振动检测装置和振动检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供振动检测装置和振动检测方法，能够避免在基于光频率复用的散射光强度监视器的振动检测中产生检测灵敏度劣化的地点。本发明专利技术考虑具有所使用的频率的数量的维数的多维空间，使各光频率下的散射光强度变化与各轴对应，在所述空间上将散射光信号描绘为矢量，将所描绘的多个矢量点作为原始数据在所述空间上进行通过原点的直线近似，利用得到了近似的结果的近似直线的方向矢量来进行振动检测。的结果的近似直线的方向矢量来进行振动检测。的结果的近似直线的方向矢量来进行振动检测。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】Technol.27,1142
‑
1146(2009)
[0016]在将散射光强度用作信号这一点上，散射光强度监视器的振动检测也是同样的，但是在振动检测的情况下，在将数学式2a的散射光强度波形原样进行平均的情况下，与单一频率下的测定相比，存在难以避免产生灵敏度劣化的地点的课题。
[0017]以下详细说明该课题。第k个频率的散射光强度变化成为下式。
[0018][数学式3][0019][0020]系数C
k
的符号和大小都是独立的。此外，噪声n
k
(z、t
m
)关于频率编号k、时刻t
m
也是相互独立的。
[0021]在单纯地计算强度平均的方法中，如下所述，计算相对于参照时刻t0的时刻t
m
的信号强度。K表示频率复用数。
[0022][数学式4][0023][0024]从上式可知，通过平均化得到噪声减少的效果，C
k
可取正负值，因此可知与噪声的减少效果相比，与ε(z、t
m
)相乘的下式的比例系数
[0025][数学式4a][0026][0027]小于原来的C
k
的效果变大，可能产生灵敏度劣化的地点。
[0028]即，对于使用进行频率平均前的任意频率的信号的振动检测，都可能产生使用平均后的信号的振动检测的灵敏度劣化的地点。由此，在散射光强度监视器的振动检测中，不一定认为单纯地对各频率的散射光强度进行平均的方法最适合于振动检测的灵敏度提高。
[0029]另外，在光频率复用的方法中，一般对后向散射光进行相干检波，根据对检波后的信号进行傅立叶变换后的频域中的带宽的差异，分离出各光频率的信号。使用分离出的各光频率的I(Inphase；同相)分量和Q(Quadrature；正交)分量的值，根据I分量的平方值与Q分量的平方值之和得到相当于散射光强度的信号，但是也可以将I分量的平方值与Q分量的平方值的平方根、即以I分量为横轴、以Q分量为纵轴的IQ平面上的矢量的长度作为信号。也可以根据该矢量长度的变化进行振动检测。
[0030]在这种情况下，在变形量ε(t
m
)的变化足够小的情况下，能够以与所述散射光强度相关的情况相同的考虑方式得到相同的结论。具体地说，散射光强度I(z、t
m
)与矢量的长度L(z、t
m
)的平方对应，因此如果将各自的变化设为ΔI(z、t
m
)和ΔL(z、t
m
)，则在变化微小的
范围内，成为
[0031]ΔI(z、t
m
)＝2L(z、t
m
)
·
ΔL(z、t
m
)。
[0032]如果利用数学式1，则为下式。
[0033][数学式4b][0034][0035]因此，如果C
’
(z)＝c(z)/2L(z、t
m
)，则矢量长度和变形量以比例系数C
’
(z)成比例。另外，关于该比例关系，根据专利技术者们的实验的经验规则，如果是101纳米应变等级以下的变形量，则视为在多个地点成立。根据这种情况可知，即使在将IQ平面上的矢量长度的变化用作信号的情况下，在将各光频率的矢量长度设为L
k
(z、t
m
)时，也不能认为单纯地对它们进行平均的方法最适合于灵敏度提高。

技术实现思路

[0036]因此，为了解决上述课题，本专利技术的目的在于提供振动检测装置和振动检测方法，能够避免在基于光频率复用的散射光强度监视器的振动检测中产生检测灵敏度劣化的地点。
[0037]为了达成上述目的，本专利技术的振动检测装置通过预备测定和正式测定这两个工序进行振动检测。
[0038]在预备测定中，首先，在使复用的光频率按每个脉冲而变化的基础上，通过时域反射测量法取得瑞利散射光强度。并且，检测从在预备测定中使用的脉冲数中减去1之后的数量的，将在预备测定中得到的所述瑞利散射光强度的时间变化作为要素而具有的方向矢量，并且对检测出的多个所述方向矢量进行统计处理，由此制作光纤的各地点的近似方向矢量。
[0039]在正式测定中，通过使用所述近似方向矢量对在正式测定中得到的信号进行处理来检测振动。
[0040]通过使用所述近似方向矢量，能够进行对所述光纤的各地点处的变形变化的灵敏度成为最佳的最佳光频率的选定等，与单纯地对IQ平面上的矢量长度进行平均的前述的方法相比，能够实现灵敏度提高。
[0041]具体地说，本专利技术的振动检测装置是基于时域反射测定法的振动检测装置，包括：
[0042]光试验器，使包含多个基本光频率的光频率复用脉冲入射到光纤，取得瑞利后向散射光的强度；以及
[0043]控制运算器，实施：
[0044]使所述光试验器进行预备测定，所述预备测定使所述基本光频率按每个所述光频率复用脉冲仅变化移动光频率并入射到所述光纤，取得瑞利后向散射光的强度；
[0045]基于在所述预备测定中取得的所述瑞利后向散射光的强度，按所述光纤的每个地点，检测将相对于所述基本光频率的所述瑞利后向散射光的强度的时间变化作为要素而具有的方向矢量，制作对每个所述移动光频率的所述方向矢量进行统计处理后的近似方向矢量；
[0046]使用所制作的所述近似方向矢量，按所述光纤的每个地点选定对变形的灵敏度成
为最佳的最佳基本光频率；以及
[0047]使所述光试验器进行正式测定，所述正式测定使所述多个基本光频率的所述光频率复用脉冲入射到所述光纤，按所述光纤的每个地点，根据相对于所述最佳基本光频率的所述瑞利后向散射光的强度的时间变化来检测振动。
[0048]该振动检测方法是基于时域反射测定法的振动检测方法，包括：
[0049]进行预备测定，所述预备测定使光频率复用脉冲中包含的多个基本光频率按每个所述光频率复用脉冲仅变化移动光频率并入射到光纤，取得瑞利后向散射光的强度；
[0050]基于在所述预备测定中取得的所述瑞利后向散射光的强度，按所述光纤的每个地点，检测将相对于所述基本光频率的所述瑞利后向散射光的强度的时间变化作为要素而具有的方向矢量，制作对每个所述移动光频率的所述方向矢量进行统计处理后的近似方向矢量；
[0051]使用所制作的所述近似方向矢量，按所述光纤的每个地点选定对变形的灵敏度成为最佳的最佳基本光频率；以及
[0052]进行正式测定，所述正式测定使所述多个基本光频率的所述光频率复用脉冲入射到所述光纤，按所述光纤的每个地点，根据相对于所述最佳基本光频率的所述瑞利后向散射光的强度的时间变化来检测振动。
[0053]此外，本专利技术的其他振动检测装置是基于时域反射测定法的振动检测装置，包括：
[0054]光试验器，使包含多个基本光频率的光频率复用脉冲入射到光纤，取得瑞利后向散射光的强度；以及
[0055]控制运算器，实施：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种振动检测装置，基于时域反射测定法，所述振动检测装置的特征在于，包括：光试验器，使包含多个基本光频率的光频率复用脉冲入射到光纤，取得瑞利后向散射光的强度；以及控制运算器，实施：使所述光试验器进行预备测定，所述预备测定使所述基本光频率按每个所述光频率复用脉冲仅变化移动光频率并入射到所述光纤，取得瑞利后向散射光的强度；基于在所述预备测定中取得的所述瑞利后向散射光的强度，按所述光纤的每个地点，检测将相对于所述基本光频率的所述瑞利后向散射光的强度的时间变化作为要素而具有的方向矢量，制作对每个所述移动光频率的所述方向矢量进行统计处理后的近似方向矢量；使用所制作的所述近似方向矢量，按所述光纤的每个地点选定对变形的灵敏度成为最佳的最佳基本光频率；以及使所述光试验器进行正式测定，所述正式测定使所述多个基本光频率的所述光频率复用脉冲入射到所述光纤，按所述光纤的每个地点，根据相对于所述最佳基本光频率的所述瑞利后向散射光的强度的时间变化来检测振动。2.一种振动检测装置，基于时域反射测定法，所述振动检测装置的特征在于，包括：光试验器，使包含多个基本光频率的光频率复用脉冲入射到光纤，取得瑞利后向散射光的强度；以及控制运算器，实施：使所述光试验器进行预备测定，所述预备测定使所述基本光频率仅变化按每个所述光频率复用脉冲的移动光频率并入射到所述光纤，取得瑞利后向散射光的强度；基于在所述预备测定中取得的所述瑞利后向散射光的强度，按所述光纤的各地点，检测将相对于所述基本光频率的所述瑞利后向散射光的强度的时间变化作为要素而具有的方向矢量，制作对每个所述移动光频率的所述方向矢量进行统计处理后的近似方向矢量；以及使所述光试验器进行正式测定，所述正式测定使所述多个基本光频率的所述光频率复用脉冲入射到所述光纤，按所述光纤的各地点，检测将相对于所述基本光频率的所述瑞利后...

【专利技术属性】
技术研发人员：胁坂佳史，饭田大辅，冈本达也，本田奈月，押田博之，
申请(专利权)人：日本电信电话株式会社，
类型：发明
国别省市：