JPH01212326A - Optical fiber linear temperature distribution measuring system - Google Patents

Optical fiber linear temperature distribution measuring system

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Publication number
JPH01212326A
JPH01212326A JP62284293A JP28429387A JPH01212326A JP H01212326 A JPH01212326 A JP H01212326A JP 62284293 A JP62284293 A JP 62284293A JP 28429387 A JP28429387 A JP 28429387A JP H01212326 A JPH01212326 A JP H01212326A
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JP
Japan
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temperature distribution
optical fiber
sub
distribution measurement
measurement data
Prior art date
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Pending
Application number
JP62284293A
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Japanese (ja)
Inventor
Kyuichi Sasahara
久一 笹原
Satoru Yamamoto
哲 山本
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01212326A publication Critical patent/JPH01212326A/en
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ラマン散乱光利用光ファイバ線状温度分布測
定装置を用いた光ファイバ線状温度分布測定システムに
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an optical fiber linear temperature distribution measuring system using an optical fiber linear temperature distribution measuring device using Raman scattered light.

[従来の技術] ラマン散乱光利用光ファイバ線状温度分布測定装置は、
光ファイバの一端から波長λ0、パルス幅Tw、パルス
周期Tpの光を入射させ、光ファイバ内で発生するラマ
ン散乱光の2成分である波長入Sのストークス光と、波
長入aSのアンチストークス光の後方散乱光とを、パル
ス光入射時刻を1=0として、それぞれ時間の関数fs
(t)。
[Prior art] An optical fiber linear temperature distribution measuring device using Raman scattered light is
Light with wavelength λ0, pulse width Tw, and pulse period Tp is input from one end of the optical fiber, and two components of Raman scattered light generated within the optical fiber are Stokes light with input wavelength S and anti-Stokes light with wavelength input aS. The backscattered light and the backscattered light of
(t).

f as(t)として測定し、これらの比f ax(t
) / fs (t)が純粋に温度の関数であること、
及び光ファイバ内の距離文から戻って来る後方散乱光が
光ファイバ端(光パルス入射端)に到達する時間が、光
ファイバ中の光速をCoとすると、パルス光入射時刻か
ら21 / Caであることを利用して、光ファイバに
沿った線状の温度分布測定を行う装置である。ストーク
ス光及びアンチストークス光の後方散乱光測定は、光フ
ァイバの破断点検知等に用いるO TD R(Opti
cal Ties Domain Reflectme
try)装置とほぼ同じ測定方法で行う。
f as(t), and their ratio f ax(t
) / fs (t) is purely a function of temperature,
And the time for the backscattered light returning from the distance line in the optical fiber to reach the optical fiber end (optical pulse input end) is 21/Ca from the pulse light input time, assuming that the speed of light in the optical fiber is Co. This is a device that takes advantage of this to measure linear temperature distribution along an optical fiber. Backscattered light measurement of Stokes light and anti-Stokes light is performed using O TDR (Opti
cal Ties Domain Reflectme
Try) Perform the measurement using almost the same method as the device.

ラマン散乱光利用光ファイバ線状温度分布測定装置を用
いた線状温度分布測定システムは、例えば電カケープル
に沿わせてセンサ用光ファイバケーブルを敷設すること
により、電カケープルの投手力向の温度分布を知ること
ができ、送電容量の制御等に利用したり、ケーブルの劣
化等により生じる高温部の位置検知等が行なえる。また
、各種プラントの生産ラインや、設備の温度コントロー
ルや、ビルやトンネル等の火災検知用として1例えば火
災発生の位NW定を行うことができる。
A linear temperature distribution measurement system using an optical fiber linear temperature distribution measurement device using Raman scattered light can be used to measure the temperature distribution in the direction of the pitcher's force of the electric power cable by, for example, laying an optical fiber cable for a sensor along the electric power cable. This information can be used to control power transmission capacity, or to detect the location of high-temperature areas caused by deterioration of cables. It can also be used to control the temperature of production lines and equipment in various plants, and to detect fires in buildings, tunnels, etc. For example, it can be used to determine the location of a fire outbreak.

第5図及び第6図に、従来のラマン散乱光利用光ファイ
バ線状温度分布測定システムの構成例を示す、この線状
温度分布測定システムは、センサ用光ファイバ5と、温
度分布測定装置21とからなり、温度分布測定装置21
は温度分布測定回路17と、温度分布演算処理・表示回
路16とで構成されている。
5 and 6 show an example of the configuration of a conventional optical fiber linear temperature distribution measurement system using Raman scattered light. This linear temperature distribution measurement system consists of a sensor optical fiber 5 and a temperature distribution measurement device 21. It consists of a temperature distribution measuring device 21
is composed of a temperature distribution measurement circuit 17 and a temperature distribution calculation processing/display circuit 16.

温度分布測定装置i21の0TDR用光パルス光源11
から出た光は、光ファイバ18a、光分岐器4aを通し
て、センサ用光ファイバ5に導かれる。センサ用光ファ
イバ5中で発生した後方散乱光は、光分岐器4a、光フ
ァイバ18dを通じ、光分岐器4bに導かれ、ここで2
分された後方散乱光のうち、光ファイバ18bに導かれ
たものは中心波長入asの光学フィルタ10a、受光器
9a、平均化処理回路8aより成るアンチストークス光
測定系で、アンチストークス光の0TDR測定により、
関数f as(t)を求めるのに用いられる。また、光
ファイバ18cに導かれたものは。
Optical pulse light source 11 for 0TDR of temperature distribution measuring device i21
The light emitted from the sensor is guided to the sensor optical fiber 5 through the optical fiber 18a and the optical splitter 4a. The backscattered light generated in the sensor optical fiber 5 is guided to the optical splitter 4b through the optical splitter 4a and the optical fiber 18d, where it is
Of the separated backscattered lights, the one guided to the optical fiber 18b is used to measure the anti-Stokes light by an anti-Stokes light measurement system consisting of an optical filter 10a with center wavelength input as, a light receiver 9a, and an averaging processing circuit 8a. By measurement,
It is used to find the function f as(t). Also, those guided to the optical fiber 18c.

中心波長入Sの光学フィルタ10b、受光用O/E変挽
変格回路、平均化処理回路8bより成るストークス光測
定系で、ストークス光の0TDR測定により、関数f 
5(t)を求めるのに用いられる。
The Stokes light measurement system consists of an optical filter 10b with center wavelength input S, an O/E transformation circuit for light reception, and an averaging processing circuit 8b.
5(t).

そして、温度分布演算処理回路7でf as(t) /
 fs(t)の演算を行うことにより、センサ用光ファ
イバ5に沿った線状温度分布測定を行っている。
Then, the temperature distribution calculation processing circuit 7 calculates f as(t) /
By calculating fs(t), the linear temperature distribution along the sensor optical fiber 5 is measured.

[発明が解決しようとする問題点] しかし、従来のラマン散乱光利用光ファイバ線状温度分
布測定システムでは、温度測定精度が測定位置までの光
ファイバ損失により異なり、測定距離が長くなり光ファ
イバ損失が増えると、温度測定精度が低下するため、±
1℃の温度測定精度が得られる光ファイバ長は現状技術
では2kmが限界であり、長距離に亘る精度の良い温度
分布測定を行うことは困難であった。
[Problems to be solved by the invention] However, in the conventional optical fiber linear temperature distribution measurement system using Raman scattered light, the temperature measurement accuracy varies depending on the optical fiber loss up to the measurement position, and the measurement distance becomes long and the optical fiber loss increases. As temperature increases, temperature measurement accuracy decreases, so ±
With the current technology, the optical fiber length that can provide temperature measurement accuracy of 1° C. is limited to 2 km, making it difficult to accurately measure temperature distribution over long distances.

長距離に亘る温度分布測定を行う方法としては、例えば
温度分布測定装置を多数設置し、測定結果をセンサ用光
ファイバ以外の他の通信手段(例えば、光ファイバ通信
や無線通信等)を用いてデータ通信を行うことが考えら
れるが、設備が複雑化し経済性、操作性の面で問題があ
った。
One way to measure temperature distribution over long distances is, for example, by installing a number of temperature distribution measuring devices and transmitting the measurement results using communication means other than the sensor optical fiber (for example, optical fiber communication or wireless communication). Data communication could be considered, but the equipment would be complicated and there would be problems in terms of economy and operability.

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、長
距離に亘る温度分布を精度の劣化を伴うことなく、簡単
に測定することができるラマン散乱光利用光ファイバ線
状温度分布測定システムを提供することにある。
An object of the present invention is to provide an optical fiber linear temperature distribution measurement system using Raman scattered light, which eliminates the drawbacks of the prior art described above and can easily measure temperature distribution over a long distance without deteriorating accuracy. Our goal is to provide the following.

[問題点を解決するための手段] 上記目的達成のため、本発明の第1発明においては、セ
ンサ用光ファイバに2台のラマン散乱光利用光ファイバ
線状温度分布測定装置を縦続接続し、該線状温度分布測
定装置のうちセンサ用光ファイバの一端に接続した主装
置に対し該主装置より遠くに位置する副装置は、自己が
測定した温度分布測定データをセンサ用光ファイバを用
いて主装置に伝送する送信機能部を有し、主装置は副装
置からの温度分布測定データを受け取るデータ受信機能
部と、受け取った温度分布測定データと自装置が測定し
た温度分布測定データとに基づき、長距離の光ファイバ
の温度分布を求める温度分布演算処理部とを有すること
を特徴とする光ファイバ線状温度分布測定システムとす
る。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, in the first aspect of the present invention, two optical fiber linear temperature distribution measuring devices using Raman scattered light are connected in cascade to an optical fiber for a sensor, Among the linear temperature distribution measuring devices, a sub-device located far from the main device connected to one end of the sensor optical fiber transmits temperature distribution measurement data measured by itself using the sensor optical fiber. The main device has a data reception function section that receives temperature distribution measurement data from the sub-device, and based on the received temperature distribution measurement data and the temperature distribution measurement data measured by its own device. An optical fiber linear temperature distribution measurement system is characterized in that it has a temperature distribution calculation processing unit that determines the temperature distribution of a long-distance optical fiber.

また第2発明においては、センサ用光ファイバに3台以
上のラマン散乱光利用光ファイバ線状温度分布測定装置
を縦続接続し、該線状温度分布測定装置のうちセンサ用
光ファイバの一端に接続した主装置に対し該主装置より
最も遠くに位置する第1副装置は、自己が測定した温度
分布測定データをセンサ用光ファイバを用いて主装置側
に伝送する送信機能部を有し、第1副装置と主装置との
間に位置する第2副装置は、自己が測定した温度分布測
定データをセンサ用光ファイバを用いて主装置側に伝送
する送信機能部と、第1副装置からの温度分布測定デー
タをセンサ用光ファイバを用いて主装置側に中継する中
継機能部とを有し、主装置は第1副装置及び第2副装置
からの温度分布測定データを受け取るデータ受信機能部
と、受け取った温度分布測定データと自装置が測定した
温度分布測定データとに基づき、長距離の光ファイバの
温度分布を求める温度分布演算処理部とを有することを
特徴とする光ファイバ線状温度分布測定システムとする
Further, in the second invention, three or more optical fiber linear temperature distribution measuring devices using Raman scattered light are connected in cascade to the optical fiber for the sensor, and one end of the optical fiber for the sensor is connected to the linear temperature distribution measuring device. The first sub-device located farthest from the main device has a transmission function section that transmits temperature distribution measurement data measured by itself to the main device using a sensor optical fiber. The second sub-device located between the first sub-device and the main device has a transmission function section that transmits temperature distribution measurement data measured by itself to the main device side using a sensor optical fiber, and The main device has a data receiving function that receives temperature distribution measurement data from the first sub-device and the second sub-device. and a temperature distribution calculation processing unit that calculates the temperature distribution of a long-distance optical fiber based on the received temperature distribution measurement data and the temperature distribution measurement data measured by the own device. A temperature distribution measurement system.

[作用] 第1発明において、副装置は、自己が測定した温度分布
測定データを、センサ用光ファイバを用いて主装置に伝
送する。そして主装置は、副装置からの温度分布測定デ
ータを受け取ると共に、受け取った温度分布測定データ
と自装置が測定した温度分布測定データとに基づき、長
距離のセンサ用光ファイバの温度分布を求める。従って
、センサ用光ファイバ以外の他の通信回線(例えば、光
ファイバ通信や無線通信等)を必要としない、主装置及
び副装置が各々の掌握する区間の線状温度分布測定を精
密に行なうことで、結果的に長距離の線状温度分布が高
精度をもって測定できる。
[Operation] In the first invention, the sub-device transmits temperature distribution measurement data measured by itself to the main device using a sensor optical fiber. The main device receives the temperature distribution measurement data from the sub-device, and determines the temperature distribution of the long-distance sensor optical fiber based on the received temperature distribution measurement data and the temperature distribution measurement data measured by the main device. Therefore, the main device and the sub device can accurately measure the linear temperature distribution in the section controlled by each device without requiring any other communication line (for example, optical fiber communication or wireless communication) other than the optical fiber for the sensor. As a result, long-distance linear temperature distribution can be measured with high accuracy.

第1発明においては、副装置は1台であり、温度分布測
定データを主装置に伝送する送信機能を有するのみでよ
くデータ中継機能を必要としないから、中距離の簡易な
装置を構成する場合に適する。
In the first invention, there is only one sub-device, and it only has a transmission function to transmit temperature distribution measurement data to the main device, and does not require a data relay function, so when configuring a simple medium-distance device. suitable for

第2発明は、2台以上の副装置を設置する場合であり、
主装置より最も遠くに位置する第1副装置は、自己が測
定した温度分布測定データをセンサ用光ファイバを用い
て主装置側に伝送する。この第1副装置と主装置との間
に位置する第2副装置は、自己が測定した温度分布測定
データをセンサ用光ファイバを用いて主装置側に伝送す
ると共に、第1副装置からの温度分布測定データをセン
サ用光ファイバを用いて主装置側に中継する。主装置は
第1副装置及び第2副装置からの温度分布測定データを
受け取り、それらの温度分布測定データと自装置が測定
した温度分布測定データとに基づき、長距離の光ファイ
バの温度分布を求める。従って、第2発明においては、
センサ用光ファイバの長さに限界がなく、その全域に亘
って極めて長距離の高精度の線状温度分布測定ができる
The second invention is a case where two or more sub-devices are installed,
The first sub-device located farthest from the main device transmits temperature distribution measurement data measured by itself to the main device using a sensor optical fiber. The second sub-device located between the first sub-device and the main device transmits the temperature distribution measurement data measured by itself to the main device using a sensor optical fiber, and also transmits the temperature distribution measurement data measured by itself to the main device side using a sensor optical fiber. The temperature distribution measurement data is relayed to the main device using a sensor optical fiber. The main device receives temperature distribution measurement data from the first and second sub-devices, and calculates the temperature distribution of the long-distance optical fiber based on these temperature distribution measurement data and the temperature distribution measurement data measured by its own device. demand. Therefore, in the second invention,
There is no limit to the length of the optical fiber for the sensor, and it is possible to measure linear temperature distribution over an extremely long distance and with high accuracy over the entire area.

[実施例] 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be explained based on illustrated embodiments.

第1図に示す光ファイバ線状温度分布測定システムは、
センサ用光ファイバ5と、このセンサ用光ファイバ5に
従属接続した複数台のラマン散乱光利用光ファイバ線状
温度分布測定装置から成る。これらの線状温度分布測定
装置のうち、センサ用光ファイバ5の一端に接続した温
度分布測定装置は1装M19として、他の温度分布測定
装置は副装置120として働く、主装置19及び各副装
置20は、それぞれ光分岐器4を介してセンサ用光ファ
イバ5に接続された温度分布測定回路2を有し、それぞ
れ、光ファイバ後方ラマン散乱光の測定によりセンサ用
光ファイバ5に沿った線状温度分布測定を行う。
The optical fiber linear temperature distribution measurement system shown in Figure 1 is
It consists of a sensor optical fiber 5 and a plurality of optical fiber linear temperature distribution measuring devices using Raman scattered light that are cascaded to the sensor optical fiber 5. Among these linear temperature distribution measuring devices, the temperature distribution measuring device connected to one end of the sensor optical fiber 5 works as one M19, and the other temperature distribution measuring devices work as sub devices 120. The device 20 has temperature distribution measuring circuits 2 each connected to the sensor optical fiber 5 via an optical splitter 4, and each detects a line along the sensor optical fiber 5 by measuring the optical fiber backward Raman scattered light. Measure temperature distribution.

副装置20の数には限界がないが、以下説明の便宜上、
2つの副装置が在る場合を例にして述べ、必要に応じて
以下第1副装置201、第2副装置202として区別す
る。
Although there is no limit to the number of sub-devices 20, for convenience of explanation below,
The case where there are two sub-devices will be described as an example, and they will be distinguished from each other as a first sub-device 201 and a second sub-device 202 as needed.

各副装!20は、温度分布測定回路2の他に温度情報通
信回路6を有する。このうち、1装M19から最も遠く
に位置する第1副装置201は、自己の温度分布測定回
路2で測定した温度分布測定データをセンサ用光ファイ
バ5を用いて主装置19側に伝送する送信機能部を含む
温度情報通信回路62を有する。また、第1副装置20
1と主装置19との間に位置する第2副装fi202は
Each accessory! 20 includes a temperature information communication circuit 6 in addition to the temperature distribution measurement circuit 2. Among these, the first sub-device 201 located farthest from the first unit M19 transmits the temperature distribution measurement data measured by its own temperature distribution measurement circuit 2 to the main device 19 side using the sensor optical fiber 5. It has a temperature information communication circuit 62 including a functional section. In addition, the first sub-device 20
The second auxiliary equipment fi 202 is located between the main device 19 and the main device 19.

自己の温度分布測定回路2で測定した温度分布測定デー
タをセンサ用光ファイバ5を用いて主装置19側に伝送
する送信機能部と、第1副装置からの温度分布測定デー
タをセンサ用光ファイバ5を用いて主装置19側に中継
する中継機能部とを含む温度情報通信回路62を有する
。一方、主装置19は、第1副装置201及び第2副装
置202からの温度分布測定データを受け取るデータ受
信機能部としての温度分布情報受信回路3と、受け取っ
た温度分布測定データと自装置が測定した温度分布測定
データとに基づき、長距離の光ファイバの温度分布を求
める演算処理e演算結果出力CPU回路1とを有する。
A transmitting function section transmits temperature distribution measurement data measured by the own temperature distribution measurement circuit 2 to the main device 19 side using the sensor optical fiber 5, and a transmission function section that transmits the temperature distribution measurement data from the first sub-device to the sensor optical fiber. The temperature information communication circuit 62 includes a relay function section that relays the information to the main device 19 using the temperature information communication circuit 62 using the temperature information communication circuit 62. On the other hand, the main device 19 includes a temperature distribution information receiving circuit 3 serving as a data receiving function unit that receives temperature distribution measurement data from the first sub-device 201 and the second sub-device 202, and a temperature distribution information receiving circuit 3 that serves as a data reception function unit that receives temperature distribution measurement data from the first sub-device 201 and the second sub-device 202, and a temperature distribution information receiving circuit 3 that receives temperature distribution measurement data from the first sub-device 201 and second sub-device 202. It has a calculation processing e calculation result output CPU circuit 1 for calculating the temperature distribution of a long-distance optical fiber based on the measured temperature distribution measurement data.

これらの温度情報通信回路61,62、温度分布情報受
信回路3も、光分岐器4を介してセンサ用光ファイバ5
に接続されている。
The temperature information communication circuits 61 and 62 and the temperature distribution information receiving circuit 3 are also connected to the sensor optical fiber 5 via the optical splitter 4.
It is connected to the.

尚、測定有効距離を長くしたい場合には、上記第2副装
置202の数を増加し、それらの第2副装置を、第1副
装置201と主装置19との間に増設する。
Incidentally, if it is desired to lengthen the effective measurement distance, the number of the second sub-devices 202 is increased and these second sub-devices are installed between the first sub-device 201 and the main device 19.

各副装置1201.202の温度分布測定回路2で測定
された温度分布測定データは、初めに主装置19から最
も遠い第1副装置201からデジタル光信号として送出
され、途中の第2副装置202で中継されて、主装置1
9に届く、第2副装置202については、この中継が完
了した後、自装置で測定した温度分布測定データをデジ
タル光信号として送信する。もし副装置20が3台以上
設置されている場合には、以下順にこの操作を繰り返す
、最後に、主装置19の演算処理・演算結果出力CPU
回路1が、これらのデジタルの温度分布測定データと自
装置で測定した温度分布測定データとを演算処理し、そ
の結果を出力し、CRT等の表示装置に表示する。従っ
て、主装置19と第2副装置202間の間隔並びに第2
副装置202と第1副装置201間の間隔が、各温度分
布測定回路2における±1℃の温度測定精度をもって測
定可能な光ファイバ長(現状技術では2km)以内であ
る限り、長距離に亘る温度分布を、精度の劣化を伴うこ
となく測定することができる。
The temperature distribution measurement data measured by the temperature distribution measurement circuit 2 of each sub-device 1201, 202 is first sent out as a digital optical signal from the first sub-device 201 farthest from the main device 19, and then sent to the second sub-device 201 on the way. relayed to the main device 1
After this relay is completed, the second sub-device 202 that reaches the second sub-device 202 transmits the temperature distribution measurement data measured by itself as a digital optical signal. If three or more sub-devices 20 are installed, repeat this operation in the following order.Finally, the main device 19's arithmetic processing/arithmetic result output CPU
The circuit 1 performs arithmetic processing on these digital temperature distribution measurement data and the temperature distribution measurement data measured by its own device, outputs the results, and displays them on a display device such as a CRT. Therefore, the distance between the main device 19 and the second sub-device 202 and the second
As long as the distance between the sub-device 202 and the first sub-device 201 is within the optical fiber length (2 km with current technology) that allows each temperature distribution measuring circuit 2 to measure temperature with a temperature measurement accuracy of ±1°C, it can be used over long distances. Temperature distribution can be measured without deterioration in accuracy.

副装置20が主装置19から最も離れている第1副装置
201.1台のみからなる場合には、自装置で測定した
温度分布測定データのみを送信すればよいので、当該副
装置には格別中継機能部を設ける必要はないが、本実施
例では、各副装置201.202の構成は、第2図に示
すとおり、共に同一の副装置!20としている。
If the sub-device 20 consists of only one first sub-device 201. which is the farthest from the main device 19, it is only necessary to send the temperature distribution measurement data measured by the self-device, so there is no special Although it is not necessary to provide a relay function section, in this embodiment, each of the sub-devices 201 and 202 has the same configuration as shown in FIG. It is set at 20.

即ち、第2図において、副装置2oの温度分布測定回路
2は、OTDRm光パルス光1111と、後方ラマン散
乱光を取り出すための光分岐器4a、4bと、光学y4
ルタ10a、10bと、ラマン散乱光の2TIt分をそ
れぞれ分離検出する受光用0/E変換回路9a、9bと
、各゛々を平均化処理する平均化処理回路8a、8bと
、この結果から温度分布を求める温度分布演算処理回路
7より成る。また、温度情報通信回路6は、光分岐器4
より受光用0/E変換回路9cで受信した主装置19よ
り遠い他の副装置2oからの光信号を受け、この光信号
からデジタルデータのみを抽出する温度分布情報受信回
路14と、他の副装置のデータの中継と自装置のデータ
送信を切換えるデータ切換回路12と、データ送信用E
10変換回路15と、主装置19側の他装置からのOT
DR周光パルスを受ける受光用0/E変換回路9dと、
この受光用0/E変換回路9dで受信した光パルスより
送信タイミングを生成するタイミング生成回路13とよ
り構成されている。
That is, in FIG. 2, the temperature distribution measuring circuit 2 of the sub-device 2o includes optical splitters 4a and 4b for extracting the OTDRm optical pulse light 1111, the backward Raman scattered light, and an optical y4.
The filters 10a and 10b, the light receiving 0/E conversion circuits 9a and 9b that separate and detect 2TIt of Raman scattered light, the averaging processing circuits 8a and 8b that average each of them, and the temperature based on the results. It consists of a temperature distribution calculation processing circuit 7 that calculates the distribution. Further, the temperature information communication circuit 6 is connected to the optical branching device 4.
A temperature distribution information receiving circuit 14 receives an optical signal from another sub-device 2o further away from the main device 19 received by the light-receiving 0/E conversion circuit 9c, and extracts only digital data from this optical signal; A data switching circuit 12 that switches between relaying data from the device and transmitting data from the own device, and an E for data transmission.
10 conversion circuit 15 and OT from other devices on the main device 19 side
a light receiving 0/E conversion circuit 9d that receives the DR frequency optical pulse;
It is comprised of a timing generation circuit 13 that generates transmission timing from the optical pulses received by the light receiving 0/E conversion circuit 9d.

さて、から構成される装120において、温度分布測定
回路2の0TDR用光パルス光源11から出た光は、光
ファイバ18a、18e、光分岐器4を通してセンサ用
光ファイバ5に導かれる。センサ用光ファイバ5に入射
される光は、波長波長丸o、パルス幅Tw、パルス周期
Tpの光である。
In the apparatus 120, the light emitted from the 0TDR optical pulse light source 11 of the temperature distribution measurement circuit 2 is guided to the sensor optical fiber 5 through the optical fibers 18a, 18e and the optical splitter 4. The light incident on the sensor optical fiber 5 has a wavelength o, a pulse width Tw, and a pulse period Tp.

センサ用光ファイバ5中で発生した後方散乱光は、光分
岐器4.光ファイバ18e、光分岐器4a、光ファイバ
18dを通じ、光分岐器4bに導かれ、ここで光ファイ
バ18bと18cとに2分される。2分された後方散乱
光のうち、光ファイバ18bに導かれたものは、中心波
長入asの光学フィルタlOa、受光用07E変換回路
9a、平均化処理回路8aより成るアンチストークス光
測定系で、アンチストークス光の0TDR測定がなされ
、関数f as(t)が求められる。即ち、センサ用光
ファイバ5内で発生するラマン散乱光の2成分のうち、
波長入aSのアンチストークス光の後方  −散乱光が
、パルス光入射時刻を1=0として、時間の関数f a
x(t)として測定される。一方、光ファイバ18cに
導かれたものは、中心波長入Sの光学フィルタ10b、
受光用07E変換回路9b、平均化処理回路8bより成
るストークス光測定系で、ストークス光の0TDR測定
がなされ、関数f 5(t)が求められる。即ち、セン
サ用光ファイバ5内で発生するラマン散乱光の2成分の
うち、波長入Sのストークス光が、パルス光入射時刻を
1=0として1時間の関数fs(t)として測定される
The backscattered light generated in the sensor optical fiber 5 is transmitted to the optical splitter 4. The light is guided to the optical splitter 4b through the optical fiber 18e, the optical splitter 4a, and the optical fiber 18d, where it is divided into two optical fibers 18b and 18c. Of the backscattered light divided into two, the one guided to the optical fiber 18b is passed through an anti-Stokes optical measurement system consisting of an optical filter lOa with a center wavelength input as, a light receiving 07E conversion circuit 9a, and an averaging processing circuit 8a. 0TDR measurement of anti-Stokes light is performed and the function f as(t) is determined. That is, among the two components of Raman scattered light generated within the sensor optical fiber 5,
The back-scattered light of the anti-Stokes light of the wavelength input aS is a function of time f a with the pulse light incidence time being 1=0.
x(t). On the other hand, those guided to the optical fiber 18c include an optical filter 10b with a center wavelength input S;
A Stokes light measurement system consisting of a light receiving 07E conversion circuit 9b and an averaging processing circuit 8b performs 0TDR measurement of Stokes light, and a function f5(t) is determined. That is, of the two components of the Raman scattered light generated within the sensor optical fiber 5, the Stokes light of wavelength S is measured as a function fs(t) of one hour, with the pulsed light incidence time being 1=0.

温度分布演算処理回路7は、平均化処理回路8a、8b
で得られた関数より、f ax(t) / f 5(t
)の演算を行い、両者の比f ax(t) / f s
 (t)が純粋に温度の関数であること、及び光ファイ
バ内の距離見から戻って来る後方散乱光が光ファイバ端
(光パルス入射端)に到達する時間が、光ファイバ中の
光速をCoとすると、パルス光入射時刻から21 / 
Coであることを利用して、距離に対する温度分布の計
算を行ない、光ファイバに沿った線状の温度分布を得る
。そして、その演算処理の結果として得られた自装置で
の温度分布データを、温度情報通信回路に出力する。
The temperature distribution calculation processing circuit 7 includes averaging processing circuits 8a and 8b.
From the function obtained in , f ax(t) / f 5(t
) and calculate the ratio f ax(t) / f s
(t) is purely a function of temperature, and the time it takes for the backscattered light returning from the distance measurement in the optical fiber to reach the optical fiber end (light pulse input end) determines the speed of light in the optical fiber. Then, 21 /
Utilizing the fact that it is Co, the temperature distribution with respect to distance is calculated to obtain a linear temperature distribution along the optical fiber. Then, the temperature distribution data in the own device obtained as a result of the calculation processing is outputted to the temperature information communication circuit.

次に、温度情報通信回路6は次のような動作をする。タ
イミング生成回路13は、この主装置19あるいは他の
副装置2Gからの0TDR用光パルスを受光用0/E変
換回路9dが受信した時点で、該光パルスより送信タイ
ミングを生成し、データ切換回路12をトリガする。こ
れによりデータ切換回路12は、温度分布情報受信回路
14側から温度分布演算処理回路7側に切換わる。
Next, the temperature information communication circuit 6 operates as follows. The timing generation circuit 13 generates a transmission timing from the optical pulse when the light receiving 0/E conversion circuit 9d receives the 0TDR optical pulse from the main device 19 or another sub-device 2G, and outputs the transmission timing to the data switching circuit. Trigger 12. As a result, the data switching circuit 12 is switched from the temperature distribution information receiving circuit 14 side to the temperature distribution calculation processing circuit 7 side.

しかして、当該調装alI20は、自装置で得た温度分
布データを、主装置19あるいは他の副装置20からの
0TDR用光パルスに付帯して、デジタル信号の形で主
装置19側に送信する。
Therefore, the adjustment alI 20 sends the temperature distribution data obtained by its own device to the main device 19 side in the form of a digital signal along with the 0TDR optical pulse from the main device 19 or another sub device 20. do.

、 さて、第2副?tII202における温度情報通信
回路62と第1副装置201における温度情報通信回路
61とは同様の構成としであるが、第2副装置202に
おいては必ず第1副装置2otからの温度分布測定デー
タを主装置19側へ中継する機能を有しており、その中
継機能の方が、自装置で得た温度分布測定データの送信
よりも優先されるようになっている。
, Now, the second vice? The temperature information communication circuit 62 in tII 202 and the temperature information communication circuit 61 in the first sub-device 201 have the same configuration, but the second sub-device 202 always receives the temperature distribution measurement data from the first sub-device 2ot. It has a function of relaying to the device 19 side, and this relay function is given priority over the transmission of temperature distribution measurement data obtained by the device itself.

即ち、第1副装置201からの光信号が第2副装置20
2に到達し、光分岐器4.光ファイバ18fを介して、
受光用07E変換回路9cに入る。受光用0/E変換回
路9cは、受信した第1副装置202からの光信号から
デジタルデータのみを抽出する。データ切換回路12は
1通常は温度分布情報受信回路14偏に切換わっている
ので、第1副装f1201からの温度分布測定データは
、直ちにデータ切換回路12を通り、データ送信用E1
0変換回路15及び光分岐器4cを経て、主装置19側
に中継伝送される。
That is, the optical signal from the first sub-device 201 is transmitted to the second sub-device 20.
2 and reaches the optical splitter 4. Via the optical fiber 18f,
It enters the 07E conversion circuit 9c for light reception. The light receiving 0/E conversion circuit 9c extracts only digital data from the received optical signal from the first sub-device 202. Since the data switching circuit 12 is normally switched to the temperature distribution information receiving circuit 14, the temperature distribution measurement data from the first sub-equipment F1201 immediately passes through the data switching circuit 12, and the data transmission E1
The signal is relayed to the main device 19 side via the 0 conversion circuit 15 and the optical branching device 4c.

主装置119の構成を第3図に示す、温度分布測定回路
2を有する点で副装置20と共通するが、温度分布情報
受信回路14と、CPUを含むプロセッサとCRT等の
表示装置とを含む演算処理・演算結果出力CPU回路1
を有している点で相違している。この演算処理・演算結
果出力CPU回路lは、温度分布情報受信回路14で受
け取った調装5?201,202の温度分布測定データ
と、自装置の温度分布測定回路2で測定した温度分布測
定データとに基づき、長距離に亘って布設されたセンサ
用光ファイバ5の全域に亘る線状温度分布を求め、その
演算処理結果の表示等を行う。
The configuration of the main device 119 is shown in FIG. 3, and is common to the sub device 20 in that it has a temperature distribution measuring circuit 2, but also includes a temperature distribution information receiving circuit 14, a processor including a CPU, and a display device such as a CRT. Arithmetic processing/arithmetic result output CPU circuit 1
They are different in that they have the following. This arithmetic processing/arithmetic result output CPU circuit 1 receives the temperature distribution measurement data of the preparation 5?201, 202 received by the temperature distribution information receiving circuit 14 and the temperature distribution measurement data measured by the temperature distribution measurement circuit 2 of its own device. Based on this, the linear temperature distribution over the entire area of the sensor optical fiber 5 laid over a long distance is determined, and the results of the calculation processing are displayed.

このように1装a19及び1台以上の副装置120をセ
ンサ用光ファイバ5に縦続接続し、実際の温度分布測定
は高精度の測定ができる短い距離で行い、これらの情報
を総合した測定を行うことにより、長距離に亘る高精度
の線状温度測定が可能となる。従って、例えば、電カケ
ープルに沿わせてセンサ用光ファイバケーブルを敷設す
ることにより、電カケープルの長手方向の温度分布を知
り、送電容量の制御等に利用したり、ケーブルの劣化等
により生じる高温部の位置検知等を行なうことができる
。また、各種プラントの生産ラインや、設備の温度コン
トロールや、ビルやトンネル等の火災検知用として、例
えば火災発生の位置標定を行うこともできる。
In this way, one device A19 and one or more sub-devices 120 are connected in cascade to the sensor optical fiber 5, and the actual temperature distribution measurement is performed at a short distance that allows highly accurate measurement, and the measurement that integrates this information is performed. By doing so, highly accurate linear temperature measurement over long distances becomes possible. Therefore, for example, by laying an optical fiber cable for a sensor along a power cable, it is possible to know the temperature distribution in the longitudinal direction of the power cable and use it to control the power transmission capacity, etc. It is possible to perform position detection, etc. It can also be used to control the temperature of production lines and equipment in various plants, and to detect fires in buildings, tunnels, etc., for example, to locate the location of a fire outbreak.

上記実施例は副装置が2台の場合について説明したが、
副装置は1台のみ又は3台以上設けてもよく、副装置を
1台のみとして簡易システムを構成する場合には、当該
副装置に中継機能を持たせる必要はない。
In the above embodiment, the case where there are two sub-devices was explained.
Only one sub-device or three or more sub-devices may be provided, and when a simple system is configured with only one sub-device, there is no need for the sub-device to have a relay function.

また、上記実施例では線状温度分布情報のみを伝送した
が、副装置20に他のセンサ等を併設し、副装置20の
通信手段を用いてセンサ情報を伝送することにより、設
備の保守・監視等のシステムに適用することも可能であ
る。また、センサ用光ファイバ5の最遠端にも副装置2
0を設置し、各副装置20に温度センサを設置し、その
温度センサ情報を主装置に送ることにより、これら温度
センサ情報に基づいて、各調装2t20の温度分布測定
回路2による温度分布測定データを1装at19で校正
することができ、長距離区間での温度精度を向上させた
温度分布測定システムが構成できる。
Further, in the above embodiment, only linear temperature distribution information was transmitted, but by installing other sensors etc. in the sub-device 20 and transmitting sensor information using the communication means of the sub-device 20, equipment maintenance and It is also possible to apply it to systems such as monitoring. Additionally, a sub-device 2 is also provided at the farthest end of the sensor optical fiber 5.
0 is installed, a temperature sensor is installed in each sub-device 20, and the temperature sensor information is sent to the main device, so that the temperature distribution measurement circuit 2 of each preparation 2t20 can measure the temperature distribution based on the temperature sensor information. Data can be calibrated with one AT19, and a temperature distribution measurement system with improved temperature accuracy over long distances can be constructed.

更に、第4図に示すように、2方向からの温度分布測定
データを主装置19側に中継する副装置22を組合わせ
て、分岐機能付温度分布測定システムを構成することも
できる。
Furthermore, as shown in FIG. 4, a temperature distribution measurement system with a branching function can be configured by combining a sub-device 22 that relays temperature distribution measurement data from two directions to the main device 19 side.

[発明の効果] 本発明は、主装置及び副装置をセンサ用光ファイバを縦
続接続することにより、温度分布測定とそのデータ伝送
とを、センサ用光ファイバを用いて同時に実行可能とし
たシステムであるから、センサ用光ファイバ以外の他の
通信手段(例えば、光ファイバ通信や無線通信等)を必
要としない。
[Effects of the Invention] The present invention is a system in which temperature distribution measurement and data transmission can be performed simultaneously using the sensor optical fiber by connecting the main device and the sub-device in cascade with the sensor optical fiber. Therefore, there is no need for communication means other than the sensor optical fiber (for example, optical fiber communication, wireless communication, etc.).

主?i、a!及び副装置により各々の掌握する区間の線
状温度分布測定を精密に行ない、その測定温度分布測定
データを伝送して行くだけで、長距離の高精度の線状温
度分布測定ができる。従って、センサ州党ファイ、バ以
外の他の通信手段を利用する場合に比べ、設備が簡略化
され、それに伴い経済性、操作性の向上を図ることがで
きる。
main? i, a! By precisely measuring the linear temperature distribution in the section controlled by each unit and the sub-devices, and simply transmitting the measured temperature distribution measurement data, highly accurate linear temperature distribution measurement over a long distance can be achieved. Therefore, compared to the case of using communication means other than the sensor, the equipment is simplified, and accordingly, economical efficiency and operability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の温度分布測定システムの一実施例を示
す図、第2図は副装置の機能構成例を示す図、第3図は
主装置の一機能構成例を示す図。 第4図は分岐機能を有する副装置を用いた一実施例を示
す図、第5図は従来の温度分布測定システムの一実施例
を示す図、第6図はその測定装置の機能構成例を示す図
である。 図中、lは演算処理・演算結果出力CPU回路、2は温
度分布測定回路、3は温度分布情報受信回路、4は光分
岐器、・5はセンサ用光ファイバ、6は温度情報通信回
路、7は温度分布演算処理回路、8a、8bは平均化処
理回路、9a、9b 、9c 、9dは受光用07E変
換回路、10a、lObは学74ルタ、11は0TDR
用光パルス光源、14は温度分布情報受信回路、19は
主装置、20は副装置を示す。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the temperature distribution measuring system of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of a functional configuration of a sub-device, and FIG. 3 is a diagram showing an example of a functional configuration of a main device. Fig. 4 shows an embodiment using a sub-device having a branching function, Fig. 5 shows an embodiment of a conventional temperature distribution measuring system, and Fig. 6 shows an example of the functional configuration of the measuring device. FIG. In the figure, l is an arithmetic processing/arithmetic result output CPU circuit, 2 is a temperature distribution measurement circuit, 3 is a temperature distribution information receiving circuit, 4 is an optical splitter, 5 is an optical fiber for sensor, 6 is a temperature information communication circuit, 7 is a temperature distribution calculation processing circuit, 8a and 8b are averaging processing circuits, 9a, 9b, 9c, and 9d are 07E conversion circuits for light reception, 10a and lOb are Gaku74 routers, and 11 is 0TDR.
14 is a temperature distribution information receiving circuit, 19 is a main device, and 20 is a sub device.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)センサ用光ファイバに2台のラマン散乱光利用光
ファイバ線状温度分布測定装置を縦続接続し、該線状温
度分布測定装置のうちセンサ用光ファイバの一端に接続
した主装置に対し該主装置より遠くに位置する副装置は
、自己が測定した温度分布測定データをセンサ用光ファ
イバを用いて主装置に伝送する送信機能部を有し、主装
置は副装置からの温度分布測定データを受け取るデータ
受信機能部と、受け取った温度分布測定データと自装置
が測定した温度分布測定データとに基づき、長距離のセ
ンサ用光ファイバの温度分布を求める温度分布演算処理
部とを有することを特徴とする光ファイバ線状温度分布
測定システム。
(1) Two optical fiber linear temperature distribution measuring devices using Raman scattered light are connected in cascade to the optical fiber for the sensor, and the main device connected to one end of the optical fiber for the sensor among the linear temperature distribution measuring devices The sub-device located far from the main device has a transmission function section that transmits temperature distribution measurement data measured by itself to the main device using a sensor optical fiber, and the main device transmits temperature distribution measurement data from the sub-device. It has a data reception function unit that receives data, and a temperature distribution calculation processing unit that calculates the temperature distribution of a long-distance sensor optical fiber based on the received temperature distribution measurement data and the temperature distribution measurement data measured by the own device. An optical fiber linear temperature distribution measurement system featuring:
(2)センサ用光ファイバに3台以上のラマン散乱光利
用光ファイバ線状温度分布測定装置を縦続接続し、該線
状温度分布測定装置のうちセンサ用光ファイバの一端に
接続した主装置に対し該主装設より最も遠くに位置する
第1副装置は、自己が測定した温度分布測定データをセ
ンサ用光ファイバを用いて主装置側に伝送する送信機能
部を有し、第1副装置と主装置との間に位置する第2副
装置は、自己が測定した温度分布測定データをセンサ用
光ファイバを用いて主装置側に伝送する送信機能部と、
第1副装置からの温度分布測定データをセンサ用光ファ
イバを用いて主装置側に中継する中継機能部とを有し、
主装置は第1副装置及び第2副装置からの温度分布測定
データを受け取るデータ受信機能部と、受け取った温度
分布測定データと自装置が測定した温度分布測定データ
とに基づき、長距離のセンサ用光ファイバの温度分布を
求める温度分布演算処理部とを有することを特徴とする
光ファイバ線状温度分布測定システム。
(2) Three or more optical fiber linear temperature distribution measuring devices using Raman scattered light are connected in cascade to the sensor optical fiber, and the main device connected to one end of the sensor optical fiber among the linear temperature distribution measuring devices On the other hand, the first sub-device located farthest from the main equipment has a transmission function section that transmits the temperature distribution measurement data measured by itself to the main equipment side using a sensor optical fiber. The second sub-device located between the main device and the second sub-device includes a transmission function section that transmits the temperature distribution measurement data measured by the second sub-device to the main device using a sensor optical fiber;
a relay function unit that relays temperature distribution measurement data from the first sub-device to the main device using a sensor optical fiber;
The main device has a data receiving function section that receives temperature distribution measurement data from the first and second sub-devices, and a long-distance sensor based on the received temperature distribution measurement data and the temperature distribution measurement data measured by its own device. 1. An optical fiber linear temperature distribution measurement system, comprising: a temperature distribution calculation processing section that determines the temperature distribution of an optical fiber.
JP62284293A 1987-11-12 1987-11-12 Optical fiber linear temperature distribution measuring system Pending JPH01212326A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007240174A (en) * 2006-03-06 2007-09-20 Yokogawa Electric Corp Optical fiber distributed temperature measuring device
JP2013080824A (en) * 2011-10-04 2013-05-02 Yokogawa Electric Corp Connection structure of electronic device housing cases

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