JP2007139628A - Optical fiber system and method for measuring water level - Google Patents

Optical fiber system and method for measuring water level Download PDF

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Kazumasa Nemoto
和正 根本
Hiroshi Keiruma
浩 慶留間
Yasushi Sudo
康 須藤
Daisuke Masaoka
大介 政岡
Shigeru Niimura
成 新村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately measure water levels which change every moment by accurately measuring the temperatures of positions in a vertical direction. <P>SOLUTION: The optical fiber water level measuring system is provided with a temperature distribution measuring device for measuring the temperature of each position of an optical fiber. The optical fiber is a sensing part 21 in which an envelope protection coating 50 etc. are applied to its outside and in which minimum sensing lengths of the optical fiber 20 are helically wound ranged within a reference length as a unit of water level measurement along a direction in which its tip side intersects with a water level at right angles. Pulse light is made incident into the optical fiber 20 with part of the sensing part 21 immersed in water. On the basis of anti-Stokes light among Raman scattering light reflected from each position of the optical fiber 20, the temperatures of sections positioned at midair parts are discriminated from the temperatures of sections positioned at underwater parts. Water levels are measured by recognizing the position of the interface between the midair parts and the underwater parts. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光ファイバ内にパルス光を入射し、その光ファイバの各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて光ファイバの温度分布を測定する方法を用い、河川、ダム、湖等の水位を光ファイバの水中温度と空中温度とを識別して計測する光ファイバ水位計測システム及び光ファイバ水位計測方法に関する。   The present invention uses a method of measuring the temperature distribution of an optical fiber based on anti-Stokes light among Raman scattered light reflected from each position of the optical fiber by entering pulsed light into the optical fiber, The present invention relates to an optical fiber water level measurement system and an optical fiber water level measurement method for measuring the water level of a dam, a lake, etc. by discriminating between the underwater temperature and the air temperature of the optical fiber.

近年、水害や渇水等の状況把握を目的とした河川、ダム、湖等の水位監視の重要性が高まっている。これらの水位監視を行う水位計測方法として、水面にフロートを浮かべて機械的にその水位を測定する方法や、上空から超音波や光を水面に照射してその反射波や反射光を測定し、距離に換算して水位を測定する方法等がある。   In recent years, the importance of water level monitoring of rivers, dams, lakes, etc. for the purpose of grasping the situation of floods and droughts has increased. As a water level measurement method for monitoring these water levels, a method of measuring the water level by floating a float on the water surface, measuring the reflected wave and reflected light by irradiating the water surface with ultrasonic waves and light from the sky, There is a method of measuring the water level in terms of distance.

また、光ファイバの温度分布測定機能を利用して水位を測定する方法として、特許文献１では、生石灰を収納した密封容器に破断部を設け、その容器に温度分布センサを巻付けておき、その下方に突起を有するフロートを位置させ、水位の上昇に伴い突起が破断部を突き破ると容器内に浸水し、生石灰が水と反応して発熱することで、これを光ファイバ温度分布計測装置で監視するようにした光ファイバ水位警報装置を提案している。   Further, as a method for measuring the water level using the temperature distribution measuring function of the optical fiber, in Patent Document 1, a fracture portion is provided in a sealed container containing quicklime, and a temperature distribution sensor is wound around the container. A float with a protrusion on the bottom is positioned, and when the protrusion breaks through the fractured part as the water level rises, it is immersed in the container, and quick lime reacts with the water to generate heat, which is monitored by an optical fiber temperature distribution measuring device. We have proposed an optical fiber water level warning device.

また、特許文献２では、光ファイバセンサ、及びそれを覆う保護管を河川水面上部から水中に進入するように設置しておき、河川水位の持つ特性をまず光ファイバセンサ上の温度分布として計測し、演算表示装置に送信すると、水位の含んでいる外乱は温度分布として計測する際にその応答に対する時間遅れのため適当に相殺された形で計測され、演算表示装置により、受信した温度分布が水温から気温に変化する地点を水面の存在する地点とみなされ、温度分布が水位に変換されるようにした水位計測装置を提案している。   In Patent Document 2, an optical fiber sensor and a protective tube covering the optical fiber sensor are installed so as to enter the water from the upper part of the river water surface, and the characteristics of the river water level are first measured as a temperature distribution on the optical fiber sensor. , The disturbance including the water level is measured in a form that is appropriately offset due to the time delay with respect to the response when the temperature distribution is measured, and the received temperature distribution is measured by the calculation display device. We propose a water level measurement device that considers the point where the water temperature changes to the point where the water surface exists and converts the temperature distribution to the water level.

また、特許文献３では、地盤中に削孔した孔内に、ニクロム線を配置する光ファイバーケーブルを内部に収納したピエゾを挿入し、管内の温度分布を深度方向に連続的に計測し、該温度分布から、管内の地下水面を検出することにより、ピエゾ水頭を求めるようにしたピエゾ水頭の測定方法を提案している。
特開平０８−４３１６９号公報 特開平０９−３０４１６２号公報 特開２００１−３２４３６９号公報 In Patent Document 3, a piezo containing an optical fiber cable in which a nichrome wire is arranged is inserted into a hole drilled in the ground, and the temperature distribution in the pipe is continuously measured in the depth direction. We propose a method for measuring the piezo head by detecting the groundwater surface in the pipe from the distribution.
Japanese Patent Laid-Open No. 08-43169 Japanese Patent Laid-Open No. 09-304162 JP 2001-324369 A

ところが、上述した水面にフロートを浮かべて機械的にその水位を測定する方法では、流木等によってフロートが破損したり、機械的構造の不具合が生じたりしてしまうという問題があった。   However, the above-described method of floating a float on the water surface and measuring the water level mechanically has a problem that the float is damaged by a driftwood or the like, or a mechanical structure malfunction occurs.

また、上述した上空から超音波や光を水面に照射してその反射波や反射光を測定して距離に換算して水位を測定する方法では、波の影響で水面の状態が一定でないため、安定して正確な水位が測定できないという問題があった。   Also, in the method of measuring the water level by irradiating the water surface with ultrasonic waves or light from above and measuring the reflected wave or reflected light to convert the distance, the water surface state is not constant due to the influence of the waves, There was a problem that a stable and accurate water level could not be measured.

また、上述した特許文献１では、水位がある一定値に達したことを知ることは可能であるものの、生石灰を収納した密封容器の破断部をフロートの突起が突き破ることにより、その生石灰が水と反応して発熱する熱を用いて測定するようになっているため、時々刻々変化する水位の測定目的としての使用には不向きであるという問題があった。   Further, in Patent Document 1 described above, although it is possible to know that the water level has reached a certain value, the float protrusion breaks through the fracture portion of the sealed container containing quick lime so that the quick lime becomes water and Since it measures using the heat which reacts and generate | occur | produces, there existed a problem that it was unsuitable for the use as a measuring purpose of the water level which changes every moment.

また、上述した特許文献２では、光ファイバを水中に配置して温度分布を計測し、温度が変化する位置を水面の位置と認識して水位を計測するようにしているため、連続して時々刻々変化する水位の変化を測定することは可能ではあるが、光ファイバの温度測定は原理上、一定の長さの温度分布を測定するものであることから、水中から空中で温度が変化する界面の位置を正確に測定することはできないという問題があった。   Further, in Patent Document 2 described above, the temperature distribution is measured by placing the optical fiber in water, the position where the temperature changes is recognized as the position of the water surface, and the water level is measured. Although it is possible to measure the change in the water level that changes every moment, in principle, the temperature measurement of the optical fiber measures the temperature distribution of a certain length. There has been a problem that the position of can not be measured accurately.

また、上述した特許文献３では、管内の温度分布を深度方向に連続的に計測しているため、この技術を水位の変化の測定に応用することは可能であるが、特許文献２と同様に、水中から空中で温度が変化する界面の位置を正確に測定することはできないという問題があった。   Moreover, in patent document 3 mentioned above, since the temperature distribution in a pipe | tube is measured continuously in the depth direction, it is possible to apply this technique to the measurement of the change of a water level, but similarly to patent document 2 There is a problem that the position of the interface where the temperature changes from underwater to air cannot be measured accurately.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決することができる光ファイバ水位計測システム及び光ファイバ水位計測方法を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a condition, and it aims at providing the optical fiber water level measurement system and optical fiber water level measurement method which can solve the said problem.

本発明の光ファイバ水位計測システムは、光ファイバの温度分布を測定する方法を用いて水位を計測する光ファイバ水位計測システムであって、前記光ファイバ内にパルス光を入射し、その光ファイバの各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて前記光ファイバの温度分布を測定することにより、前記光ファイバの各位置の温度を計測する温度分布計測装置を備え、前記光ファイバは、その外周に保護被覆が施され、さらに先端側が水面に対し直交する方向に沿って水位の計測単位となる基準長さ内に前記光ファイバの最小センシング長が螺旋状に巻回されたセンシング部分とされ、そのセンシング部分の一部が水中に浸けられており、前記光ファイバにより空中部に位置する箇所の温度と水中部に位置する箇所の温度が識別され、空中部と水中部の境界位置を認識して水位を計測することを特徴とする。
また、前記保護被覆は、撥水被覆であるようにすることができる。
また、前記保護被覆は、高熱伝導部材の保護管であるようにすることができる。
また、前記保護管の外周に撥水被覆が施されているようにすることができる。
また、前記光ファイバは少なくとも２心のテープ心線であるようにすることができる。
本発明の光ファイバ水位計測方法は、光ファイバの温度分布を測定する方法を用いて水位を計測する光ファイバ水位計測方法であって、外周に保護被覆が施され、さらに先端側が水面に対し直交する方向に沿って水位の計測単位となる基準長さ内に前記光ファイバの最小センシング長が螺旋状に巻回されたセンシング部分とされ、そのセンシング部分の一部が水中に浸けられた状態で前記光ファイバ内にパルス光を入射し、その光ファイバの各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて、空中部に位置する箇所の温度と水中部に位置する箇所の温度とを識別し、空中部と水中部との境界位置を認識して水位を計測することを特徴とする。
また、前記保護被覆は、撥水被覆であるようにすることができる。
また、前記保護被覆は、高熱伝導部材の保護管であるようにすることができる。
また、前記保護管の外周に撥水被覆が施されているようにすることができる。
また、前記光ファイバは少なくとも２心のテープ心線であるようにすることができる。
本発明の光ファイバ水位計測システム及び光ファイバ水位計測方法では、外周に保護被覆が施され、さらに先端側が水面に対し直交する方向に沿って水位の計測単位となる基準長さ内に前記光ファイバの最小センシング長が螺旋状に巻回されたセンシング部分とされ、そのセンシング部分の一部が水中に浸けられた状態で光ファイバ内にパルス光を入射し、その光ファイバの各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて、空中部に位置する箇所の温度と水中部に位置する箇所の温度とを識別し、空中部と水中部との境界位置を認識して水位を計測することができ、機械的構造のような不具合を生じることなく、鉛直方向におけるそれぞれの位置の温度を精度よく計測することができる。 An optical fiber water level measurement system according to the present invention is an optical fiber water level measurement system that measures a water level using a method of measuring a temperature distribution of an optical fiber, and enters a pulsed light into the optical fiber, and the optical fiber A temperature distribution measuring device for measuring the temperature at each position of the optical fiber by measuring the temperature distribution of the optical fiber based on anti-Stokes light of Raman scattered light reflected from each position; The fiber has a protective coating on its outer periphery, and the minimum sensing length of the optical fiber is spirally wound within a reference length that is a unit for measuring the water level along a direction perpendicular to the water surface at the tip side. A sensing part, where a part of the sensing part is immersed in water, the temperature of the part located in the air by the optical fiber and the part located in the water Temperature is identified, to recognize the boundary position of the aerial part and the underwater part, characterized in that to measure the water level.
Further, the protective coating can be a water repellent coating.
The protective coating may be a protective tube for a high thermal conductivity member.
Further, the outer periphery of the protective tube can be provided with a water-repellent coating.
The optical fiber may be at least a two-core ribbon.
The optical fiber water level measurement method of the present invention is an optical fiber water level measurement method for measuring a water level using a method for measuring the temperature distribution of an optical fiber, wherein a protective coating is applied to the outer periphery, and the tip side is orthogonal to the water surface. In the state where the minimum sensing length of the optical fiber is spirally wound within a reference length which is a unit of measurement of the water level along the direction of the water, and a part of the sensing portion is immersed in water Based on the anti-Stokes light of the Raman scattered light that is incident on the optical fiber and reflected from each position of the optical fiber, the temperature of the location located in the air and the location located in the water The water level is measured by identifying the temperature, recognizing the boundary position between the aerial part and the underwater part.
Further, the protective coating can be a water repellent coating.
The protective coating may be a protective tube for a high thermal conductivity member.
Further, the outer periphery of the protective tube can be provided with a water-repellent coating.
The optical fiber may be at least a two-core ribbon.
In the optical fiber water level measurement system and the optical fiber water level measurement method of the present invention, the optical fiber has a protective coating on the outer periphery, and the optical fiber falls within a reference length that is a unit for measuring the water level along a direction perpendicular to the water surface. The minimum sensing length is a spirally wound sensing part, and a part of the sensing part is immersed in water, and pulsed light is incident on the optical fiber and reflected from each position of the optical fiber. Based on the anti-Stokes light of the Raman scattered light, the temperature of the location located in the aerial part and the temperature of the location located in the underwater part are identified, the boundary position between the aerial part and the underwater part is recognized, and the water level Can be measured, and the temperature at each position in the vertical direction can be accurately measured without causing problems such as a mechanical structure.

本発明の光ファイバ水位計測システム及び光ファイバ水位計測方法によれば、機械的構造のような不具合を生じることなく、鉛直方向におけるそれぞれの位置の温度を精度よく計測することができることから、時々刻々変化する水位を精度良く計測することができる。   According to the optical fiber water level measurement system and the optical fiber water level measurement method of the present invention, the temperature at each position in the vertical direction can be accurately measured without causing problems such as a mechanical structure. The changing water level can be accurately measured.

本実施形態では、外周に保護被覆が施され、さらに先端側が水面に対し直交する方向に沿って水位の計測単位となる基準長さ内に前記光ファイバの最小センシング長が螺旋状に巻回されたセンシング部分とされ、そのセンシング部分の一部が水中に浸けられた状態で光ファイバ内にパルス光を入射し、その光ファイバの各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて、空中部に位置する箇所の温度と水中部に位置する箇所の温度とを識別し、空中部と水中部との境界位置を認識して水位を計測することができるようにし、機械的構造のような不具合を生じることなく、鉛直方向におけるそれぞれの位置の温度を精度よく計測することができるようにした。   In this embodiment, a protective coating is applied to the outer periphery, and the minimum sensing length of the optical fiber is spirally wound within a reference length that is a unit for measuring the water level along a direction in which the tip side is orthogonal to the water surface. In the state where a part of the sensing part is immersed in water, pulsed light is incident on the optical fiber, and the anti-Stokes light out of the Raman scattered light reflected from each position of the optical fiber. Based on this, the temperature of the location located in the aerial part and the temperature of the location located in the underwater part are identified, the boundary position between the aerial part and the underwater part can be recognized, and the water level can be measured. The temperature at each position in the vertical direction can be accurately measured without causing problems such as the structure.

以下、本発明の詳細を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の光ファイバ水位計測システムの一実施例を示すブロック図、図２及び図３は、図１の光ファイバ水位計測システムにおける光ファイバの保護について説明するための図、図４及び図５は、図１の光ファイバ水位計測システムにおけるセンシング部分について説明するための図、図６及び図７は、図１の光ファイバ水位計測システムによる光ファイバ水位計測方法を説明するための図、図８は、図４のセンシング部分の構成を変えた場合を説明するための図、図９は、図８の光ファイバ水位計測システムによる光ファイバ水位計測方法を説明するための図である。 Hereinafter, the details of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an optical fiber water level measurement system according to the present invention. FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining protection of an optical fiber in the optical fiber water level measurement system of FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining a sensing portion in the optical fiber water level measurement system of FIG. 1, and FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining an optical fiber water level measurement method by the optical fiber water level measurement system of FIG. 8 is a diagram for explaining a case where the configuration of the sensing portion of FIG. 4 is changed, and FIG. 9 is a diagram for explaining an optical fiber water level measurement method by the optical fiber water level measurement system of FIG.

図１に示す光ファイバ水位計測システムは、温度分布計測装置１０と光ファイバ２０とを備えている。光ファイバ水位計測システムは、光ファイバ２０内にパルス光を入射し、その光ファイバ２０の各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて光ファイバ２０の温度分布を測定する方法を用い、河川、ダム、湖等の水位を光ファイバ２０の水中温度と空中温度とを識別して計測するものである。   The optical fiber water level measurement system shown in FIG. 1 includes a temperature distribution measuring device 10 and an optical fiber 20. The optical fiber water level measurement system enters pulsed light into the optical fiber 20 and measures the temperature distribution of the optical fiber 20 based on anti-Stokes light of Raman scattered light reflected from each position of the optical fiber 20. Using this method, the water level of a river, dam, lake, or the like is measured by identifying the underwater temperature and the air temperature of the optical fiber 20.

温度分布計測装置１０は、パルス光源１１と、カップラ１２と、受信器１３と、信号処理部１４とを備えている。   The temperature distribution measuring apparatus 10 includes a pulse light source 11, a coupler 12, a receiver 13, and a signal processing unit 14.

測定用光源であるパルス光源１１は、たとえば１５５０ｎｍの波長のパルス光を出力する半導体レーザで構成されている。   The pulsed light source 11 that is a measurement light source is composed of a semiconductor laser that outputs pulsed light having a wavelength of 1550 nm, for example.

カップラ１２は、パルス光源１１を光ファイバ２０側へ通過させるとともに、パルス光源１１からのパルス光による光ファイバ２０からの後方散乱光を受信器１３側に通過させる。受信器１３は、カップラ１２を通過した光ファイバ２０からの後方散乱光を受信する。   The coupler 12 allows the pulsed light source 11 to pass to the optical fiber 20 side and allows backscattered light from the optical fiber 20 due to the pulsed light from the pulsed light source 11 to pass to the receiver 13 side. The receiver 13 receives backscattered light from the optical fiber 20 that has passed through the coupler 12.

信号処理部１４は、受信器１３によって受信された後方散乱光のうち、たとえばラマン散乱光の反ストークス光とレーリー散乱光とを抽出して、反ストークス光とレーリー散乱光との比を求め、平均化処理して温度データを得る。   The signal processing unit 14 extracts, for example, Raman scattered light anti-Stokes light and Rayleigh scattered light from the backscattered light received by the receiver 13, and obtains the ratio of the anti-Stokes light to the Rayleigh scattered light. Averaging processing is performed to obtain temperature data.

なお、光ファイバ２０の長手方向の各位置は、後方散乱光の帰還時間が演算されることで、求められる。これにより光ファイバの各々の位置における温度分布を測定することができる。   Each position in the longitudinal direction of the optical fiber 20 can be obtained by calculating the return time of the backscattered light. As a result, the temperature distribution at each position of the optical fiber can be measured.

光ファイバ２０は、その先端側がセンシング部分２１とされ、そのセンシング部分２１が水面に対し直交する方向に沿って螺旋状に水位の計測単位となる基準長さ内に前記光ファイバの最小センシング長以上の長さを巻回された状態とされて水中に浸けられるようになっている。   The optical fiber 20 has a sensing portion 21 at the tip side, and the sensing portion 21 spirals along a direction perpendicular to the water surface within a reference length that is a unit of measurement of the water level, which is equal to or greater than the minimum sensing length of the optical fiber. It is designed to be immersed in water with its length being wound.

ここで、計測単位となる基準長さとは水位を測定する際の測定単位長（たとえば、１ｍ単位で測定するならば１ｍ、１ｍｍ単位で測定するならば１ｍｍ）であり、最小センシング長とは正確な温度を測定するために必要となる光ファイバ長を表す。反ストークス光を用いた光ファイバ２０の温度分布計測においては測定原理の性質上、正確な温度を測定するためには一定長の間が同一の温度である必要がある。この温度を正確に測定するための長さが最小センシング長であり、測定精度にもよるが、通常４〜５ｍ程度は必要となる。   Here, the reference length as a measurement unit is a measurement unit length when measuring the water level (for example, 1 m if measuring in 1 m units, 1 mm if measuring in 1 mm units), and the minimum sensing length is accurate. This represents the length of the optical fiber required to measure the correct temperature. In measuring the temperature distribution of the optical fiber 20 using anti-Stokes light, due to the nature of the measurement principle, it is necessary that the temperature is the same for a certain length in order to measure an accurate temperature. The length for accurately measuring this temperature is the minimum sensing length, and usually depends on the measurement accuracy, but about 4 to 5 m is required.

すなわち、水面に対し直交する方向に沿って螺旋状に最小センシング長以上の長さを巻回された状態とされて水中に浸けられるようになっているので、光ファイバ２０の温度変化を正確に識別できる長さが確保され、空中部と水中部で温度が変化する界面の位置を後述のトレイ状の構造物４０の厚さを最小の識別単位として正確に識別することができる。これにより正確に水位を測定することが可能になる。   That is, since the length of the minimum sensing length or more is spirally wound along the direction orthogonal to the water surface, the temperature change of the optical fiber 20 can be accurately determined. A distinguishable length is ensured, and the position of the interface where the temperature changes between the aerial part and the underwater part can be accurately identified with the thickness of the tray-like structure 40 described later as the minimum identification unit. This makes it possible to accurately measure the water level.

なお、センシング部分２１は、気温の部分と水温の部分とを明確に識別するために、最大水深時でも水面からたとえば４．５ｍ以上（ここでは最小センシング長を４．５ｍとする）だけ空中に出しておくことが望ましい。   In order to clearly distinguish the temperature portion and the water temperature portion, the sensing portion 21 is, for example, 4.5 m or more from the water surface (here, the minimum sensing length is 4.5 m) even in the maximum water depth. It is desirable to keep it out.

光ファイバ２０の外部には、たとえば図２に示すように、外被保護被覆５０が施されている。外被保護被覆５０としては、樹脂等を用いることができる。このように、光ファイバ２０の外部に外被保護被覆５０が施されていることで、光ファイバ２０が脆弱であっても、後述の柱状の構造物であるたとえば円筒管３０の外周に巻回されたり、トレイ状の構造物４０内に巻回されて収納されたりする際に、光ファイバ２０の外被を保護することができる。   For example, as shown in FIG. 2, an outer cover 50 is provided on the outside of the optical fiber 20. As the outer cover covering 50, a resin or the like can be used. Thus, even if the optical fiber 20 is fragile, it is wound around the outer periphery of, for example, a cylindrical tube 30 that is a columnar structure described later, because the outer cover 50 is applied to the outside of the optical fiber 20. The outer sheath of the optical fiber 20 can be protected when being wound or housed in the tray-like structure 40.

また、水位が下がり光ファイバ２０が水中部から空中部に露出した場合、光ファイバ２０の表面に付着した水分が気化してからでないと空中温度に変化せず、温度変化の即応性が悪いという問題があるが、光ファイバ２０の外部に外被保護被覆５０が施されていることで、このような問題が解消される。   In addition, when the water level falls and the optical fiber 20 is exposed from the underwater part to the air part, the water temperature does not change until the water adhering to the surface of the optical fiber 20 is vaporized, and the responsiveness of the temperature change is poor. Although there is a problem, such a problem can be solved by providing the outer cover protection coating 50 on the outside of the optical fiber 20.

すなわち、光ファイバ２０の外部に外被保護被覆５０が施されていることで、巻回した光ファイバ２０の重なった部分に隙間が無くなり、その重なった部分に水分が入り込まなくなるので、光ファイバ２０が空中部に露出した際の気化しなければならない水分が少なくなり、温度変化の即応性が高められる。   That is, since the outer cover 50 is provided on the outside of the optical fiber 20, there is no gap in the overlapped portion of the wound optical fiber 20, and moisture does not enter the overlapped portion. The amount of water that must be vaporized when exposed to air is reduced, and the responsiveness to temperature changes is enhanced.

また、光ファイバ２０は、図２のように、外被保護被覆５０が施されていることで、少なくとも２心のテープ心線とすることができ、巻回する際の捻りが発生し難くなるとともに、捻りが生じた際には容易に発見し易くなる。なお、光ファイバ２０は、２心のテープ心線に限らず、３心以上のテープ心線であってもよいことは勿論である。   Further, as shown in FIG. 2, the optical fiber 20 is provided with the outer cover coating 50, so that it can be made into at least two-core tape cores, and is less likely to be twisted when being wound. At the same time, it becomes easy to detect when twisting occurs. Of course, the optical fiber 20 is not limited to a two-core tape core, and may be a three-core or more tape core.

すなわち、光ファイバ２０を後述の柱状の構造物であるたとえば円筒管３０の外周に巻回したり、トレイ状の構造物４０内に所定のセンシング長分巻回して収納したりする際に、光ファイバ２０に捻れが生じる可能性があり、その場合、捻れにより光ファイバ２０にロス増が発生してしまう。そうすると、光出力が低下し温度測定の精度が下がることや、温度が正確に測定できなくなるという問題が生じるが、上述したように、捻れが発生し難くなることから、これらの問題が解消されることになる。   That is, when the optical fiber 20 is wound around the outer periphery of a cylindrical tube 30 which is a columnar structure described later, or is wound and stored in a tray-like structure 40 by a predetermined sensing length, the optical fiber is used. 20 may be twisted, and in that case, an increase in loss occurs in the optical fiber 20 due to the twist. Then, there arises a problem that the light output is lowered and the temperature measurement accuracy is lowered and the temperature cannot be measured accurately. However, as described above, the twist is difficult to occur, and thus these problems are solved. It will be.

また、外被保護被覆５０としては、撥水性の被覆としてもよく、さらには光ファイバ２０の外周に撥水性塗料等を塗布するようにしてもよい。このように、撥水性の被覆とするか、又は光ファイバ２０の外周に撥水性塗料等を塗布するようにすることで、水位が下がり光ファイバ２０が水中部から空中部に露出した場合でも、光ファイバ２０の表面の水分の付着量が少なくなるので、温度変化の即応性が高められる。   Further, the outer cover protective coating 50 may be a water-repellent coating, and a water-repellent paint or the like may be applied to the outer periphery of the optical fiber 20. In this way, even when the water level falls and the optical fiber 20 is exposed from the underwater part to the air part by applying a water-repellent coating or applying a water-repellent paint or the like to the outer periphery of the optical fiber 20, Since the amount of moisture adhering to the surface of the optical fiber 20 is reduced, the quick response to temperature changes is enhanced.

また、光ファイバ２０は、図３に示すように、高熱伝導部材の保護管５１に収納されているようにしてもよい。このように、光ファイバ２０を高熱伝導部材の保護管５１に収納されているようにすることで、光ファイバ２０が脆弱であっても確実に保護することができる。また、保護管５１を高熱伝導部材とすることで、周囲の温度に対し内部の光ファイバ２０が即応性をもつことになり、温度が精度よく測定される。   Further, as shown in FIG. 3, the optical fiber 20 may be accommodated in a protective tube 51 of a high heat conducting member. Thus, by making the optical fiber 20 accommodated in the protective tube 51 of the high heat conducting member, even if the optical fiber 20 is fragile, it can be reliably protected. Further, by using the protective tube 51 as a high heat conductive member, the internal optical fiber 20 has a quick response to the ambient temperature, and the temperature is measured with high accuracy.

また、保護管５１の外周に撥水性塗料等を塗布するようにすることで、水位が下がり保護管が水中部から空中部に露出した場合でも、保護管５１の表面の水分の付着量が少なくなるので、内部の光ファイバ２０の温度変化の即応性が高められる。   Further, by applying a water-repellent paint or the like to the outer periphery of the protective tube 51, even when the water level falls and the protective tube is exposed from the underwater part to the air part, the amount of moisture adhering to the surface of the protective tube 51 is small. Therefore, the quick response of the temperature change of the internal optical fiber 20 is enhanced.

また、高熱伝導部材の保護管５１はＳＵＳ や銅等の保護管で光ファイバ２０を覆うようにしてもよい。このように、光ファイバ２０をＳＵＳ や銅等の保護管で覆うことにより、たとえば寒冷状態において水中部と空中部との温度差が小さく、温度差を識別できない可能性があっても、その保護管内を水中温度と空中温度とに識別できる特定の温度に保持することができる。これにより、意図的に光ファイバ２０に水中部と空中部との温度差を付けて識別することができ、寒冷状態でも温度差の識別により水位が測定される。   Further, the protective tube 51 of the high heat conductive member may cover the optical fiber 20 with a protective tube such as SUS or copper. In this way, by covering the optical fiber 20 with a protective tube such as SUS or copper, even if the temperature difference between the underwater part and the aerial part is small in a cold state, for example, there is a possibility that the temperature difference cannot be identified. The inside of the pipe can be maintained at a specific temperature that can be distinguished from an underwater temperature and an air temperature. Thus, the optical fiber 20 can be intentionally identified by adding a temperature difference between the underwater part and the aerial part, and the water level is measured by identifying the temperature difference even in a cold state.

なお、保護管内の保持温度は、水中温度と空中温度との識別がつけばよいため、高温であっても低温であってもよい。また、水中温度と空中温度との識別がつけば一定の温度に保持してもよいし、変動させてもよい。   Note that the holding temperature in the protective tube may be high or low because it is sufficient to distinguish between the underwater temperature and the air temperature. Further, if the underwater temperature and the air temperature are discriminated, the temperature may be kept constant or may be changed.

図４は、光ファイバ２０の先端側を柱状の構造物であるたとえば円筒管３０の外周に巻回した状態を示すものであり、円筒管３０の外周に巻回された部分２２がセンシング部分２１とされている。   FIG. 4 shows a state in which the distal end side of the optical fiber 20 is wound around the outer periphery of a cylindrical tube 30 that is a columnar structure, for example, and a portion 22 wound around the outer periphery of the cylindrical tube 30 is a sensing portion 21. It is said that.

また、円筒管３０が水面に対し直交する方向に配置されることで、そのセンシング部分２１の円筒管３０の外周に巻回された部分２２が水面に対し直交する方向に沿って螺旋状に巻回された状態とされ、水中に浸けられるようになっている。なお、センシング部分２１の円筒管３０の外周に巻回された部分２２は、上述したように、気温の部分と水温の部分とを明確に識別するために、最大水深時でも水面からたとえば４．５ｍ以上だけ空中に出しておくことが望ましい。   Further, since the cylindrical tube 30 is arranged in a direction orthogonal to the water surface, the portion 22 wound around the outer periphery of the cylindrical tube 30 of the sensing portion 21 is spirally wound along the direction orthogonal to the water surface. It is in a rotated state and can be immersed in water. In addition, as described above, the portion 22 wound around the outer periphery of the cylindrical tube 30 of the sensing portion 21 is, for example, 4. from the water surface even at the maximum water depth in order to clearly distinguish the temperature portion and the water temperature portion. It is desirable to leave it in the air by 5m or more.

図５は、複数のトレイ状の構造物４０内に光ファイバ２０が所定のセンシング長分巻回されて収納された状態を示すものであり、複数のトレイ状の構造物４０内に収納された部分がセンシング部分２１とされている。また、複数のトレイ状の構造物４０は、図５のように積み重ねてもいいし、個々に柱や棚のようなものに固定してもよい。なお、センシング部分２１は、上述したように、気温の部分と水温の部分とを明確に識別するために、最大水深時でも水面からたとえば４．５ｍ以上だけ空中に出しておくことが望ましい。   FIG. 5 shows a state in which the optical fiber 20 is wound and accommodated in a plurality of tray-like structures 40 by a predetermined sensing length, and is accommodated in the plurality of tray-like structures 40. The part is a sensing part 21. Further, the plurality of tray-like structures 40 may be stacked as shown in FIG. 5 or may be individually fixed to things such as columns and shelves. Note that, as described above, it is desirable that the sensing portion 21 be placed in the air by, for example, 4.5 m or more from the water surface even at the maximum water depth in order to clearly distinguish the temperature portion and the water temperature portion.

次に、光ファイバ水位計測システムにおける光ファイバ水位計測方法について説明する。まず、図６に示すように、パルス光源１１からのたとえば１５５０ｎｍの波長のパルス光が光ファイバ２０の一端から入射され（ステップＳ１）、その光ファイバ２０の長手方向における各位置から一端に帰還する後方散乱光がカップラ１２を介して受信器１３により受信されると（ステップＳ２）、信号処理部１４により、後方散乱光のうちのラマン散乱光の光強度と帰還時間とが検出される（ステップＳ３）。   Next, an optical fiber water level measurement method in the optical fiber water level measurement system will be described. First, as shown in FIG. 6, pulsed light having a wavelength of, for example, 1550 nm from the pulse light source 11 is incident from one end of the optical fiber 20 (step S1), and is returned to one end from each position in the longitudinal direction of the optical fiber 20. When the backscattered light is received by the receiver 13 via the coupler 12 (step S2), the signal processing unit 14 detects the light intensity of Raman scattered light and the feedback time of the backscattered light (step S2). S3).

また、信号処理部１４により、ラマン散乱光の光強度が検出されるとき、ラマン散乱光の反ストークス光とレーリー散乱光とが抽出され（ステップＳ４）、反ストークス光とレーリー散乱光との比を求め、平均化処理することで温度データが得られる（ステップＳ５，Ｓ６）。   Further, when the signal processing unit 14 detects the light intensity of the Raman scattered light, the anti-Stokes light and the Rayleigh scattered light of the Raman scattered light are extracted (step S4), and the ratio between the anti-Stokes light and the Rayleigh scattered light is extracted. Is obtained and averaged to obtain temperature data (steps S5 and S6).

そして、その得られた温度データを元に、光ファイバ２０のセンシング部分２１における水中部の温度と空中部の温度とが識別され、空中部と水中部の境界位置を認識して河川、ダム、湖等の水位が計測される。   And based on the obtained temperature data, the temperature of the underwater part and the temperature of the aerial part in the sensing part 21 of the optical fiber 20 are identified, and the boundary position between the aerial part and the underwater part is recognized, and the river, dam, The water level of the lake is measured.

すなわち、光ファイバ２０の先端側のセンシング部分２１は、気温の部分と水温の部分とを明確に識別するために、最大水深時でも水面からたとえば４．５ｍ以上だけ空中に出ており、その下部は水中に浸けられている。   That is, the sensing portion 21 on the front end side of the optical fiber 20 protrudes into the air by, for example, 4.5 m or more from the water surface even at the maximum water depth in order to clearly distinguish the temperature portion and the water temperature portion. Is immersed in water.

また、光ファイバ２０の外部には外被保護被覆５０等が施されているため、水位が下がり光ファイバ２０が水中部から空中部に露出した場合でも、光ファイバ２０の表面の水分の付着量が少なくなるので、温度変化の即応性が高められることにより、図７（ａ）に示すような水位の計測単位となる基準長さである間隔ｄ内での巻付け長を最小センシング長（４．５ｍ）とした温度データに基づく温度分布が得られることになる。   Further, since the outer cover 50 is provided outside the optical fiber 20, even when the water level falls and the optical fiber 20 is exposed from the underwater part to the air part, the amount of moisture adhering to the surface of the optical fiber 20 Therefore, the responsiveness of the temperature change is enhanced, so that the winding length within the interval d, which is the reference length as a unit for measuring the water level as shown in FIG. Temperature distribution based on the temperature data of .5 m) is obtained.

そして、図７（ａ）のような温度分布から分かる通り、気温の部分と水温の部分との間が急峻な傾きを有することから、空中部と水中部との界面である水面の識別が精度良く行われることで、河川、ダム、湖等の水位が計測されることになる。   As can be seen from the temperature distribution as shown in FIG. 7A, since the air temperature portion and the water temperature portion have a steep slope, the water surface that is the interface between the aerial part and the underwater part is accurately identified. If done well, the water levels of rivers, dams, lakes, etc. will be measured.

また、このように、気温の部分と水温の部分との間が急峻な傾きを有することから、連続して時々刻々変化する水位の変化を測定することが可能となる。   Further, since there is a steep slope between the temperature portion and the water temperature portion in this way, it is possible to measure a change in the water level that changes continuously and momentarily.

なお、光ファイバ２０による温度測定は原理上、一定の長さの温度分布を測定する必要があることから、単に光ファイバ２０を真っ直ぐにして水中に浸けるだけでは、水中部から空中部での温度が変化する界面の位置を正確に測定することはできない。   Since temperature measurement using the optical fiber 20 is necessary in principle to measure a temperature distribution of a certain length, the temperature from the underwater part to the air part is simply obtained by simply immersing the optical fiber 20 in a straight line. It is not possible to accurately measure the position of the interface where changes occur.

すなわち、図７（ｂ）は、光ファイバ２０を巻回せずに真っ直ぐにして水中に浸けた場合の温度分布を示すものであり、図７（ｂ）のような間隔ｄ内での温度分布から分かる通り、気温の部分と水温の部分との間が緩やかな傾きを有することから、空中部と水中部との界面である水面の識別が曖昧となり、河川、ダム、湖等の水位の計測精度が低下してしまうことになる。   That is, FIG. 7B shows a temperature distribution when the optical fiber 20 is straight and immersed in water without being wound. From the temperature distribution in the interval d as shown in FIG. As you can see, there is a gradual slope between the temperature part and the water temperature part, which makes the identification of the water surface at the interface between the aerial part and the underwater part vague, and the measurement accuracy of water levels in rivers, dams, lakes, etc. Will fall.

よって、このように、気温の部分と水温の部分との間が緩やかな傾きを有することで、連続して時々刻々変化する水位の変化を測定することが困難となってしまう。   Thus, since the air temperature portion and the water temperature portion have a gentle slope in this way, it becomes difficult to measure a change in the water level that continuously changes from moment to moment.

このように、本実施例では、外部に外被保護被覆５０等が施され、さらに先端側が水面に対し直交する方向に沿って水位の計測単位となる基準長さ内に前記光ファイバ２０の最小センシング長が螺旋状に巻回されたセンシング部分２１とされ、そのセンシング部分２１の一部が水中に浸けられた状態で光ファイバ２０内にパルス光を入射し、その光ファイバ２０の各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて、空中部に位置する箇所の温度と水中部に位置する箇所の温度とを識別し、空中部と水中部との境界位置を認識して水位を計測することができるようにしたので、機械的構造のような不具合を生じることなく、鉛直方向におけるそれぞれの位置の温度を精度よく計測することができる。   As described above, in this embodiment, the outer cover coating 50 and the like are applied to the outside, and the minimum length of the optical fiber 20 is within the reference length that is a unit for measuring the water level along the direction in which the tip side is orthogonal to the water surface. The sensing length is a spirally wound sensing portion 21, and pulse light is incident on the optical fiber 20 in a state where a part of the sensing portion 21 is immersed in water, and from each position of the optical fiber 20. Based on the anti-Stokes light of the reflected Raman scattered light, the temperature of the location located in the aerial part and the temperature of the location located in the underwater part are identified, and the boundary position between the aerial part and the underwater part is recognized. Since the water level can be measured, the temperature at each position in the vertical direction can be accurately measured without causing problems such as a mechanical structure.

また、本実施例では、光ファイバ２０の外部に外被保護被覆５０を施しているため、光ファイバ２０が脆弱であっても、柱状の構造物であるたとえば円筒管３０の外周に巻回されたり、トレイ状の構造物４０内に巻回されて収納されたりする際に、光ファイバ２０の外被を保護することができる。   In this embodiment, since the outer cover 50 is applied to the outside of the optical fiber 20, even if the optical fiber 20 is fragile, it is wound around the outer periphery of a cylindrical tube 30 that is a columnar structure. Or the outer sheath of the optical fiber 20 can be protected when being wound and housed in the tray-like structure 40.

また、本実施例では、光ファイバ２０の外部に外被保護被覆５０を施しているため、水位が下がり光ファイバ２０が水中部から空中部に露出した場合、光ファイバ２０の表面に付着した水分が気化してからでないと空中温度に変化せず、温度変化の即応性が悪いという問題を解消することができる。   Further, in this embodiment, since the outer protective coating 50 is applied to the outside of the optical fiber 20, when the water level falls and the optical fiber 20 is exposed from the underwater part to the air part, the moisture adhering to the surface of the optical fiber 20 Only after the vaporization has occurred, the air temperature does not change, and the problem of poor responsiveness to temperature changes can be solved.

また、本実施例では、光ファイバ２０の外部に外被保護被覆５０を施しているため、少なくとも光ファイバ２０を２心のテープ心線とすることができ、巻回する際の捻れが発生し難くなるとともに、捻れが生じた際には容易に発見し易くなるという効果を奏する。   In this embodiment, since the outer cover 50 is applied to the outside of the optical fiber 20, at least the optical fiber 20 can be a two-core ribbon, and twisting occurs when winding. In addition to being difficult, it also has the effect of being easy to find when twisting occurs.

また、本実施例では、外被保護被覆５０として、撥水性の被覆、あるいは光ファイバ２０の外周に撥水性塗料等を塗布するようにしたので、水位が下がり光ファイバ２０が水中部から空中部に露出した場合でも、光ファイバ２０の表面の水分の付着量が少なくなり、温度変化の即応性を高めることができる。   In this embodiment, since the water-repellent coating or the water-repellent paint is applied to the outer periphery of the optical fiber 20 as the outer cover protective coating 50, the water level is lowered and the optical fiber 20 is moved from the underwater portion to the aerial portion. Even when exposed to water, the amount of moisture adhering to the surface of the optical fiber 20 is reduced, and the responsiveness to temperature changes can be enhanced.

また、本実施例では、光ファイバ２０を高熱伝導部材の保護管５１に収納したので、光ファイバ２０が脆弱であっても確実に保護することができる。また、保護管５１を高熱伝導部材とすることで、周囲の温度に対し、内部の光ファイバ２０の温度変化が即応性をもつことになり、温度を精度よく測定することができる。   In this embodiment, since the optical fiber 20 is accommodated in the protective tube 51 of the high heat conducting member, it can be reliably protected even if the optical fiber 20 is weak. Further, by using the protective tube 51 as a highly heat conductive member, the temperature change of the internal optical fiber 20 has a quick response to the ambient temperature, and the temperature can be measured with high accuracy.

なお、本実施例では、高熱伝導部材の保護管５１はＳＵＳ や銅等の保護管で光ファイバ２０を覆うようにしてもよく、この場合には、たとえば寒冷状態において水中部と空中部との温度差が小さく、温度差を識別できない可能性があっても、その保護管内を水中温度と空中温度とに識別できる特定の温度に保持することができる。これにより、意図的に光ファイバ２０に水中部と空中部との温度差を付けて識別することができ、寒冷状態でも温度差の識別により水位を正確に測定することができる。   In the present embodiment, the protective tube 51 of the high thermal conductive member may cover the optical fiber 20 with a protective tube such as SUS or copper. In this case, for example, in the cold state, the underwater portion and the aerial portion Even if the temperature difference is small and there is a possibility that the temperature difference cannot be identified, the inside of the protective tube can be kept at a specific temperature that can be distinguished between the underwater temperature and the air temperature. Thereby, the temperature difference between the underwater part and the aerial part can be intentionally added to the optical fiber 20 for identification, and the water level can be accurately measured by identifying the temperature difference even in a cold state.

なお、保護管内の保持温度は、水中温度と空中温度との識別がつけばよいため、高温であっても低温であってもよい。また、水中温度と空中温度との識別がつけば一定の温度に保持してもよいし、変動させてもよい。   Note that the holding temperature in the protective tube may be high or low because it is sufficient to distinguish between the underwater temperature and the air temperature. Further, if the underwater temperature and the air temperature are discriminated, the temperature may be kept constant or may be changed.

また、本実施例では、図４のように、光ファイバ２０の先端側を柱状の構造物であるたとえば円筒管３０の外周に巻回し、その円筒管３０の外周に巻回された部分２２がセンシング部分２１とされている場合について説明したが、この例に限らず、たとえば図８のように、光ファイバ２０の先端側を、円筒管３０の外周に巻回された部分２２と円筒管３０の外周に巻回されない複数の部分２３とを有するセンシング部分２１Ａとし、一定の長さの温度分布を測定するような構成としてもよい。   In this embodiment, as shown in FIG. 4, the tip end side of the optical fiber 20 is wound around the outer periphery of a cylindrical tube 30 that is a columnar structure, for example, and a portion 22 wound around the outer periphery of the cylindrical tube 30 Although the case where the sensing portion 21 is used has been described, the present invention is not limited to this example. For example, as shown in FIG. 8, the tip 22 of the optical fiber 20 is wound around the outer periphery of the cylindrical tube 30 and the cylindrical tube 30. A sensing portion 21A having a plurality of portions 23 that are not wound on the outer periphery of the sensor may be configured to measure a temperature distribution of a certain length.

この場合、円筒管３０の外周に巻回されない複数の部分２３は、円筒管３０の外周に巻回された部分２２から水位の計測単位となる基準長さ内である間隔ｄ毎に空中に引き出されていればよい。   In this case, the plurality of portions 23 that are not wound around the outer periphery of the cylindrical tube 30 are drawn out from the portion 22 wound around the outer periphery of the cylindrical tube 30 into the air at intervals d that are within a reference length that is a unit for measuring the water level. It only has to be done.

また、円筒管３０が水面に対し直交する方向に配置されることで、そのセンシング部分２１Ａの円筒管３０の外周に巻回された部分２２が水面に対し直交する方向に沿って螺旋状に巻回された状態とされ、水中に浸けられるようになっていればよい。   Further, since the cylindrical tube 30 is arranged in a direction orthogonal to the water surface, the portion 22 wound around the outer periphery of the cylindrical tube 30 of the sensing portion 21A is spirally wound along the direction orthogonal to the water surface. It is only necessary to be in a rotated state and to be immersed in water.

このような構成では、最小センシング長を１区間とすると、その最小センシング長の６区間だけ水中に浸けるとともに、円筒管３０の外周に巻回されない部分２３もその６区間に対応させた６箇所が空中に引き出されているとすると、図９に示すように、水中部での６箇所の（谷）と、空中部での６箇所の（山）とからなる温度分布が得られる。これにより、温度の変化点が明確になるため、温度の変化点を確実に認識できるので、空中部と水中部の境界位置を確実に識別することができるので、河川、ダム、湖等の水位が精度良く計測されることになる。   In such a configuration, if the minimum sensing length is 1 section, 6 sections of the minimum sensing length are immersed in water, and the portion 23 that is not wound around the outer periphery of the cylindrical tube 30 includes 6 places corresponding to the 6 sections. If it is drawn out into the air, as shown in FIG. 9, a temperature distribution consisting of six (valleys) in the underwater part and six (mountains) in the air part is obtained. As a result, the temperature change point becomes clear, so the temperature change point can be reliably recognized, so the boundary position between the aerial part and the underwater part can be reliably identified, so the water level of rivers, dams, lakes, etc. Will be measured with high accuracy.

また、このような円筒管３０の外周に巻回されない複数の部分２３を有する構成は、図５に示した複数のトレイ状の構造物４０内に光ファイバ２０を所定のセンシング長分巻回して収納したセンシング部分２１に適用することで、上記同様の作用効果を得ることができる。   Moreover, the structure which has the some part 23 which is not wound around the outer periphery of such a cylindrical tube 30 winds the optical fiber 20 by predetermined sensing length in the some tray-shaped structure 40 shown in FIG. By applying to the housed sensing portion 21, the same effect as described above can be obtained.

本発明の光ファイバ水位計測システムの一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Example of the optical fiber water level measurement system of this invention. 図１の光ファイバ水位計測システムにおける光ファイバの保護について説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of the optical fiber in the optical fiber water level measurement system of FIG. 図１の光ファイバ水位計測システムにおける光ファイバの保護について説明するための図である。It is a figure for demonstrating protection of the optical fiber in the optical fiber water level measurement system of FIG. 図１の光ファイバ水位計測システムにおけるセンシング部分について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the sensing part in the optical fiber water level measurement system of FIG. 図１の光ファイバ水位計測システムにおけるセンシング部分について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the sensing part in the optical fiber water level measurement system of FIG. 図１の光ファイバ水位計測システムによる光ファイバ水位計測方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the optical fiber water level measurement method by the optical fiber water level measurement system of FIG. 図１の光ファイバ水位計測システムによる光ファイバ水位計測方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical fiber water level measurement method by the optical fiber water level measurement system of FIG. 図４のセンシング部分の構成を変えた場合を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the case where the structure of the sensing part of FIG. 4 is changed. 図８の光ファイバ水位計測システムによる光ファイバ水位計測方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical fiber water level measurement method by the optical fiber water level measurement system of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 温度分布計測装置
１１ パルス光源
１２ カップラ
１３ 受信器
１４ 信号処理部
２０ 光ファイバ
２１ センシング部分
２１Ａ センシング部分
２２ 円筒管に巻回された部分
２３ 円筒管に巻回されない部分
３０ 円筒管
４０ トレイ状の構造物
４１ 収納部
５０ 外被保護被覆
５１ 保護管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Temperature distribution measuring device 11 Pulse light source 12 Coupler 13 Receiver 14 Signal processing part 20 Optical fiber 21 Sensing part 21A Sensing part 22 Part wound around the cylindrical pipe 23 Part not wound around the cylindrical pipe 30 Cylindrical pipe 40 Tray shape Structure 41 Storage part 50 Protective coating 51 Protective tube

Claims (10)

光ファイバの温度分布を測定する方法を用いて水位を計測する光ファイバ水位計測システムであって、
前記光ファイバ内にパルス光を入射し、その光ファイバの各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて前記光ファイバの温度分布を測定することにより、前記光ファイバの各位置の温度を計測する温度分布計測装置を備え、
前記光ファイバは、その外周に保護被覆が施され、さらに先端側が水面に対し直交する方向に沿って水位の計測単位となる基準長さ内に前記光ファイバの最小センシング長が螺旋状に巻回されたセンシング部分とされ、そのセンシング部分の一部が水中に浸けられており、
前記光ファイバにより空中部に位置する箇所の温度と水中部に位置する箇所の温度が識別され、空中部と水中部の境界位置を認識して水位を計測する
ことを特徴とする光ファイバ水位計測システム。 An optical fiber water level measurement system that measures a water level using a method of measuring a temperature distribution of an optical fiber,
By measuring the temperature distribution of the optical fiber based on the anti-Stokes light of the Raman scattered light reflected from each position of the optical fiber by entering pulsed light into the optical fiber, each of the optical fibers It is equipped with a temperature distribution measuring device that measures the temperature of the position,
The optical fiber has a protective coating on its outer periphery, and the minimum sensing length of the optical fiber is spirally wound within a reference length that is a unit for measuring the water level along a direction in which the tip side is orthogonal to the water surface. Sensing part, a part of the sensing part is immersed in water,
The optical fiber water level measurement characterized in that the temperature of the location located in the aerial part and the temperature of the location located in the underwater part are identified by the optical fiber, and the boundary between the aerial part and the underwater part is recognized to measure the water level. system. 前記保護被覆は、撥水被覆であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ水位計測システム。   The optical fiber water level measurement system according to claim 1, wherein the protective coating is a water repellent coating. 前記保護被覆は、高熱伝導部材の保護管であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ水位計測システム。   The optical fiber water level measurement system according to claim 1, wherein the protective coating is a protective tube of a high thermal conductive member. 前記保護管の外周に撥水被覆が施されていることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ水位計測システム。   The optical fiber water level measurement system according to claim 3, wherein a water repellent coating is applied to an outer periphery of the protective tube. 前記光ファイバは少なくとも２心のテープ心線であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバ水位計測システム。   The optical fiber water level measurement system according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical fiber is at least two optical fiber cores. 光ファイバの温度分布を測定する方法を用いて水位を計測する光ファイバ水位計測方法であって、
外周に保護被覆が施され、さらに先端側が水面に対し直交する方向に沿って水位の計測単位となる基準長さ内に前記光ファイバの最小センシング長が螺旋状に巻回されたセンシング部分とされ、そのセンシング部分の一部が水中に浸けられた状態で前記光ファイバ内にパルス光を入射し、
その光ファイバの各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて、空中部に位置する箇所の温度と水中部に位置する箇所の温度とを識別し、空中部と水中部との境界位置を認識して水位を計測する
ことを特徴とする光ファイバ水位計測方法。 An optical fiber water level measurement method for measuring a water level using a method for measuring a temperature distribution of an optical fiber,
A protective coating is applied to the outer periphery, and the sensing portion is such that the minimum sensing length of the optical fiber is spirally wound within a reference length that is a unit for measuring the water level along a direction perpendicular to the water surface at the tip side. In the state where a part of the sensing part is immersed in water, a pulsed light is incident on the optical fiber,
Based on the anti-Stokes light of the Raman scattered light reflected from each position of the optical fiber, the temperature of the location located in the air and the temperature of the location located in the underwater are identified, and the air and the underwater An optical fiber water level measurement method that measures the water level by recognizing the boundary position between the optical fiber and the water level. 前記保護被覆は、撥水被覆であることを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ水位計測方法。   The optical fiber water level measuring method according to claim 6, wherein the protective coating is a water repellent coating. 前記保護被覆は、高熱伝導部材の保護管であることを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ水位計測方法。   The optical fiber water level measuring method according to claim 6, wherein the protective coating is a protective tube of a high thermal conductive member. 前記保護管の外周に撥水被覆が施されていることを特徴とする請求項８に記載の光ファイバ水位計測方法。  The optical fiber water level measuring method according to claim 8, wherein a water repellent coating is applied to an outer periphery of the protective tube. 前記光ファイバは少なくとも２心のテープ心線であることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の光ファイバ水位計測方法。
The optical fiber water level measuring method according to any one of claims 6 to 8, wherein the optical fiber is at least two optical fiber cores.
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