JPH08159882A - 温度分布の測定方法及び装置 - Google Patents
温度分布の測定方法及び装置Info
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- JPH08159882A JPH08159882A JP6299237A JP29923794A JPH08159882A JP H08159882 A JPH08159882 A JP H08159882A JP 6299237 A JP6299237 A JP 6299237A JP 29923794 A JP29923794 A JP 29923794A JP H08159882 A JPH08159882 A JP H08159882A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光ファイバ中のラマン後方散乱光に基づいて
温度分布を測定する方法及び装置に関する。 【構成】 被測定光ファイバ１０１の一定区間１００に
付与された温度とその温度に対応する位置を測定する方
法であって、光ファイバ１０１の一端からパルス状の光
を入射し、入射端における反射光の測定に際し、 ラマン後方散乱光のうち、反ストークス光成分の時
間に対する強度の減衰分布を測定し（ロ）、 入射波長におけるレーリー散乱の時間に対する強度
の減衰分布を測定し（ハ）、 反ストークス波長におけるレーリー散乱の時間に対
する強度の減衰分布を測定し（ニ）、しかる後、 前記工程及びのレーリー散乱における減衰分布
の算術平均を求め（ホ）、 前記工程において、各時間について減衰が生じな
かったと仮定したときの増幅率で前記工程の反ストー
クス強度を補正し（ヘ）、 前記工程の反ストークス強度を温度に変換して求
める（ト）方法である。
温度分布を測定する方法及び装置に関する。 【構成】 被測定光ファイバ１０１の一定区間１００に
付与された温度とその温度に対応する位置を測定する方
法であって、光ファイバ１０１の一端からパルス状の光
を入射し、入射端における反射光の測定に際し、 ラマン後方散乱光のうち、反ストークス光成分の時
間に対する強度の減衰分布を測定し（ロ）、 入射波長におけるレーリー散乱の時間に対する強度
の減衰分布を測定し（ハ）、 反ストークス波長におけるレーリー散乱の時間に対
する強度の減衰分布を測定し（ニ）、しかる後、 前記工程及びのレーリー散乱における減衰分布
の算術平均を求め（ホ）、 前記工程において、各時間について減衰が生じな
かったと仮定したときの増幅率で前記工程の反ストー
クス強度を補正し（ヘ）、 前記工程の反ストークス強度を温度に変換して求
める（ト）方法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ中のラマン
後方散乱光に基づいて温度分布を測定する方法及び装置
に関する。
後方散乱光に基づいて温度分布を測定する方法及び装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ中を波長λの光が伝送される
と図４に示すように、ファイバ温度に依存してその波長
より若干短い波長の反ストーク光と若干長い波長のスト
ーク光が散乱する。近年、これらのラマン散乱光を利用
した温度分布の測定が実用化され、研究が進められてい
る。例えば特開昭６１−２７０６３２号公報に示されて
いるように、光ファイバの一端から測定されたストーク
ス光と反ストークス光の強度比を利用する方式あるいは
特開平３−１０１３３号公報に示されているように、減
衰の差を補正する方法がある。また、特開昭６２−１１
０１６０号公報に示されているように、反ストークス光
のみについて光ファイバの両端から測定する方法が開発
された。
と図４に示すように、ファイバ温度に依存してその波長
より若干短い波長の反ストーク光と若干長い波長のスト
ーク光が散乱する。近年、これらのラマン散乱光を利用
した温度分布の測定が実用化され、研究が進められてい
る。例えば特開昭６１−２７０６３２号公報に示されて
いるように、光ファイバの一端から測定されたストーク
ス光と反ストークス光の強度比を利用する方式あるいは
特開平３−１０１３３号公報に示されているように、減
衰の差を補正する方法がある。また、特開昭６２−１１
０１６０号公報に示されているように、反ストークス光
のみについて光ファイバの両端から測定する方法が開発
された。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、両端か
ら反ストークス光を測定する方法においては、原理的に
は測定可能であるが被測定ファイバの両端に測定装置を
必ず配置する必要があり、海底ケーブルのような長距離
の場合は使用が制限される。また、片端からストークス
光及び反ストークス光の強度比を測定する方式でも減衰
が位置によって差がある場合、ストークス光及び反スト
ークス光に温度依存性があるために両者の判別ができず
測定精度に問題があった。そこで本発明は、かかる問題
点を解決し片端からのみの測定であって高精度の結果が
得られる温度分布の測定方法及び装置を提供することを
目的とする。
ら反ストークス光を測定する方法においては、原理的に
は測定可能であるが被測定ファイバの両端に測定装置を
必ず配置する必要があり、海底ケーブルのような長距離
の場合は使用が制限される。また、片端からストークス
光及び反ストークス光の強度比を測定する方式でも減衰
が位置によって差がある場合、ストークス光及び反スト
ークス光に温度依存性があるために両者の判別ができず
測定精度に問題があった。そこで本発明は、かかる問題
点を解決し片端からのみの測定であって高精度の結果が
得られる温度分布の測定方法及び装置を提供することを
目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる温度分布
の測定方法は、被測定光ファイバに付与された温度とそ
の温度に対応する位置を測定する方法であって、前記光
ファイバの一端からパルス状の光を入射し、光ファイバ
の各位置から反射された光を入射側で測定に際し、 ラマン後方散乱光のうち、反ストークス光成分の時
間に対する強度の減衰分布を測定し、 入射波長におけるレーリー散乱の時間に対する強度
の減衰分布を測定し、 反ストークス波長におけるレーリー散乱の時間に対
する強度の減衰分布を測定し、しかる後、 前記工程及びのレーリー散乱における減衰分布
の算術平均を求め、 前記工程において、各時間について減衰が生じな
かったと仮定したときの増幅率で前記工程の反ストー
クス強度を補正し、 前記工程の反ストークス強度Ｉを式、
の測定方法は、被測定光ファイバに付与された温度とそ
の温度に対応する位置を測定する方法であって、前記光
ファイバの一端からパルス状の光を入射し、光ファイバ
の各位置から反射された光を入射側で測定に際し、 ラマン後方散乱光のうち、反ストークス光成分の時
間に対する強度の減衰分布を測定し、 入射波長におけるレーリー散乱の時間に対する強度
の減衰分布を測定し、 反ストークス波長におけるレーリー散乱の時間に対
する強度の減衰分布を測定し、しかる後、 前記工程及びのレーリー散乱における減衰分布
の算術平均を求め、 前記工程において、各時間について減衰が生じな
かったと仮定したときの増幅率で前記工程の反ストー
クス強度を補正し、 前記工程の反ストークス強度Ｉを式、
【数３】 によって温度に変換することを特徴とする。
【０００５】本発明に係わる他の温度分布の測定方法
は、被測定光ファイバに付与された温度とその温度に対
応する位置を測定する方法であって、前記光ファイバの
一端からパルス状の光を入射し、光ファイバの各位置か
ら反射された光を入射側で測定に際し、 ラマン後方散乱光のうち、ストークス光成分の時間
に対する強度の減衰分布を測定し、 入射波長におけるレーリー散乱の時間に対する強度
の減衰分布を測定し、 ストークス波長におけるレーリー散乱の時間に対す
る強度の減衰分布を測定し、しかる後、 前記工程及びのレーリー散乱における減衰分布
の算術平均を求め、 前記工程において、各時間について減衰が生じな
かったと仮定したときの増幅率で前記工程のストーク
ス強度を補正し、 前記工程のストークス強度Ｉを式、
は、被測定光ファイバに付与された温度とその温度に対
応する位置を測定する方法であって、前記光ファイバの
一端からパルス状の光を入射し、光ファイバの各位置か
ら反射された光を入射側で測定に際し、 ラマン後方散乱光のうち、ストークス光成分の時間
に対する強度の減衰分布を測定し、 入射波長におけるレーリー散乱の時間に対する強度
の減衰分布を測定し、 ストークス波長におけるレーリー散乱の時間に対す
る強度の減衰分布を測定し、しかる後、 前記工程及びのレーリー散乱における減衰分布
の算術平均を求め、 前記工程において、各時間について減衰が生じな
かったと仮定したときの増幅率で前記工程のストーク
ス強度を補正し、 前記工程のストークス強度Ｉを式、
【数４】 によって温度に変換することを特徴とする。
【０００６】前記の測定方法において、散乱特性の異な
る被測定光ファイバに付与された温度とその温度に対応
する位置を測定する方法であって、減衰が生じなかった
と仮定したときの増幅率で反ストークスあるいはストー
クス強度を補正するに際し、散乱特性の異なる光ファイ
バの接続部について予め設定した係数を適用して補正す
ることを特徴とする。
る被測定光ファイバに付与された温度とその温度に対応
する位置を測定する方法であって、減衰が生じなかった
と仮定したときの増幅率で反ストークスあるいはストー
クス強度を補正するに際し、散乱特性の異なる光ファイ
バの接続部について予め設定した係数を適用して補正す
ることを特徴とする。
【０００７】前記の測定方法において、被測定光ファイ
バに付与された温度とその温度に対応する位置を随時繰
り返して測定する方法であって、ラマン後方散乱光のう
ち、反ストークス光あるいはストークス光成分の時間に
対する強度の減衰分布のみをその都度測定し、入射波長
におけるレーリー散乱の時間に対する強度の減衰分布及
び反ストークス波長あるいはストークス波長におけるレ
ーリー散乱の時間に対する強度の減衰分布は必要に応じ
て測定することを特徴とする。
バに付与された温度とその温度に対応する位置を随時繰
り返して測定する方法であって、ラマン後方散乱光のう
ち、反ストークス光あるいはストークス光成分の時間に
対する強度の減衰分布のみをその都度測定し、入射波長
におけるレーリー散乱の時間に対する強度の減衰分布及
び反ストークス波長あるいはストークス波長におけるレ
ーリー散乱の時間に対する強度の減衰分布は必要に応じ
て測定することを特徴とする。
【０００８】また、本発明に係わる温度分布の測定装置
は、被測定光ファイバに付与された温度とその温度に対
応する位置を測定する装置であって、温度依存光及び非
温度依存光を発生する光源１２１−１、２と、温度に依
存する後方散乱光を受光し所定の信号に処理する装置
（光検出器１２４−２、増幅器１２５−２、Ａ／Ｄ変換
器１３１−２、平均化器１２７−２）と、温度に依存し
ない後方散乱光を受光し所定の信号に処理する装置（光
検出器１２４−１、増幅器１２５−１、Ａ／Ｄ変換器１
３１−１、平均化器１２７−１）と、これらの信号を補
正し温度に変換する信号処理器１２６と、これを表示す
る装置１０３とを備えたことを特徴とする。
は、被測定光ファイバに付与された温度とその温度に対
応する位置を測定する装置であって、温度依存光及び非
温度依存光を発生する光源１２１−１、２と、温度に依
存する後方散乱光を受光し所定の信号に処理する装置
（光検出器１２４−２、増幅器１２５−２、Ａ／Ｄ変換
器１３１−２、平均化器１２７−２）と、温度に依存し
ない後方散乱光を受光し所定の信号に処理する装置（光
検出器１２４−１、増幅器１２５−１、Ａ／Ｄ変換器１
３１−１、平均化器１２７−１）と、これらの信号を補
正し温度に変換する信号処理器１２６と、これを表示す
る装置１０３とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
【作用】上記の構成によれば、本発明に係わる温度分布
の測定方法は、光ファイバ中に入射したパルス光が往路
は入射光の波長に対応した減衰を受けながら進行し、光
ファイバ中の各位置でラマン散乱を生じ、その一部が後
方へ進行する。一方、復路では反ストーク光波長に対応
した減衰を受けながら入射へ戻ってくる。従って、ラマ
ン後方散乱の時間に対する減衰分布は入射光の波長に対
応した減衰分布と反ストーク光波長に対応した減衰分布
との平均値を採用するのが最も真値に近い値が得られ
る。光ファイバの減衰は光ファイバ毎に異なることが多
いので複数の光ファイバを接続して構成するとより効果
的である。この場合、各接続部について予め補正係数を
求めておき、この係数を適用して散乱光の強度を補正す
るとよい。
の測定方法は、光ファイバ中に入射したパルス光が往路
は入射光の波長に対応した減衰を受けながら進行し、光
ファイバ中の各位置でラマン散乱を生じ、その一部が後
方へ進行する。一方、復路では反ストーク光波長に対応
した減衰を受けながら入射へ戻ってくる。従って、ラマ
ン後方散乱の時間に対する減衰分布は入射光の波長に対
応した減衰分布と反ストーク光波長に対応した減衰分布
との平均値を採用するのが最も真値に近い値が得られ
る。光ファイバの減衰は光ファイバ毎に異なることが多
いので複数の光ファイバを接続して構成するとより効果
的である。この場合、各接続部について予め補正係数を
求めておき、この係数を適用して散乱光の強度を補正す
るとよい。
【００１０】通常、気温等の変化による光ファイバの減
衰の増減は殆ど測定されない程度なので、この値は布設
時及び所定期間毎にチェックし確認する程度で十分であ
る。従って、本発明に係わる温度分布の測定を随時繰り
返して行なう場合、入射波長におけるレーリー散乱の時
間に対する強度の減衰分布、及び反ストークス波長ある
いはストークス波長におけるレーリー散乱の時間に対す
る強度の減衰分布はその都度測定する必要はなく、前記
蓄積されたデータを使用しても十分信頼できるものであ
る。反ストークス光は温度変化に対して大きく変化する
ので高感度の測定値が得られる。一方、ストークス光は
反ストークス光と比較して感度は良くないが、強度が強
いため低価格の装置が実現できる。
衰の増減は殆ど測定されない程度なので、この値は布設
時及び所定期間毎にチェックし確認する程度で十分であ
る。従って、本発明に係わる温度分布の測定を随時繰り
返して行なう場合、入射波長におけるレーリー散乱の時
間に対する強度の減衰分布、及び反ストークス波長ある
いはストークス波長におけるレーリー散乱の時間に対す
る強度の減衰分布はその都度測定する必要はなく、前記
蓄積されたデータを使用しても十分信頼できるものであ
る。反ストークス光は温度変化に対して大きく変化する
ので高感度の測定値が得られる。一方、ストークス光は
反ストークス光と比較して感度は良くないが、強度が強
いため低価格の装置が実現できる。
【００１１】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一
符号を付し、重複する説明を省略する。図１は、本発明
の方法を実現するための一実施例の構成を示したもので
ある。この光ファイバの温度分布測定システムでは、温
度に依存するストークス光あるいは反ストークス光の強
度及び温度に依存しないレーリー光の強度を検出し、こ
れらのデータを処理してＯＴＤＲの原理に基づいて散乱
点までの距離を求めて温度分布の測定が行なわれる。こ
のシステムは、測定装置１０２と、表示装置１０３で構
成される。
説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一
符号を付し、重複する説明を省略する。図１は、本発明
の方法を実現するための一実施例の構成を示したもので
ある。この光ファイバの温度分布測定システムでは、温
度に依存するストークス光あるいは反ストークス光の強
度及び温度に依存しないレーリー光の強度を検出し、こ
れらのデータを処理してＯＴＤＲの原理に基づいて散乱
点までの距離を求めて温度分布の測定が行なわれる。こ
のシステムは、測定装置１０２と、表示装置１０３で構
成される。
【００１２】測定装置１０２は、被測定光ファイバ１０
１と光結合され、被測定光ファイバ１０１に光を入射
し、後方散乱光にて被測定光ファイバ１０１の温度分布
を表示装置１０３に出力するものである。表示装置１０
３には、いわゆるパーソナルコンピュータが用いられ、
ＲＳ２３２Ｃ又はＧＰ−ＩＢ等の規格化されたインター
フェイスにより測定装置１０２と温度や距離のデータ等
をやり取りし、被測定光ファイバ１０１の温度分布の表
示、時間変化や異常高温の検出が行なわれる。測定装置
１０２の各部の構成は次のようになっている。
１と光結合され、被測定光ファイバ１０１に光を入射
し、後方散乱光にて被測定光ファイバ１０１の温度分布
を表示装置１０３に出力するものである。表示装置１０
３には、いわゆるパーソナルコンピュータが用いられ、
ＲＳ２３２Ｃ又はＧＰ−ＩＢ等の規格化されたインター
フェイスにより測定装置１０２と温度や距離のデータ等
をやり取りし、被測定光ファイバ１０１の温度分布の表
示、時間変化や異常高温の検出が行なわれる。測定装置
１０２の各部の構成は次のようになっている。
【００１３】タイミング発生器１３２は、水晶発振機と
分周器とにより構成され、レーザパルス光のタイミング
トリガをレーザドライバ１２８に順次与える。また、レ
ーザダイオード１２１−１、２の１回の発光ごとに、Ａ
／Ｄ変換器１３１−１、２、、平均化器１２７−１、
２、信号処理器１２６へ測定開始のタイミングパルスを
与える。レーザドライバ１２８は、タイミングトリガに
したがってレーザダイオード１２１−１又は１２１−２
を駆動し、パルス光を発生させている。パルス光はビー
ムスプリッタ１２２を透過して被測定光ファイバ１０１
に与え、被測定光ファイバ１０１からの後方散乱光を波
長分離器１２３に与える。
分周器とにより構成され、レーザパルス光のタイミング
トリガをレーザドライバ１２８に順次与える。また、レ
ーザダイオード１２１−１、２の１回の発光ごとに、Ａ
／Ｄ変換器１３１−１、２、、平均化器１２７−１、
２、信号処理器１２６へ測定開始のタイミングパルスを
与える。レーザドライバ１２８は、タイミングトリガに
したがってレーザダイオード１２１−１又は１２１−２
を駆動し、パルス光を発生させている。パルス光はビー
ムスプリッタ１２２を透過して被測定光ファイバ１０１
に与え、被測定光ファイバ１０１からの後方散乱光を波
長分離器１２３に与える。
【００１４】被測定光ファイバ１０１の入力部にはマル
チモード光ファイバをコイル状に券回した屈曲部１１１
が設けられ、高次光が取り除かれる。波長分離器１２３
は、被測定光ファイバ１０１からの後方散乱光からレー
リー光とストークス光あるいは反ストークス光に分離す
る。アバランシェフォトダイオードによる光検出器１２
４−１、２は、レーリー光とストークス光あるいは反ス
トークス光の検出強度を電気信号にして出力し、増幅器
１２５−１、２はこれらの検出強度を増幅する。
チモード光ファイバをコイル状に券回した屈曲部１１１
が設けられ、高次光が取り除かれる。波長分離器１２３
は、被測定光ファイバ１０１からの後方散乱光からレー
リー光とストークス光あるいは反ストークス光に分離す
る。アバランシェフォトダイオードによる光検出器１２
４−１、２は、レーリー光とストークス光あるいは反ス
トークス光の検出強度を電気信号にして出力し、増幅器
１２５−１、２はこれらの検出強度を増幅する。
【００１５】Ａ／Ｄ変換器１３１−１、２は、レーリー
光とストークス光あるいは反ストークス光の検出強度を
ディジタルデータに変換するもので、高速タイプのもの
で構成される。平均化器１２７−１、２は、Ａ／Ｄ変換
器１３１−１、２からのディジタルデータについてそれ
ぞれ多数回の加算平均を行い、ランダムなノイズせいぶ
んを相殺しＳ／Ｎ比の改善を行なう。信号処理器１２６
は、平均化器１２７−１、２でノイズを除去されたレー
リー光とストークス光あるいは反ストークス光の検出強
度のディジタルデータを演算処理して温度分布の波形の
データに変換する。この時の演算は、Ａ／Ｄ変換器１３
１−１、２それぞれに対応する各サンプリングクロック
について行なわれ、その結果を信号処理器１２６は表示
装置１０３にインターフェイス仕様に合わせて出力す
る。次にこのシステムの動作について説明する。
光とストークス光あるいは反ストークス光の検出強度を
ディジタルデータに変換するもので、高速タイプのもの
で構成される。平均化器１２７−１、２は、Ａ／Ｄ変換
器１３１−１、２からのディジタルデータについてそれ
ぞれ多数回の加算平均を行い、ランダムなノイズせいぶ
んを相殺しＳ／Ｎ比の改善を行なう。信号処理器１２６
は、平均化器１２７−１、２でノイズを除去されたレー
リー光とストークス光あるいは反ストークス光の検出強
度のディジタルデータを演算処理して温度分布の波形の
データに変換する。この時の演算は、Ａ／Ｄ変換器１３
１−１、２それぞれに対応する各サンプリングクロック
について行なわれ、その結果を信号処理器１２６は表示
装置１０３にインターフェイス仕様に合わせて出力す
る。次にこのシステムの動作について説明する。
【００１６】測定工程１ 図２は、被測定光ファイバ１０１のａ〜ｃの区間１００
を一定温度に保持した測定例に係わる説明図である。図
１において、光スイッチ１４０−１は半導体レーザ１２
１−１側に、また光スイッチ１４０−２は光検出器１２
４−２側に接続する。半導体レーザ１２１−１からのパ
ルス光はビームスプリッタ１２２を透過して被測定光フ
ァイバ１０１に入射される。被測定光ファイバ１０１か
らの後方散乱光は、波長分離器１２３でレーザ波長のレ
ーリー光と反ストークス光に分離される。ここで、レー
リー光は光検出器１２４−１側、また反ストークス光は
光検出器１２４−２側のルートを経て夫々電気信号に変
換され増幅されて一旦信号処理器１２６にメモリーされ
る。
を一定温度に保持した測定例に係わる説明図である。図
１において、光スイッチ１４０−１は半導体レーザ１２
１−１側に、また光スイッチ１４０−２は光検出器１２
４−２側に接続する。半導体レーザ１２１−１からのパ
ルス光はビームスプリッタ１２２を透過して被測定光フ
ァイバ１０１に入射される。被測定光ファイバ１０１か
らの後方散乱光は、波長分離器１２３でレーザ波長のレ
ーリー光と反ストークス光に分離される。ここで、レー
リー光は光検出器１２４−１側、また反ストークス光は
光検出器１２４−２側のルートを経て夫々電気信号に変
換され増幅されて一旦信号処理器１２６にメモリーされ
る。
【００１７】図２（ロ）は信号処理器１２６にメモリー
された状態を表示装置１０３に出力し、反ストーク光の
時間に対する強度分布を示す。反ストークス光の強度は
ファイバの減衰によって遠方程減衰しており、ａ〜ｃの
区間では他の区間より強くなっている。参考としてｂ点
近傍にファイバに小さい曲げ１−３を設けてｂ点以降の
減衰を増加させている。
された状態を表示装置１０３に出力し、反ストーク光の
時間に対する強度分布を示す。反ストークス光の強度は
ファイバの減衰によって遠方程減衰しており、ａ〜ｃの
区間では他の区間より強くなっている。参考としてｂ点
近傍にファイバに小さい曲げ１−３を設けてｂ点以降の
減衰を増加させている。
【００１８】同図（ハ）はレーリー光の時間に対する強
度分布を示す。このレーリー散乱光は温度に影響されな
いのでｂ点以外は一定の傾向を示している。
度分布を示す。このレーリー散乱光は温度に影響されな
いのでｂ点以外は一定の傾向を示している。
【００１９】測定工程２ 図１において、光スイッチ１４０−１は半導体レーザ１
２１−２側に、また光スイッチ１４０−２は光検出器１
２４−１側に接続する。半導体レーザ１２１−２は反ス
トークス波長を光する。半導体レーザ１２１−２からの
パルス光はビームスプリッタ１２２を透過して被測定光
ファイバ１０１に入射される。被測定光ファイバ１０１
からの後方散乱光は、波長分離器１２３で反ストークス
光のみを通過させる。ここで、反ストークス光は光検出
器１２４−１側のルートを経て夫々電気信号に変換され
増幅されて一旦信号処理器１２６にメモリーされる。
２１−２側に、また光スイッチ１４０−２は光検出器１
２４−１側に接続する。半導体レーザ１２１−２は反ス
トークス波長を光する。半導体レーザ１２１−２からの
パルス光はビームスプリッタ１２２を透過して被測定光
ファイバ１０１に入射される。被測定光ファイバ１０１
からの後方散乱光は、波長分離器１２３で反ストークス
光のみを通過させる。ここで、反ストークス光は光検出
器１２４−１側のルートを経て夫々電気信号に変換され
増幅されて一旦信号処理器１２６にメモリーされる。
【００２０】同図（ニ）は、反ストークス波長における
レーリー散乱光の時間に対する強度分布を示す。この波
長のレーリー散乱光も温度に影響されないのでｂ点以外
は一定の傾向を示している。
レーリー散乱光の時間に対する強度分布を示す。この波
長のレーリー散乱光も温度に影響されないのでｂ点以外
は一定の傾向を示している。
【００２１】処理工程 同図（ホ）は、前述の図２（ハ）と（ニ）の強度の平均
を図示したものである。既に説明したように平均化する
ことによってラマン散乱光の時間に対する減衰が真値に
近ずけたものである。そこで、この新しい減衰量によっ
て前記図２（ロ）の強度分布を補正することによって、
同図（ヘ）の分布が得られる。即ち、図２（ロ）の強度
分布に対して同図（ホ）のハッチ部分の強度を加えて補
正すれば良い。
を図示したものである。既に説明したように平均化する
ことによってラマン散乱光の時間に対する減衰が真値に
近ずけたものである。そこで、この新しい減衰量によっ
て前記図２（ロ）の強度分布を補正することによって、
同図（ヘ）の分布が得られる。即ち、図２（ロ）の強度
分布に対して同図（ホ）のハッチ部分の強度を加えて補
正すれば良い。
【００２２】同図（ト）は反ストークス光の強度Ｉを、
【数５】 ここで、ｈ：プランク定数、ｃ：光速、ν：シフト波
数、ｋ：プランク定数、Ｔ：絶対温度である。 の関係式から求めた温度の分布図である。
数、ｋ：プランク定数、Ｔ：絶対温度である。 の関係式から求めた温度の分布図である。
【００２３】図３は光ファイバの温度分布を測定する他
の実施例に係わる説明図であり、異なる特性の光ファイ
バ１０１−１、１０１−２、１０１−３を接続し、ａ〜
ｄの区間１００を一定温度に保持した場合である。図３
（ロ）〜（ホ）までは図２（ロ）〜（ホ）と同じ分布図
である。これらの図において、光ファイバ１−１、１−
２、１−３の減衰特性等が夫々相違するのでファイバの
各部分での傾斜が異なっている。
の実施例に係わる説明図であり、異なる特性の光ファイ
バ１０１−１、１０１−２、１０１−３を接続し、ａ〜
ｄの区間１００を一定温度に保持した場合である。図３
（ロ）〜（ホ）までは図２（ロ）〜（ホ）と同じ分布図
である。これらの図において、光ファイバ１−１、１−
２、１−３の減衰特性等が夫々相違するのでファイバの
各部分での傾斜が異なっている。
【００２４】図３（ヘ）は同図（ロ）を（ヘ）のハッチ
部分の強度を加えて補正したのであるが接続点ｂ，ｃの
ところで若干段差の生じる場合がある。これは夫々のフ
ァイバ特性が異なるためによって完全に補正されなかっ
たためのものである。これをさらに訂正するために、接
続された異なる２本のファイバについて予め図３（ロ）
〜（ヘ）までの操作を行い、同図（ヘ）で生じた段差に
ついて設定温度１０になるようは係数を求めて夫々のフ
ァイバについて適用する。この係数は接続されるファイ
バの特性によって決まるので、接続される夫々のファイ
バについて求めておく必要がある。
部分の強度を加えて補正したのであるが接続点ｂ，ｃの
ところで若干段差の生じる場合がある。これは夫々のフ
ァイバ特性が異なるためによって完全に補正されなかっ
たためのものである。これをさらに訂正するために、接
続された異なる２本のファイバについて予め図３（ロ）
〜（ヘ）までの操作を行い、同図（ヘ）で生じた段差に
ついて設定温度１０になるようは係数を求めて夫々のフ
ァイバについて適用する。この係数は接続されるファイ
バの特性によって決まるので、接続される夫々のファイ
バについて求めておく必要がある。
【００２５】同図（ト）はこの係数を適用した強度の分
布であり、（チ）は（ト）の強度Ｉを、
布であり、（チ）は（ト）の強度Ｉを、
【数６】 の関係式から温度に変換した分布を示す。
【００２６】以上の例は反ストークス光の場合について
説明したが、ストークス光が入射する波長分離器１２３
−２に交換し、ストークス光についても同様の温度分布
を測定することができる。
説明したが、ストークス光が入射する波長分離器１２３
−２に交換し、ストークス光についても同様の温度分布
を測定することができる。
【００２７】また、上記の測定を随時繰り返して行なう
場合は、ラマン後方散乱光のうち、反ストークス光ある
いはストークス光成分の時間に対する強度の減衰分布は
その都度測定する必要はあるが、入射波長におけるレー
リー散乱及び反ストークス波長あるいはストークス波長
におけるレーリー散乱は通常気温等の変化によって殆ど
変わらないので、例えば光ファイバの布設時とその後は
適宜測定してデータを蓄積しておきこれを適用すること
ができる。
場合は、ラマン後方散乱光のうち、反ストークス光ある
いはストークス光成分の時間に対する強度の減衰分布は
その都度測定する必要はあるが、入射波長におけるレー
リー散乱及び反ストークス波長あるいはストークス波長
におけるレーリー散乱は通常気温等の変化によって殆ど
変わらないので、例えば光ファイバの布設時とその後は
適宜測定してデータを蓄積しておきこれを適用すること
ができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
れば、実際の現象に即した方法によって補正を行い、ま
た特性の異なるファイバを接続して構成する場合は予め
準備した補正係数を適用するので高精度の温度分布を測
定することができる。この方法は特に単一モードファイ
バを用いた場合に効果がある。さらに、本発明の方法は
常に全ての項目について測定する必要はなく、入射光あ
るいはラマン光波長のレーリー散乱は一定の条件で管理
されたデータを適用することができるので、測定時間を
短縮することができる。
れば、実際の現象に即した方法によって補正を行い、ま
た特性の異なるファイバを接続して構成する場合は予め
準備した補正係数を適用するので高精度の温度分布を測
定することができる。この方法は特に単一モードファイ
バを用いた場合に効果がある。さらに、本発明の方法は
常に全ての項目について測定する必要はなく、入射光あ
るいはラマン光波長のレーリー散乱は一定の条件で管理
されたデータを適用することができるので、測定時間を
短縮することができる。
【図１】本実施例に係わる温度分布の測定システムの構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図２】温度分布測定例に係わる説明図である。
【図３】他の温度分布測定例に係わる説明図である。
【図４】散乱光の説明図である。
１０１：光ファイバ １０２：測定装置 １０３：表示装置 １２１：レーザダイオード １２３：波長分離器 １２４：光検出器 １２５：増幅器 １２６：信号処理器 １２７：平均化器 １３１：Ａ／Ｄ変換器 １３２：タイミング発生器 １００：温度付与区間 ａ，ｂ，ｃ，ｄ：光ファイバ上の位置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年２月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【数１】 ここで、ｈ：プランク定数、ｃ：光速、ν：シフト波
数、ｋ：プランク定数、Ｔ：絶対温度である。 によって温度に変換することを特徴とする温度分布の測
定方法。
数、ｋ：プランク定数、Ｔ：絶対温度である。 によって温度に変換することを特徴とする温度分布の測
定方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる温度分布
の測定方法は、被測定光ファイバに付与された温度とそ
の温度に対応する位置を測定する方法であって、前記光
ファイバの一端からパルス状の光を入射し、光ファイバ
の各位置から反射された光を入射側で測定に際し、 ラマン後方散乱光のうち、反ストークス光成分の時
間に対する強度の減衰分布を測定し、 入射波長におけるレーリー散乱の時間に対する強度
の減衰分布を測定し、 反ストークス波長におけるレーリー散乱の時間に対
する強度の減衰分布を測定し、しかる後、 前記工程及びのレーリー散乱における減衰分布
の算術平均を求め、 前記工程において、各時間について減衰が生じな
かったと仮定したときの増幅率で前記工程の反ストー
クス強度を補正し、 前記工程の反ストークス強度Ｉを式、
の測定方法は、被測定光ファイバに付与された温度とそ
の温度に対応する位置を測定する方法であって、前記光
ファイバの一端からパルス状の光を入射し、光ファイバ
の各位置から反射された光を入射側で測定に際し、 ラマン後方散乱光のうち、反ストークス光成分の時
間に対する強度の減衰分布を測定し、 入射波長におけるレーリー散乱の時間に対する強度
の減衰分布を測定し、 反ストークス波長におけるレーリー散乱の時間に対
する強度の減衰分布を測定し、しかる後、 前記工程及びのレーリー散乱における減衰分布
の算術平均を求め、 前記工程において、各時間について減衰が生じな
かったと仮定したときの増幅率で前記工程の反ストー
クス強度を補正し、 前記工程の反ストークス強度Ｉを式、
【数３】 によって温度に変換することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】同図（ト）は反ストークス光の強度Ｉを、
【数５】 ここで、ｈ：プランク定数、ｃ：光速、ν：シフト波
数、ｋ：プランク定数、Ｔ：絶対温度である。 の関係式から求めた温度の分布図である。
数、ｋ：プランク定数、Ｔ：絶対温度である。 の関係式から求めた温度の分布図である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】同図（ト）はこの係数を適用した強度の分
布であり、（チ）は（ト）の強度Ｉを、前記式（２）の
関係式から温度に変換した分布を示す。
布であり、（チ）は（ト）の強度Ｉを、前記式（２）の
関係式から温度に変換した分布を示す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】以上の例は反ストークス光の場合について
説明したが、ストークス光が入射する波長分離器に交換
し、ストークス光についても同様の温度分布を測定する
ことができる。このとき、ストークス光の強度Ｉは、
説明したが、ストークス光が入射する波長分離器に交換
し、ストークス光についても同様の温度分布を測定する
ことができる。このとき、ストークス光の強度Ｉは、
【数６】 の関係式から温度に変換する。
Claims (5)
- 【請求項１】 被測定光ファイバに付与された温度とそ
の温度に対応する位置を測定する方法であって、前記光
ファイバの一端からパルス状の光を入射し、光ファイバ
の各位置から反射された光を入射側で測定に際し、 ラマン後方散乱光のうち、反ストークス光成分の時
間に対する強度の減衰分布を測定し、 入射波長におけるレーリー散乱の時間に対する強度
の減衰分布を測定し、 反ストークス波長におけるレーリー散乱の時間に対
する強度の減衰分布を測定し、しかる後、 前記工程及びのレーリー散乱における減衰分布
の算術平均を求め、 前記工程において、各時間について減衰が生じな
かったと仮定したときの増幅率で前記工程の反ストー
クス強度を補正し、 前記工程の反ストークス強度Ｉを式、 【数１】 ここで、ｈ：プランク定数、ｃ：光速、ν：シフト波
数、ｋ：プランク定数、Ｔ：絶対温度である。 によって温度に変換することを特徴とする温度分布の測
定方法。 - 【請求項２】 被測定光ファイバに付与された温度とそ
の温度に対応する位置を測定する方法であって、前記光
ファイバの一端からパルス状の光を入射し、光ファイバ
の各位置から反射された光を入射側で測定に際し、 ラマン後方散乱光のうち、ストークス光成分の時間
に対する強度の減衰分布を測定し、 入射波長におけるレーリー散乱の時間に対する強度
の減衰分布を測定し、 ストークス波長におけるレーリー散乱の時間に対す
る強度の減衰分布を測定し、しかる後、 前記工程及びのレーリー散乱における減衰分布
の算術平均を求め、 前記工程において、各時間について減衰が生じな
かったと仮定したときの増幅率で前記工程のストーク
ス強度を補正し、 前記工程のストークス強度Ｉを式、 【数２】 によって温度に変換することを特徴とする温度分布の測
定方法。 - 【請求項３】 散乱特性の異なる被測定光ファイバに付
与された温度とその温度に対応する位置を測定する方法
であって、減衰が生じなかったと仮定したときの増幅率
で反ストークスあるいはストークス強度を補正するに際
し、散乱特性の異なる光ファイバの接続部について予め
設定した係数を適用して補正することを特徴とする請求
項１又は２に記載の温度分布の測定方法。 - 【請求項４】 被測定光ファイバに付与された温度とそ
の温度に対応する位置を随時繰り返して測定する方法で
あって、 ラマン後方散乱光のうち、反ストークス光あるいはスト
ークス光成分の時間に対する強度の減衰分布のみをその
都度測定し、入射波長におけるレーリー散乱の時間に対
する強度の減衰分布、及び反ストークス波長あるいはス
トークス波長におけるレーリー散乱の時間に対する強度
の減衰分布は必要に応じて測定することを特徴とする請
求項１又は２に記載の温度分布の測定方法。 - 【請求項５】 被測定光ファイバに付与された温度とそ
の温度に対応する位置を測定する装置であって、 温度依存光及び非温度依存光を発生する光源と、温度に
依存する後方散乱光を受光し所定の信号に処理する装置
と、温度に依存しない後方散乱光を受光し所定の信号に
処理する装置と、これらの信号を補正し温度に変換する
信号処理器と、これを表示する装置とを備えたことを特
徴とする温度分布の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6299237A JPH08159882A (ja) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | 温度分布の測定方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6299237A JPH08159882A (ja) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | 温度分布の測定方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08159882A true JPH08159882A (ja) | 1996-06-21 |
Family
ID=17869929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6299237A Pending JPH08159882A (ja) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | 温度分布の測定方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08159882A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006023260A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | J-Power Systems Corp | 光ファイバの温度分布測定方法および光ファイバの温度分布測定装置 |
| JP2006292566A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 気温分布測定方法および気温分布測定システム |
| JP2006308541A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-11-09 | Occ Corp | 温度分布測定方法及び温度分布測定装置 |
| WO2009011766A1 (en) * | 2007-07-18 | 2009-01-22 | Sensortran, Inc. | Dual source auto-correction in distributed temperature systems |
| JP2016003905A (ja) * | 2014-06-16 | 2016-01-12 | 横河電機株式会社 | 光ファイバ温度分布測定装置 |
-
1994
- 1994-12-02 JP JP6299237A patent/JPH08159882A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006023260A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | J-Power Systems Corp | 光ファイバの温度分布測定方法および光ファイバの温度分布測定装置 |
| JP2006308541A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-11-09 | Occ Corp | 温度分布測定方法及び温度分布測定装置 |
| JP2006292566A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-10-26 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 気温分布測定方法および気温分布測定システム |
| WO2009011766A1 (en) * | 2007-07-18 | 2009-01-22 | Sensortran, Inc. | Dual source auto-correction in distributed temperature systems |
| JP2016003905A (ja) * | 2014-06-16 | 2016-01-12 | 横河電機株式会社 | 光ファイバ温度分布測定装置 |
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