へ戻る後方散乱光を光方向結
合器３３で取出し、さらにその光信号からストークス光
と反ストークス光を光方向結合器３４で分離し、それぞ
れ受信回路３５で受信して電気信号に変換する。
【００１２】これら光信号はメモリ３６に記憶すると共
に適宜タイミングで演算処理部３′′のＣＰＵ３７によ
り読取り、得られた信号を繰り返し平均化処理部３８で
平均化してＳ／Ｎ比を上げノイズを除去した後温度デー
タ演算部３９で所定の演算式に従って演算し温度データ
を得る。
に適宜タイミングで演算処理部３′′のＣＰＵ３７によ
り読取り、得られた信号を繰り返し平均化処理部３８で
平均化してＳ／Ｎ比を上げノイズを除去した後温度デー
タ演算部３９で所定の演算式に従って演算し温度データ
を得る。
【００１３】図３は光合分波器２、２′の構成の一例を
示す。光合分波器２、２′は内部に波長選択透過反射膜
を有し、この膜により所定の波長の光信号は透過し他の
波長の光信号は反射して図示のように入射された合波λ
1 ＋λ2 をλ1 とλ2 のそれぞれに分波することができ
る。合波する場合は上記の反対となる。上記透過反射膜
は誘電体多層膜干渉フィルタを用いた形式のものであ
り、この他にも回析格子又はプリズムを用いたものを使
用してもよい。なお、以上の実施例では光通信用送信器
４を送信側に、受信器４′を受信側に設けるとしている
が、その配置を逆にしてもよい。
示す。光合分波器２、２′は内部に波長選択透過反射膜
を有し、この膜により所定の波長の光信号は透過し他の
波長の光信号は反射して図示のように入射された合波λ
1 ＋λ2 をλ1 とλ2 のそれぞれに分波することができ
る。合波する場合は上記の反対となる。上記透過反射膜
は誘電体多層膜干渉フィルタを用いた形式のものであ
り、この他にも回析格子又はプリズムを用いたものを使
用してもよい。なお、以上の実施例では光通信用送信器
４を送信側に、受信器４′を受信側に設けるとしている
が、その配置を逆にしてもよい。
【００１４】以上のように構成した実施例のシステムで
は、分布温度を表わす後方散乱光の測定と一般情報の通
信を同時に行うことができる。図１に示すように、後方
散乱光の波長λ1 、通信用の光信号波長λ2 の異なる波
長の光を光合分波器２で同時に入射しても、もう一方の
光合分波器２′によりλ1 とλ2 に分離して後方散乱光
と光信号を取り出すことができる。かかる構成のシステ
ムで温度測定と同時に光通信を行ったが、温度測定は正
常に行われ、通信エラーも認められなかった。
は、分布温度を表わす後方散乱光の測定と一般情報の通
信を同時に行うことができる。図１に示すように、後方
散乱光の波長λ1 、通信用の光信号波長λ2 の異なる波
長の光を光合分波器２で同時に入射しても、もう一方の
光合分波器２′によりλ1 とλ2 に分離して後方散乱光
と光信号を取り出すことができる。かかる構成のシステ
ムで温度測定と同時に光通信を行ったが、温度測定は正
常に行われ、通信エラーも認められなかった。
【００１５】
【効果】以上詳細に説明したように、この発明の分布型
光ファイバセンサでは後方散乱光を測定すると同時に光
ファイバセンサ経路途中に光合分波器を送信側と受信側
にそれぞれ設けて他の光通信用送信器からの通信用光信
号を送り光合分波器で合波、分波して一般情報の通信用
光信号を測定と並行して送ることができるようにしたか
ら、測定を測定現場で行ないながら遠隔でその測定デー
タを入手できると同時に必要な一般情報の送受信を同じ
経路を介して行うことができ、しかもシステム全体が複
雑とならず極めてシンプルな構成とすることができると
いう種々の利点が得られる。
光ファイバセンサでは後方散乱光を測定すると同時に光
ファイバセンサ経路途中に光合分波器を送信側と受信側
にそれぞれ設けて他の光通信用送信器からの通信用光信
号を送り光合分波器で合波、分波して一般情報の通信用
光信号を測定と並行して送ることができるようにしたか
ら、測定を測定現場で行ないながら遠隔でその測定デー
タを入手できると同時に必要な一般情報の送受信を同じ
経路を介して行うことができ、しかもシステム全体が複
雑とならず極めてシンプルな構成とすることができると
いう種々の利点が得られる。
【図１】実施例の分布温度測定システムの全体概略ブロ
ック図
ック図
【図２】分布温度測定装置の概略ブロック図
【図３】光合分波器の構成図
１ 光ファイバ分布温度センサ ２、２′ 光合分波器 ３ 分布温度測定装置 ４ 光通信用送信器 ４′ 光通信用受信器
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｌ 9/00 Ｂ 9009−2Ｆ Ｈ０４Ｊ 14/02
Claims (1)
- 【請求項１】 温度や歪量などの分布変化を測定する分
布型光ファイバセンサの測定装置へ至る経路に合波用と
分波用の光合分波器をそれぞれ設け、後方散乱光と通信
用光信号を重畳して送信自在とした分布型光ファイバセ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4041276A JPH05241030A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 分布型光ファイバセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4041276A JPH05241030A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 分布型光ファイバセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05241030A true JPH05241030A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=12603925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4041276A Pending JPH05241030A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 分布型光ファイバセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05241030A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007015325A1 (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-08 | Tama-Tlo, Ltd. | 光ファイバ通信ラインに接続された光ファイバセンサ |
| CN102221375A (zh) * | 2011-04-08 | 2011-10-19 | 北京北邮国安宽带网络技术有限公司 | 一种基于光纤线路的通信光源实现传感的系统和方法 |
| WO2012078287A1 (en) * | 2010-12-08 | 2012-06-14 | Baker Hughes Incorporated | System and method for distributed environmental parameter measurement |
| JPWO2021111699A1 (ja) * | 2019-12-04 | 2021-06-10 |
-
1992
- 1992-02-27 JP JP4041276A patent/JPH05241030A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007015325A1 (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-08 | Tama-Tlo, Ltd. | 光ファイバ通信ラインに接続された光ファイバセンサ |
| JP2007040738A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Tama Tlo Kk | 光ファイバ通信ラインに接続された光ファイバセンサ |
| WO2012078287A1 (en) * | 2010-12-08 | 2012-06-14 | Baker Hughes Incorporated | System and method for distributed environmental parameter measurement |
| US8740455B2 (en) | 2010-12-08 | 2014-06-03 | Baker Hughes Incorporated | System and method for distributed environmental parameter measurement |
| CN102221375A (zh) * | 2011-04-08 | 2011-10-19 | 北京北邮国安宽带网络技术有限公司 | 一种基于光纤线路的通信光源实现传感的系统和方法 |
| JPWO2021111699A1 (ja) * | 2019-12-04 | 2021-06-10 |
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