JP5975064B2 - 光ファイバ温度分布測定装置 - Google Patents
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Description
T0:温度基準部10の温度[K]
h:プランク定数(6.626×10-34 Js)
c:光速[m/s]
Δν0:温度基準部10のラマンシフト波数[/m]
k:ボルツマン定数(1.38×10-23 JK-1)
R(T):被測定点のAS光強度IasとST光強度Istの比(Ias/Ist)
R(T0):温度基準部10のAS光強度IasとST光強度Istの比(Ias/Ist)
Tc:被測定点の校正後の温度[K]
T1:基準温度計12で測定した基準温度値(真値)[K]
T2:基準温度計12で測定した基準温度値(真値)[K]
T1 ’:基準温度T1のときの補正前の本装置による測定温度値[K]
T2 ’:基準温度T2のときの補正前の本装置による測定温度値[K]
Δν0:温度基準部10のラマンシフト波数[/m]
Δν:被測定ファイバ3の真のラマンシフト波数[/m]
R(T,L):任意距離Lの被測定点におけるAS光強度IasとST光強度Istの比(Ias/Ist)
α:ST光とAS光の損失差の補正値[dB/km]
1)シフト波数
2)ストークス光STとアンチストークス光ASとの損失差
3)オフセット
を順番に校正しなければならず、作業効率が非常に悪いという問題がある。
光ファイバをセンサとして用い、ラマン後方散乱光を利用して前記光ファイバに沿った温度分布を測定するように構成された光ファイバ温度分布測定装置において、
被測定点における測定温度値と参照温度値に基づき所定の校正パラメータを連動して変化させることにより測定温度の校正値を真値に収束させるのにあたり、
前記所定の校正パラメータとして、温度オフセットとシフト波数およびストークス光とアンチストークス光の波長の違いによる前記光ファイバの長手方向における損失差の3つのパラメータを用い、前記損失差を変化させてそれに連動してシフト波数とオフセットを変化させることにより得られる校正温度と参照温度値との温度差をモニタしながらこの温度差を0に収束させることを特徴とする。
光ファイバをセンサとして用い、ラマン後方散乱光を利用して前記光ファイバに沿った温度分布を測定するように構成された光ファイバ温度分布測定装置において、
3ヵ所の被測定点における測定温度値と参照温度値および真の損失差に基づいて、シフト波数、ストークス光とアンチストークス光の損失差および温度オフセットの最適値を求めることを特徴とする。
請求項1または請求項2に記載の光ファイバ温度分布測定装置は、
前記光ファイバの一端から光パルスを入射しラマン散乱信号を受信する片方向測定方式または前記光ファイバの両端から光パルスを入射して各々のラマン散乱信号を合成する双方向測定方式で動作することを特徴とする。
1)校正パラメータを連動させて変化させることにより真値に収束させる方式(以後、校正パラメータアジャスター方式という)
2)連立方程式から導出される計算式を用いて厳密解を求める方式(以後、連立方程式による校正方式という)
校正パラメータアジャスター方式は、校正パラメータの1つである損失差を変化させ、それに連動してシフト波数とオフセットを変化させることにより得られる校正温度と真値(参照温度)との差をモニタしながら0に収束させる方式である。
まず、図8に示す校正パターンに応じて温度分布測定を実行し(ステップS1)、少なくとも3ヵ所の校正点を決める(ステップS2)。
Tn’’:損失差α0での被測定点Lnの温度分布測定値[K]
Tn’:損失差αnewでの被測定点Lnの温度分布測定値[K]
校正パラメータアジャスター方式は全校正パラメータを連動させながら校正値を真値に収束させる方式であるが、既知の温度が3点あれば、連立方程式を解くことによって全校正パラメータの厳密解を求めることができる。
T2’:被測定点L2の温度分布測定値[K]
T3’:被測定点L3の温度分布測定値[K]
T1:被測定点L1の参照温度値(真値)[K]
T2:被測定点L2の参照温度値(真値)[K]
T3:被測定点L3の参照温度値(真値)[K]
2 光分波器
3 光ファイバ
4 光フィルタ
5st,5as O/E変換器
7st,7as A/D変換器
8 演算制御部
8a ST−AS損失差演算部
8b ST−AS損失差格納部
8c 測定温度演算部
8d 測定温度格納部
8e 測定温度校正値演算部
8f 測定温度校正値格納部
8g 測定温度誤差演算部
8h 測定温度誤差格納部
8i シフト波数演算部
8j シフト波数格納部
8k 校正パラメータ厳密解連立方程式演算部
8m 被測定点参照温度値格納部
9 パルス発生部
10 温度基準部
11 温度計
12 基準温度計
Claims (3)
- 光ファイバをセンサとして用い、ラマン後方散乱光を利用して前記光ファイバに沿った温度分布を測定するように構成された光ファイバ温度分布測定装置において、
被測定点における測定温度値と参照温度値に基づき所定の校正パラメータを連動して変化させることにより測定温度の校正値を真値に収束させるのにあたり、
前記所定の校正パラメータとして、温度オフセットとシフト波数およびストークス光とアンチストークス光の波長の違いによる前記光ファイバの長手方向における損失差の3つのパラメータを用い、前記損失差を変化させてそれに連動してシフト波数とオフセットを変化させることにより得られる校正温度と参照温度値との温度差をモニタしながらこの温度差を0に収束させることを特徴とする光ファイバ温度分布測定装置。 - 光ファイバをセンサとして用い、ラマン後方散乱光を利用して前記光ファイバに沿った温度分布を測定するように構成された光ファイバ温度分布測定装置において、
3ヵ所の被測定点における測定温度値と参照温度値および真の損失差に基づいて、シフト波数、ストークス光とアンチストークス光の損失差および温度オフセットの最適値を求めることを特徴とする光ファイバ温度分布測定装置。 - 請求項1または請求項2に記載の光ファイバ温度分布測定装置は、
前記光ファイバの一端から光パルスを入射しラマン散乱信号を受信する片方向測定方式または前記光ファイバの両端から光パルスを入射して各々のラマン散乱信号を合成する双方向測定方式で動作することを特徴とする光ファイバ温度分布測定装置。
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