KR20120085415A - Method for measuring temperature using optical fiber - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A temperature measuring method using an optical fiber is provided to have small errors because an interpolating polynomial is used for calculation, thereby accurately measuring temperature distribution regardless of a distance even a long distance. CONSTITUTION: A temperature measuring method using an optical fiber is as follows. An nth interpolating polynomial is obtained by using predetermined equation with n+1 numbers of data which are different each other. A temperature of an arbitrary position is calculated by using the obtained nth interpolating polynomial. The temperature of the arbitrary position is accurately measured by using the interpolating polynomial according to Lagrange Interpolation. The temperature with respect to a long distance and an extended section can be measured.

Description

광섬유를 이용한 온도 측정방법 {METHOD FOR MEASURING TEMPERATURE USING OPTICAL FIBER} Temperature measurement method using optical fiber {METHOD FOR MEASURING TEMPERATURE USING OPTICAL FIBER}

본 발명은 광섬유를 이용한 온도 측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 라그랑지(LaGrange) 보간법에 따른 보간 다항식(Interpolation polynomial)을 이용하여 임의의 지점에 대한 온도를 측정(계산)함으로써, 정확한 온도 분포 측정이 가능하고, 장거리는 물론 연장 구간 등에 대해서도 온도 측정이 가능한 광섬유를 이용한 온도 측정방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a temperature measuring method using an optical fiber, and more particularly, by measuring (calculating) a temperature at an arbitrary point using an interpolation polynomial according to the LaGrange interpolation method, an accurate temperature distribution The present invention relates to a temperature measuring method using an optical fiber that can measure and measure temperature in a long distance as well as an extended section.

송전 및 배전의 광복합 케이블(cable) 등의 온도 분포를 측정함에 있어서는 광섬유(optical fiber)를 온도 센서로 사용하여 측정하고 있다. 이때, 일반적으로 DTS(Distributed Temperature System)에 OTDR(Optical time Domain Reflectometer)를 적용하여 거리(위치)에 따른 온도를 측정하고 있다. 구체적으로, 광섬유의 한쪽 끝에 펄스광을 입사하면, 광섬유 내에서는 λs의 스트록스(strokes)광과, λas의 안티-스트록스(anti-strokes)광의 라만(Raman) 산란광이 발생된다. 이 두 가지 라만 산란광의 비율은 순수 온도의 함수로서, 라만 산란광 강도와 온도의 관계식을 유도할 수 있다. 그리고 OTDR 원리를 이용하여 광섬유 내의 빛의 속도와 되돌아오는 빛의 경과시간을 측정하여 산란광이 발생한 거리(위치)를 계산한다. 즉, 되돌아오는 빛의 경과시간을 계산하여 산란광이 발생한 거리(위치)를 계산하고, 해당 거리(위치)의 산란광 강도와 온도의 관계식을 이용하여 거리(위치)에 따른 온도를 측정할 수 있다. In measuring the temperature distribution of an optical composite cable of power transmission and distribution, optical fiber is used as a temperature sensor. In this case, an optical time domain reflectometer (OTDR) is generally applied to a distributed temperature system (DTS) to measure temperature according to a distance (position). Specifically, when pulsed light is incident on one end of the optical fiber, λs strokes light and Raman scattered light of λas anti-strokes light are generated. The ratio of these two Raman scattered light is a function of pure temperature, which can lead to the relationship between Raman scattered light intensity and temperature. The distance (position) of scattered light is calculated by measuring the speed of light in the optical fiber and the elapsed time of returning light using the OTDR principle. That is, the distance (position) of the scattered light is calculated by calculating the elapsed time of the returning light, and the temperature according to the distance (position) may be measured by using the relationship between the scattered light intensity and the temperature of the distance (position).

위와 같이, DTS와 OTDR 원리를 이용하여 광섬유가 깔려있는 주변의 선형 온도 분포를 측정할 수 있다. 이러한 DTS와 OTDR 원리를 이용한 온도 측정은 주로 케이블의 온도 분포 측정에 이용되고 있으며, 대한민국 공개특허 1993-0001186호, 대한민국 공개특허 2003-0095523호 및 대한민국 등록특허 제10-0935529호 등에는 이와 관련한 기술이 제시되어 있다. 라만 산란광을 이용한 광섬유 온도 측정은 전력(송전 및 배전) 케이블의 길이 방향 온도 분포를 유용하게 측정할 수 있어, 송/배전 용량 제어 등에 이용되기도 하고, 케이블의 열화 등에 의해서 생기는 부분적인 고열 발생 장소를 감지하는 데에 유용하다. As above, the linear temperature distribution around the optical fiber can be measured using the DTS and OTDR principles. The temperature measurement using the principle of the DTS and OTDR is mainly used for measuring the temperature distribution of the cable, Korean Patent Publication No. 1993-0001186, Korean Patent Publication No. 2003-0095523 and Korean Patent Registration No. 10-0935529 Is presented. Optical fiber temperature measurement using Raman scattered light is useful for measuring the longitudinal temperature distribution of power (transmission and distribution) cable, which is used for transmission / distribution capacity control, and it is possible to find the place of partial high heat generated by deterioration of cable. It is useful for detecting.

광복합 케이블의 온도 측정을 위해 센서로 사용되는 광섬유는 멀티모드(multi-mode)와 단일모드(single-mode)가 사용되며, 장거리 측정 시에는 주로 단일모드가 사용된다. 특히, 배전 케이블의 경우, 송전 케이블과는 달리 도심 내부에 설치되어, 기존에 설치된 시설을 통과 또는 우회, 다양한 경로를 거치기 때문에 구조가 복잡하고, 많은 온도 측정 구간이 발생된다. 일반적으로, DTS는 약 12km 정도 거리 내의 온도 측정이 가능하며, 그 이상의 거리를 측정하고자 할 때는 추가의 DTS를 설치해야 한다. Multi-mode and single-mode optical fibers are used as sensors to measure the temperature of fiber-optic cable, and single mode is mainly used for long distance measurement. In particular, in the case of the distribution cable, unlike the transmission cable, it is installed inside the city center, and passes through or bypasses existing facilities, and passes through various paths, and thus, a complicated structure and many temperature measurement sections are generated. In general, the DTS can measure temperature within a distance of about 12 km, and additional DTSs must be installed to measure more distance.

그러나 종래의 온도 측정방법, 즉 상기와 같은 OTDR 원리를 이용한 방법은 전체 구간에 대해 시간적으로 균일하게 나눈 값으로 계산하기 때문에 오차가 큰 문제점이 있다. 즉, 온도는 거리(위치)에 따라 규칙성이 없는 비선형 값을 가질 수 있는데, 종래의 OTDR 원리를 이용한 방법은 단지 측정 구간 사이를 잇는 선형 그래프로 표현하여 온도를 계산(추정)하기 때문에 오차가 큰 문제점이 있다. 또한, 미세 구간에 대해서는 계산 시간도 오래 걸리고, 많은 데이터가 저장되어 DTS의 저장 공간이 부족한 문제점이 있다. However, the conventional temperature measurement method, that is, the method using the OTDR principle as described above has a large error because it is calculated by dividing the time uniformly over the entire interval. That is, the temperature may have a non-linear value with no regularity depending on the distance (position), but the conventional method using the OTDR principle merely calculates (estimates) the temperature by expressing it as a linear graph between the measurement intervals. There is a big problem. In addition, it takes a long calculation time for the fine section, there is a problem that the storage space of the DTS is insufficient because a lot of data is stored.

아울러, 종래의 OTDR 원리를 이용한 온도 측정방법은 어떤 특정 위치나 장거리에 대한 온도를 계산(추정)하는 데에 어려움이 있다. 즉, OTDR 원리를 이용한 온도 측정방법은 선형 그래프로 표현되어 측정 구간 사이에 존재한 임의의 지점(위치)에서의 온도 측정(추정)은 가능할 수 있지만, 측정 구간 이외의 연장 구간이나 광섬유의 설치가 곤란한 구간, 그리고 장거리에 대한 온도 측정(추정)이 어렵다.
In addition, the conventional method for measuring temperature using the OTDR principle has difficulty in calculating (estimating) a temperature for a specific location or a long distance. In other words, the temperature measurement method using the OTDR principle is represented by a linear graph, it is possible to measure (estimate) the temperature at any point (position) existing between the measurement intervals, but it is not possible to install an extension section or an optical fiber It is difficult to measure (estimate) temperature over difficult periods and over long distances.

이에, 본 발명은 라그랑지(LaGrange) 보간법에 따른 보간 다항식을 이용함으로써, 오차가 작아 정확한 온도 분포 측정이 가능하고, 장거리는 물론 연장 구간 등의 특정 거리(위치)에 제한 없이 온도 측정이 가능한, 광섬유를 이용한 온도 측정방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
Thus, the present invention by using the interpolation polynomial according to the LaGrange interpolation method, it is possible to measure the temperature distribution precisely because the error is small, and the temperature can be measured without restriction on a specific distance (position), such as long distance as well as an extended section, It is an object of the present invention to provide a temperature measuring method using an optical fiber.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, The present invention to achieve the above object,

서로 다른 n+1(n은 1 이상의 정수이다)개의 측정 데이터(위치에 따른 온도)를 하기 수학식 1을 이용하여 n차 보간 다항식을 구하고, 상기 구해진 n차 보간 다항식을 이용하여 임의의 위치에 대한 온도를 계산하는 단계를 포함하는, 광섬유를 이용한 온도 측정방법을 제공한다.
N-th interpolation polynomials of different n + 1 (n is an integer greater than or equal to 1) measurement data (temperature according to position) are obtained by using Equation 1 below, and the n-th interpolation polynomials are obtained at any position. It provides a temperature measuring method using an optical fiber, including the step of calculating the temperature for.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

위 수학식 1에서,In Equation 1 above,

x = 온도를 측정하고자 하는 임의의 위치이고,           x = any location where temperature is to be measured,

Pn(x) = 임의의 위치(x)에서의 온도이며, P n (x) = temperature at any position (x),

yi = n+1개의 위치에서 주어진 함수 값(온도)이고,y i = the given function value (temperature) at n + 1 positions,

Li(x)는 아래의 수학식 2로 표현된다.
L i (x) is represented by Equation 2 below.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00002

Figure pat00002

본 발명에 다른 온도 측정방법은, 예를 들어 송전 또는 배전 케이블의 온도 분포 측정에 유용하게 사용될 수 있다.
The temperature measuring method according to the present invention can be usefully used, for example, in measuring the temperature distribution of a power transmission or distribution cable.

본 발명에 따르면, 광섬유를 이용하여 온도를 측정함에 있어서, 상기 수학식의 보간 다항식을 통해 계산(측정)되어 오차가 작아 정확한 온도 분포 측정이 가능하다. 또한, 장거리는 물론 연장 구간 등 거리(위치)에 제한 없이 온도 측정이 가능한 효과를 갖는다.
According to the present invention, in measuring the temperature using the optical fiber, it is calculated (measured) through the interpolation polynomial of the above equation, so that the error is small and accurate temperature distribution can be measured. In addition, it is possible to measure the temperature without restriction on the distance (position), such as long distance as well as the extension section.

도 1은 종래 기술과 본 발명을 비교 설명하기 위한 그래프로서, 측정 구간 내의 상세 위치에 대한 온도 측정방법을 설명하기 위한 선형 그래프와 다항식 그래프이다.
도 2는 종래 기술과 본 발명을 비교 설명하기 위한 그래프로서, 연장 구간에 대한 온도 측정방법을 설명하기 위한 선형 그래프와 다항식 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따라서 측정 구간 내에 존재하는 미세 구간에 대한 온도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따라서 측정 구간을 벗어난 연장 구간의 온도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
1 is a graph for comparing and comparing the prior art and the present invention, and is a linear graph and a polynomial graph for explaining a temperature measuring method for a detailed position in a measurement section.
2 is a graph for comparing the present invention with the prior art, and is a linear graph and a polynomial graph for explaining a method of measuring a temperature for an extended section.
3 is a graph illustrating a method of measuring a temperature for a minute section existing within a measurement section according to the present invention.
4 is a graph for explaining a method of measuring the temperature of the extended section out of the measurement section in accordance with the present invention.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 광섬유를 이용한 온도 측정방법(이하, "온도 측정방법"으로 약칭한다)은 라그랑지(LaGrange) 보간법에 따른 보간 다항식을 이용한다. 본 발명에 적용되는 라그랑지 보간 다항식은 다항식을 이용한 보간법의 한 종류로서, 종래의 OTDR 원리를 이용한 방법은 물론, 미정 계수법이나 뉴튼(Newton) 보간 다항식보다 계산이 간단하고 오차가 적다는 장점이 있다. 라그랑지 보간 다항식은 주어진 구간 내의 데이터를 추정하거나 주어진 자료를 기반으로 예측자료를 구할 때 사용한다. The temperature measuring method using the optical fiber according to the present invention (hereinafter, abbreviated as "temperature measuring method") uses an interpolation polynomial according to the LaGrange interpolation method. The Lagrange interpolation polynomial applied to the present invention is a kind of interpolation method using polynomials, and has a merit of simpler calculation and less error than undecided coefficient method or Newton interpolation polynomial, as well as the method using the conventional OTDR principle. . Lagrangian interpolation polynomials are used to estimate data within a given interval or to obtain predictions based on given data.

라그랑지 보간법은 k개의 주어진 점(이미 알고 있는 값)을 통해 생성된 (k-1)차 다항식을 이용하여 추가로 a개의 임의의 점(계산하고자 하는 값)이 생길 경우에 최종식은 (k+a-1)차 다항식이 된다. 이때, (k-1)차 다항식과 (k-a+1)차 다항식은 서로 다르나, 그래프의 형태는 유사하다. Lagrangian interpolation uses (k-1) th order polynomials generated from k given points (values you already know), and the final equation is (k +). a-1) becomes a polynomial At this time, the (k-1) th polynomial and the (k-a + 1) th polynomial are different from each other, but the shape of the graph is similar.

본 발명은 위와 같은 라그랑지 보간법, 즉 라그랑지 보간 다항식을 이용하여 위치(거리)에 따른 온도의 출력 그래프(x-y좌표, x : 위치, y : 온도)를 얻고, 이를 통해 측정하고자 하는 임의의 광섬유 위치(지점)에서의 온도를 계산(측정)할 수 있다. 이때, 라그랑지 보간 다항식을 이용하기 위해, 이미 측정된 데이터(주어진 값)로서 위치에 따른 온도 값이 n+1개(n은 1 이상의 정수), 즉 적어도 2개 이상의 측정 데이터(위치에 따른 온도)가 존재한다. 이러한 n+1개의 측정 데이터는 실제 값이어도 좋고, 종래의 방법에 따라 계산된 값이어도 좋다. 상기 n+1개의 측정 데이터를 기반으로 라그랑지 보간 다항식을 이용하여 n차 보간 다항식을 구한다. 그리고 상기 구해진 n차 보간 다항식을 이용하여 임의의 위치(거리)에 대한 온도를 계산할 수 있다. 즉, 주어진 구간 내에 존재하는 미세한 지점이나 구간 밖의 데이터를 계산할 수 있다. 이때, 각 위치에 따른 온도는 보간 다항식에 의해 다항식 그래프로 표현된다. The present invention obtains the output graph (xy coordinate, x: position, y: temperature) of the temperature according to the position (distance) using the Lagrangian interpolation method, that is, the Lagrange interpolation polynomial, and any optical fiber to be measured through The temperature at the location can be calculated (measured). At this time, in order to use the Lagrangian interpolation polynomial, as the measured data (given value), n + 1 temperature values according to the position (n is an integer of 1 or more), that is, at least two or more measurement data (temperature according to the position) ) Exists. These n + 1 measurement data may be actual values, or may be a value calculated according to a conventional method. An nth-order interpolation polynomial is obtained using the Lagrange interpolation polynomial based on the n + 1 measurement data. And the temperature for any position (distance) can be calculated using the obtained n-th interpolation polynomial. In other words, it is possible to calculate the minute point or the data outside the section within a given section. At this time, the temperature according to each position is represented by the polynomial graph by the interpolation polynomial.

구체적으로, 본 발명에 따른 온도 측정방법은 서로 다른 n+1(n은 1 이상의 정수이다)개의 데이터(위치에 따른 온도)를 통해 하기 수학식 1을 이용하여 n차 보간 다항식을 구하고, 상기 구해진 n차 보간 다항식을 이용하여 임의의 위치에 대한 온도를 계산하는 단계를 포함한다.
Specifically, the method for measuring temperature according to the present invention obtains an n-th interpolation polynomial using Equation 1 through data of n + 1 (n is an integer greater than or equal to 1) data (temperature according to position), and the obtained calculating a temperature for any location using an n-th interpolation polynomial.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00003

Figure pat00003

이때, 상기 수학식 1에서 Li(x)는 라그랑지 계수 다항식으로서, 이는 하기 수학식 2로 표현된다.
In this case, L i (x) in Equation 1 is a Lagrangian coefficient polynomial, which is represented by Equation 2 below.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00004

Figure pat00004

상기 수학식 1 및 2에서, x는 온도를 계산(측정)하고자 하는 임의의 위치, 즉 주변의 온도를 측정하고자 하는 광섬유의 임의의 지점이고, Pn(x)는 상기 임의의 위치(x)에서의 온도, 즉 계산(측정)하고자 하는 온도 값이다. 그리고 yi는 n+1개의 각 위치(xi)에서 주어진 함수 값(f(xi))으로서 온도이고, i와 j는 0 이상의 정수이다. 즉, i와 j = n+1이다. In Equations 1 and 2, x is an arbitrary position where the temperature is to be calculated (measured), that is, an arbitrary point of the optical fiber whose ambient temperature is to be measured, and P n (x) is the arbitrary position (x). The temperature at, i.e. the temperature value to be calculated (measured). And y i is the temperature as a given function value f (x i ) at each n + 1 positions x i , and i and j are integers greater than or equal to zero. I and j = n + 1.

이때, 상기 수학식 1은 아래의 수학식 1-1로 표시되는 전개식으로 표현될 수 있고, 상기 수학식 2는 아래의 수학식 2-1로 표시되는 전개식으로 표현될 수 있다.
In this case, Equation 1 may be represented by a developed equation represented by Equation 1-1 below, and Equation 2 may be expressed by a developed equation represented by Equation 2-1 below.

[수학식 1-1][Equation 1-1]

Figure pat00005

Figure pat00005

[수학식 2-1][Equation 2-1]

Figure pat00006

Figure pat00006

보다 구체적으로 설명하면, 주어진 데이터(위치, 온도)로서, 서로 다른 n+1개의 데이터, 즉 (x0, y0), (x1, y1), ... (xn, yn)의 값이 주어진 경우, 상기 주어진 값을 수학식 1 및 2에 대입하여 n차 보간 다항식을 구한다. 그리고 온도를 알고자 하는 임의의 위치 값(x)을 상기 구해진 n차 보간 다항식에 대입하면, 당해 위치(지점) x에서의 온도를 계산할 수 있다. 이때, n차 보간 다항식은 1개 또는 2개 이상의 다수 개이어도 좋다. n차 보간 다항식을 2개 이상의 다수개로 구하는 경우, 이들을 연립하여 1개의 최종 n차 보간 다항식을 구하고, 상기 최종 n차 보간 다항식에 임의의 위치 값(x)을 대입하여 온도를 계산한다. More specifically, given data (position, temperature), n + 1 different data, that is, (x 0 , y 0 ), (x 1 , y 1 ), ... (x n , y n ) Given the value of, substituting the given values into Equations 1 and 2 yields an n-th interpolation polynomial. Then, by substituting an arbitrary position value x for which temperature is to be known into the obtained n th interpolation polynomial, the temperature at the position x can be calculated. At this time, the nth interpolation polynomial may be one or more than two. When the n-th interpolation polynomial is found to be two or more plural numbers, one final n-th interpolation polynomial is obtained by combining them, and the temperature is calculated by substituting arbitrary position values (x) into the final n-th interpolation polynomial.

또한, 상기 n+1개의 데이터(위치, 온도)는 이미 얻어진 값으로서, 이는 예를 들어 온도/거리 계측기 등을 이용하여 측정된 실제 측정 값이거나, 종래의 OTDR 원리를 이용하여 계산된 값이어도 좋다. 본 발명의 예시적인 구현예에 따라서, 상기 n+1개의 데이터(위치, 온도)는 종래의 OTDR 원리를 이용한 방법에 의해 계산된 값을 사용할 수 있으며, 이는 구체적으로 되돌아오는 빛의 경과시간을 시간차로 나누어 산란광이 발생한 거리(위치)를 계산하고, 해당 거리(위치)의 산란광 강도와 온도의 관계식을 이용하여 계산된 값(거리에 따른 온도)을 사용할 수 있다. In addition, the n + 1 data (position, temperature) are already obtained values, which may be actual measured values measured using a temperature / distance meter or the like, or may be values calculated using a conventional OTDR principle. . According to an exemplary embodiment of the present invention, the n + 1 data (position, temperature) may use a value calculated by a method using a conventional OTDR principle, which specifically determines the time difference of the returning light. The distance (position) in which scattered light is generated can be calculated, and the calculated value (temperature according to distance) can be used by using the relationship between scattered light intensity and temperature of the distance (position).

본 발명에 따르면, 종래의 OTDR 원리만을 이용한 방법에 비하여 미세한 구간에 대한 세밀한 온도 계산이 가능하고, 오차가 작아 정확한 온도 분포 측정이 가능하다. 그리고 계산이 간단하여 시간이 절약된다. 또한, 장거리는 물론 연장 구간 등에 대해서도 온도 측정이 가능하다. 이를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. According to the present invention, it is possible to calculate a detailed temperature for a minute section, and to accurately measure the temperature distribution, compared to a method using only the conventional OTDR principle. And the calculation is simple, saving time. In addition, temperature measurement can be performed not only for long distances but also for extended sections. This will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 종래의 OTDR 원리를 이용한 방법과 본 발명의 라그랑지 보간 다항식을 이용한 방법을 비교 설명한다. 그리고 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 따라 라그랑지 보간 다항식(상기 수학식 1 및 2)을 이용하여 측정 구간 내에서와 연장 구간에서의 구체적인 온도 계산방법을 예시한다. First, referring to FIGS. 1 and 2, a method using a conventional OTDR principle and a method using a Lagrange interpolation polynomial of the present invention will be described. 3 and 4 illustrate a specific temperature calculation method in the measurement section and the extension section using the Lagrange interpolation polynomial (Equations 1 and 2) according to the present invention.

도 1은 종래의 OTDR 원리를 이용한 방법과 본 발명의 라그랑지 보간 다항식을 이용한 방법을 비교 설명하기 위한 것으로서, 측정 구간(상세 위치) 내에 대한 온도 그래프이다. 1 is a graph illustrating a comparison between a method using a conventional OTDR principle and a method using a Lagrange interpolation polynomial of the present invention, and is a temperature graph in a measurement section (detailed position).

도 1에서, a와 b는 일정한 시간 간격을 두고 측정된 서로 다른 두 위치 값이고, R은 일정한 시간 간격을 두고 측정된 서로 다른 두 위치의 차(거리 차 = b - a)이다. 그리고 F(a)와 F(b)는 측정된 서로 다른 두 위치에 대한 서로 다른 두 온도 값이고, FO-1은 종래 OTDR 방법을 적용하여 생성된 그래프(이하, '선형 그래프'라 한다)이며, FL-1은 본 발명에 따라서 라그랑지 보간 다항식을 이용하여 생성된 그래프(이하, '다항식 그래프'라 한다)이다. In Figure 1, a and b are two different position values measured at regular time intervals, and R is the difference between two different positions measured at regular time intervals (distance difference = b-a). F (a) and F (b) are two different temperature values for two different positions measured, and FO-1 is a graph generated by applying a conventional OTDR method (hereinafter referred to as a 'linear graph'). , FL-1 is a graph generated using the Lagrangian interpolation polynomial according to the present invention (hereinafter referred to as 'polynomial graph').

종래의 OTDR 방법은 각 위치(지점)에 대한 온도 값을 순차적으로 읽어낸 좌표 값을 활용하여 연속된 선형 그래프(FO-1)를 생성한다. 그러나 본 발명은 시간 차로 나누어 샘플링을 하여 거리를 추정하는 종래의 OTDR 방법을 세분하게 표현하기 위해 적용된다. OTDR 방법으로 산출되는 선형 그래프(FO-1)의 단점은 데이터 간에 연속성이 없이 독립적이기 때문에 전, 후의 데이터 간에 상관관계가 존재하지 않는다. 이러한 이유로 데이터들의 상관관계가 없어 데이터로 표현되는 구간 이외의 구간에 대해서는 표현하기가 어렵다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 본 발명에서는 라그랑지 보간 다항식을 적용하여 구간 내의 임의의 대표 점을 활용하여 그래프를 생성하여 온도 분포를 추정하는 방식이다. The conventional OTDR method generates a continuous linear graph FO-1 by utilizing coordinate values that are sequentially read out of temperature values for each location. However, the present invention is applied to detail the conventional OTDR method of estimating distance by sampling by dividing by time difference. A disadvantage of the linear graph (FO-1) calculated by the OTDR method is that there is no correlation between the data before and after because the data is independent without continuity between the data. For this reason, there is no correlation between the data, so it is difficult to express the section other than the section represented by the data. In order to overcome this problem, the present invention applies a Lagrangian interpolation polynomial to generate a graph using an arbitrary representative point in a section to estimate a temperature distribution.

도 1에 도시한 바와 같이, 각 위치 a, b에 따른 온도의 값에 있어서, 선형 그래프(FO-1)는 보간 다항식 그래프(FL-1)와 동일한 값을 갖는다. 즉, 두 지점의 위치를 추정함에 있어서는 선형 그래프(FO-1)와 다항식 그래프(FL-1)와 동일할 수 있다. 하지만, 종래의 선형 그래프(FO-1)로 추정하는 방식은 두 지점의 위치를 서로 연결하였을 경우, 두 거리 차(R) 내부의 임의의 점에서의 온도 값을 무시하기 때문에 오차가 발생한다. 선형 그래프(FO-1)는 단순히 거리에 대한 비례 값으로 추정만 가능할 뿐이다. 이에 따라, 선형 그래프(FO-1)는 두 거리 차(R) 내부에 존재하는 임의의 위치에 대해서 큰 오차를 보인다. 거리에 따라 측정된 온도 값은 규칙성이 없는 비선형 값이기 때문에 표현되는 그래프를 선형으로 표현할 경우, 오차가 발생하며, 거리 차(R)에 대해 정확한 위치 추정이 어렵다. As shown in Fig. 1, the linear graph FO-1 has the same value as the interpolated polynomial graph FL-1 in the value of the temperature according to each position a and b. That is, in estimating the positions of two points, they may be the same as the linear graph FO-1 and the polynomial graph FL-1. However, in the conventional method of estimating the linear graph FO-1, when the positions of the two points are connected to each other, an error occurs because the temperature value at an arbitrary point inside the two distance differences R is ignored. The linear graph FO-1 can only be estimated as a value proportional to the distance. Accordingly, the linear graph FO-1 shows a large error for any position existing inside the two distance differences R. As shown in FIG. Since the temperature value measured according to the distance is a nonlinear value without regularity, an error occurs when the graph is represented linearly, and it is difficult to accurately estimate the position of the distance difference (R).

그러나 선형 그래프(FO-1)가 아닌, 본 발명에 적용되는 다항식 그래프(FL-1)는 임의의 점에 대해 오차를 감안하여 모든 점을 포함하는 그래프로 추정한 것이기 때문에 거리 차(R)가 발생하더라도 짧은 구간에 대한 오차는 무시할 정도로 작은 값이기 때문에 임의의 점에서 온도 값을 추정할 수 있다. 즉 구간 내에 속하는 점에 대해 라그랑지 보간 다항식이 도출되면, 그 구간 내의 임의의 점에서 정확한 온도 값 추정이 가능하다. 이때, 짧은 구간에 대한 오차를 줄이기 위해 2차 이상 6차 이하의 라그랑지 보간 다항식을 산출하여 적용하는 것이 바람직하다. 즉, 3 내지 7개의 측정 데이터(주어진 값)을 2차 내지 6차의 보간 다항식을 구하여 적용하는 것이 바람직하다. However, since the polynomial graph (FL-1) applied to the present invention, not the linear graph (FO-1), is estimated as a graph including all the points in consideration of an error for any point, the distance difference (R) is Even if it occurs, the error for the short section is negligibly small, so the temperature value can be estimated at any point. That is, if a Lagrangian interpolation polynomial is derived for a point belonging to a section, an accurate temperature value can be estimated at any point within the section. In this case, it is preferable to calculate and apply a Lagrangian interpolation polynomial of 2 to 6 orders in order to reduce the error of the short interval. In other words, it is preferable to obtain and apply 3 to 7 measurement data (given values) to the second to sixth order interpolation polynomials.

또한, 종래의 OTDR에 의한 선형 그래프(FO-1)는 특정 위치(연장 구간 등)에 대해 온도 값을 추정하는데 어려움이 있지만, 다항식 그래프(FL-1)는 특정 위치에 제한됨이 없이 온도 값의 추정이 가능하다. 이를 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. In addition, although the linear graph FO-1 according to the conventional OTDR has difficulty in estimating the temperature value for a specific position (extension section, etc.), the polynomial graph FL-1 is not limited to the specific position, Estimation is possible. This will be described with reference to FIG. 2.

도 2는 종래의 OTDR 원리를 이용한 방법과 본 발명의 라그랑지 보간 다항식을 이용한 방법을 비교 설명하기 위한 것으로서, 연장 거리 선상에 존재하는 위치에 대한 온도를 측정하기 위한 그래프이다. FIG. 2 is a graph for comparing a conventional method using the OTDR principle and a method using the Lagrange interpolation polynomial of the present invention, and a graph for measuring a temperature of a position existing on an extension distance line.

도 2에서, a'와 b'는 일정한 시간 간격을 두고 측정된 서로 다른 두 위치 값으로서 측정 구간의 마지막 위치 값(단, 도 1의 a ≠ a', b ≠ b'이다)이고, R'는 일정한 시간 간격을 두고 측정된 서로 다른 두 위치의 측정 구간의 마지막 거리 차이며, c'는 측정 구간(측정된 마지만 위치)을 벗어난 연장 구간 선상 위에서의 임의의 위치이다. 그리고 F(a')와 F(b')는 측정된 서로 다른 두 위치에 대한 서로 다른 두 온도 값(단, 도 1의 F(a) ≠ F(a'), F(b) ≠ F(b')이다)이고, F(c')는 연장 구간 선상에서 임의의 점 c'에서의 측정 온도 값이다. 또한, FO-2는 종래의 OTDR 방법을 적용하여 생성된 그래프로서 연장 구간을 포함하는 그래프(이하, 선형 그래프)이고, FL-2는 본 발명에 따라서 라그랑지 보간 다항식을 이용하여 생성된 그래프로서 연장 구간을 포함하는 그래프(이하, 다항식 그래프)이다. In FIG. 2, a 'and b' are two different position values measured at regular time intervals, which are the last position values of the measurement interval (where a ≠ a 'and b ≠ b' in FIG. 1), and R ' Is the final distance difference between the measurement intervals of the two different positions measured at regular time intervals, and c 'is an arbitrary position on the extended section line outside the measurement interval (measured position). And F (a ') and F (b') are two different temperature values for two different positions measured, except that F (a) ≠ F (a ') and F (b) ≠ F ( b '), and F (c') is the measured temperature value at an arbitrary point c 'on the extension section line. In addition, FO-2 is a graph generated by applying the conventional OTDR method (hereinafter, a linear graph) including an extension section, FL-2 is a graph generated using the Lagrange interpolation polynomial according to the present invention It is a graph including an extension section (hereinafter, polynomial graph).

도 2의 그래프는 측정 구간을 벗어난 연장 구간을 포함한 R"에서의 측정 원리를 보여준다. The graph of FIG. 2 shows the measurement principle at R ″ including an extension section outside the measurement section.

도 2를 참조하면, 종래의 OTDR 방법의 경우 일정한 시간 간격으로 나누어 각 위치 별로 1:1로 계산되는 측정 온도를 연결하여 선형 그래프(FO-2)로 표현한 것이므로, 그래프를 구성하는 데이터는 서로 독립적이다. 따라서 연장 구간 선상에서의 위치 값(c')이 주어지더라도 선형 그래프에서는 F(c')의 적절한 값을 구할 수 없고, 단지 선형 그래프에 의한 추정 값이 된다. Referring to FIG. 2, in the conventional OTDR method, since the measurement temperature divided by a predetermined time interval and calculated by 1: 1 for each position is expressed as a linear graph (FO-2), the data constituting the graph are independent of each other. to be. Therefore, even if the position value c 'on the extended section line is given, an appropriate value of F (c') cannot be obtained in the linear graph, but only an estimated value based on the linear graph.

그러나 본 발명에 따라 라그랑지 보간 다항식을 이용한 다항식 그래프(FL-2)를 구성하고 있는 데이터는 각 위치 및 측정된 온도에 대해 종속적이기 때문에 연장 구간 선상의 임의의 위치 값(c')이 존재하더라도 F(c')의 측정 온도 값을 유추하여 표현할 수 있다. 또한 작은 구간으로 나눌 경우에, 본 발명에 따라 라그랑지 보간 다항식을 이용하는 경우, 인접한 위치에서 온도가 급격히 변하는 구간은 없고, c'의 위치에서 결정되는 온도 값은 이전의 측정 데이터에 영향을 받는다. 따라서 보간 다항식을 이용하는 경우, 측정 구간을 벗어난 연장 구간 선상에서 실제 측정하지 않더라도 이전의 값을 추정하여 산출이 가능하다. However, since the data constituting the polynomial graph (FL-2) using the Lagrange interpolation polynomial according to the present invention is dependent on each position and the measured temperature, even if there is any position value c 'on the extension section line, It can be expressed by inferring the measured temperature value of F (c '). In addition, when divided into small intervals, when using the Lagrangian interpolation polynomial according to the present invention, there is no section in which the temperature is rapidly changed in the adjacent position, the temperature value determined at the position of c 'is affected by the previous measurement data. Therefore, in the case of using the interpolation polynomial, it is possible to calculate the previous value by estimating the previous value even if the actual measurement is not performed on the extended section line outside the measurement section.

상기의 구현 내용을 참조로 하여, 주어진 구간(측정된 구간) 내에서 표현되지 않는 임의 구간(상세 구간)에서의 온도 값과, 연장 구간에서의 온도 값을 계산하는 구체적인 방법을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. With reference to the above implementation, a specific method for calculating the temperature value in any section (detailed section) that is not represented in a given section (measured section) and the temperature value in the extended section is shown in FIGS. 3 and 4. Referring to the following.

먼저, 도 3을 참조하여, 주어진 구간(측정된 구간) 내에서 표현되지 않는 임의 구간(상세 구간)에서의 온도 값을 측정(추정)하는 방법을 설명한다.
First, a method of measuring (estimating) a temperature value in an arbitrary section (detailed section) that is not represented within a given section (measured section) will be described with reference to FIG. 3.

도 3에서, In Figure 3,

TR : 전체 측정 구간TR: the whole measurement section

Px : 전체 측정 구간 내의 임의의 거리 데이터Px: Arbitrary distance data within the entire measurement interval

F(Px) : 전체 측정 구간 내의 거리 데이터에 따른 온도 데이터 F (Px): Temperature data according to the distance data within the entire measurement section

P1, P2, P3 : 전체 측정 구간 내의 임의의 연속된 거리 데이터P1, P2, P3: any continuous distance data within the entire measurement interval

DN1 : P1, P2, P3의 거리 데이터를 포함하는 거리 데이터 군DN1: Distance data group including distance data of P1, P2, P3

DN2 : P2, P3, P4의 거리 데이터를 포함하는 거리 데이터 군DN2: Distance data group including distance data of P2, P3, P4

F(P1), F(P2), F(P3), F(P4) : P1, P2, P3, P4의 거리 데이터에 의해 도출된 온도 데이터 F (P1), F (P2), F (P3), F (P4): Temperature data derived from the distance data of P1, P2, P3, P4

F(DN1) : 좌표 (P1, F(P1)), (P2, F(P2)), (P3, F(P3))로 형성되는 보간 다항식 F (DN1): Interpolation polynomial formed by coordinates (P1, F (P1)), (P2, F (P2)), (P3, F (P3))

F(DN2) : 좌표 (P2, F(P2)), (P3, F(P3)), (P4, F(P4))로 형성되는 보간 다항식이다.
F (DN2): Interpolation polynomial formed by coordinates (P2, F (P2)), (P3, F (P3)), (P4, F (P4)).

먼저, 측정 전체 구간(TR)에 대한 거리와 온도의 데이터들은 예를 들어 OTDR 방법에 의해 얻어지거나, 계측기를 통한 실제 측정에 의해 얻어질 수 있다. 이하에서는 OTDR 방법에 의해 얻어진 데이터를 예로 들어 설명한다. First, the data of the distance and the temperature for the entire measurement section TR can be obtained, for example, by the OTDR method or by the actual measurement through a measuring instrument. Hereinafter, the data obtained by the OTDR method will be described as an example.

OTDR 방법에 의해, 거리 데이터들에 따라 1:1로 계산되는 온도 데이터를 산출한다. 사용자(측정자)에 의해 전체 측정 구간(TR) 내의 임의의 거리에서 원하는 온도를 얻으려고 할 경우, 다음과 같이 계산할 수 있다. By the OTDR method, temperature data calculated 1: 1 is calculated according to the distance data. When a user (measurer) wants to obtain a desired temperature at an arbitrary distance within the entire measurement section TR, it can be calculated as follows.

이때, 원하는 임의의 거리 데이터를 Px라고 하자. 거리 Px에 대한 온도 값 산출을 위해 Px가 속한 위치 범위를 찾는다. 위치 범위 검색 시에는 상기한 바와 같이 OTDR로 측정된 일정한 간격을 갖는 거리 데이터를 이용할 수 있다. 도 3에 보인 바와 같이, Px의 위치가 P2와 P3 사이에 존재한다고 가정하면, P1, P2, P3의 거리 데이터 군으로 형성되는 DN1의 값을 이용하여 아래의 라그랑지 3차 다항 기본 식(E1)에서 F(Px)를 포함한 다항식(F(DN1))을 구할 수 있다.
At this time, let arbitrary distance data desired be Px. To calculate the temperature value for the distance Px, find the position range that Px belongs to. When searching for the location range, distance data having a predetermined interval measured by OTDR may be used as described above. As shown in FIG. 3, assuming that the position of Px exists between P2 and P3, the Lagrangian third order polynomial basic equation (E1) is obtained by using the value of DN1 formed by the distance data group of P1, P2, and P3. ), We can obtain a polynomial (F (DN1)) including F (Px).

P(x) = y0L0(x)+y1L1(x)+y2L2(x) ....... (E1)
P (x) = y 0 L 0 (x) + y 1 L 1 (x) + y 2 L 2 (x) ....... (E1)

또한 Px는 P2, P3, P4의 거리 데이터 군으로 형성되는 DN2의 값을 이용하여 라그랑지 3차 다항 기본 식(E1)에서 F(Px)를 포함한 다항식(F(DN2))을 구할 수 있다. In addition, Px can obtain a polynomial (F (DN2)) including F (Px) in the Lagrange third-order polynomial basic formula (E1) using the value of DN2 formed by the distance data group of P2, P3, and P4.

그리고 상기 구해진 2개의 다항식, 즉 F(DN1) 및 F(DN2) 다항식을 연립을 하면, F(Px)라는 최종 다항식을 얻을 수 있고, 상기 최종 다항식을 통해 거리 Px에 대한 온도 데이터를 얻을 수 있다. When the two polynomials, ie, F (DN1) and F (DN2) polynomials, are obtained, a final polynomial called F (Px) can be obtained, and temperature data for a distance Px can be obtained through the final polynomial. .

위와 같이 P1, P2, P3, P4를 통해 2개의 3차 다항식을 구하고, 이를 통해 상세 구간 내의 임의의 지점 Px에 대한 온도를 구할 수 있다. 또한, 다른 예로서, 3개의 지점에 대한 주어진 데이터를 통해 1개의 다항식을 구하고, 이를 통해 상세 구간 내의 임의의 지점에 대한 온도를 구할 수 있다. As described above, two third order polynomials are obtained through P1, P2, P3, and P4, and through this, temperature for any point Px in a detailed section can be obtained. Also, as another example, one polynomial can be obtained from given data for three points, and the temperature for any point in the detail interval can be obtained through this.

구체적인 일례를 들어, 측정 구간(위치) 1 ~ 3 범위 내(시작점 : 1, 끝점 : 3)에서 측정 데이터(주어진 값)가 (1, 2), (2, 4), (3, 3)이라고 가정할 때, 상기 주어진 값을 이용하여 보간 다항식을 구하면 다음과 같다. As a specific example, the measurement data (given value) is within (1, 2), (2, 4), (3, 3) within the measurement interval (position) 1 to 3 (starting point: 1, end point: 3). Assuming that the interpolated polynomial is obtained using the values given above,

먼저, 주어진 값 y0 = 2, y1 = 4, 및 y2 = 3을 상기 수학식 1에 대입하면, 아래의 2차 보간 다항식이 구해진다.
First, by substituting the given values y 0 = 2, y 1 = 4, and y 2 = 3 into Equation 1, the following quadratic interpolation polynomial is obtained.

Figure pat00007

Figure pat00007

그리고 수학식 2를 전개하면, And if you expand equation (2),

Figure pat00008
,
Figure pat00008
,

Figure pat00009
,
Figure pat00009
,

Figure pat00010
Figure pat00010

이다.
to be.

다음으로, 상기 2차 보간 다항식에 각각의 L0(x), L1(x) 및 L2(x)의 값을 대입하여 구하면 다음과 같다.
Next, substituting the values of L 0 (x), L 1 (x) and L 2 (x) into the second-order interpolation polynomials is as follows.

Figure pat00011

Figure pat00011

이때, 측정 구간(1 ~ 3) 내의 위치로서, 일례를 들어 1.5 위치(지점)에서의 온도를 알고자 하는 경우, 상기 구해진 최종 2차 보간 다항식에 x = 1.5를 대입하면, P2(x) 값은 "3.375"로 계산된다. 즉, 1.5 위치(지점)에서의 온도는 "3.375"가 된다.
At this time, for example, to know the temperature at the 1.5 position (point) as the position in the measurement interval 1 to 3, if x = 1.5 is substituted into the final quadratic polynomial obtained, P 2 (x) The value is calculated as "3.375". That is, the temperature at the 1.5 position (point) becomes "3.375".

다음으로, 도 4를 참조하여 연장 구간에서의 온도 값을 측정(추정)하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
Next, a method of measuring (estimating) a temperature value in an extension section will be described with reference to FIG. 4.

도 4에서, In Figure 4,

TR : 전체 측정 구간TR: the whole measurement section

Px' : 전체 측정 구간 내의 임의의 거리 데이터Px ': arbitrary distance data within the entire measurement interval

F(Px') : 전체 측정 구간 내의 거리 데이터에 따른 온도 데이터F (Px '): Temperature data according to the distance data in the entire measurement section

P1', P2', P3', P4' : 전체 측정 구간 내의 임의의 연속된 거리 데이터P1 ', P2', P3 ', P4': any continuous distance data within the entire measurement interval

DN1' : P2', P3', P4'의 거리 데이터를 포함하는 거리 데이터 군DN1 ': distance data group including distance data of P2', P3 ', P4'

DN3 : P2', P3', P4', Px'의 거리 데이터를 포함하는 거리 데이터 군DN3: Distance data group including distance data of P2 ', P3', P4 ', Px'

F(P1'), F(P2'), F(P3'), F(P4') : P1', P2', P3', P4'의 거리 데이터에 의해 도출된 온도 데이터F (P1 '), F (P2'), F (P3 '), F (P4'): Temperature data derived from the distance data of P1 ', P2', P3 ', P4'

F(DN1') : 좌표 (P2', F(P2')), (P3', F(P3')), (P4', F(P4'))로 형성되는 보간 다항식F (DN1 '): Interpolation polynomial formed by coordinates (P2', F (P2 ')), (P3', F (P3 ')), (P4', F (P4 '))

F(DN3) : 좌표 (P2', F(P2')), (P3', F(P3')), (P4', F(P4')), (Px', F(Px'))로 형성되는 보간 다항식F (DN3): Coordinates (P2 ', F (P2')), (P3 ', F (P3')), (P4 ', F (P4')), (Px ', F (Px')) Interpolation polynomials formed

S1 : P3'에서 Px'의 구간에서 F(DN1')의 다항식의 면적S1: Area of the polynomial of F (DN1 ') in the interval P3' to Px '

S2 : P2'에서 Px'의 구간에서 F(DN3)의 다항식의 면적S2: Area of the polynomial of F (DN3) in the interval P2 'to Px'

S3 : P2'에서 P3'의 구간에서 F(DN3)의 다항식의 면적이다.
S3 is the area of the polynomial of F (DN3) in the interval P2 'to P3'.

먼저, 상기한 바와 같이 측정 전체 구간(TR)에 대한 거리와 온도의 데이터들은 예를 들어 OTDR 방법에 의해 얻어지거나, 계측기를 통한 실제 측정에 의해 얻어질 수 있다. 아래에서는 OTDR 방법에 의해 얻어진 데이터를 사용하는 것을 예로 들어 연장 구간에서의 온도를 계산하는 방법을 설명한다. First, as described above, data of the distance and the temperature for the entire measurement section TR may be obtained by, for example, the OTDR method or by actual measurement by a measuring instrument. The following describes a method of calculating the temperature in an extended section, taking the example of using data obtained by the OTDR method.

OTDR 방법에 의해, 거리 데이터들에 따라 1:1로 계산되는 온도 데이터를 산출한다. 사용자에 의해 전체 측정 구간(TR) 밖의 임의의 거리에서 원하는 온도를 구하고자 할 경우, 다음과 같이 계산할 수 있다. By the OTDR method, temperature data calculated 1: 1 is calculated according to the distance data. When a user wants to obtain a desired temperature at an arbitrary distance outside the entire measurement section TR, it can be calculated as follows.

이때, 원하는 임의의 거리 데이터를 Px'라고 한다. 거리 Px'에 대한 온도 값인 F(Px'), 즉 알 수 없는 값을 구하기 위해서 주어진 좌표를 이용하여 보간 다항식을 구한다. 연장 구간에서의 온도를 구함에 있어서, 상기 도 3을 통해 설명한 바와 같이, 전체 측정 구간(TR)에서의 보간 다항식을 구하고, 상기 구해진 보간 다항식을 이용하여 연장 구간에서의 임의의 거리 데이터 Px'에 대한 온도를 구할 수 있지만, 연장 구간에서의 온도를 구함에 있어서 바람직하게는 다음과 같이 면적을 활용하여 구하면 보다 정확한 온도를 계산할 수 있다. At this time, desired arbitrary distance data is called Px '. The interpolation polynomial is obtained using the given coordinates to find the temperature value F (Px '), that is, the unknown value for the distance Px'. In calculating the temperature in the extension section, as described with reference to FIG. 3, the interpolation polynomial in the entire measurement section TR is obtained, and the arbitrary interpolation polynomial in the extension section is used to determine the arbitrary distance data Px 'in the extension section. Although it is possible to obtain a temperature for the temperature, it is possible to calculate a more accurate temperature by using the area as follows.

즉, 거리 Px'에 대한 온도 값인 F(Px')을 구하기 위해, 주어진 좌표를 이용하여 보간 다항식을 구하고, 그 다항식을 이용하여 면적을 구한 다음, 상기 면적을 이용하여 F(Px')의 값을 구한다. That is, to find F (Px '), which is a temperature value for the distance Px', an interpolation polynomial is obtained using the given coordinates, the area is obtained using the polynomial, and then the value of F (Px ') is used. Obtain

도 4를 참조하여 구체적으로 설명하면, 우선 P3', P4', Px'에 대한 데이터 군인 DN1'에 대해서 F(Px')를 포함한 보간 다항식(F(DN1'))을 구한다. 상기 구해진 다항식(F(DN1'))을 이용하여 P3'에서 Px'까지 면적을 구한다. 즉, 구해진 다항식(F(DN1'))을 적분하여 P3'에서 Px'까지 면적을 구한다. 이때, 구해진 면적을 S1이라 한다. Referring specifically to FIG. 4, first, an interpolation polynomial F (DN1 ') including F (Px') is obtained for the data soldier DN1 'for P3', P4 ', and Px'. The area is calculated from P3 'to Px' using the obtained polynomial (F (DN1 ')). That is, the area from P3 'to Px' is obtained by integrating the obtained polynomial F (DN1 '). The area obtained at this time is called S1.

다음으로, P2'에서 Px까지의 데이터 군인 DN3에 대해서 F(Px')를 포함한 보간 다항식(F(DN3))을 구한다. 상기 구해진 다항식(F(DN3))을 이용하여 P2'에서 Px'까지의 면적을 구한다. 이때, 구해진 면적을 S2라고 한다. Next, an interpolation polynomial F (DN3) including F (Px ') is obtained for the data soldier DN3 from P2' to Px. The area from P2 'to Px' is obtained using the obtained polynomial (F (DN3)). The area obtained at this time is called S2.

또한 보간 다항식(F(DN3))에서 P2'에서 P3'까지의 면적을 S3이라고 한다.In addition, the area from P2 'to P3' in the interpolation polynomial (F (DN3)) is called S3.

이때, 상기 각각 구한 면적은 S2 = S3 + S1의 관계식이 성립하며, 상기 식을 이용하면 F(Px')가 도출된다. 이와 같이, 상기 세 다항식, 즉 면식 S1, S2 및 S3을 통해 얻어진 최종 F(Px')을 이용하여 연장 구간에 존재하는 임의의 거리 Px'에 대한 온도를 얻을 수 있다. In this case, the obtained area is a relational expression of S2 = S3 + S1, and using the above equation, F (Px ') is derived. Thus, the temperature for any distance Px 'existing in the extension section can be obtained using the final F (Px') obtained through the three polynomials, i.e., the planes S1, S2 and S3.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 n+1개의 측정 데이터(주어진 값)를 토대로 라그랑지 보간 다항식(즉, 상기 수학식 1 및 2)을 이용하여 1개 또는 2개 이상의 n차 보간 다항식을 구하고, 상기 구해진 다항식을 이용하여 온도의 측정(계산)이 가능하다. 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이 측정 구간 내의 임의의 지점에 대한 온도, 즉 주어진 값의 사이에 존재하는 임의의 지점에 대한 온도는 물론, 측정 구간 밖의 연장 구간에 존재하는 임의의 지점에 대한 온도의 측정이 가능하다. 그리고 오차가 작아 정확한 온도 분포 측정이 가능하다. As described above, the present invention obtains one or two or more n-order interpolation polynomials using Lagrangian interpolation polynomials (ie, Equations 1 and 2) based on n + 1 measurement data (given values). It is possible to measure (calculate) the temperature using the polynomial obtained above. According to the invention, as described above, the temperature for any point in the measurement interval, i.e. the temperature for any point existing between the given values, as well as the temperature for any point existing in the extension section outside the measurement interval. Can be measured. And the small error allows accurate temperature distribution measurement.

본 발명은 광섬유가 깔려있는 주변의 온도 측정에 유용하게 적용되며, 바람직하게는 송전 또는 배전 케이블의 온도 측정에 유용하게 적용될 수 있다. 그리고, 상기 송전/배전 케이블의 온도 측정을 통해 송/배전의 용량 제어, 케이블의 열화 등에 의해 생기는 부분적인 고열 발생 장소를 감지할 수 있다. The present invention is usefully applied to the measurement of the temperature around the optical fiber is laid, preferably to the temperature measurement of the power transmission or distribution cable. And, by measuring the temperature of the transmission / distribution cable, it is possible to detect the location of the partial high heat generated by the capacity control of the transmission / distribution, deterioration of the cable.

Claims (2)

서로 다른 n+1(n은 1 이상의 정수이다)개의 데이터(위치에 따른 온도)를 통해 하기 수학식 1을 이용하여 n차 보간 다항식을 구하고, 상기 구해진 n차 보간 다항식을 이용하여 임의의 위치에 대한 온도를 계산하는 단계를 포함하는 광섬유를 이용한 온도 측정방법:

[수학식 1]
Figure pat00012

위 수학식 1에서,
x = 온도를 측정하고자 하는 임의의 위치이고,
Pn(x) = 임의의 위치(x)에서의 온도이며,
yi = n+1개의 위치에서 주어진 함수 값(온도)이고,
Li(x)는 아래의 수학식 2로 표현된다.

[수학식 2]
Figure pat00013

The nth interpolation polynomial is obtained from the following n + 1 (n is an integer greater than or equal to 1) data (temperature according to the position) using Equation 1 below, and the arbitrary position is obtained using the obtained nth interpolation polynomial. Temperature measurement method using an optical fiber comprising the step of calculating the temperature for:

[Equation 1]
Figure pat00012

In Equation 1 above,
x = any location where temperature is to be measured,
P n (x) = temperature at any position (x),
y i = the given function value (temperature) at n + 1 positions,
L i (x) is represented by Equation 2 below.

&Quot; (2) "
Figure pat00013

제1항에 있어서,
상기 광섬유를 이용한 온도 측정방법은 송전 또는 배전 케이블의 온도 측정방법인 것을 특징으로 하는 광섬유를 이용한 온도 측정방법.
The method of claim 1,
The temperature measuring method using the optical fiber is a temperature measuring method using the optical fiber, characterized in that the temperature measuring method of the transmission or distribution cable.
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