特許ウォッチ

公開番号2025128972
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-03
出願番号2024026046
出願日2024-02-22
発明の名称歪み又は温度測定方法、光ファイバセンサ及びプログラム
出願人沖電気工業株式会社
代理人個人,個人
主分類G01D 5/353 20060101AFI20250827BHJP(測定;試験)
要約【課題】光源の掃引非線形性によって発生した不適切な測定データを補正する。
【解決手段】対象の分割区間Nを含む、隣接する複数の分割区間におけるLag値Xの平均値が、予め設定された閾値以上の場合、当該分割区間Nをエラー区間として抽出する過程、エラー区間として抽出された分割区間Nに対して、当該分割区間Nを含む、連続するMの分割区間を連結した連結データをM個作成し、M個の連結データごとに、基準信号及び測定信号の相互相関処理を行ってLag値を算出する過程、M個のLag値のそれぞれと、当該分割区間NのLag値Xの差の絶対値を算出する過程、全ての算出された絶対値が予め設定された閾値以下である場合に行われる、M個のLag値の平均値Aを算出し、当該分割区間NのLag値Xと平均値Aの差の絶対値が所定の閾値以上である場合に、当該分割区間NのLag値Xに平均値Aを代入する過程を備える。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
周波数領域光リフレクトメトリで得られる基準信号及び測定信号を、周波数幅ΔＸで分割して、分割区間ごとに基準信号及び測定信号の相互相関処理を行ってＬａｇ値Ｘを算出する過程、
対象の分割区間Ｎ、及び、当該分割区間Ｎの前後の区間を含む、隣接する複数の分割区間におけるＬａｇ値Ｘの平均値が、予め設定された閾値以上の場合、当該分割区間Ｎをエラー区間として抽出する過程、
エラー区間として抽出された分割区間Ｎに対して、当該分割区間Ｎを含む、連続するＭの分割区間を連結した連結データをＭ個作成し、Ｍ個の連結データごとに、基準信号及び測定信号の相互相関処理を行ってＬａｇ値を算出する過程、
Ｍ個のＬａｇ値のそれぞれと、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘの差の絶対値を算出する過程、
全ての算出された絶対値が予め設定された閾値以下である場合に行われる、Ｍ個のＬａｇ値の平均値Ａを算出し、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘと平均値Ａの差の絶対値が所定の閾値以上である場合に、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘに平均値Ａを代入する過程、
Ｍ個のＬａｇ値の中に、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘとの差の絶対値が、予め設定された閾値より大きいものがある場合に、Ｍ個のＬａｇ値と、分割区間ＮのＬａｇ値Ｘとの差の絶対値が、大きく変動する直前のＬａｇ値を、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘに代入する過程、及び、
分割区間ごとに得られたＬａｇ値を、歪み又は温度に変換する過程
を備える歪み又は温度測定方法。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記連結データの個数Ｍが、測定対象の光ファイバ長を定常状態でのエラー発生距離で除算した値以上であり、かつ、２
ｎ
を満たす
請求項１に記載の歪み又は温度測定方法。
【請求項３】
周波数領域光リフレクトメトリで得られる基準信号及び測定信号が入力される演算処理装置が、
周波数幅ΔＸで分割して、分割区間ごとに基準信号及び測定信号の相互相関処理を行ってＬａｇ値Ｘを算出する手段、
対象の分割区間Ｎ、及び、当該分割区間Ｎの前後の区間を含む、隣接する複数の分割区間におけるＬａｇ値Ｘの平均値が、予め設定された閾値以上の場合、当該分割区間Ｎをエラー区間として抽出する手段、
エラー区間として抽出された分割区間Ｎに対して、当該分割区間Ｎを含む、連続するＭの分割区間を連結した連結データをＭ個作成し、Ｍ個の連結データごとに、基準信号及び測定信号の相互相関処理を行ってＬａｇ値を算出する手段、
Ｍ個のＬａｇ値のそれぞれと、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘの差の絶対値を算出する手段、
全ての算出された絶対値が予め設定された閾値以下である場合に行われる、Ｍ個のＬａｇ値の平均値Ａを算出し、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘと平均値Ａの差の絶対値が所定の閾値以上である場合に、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘに平均値Ａを代入する手段、
Ｍ個のＬａｇ値の中に、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘとの差の絶対値が、予め設定された閾値より大きいものがある場合に、Ｍ個のＬａｇ値と、分割区間ＮのＬａｇ値Ｘとの差の絶対値が、大きく変動する直前のＬａｇ値を、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘに代入する手段、及び、
分割区間ごとに得られたＬａｇ値を、歪み又は温度に変換する手段
を備える光ファイバセンサ。
【請求項４】
前記連結データの個数Ｍが、測定対象の光ファイバ長を定常状態でのエラー発生距離で除算した値以上であり、かつ、２
ｎ
を満たす
請求項３に記載の光ファイバセンサ。
【請求項５】
周波数領域光リフレクトメトリで得られる基準信号及び測定信号が入力される演算処理装置を、
周波数幅ΔＸで分割して、分割区間ごとに基準信号及び測定信号の相互相関処理を行ってＬａｇ値Ｘを算出する手段、
対象の分割区間Ｎ、及び、当該分割区間Ｎの前後の区間を含む、隣接する複数の分割区間におけるＬａｇ値Ｘの平均値が、予め設定された閾値以上の場合、当該分割区間Ｎをエラー区間として抽出する手段、
エラー区間として抽出された分割区間Ｎに対して、当該分割区間Ｎを含む、連続するＭの分割区間を連結した連結データをＭ個作成し、Ｍ個の連結データごとに、基準信号及び測定信号の相互相関処理を行ってＬａｇ値を算出する手段、
Ｍ個のＬａｇ値のそれぞれと、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘの差の絶対値を算出する手段、
全ての算出された絶対値が予め設定された閾値以下である場合に行われる、Ｍ個のＬａｇ値の平均値Ａを算出し、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘと平均値Ａの差の絶対値が所定の閾値以上である場合に、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘに平均値Ａを代入する手段、
Ｍ個のＬａｇ値の中に、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘとの差の絶対値が、予め設定された閾値より大きいものがある場合に、Ｍ個のＬａｇ値と、分割区間ＮのＬａｇ値Ｘとの差の絶対値が、大きく変動する直前のＬａｇ値を、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘに代入する手段、及び、
分割区間ごとに得られたＬａｇ値を、歪み又は温度に変換する手段
として機能させるためのプログラム。
【請求項６】
前記連結データの個数Ｍが、測定対象の光ファイバ長を定常状態でのエラー発生距離で除算した値以上であり、かつ、２
ｎ
を満たす
請求項５に記載のプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、この発明は社会インフラの維持管理等に利用される周波数領域光リフレクトメトリ（ＯＦＤＲ：ＯｐｔｉｃａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｏｍａｉｎＲｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）において、光源の掃引非線形性によって発生した不適切な測定データを補正できる、歪み又は温度測定方法、光ファイバセンサ及びプログラムに関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＲにおける計測アルゴリズムとして、非特許文献１に開示されているものがある。非特許文献１に開示されている技術では、基準信号と測定信号を取得し、取得した各信号を高速フーリエ変換し、一定周波数間隔で分割したのちに、逆フーリエ変換を行い、分割区間ごとに相互相関関数を取得する。分割区間ごとに相互相関係数が最も大きくなるＬａｇ値を求め、Ｌａｇ値に応じて歪み値が決定される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
"Cryogenic temperature measurement using Rayleigh backscattering spectra shift by OFDR", IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 26, no. 11, pp. 1150-1153, Jun. 2014.
【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、上述の非特許文献１に開示されている計測アルゴリズムにおいて歪み計測幅を狭めていくと、周波数掃引光源の非線形性の影響によって、相互相関処理におけるＬａｇ値が正常に算出されず、不適切な値になるという問題がある。
【０００５】
これは、非線形性の影響で周波数スペクトルが広がることで一定周波数幅ΔＸ内に余分な周波数が重畳し、基準信号と測定信号の類似性が低下することが原因である。基準信号と測定信号の類似性が低下すると、相互相関が低下する。相互相関が低下することで、相互相関ピークが埋もれ、不適切なＬａｇ値が検出されてしまう。これにより測定エラーが発生する。
【０００６】
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものである。この発明の目的は、光源の掃引非線形性によって発生した不適切な測定データを補正できる、歪み又は温度測定方法、光ファイバセンサ及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するために、この発明の歪み又は温度測定方法は、周波数領域光リフレクトメトリで得られる基準信号及び測定信号を、周波数幅ΔＸで分割して、分割区間ごとに基準信号及び測定信号の相互相関処理を行ってＬａｇ値Ｘを算出する過程、対象の分割区間Ｎ、及び、当該分割区間Ｎの前後の区間を含む、隣接する複数の分割区間におけるＬａｇ値Ｘの平均値が、予め設定された閾値以上の場合、当該分割区間Ｎをエラー区間として抽出する過程、エラー区間として抽出された分割区間Ｎに対して、当該分割区間Ｎを含む、連続するＭの分割区間を連結した連結データをＭ個作成し、Ｍ個の連結データごとに、基準信号及び測定信号の相互相関処理を行ってＬａｇ値を算出する過程、Ｍ個のＬａｇ値のそれぞれと、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘの差の絶対値を算出する過程、全ての算出された絶対値が予め設定された閾値以下である場合に行われる、Ｍ個のＬａｇ値の平均値Ａを算出し、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘと平均値Ａの差の絶対値が所定の閾値以上である場合に、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘに平均値Ａを代入する過程、Ｍ個のＬａｇ値の中に、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘとの差の絶対値が、予め設定された閾値より大きいものがある場合に、Ｍ個のＬａｇ値と、分割区間ＮのＬａｇ値Ｘとの差の絶対値が、大きく変動する直前のＬａｇ値を、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘに代入する過程、及び、分割区間ごとに得られたＬａｇ値を、歪み又は温度に変換する過程を備える。
【０００８】
また、この発明の光ファイバセンサは、周波数領域光リフレクトメトリで得られる基準信号及び測定信号が入力される演算処理装置が、周波数幅ΔＸで分割して、分割区間ごとに基準信号及び測定信号の相互相関処理を行ってＬａｇ値Ｘを算出する手段、対象の分割区間Ｎ、及び、当該分割区間Ｎの前後の区間を含む、隣接する複数の分割区間におけるＬａｇ値Ｘの平均値が、予め設定された閾値以上の場合、当該分割区間Ｎをエラー区間として抽出する手段、エラー区間として抽出された分割区間Ｎに対して、当該分割区間Ｎを含む、連続するＭの分割区間を連結した連結データをＭ個作成し、Ｍ個の連結データごとに、基準信号及び測定信号の相互相関処理を行ってＬａｇ値を算出する手段、Ｍ個のＬａｇ値のそれぞれと、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘの差の絶対値を算出する手段、全ての算出された絶対値が予め設定された閾値以下である場合に行われる、Ｍ個のＬａｇ値の平均値Ａを算出し、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘと平均値Ａの差の絶対値が所定の閾値以上である場合に、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘに平均値Ａを代入する手段、Ｍ個のＬａｇ値の中に、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘとの差の絶対値が、予め設定された閾値より大きいものがある場合に、Ｍ個のＬａｇ値と、分割区間ＮのＬａｇ値Ｘとの差の絶対値が、大きく変動する直前のＬａｇ値を、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘに代入する手段、及び、分割区間ごとに得られたＬａｇ値を、歪み又は温度に変換する手段を備える。
【０００９】
また、この発明のプログラムは、周波数領域光リフレクトメトリで得られる基準信号及び測定信号が入力される演算処理装置を、周波数幅ΔＸで分割して、分割区間ごとに基準信号及び測定信号の相互相関処理を行ってＬａｇ値Ｘを算出する手段、対象の分割区間Ｎ、及び、当該分割区間Ｎの前後の区間を含む、隣接する複数の分割区間におけるＬａｇ値Ｘの平均値が、予め設定された閾値以上の場合、当該分割区間Ｎをエラー区間として抽出する手段、エラー区間として抽出された分割区間Ｎに対して、当該分割区間Ｎを含む、連続するＭの分割区間を連結した連結データをＭ個作成し、Ｍ個の連結データごとに、基準信号及び測定信号の相互相関処理を行ってＬａｇ値を算出する手段、Ｍ個のＬａｇ値のそれぞれと、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘの差の絶対値を算出する手段、全ての算出された絶対値が予め設定された閾値以下である場合に行われる、Ｍ個のＬａｇ値の平均値Ａを算出し、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘと平均値Ａの差の絶対値が所定の閾値以上である場合に、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘに平均値Ａを代入する手段、Ｍ個のＬａｇ値の中に、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘとの差の絶対値が、予め設定された閾値より大きいものがある場合に、Ｍ個のＬａｇ値と、分割区間ＮのＬａｇ値Ｘとの差の絶対値が、大きく変動する直前のＬａｇ値を、当該分割区間ＮのＬａｇ値Ｘに代入する手段、及び、分割区間ごとに得られたＬａｇ値を、歪み又は温度に変換する手段として機能させる。
【００１０】
上述の、歪み又は温度測定方法、光ファイバセンサ及びプログラムの好適実施形態によれば、前記連結データの個数Ｍが、測定対象の光ファイバ長を定常状態でのエラー発生距離で除算した値以上であり、かつ、２
ｎ
を満たす。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許