CN101278177B - 传感器及使用该传感器的干扰测定方法 - Google Patents

传感器及使用该传感器的干扰测定方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及具有下述构造的传感器等，该构造用于实现在包含低温区域的较宽温度范围内进行准确的温度测定，同时分别且准确地判别被测定物中产生的温度变化及应变。该传感器具备：激光光源；传感器部，其包含多条传输来自激光光源的激光的波导通路；检测部；以及解析部。检测部检测从传感器部得到的多个布里渊频谱。解析部根据对检测出的各个布里渊频谱进行表征的参数的变动，确定传感器部的温度及在该传感器部中产生的应变中的至少任一个的测定值。特别是，传感器部具有用于使布里渊频谱相对于干扰的变化在多条波导通路之间不同的结构。这样，通过同时监视在多条波导通路之间表现出不同变化的布里渊频谱，不仅使包含低温区域的较宽温度范围中的温度测定，而且使应变及温度的区分也可以准确地进行。

Description

传感器及使用该传感器的干扰测定方法
技术领域
本发明涉及一种传感器以及使用该传感器的干扰测定方法，其利用使激光在内部传输的波导通路作为检测外力、热量等干扰的探针，通过监视由该波导通路输出的布里渊散射光的频谱(以下称为“布里渊频谱”)，测定该波导通路的温度(或温度分布)及在该波导通路中产生的应变(或应变分布)中的至少任一个。 
背景技术
已知利用光纤作为干扰检测用探针，测定该光纤的温度或应变的装置。这种测定装置，是利用对从光纤检测出的布里渊散射光的频谱的监视技术，通过将该光纤安装于被测定物或设置于该被测定物附近，可以将该被测定物的应变或温度变化作为施加于该光纤的干扰进行测定。 
例如，非专利文献1中公开了以下技术：在测定被测定物的温度时，向光纤输入规定的单色光，检测从该光纤得到的布里渊频谱，根据与检测出的布里渊频谱的峰值频率(以下简称为“峰值频率”)相关的信息测定温度。此外，所谓布里渊散射，是光纤中由光与声波的相互作用而使该光散射的非线性现象的一种。 
记载于非专利文献1中的测定技术，基于通过检测布里渊散射光而得到的布里渊频谱随光纤温度而变化的感测原理。特别是，在非专利文献1中记载了布里渊频谱的峰值频率在230～370K附近的温度区域中，相对于温度以线性变化。 
另一方面，非专利文献2中记载了，在60K～90K附近，表示峰值频率与温度间的关系的曲线具有极值，布里渊频谱的线宽(以下称为“频谱线宽”)相对于温度以线性变化。 
另一方面，在应变测定中，当前，作为检测各种构造物等中的 作为破坏、破损等异常情况的预兆而产生的应变的方法，已知例如利用电阻相对于应变的变化的应变规等。然而，使用这种应变规的测定方法，存在电力损耗或易受外界的电磁干扰的问题。因此，在该应变测定中，将光纤或包含该光纤的光缆用于干扰检测用探针的、利用布里渊散射光的应变测定也受到关注。特别是，由于利用布里渊散射光的应变测定适用于测定应变分布，且可以高分辨率地测定，所以可以期待用于高楼或桥梁等构造物的应变诊断。此外，利用这种布里渊散射光的应变测定，是基于布里渊频谱的峰值频率相对于因外力而在光缆中产生的应变的大小以线性变化的感测原理。 
作为利用从光缆得到的布里渊散射光的应变测定方法，已知例如BOTDA(Brillouin Optical Time Domain Analysis)、BOCDA(Brillouin Optical Correlation Domain Analysis)等。 
专利文献1中作为应变检测用探针公开了，将光纤及低热膨胀线材由被覆材一体化而形成的光缆。该光缆构成为，使光纤经由被覆材与具有低热膨胀系数的线材一体化，耐热膨胀、热收缩，可以减少温度的干扰。该专利文献1中记载的应变测定，假定使用BOTDA等进行测定。BOTDA是利用后方散射光的测定方法，距离分辨率约为1m左右。 
另外，相对于上述专利文献1的BOTDA的约1m的距离分辨率，在非专利文献3中示出了可以实现小于或等于10cm的距离分辨率的测定方法(BOCDA)。BOTDA、BOCDA均必须两端入射，即从光纤的一端入射探测光，而从该光纤的另一端入射泵浦光。 
图1是表示使用光缆的BOCDA方式的现有应变测定***的概略结构图。图中，BOCDA方式的应变测定***具备：作为光源的LD(激光二极管)101；耦合器102，其将光信号进行均匀分配；隔离器103，其使光向一个方向通过而不能向反方向通过；放大器104，其将光信号放大；光循环器105，其具有3个端口，并且分别仅耦合至相邻的1个端口；作为感光元件的PD(光电二极管)106；以及光缆110，其仅包含1根作为光波导通路的光纤111，作为传感器部起作用。如上所述，BOCDA方式的应变测定必须两端入射，即从光纤111的一 端入射探测光，从该光纤111的另一端入射泵浦光。 
在该BOCDA方式的应变测定***中，通过将泵浦光、探测光以正弦波进行调频，仅在特定位置(相干峰)通过产生受激布里渊散射，从而进行位置解析。通过对产生的泵浦光、探测光进行调频而得到的布里渊频谱，成为仅包含泵浦光和探测光的相位一致、两者频率差恒定的相干峰位置处的干扰信息的频谱。因此，可以测定局部的应变。 
另外，在非专利文献4中，记载了各种光缆中的与布里渊频谱的峰值频率、应变依赖性及温度依赖性相关的数据(参照图2)。 
专利文献1：特开2001-12970号公报 
非专利文献1：Marc Nikles，et al.，″Brillouin gain spectrumcharacterization in Single-Mode optical fibers″，JOURNAL OFLIGHTWAVE TECHNOLOGY，VOL.15，NO.10，1997年10月 
非专利文献2：L.Thevenaz，et al.，″Brillouin gain spectrumcharacterization in optical fibers from 1 to 1000K″，Technical Digest，16th International Conference on Optical Fiber Sensors，October 13-17(2003)，Tu2-2，p.38-41 
非专利文献3：保立和夫、新井宽，“「ポンプ·プロ一ブ時分割発生方式BOCDA光フアイバ歪み分步センシング系における時間ゲ一ト法による测定レンヅの拡大」，信学技報，社団法人  電子情報通信学会，OPE2004-224(2005-02)” 
非专利文献4：Kellie Brown，et al.，″Characterization of opticalfiber for optimization of Brillouin scattering based fiber optic sensor″，Optical Fiber Technology 11(2005)，p.131-145 
发明内容
发明人针对如上所述的现有技术进行研究的结果，发现以下问题。即，关于温度测定，根据上述非专利文献2，在包含60K～90K的小于或等于200K的低温区域内，布里渊频谱的峰值频率随温度呈现非线性变化。因此，在上述非专利文献1所记载的测定技术中，无 法针对低温环境下得到的布里渊频谱的峰值频率，唯一地确定温度。 
此外，根据上述非专利文献2，考虑可以使用布里渊频谱的线宽(频谱线宽)测定温度。然而，该频谱线宽测定误差大，使用该频谱线宽的温度解析精度低。 
另一方面，关于应变测定，上述专利文献1所记载的BOTDA方式或上述非专利文献3所记载的BOCDA方式，因为使光入射至作为干扰检测用探针的光纤的两端，所以应变测定时作业性不佳。即，需要用于从光纤的一端入射探测光并从该光纤的另一端入射泵浦光的两端入射的构造。因此，在使用仅包含一根光纤的光缆时，必须将该光纤的一端绕回至布设端，不仅布设时的作业性不佳，而且测定范围狭窄，且耗费布设费用。 
此外，众所周知，仅包含1根光纤的光缆，同时受到应变和温度的影响。虽然会随被测定物的变形状态或所要求的测定精度而有所不同，但通常多以约1000～3000με的量级测定应变量，布里渊频谱的峰值频率会因应变而变化约50～180MHz。另一方面，温度测定会因使用环境而大幅地不同，一般多在约20～50℃的温度范围进行，该峰值频率会因温度而变化约30～110MHz。这样，由于布里渊频谱的峰值频率多以由应变导致的变化和由温度导致的变化为相同数值的状态进行变化，因此难以区分使干扰检测用探针的光纤受到的应变及温度的影响。 
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种具有下述构造的传感器及使用该传感器的干扰测定方法，上述构造用于使该传感器不仅可在包含低温区域的较宽温度范围内进行准确的温度测定，同时还可以准确辨别温度、应变等干扰的种类。 
本发明涉及的传感器，是作为检测外力、热量等干扰的探针，使用分别传输一种或一种以上的单色光成分的波导通路，通过监视在该波导通路内产生的布里渊散射光的频谱(布里渊频谱)，解析干扰的产生位置、种类及量等的传感器。本发明涉及的传感器，作为基本结构，具备光源、作为干扰检测用探针的传感器部、检测部以及解析部。 
光源是射出规定波长的激光的激光光源。传感器部至少具有第1 及第2波导通路，其分别作为传输来自激光光源的激光的一部分的波导通路。在这里，本发明中的波导通路，是指实质上传输光的芯线区域，本发明中则是示出了由芯线区域及其周围的光学包层区域构成的区域。检测部检测对应于激光的输入而分别从第1及第2波导通路输出的布里渊散射光的频谱。解析部根据对由检测部检测出的第1及第2波导通路各自的布里渊频谱进行表征的参数的变动，确定传感器部中的温度及因受到干扰而在该传感器部中产生的应变的至少任一个的测定值。 
特别是，传感器部具备用于使第1及第2波导通路间相对于干扰得到的布里渊频谱的变化不同的构造。这样，作为使多个波导通路间布里渊频谱的变化不同的构造之一，可以使第1及第2波导通路分别具有不同的布里渊散射特性，具体地说，采用当受到同一干扰时布里渊频谱表现出不同变化的不同种类的波导通路。另外，作为使多个波导通路间布里渊频谱的变化不同的其它构造，可以采用多条具有相同布里渊散射特性的波导通路，另一方面，使施加于上述多条波导通路的干扰的影响不同。无论哪种情况，均可以同时监视对施加于传感器部的干扰表现出不同变化的布里渊频谱。 
此外，表征布里渊频谱的参数中，包含该布里渊频谱的峰值频率(峰值频率)及该频谱的线宽(频谱线宽)。另外，激光光源可以具备下述构造，即，该激光光源射出被引导至第1波导通路中的第1波长的激光、和被引导至第2波导通路中的与该第1波长不同的第2波长的激光。 
传感器部可以包含第1及第2光纤，第1及第2光纤分别具备沿着规定轴延伸的芯线区域及设置于该芯线区域的外周的包层区域。在该情况下，第1光纤的芯线区域相当于上述第1波导通路。此外，第2光纤的芯线区域相当于上述第2波导通路。 
传感器部可以包含具有多个芯线区域的光纤，在该多个芯线区域中，第1芯线区域相当于上述第1波导通路，第2芯线区域相当于上述第2波导通路。包层区域设置为同时覆盖上述第1及第2芯线区域，该情况下，包层区域作为用于保持第1及第2波导通路各自的长 度方向的相对位置的保持构造起作用。 
作为具有各不相同的布里渊散射特性的波导通路，传感器部中的第1及第2波导通路，具有与布里渊频谱的峰值频率相关的温度依赖性各不相同的布里渊散射特性。特别是，为了可以在小于或等于200K的低温区域准确地测定温度，优选传感器部中的第1及第2波导通路具有下述布里渊散射特性，即，代表与该峰值频率相关的温度依赖性的曲线的极值温度彼此不同。另外，传感器部中的第1及第2波导通路也可以具有下述布里渊散射特性，即，与布里渊频谱的频谱线宽相关的温度依赖性彼此不同。 
传感器部可以具有用于沿规定方向同时保持第1及第2波导通路的保持构造。特别是，优选传感器部的保持构造为用于将下述两端光学连接的环形构造，即，与使激光的一部分入射的第1波导通路的一个端部相对的该第1波导通路的另一端、以及与使激光的一部分入射的第2波导通路的一个端部相对的该第2波导通路的另一端。该情况下，可以明显提高向被测定物设置传感器部等时的作业性。 
另外，传感器部具有下述的保持构造，该保持构造是用于分别保持第1及第2波导通路的构造，并且在施加外力时，使第1及第2波导通路分别产生实质上相等的应变。此时，传感器部的保持构造包含：抗张力线，其沿着第1及第2波导通路的长度方向延伸；以及外罩层，其将抗张力线和第1及第2波导通路一起一体地被覆。 
另一方面，传感器部中作为用于准确地区分因温度、应变引起的布里渊频谱变化的构造，也可以是如下保持构造，该保持构造是用于分别保持第1及第2波导通路的构造，并且使传感器部中的温度变化或传感器部中产生的应变的至少任一个，在第1及第2波导通路中彼此不同(使布里渊频谱的变化在多条波导通路间不同的其它构造)。 
该情况下，作为使干扰的影响在第1及第2波导通路间不同的构造，传感器部的保持构造也可以包含将第1及第2波导通路中的一个，以能够沿着其长度方向及径向的至少任一个进行移动的状态保持的松散构造。作为实现该松散构造的方法，优选传感器部的保持构造，包含金属或树脂制的管及内部填充有树脂的管中的任一种，它们收容 上述第1及第2波导通路中的一个。另外，作为使干扰的影响在第1及第2波导通路间不同的其它结构，传感器部的保持构造，可以包含覆盖第1及第2波导通路中的一个的外周的隔热材料。 
此外，传感器部可以具备可使第1光纤及第2根光纤局部地分离的保持构造。该情况下，可以容易地实现上述环形构造。 
解析部根据对由检测部检测出的第1及第2波导通路各自的布里渊频谱进行表征的参数的变动，确定传感器部中的温度或在该传感器部中产生的应变的至少任一种的测定值。具体地说，解析部，根据由检测部检测出的第1及第2波导通路各自的布里渊频谱，提取因施加于传感器部的干扰而得到的布里渊频谱的峰值频率或频移，然后，根据该提取出的频率信息，求出与传感器部中的温度或产生于该传感器部的应变的至少任一种相当的物理量。另外，解析部根据由检测部检测出的第1及第2波导通路各自的布里渊频谱，提取因施加于传感器部的干扰引起的频谱线宽的变化，然后，根据该提取出的线宽变化，求出与传感器部中的温度及产生于该传感器部的应变的至少任一种相当的物理量。 
此外，本发明涉及的干扰测定方法，是通过使用具上述构造的传感器实现的。具体地说，该干扰测定方法具备激光照射步骤、检测步骤以及解析步骤。在激光照射步骤中，将从激光光源射出的规定波长的激光，分别引导至传感器部中包含的第1及第2波导通路中。在检测步骤中，由检测部检测对应于激光的输入而从第1及第2波导通路分别输出的布里渊频谱。在解析步骤中，根据对由检测部检测出的第1及第2波导通路各自的布里渊频谱进行表征的参数的变动，由解析部确定传感器部中的温度及产生于该传感器部的应变的至少任一种的测定值。 
此外，本发明涉及的各实施例，可以通过以下的详细说明及附图更加充分地理解。这些实施例仅为举例说明，并不是限定本发明。 
另外，本发明的进一步的应用范围，可以由以下详细说明而知。然而，详细说明及特定示例是表示本发明的优选实施例，但仅为举例说明，本发明的思想及范围内的各种的变形及改良，根据以下详细说 明，对本领域技术人员来说显然是不言自明的。 
发明的效果 
根据本发明涉及的传感器及干扰测定方法，通过监视从作为干扰检测用探针而准备的布里渊散射特性不同的多条波导通路分别得到的布里渊散射光的频谱，不仅可以在包含小于或等于200K的低温区域的更广的温度范围内准确地进行温度测定，同时还可以准确地检测(测定)施加于传感器部的干扰的种类。 
附图说明
图1是表示使用了光缆的BOCDA方式的现有应变测定***的概略结构的图。 
图2是表示各种光纤的与布里渊频谱的频移、应变依赖性、温度依赖性相关的数据的表。 
图3是表示本发明涉及的传感器的传感器部中使用的光缆的基本构造的剖面图。 
图4是表示传感器部中所含的光纤中的芯线区域的峰值频率的温度依赖性的曲线图。 
图5是表示本发明涉及的传感器的第1实施例的结构的图。 
图6是表示在第1实施例涉及的传感器的传感器部(光缆)所包含的光纤中，芯线区域的布里渊频谱的峰值频率的温度依赖性的曲线图。 
图7是用于说明使用第1实施例涉及的传感器的温度测定方法(本发明涉及的干扰测定方法的第1实施例)的流程图。 
图8是表示本发明涉及的传感器的第2实施例的结构的图。 
图9是用于说明使用第2实施例涉及的传感器的温度测定方法(本发明涉及的干扰测定方法)的流程图。 
图10是表示本发明涉及的传感器的传感器部中适用的光缆的各种构造的剖面图(其一)。 
图11是表示本发明涉及的传感器的传感器部中适用的光缆的各 种构造的剖面图(其二)。 
图12是用于说明本发明涉及的传感器的传感器部(光缆)的设置例的图。 
图13是表示本发明涉及的传感器的传感器部中适用的光缆的一个构造的剖面图(其三)。 
图14是表示本发明涉及的传感器的第3实施例的结构的图。 
图15是表示本发明涉及的传感器的传感器部中适用的光缆的各种构造的剖面图(其四)。 
图16是用于说明第3实施例涉及的传感器(图14)中，对作为传感器部的光缆的Zp点施加应变时的状态的图。 
图17是表示本发明涉及的传感器的传感器部中适用的光缆的各种构造的剖面图(其五)，特别是，表示从被测定物至传感器部的干扰传导方式不同的各种构造的剖面图。 
图18是表示本发明涉及的传感器的传感器部(光缆)中适用的光纤的、芯线区域相对于包层区域的相对折射率差的温度依赖性的曲线图。 
图19是表示本发明涉及的传感器的传感器部中适用的光缆的一个构造的剖面图(其六)，是表示在构成作为传感器部的光缆的2根光纤中，使一根光纤由低热传导系数的隔热部件包覆的构造的剖面图。 
具体实施方式
以下，参照图3至19详细说明本发明涉及的传感器及干扰测定方法的各实施例。此外，在附图的说明中，对相同的要素、相同的部位标注相同标号，省略重复说明。 
首先，作为本发明涉及的传感器的传感器部(干扰检测用探针)的具有代表性的适用例，使用图3对光缆进行说明。此外，图3是表示本发明涉及的传感器的传感器部中使用的光缆10的基本构造的剖面图。该作为干扰检测用探针而使用的光缆10，如图3(a)所示，具备2根光纤12A、12B、以及一体地包覆上述光纤12A、12B的光缆外罩11。此外，这2根光纤12A、12B分别如图3(b)所示，具备沿 规定轴延伸的芯线区域121、以及设置于该芯线区域121的外周的包层区域122，芯线区域121作为光波导通路起作用。 
如果规定波长的激光入射至光纤12A、12B各自的芯线区域121内，则从上述光纤12A、12B分别输出布里渊散射光。布里渊散射光以如下方式产生。即，在光纤中传播泵浦光时，因泵浦光而在光纤中产生声波。由于该泵浦光与声波的相互作用，在与泵浦光的行进方向相反的方向产生被降频转换的散射光(斯托克斯光)。该散射光即为布里渊散射光。 
布里渊散射光的频谱(布里渊频谱)以下述式(1)的洛伦兹型频谱表示。 
[式1] 
g B ( v ) = g 0 1 + { 2 ( v - v B ) / Δv B } 2 · · · ( 1 )
本式(1)表示某个频率v时的布里渊频谱的强度。g0、vB及ΔvB 是表征布里渊频谱的参数，分别是布里渊频谱中的频谱强度峰值、频谱峰值频率以及频谱线宽。 
布里渊频谱随光纤12A、12B的温度而变化。图4是对于分别从传感器部中包含的光纤12A、12B得到的布里渊频谱，表示其峰值频率vB的温度特性的曲线图。在图4中，横轴表示温度T，纵轴表示分别从光纤12A、12B得到的布里渊频谱的峰值频率vB(T)。横轴的温度范围为包含60K～90K的小于或等于200K的低温区域。在曲线图中，曲线LA表示光纤12A的布里渊频谱的峰值频率vB(T)，曲线LB表示光纤12B的布里渊频谱的峰值频率vB(T)。 
光纤12A、12B各自的布里渊频谱的峰值频率vB(T)在60K～90K附近具有互不相同的极值，在小于或等于约200K的低温区域内，随温度T以非线性变化。即，布里渊频谱的峰值频率vB(T)在60K～90K附近相对于温度T的变化率小，而在低温区域的60K～90K附近以外的区域，该峰值频率vB(T)相对于温度T的变化率较大。 
曲线LA在极值温度TA具有以点X表示的极值。另外，曲线LB 在极值温度TB具有以点Y表示的极值。例如，如果在光缆10为极 值温度TB这一温度时，使泵浦光入射至该光缆10，则从光纤12A输出布里渊频谱的峰值频率相应于以点Z表示的数值变化后的布里渊散射光，从光纤12B输出布里渊频谱的峰值频率相应于以点Y表示的数值变化后的布里渊散射光。 
这样，光缆10包含在布里渊频谱的峰值频率vB(T)的温度依赖性中达到极值的温度各不相同的光纤12A、12B。即，光缆10由具有各不相同的布里渊散射特性的光纤12A、12B(布里渊频谱的温度依赖性不同)构成。 
在各个光纤12A、12B中，为了使布里渊频谱的峰值频率vB(T)的温度依赖性中达到极值的温度不同，可以通过在光纤12A、12B间，变更掺杂剂的种类、掺杂剂的添加浓度或折射率分布而实现。例如，光纤12A在芯线区域121中的掺杂剂的添加浓度为0，极值温度TA 为60K左右。光纤12B在芯线区域121中的掺杂剂的添加浓度为20％，极值温度TB为90K左右。 
(传感器的第1实施例) 
下面，对第1实施例涉及的传感器进行说明，其作为干扰检测用探针具备具有上述构造的光缆10。此外，图5是表示本发明涉及的传感器的第1实施例的结构的图。以下，对该第1实施例涉及的传感器的温度测定进行详述。图5所示的第1实施例涉及的传感器1，具备作为传感器部使用的光缆10、BOTDR(Brillouin Optical TimeDomain Reflectometry)装置13以及温度解析部14(解析单元)，以测定被测定物5的温度。如上所述，光缆包含光纤12A、12B，上述光纤12A、12B分别具备芯线区域，作为具有不同的布里渊散射特性的两种波导通路。 
BOTDR装置13具备光源15及检测部16。该BOTDR装置13与光缆10的一端连接，作为时间的函数来测定从该光缆10中包含的光纤12A、12B输出的布里渊散射光。 
光缆10中包含的光纤12A、12B各自的芯线区域中，分别输入由光源15输出的泵浦光，另一方面，输出包含布里渊散射光的后方 散射光。光缆10以该光缆10的一部分与被测定物5的表面接触的状态设置。在该第1实施例中，光缆10以蛇行的状态设置于被测定物5的表面。 
通过将光缆10这样配置，使该光缆10的大部分都与被测定物5接触。分别对各光纤12A、12B进行保持，使其沿着该光缆10的长度方向相互之间温度大致相同。 
检测部16每隔单位时间，检测从光缆10中包含的光纤12A、12B的泵浦光入射端面侧(光纤12A、12B各自的芯线区域的端面)分别输出的布里渊散射光的频谱。检测部16将表示检测出的布里渊频谱中的峰值频率的检测结果输出至温度解析部14。即，检测部16输出对应于光纤12A的第1检测结果及对应于光纤12B的第2检测结果。在这里，布里渊频谱的峰值频率会与泵浦光的频率联动地变化。另外，泵浦光的频率随光源的温度等变化而变化。因此，通过使布里渊频谱的峰值频率成为相对于泵浦光频率的频差(频移)，可以提高测定精度。 
温度解析部14根据由检测部16输出的第1及第2检测结果，解析设置光缆10的环境的温度、即被测定物5的温度。温度解析部14具备存储部17、提取部18及确定部19。 
存储部17将表示泵浦光频率与布里渊频谱的峰值频率的频差(以下简称“频移”)的第1频移信息及第2频移信息，与表示温度的温度信息相关联而存储。 
关于存储部17所存储的信息，使用图6更详细地说明。图6是表示第1实施例涉及的传感器1的传感器部中使用的光纤12A的布里渊频谱频移的温度特性的曲线图。在该图6所示的温度特性曲线图中，在频移v1为极小值时，1个温度与1个频移v1相对应。另外，在图6所示的温度特性曲线图中，在高于T1H的温度区域，也存在1个频移值仅对应1个温度的区域。在上述情况下，对于光纤12A，由存储部17存储与表示1个布里渊频谱频移v1的第1频移信息相关联的1个温度信息t1。 
另外，在图6所示的温度特性曲线图中，频移v2与两个温度T1L、 T1H相对应。该情况下，对于光纤12A，由存储部17存储与表示1个频移v2的第1频移信息相关联的2个温度信息t1L、t1H。相同地，关于光纤12B，在1个布里渊频谱频移的数值与温度一一对应时，存储与表示1个布里渊频谱频移的第2频移信息相关联的1个温度信息t2。另外，在1个布里渊频谱频移的数值对应2个温度时，存储与表示1个布里渊频谱频移的第2频移信息相关联的2个温度信息t2L、t2H。 
回到图5，提取部18分别提取以与由检测部16输出的第1及第2检测结果分别对应的第1及第2频移信息相关联的状态，由存储部17存储的1个或2个温度信息。然后，提取部18将提取出的温度信息输出至确定部19。 
确定部19根据输出的温度信息确定光缆10的温度。如果由提取部18输出关于光纤12A的1个温度信息t1及关于光纤12B的1个温度信息t2，则确定部19将温度信息t1所示的温度T1和温度信息t2所示的温度T2的平均值确定作为光缆10的温度。如果输出关于光纤12A的1个温度信息t1及关于光纤12B的2个温度信息t2L、t2H，则确定部19将温度信息t1所示的温度T1、和温度信息t2L、t2H 中更接近温度t1的那个温度的平均值，确定作为光缆10的温度。 
如果输出关于光纤12A的2个温度信息t1L、t1H及关于光纤12B的1个温度信息t2，则确定部19经过与上述确定过程相同的过程，确定光缆10的温度。另外，如果输出关于光纤12A的2个温度信息t1L、t1H及有关光纤12B的2个温度信息t2L、t2H，则确定部19将彼此一致的温度或相互更接近的温度之间的平均值，确定作为光缆10的温度。确定部19根据所确定的光纤测定线缆10的温度解析被测定物5的温度。 
下面，使用图7的流程图，说明作为该第1实施例涉及的传感器1的动作，尤其是测定温度的方法(本发明涉及的干扰测定方法的第1实施例)。此外，图7是用于说明使用了第1实施例涉及的传感器1的温度测定方法的流程图。该第1实施例涉及的干扰测定方法，是使用传感器1测定被测定物5的温度。 
该第1实施例涉及的干扰测定方法，具备存储步骤ST1、检测步骤ST2、以及温度解析步骤ST3，以解析被测定物5的温度。在存储步骤ST1中，预先由存储部17以相互关联的状态存储温度信息和对应于该温度的第1频移信息及第2频移信息。 
在由存储部17存储有温度信息和第1及第2频移信息的状态下，执行检测步骤ST2以及温度解析步骤ST3。首先，在检测步骤ST2中，由检测部16检测通过使泵浦光分别入射至光纤12A、12B，对应于泵浦光的输入而从光纤12A、12B分别得到的布里渊频谱。然后，由检测部16将表示所检测出的光纤12A及光纤12B各自的布里渊频谱频移的第1检测结果及第2检测结果，输出至温度解析部14。 
在温度解析步骤ST3中，由提取部18提取以与对应于第1及第2检测结果的第1及第2频移信息分别相关联的状态，由存储部17存储的第1及第2温度信息。根据提取出的温度信息，由确定部19确定光缆10的温度，根据所确定的温度，解析被测定物5的温度。 
如上所述，在第1实施例涉及的传感器1及使用了该传感器的温度测定方法(第1实施例涉及的干扰测定方法)中，由检测部16检测从布里渊频谱的温度依赖性互不相同的多条波导通路(可以是由共同的包层区域所保持的多个芯线区域，另外也可以是多根光纤各自的芯线区域)分别得到的布里渊频谱。然后根据表征所检测出的布里渊频谱的参数的变动，确定光缆10的温度。因而，即使在小于或等于200K的低温区域，也能够准确地解析被测定物的温度。 
在仅使用1根光纤作为干扰检测用探针的现有技术中，在该光纤在被测定物5的温度附近，布里渊频谱频移能够达到温度特性曲线图中的极值时，无法仅根据从该光纤得到的频移唯一地解析温度。与之相对，在本实施例中，因为根据分别从光纤12A及光纤12B得到的频移进行温度解析，因此即使在包含小于或等于200K这一低温区域的温度范围中，也可以进行准确的温度解析。 
另外，仅在光纤12A及光纤12B的某一个中，在被测定物5的温度附近，布里渊频谱的频移取得极值。因此，即使在从该某一个光纤得到的布里渊频谱频移相对于温度的变化率较小时(灵敏度差时)， 也可以通过基于从另一个光纤得到的、相对于温度高灵敏度地检测出的频移进行温度解析，而测定准确的温度。 
(第1实施例涉及的传感器的变形例) 
在上述第1实施例涉及的干扰测定方法及传感器1中，利用布里渊频谱频移的温度依赖性测定温度，但也可以利用布里渊频谱的频谱线宽的温度依赖性测定温度。该情况下，如图5所示的传感器1所具有的各要素的功能，在以下各点上与第1实施例不同。 
检测部16向温度解析部14输出表示所检测到的布里渊频谱的频谱线宽的检测结果。即，检测部16输出与光纤12A对应的第1检测结果、及与光纤12B对应的第2检测结果。 
温度解析部14根据由检测部16输出的第1及第2检测结果，解析被测定物5的温度。 
存储部17以与第1线宽信息及第2线宽信息相关联的状态存储表示温度的温度信息。所谓第1及第2线宽信息，是表示在所关联的温度信息表示的温度下，从光纤12A及光纤12B分别得到的布里渊频谱的频谱线宽。从光纤12A、12B得到的频谱线宽，随温度而以线性变化。因此，存储部17以使表示1个线宽的第1线宽信息和表示1个温度的温度信息t1相关联的状态进行存储，同时以使表示1个频谱线宽的第2线宽信息和表示1个温度的温度信息t2相关联的状态进行存储。 
提取部18提取温度信息t1、t2，该温度信息t1、t2是以与从检测部16输出的第1及第2检测结果相对应的第1及第2线宽信息分别关联的状态，由存储部17存储的。然后，提取部18将提取出的温度信息t1、t2输出至确定部19。 
确定部19根据输出的温度信息t1、t2，确定光缆10的温度。如果从提取部18输出温度信息t1及温度信息t2，则确定部19将温度信息t1所表示的温度T1及温度信息t2所表示的温度T2的平均值，确定作为光缆10的温度。确定部19根据所确定的光纤测定线缆10的温度，解析被测定物5的温度。 
这样，利用第1实施例涉及的传感器1的变形例进行温度测定的方法，在温度解析步骤ST3中，使用与不受光纤12A、12B的应变量影响的多个频谱线宽相关的信息进行温度解析，因此可以进行更高精度的温度测定。 
另外，即使在温度测定范围比低温区域宽的情况下，或包含布里渊频谱的频谱线宽相对于温度不以线性变化的温度区域的情况下，也可以使用频谱线宽进行被测定物5的温度解析。该情况下，根据与使用布里渊频谱的频移进行温度解析的第1实施例相同的测定方法进行温度解析。即，在对于第1检测结果及第2检测结果中的至少一个检测结果提取出多个温度信息的情况下，将满足下述条件的与第1检测结果相对应的1个温度信息、和与第2检测结果相对应的1个温度信息各自代表的温度的平均值，确定作为光缆10的温度，上述条件为所述温度信息表示出彼此相同的数值或更接近的数值。 
此外，对于从光缆10中所包含的多根光纤12A、12B分别得到的布里渊频谱，其频谱线宽的温度依赖性可以彼此不同。 
另外，作为表征从光缆10得到的布里渊频谱的参数，也可以利用布里渊频谱的峰值频率或频移、和频谱线宽这两者，进行被测定物5的温度解析。该情况下，将如上述第1实施例中所说明的根据布里渊频谱的频移而确定的光缆10的温度、以及如上述变形例中所说明的根据频谱线宽而确定的光缆10的温度间的平均值，最终确定作为该光缆10的温度。这样通过利用与从多根光纤得到的布里渊频谱的峰值频率或频移相关的、以及与频谱线宽相关的信息进行温度解析，可以对被测定物5进行更高精度的温度解析。 
(传感器的第2实施例) 
在上述第1实施例及变形例涉及的传感器1以及使用该传感器的干扰测定方法中，仅测定被测定物5的温度，而在该第2实施例涉及的传感器以及使用该传感器的干扰测定方法中，作为表征布里渊频谱的参数，利用频谱线宽的温度依赖性以及频移的应变依赖性，测定温度及应变。如图8所示，该第2实施例涉及的传感器2，除了作为 干扰检测用探针的光缆10、BOTDR装置13、温度解析部14之外，还具备应变解析部21。 
光缆10所包含的多根光纤12A、12B如上所述，具有布里渊频谱的频移温度依赖性各不相同的布里渊频谱。在该第2实施例中，与第1实施例相同地，光缆10是以蛇行的状态设置于被测定物5的表面。如果被测定物5变形，则与变形的部分接触的光缆10产生变形，同时光纤12A、12B也变形。 
BOTDR 13与上述第1实施例相同地，具备光源15及检测部16。光源15输出泵浦光，并使该泵浦光分别入射至光缆10所包含的光纤12A、12B中。对应于泵浦光的入射，光纤12A、12B分别输出布里渊散射光。检测部16检测由光纤12A、光纤12B分别输出的布里渊频谱。 
检测部16将所检测到的布里渊频谱的检测结果输出至温度解析部14及应变解析部21。检测结果包含第1及第2频移检测结果以及第1及第2线宽检测结果。所谓第1及第2频移检测结果，是表示从光纤12A、12B分别得到的布里渊频谱的频移。另一方面，所谓第1及第2线宽检测结果，是表示从光纤12A、12B分别得到的布里渊频谱的频谱线宽。将第1及第2线宽检测结果输出至温度解析部14，第1及第2频移检测结果输出至应变解析部21。 
温度解析部14与上述第1实施例的变形例相同地，根据由检测部16输出的第1及第2线宽检测结果，确定光缆10的温度。由于频谱线宽不随光缆10的应变大小而变化，因此可以不受该光缆10的应变影响地确定温度。然后，温度解析部14向应变解析部21输出温度解析结果。 
应变解析部21具备应变存储部22、运算部23、应变提取部24、应变确定部25以及温度存储部26，该应变解析部21根据第1、第2频移检测结果及温度解析结果，解析被测定物5的应变。 
即，应变存储部22将第1频移信息及第2频移信息与表示光缆10中产生的应变量的应变信息相互关联而进行存储。该第1频移信息及第2频移信息，是指在特定温度时，光缆10在以上述应变量变 形的状态下，从光纤12A、12B分别获得的布里渊频谱的频移。 
温度存储部26将第1频移信息及第2频移信息与温度信息相互关联而进行存储。 
运算部23通过从由检测部16输出的第1频移检测结果及第2频移检测结果中，减去基于温度解析结果得出的温度作用部分，生成第1应变作用信息及第2应变作用信息。第1及第2频移检测结果分别包含光纤12A、12B的温度作用部分及应变作用部分。第1应变作用信息表示在第1频移检测结果所示的布里渊频谱的频移中，因光纤12A的应变而产生频移的应变作用部分的频移。第2应变作用信息表示在第2频移检测结果所示的布里渊频谱的频移中，因光纤12B的应变而产生频移的应变作用部分的频移。 
首先，运算部23从温度存储部26提取下述第1及第2频移信息，它们与对应于从温度解析部14输出的温度解析结果的温度信息相关联。运算部23利用提取出的第1及第2频移信息，通过从由检测部16输出的第1及第2频移检测结果中，减去基于温度解析结果得到的温度作用部分，生成第1应变作用信息及第2应变作用信息。然后，运算部23将所生成的第1及第2应变作用信息输出至应变提取部24。 
应变提取部24从应变存储部22提取与对应于第1应变作用信息所示的布里渊频谱频移的那个第1频移信息相关联而存储的应变信息，作为第1应变信息。同样地，应变提取部24从应变存储部22提取与对应于第2应变作用信息所示的布里渊频谱频移的那个第2频移信息相关联而存储的应变信息，作为第2应变信息。 
应变确定部25根据第1及第2应变信息，确定光缆10的应变量。具体而言，应变确定部25将第1应变信息所示的应变量与第2应变信息所示的应变量的平均值作为光缆10的应变量。应变确定部25根据所确定的光缆10的应变量，解析被测定物5的应变量。 
下面，作为与该第2实施例相关的传感器2的动作，针对测定温度及应变的方法(本发明涉及的干扰测定方法的第2实施例)，利用图9的流程图进行说明。此外，图9是用于说明使用第2实施例涉及 的传感器2进行温度测定的方法的流程图。与该第2实施例相关的干扰测定方法是使用传感器2测定被测定物5的温度及应变。 
该第2实施例涉及的干扰测定方法，具备存储步骤ST11、检测步骤ST12、温度解析步骤ST13及应变解析步骤ST14。在存储步骤ST11中，由存储部17存储光缆10的温度信息以及第1线宽信息及第2线宽信息。另外，由应变存储部22存储光缆10的应变信息以及第1频移信息及第2频移信息。 
在存储步骤ST11之后的检测步骤ST12中，使泵浦光分别入射至多根光纤12A、12B。由检测部16检测与该泵浦光的入射对应而分别从光纤12A、12B得到的布里渊频谱。然后，由检测部16将表示所检测到的布里渊频谱各自的频谱线宽的第1及第2线宽检测结果，输出至温度解析部14，另一方面，由检测部16将表示频移的第1及第2频移检测结果，输出至应变解析部21。 
然后，在温度解析步骤ST13中，由提取部18提取以与从检测部16输出的第1及第2线宽检测结果所表示的第1第2线宽信息分别相关联的状态，由存储部17存储的温度信息。根据所提取的温度信息，由确定部19确定光缆10的温度。然后，将温度解析结果输出至应变解析部21。 
在温度解析步骤ST13之后的应变解析步骤ST14中，通过从所输入的第1及第2频移检测结果中，分别减去基于温度解析结果得到的温度作用部分，由运算部23生成第1及第2应变作用信息。然后，由应变提取部24从应变存储部22提取与第1及第2应变作用信息相对应的第1及第2应变信息。提取第1及第2应变信息后，由应变确定部25将第1应变信息及第2应变信息分别所表示的应变量的平均值，确定作为光缆10的应变量。然后，由确定部25根据所确定的应变量解析被测定物5的应变。 
通过进行如上所述的干扰测定，可以使用不受应变大小影响的多个频谱线宽，更准确地进行温度解析。另外，由于根据解析出的温度和从布里渊频谱频移的温度依赖性的极值温度各不相同的波导通路(光纤12A、12B各自的芯线区域)得到的布里渊频谱的峰值频率或频移，进行光缆10的应变测定，所以可以实现更高精确的被测定物的应变解析。即，通过利用布里渊频谱的频谱线宽及峰值频率或频移这两者，可以准确地确定光缆10中所含的光纤12A、12B各自的芯线区域中产生的应变及温度。因此，根据该第2实施例涉及的干扰测定方法，可以更准确地解析被测定物5的应变及温度。
本发明不限于上述第1及第2实施例，可以进行各种变形。例如，作为干扰检测用探针而使用的光缆10的结构如图10及11所示，可以进行各种变形。图10及11均是表示在本发明涉及的传感器的传感器部中适用的光缆的各种结构的剖面图。即，如图10(a)所示的光缆10A具备2根光纤12A、12B、光缆外罩31及2根抗张力线(tensionmember)32。2根光纤12A、12B分别位于光缆外罩31的中央部，抗张力线32位于上述光纤12A、12B的两侧。光缆外罩31覆盖2根光纤12A、12B及2根抗张力线32，以薄片状形成。 
图10(b)所示的光缆10B中，在2根光纤12A、12B之间配置抗张力线33，并配置剖面形成为圆形状的缓冲材料34，该缓冲材料34填充覆盖在2根光纤12A、12B及抗张力线33之间。在缓冲材料34周围卷绕压紧带35，在该压紧带35周围配置光缆外罩36。 
图10(c)所示的光缆10C中，在光纤12A周围配置抗张力纤维37，在光纤12B周围也配置抗张力纤维38。而且形成有包覆抗张力纤维37、38这两者的光缆外罩39。 
图11(a)所示的光缆10D为松管型光缆，是在管41内***光纤12A及光纤12B。将光纤12A及光纤12B的周围同时包覆的被覆42，形成为剖面呈圆形，在被覆42周围填充空气或胶状物43。另外，在管41的内壁面和胶状物43之间配置压紧带44。如上述的松管型的光缆10D不易受应变的影响。另外，如图11(b)所示的光缆10E所示，光缆10D中也可以没有被覆42。 
上述光纤12A、12B如图3(b)所示，由芯线区域121及包层区域122构成，但也可以是以紫外线硬化型树脂或塑料树脂等被覆进行包覆的光纤芯线(coated fiber)。另外，包含于光缆10、10A～10E中的光纤也可以是大于或等于3根。 
另外，光缆10也可以如图12所示，对应于被测定物5的形状而设置。此外，图12是用于说明本发明涉及的传感器的传感器部(光缆)的设置例的图。如图12(a)所示，光缆10可以沿被测定物5A的一个方向设置。如图12(b)所示，光缆10可以沿被测定物5B的一个方向设置成两层。另外，光缆10也可以如图12(c)所示，以沿被测定物5C的侧面卷成螺旋状的状态设置。在被测定物是中空物体的情况下，光缆10可以沿着被测定物的内侧面设置。另外，光纤也可埋入构成被测定物的材料中。 
在上述第1及第2实施例中，使用BOTDR装置13以BOTDR法检测布里渊频谱，但也可通过使用BOTDA(Brillouin Optical TimeDomain Analysis)装置的BOTDA法进行布里渊频谱检测。另外，也可通过使用BOCDA(Brillouin Optical Correlation Domain Analysis)装置的BOCDA法进行布里渊频谱检测。在以这些方法检测布里渊频谱的情况下，可以测定沿着光纤12A、12B长度方向的温度分布及应变分布。 
此外，可以将图13所示的光缆50取代光缆10用于干扰检测用探针。此外，图13是表示本发明涉及的传感器的传感器部中适用的光缆的一个构造的剖面图。该光缆50是具备芯线区域52及包围该芯线区域52的包层区域51的光纤，具体而言，由各作为波导通路起作用的多个芯线区域52A、52B以及一体地包围上述芯线区域52A、52B的包层区域51构成。多个芯线区域52A、52B的布里渊频谱频率的温度依赖性各不相同。即，多个芯线区域52A、52B的布里渊频谱形状的温度依赖性各不相同。 
另外，多个芯线区域52A、52B构成为彼此间不产生光功率耦合。例如，在光缆50中如图13所示，2个芯线区域52A、52B相互不接触地配置于包层区域51的中央区域。 
通过向芯线区域52A、52B分别入射泵浦光，从芯线区域52A、52B分别输出布里渊散射光。该布里渊散射光相当于从上述光纤12A、12B分别输出的布里渊散射光。因此，利用上述传感器1、2及使用该传感器的干扰测定方法，可以进行被测定物5的温度解析及应变解析。 
(传感器的第3实施例) 
如上所述，本发明涉及的传感器不仅可以以BOTDR法测定干扰，还可以实施各种测定方法。以下，作为本发明涉及的传感器的第3实施例，针对BOCDA方式的传感器进行说明。图14是表示本发明涉及的传感器的第3实施例的结构的图。该图14所示的第3实施例涉及的传感器3具备：作为光源的LD 15；耦合器62，其将光信号均匀分配；隔离器63，其使光的方向成为可以向一个方向通过，但不能向反方向通过；放大器64，其对光信号进行放大；光循环器65，其具有3个端口，并分别只耦合至相邻的1个端口；作为感光元件的PD 16(检测部)；解析部61，其根据LD 15及PD 16的电信号，解析温度、应变等干扰；以及光缆10(传感器部)，其作为干扰检测用探针使用。此外，光缆10中作为具有互异的布里渊散射特性的波导通路，至少包含2根光纤12A、12B(上述光纤12A、12B的芯线区域相当于波导通路)。 
此外，对该第3实施例涉及的传感器3的传感器部，以包含2根光纤12A、12B的光缆10作为代表例进行说明，但作为传感器部，也可以使用包含大于或等于3根光纤的光缆。另外，光缆10内除了传感器用光纤之外，也可以包含用于信号传送的光纤。此外，光缆10中所含的光纤12A、12B分别可以是单模光纤，也可以是多模光纤。但当上述光纤12A、12B分别为多模光纤时，存在峰值频率的增益(频谱峰值的最大增益)减少的倾向，因此作为光纤12A、12B，优选单模光纤。另外，只要布里渊散射特性不同，则也可以使用塑料光纤等石英类光纤以外的光纤。 
在该第3实施例涉及的传感器3中，光缆10的一个端部具有使2根光纤12A、12B的一端彼此连接的环形结构(图14中的L部)。另外，在光缆10的另一个端部，从一个光纤12A的另一端(LD 15侧)入射探测光，从另一个光纤12B的另一端(LD 15侧)入射泵浦光。由解析部61对LD 15及PD 16的电信号进行运算，解析光缆10中产 生的应变及温度。以下为了方便说明，以光纤12A、12B的LD 15侧为始端，以L部侧为末端。 
由于通过将光纤12A、12B末端环形配线，末端侧可自由配置于任意场所，因此布设作业较以往的光缆更容易，并且与以往相同长度的光缆相比，可以覆盖更广的测定范围。另外，由于该第3实施例涉及的传感器3采用BOCDA方式，所以可以进行距离分辨率优良的应变/温度解析。 
图15是表示第3实施例涉及的传感器3的传感器部中适用的光缆10的各种构造的剖面图。特别是，该图15所示的光缆10F、10G中，使用布里渊频谱频移的应变系数/温度系数各不相同的光纤。 
图15(a)所示的光缆10F由以下部分构成：2根光纤12A、12B；2根抗张力线72A、72B，其隔着上述光纤12A、12B配置；以及光缆外罩71，其一体地被覆该光纤12A、12B及抗张力线72A、72B。该光缆10F具有与图10(a)所示的光缆10A类似的构造，但2根光纤12A、12B以更靠近的状态配置。 
另外，图15(b)所示的光缆10G具备：左侧光缆，其由光纤12A、隔着该光纤12A配置的2根抗张力线72A、以及一体地被覆上述光纤12A及抗张力线72A的光缆外罩71A构成；以及右侧光缆，其由光纤12B、隔着该光纤12B配置的2根抗张力线72B、以及一体被覆上述光纤12B及抗张力线72B的光缆外罩71B构成。在该光缆10G中，右侧光缆及左侧光缆，以可从上下的切痕73左右分离的状态一体地形成。 
该图15(b)所示的光缆10G，以1根光缆可以分离为2根光缆的状态形成，但也可将分开形成的2根光缆以接着剂等粘结为1根光缆。另外，也可将分开形成的2根光缆以分离状态配置。这样，无论在何种光缆的状态下，只要可以将光纤的末端环形配线即可。 
在图15中所示的(a)及(b)中，光纤12A、12B是布里渊频谱频移的应变系数及温度系数中的至少一个不同的不同种类的光纤。包含这种不同种类的光纤12A、12B的光缆10F、10G设计为，在受外力作用时，光纤12A、12B上会产生大致相同程度的应变。光纤12A、12B 受应变及温度这两者影响，但可以在1根光缆内，配置例如布里渊频谱频移的温度依赖性不同的光纤。该情况下，因为可以区分应变/温度的影响，所以解析部61可容易地确定它们的值。 
如图15(b)所示，在光纤12A、12B分别可以分离为由塑料树脂等的光缆外罩71A、71B被覆的2根光缆这样的构造的情况下，在光缆10G的端部使光纤12A、12B彼此连接时，因各光纤12A、12B受抗张力体72A、72B及光缆外罩71A、71B保护，所以直接操作细径光纤的作业减少，整体上来说作业变得容易。即，如图15(c)所示，可以在光缆10G的一个端部，容易地实现环形构造。另外，光缆10G由于可以通过切痕73左右撕开，因此可以使用直接把持光缆外罩的类型的连接器等容易地进行连接。 
以下，对利用作为干扰检测用探针使用的光缆(传感器部)进行应变/温度测量的方法的一个例子进行说明。光纤的布里渊频谱频移vB 作为光纤中产生的应变ε及温度T的函数，以下述式(2)表示。 
[式2] 
vB＝vB0+应变系数ι×ε+温度系数к×T…(2) 
在这里，应变系数ι、温度系数к是光纤固有的系数，应变系数ι具有约0.05～0.06MHz/με的大小，温度系数к具有约1.5～2.2MHz/℃的大小。 
如上所述，虽然根据被测定物的变形状态或所要求的测定精度而有所不同，但通常多测定约1000～3000με的量级的应变，布里渊频谱的频移根据应变而变化约50～180MHz。另一方面，虽然温度根据使用环境而大幅不同，但通常多测定约20～50℃的温度范围，布里渊频谱的频移根据温度而变化约30～110MHz。 
在该第3实施例涉及的传感器3中，光缆10内具备温度系数不同的不同种类的光纤12A、12B，通过将上述光纤12A、12B的端部之间连接，分别测定某一点处的光纤12A、12B的布里渊频谱的频移 vB。根据该结构，可根据下述联立方程式(式(3)、式(4))确定希望测定的应变ε及温度T。 
[式3] 
vB1＝vB1o+应变系数ι1×ε+温度系数к1×T  …(3) 
[式4] 
vB2＝vB2o+应变系数ι2×ε+温度系数к2×T…(4) 
在这里，vB1、vB2是分别在光纤12A、12B中实际测定出的布里渊频谱的频移，应变系数ι1、温度系数к1、应变系数ι2、温度系数к2 是各光纤12A、12B的固有系数。 
图16是用于说明在该第3实施例涉及的传感器3(图14)中，在作为传感器部的光缆10的Zp点施加应变时的状态的图。如该图16(a)所示，Z轴为光缆10上的位置，使光缆10的始端为Zi，末端为Zo，该位置Z与布里渊频谱的频移vB的关系如图16(b)所示。如该图16中的(b)所示可知，在施加应变的Zp点，光纤12A中布里渊频谱的频移vB变化vB1-vB1o，光纤12B中布里渊频谱的频移vB变化vB2-vB2o。上述频移量vB1-vB1o、vB2-vB2o为不同的数值，通过代入上述式(3)、式(4)，计算应变ε及温度T。 
这样，根据第3实施例涉及的传感器3，由于作为传感器部使用光缆10，其包含对应于产生的应变或温度变化而布里渊频谱的峰值频率或频移不同的至少2根光纤，因此可以根据上述光纤中的布里渊频谱的峰值频率或频移的变化，区分并准确地解析被测定物的应变及温度。作为实际使用的光纤的例子，如图2的表中所示的光纤A及光纤C的组合所示，应变系数ι1、ι2、温度系数к1、к2相差较大的情况下，布里渊频谱的频移vB1-vB1o及vB2-vB2o相差较大，因此可以更高精度地测定应变及温度。 
另外，在光缆10的端部，2根光纤的端部之间环形连接，因而 无需使应当进行布设的光缆整体回绕，使该光缆末端布设于与其始端相同的位置，因此光缆的布设作业变得容易。并且，与现有相同长度的光缆相比，布设范围更广，可进行距离分辨率优良的应变/温度解析。 
此外，该第3实施例中的传感器部，只要是包含布里渊频谱频移的温度依赖性不同的不同种类光纤的光缆即可，因此如室内光缆这样的通用且便宜的光缆也可以适用。 
以上说明的光缆，具备使用与布里渊频谱的峰值频率相关的应变系数/温度系数不同的光纤的结构。但是，作为适用于传感器部的光缆，只要是光纤之间因来自被测定物的外力而在光纤中产生的应变或温度变化的任一个不同的构造的光缆，就可以进行应变及温度的区分。 
图17是表示在本发明涉及的传感器1～3的任一个的传感器部中适用的光缆的各种结构的剖面图，特别是，表示从被测定物至传感器部的外力/热量传导方式不同的各种结构的剖面图。 
图17(a)所示的光缆10H具备：左侧光缆，其由一侧的光纤12、隔着该一侧的光纤12配置的2根抗张力线82A、及一体地覆盖上述一侧的光纤12及抗张力线82A的光缆外罩81A构成；以及右侧光缆，其由另一侧的光纤12(同种类的光纤)、隔着该另一侧的光纤12配置的2根抗张力线82B、及一体地被覆上述另一个光纤12及抗张力线82B的光缆外罩81B构成，上述左侧光缆及右侧光缆一体地形成。上述两组光缆可从上下的切痕83分离为左右的光缆。在该光缆10H中，提供2根同种类的光纤12，其中一侧(图中右侧)的光纤12是以松散的状态配置于塑料管等树脂管84内。 
图17(b)所示的光缆10I由下述部分构成：左侧光缆，其由一侧的光纤12、及被覆该一侧的光纤12的光缆外罩81A构成；以及右侧光缆，其由另一侧的光纤12(同种类光纤)、及被覆该另一侧的光纤12的光缆外罩81B构成。在该光缆10I中，提供2根同种类的光纤12，另一侧(图中右侧)的光纤12配置于金属管85内。 
此外，图17(c)所示的光缆10J，与图17(a)所示的光缆10H结构 相同，另一侧(图中右侧)的光纤12由抗张力纤维等填充物86包覆。该填充物86可以使用例如塑料纤维等。此外，左侧光缆由一侧的光纤12、隔着该一侧的光纤12配置的2根抗张力线82A、及一体地覆盖上述一侧的光纤12及抗张力线82A的光缆外罩81A构成。另外，右侧光缆由另一侧的光纤12、隔着该另一侧的光纤12配置的2根抗张力线82B、及一体地覆盖上述另一侧的光纤12及抗张力线82B的光缆外罩81B构成。通过使上述左侧光缆及右侧光缆以设有切痕83的状态一体形成，可得到光缆10J。 
在图17中(a)～(c)所示的光缆10H～10J中，一侧的光纤以与光缆外罩大致一体化的紧密状态收容于光缆内(图中左侧)，另一侧的光纤以能够沿光缆的长度方向或径向移动，且具有富余长度的状态收容于光缆内(图中右侧)。因此，如果对布设的光缆施加例如张力而产生应变，则以与该光缆大致一体化的紧密状态收容于光缆内的光纤中，布里渊频谱的频移将与应变量相应地变化，但相对于光缆具有富余长度的另一侧的光纤，由于光纤富余长度而相应地没有产生应变。因此，可以根据上述2根光纤的布里渊频谱频移的变化量的差异，容易地计算从被测定物施加于光缆侧的张力(在光缆上产生的应变量)。 
此外，上述的光缆10H～10J，由于2根光纤12周边的光缆构造/材质不同，所以在温度变动激烈的环境下，2根光纤12的温度不同，因而不适用。但是，如果是在大致相同温度下的温度缓慢变化的环境下，则十分有效。 
另外，在上述光缆10H～10J中产生压缩应变的情况下，以与光缆大致一体化的紧密状态收容于该光缆内的一侧的光纤12中，也会产生压缩应变，但在可向光缆的长度方向或径向移动的另一侧的光纤12中，不会产生压缩应变。因此，与在上述光缆中产生的拉伸应变相同地，可根据上述2根光纤12的布里渊频谱频移的变化量的差异，容易地计算从被测定物施加于光缆侧的压缩方向的力(在光缆中产生的应变量)。 
此外，如果将光缆10H～10J拉伸到大于或等于另一侧的光纤12的富余长度，则在预先留有富余长度的另一侧的光纤12中也会产生 应变。因此，优选使预先以松散状收容的另一侧的光纤12的富余长度尽量长。因此，优选使另一侧的光纤12的富余长度比通用的松散型光缆的约为0.2％更大。为了可靠地确保该光纤余长，优选先将另一侧的光纤12利用金属或树脂进行套管化后，再进行光缆化。 
另外，收容于光缆10H～10J内的光纤中以松散状收容的光纤，为了实现更不易受干扰影响的构造，优选是布里渊频谱的峰值频率的温度依赖性最小的光纤。图18是表示本发明涉及的传感器的传感器部(光缆)中适用的光纤的、芯线区域相对于包层区域的相对折射率差的温度依赖性的图。在该图18中，横轴表示芯线区域相对于纯石英的相对折射率差，纵轴表示布里渊频谱的峰值频率的温度系数(MHz/K)。布里渊频谱的峰值频率的温度系数ΔvB(＝Δn+1/2ΔE-1/2Δρ)，依赖于杨氏模量E、密度ρ的温度变化。此外，Δn为10-5的程度，ΔE为10-4的程度，Δρ为10-5的程度。例如，通过适当地调整光纤的芯线区域中Ge的添加浓度，准备芯线区域相对于纯石英的相对折射率差Δn不同的光纤，就可以作为光缆整体，得到布里渊频谱的峰值频率的温度依赖性。即，优选将温度系数最小的光纤(芯线区域相对于纯石英的相对折射率差Δn最大的光纤)以松散状收容于光缆内。 
图19是表示本发明涉及的传感器的传感器部中适用的光缆的一个构造的剖面图，是表示在构成作为传感器部的光缆的2根光纤中，使一根光纤由热传导系数小的隔热部件包覆的构造的剖面图。具体地说，图19所示的光缆10K具备：左侧光缆，其由一侧的光纤12、隔着该一侧的光纤12配置的2根抗张力线92A、及一体地覆盖上述一侧的光纤12及抗张力线92A的光缆外罩91A构成；以及右侧光缆，其由另一侧的光纤12、隔着该另一侧的光纤12配置的2根抗张力线92B、及一体地被覆上述另一侧的光纤12及抗张力线92B的光缆外罩91B构成。上述左侧光缆及右侧光缆以可以从切痕93左右分离的状态一体化。该光缆10K中，具备2根同种类光纤12，另一侧(图中右侧)的光纤12由热传导系数小的隔热部件94包覆。 
因此，如果对布设的光缆10K施加拉伸张力，则2根光纤12产 生大致相同程度的应变，但由于2根光纤12中的任一个(图中右侧)由热传导系数大不相同的隔热部件94被覆，因此在温度变动剧烈的环境下，2根光纤12的温度不同，可以进行温度的分离。作为隔热部件94，例如优选发泡塑料等。 
此外，在该图19所示的光缆10K中，两侧的光纤12都是以大致一体化的状态紧密地收容，与图17所示的光缆10H～10J各自的松散结构不同。 
另外，作为使收容于光缆内的光纤间热传导系数差异较大的方法，也可以在由隔热部件94被覆的光纤12(图中右侧)上，例如形成氧化铝或碳的被覆。这样构成的光缆10K，在温度变动与光纤12周围的热传导系数相匹配的布设环境下有效。 
如上所述，根据本发明，通过使传感器部采用光纤之间从被测定物传递至光纤芯线的干扰不同的光缆构造，可以区分应变及温度并进行测定。另外，通过使光缆结构不同，可以使用通用的同种类光纤，同时也可以使用通用的松散型光缆。 
根据以上本发明的说明，显然可以将本发明进行各种变形。其变形不能认为脱离本发明的思想及范围，所有对于本领域技术人员来说不言自明的改良，均包含于权利要求书中。 
工业实用性 
本发明涉及的传感器，可应用于使用光缆的应变感测技术，也适用于利用布里渊散射光进行应变检测的***。具体地说，本发明涉及的传感器，适用于各种建筑物等的变形或环境温度的测定/检测***。 

Claims (18)

1.一种传感器，其具有：
激光光源，其射出规定波长的激光；
传感器部，其至少包含第1及第2波导通路，它们分别传输来自上述激光光源的激光的一部分，该传感器部具有下述构造，该构造用于使由该第1及第2波导通路输出的布里渊散射光的频谱，在受到同一干扰时表示出各不相同的变化；
检测部，其检测对应于上述激光的输入而分别从上述第1及第2波导通路输出的布里渊散射光的频谱；以及
解析部，其根据对由上述检测部检测出的上述第1及第2波导通路各自的布里渊散射光的频谱进行表征的参数的变动，确定上述传感器部中的温度及因受到外力的作用而在该传感器部中产生的应变的至少任一个的测定值，
上述传感器部中，作为上述第1及第2波导通路，至少使用两种在光纤上形成的芯线区域，它们具有对上述温度以及上述应变中的至少一个相同要因显示出不同变化的布里渊散射特性，
上述解析部基于来自上述传感器部的2个对布里渊散射光的频谱进行表征的参数的测定值，确定上述温度以及应变中的至少一个要因的测定值。
2.如权利要求1所述的传感器，其中，
上述传感器部具有：第1光纤，其具有相当于上述第1波导通路的芯线区域、及设置于该芯线区域的外周的包层区域；以及第2光纤，其具有相当于上述第2波导通路的芯线区域、及设置于该芯线区域的外周的包层区域。
3.如权利要求1所述的传感器，其中，
上述传感器部包含下述光纤，该光纤具有：相当于上述第1波导通路的第1芯线区域；相当于上述第2波导通路的第2芯线区域；以及设置为同时包覆上述第1及第2芯线区域的共用的包层区域。
4.如权利要求1所述的传感器，其中，
上述传感器部中的上述第1及第2波导通路具有下述布里渊散射特性，即，与布里渊散射光的频谱的峰值频率相关的温度依赖性彼此不同。
5.如权利要求4所述的传感器，其中，
上述传感器部中的上述第1及第2波导通路具有下述布里渊散射特性，即，代表与上述峰值频率相关的温度依赖性的曲线的极值温度彼此不同。
6.如权利要求1所述的传感器，其中，
上述传感器部中的上述第1及第2波导通路具有下述布里渊散射特性，即，与布里渊散射光的频谱的线宽相关的温度依赖性彼此不同。
7.如权利要求2所述的传感器，其中，
上述第1波导通路具有使上述激光的一部分入射的一个端部、以及与该一个端部相对的另一端，
上述第2波导通路具有使上述激光的一部分入射的一个端部、以及与该一个端部相对的另一端，
上述传感器部具有用于将上述第1波导通路的另一端、以及上述第2波导通路的另一端光学连接的环形结构。
8.如权利要求1所述的传感器，其中，
上述传感器部具有利用对上述光纤的外周进行覆盖的光缆外罩覆盖的保持构造，该保持构造是用于分别保持上述第1及第2波导通路的在光纤上形成的芯线区域的构造，并且在施加外力时，使上述第1波导通路及第2波导通路的在光纤上形成的芯线区域分别产生实质上相等的应变。
9.如权利要求8所述的传感器，其中，
上述传感器部的保持构造包含：抗张力线，其沿着上述第1及第2波导通路的长度方向延伸；以及外罩层，其将上述抗张力线和上述第1及第2波导通路一起一体地被覆。
10.如权利要求1所述的传感器，其中，
上述传感器部具有下述的保持构造，该保持构造是用于分别保持上述第1及第2波导通路的构造，并且使该传感器部中的温度或在该传感器部中产生的应变中的至少任一个，在上述第1波导通路及第2波导通路彼此不同。
11.如权利要求10所述的传感器，其中，
上述传感器部的保持构造，是在上述第1及第2波导通路中的一侧包含松散构造。
12.如权利要求11所述的传感器，其中，
上述传感器部的保持构造，包含管及内部填充有树脂的管中的任一种，它们收容上述第1及第2波导通路中的一个。
13.如权利要求10所述的传感器，其中，
上述传感器部的保持构造，包含包覆上述第1及第2波导通路中的一个的外周的隔热材料。
14.如权利要求2所述的传感器，其中，
上述传感器部具备可以使上述第1光纤及上述第2光纤局部分离的保持构造。
15.如权利要求1所述的传感器，其中，
上述解析部，根据由上述检测部检测出的上述第1及第2波导通路各自的布里渊散射光的频谱，提取与因施加于上述传感器部的干扰引起的频谱峰值频率变化有关的频率信息，然后，根据该提取出的频率信息，求取与上述传感器部中的温度及在该传感器部中产生的应变的至少任一个相当的物理量。
16.如权利要求1所述的传感器，其中，
上述解析部，根据由上述检测部检测出的上述第1及第2波导通路各自的布里渊散射光的频谱，提取因施加于上述传感器部的干扰引起的上述频谱的线宽变化，然后根据该提取出的线宽变化，求取与上述传感器部中的温度及在该传感器部中产生的应变的至少任一个相当的物理量。
17.一种干扰测定方法，其使用如权利要求1至16中任一项所述的传感器进行测定，在该干扰测定方法中，
将从上述激光光源射出的规定波长的激光，分别引导至上述传感器部中包含的第1及第2波导通路中；
由上述检测部，检测对应于上述激光的输入而从上述第1及第2波导通路分别输出的布里渊散射光的频谱；然后
根据对由上述检测部检测出的上述第1及第2波导通路各自的布里渊散射光的频谱进行表征的参数的变动，由上述解析部确定上述传感器部中的温度及在该传感器部中产生的应变的至少任一个的测定值。
18.如权利要求17所述的测定方法，其中，
对上述布里渊散射光的频谱进行表征的参数中，包含该频谱的峰值频率及线宽中的至少任一个。
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