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公開番号2024150208
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-23
出願番号2023063506
出願日2023-04-10
発明の名称測定装置、測定方法および測定プログラム
出願人横河電機株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G01D 5/353 20060101AFI20241016BHJP(測定;試験)
要約【課題】測定対象物の特性の測定位置精度低下を抑制すること。
【解決手段】光ファイバ特性測定装置100は、被測定物Sに設置された光ファイバFUTの測定位置からブリルアン周波数シフト(BFS)を取得し、取得したBFSを温度に変換することによって光ファイバFUTの長手方向の温度分布を生成し、生成した温度分布に基づいて光ファイバFUTの物性変化を算出し、算出した物性変化に基づいて光ファイバFUTの測定位置を補正する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
測定対象物に設置された光ファイバの各測定位置から各ブリルアン周波数シフトを取得し、
前記各ブリルアン周波数シフトを温度に変換することによって、前記光ファイバの長手方向の温度分布を生成し、
前記温度分布に基づいて、前記光ファイバの物性変化を算出し、
前記物性変化に基づいて、前記光ファイバの前記各測定位置を補正する、
測定制御部を備える測定装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記測定制御部は、
前記温度分布を用いて、前記光ファイバの所定温度以上の区間における屈折率の変化および長手方向距離の変化のうち少なくとも１つを算出し、
前記屈折率の変化および前記長手方向距離の変化のうち少なくとも１つを用いて、前記各測定位置のずれを補正するとともに、前記温度分布を補正する、
請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記測定制御部は、
前記各ブリルアン周波数シフトを温度に変換することによって前記温度分布を生成するとともに、前記各ブリルアン周波数シフトを歪みに変換することによって前記光ファイバの長手方向の歪み分布を生成し、
前記温度分布を用いて、前記光ファイバの所定温度以上の区間における屈折率の変化および長手方向距離の変化のうち少なくとも１つを算出し、
前記屈折率の変化および前記長手方向距離の変化のうち少なくとも１つを用いて、前記各測定位置のずれを補正するとともに、前記歪み分布を補正する、
請求項１に記載の測定装置。
【請求項４】
前記測定制御部は、
前記光ファイバの前記各測定位置から、タイムドメイン方式または光相関方式によって前記各ブリルアン周波数シフトを取得する、
請求項１に記載の測定装置。
【請求項５】
前記測定制御部は、
前記光ファイバの前記各測定位置から、片端光入射方式または両端光入射方式によって前記各ブリルアン周波数シフトを取得する、
請求項４に記載の測定装置。
【請求項６】
前記測定制御部は、
前記各ブリルアン周波数シフトを温度または歪みに変換することによって、前記光ファイバの長手方向の温度分布または歪み分布を生成し、
前記物性変化に基づいて、前記光ファイバの各測定位置を補正するとともに、前記温度分布または前記歪み分布を補正し、
補正後の前記温度分布が示す前記温度、または補正後の前記歪み分布が示す前記歪みが閾値以上である場合に、前記測定対象物の異常を検出する、
請求項１に記載の測定装置。
【請求項７】
コンピュータが、
測定対象物に設置された光ファイバの各測定位置から各ブリルアン周波数シフトを取得し、
前記各ブリルアン周波数シフトを温度に変換することによって、前記光ファイバの長手方向の温度分布を生成し、
前記温度分布に基づいて、前記光ファイバの物性変化を算出し、
前記物性変化に基づいて、前記光ファイバの前記各測定位置を補正する、
処理を実行する測定方法。
【請求項８】
コンピュータに、
測定対象物に設置された光ファイバの各測定位置から各ブリルアン周波数シフトを取得し、
前記各ブリルアン周波数シフトを温度に変換することによって、前記光ファイバの長手方向の温度分布を生成し、
前記温度分布に基づいて、前記光ファイバの物性変化を算出し、
前記物性変化に基づいて、前記光ファイバの前記各測定位置を補正する、
処理を実行させる測定プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置、測定方法および測定プログラムに関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
光ファイバ特性測定装置は、橋梁やビル等の測定対象物（適宜、「被測定物」）に設置された光ファイバをセンサとして用いて、光ファイバの物理量変化から測定対象物の温度、歪み、振動等の特性を測定する装置である。光ファイバ特性測定装置は、光ファイバの物理量であるブリルアン周波数シフト（Brillouin Frequency Shift：ＢＦＳ）が光ファイバの温度や歪みに依存して周波数が変化する性質を利用し、測定対象物の特性を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５６５４８９１号公報
特許第６６８６４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光ファイバ特性測定装置は、測定対象物の特性の測定位置精度が低下することがある。例えば、光ファイバに高温区間がある場合には、光ファイバの屈折率や長さが変化するので、測定位置のズレが生じてしまう。一般的な建築物等では高温条件になることは少ないが、航空機の翼、燃料タンク、製鉄所の鉄溶鉱炉、発電所ボイラの伝熱管、化学プラントの反応炉等の高温条件になることが想定される測定対象物の特性を正確に測定することは困難である。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、測定対象物の特性の測定位置精度低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、測定対象物に設置された光ファイバ（ＦＵＴ）の各測定位置から各ブリルアン周波数シフトを取得し、前記各ブリルアン周波数シフトを温度に変換することによって、前記光ファイバ（ＦＵＴ）の長手方向の温度分布を生成し、前記温度分布に基づいて、前記光ファイバ（ＦＵＴ）の物性変化を算出し、前記物性変化に基づいて、前記光ファイバ（ＦＵＴ）の前記各測定位置を補正する、測定制御部を備える測定装置を提供する。
【０００７】
また、本発明は、コンピュータが、測定対象物に設置された光ファイバ（ＦＵＴ）の各測定位置から各ブリルアン周波数シフトを取得し、前記各ブリルアン周波数シフトを温度に変換することによって、前記光ファイバ（ＦＵＴ）の長手方向の温度分布を生成し、前記温度分布に基づいて、前記光ファイバ（ＦＵＴ）の物性変化を算出し、前記物性変化に基づいて、前記光ファイバ（ＦＵＴ）の前記各測定位置を補正する、処理を実行する測定方法を提供する。
【０００８】
また、本発明は、コンピュータに、測定対象物に設置された光ファイバ（ＦＵＴ）の各測定位置から各ブリルアン周波数シフトを取得し、前記各ブリルアン周波数シフトを温度に変換することによって、前記光ファイバ（ＦＵＴ）の長手方向の温度分布を生成し、前記温度分布に基づいて、前記光ファイバ（ＦＵＴ）の物性変化を算出し、前記物性変化に基づいて、前記光ファイバ（ＦＵＴ）の前記各測定位置を補正する、処理を実行させる測定プログラムを提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、測定対象物の特性の測定位置精度低下を抑制することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施形態に係る光ファイバ特性測定システムの構成例および処理例を示す図である。
参考技術に係るブリルアン周波数シフトの温度依存性を説明する図である。
参考技術に係る測定結果を説明する図である。
参考技術に係るタイムドメイン方式における測定位置算出処理の具体例１を説明する図である。
参考技術に係るタイムドメイン方式（ＢＯＴＤＲ）における測定位置算出処理の具体例２を説明する図である。
参考技術に係る光相関方式における測定位置算出処理の具体例１を説明する図である。
参考技術に係る光相関方式（ＢＯＣＤＡ）における測定位置算出処理の具体例２を説明する図である。
参考技術に係る光相関方式（ＢＯＣＤＲ）における０次相関ピーク位置を説明する図である。
参考技術に係る温度と屈折率との関係を説明する図である。
参考技術に係る測定された高温区間の長さと実際の高温区間の長さとの関係を説明する図である。
参考技術に係る測定位置ズレの＋、－の概念を説明する図である。
参考技術に係るタイムドメイン方式における高温区間がある温度測定処理の具体例１を説明する図である。
参考技術に係るタイムドメイン方式（ＢＯＴＤＲ）における高温区間がある温度測定処理の具体例２を説明する図である。
参考技術に係る光相関方式における高温区間がある温度測定処理の具体例１を説明する図である。
参考技術に係る光相関方式（ＢＯＣＤＡ）における高温区間がある温度測定処理の具体例２を説明する図である。
参考技術に係る測定位置ズレの調整を説明する図である。
実施形態に係る光ファイバ特性測定装置の構成例１を示すブロック図である。
実施形態に係る光ファイバ特性測定装置の構成例２を示すブロック図である。
実施形態に係る測定位置ズレ低減部の構成例を示すブロック図である。
実施形態に係るタイムドメイン方式（ＢＯＴＤＲ）における各測定結果の具体例１を示す図である。
実施形態に係るタイムドメイン方式における測定位置と測定位置ズレ量との関係の具体例１を示す図である。
実施形態に係る被測定物Ｓの任意位置の温度を測定する場合の具体例を示す図である。
実施形態に係るタイムドメイン方式（ＢＯＴＤＲ）における各測定結果の具体例２を示す図である。
実施形態に係るタイムドメイン方式および光相関方式（ＢＯＣＤＲ）における測定位置と測定位置ズレ量との関係の具体例２を示す図である。
実施形態に係るタイムドメイン方式および光相関方式（ＢＯＣＤＲ）における前提条件の具体例を示す図である。
実施形態に係るタイムドメイン方式および光相関方式（ＢＯＣＤＲ）における算出結果の具体例を示す図である。
実施形態に係るタイムドメイン方式および光相関方式（ＢＯＣＤＲ）における補正後の温度分布の具体例を示す図である。
実施形態に係る光相関方式（ＢＯＣＤＡ）における各測定結果の具体例１を示す図である。
実施形態に係る光相関方式（ＢＯＣＤＡ）における測定位置と測定位置ズレ量との関係の具体例１を示す図である。
実施形態に係る光相関方式（ＢＯＣＤＡ）における各測定結果の具体例２を示す図である。
実施形態に係る光相関方式（ＢＯＣＤＡ）における測定位置と測定位置ズレ量との関係の具体例２を示す図である。
実施形態に係る光相関方式（ＢＯＣＤＡ）における前提条件の具体例を示す図である。
実施形態に係る光相関方式（ＢＯＣＤＡ）における算出結果の具体例を示す図である。
実施形態に係る光相関方式（ＢＯＣＤＡ）における補正後の温度分布の具体例を示す図である。
実施形態に係るタイムドメイン方式および光相関方式（ＢＯＣＤＲ）における光ファイバ特性測定処理全体の流れの一例を示すフローチャートである。
実施形態に係る光相関方式（ＢＯＣＤＡ）における光ファイバ特性測定処理全体の流れの一例を示すフローチャートである。
実施形態に係るハードウェア構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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