瑞利测定系统及瑞利测定方法技术方案

本发明专利技术在求出瑞利散射光的频率区域中的初始数据与对象数据的相关性时，通过对由初始数据测定所获得的初始瑞利散射光谱(RSS)的分析结果和由对象数据测定所获得的对象RSS的分析结果进行比较，从而对先获得的对象RSS的分析结果进行距离补正，基于距离补正后的对象RSS与初始RS间的相关系数来求出瑞利光谱位移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】瑞利测定系统及瑞利测定方法
本专利技术涉及将激光射入光纤并利用该背向散射光即瑞利散射光高精度地测定数百米以上距离的形变、温度等的分布的技术。
技术介绍
以往，已知有如下方法：将激光的光脉冲射入光纤中，基于在该光纤的长边方向的各位置到达光纤的背向散射光即瑞利背向散射光(以下，简称为瑞利散射光)，利用该瑞利散射光的光纤在各位置中的光接收量的变化求出形变、温度等的分布的情况下，在改变光频率的同时射入光脉冲，使用所接收的瑞利散射光的相关峰频率与光纤的形变变化量·温度变化量·光频率变化量间的关系，测定光纤的长边方向的形变变化、或温度变化(例如，参照专利文献1)。另外，存在如下的其他方法：在频率区域中，对参照的数据和作为测定对象的对象数据两者进行测定，通过进行求出它们的相关性的相关分析，从而获得瑞利光谱位移(例如，参照专利文献2)。并且，为了使利用瑞利散射光的测量高精度化，还存在如下的混合测量技术：除了瑞利散射光以外还一并使用利用布里渊散射光的测量数据，对利用瑞利散射光的测量数据的位置或长度进行补正(例如，参照非专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1日本专利第4441624号公报专利文献2美国专利第7440087号说明书非专利文献非专利文献1KinzoKISHIDA,YoshiakiYAMAUCHI,andArturGUZIK,“StudyofOpticalFibersStrain-TemperatureSensitivitiesUsingHybridBrillouin-RayleighSystem”,PhotonicSensors,DOI:10.1007/s13320-013-0136-1(2013)非专利文献2“LUNAOPTICALDISTRIBUTEDSENSORINTERROGATOR(ModelsODiSIA10andA50)”、[online]、[平成28年1月6日检索]、互联网＜URL:http://lunainc.com/wp-content/uploads/2012/11/LT_DS_ODiSI-A_Data-Sheet_Rev-07.pdf＞
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，在求出瑞利散射光的频率区域中参照的初始数据与测定对象即对象数据的相关性的情况下，当测定中所使用的光纤长度为数百米以上的长距离时，可知会产生光纤的变形、或在温度的影响下距离偏离的问题。即，在测量被测定物时，在变形前后所测量的位置会发生偏离，而在被测定物的形变变化、或温度变化较大的情况下，若测量瑞利散射光的光纤的光纤长度较长，则无法忽视上述的测量位置的偏离的影响。因此，在采用对瑞利散射光的频率区域中的上述初始数据和对象数据的相关性进行求出的方法的当前的测量装置中，可测定的距离最大为50m(例如，参照非专利文献2)。但是，实际上在测量石油井等的温度分布的情况下，作为测定对象的距离(长度)大部分情况是数百米以上的长距离的情况下，专利文献1、或专利文献2中所记载的方法实际上不能够使用。因此，在将这种长距离作为测定对象的情况下，需要用某种方法对上述测量位置的偏离进行补正。为此，作为补正该测量位置的偏离的一个方法，提出了除了瑞利散射光以外还一并利用布里渊散射光的混合测量方法(例如，参照非专利文献1)。在利用该混合测量方法的情况下，即使测定对象的距离是数百米以上，通过利用由布理渊散射光的测量得到的数据对对象数据中包含的位置误差进行补正，从而能够使得实际上没有测定距离的限制。但是，不仅是瑞利散射光，还需要一并利用布理渊散射光。由此，现状是在测定对象的距离在数百米以上的情况下，仅利用瑞利散射光很难实现测量数据的高精度化。另外，在利用了混合测量方法情况下，虽然能够使得实际上没有测量距离的限制，但是存在位置补正的问题、即在求出位置补正的情况下使用的相关测定中的问题，最近被本专利技术的提案者所发现。因此，首先，对于利用现行的混合测量方法(除瑞利散射光以外还一并使用布里渊散射光的测量方法)时的相关测定中的问题、即求出频率区域中所参照的初始数据和作为测定对象的对象数据且利用它们的相关性进行位置补正的测量方法中所发现的问题，以下使用附图进行说明。如图1所示，该测量方法中，首先，在初始数据测定部11中测定初始数据，并且在对象数据测定部12中测定用于求出与该初始数据的相关性的对象数据。接着，在初始瑞利散射光谱分析部13、及对象瑞利散射光谱分析部14中，根据所测定的初始数据及对象数据，分析并求出各自的瑞利散射光谱(RayleighScatteringSpectrum。以下简称RSS)。接着，另行使用由布里渊测量得到的存储在距离信息存储部15中的距离信息(由布里渊测量所求出的距离信息)，在距离补正部16中对先求出的对象RSS进行距离补正。然后，在相关分析部17中，求出进行了该距离补正的对象RSS与初始RSS之间的相关性，在瑞利光谱位移运算部中，使得该相关分析部17中的相关性结果反映，并求出瑞利光谱位移。该方法中，可知有时无法利用从布里渊测量所获得的距离信息，正确地进行位置补正。在图2所示的测量例中，存在如下问题：广域中进行了位置对准的情况下的补正量根据相关性的计算中使用的区域的大小(相当于图2中作为示例所示出的比例尺50m、100m、200m。以下，将该大小称为相关性区域长度)而结果不同，或者根据位置即距离而补正量变动，且补正量不会单调变化等，不能够使用在瑞利测量数据的位置补正中。本专利技术鉴于上述的问题而完成，其目的在于，提供一种即使在测定对象的距离是数百米以上的长距离的情况下，也不会受相关性区域长度等的影响，仅利用瑞利散射光便可高精度地测定被测定物的形变分布、温度分布等的系统、或方法。解决技术问题所采用的技术方法本专利技术所涉及的瑞利测定系统中，将光脉冲射入光纤中，基于产生的瑞利背向散射光，求出所述光纤的物理量的分布，包括：初始数据测定部，该初始数据测定部根据所述光纤的所述瑞利背向散射光对作为校正基准的初始数据进行测定；对象数据测定部，该对象数据测定部根据所述光纤的所述瑞利背向散射光对作为被校正对象的对象数据进行测定；初始瑞利散射光谱分析部，该初始瑞利散射光谱分析部对所述初始数据测定部中所测定的初始数据进行分析，并将所述瑞利背向散射光的频率特性作为光谱进行求出；对象瑞利散射光谱分析部，该对象瑞利散射光谱分析部对所述对象数据测定部中所测定的对象数据进行分析，并将所述瑞利背向散射光的频率特性作为光谱进行求出；比较方式距离补正部，该比较方式距离补正部对所述初始瑞利散射光谱分析部中所求出的光谱和所述对象瑞利散射光谱分析部中所求出的光谱进行比较，从而对所述对象瑞利散射光谱分析部中所求出的光谱在测定对象位置的距离误差进行补正；相关分析部，该相关分析部对所述初始瑞利散射光谱分析部中所求出的光谱的数据和所述比较方式距离补正部中将距离误差补正后的对象瑞利散射光谱的数据进行相关分析；以及瑞利光谱位移运算部，该瑞利光谱位移运算部基于该相关分析部中所获得的数据，求出瑞利光谱位移，求出所述光纤在测定对象位置的瑞利光谱位移量。本专利技术所涉及的瑞利测定方法中，将光脉冲射入光纤中，基于产生的瑞利后方散射光，求出所述光纤的物理量的分布。通过基于所述光纤的所述瑞利背向散射光的对作为校正基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种瑞利测定系统，将光脉冲射入光纤中，基于产生的瑞利背向散射光，求出所述光纤的物理量的分布，该瑞利测定系统的特征在于，包括：初始数据测定部，该初始数据测定部根据所述光纤的所述瑞利背向散射光对作为校正基准的初始数据进行测定；对象数据测定部，该对象数据测定部根据所述光纤的所述瑞利背向散射光对作为被校正对象的对象数据进行测定；初始瑞利散射光谱分析部，该初始瑞利散射光谱分析部对所述初始数据测定部中所测定的初始数据进行分析，并将所述瑞利背向散射光的频率特性作为光谱进行求出；对象瑞利散射光谱分析部，该对象瑞利散射光谱分析部对所述对象数据测定部中所测定的对象数据进行分析，并将所述瑞利背向散射光的频率特性作为光谱进行求出；比较方式距离补正部，该比较方式距离补正部对所述初始瑞利散射光谱分析部中所求出的光谱和所述对象瑞利散射光谱分析部所求出的光谱进行比较，从而对所述对象瑞利散射光谱分析部中所求出的光谱在测定对象位置的距离误差进行补正；相关分析部，该相关分析部对所述初始瑞利散射光谱分析部中所求出的光谱的数据和所述比较方式距离补正部中将距离误差补正后的对象瑞利散射光谱的数据进行相关分析；以及瑞利光谱位移运算部，该瑞利光谱位移运算部基于该相关分析部中所获得的数据，求出瑞利光谱位移，求出所述光纤在测定对象位置的瑞利光谱位移量。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种瑞利测定系统，将光脉冲射入光纤中，基于产生的瑞利背向散射光，求出所述光纤的物理量的分布，该瑞利测定系统的特征在于，包括：初始数据测定部，该初始数据测定部根据所述光纤的所述瑞利背向散射光对作为校正基准的初始数据进行测定；对象数据测定部，该对象数据测定部根据所述光纤的所述瑞利背向散射光对作为被校正对象的对象数据进行测定；初始瑞利散射光谱分析部，该初始瑞利散射光谱分析部对所述初始数据测定部中所测定的初始数据进行分析，并将所述瑞利背向散射光的频率特性作为光谱进行求出；对象瑞利散射光谱分析部，该对象瑞利散射光谱分析部对所述对象数据测定部中所测定的对象数据进行分析，并将所述瑞利背向散射光的频率特性作为光谱进行求出；比较方式距离补正部，该比较方式距离补正部对所述初始瑞利散射光谱分析部中所求出的光谱和所述对象瑞利散射光谱分析部所求出的光谱进行比较，从而对所述对象瑞利散射光谱分析部中所求出的光谱在测定对象位置的距离误差进行补正；相关分析部，该相关分析部对所述初始瑞利散射光谱分析部中所求出的光谱的数据和所述比较方式距离补正部中将距离误差补正后的对象瑞利散射光谱的数据进行相关分析；以及瑞利光谱位移运算部，该瑞利光谱位移运算部基于该相关分析部中所获得的数据，求出瑞利光谱位移，求出所述光纤在测定对象位置的瑞利光谱位移量。2.如权利要求1所述的瑞利测定系统，其特征在于，所述比较方式距离补正部包括：光谱提取部，该光谱提取部对预先所设定的初始位置中的初始数据及对象数据的瑞利散射光谱进行提取；第1距离补正分析部，该第1距离补正分析部对所述初始数据的瑞利散射光谱和所述对象数据的瑞利散射光谱进行分析，并求出所述初始位置中的最大互相关系数和频率位移量；位置变更部，该位置变更部按照所述初始位置，预先确定规定的上限值和下限值，并且在所述上限值和下限值之间对所述初始位置进行变更；第2距离补正分析部，该第2距离补正分析部将提取所述对象数据的位置作为所述位置变更部中所确定的位置，使得该位置在所述上限值和下限值之间变更，且对提取该对象数据的位置中的初始数据的瑞利散射光谱和对象数据的瑞利散射光谱进行分析，求出提取该对象数据位置中的最大互相关系数和频率位移量，并且在使得提取所述对象数据的位置变化时，求出提取所述对象数据的位置中的最大互相关系数成为最大时的位置；以及位置补正运算部，该位置补正运算部根据所述第2距离补正分析部中求出的最大互相关系数成为最大时的位置与所述初始位置之差，决定所述初始位置中的位置补正量。3.如权利要求2所述的瑞利测定系统，其特征在于，所述第1距离补正分析部包括：第1互相关分析部，该第1互相关...

【专利技术属性】
技术研发人员：岸田欣增，山内良昭，
申请(专利权)人：光纳株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP