本公开的目的是在适合测量对象的适当条件下，能够进行利用频谱移位的振动分析。本公开的振动分布测量装置，是在不同时间对被测量光纤中的后向散射光进行多次测量，从测量得到的多个后向散射光波形中提取确定的窗区间的光谱，并使用提取的所述多个后向散射光波形的光谱来测量所述被测量光纤中的振动分布的振动分布测量装置；所述振动分布测量装置使用所述被测量光纤在所述窗区间的振动振幅比在所述窗区间确定的阈值大的窗区间，计算出该窗区间的光谱。间的光谱。间的光谱。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】振动分布测量装置及其方法
[0001]本公开涉及振动分布测量装置及其方法。
技术介绍
[0002]瑞利散射光频谱随振动而频谱移位。利用该频谱移位来分析振动的DAS(Distributed Acoustic Sensing，分布式声学传感)被提出(例如参照非专利文献1。)。
[0003]为了正确测量振动，尽管已知有使用使重复测量的周期比振动频率高的采样定理的方法，以及使用使振动分析长度比振动的空间扩展短的空间分辨率的方法，但振动的振幅对应的条件尚不明确。
[0004]现有技术文献
[0005]非专利文献
[0006]非专利文献1：Froggatt,Mark,and Jason Moore.“High
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spatial
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resolution distributed strain measurement in optical fiber with Rayleigh scatter.”Applied Optics 37.10(1998):1735
‑
1740。
[0007]非专利文献2：Koyamada,Yahei,等.“Fiber
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optic distributed strain and temperature sensing with very high measurand resolution over long range using coherent OTDR.”Journal of Lightwave Technology 27.9(2009):1142
‑
1146。
技术实现思路
[0008]专利技术要解决的问题
[0009]在利用频谱移位的振动分析中，为了正确测量振动，需要适当设定测量对象的振动的振幅对应的条件。因此，本公开的目的是在适合测量对象的适当条件下，能够进行利用频谱移位的振动分析。
[0010]解决问题所采用的手段
[0011]本公开的振动分布测量装置，是
[0012]在不同时间对被测量光纤中的后向散射光进行多次测量，
[0013]从测量得到的多个后向散射光波形中提取确定的窗区间的光谱，
[0014]并使用提取的所述多个后向散射光波形的光谱来测量所述被测量光纤中的振动分布的振动分布测量装置；
[0015]所述振动分布测量装置使用所述被测量光纤在所述窗区间的振动振幅比在所述窗区间确定的阈值大的窗区间，计算出该窗区间的光谱。
[0016]本公开的振动分布测量方法，是由
[0017]在不同时间对被测量光纤中的后向散射光进行多次测量，
[0018]从测量得到的多个后向散射光波形中提取确定的窗区间的光谱，
[0019]并使用提取的所述多个后向散射光波形的光谱来测量所述被测量光纤中的振动分布的振动分布测量装置执行的振动分布测量方法；
[0020]所述振动分布测量方法使用所述被测量光纤在所述窗区间的振动振幅比在所述窗区间确定的阈值大的窗区间，计算出该窗区间的光谱。
[0021]专利技术效果
[0022]根据本公开，能够考虑到测量对象的振动的振幅来判断是否适用DAS，能够实现测量对象对应的测量条件的最优化。
附图说明
[0023]图1表示在DAS中测量的频谱的一例。
[0024]图2表示OFDR的结构例。
[0025]图3表示振动分析长度w与测量对象的振动振幅的关系的一例。
[0026]图4表示本公开中的测量条件的一例。
[0027]图5是振动分布测量例中使用的测量系统。
[0028]图6A是空间分辨率为0.8m的情况下的振动分布测量例。
[0029]图6B是空间分辨率为1.6m的情况下的振动分布测量例。
[0030]图6C是空间分辨率为9.5m的情况下的振动分布测量例。
[0031]图7表示使用OFDR测量的频谱的一例。
[0032]图8表示使用频谱移位随时间变化的动态应变(振动)的测量例。
[0033]图9表示本公开的振动分布测量方法的一例。
具体实施方式
[0034]以下，将参照附图详细地说明本公开的实施方式。另外，本公开不限于以下所示的实施方式。这些实施的示例仅仅是示例，本公开能够基于本领域技术人员的知识，以实施各种改变、改良的方式来实施。另外，在本说明书以及附图中，附图标记相同的技术特征表示彼此相同的技术特征。
[0035](使用OFDR的DAS)
[0036]图1表示在DAS中测量的频谱的一例。DAS中，对不同的多个时间的瑞利后向散射光进行测量。具体地，依次进行参照测量、第1次测量、第2次测量。然后，分析各时刻的距离z1～z2处的瑞利后向散射光波形的频谱(应变)，测量振动的时间波形。可以使用例如OFDR(Optical Reflection Domain Reflection，光学反射域反射)来测量瑞利后向散射光。
[0037]图2示出了本公开的系统结构例。本公开的振动分布测量装置连接到被测量光纤4。本公开的振动分布测量装置具有与OFDR相同的结构。具体地，振动分布测量装置包括频率扫描光源1、耦合器2、循环器3、耦合器5、平衡型光接收器6、A/D转换器7和分析部8。本公开的分析部8能够通过计算机或程序实现，程序既可以存储于存储介质中，也可以通过网络提供。
[0038]耦合器2将来自频率扫描光源1的光分支到本地光用的参照光路和探测光用的测量光路。分支到测量光路的探测光经由耦合器2以及循环器3，入射到被测量光纤4。耦合器5将被测量光纤4中的后向散射光即探测光和被耦合器2分支的本地光进行合波。平衡型光接收器6接收由耦合器5合波后的干涉光。A/D转换器7将平衡型光接收器6的输出信号转换为数字信号。分析部8使用来自A/D转换器7的数字信号进行分析。
[0039]入射到平衡型光接收器6的干涉光具有与参照光路和测量光路的光路长度之差对应的差拍频率。在本公开中，被测量光纤4中的后向散射光波形被执行至少3次。分析部8使用所述干涉光的时间波形，求出被测量光纤4中的距离z1～z2处的光谱，根据光谱的时间变化来测量被测量光纤4中的振动分布。这样，在本公开中，使用在被测量光纤4中的窗区间确定的一部分区间的光谱来测量被测量光纤4中的振动分布。
[0040]通过窗区间的提取而得到的振动分析长度w(光谱分析长度)用下式表示。
[0041][数学式1][0042][0043]其中，参数如下。
[0044]N：瑞利后向散射光的点数。
[0045]Δz：OFDR的空间分辩率。
[0046]c：光纤的光速。
[0047]F：OFDR的频率扫描频带。
[0048]由应变引起的频谱移位量Δν
shift
由下式表示(非专利文献2)。
[0049][数学式2][0050]Δv
shift
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.振动分布测量装置，是在不同时间对被测量光纤中的后向散射光进行多次测量，从测量得到的多个后向散射光波形中提取确定的窗区间的光谱，并使用提取的所述多个后向散射光波形的光谱来测量所述被测量光纤中的振动分布的振动分布测量装置；所述振动分布测量装置使用所述被测量光纤在所述窗区间的振动振幅比在所述窗区间确定的阈值大的窗区间，计算出该窗区间的光谱。2.根据权利要求1所述的振动分布测量装置，所述后向散射光是在探测光对应的窗区间提取的区间的光频率响应；使用在探测光对应的窗区间提取的区间的光频率响应，生成多次测量后的各后向散射光的损...
【专利技术属性】
技术研发人员：冈本达也，饭田大辅，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：
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