Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

WO2017154190A1 - レイリー測定システムおよびレイリー測定方法 - Google Patents

レイリー測定システムおよびレイリー測定方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2017154190A1
WO2017154190A1 PCT/JP2016/057716 JP2016057716W WO2017154190A1 WO 2017154190 A1 WO2017154190 A1 WO 2017154190A1 JP 2016057716 W JP2016057716 W JP 2016057716W WO 2017154190 A1 WO2017154190 A1 WO 2017154190A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rayleigh
data
initial
spectrum
target
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/057716
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
欣増 岸田
良昭 山内
Original Assignee
ニューブレクス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ニューブレクス株式会社 filed Critical ニューブレクス株式会社
Priority to CN201680083252.2A priority Critical patent/CN108700435B/zh
Priority to JP2018503957A priority patent/JP6564522B2/ja
Priority to US16/078,533 priority patent/US10620019B2/en
Priority to PCT/JP2016/057716 priority patent/WO2017154190A1/ja
Publication of WO2017154190A1 publication Critical patent/WO2017154190A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/35338—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using other arrangements than interferometer arrangements
    • G01D5/35354—Sensor working in reflection
    • G01D5/35358—Sensor working in reflection using backscattering to detect the measured quantity
    • G01D5/35361—Sensor working in reflection using backscattering to detect the measured quantity using elastic backscattering to detect the measured quantity, e.g. using Rayleigh backscattering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G01B11/18—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge using photoelastic elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/32—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres

Definitions

  • the present invention relates to a technique for measuring a strain, temperature, and other distributions at a distance of several hundred meters or more with high accuracy by using laser light incident on an optical fiber and Rayleigh scattered light that is backscattered light.
  • Rayleigh backscattered light which is backscattered light that has reached the optical fiber at each location in the longitudinal direction of the optical fiber by entering an optical fiber with a laser beam.
  • Rayleigh scattered light which is backscattered light that has reached the optical fiber at each location in the longitudinal direction of the optical fiber by entering an optical fiber with a laser beam.
  • a light pulse is incident while changing the optical frequency, and the correlation peak frequency of the received Rayleigh scattered light
  • Kinzo KISHIDA, Yoshiaki YAMAUCHI, and Artur GUZIK “Study of Optical Fibers Strain-Temperature Sensitivities Using Hybrid Brillouin-Rayleigh System”, Photonic Sensors, DOI: 10.1007 / s1332013-01 “LUNA OPTICAL DISTRIBUTED SENSOR INTERROGATOR (Models ODiSI A10 and A50)”, [online], [Search January 6, 2016], Internet ⁇ URL: http://lunainc.com/wp-content/uploads/2012/ 11 / LT_DS_ODiSI-A_Data-Sheet_Rev-07.pdf>
  • the length of the optical fiber used for the measurement is a long distance of several hundred meters or more. It has been found that the problem of distance shift occurs due to the deformation of the optical fiber or the influence of temperature. That is, when measuring the object to be measured, the position measured before and after the deformation is shifted, but when the distortion or temperature change of the object to be measured is large, the fiber of the optical fiber that measures Rayleigh scattered light. If the length is long, the influence of the above-described measurement position shift cannot be ignored.
  • a measurable distance is a maximum of 50 m (for example, non-patent document). 2).
  • the distance (length) to be measured is mostly a long distance of several hundred meters or more.
  • the method described in Patent Document 2 cannot be used in practice. Therefore, when such a long distance is to be measured, it is necessary to correct the above-described measurement position shift by some means.
  • initial data measurement unit 11 measures initial data
  • target data measurement unit 12 measures target data for obtaining a correlation with the initial data.
  • the initial Rayleigh scattering spectrum analysis unit 13 and the target Rayleigh scattering spectrum analysis unit 14 analyze and obtain each Rayleigh scattering spectrum (Rayleigh Scattering Spectrum; hereinafter abbreviated as RSS) from the measured initial data and target data.
  • RSS Rayleigh Scattering Spectrum
  • the distance correction unit 16 uses the distance information (distance information obtained from Brillouin measurement) separately stored in the distance information storage unit 15 by Brillouin measurement
  • the distance correction unit 16 performs distance correction of the target RSS obtained previously.
  • the correlation analysis unit 17 obtains the correlation between the target RSS subjected to the distance correction and the initial RSS
  • the Rayleigh spectrum shift calculation unit reflects the correlation result in the correlation analysis unit 17 to perform the Rayleigh spectrum shift. Looking for.
  • the correction amount when positioning is performed in a wide area corresponds to the size of the area used for the calculation of correlation (corresponding to the scales shown as legends in FIG. 2, 50 m, 100 m, and 200 m).
  • this size is referred to as the correlation area length
  • the results vary, the correction amount varies depending on the position, that is, the distance, and the correction amount does not change monotonously. It cannot be used for position correction.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and even when the distance to be measured is a long distance of several hundred meters or more, only the Rayleigh scattered light is used without being affected by the correlation region length or the like.
  • Another object of the present invention is to provide a system or method that can measure the strain distribution, temperature distribution, and the like of a measurement object with high accuracy.
  • the Rayleigh measurement system is A Rayleigh measurement system for obtaining a distribution of physical quantities of the optical fiber based on Rayleigh backscattered light generated by entering a light pulse into the optical fiber, An initial data measuring unit for measuring initial data serving as a calibration reference from the Rayleigh backscattered light of the optical fiber; A target data measuring unit for measuring target data to be calibrated from the Rayleigh backscattered light of the optical fiber; An initial Rayleigh scattering spectrum analysis unit that analyzes the initial data measured by the initial data measurement unit and obtains a frequency characteristic of the Rayleigh backscattered light as a spectrum; A target Rayleigh scattering spectrum analysis unit for analyzing the target data measured by the target data measurement unit and obtaining a frequency characteristic of the Rayleigh backscattered light as a spectrum; The distance at the measurement target position of the spectrum obtained by the target Rayleigh scattering spectrum analysis unit by comparing the spectrum obtained by the initial Rayleigh scattering spectrum analysis unit with the spectrum obtained by the target Rayleigh scattering spectrum analysis unit.
  • a comparative distance correction unit for correcting the error A correlation analysis unit that performs a correlation analysis between the spectrum data obtained by the initial Rayleigh scattering spectrum analysis unit and the target Rayleigh scattering spectrum data in which the distance error is corrected by the comparison method distance correction unit; Based on the data obtained in this correlation analysis unit, comprising a Rayleigh spectrum shift calculation unit for obtaining a Rayleigh spectrum shift, The Rayleigh spectrum shift amount at the measurement target position of the optical fiber is obtained.
  • the Rayleigh measuring method is: A Rayleigh measurement method for obtaining a distribution of physical quantities of the optical fiber based on Rayleigh backscattered light generated by making an optical pulse incident on the optical fiber, Data of initial Rayleigh scattering spectrum obtained by analyzing initial data serving as a calibration reference of the Rayleigh backscattered light of the optical fiber, and objects to be calibrated of the Rayleigh backscattered light of the optical fiber
  • the data of the target Rayleigh scattering spectrum is corrected for distance, and the data obtained by this distance correction and the initial Rayleigh spectrum are compared.
  • the Rayleigh spectrum shift amount at the measurement target position of the optical fiber is obtained.
  • the present invention even when the distance to be measured is a long distance of several hundred meters or more, it is possible to measure the strain distribution, temperature distribution, etc. of the measured object with high accuracy using only Rayleigh scattered light. Has a remarkable effect.
  • Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, it is necessary to solve the problem that the correction amount varies depending on the position, that is, the distance, as shown in FIG. A method for this will be described below with reference to the drawings.
  • the distance information obtained from the Brillouin measurement is required for the distance correction of the target RSS.
  • the system according to the first embodiment does not use the Brillouin measurement.
  • the distance correction of the target RSS is performed using only the data obtained by Rayleigh scattering, and the Rayleigh spectrum shift is obtained using the target RSS and the initial RSS after the distance correction. That is, in FIG. 3, initial data that is a reference for calibration is measured by the initial data measuring unit 1, and target data that is data to be calibrated is compared with the initial data by the target data measuring unit 2. taking measurement.
  • the initial data obtained by the initial data measuring unit 1 is subjected to frequency analysis by the initial RSS analyzing unit 3 to obtain initial RSS data
  • the target data obtained by the target data measuring unit 2 is subjected to frequency analysis by the target RSS analyzing unit 4.
  • To obtain target RSS data in order to correct the distance error included in the target RSS data obtained earlier, the initial RSS data and the target RSS data obtained earlier are input to the comparison method distance correction unit 9 and compared. Therefore, by performing correlation analysis, the distance correction amount is obtained, and new target RSS data is obtained.
  • the correlation analysis between the target RSS data and the initial RSS data subjected to the distance correction is performed by the correlation analysis unit 7, and based on this information, the Rayleigh spectrum shift calculation unit 8 calculates the Rayleigh spectrum shift at the measurement target position.
  • this distance correction method will be described in more detail with reference to the drawings.
  • FIG. 4 is an actual measurement example in which the relationship between the signal level measured by Rayleigh scattering, the space (distance from the reference point), and the frequency is shown in three dimensions.
  • the x-axis is an axis indicating time expressed in units of ns (nanoseconds), and is an axis corresponding to the distance from the specified position. Specifically, a time of 1 ns corresponds to a distance of 10 cm.
  • the y axis is an axis indicating the frequency expressed in GHz.
  • the z axis is an axis indicating the signal level expressed in an arbitrary scale. Since the signal level is shown as a relative value, it may take a negative value.
  • x ll and x ul respectively indicate a lower limit position and an upper limit position that are correction targets for the position x 0 to be corrected.
  • the lower limit position x ll and the upper limit position x ul are set to, for example, x 0 ⁇ a and x 0 + b, respectively.
  • a and b are empirically determined constants, and specifically, about 1 m when the optical fiber length is 1 km. If the expansion and contraction of the optical fiber is known in advance, the lower limit position x ll and the upper limit position x ul do not necessarily need to sandwich the position x 0 .
  • Figure 5 is a diagram showing the spectrum of the initial data and the target data on the frequency axis, the y-axis at position (distance) x 0, i.e. the spectrum of the initial data and the target data on the frequency axis (RSS ).
  • the horizontal axis is the frequency axis shown in GHz
  • the vertical axis is the signal level axis shown in arbitrary units
  • the curve in the figure shows the measured spectrum.
  • a curve S ref (x 0 , ⁇ ) indicated by a solid line is a spectrum of initial data
  • a curve S (x 0 , ⁇ ) indicated by a dotted line is data at a position to be measured.
  • the spectrum of the target data is shown.
  • FIG. 6 is a diagram showing the cross-correlation coefficient between the spectrum of the initial data and the spectrum of the target data when the horizontal axis is the axis of frequency shift (unit: GHz), and the vertical axis is the correlation analysis unit of FIG. 7 represents the relationship between the value of the frequency shift and the cross-correlation coefficient.
  • CC (x 0 ) represents the maximum cross-correlation coefficient obtained
  • ⁇ (x 0 ) represents the value of the frequency shift when the cross-correlation coefficient is maximum.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the spectrum data of the initial data and the target data when the position x is changed.
  • the spectrum data when the spectrum of the initial data is the same as in FIG. 5 and the target data is cut out (sampled) at a position x different from the position x 0 when the same coordinate axes as in FIG. 5 are used is shown.
  • a curve S ref (x 0 , ⁇ ) indicated by a solid line indicates a spectrum of initial data
  • a curve S (x, ⁇ ) indicated by a dotted line indicates a spectrum of target data.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the cross-correlation coefficient between the initial data and the target data and the frequency shift when the position x is changed.
  • the horizontal axis is the frequency shift axis (unit: GHz) and the vertical axis is the cross-correlation coefficient obtained by the correlation analysis unit 7 in FIG. 3, the frequency shift value when the target data is cut out at the position x And the cross-correlation coefficient.
  • CC (x) is the maximum cross-correlation coefficient obtained
  • ⁇ (x) indicates the frequency shift amount when the cross-correlation coefficient is maximum.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the maximum cross-correlation coefficient and the distance when the horizontal axis is the position (distance) and the vertical axis is the maximum cross-correlation coefficient.
  • x) represents the relationship with the distance x.
  • a position x max is a distance (distance) x at which the value of CC (x) is maximum
  • a difference ⁇ x between x max and x 0 is a position correction amount at the position x 0 .
  • the spectrum S ref (x 0 , ⁇ ) of the initial data remains fixed, and the spectrum S (x 0 , ⁇ ) of the target data is on the y-axis, that is, on the frequency axis.
  • the first cross-correlation analysis unit 93 of the first distance correction analysis unit 92 calculates the cross-correlation coefficient between the two (see FIG. 10).
  • the first cross-correlation analysis unit 93 plots the value of the cross-correlation coefficient obtained by the calculation of (3) above against the frequency shift amount (see FIGS. 6 and 10).
  • the frequency shift amount ⁇ (x 0 ) at which this cross-correlation coefficient is maximum and the value of the cross-correlation coefficient at that time are stored.
  • a certain CC (x 0 ) is stored (see FIG. 10).
  • the position changing unit 95 is used to move the position to cut out the target data to x (x ll ⁇ x ⁇ x ul ).
  • the second cross-correlation analysis unit 97 of the second distance correction analysis unit 96 performs the same calculation while shifting the spectrum S (x, v) of the target data on the y-axis, that is, on the frequency axis ( (See FIGS. 7 and 10). Then, the second cross-correlation analysis unit 97 obtains the frequency shift amount ⁇ (x) that maximizes the cross-correlation coefficient and the value CC (x) of the cross-correlation coefficient at that time (see FIGS. 8 and 10). ). (6) CC (x) is plotted against the position x, and the second cross-correlation analysis unit 97 obtains the position x max where the value is maximum.
  • the second analysis result storage unit 98 of the second distance correction analysis unit 96 stores the position x max where the cross-correlation coefficient is maximum and CC (x max) which is the value of the cross-correlation coefficient at that time. ) Is stored (see FIG. 10).
  • max -x 0 is calculated, the position correction amount at the position x 0 is determined (see FIG. 9, FIG. 10).
  • ⁇ (x max ) is the Rayleigh frequency shift amount at this position.
  • the initial data RSS As described above, in the Rayleigh measurement system of the first embodiment, taken out a portion of the initial data RSS (seeking initial RSS data at location x 0), while moving the position x of the object data, the initial data
  • the cross-correlation between the RSS of the target data and the RSS of the target data is obtained, and the relationship between ⁇ x and the correlation value is obtained at each distance (same for each position, the same applies hereinafter) x.
  • ⁇ x when the correlation value is maximized is taken as an optimum value ⁇ x opt .
  • position correction is performed by a method of collecting the frequency shift ⁇ at the optimum value ⁇ x opt at each distance.
  • FIG. 11 shows the data before position correction measured at the field of the oil well (the Rayleigh frequency shift on the vertical axis is about 400 GHz amplitude) with the distance (m unit) on the horizontal axis and the Rayleigh frequency shift (GHz unit) on the vertical axis.
  • the lower data is compared and displayed.
  • the waveform greatly oscillates at a position greater than the distance 1700 m because the correlation analysis is not correctly performed due to the distance shift.
  • the lower position correction is generally performed as compared to the data before the upper position correction.
  • the Rayleigh frequency shift value does not fluctuate at many points (particularly at a position where the distance is greater than 1100 m), and is almost constant, which is a significant improvement over the previous case, and the desired result is It turns out that it is obtained.
  • the Rayleigh frequency shift on the vertical axis is The upper data indicated by the waveform oscillating up and down with the amplitude centered at about 200 GHz, and the data after position correction (the Rayleigh frequency shift on the vertical axis is oscillating up and down with the amplitude center at about 0 GHz.
  • the lower data shown in the waveform is compared and displayed. In the data before the position correction, as the distance becomes larger than 1000 m, the influence of the distance shift becomes significant, and the point that the correlation analysis is not correctly performed increases.
  • the Rayleigh measurement system is capable of measuring at a long distance of several hundred meters or more compared to a measurement system using only Rayleigh backscattered light that does not have a conventional position correction function. It can also be seen that the value of the Rayleigh frequency shift can be measured as a constant value without fluctuation, that is, the physical quantity such as distortion of the object to be measured can be measured with high accuracy.
  • the embodiments can be appropriately modified and omitted within the scope of the invention.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

レイリー散乱光の周波数領域での初期データと対象データの相関を求める場合に、初期データ測定から得た初期レイリー散乱スペクトル（ＲＳＳ）の解析結果と対象データ測定から得た対象ＲＳＳの解析結果を比較することにより、先に得た対象ＲＳＳの解析結果の距離補正を行い、距離補正後の対象ＲＳＳと初期ＲＳとの相関係数を基に、レイリースペクトルシフトを求める。

Description

レイリー測定システムおよびレイリー測定方法
　本発明は、光ファイバにレーザ光を入射し、その後方散乱光であるレイリー散乱光により、数百メートル以上の距離における歪、温度などの分布を高精度に測定する技術に関する。
　従来、光ファイバにレーザ光による光パルスを入射して、その光ファイバの長手方向の各場所で光ファイバに到達した後方散乱光であるレイリー後方散乱光（以下、レイリー散乱光と略記する）を基に、このレイリー散乱光の光ファイバの各場所における受光量の変化により歪、温度などの分布を求める場合において、光周波数を変えながら光パルスを入射し、受光したレイリー散乱光の相関ピーク周波数と、光ファイバの歪変化量・温度変化量・光周波数変化量との関係を用いて、光ファイバの長手方向の歪変化、あるいは温度変化を測定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　また、周波数領域で、参照するデータと、測定対象となる対象データを両方測定し、これらの相関を求める相関解析を行うことにより、レイリースペクトルシフトを得るようにしている別の手法がある（例えば、特許文献２参照）。
　さらに、レイリー散乱光を利用した計測を高度化するため、レイリー散乱光に加え、ブリルアン散乱光による計測データを併せて用いて、レイリー散乱光による計測データの位置あるいは長さ補正を行うハイブリッド計測手法もある（例えば、非特許文献１参照）。
特許第４４４１６２４号公報 米国特許７４４００８７号明細書
Kinzo　KISHIDA,　Yoshiaki　YAMAUCHI,　and　Artur　GUZIK,　"Study　of　Optical　Fibers　Strain-Temperature　Sensitivities　Using　Hybrid　Brillouin-Rayleigh　System",　　Photonic　Sensors,　DOI:　10.1007/s13320-013-0136-1（2013） "LUNA　OPTICAL　DISTRIBUTED　SENSOR　INTERROGATOR（Models　ODiSI　A10　and　A50）"、[online]、[平成28年1月6日検索]、インターネット＜URL:http://lunainc.com/wp-content/uploads/2012/11/LT_DS_ODiSI-A_Data-Sheet_Rev-07.pdf＞
　しかしながら、レイリー散乱光の周波数領域で参照する初期データと、測定対象である対象データの相関を求める場合において、測定に使用される光ファイバの長さが数百メートル以上の長距離となる場合には、光ファイバの変形、あるいは温度の影響で、距離ずれの問題が発生することが判明した。すなわち、被測定物を計測する際、変形の前後で計測される位置がずれてしまうが、被測定物の歪変化、あるいは温度変化が大きい場合においては、レイリー散乱光を計測する光ファイバのファイバ長が長いと、上述の計測位置のずれの影響を無視できなくなる。　このため、レイリー散乱光の周波数領域での上述の初期データと対象データの相関を求める方法を採用している現状の計測装置においては、測定可能な距離は最大５０ｍである（例えば、非特許文献２参照）。しかし、実際には、石油井などの温度分布を計測するような場合においては、測定対象となる距離（長さ）が数百メートル以上の長距離となる場合が大部分であり、特許文献１、あるいは特許文献２に記載されている方法は事実上、使用できない。
　そこで、このような長距離を測定対象とする場合には、上述の計測位置のずれを何らかの手段で補正する必要がある。
　そこで、この計測位置のずれを補正する１つの方法として、レイリー散乱光に加えて、ブリルアン散乱光を併せて用いるハイブリッド計測手法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。このハイブリッド計測手法を用いた場合には、測定対象の距離が数百メートル以上でも、対象データに含まれる位置誤差をブリルアン散乱光の計測で得たデータで補正することにより、実際上、測定距離の制約がないようにできる。しかし、レイリー散乱光だけでなく、ブリルアン散乱光も併せて用いる必要がある。このように、現状では、測定対象の距離が数百メートル以上の場合には、レイリー散乱光だけを用いて計測データの高精度化を図ることは困難である。
　また、ハイブリッド計測手法を用いた場合においては、実際上、測定距離の制約がないようにはできたが、位置補正における課題、すなわち位置補正を求める場合に使用する相関測定における課題があることが、最近、本発明の提案者によって明らかにされた。
　そこで、まず、現行のハイブリッド計測手法（レイリー散乱光に加えブリルアン散乱光も併せて用いる計測手法）を用いた場合の相関測定における課題、すなわち、周波数領域で参照される初期データと測定対象となる対象データを求め、これらの相関を利用して位置補正をする計測手法において明らかになった課題について、以下、図を用いて説明する。
　図１に示すように、この計測手法においては、まず、初期データ測定部１１で初期データを、また、対象データ測定部１２で、この初期データとの相関を求めるための対象データを、測定する。次に、初期レイリー散乱スペクトル解析部１３、および対象レイリー散乱スペクトル解析部１４で、測定した初期データ及び対象データから、それぞれのレイリー散乱スペクトル（Rayleigh　Scattering　Spectrum。以下ＲＳＳと略記）を解析して求める。次に、別途、ブリルアン計測による距離情報記憶部１５に記憶した距離情報（ブリルアン計測から求めた距離情報）を用いて、距離補正部１６で、先に求めた対象ＲＳＳの距離補正を行う。そして、相関解析部１７で、この距離補正を行った対象ＲＳＳと初期ＲＳＳとの相関を求め、レイリースペクトルシフト演算部で、この相関解析部１７での相関結果を反映させて、レイリースペクトルシフトを求めている。
　この手法においては、ブリルアン計測から得られた距離情報では、正しく位置補正が行えない場合があることが判明した。図２に示した計測例では、広域で位置合わせをした場合の補正量は、相関の計算に使用する領域の大きさ（図２中に凡例として示したスケールである５０ｍ、１００ｍ、２００ｍに相当する。以下、この大きさを相関領域長さと呼ぶ）により結果が異なったり、位置すなわち距離により補正量が変動したり、また、補正量が単調に変化しないなどの課題があり、レイリー計測データの位置補正に利用することができない。
　本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、測定対象の距離が数百メートル以上の長距離である場合でも、相関領域長さなどの影響を受けることなく、レイリー散乱光だけを用いて、被測定物の歪分布や温度分布などを高精度に測定できるシステム、あるいは方法を提供することを目的とする。
　この発明に係るレイリー測定システムは、
光ファイバに光パルスを入射して、発生するレイリー後方散乱光を基に、前記光ファイバの物理量の分布を求めるレイリー測定システムであって、
前記光ファイバの前記レイリー後方散乱光から校正の基準となる初期データを測定する初期データ測定部と、
前記光ファイバの前記レイリー後方散乱光から被校正の対象となる対象データを測定する対象データ測定部と、
前記初期データ測定部で測定した初期データを解析して前記レイリー後方散乱光の周波数特性をスペクトルとして求める初期レイリー散乱スペクトル解析部と、
前記対象データ測定部で測定した対象データを解析して前記レイリー後方散乱光の周波数特性をスペクトルとして求める対象レイリー散乱スペクトル解析部と、
前記初期レイリー散乱スペクトル解析部で求めたスペクトルと、前記対象レイリー散乱スペクトル解析部で求めたスペクトルとを比較することにより、前記対象レイリー散乱スペクトル解析部で求めたスペクトルの、測定対象位置での距離誤差を補正する比較方式距離補正部と、
前記初期レイリー散乱スペクトル解析部で求めたスペクトルのデータと、前記比較方式距離補正部で距離誤差を補正された対象レイリー散乱スペクトルのデータとの相関解析を行う相関解析部と、
この相関解析部で得たデータを基に、レイリースペクトルシフトを求めるレイリースペクトルシフト演算部と、を備え、
前記光ファイバの測定対象位置でのレイリースペクトルシフト量を求めることを特徴とするものである。
　この発明に係るレイリー測定方法は、
光ファイバに光パルスを入射して、発生するレイリー後方散乱光を基に、前記光ファイバの物理量の分布を求めるレイリー測定方法であって、
前記光ファイバの前記レイリー後方散乱光の、校正の基準となる初期データを解析して得た初期レイリー散乱スペクトルのデータと、前記光ファイバの前記レイリー後方散乱光の、被校正の対象となる対象データを解析して得た対象レイリー散乱スペクトルのデータを基に、これら２種類のデータを比較することにより、前記対象レイリー散乱スペクトルのデータを距離補正し、この距離補正で得たデータと初期レイリー散乱スペクトルのデータの２つのデータの相関解析を行うことにより、前記光ファイバの測定対象位置でのレイリースペクトルシフト量を求めることを特徴とするものである。
　この発明によれば、測定対象の距離が数百メートル以上の長距離である場合でも、レイリー散乱光だけを用いて、被測定物の歪分布や温度分布などを高精度に測定可能であるという顕著な効果を奏する。
レイリー散乱光を用いて対象データの位置補正をする場合に用いられる、現行の距離（位置）補正方法を示すブロック図である。 レイリー散乱光を用いて対象データの位置補正をする場合に用いられる現行の距離（位置）補正方法の課題を説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係るレイリー測定システムの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るレイリー測定システムにより計測した、信号レベルと空間及び周波数との関係を示す実測例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るレイリー測定システムにおける、距離補正のための位置合わせの方法を説明するための一部詳細図である。 本発明の実施の形態１に係るレイリー測定システムにおける、距離補正のための位置合わせの方法を説明するための一部詳細図である。 本発明の実施の形態１に係るレイリー測定システムにおける、距離補正のための位置合わせの方法を説明するための一部詳細図である。 本発明の実施の形態１に係るレイリー測定システムにおける、距離補正のための位置合わせの方法を説明するための一部詳細図である。 本発明の実施の形態１に係るレイリー測定システムにおける、距離補正のための位置合わせの方法を説明するための一部詳細図である。 図３の比較方式距離補正部の詳細構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るレイリー測定システムを用いて計測した、位置補正前と位置補正後のデータを比較した一例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るレイリー測定システムを用いて計測した、位置補正前と位置補正後のデータを比較した別の例を示す図である。
実施の形態１．
　本発明の実施の形態１について、以下、図を用いて説明する。
　まず、図２に示したような、位置すなわち距離により補正量が変動する問題を解決することが必要である。このための方法について図を用いて、以下説明する。
　図１に示したシステムでは、対象ＲＳＳの距離補正のため、ブリルアン計測から求めた距離情報を必要としたが、本実施の形態１によるシステム（図３参照）では、ブリルアン計測を用いることなく、レイリー散乱によって得たデータのみを用いて、対象ＲＳＳの距離補正を行い、この距離補正後の対象ＲＳＳと初期ＲＳＳとを用いて、レイリースペクトルシフトを求める。
　すなわち、図３において、校正の基準となる初期データを初期データ測定部１で測定し、この初期データと比較するための、被校正の対象となるデータである対象データを対象データ測定部２で測定する。次に、初期データ測定部１で得た初期データを初期ＲＳＳ解析部３で周波数解析して初期ＲＳＳデータを得るとともに、対象データ測定部２で得た対象データを対象ＲＳＳ解析部４で周波数解析して対象ＲＳＳデータを得る。
　次に、先に得た対象ＲＳＳデータに含まれている距離誤差を補正するため、比較方式距離補正部９に、初期ＲＳＳデータと、先に得た対象ＲＳＳデータを入力し、これらを比較するため、相関解析することにより、距離補正量を求め、新たな対象ＲＳＳデータを得る。そして、距離補正した対象ＲＳＳデータと初期ＲＳＳデータとの相関解析を相関解析部７で行い、この情報をもとに、レイリースペクトルシフト演算部８で演算して、測定対象位置でのレイリースペクトルシフト量を求めるシステムである。
　すなわち、本実施の形態１によるシステムは、図１で示したシステムに比較して、距離補正において、ブリルアン計測方式など他方式で得た距離補正のための情報を用いることなく、レイリー計測方式で得た距離補正のための情報だけを用いてレイリースペクトルシフト量を求めるシステムとなっている。目標としては２０ｃｍ程度の距離で補正ができれば、適切な周波数シフト量を求められることが判明した。以下、この距離補正方法について、図を用いてさらに詳しく説明する。
　図４は、レイリー散乱により計測した信号レベルと空間（基準点からの距離）及び周波数との関係を３次元で示した実測例である。図中、ｘ軸は、ｎｓ（ナノ秒）単位で示した時間を示す軸であり、規定位置からの距離に相当する軸である。具体的には、１ｎｓの時間が１０ｃｍの距離に相当する。また、ｙ軸はＧＨｚ単位で示した周波数を示す軸である。さらに、ｚ軸は任意スケールで表した信号レベルを示す軸である。なお、信号レベルは相対値で示しているため、マイナスの値をとる場合がある。
　また、この図において、ｘｌｌ、ｘｕｌは、それぞれ、補正すべき位置ｘ０に対する補正対象となる下限位置及び上限位置を示す。この場合において補正すべき位置ｘ０が設定されると、下限位置ｘｌｌ、上限位置ｘｕｌは、例えば、それぞれｘ０－ａ、ｘ０＋ｂに設定される。ここで、ａ、ｂは経験的に決まる定数で、具体的には、光ファイバ長が１ｋｍの場合１ｍ程度である。なお、光ファイバの伸縮が事前に判明している場合には、下限位置ｘｌｌ、上限位置ｘｕｌは、必ずしも位置ｘ０を挟む必要はない。
　次に、距離補正のための位置合わせの方法に関し、説明のために用いた図の内容をまず説明する（図５～図９参照）。
　図５は、周波軸上での初期データ及び対象データのスペクトルを示した図であり、位置（距離）ｘ０でのｙ軸上、すなわち周波軸上での初期データ及び対象データのスペクトル（ＲＳＳ）を示している。横軸はＧＨｚ単位で示した周波数軸、縦軸は任意単位で示した信号レベル軸であり、図中の曲線が測定されたスペクトルを示す。これらの曲線のうち、実線で示した曲線Ｓｒｅｆ（ｘ０、ν）は、初期データのスペクトル、点線で示した曲線Ｓ（ｘ０、ν）は、測定対象となる位置でのデータである対象データのスペクトルを示す。
　図６は、横軸を周波数シフトの軸（単位ＧＨｚ）としたときの、初期データのスペクトルと対象データのスペクトルとの相互相関係数を表す図であり、縦軸を図３の相関解析部７で求めた相互相関係数として、周波数シフトの値と相互相関係数との関係を表している。図中、ＣＣ（ｘ０）は、得られた最大相互相関係数、Δν（ｘ０）は、相互相関係数が最大となるときの周波数シフトの値を示している。
　図７は、位置ｘを変えたときの、初期データと対象データのスペクトルデータを示す図である。初期データのスペクトルを図５と同じものにして、図５と同じ座標軸を用いた場合において、対象データを位置ｘ０とは異なる位置ｘで切り出した（サンプリングした）ときのスペクトルデータを示している。図中、実線で示した曲線Ｓｒｅｆ（ｘ０、ν）が初期データのスペクトル、点線で示した曲線Ｓ（ｘ、ν）が対象データのスペクトルを示す。
　図８は、位置ｘを変えたときの、初期データと対象データの相互相関係数と周波数シフトとの関係を示す図である。横軸を周波数シフトの軸（単位ＧＨｚ）とし、縦軸を図３の相関解析部７で求めた相互相関係数とした場合に、位置ｘで対象データを切り出したときの、周波数シフトの値と相互相関係数との関係を表している。図中、ＣＣ（ｘ）は、得られた最大の相互相関係数で、Δν（ｘ）は相互相関係数が最大となるときの周波数シフト量を示している。
　図９は、横軸を位置（距離）とし、縦軸を最大相互相関係数とした場合の、最大相互相関係数と距離との関係を求めた図であり、図８で求めたＣＣ（ｘ）について、距離ｘとの関係を表したものである。図中、位置ｘｍａｘは、ＣＣ（ｘ）の値が最大となる距離（距離）ｘであり、このｘｍａｘとｘ０との差Δｘが、位置ｘ０における位置補正量となる。
　実際には、図４における任意の位置（距離）ｘ０での位置合わせ（位置補正量Δｘの導出）は、図３の比較方式距離補正部９の拡大図である図１０に示す装置を用いて、以下の番号順に行う。以下では、図１０も参照しながら、その詳細について説明する。
（１）ＲＳＳのｘ軸である時間軸上、即ち距離軸上に、位置ｘ０と、下限位置及び上限位置であるｘｌｌ、ｘｕｌを、それぞれ設定する（図４参照）。
（２）初期データ及び対象データのＲＳＳについて、位置ｘ０での各々のデータのスペクトルＳｒｅｆ（ｘ０、ν）とＳ（ｘ０、ν）を切り出し、両者をスペクトル抽出部９１で比較する（図１０参照）。
（３）そして、図５に示すように、初期データのスペクトルＳｒｅｆ（ｘ０、ν）は固定したままで、対象データのスペクトルＳ（ｘ０、ν）をｙ軸上、すなわち周波数軸上にシフトさせながら、両者の相互相関係数を第１の距離補正解析部９２の第１の相互相関解析部９３で計算する（図１０参照）。
（４）上記第１の相互相関解析部９３で、上記（３）の計算で求めた相互相関係数の値を周波数シフト量に対してプロットする（図６、図１０参照）。そして、第１の距離補正解析部９２の第１の解析結果記憶部９４に、この相互相関係数が最大となる周波数シフト量Δν（ｘ０）と、そのときの相互相関係数の値であるＣＣ（ｘ０）を記憶する（図１０参照）。
（５）次に、初期データのスペクトルＳｒｅｆ（ｘ０、ν）はそのままで、位置変更部９５を用いて、対象データを切り出す位置をｘ（ｘｌｌ≦ｘ≦ｘｕｌ）に移動させて、対象データのスペクトルＳ（ｘ、ν）をｙ軸上、すなわち周波数軸上にシフトさせながら、同様の計算を、第２の距離補正解析部９６の第２の相互相関解析部９７で行う（図７、図１０参照）。そして、相互相関係数が最大となる周波数シフト量Δν（ｘ）とそのときの相互相関係数の値ＣＣ（ｘ）を上記第２の相互相関解析部９７で求める（図８、図１０参照）。
（６）位置ｘに対して、ＣＣ（ｘ）をプロットし、その値が最大となる位置ｘｍａｘを上記第２の相互相関解析部９７で求める。そして、第２の距離補正解析部９６の第２の解析結果記憶部９８に、この相互相関係数が最大となる位置ｘｍａｘと、そのときの相互相関係数の値であるＣＣ（ｘｍａｘ）を記憶する（図１０参照）。
（７）次に、上記ｘｍａｘと初期データ測定部で入力されたｘ０が位置補正量演算部９９に入力され、位置補正量演算部９９で、これら２つの値の差であるΔｘ＝ｘｍａｘ－ｘ０が演算されることにより、位置ｘ０における位置補正量が求められる（図９、図１０参照）。なお、このとき、Δν（ｘｍａｘ）が、この位置でのレイリー周波数シフト量となる。
　以上のように、実施の形態１におけるレイリー測定システムでは、初期データのＲＳＳの一部を取り出して（位置ｘ０での初期ＲＳＳデータを求め）、対象データの位置ｘを移動させつつ、初期データのＲＳＳと対象データのＲＳＳとの相互相関を求め、各距離（各位置に同じ。以下同様）ｘにおいて、Δｘと相関値との関係を得る。そして、この相関値が最大となる場合のΔｘを最適値Δｘｏｐｔとする。その後、各距離での最適値Δｘｏｐｔにおける周波数シフトΔνを集めるという方法により位置補正を行う。
　次に、本実施の形態１に示した装置及び方法を用いて求めた計測例について、図を用いて以下説明する。
　図１１は、距離（ｍ単位）を横軸に、レイリー周波数シフト（ＧＨｚ単位）を縦軸として、油井の現場で計測した位置補正前のデータ（縦軸であるレイリー周波数シフトがおよそ４００ＧＨｚを振幅中心として、上下に振動している波形で示した上側のデータ）と、位置補正後のデータ（縦軸であるレイリー周波数シフトがおよそ０ＧＨｚを振幅中心として、上下に振動している波形で示した下側のデータ）とを、比較して表示したものである。位置補正前のデータにおいて、距離１７００ｍより大きい位置で波形が大きく振動しているのは、距離ずれにより相関解析が正しくできていないからである。
　この図より、一部にレイリー周波数シフトが変動している点（距離８００ｍ～１１００ｍでの値）が含まれるものの、総じて、上側の位置補正前のデータに比較して、下側の位置補正後のデータでは、多くの点（特に距離が１１００ｍより大きい位置）で、レイリー周波数シフトの値が変動せず、ほぼ一定の値となり、従前の場合に比べて大幅に改善されており、望ましい結果が得られていることが判る。
　また、本実施の形態１に示した装置及び方法を用いて、別の光ファイバで計測した例について、図を用いて以下説明する。
　図１２は、図１１と同様の横軸、縦軸をとって、図１１で用いた光ファイバとは別の光ファイバを用いて計測した位置補正前のデータ（縦軸であるレイリー周波数シフトがおよそ２００ＧＨｚを振幅中心として、上下に振動している波形で示した上側のデータ）と、位置補正後のデータ（縦軸であるレイリー周波数シフトがおよそ０ＧＨｚを振幅中心として、上下に振動している波形で示した下側のデータ）を比較して表示したものである。位置補正前のデータにおいて、距離が１０００ｍより大きくなるにつれて、距離ずれの影響が著しくなり、相関解析が正しくできていない点が増大している。
　この図で示す場合、位置補正前のデータに比べて位置補正後のデータにおいては、特に、距離が１０００ｍより大きく１９００ｍより小さい位置でのレイリー周波数シフトの値が変動せずほぼ一定の値となり、従前の場合に比べて大幅に改善されており、望ましい結果が得られていることが判る。
　以上説明したように、実施の形態１のレイリー測定システムは、従来の位置補正機能を持たないレイリー後方散乱光のみを用いた測定システムに比較して、数百ｍ以上の長距離での測定においても、レイリー周波数シフトの値が変動のない一定値として測定できること、すなわち、被測定物の歪等の物理量が高精度で計測可能であるという特長をもつことがわかる。なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
　１　初期データ測定部、２　対象データ測定部、３　初期ＲＳＳ解析部、４　対象ＲＳＳ解析部、７　相関解析部、８　レイリースペクトルシフト演算部、９　比較方式距離補正部、９１　スペクトル抽出部、９２　第１の距離補正解析部、９３　第１の相互相関解析部、９４　第１の解析結果記憶部、９５　位置変更部、９６　第２の距離補正解析部、９７　第２の相互相関解析部、９８　第２の解析結果記憶部、９９　位置補正量演算部。

Claims (6)

  1. 　光ファイバに光パルスを入射して、発生するレイリー後方散乱光を基に、前記光ファイバの物理量の分布を求めるレイリー測定システムであって、
    前記光ファイバの前記レイリー後方散乱光から校正の基準となる初期データを測定する初期データ測定部と、
    前記光ファイバの前記レイリー後方散乱光から被校正の対象となる対象データを測定する対象データ測定部と、
    前記初期データ測定部で測定した初期データを解析して前記レイリー後方散乱光の周波数特性をスペクトルとして求める初期レイリー散乱スペクトル解析部と、
    前記対象データ測定部で測定した対象データを解析して前記レイリー後方散乱光の周波数特性をスペクトルとして求める対象レイリー散乱スペクトル解析部と、
    前記初期レイリー散乱スペクトル解析部で求めたスペクトルと、前記対象レイリー散乱スペクトル解析部で求めたスペクトルとを比較することにより、前記対象レイリー散乱スペクトル解析部で求めたスペクトルの、測定対象位置での距離誤差を補正する比較方式距離補正部と、
    前記初期レイリー散乱スペクトル解析部で求めたスペクトルのデータと、前記比較方式距離補正部で距離誤差を補正された対象レイリー散乱スペクトルのデータとの相関解析を行う相関解析部と、
    この相関解析部で得たデータを基に、レイリースペクトルシフトを求めるレイリースペクトルシフト演算部と、を備え、
    前記光ファイバの測定対象位置でのレイリースペクトルシフト量を求めることを特徴とするレイリー測定システム。
  2. 　前記比較方式距離補正部は、
    予め設定された初期位置での、初期データ及び対象データのレイリー散乱スペクトルを抽出するスペクトル抽出部と、
    前記初期データのレイリー散乱スペクトルと前記対象データのレイリー散乱スペクトルを解析し、前記初期位置での最大相互相関係数と周波数シフト量を求める第１の距離補正解析部と、
    前記初期位置に従って、所定の上限値と下限値を予め定めるとともに、前記上限値と下限値の間で前記初期位置を変更する位置変更部と、
    前記対象データを切り出す位置を前記位置変更部で定めた位置とし、この位置を前記上限値と下限値の間で変更させつつ、当該対象データを切り出す位置での初期データのレイリー散乱スペクトルと対象データのレイリー散乱スペクトルを解析し、当該対象データを切り出す位置での最大相互相関係数と周波数シフト量を求めるとともに、
    前記対象データを切り出す位置を変化させたときに、前記対象データを切り出す位置での最大相互相関係数が最大となる位置を求める第２の距離補正解析部と、
    前記第２の距離補正解析部で求めた最大相互相関係数が最大となる位置と前記初期位置との差から、前記初期位置における位置補正量を決定する位置補正演算部と、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載のレイリー測定システム。
  3. 　前記第１の距離補正解析部は、
    前記初期位置での初期データのレイリー散乱スペクトルと対象データのレイリー散乱スペクトルの相互相関係数を解析する第１の相互相関解析部、および前記第１の相互相関解析部の解析結果を記憶する第１の解析結果記憶部、を備え、
    前記第２の距離補正解析部は、
    前記対象データを切り出す位置での初期データのレイリー散乱スペクトルと対象データのレイリー散乱スペクトルの相互相関係数を解析するとともに、前記対象データを切り出す位置を変更したときの最大相互相関係数を解析する第２の相互相関解析部、および前記第２の相互相関解析部の解析結果を記憶する第２の解析結果記憶部、を備えていることを特徴とする請求項２に記載のレイリー測定システム。
  4. 　光ファイバに光パルスを入射して、発生するレイリー後方散乱光を基に、前記光ファイバの物理量の分布を求めるレイリー測定方法であって、
    前記光ファイバの前記レイリー後方散乱光の、校正の基準となる初期値である初期データを解析して得た初期レイリー散乱スペクトルのデータと、前記光ファイバの前記レイリー後方散乱光の、被校正の対象となる対象データを解析して得た対象レイリー散乱スペクトルのデータを基に、これら２種類のデータを比較することにより、前記対象レイリー散乱スペクトルのデータを距離補正し、この距離補正で得たデータと初期レイリー散乱スペクトルのデータの２つのデータの相関解析を行うことにより、前記光ファイバの測定対象位置でのレイリースペクトルシフト量を求めることを特徴とするレイリー測定方法。
  5. 　レイリー散乱スペクトルを、距離軸と周波数軸とで構成される面上での信号レベルとして解析し、　
    前記距離軸上に前記距離補正を行う特定位置を設定するとともに、当該距離補正を行う位置範囲を、前記特定位置によって定めた、距離軸上の２つの異なる位置の範囲として設定し、
    前記初期データおよび前記対象データのレイリー散乱スペクトルを基に、前記特定位置でのそれぞれのレイリー散乱スペクトルを切り出し、
    前記特定位置での初期データのレイリー散乱スペクトルは固定したままで、
    対象データのレイリー散乱スペクトルを前記周波数軸上でシフトさせながら、前記特定位置での初期データのレイリー散乱スペクトルと、前記特定位置での対象データのレイリー散乱スペクトルとの相互相関係数である第１の相互相関係数を解析し、
    この解析で求めた前記第１の相互相関係数が最大となる周波数シフト量と、当該最大となる周波数シフト量に対応する相互相関係数を記憶し、
    続いて、対象データを切り出す位置を、前記２つの異なる位置の間で変更し、変更した各位置での対象データのレイリー散乱スペクトルと前記特定位置での初期データのレイリー散乱スペクトルとの相互相関係数である第２の相互相関係数を解析して、この解析で求めた第２の相互相関係数が最大となる周波数シフト量と、そのときの相互相関係数を求め、前記変更した各位置で求めた最大の第２の相互相関係数のうち、その値が最大となる位置を求め、
    この求めた位置を基に、前記特定位置における位置補正量を定めることを特徴とする請求項４に記載のレイリー測定方法。
  6. 　前記特定位置における位置補正量は、前記最大となる第２の相互相関係数が最大となる位置と前記特定位置との差から求めることを特徴とする請求項５に記載のレイリー測定方法。
    　
PCT/JP2016/057716 2016-03-11 2016-03-11 レイリー測定システムおよびレイリー測定方法 WO2017154190A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680083252.2A CN108700435B (zh) 2016-03-11 2016-03-11 瑞利测定系统及瑞利测定方法
JP2018503957A JP6564522B2 (ja) 2016-03-11 2016-03-11 レイリー測定システムおよびレイリー測定方法
US16/078,533 US10620019B2 (en) 2016-03-11 2016-03-11 Rayleigh measurement system and Rayleigh measurement method
PCT/JP2016/057716 WO2017154190A1 (ja) 2016-03-11 2016-03-11 レイリー測定システムおよびレイリー測定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2016/057716 WO2017154190A1 (ja) 2016-03-11 2016-03-11 レイリー測定システムおよびレイリー測定方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017154190A1 true WO2017154190A1 (ja) 2017-09-14

Family

ID=59789134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/057716 WO2017154190A1 (ja) 2016-03-11 2016-03-11 レイリー測定システムおよびレイリー測定方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10620019B2 (ja)
JP (1) JP6564522B2 (ja)
CN (1) CN108700435B (ja)
WO (1) WO2017154190A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020003247A (ja) * 2018-06-26 2020-01-09 公益財団法人鉄道総合技術研究所 波形データの高精度位置補正方法及びシステム

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017154190A1 (ja) * 2016-03-11 2017-09-14 ニューブレクス株式会社 レイリー測定システムおよびレイリー測定方法
US11840910B2 (en) 2021-10-14 2023-12-12 Neubrex Energy Services, Inc. Systems and methods for creating a fluid communication path between production wells

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001507446A (ja) * 1996-12-16 2001-06-05 センサーネット リミテッド 分布型の歪み及び温度センシングシステム
JP2004069685A (ja) * 2002-06-21 2004-03-04 Schlumberger Holdings Ltd 光ファイバー分散型センサーを使用した測定値の測定及び較正方法
JP4441624B2 (ja) * 2007-08-07 2010-03-31 日本電信電話株式会社 光ファイバを用いた歪・温度の分布測定方法及び測定装置
WO2010061718A1 (ja) * 2008-11-27 2010-06-03 ニューブレクス株式会社 分布型光ファイバセンサ
JP2011017652A (ja) * 2009-07-10 2011-01-27 Neubrex Co Ltd 分布型光ファイバ圧力センサシステム

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4812645A (en) * 1981-08-24 1989-03-14 G2 Systems Corporation Structural monitoring system using fiber optics
US7440087B2 (en) 2004-02-24 2008-10-21 Luna Innovations Incorporated Identifying optical fiber segments and determining characteristics of an optical device under test based on fiber segment scatter pattern data
WO2008035436A1 (fr) * 2006-09-22 2008-03-27 J-Power Systems Corporation Dispositif et procédé de mesure de la répartition de température dans une fibre optique
WO2008115375A1 (en) * 2007-03-16 2008-09-25 Luna Innovations Incorporated Fiber optic position and/or shape sensing based on rayleigh scatter
CN100489461C (zh) * 2007-10-15 2009-05-20 北京航空航天大学 光纤分布式温度和应力传感装置
JP2010190728A (ja) * 2009-02-18 2010-09-02 Yokogawa Electric Corp 光ファイバ特性測定装置
US20100312512A1 (en) * 2009-06-08 2010-12-09 Ajgaonkar Mahesh U Single light source automatic calibration in distributed temperature sensing
CN102080954B (zh) * 2010-11-26 2012-11-07 中国计量学院 超远程100km全分布式光纤瑞利与拉曼散射传感器
JP5769676B2 (ja) * 2012-08-17 2015-08-26 公益財団法人地球環境産業技術研究機構 物質の圧力、温度、ひずみ分布測定システム、これを用いた二酸化炭素地中貯留の監視方法、二酸化炭素注入による地層安定性への影響評価方法、および結氷監視方法
CN103983374B (zh) * 2014-04-25 2016-09-07 中国科学技术大学 一种基于fp标准具的高光谱分辨大气瑞利测温方法
WO2017154190A1 (ja) * 2016-03-11 2017-09-14 ニューブレクス株式会社 レイリー測定システムおよびレイリー測定方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001507446A (ja) * 1996-12-16 2001-06-05 センサーネット リミテッド 分布型の歪み及び温度センシングシステム
JP2004069685A (ja) * 2002-06-21 2004-03-04 Schlumberger Holdings Ltd 光ファイバー分散型センサーを使用した測定値の測定及び較正方法
JP4441624B2 (ja) * 2007-08-07 2010-03-31 日本電信電話株式会社 光ファイバを用いた歪・温度の分布測定方法及び測定装置
WO2010061718A1 (ja) * 2008-11-27 2010-06-03 ニューブレクス株式会社 分布型光ファイバセンサ
JP2011017652A (ja) * 2009-07-10 2011-01-27 Neubrex Co Ltd 分布型光ファイバ圧力センサシステム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020003247A (ja) * 2018-06-26 2020-01-09 公益財団法人鉄道総合技術研究所 波形データの高精度位置補正方法及びシステム
JP2023022130A (ja) * 2018-06-26 2023-02-14 公益財団法人鉄道総合技術研究所 波形データの高精度位置補正方法及びシステム
JP7446698B2 (ja) 2018-06-26 2024-03-11 公益財団法人鉄道総合技術研究所 波形データの高精度位置補正方法及びシステム

Also Published As

Publication number Publication date
CN108700435B (zh) 2020-10-30
JPWO2017154190A1 (ja) 2018-10-04
US10620019B2 (en) 2020-04-14
CN108700435A (zh) 2018-10-23
US20190049273A1 (en) 2019-02-14
JP6564522B2 (ja) 2019-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106154279B (zh) 一种激光测距仪校正方法
EP1705471B1 (en) Apparatus for measuring differential mode delay of multimode optical fiber
KR101751642B1 (ko) 대기 관측용 라이다의 소산계수 보정방법
US10295380B2 (en) Method and apparatus for multiple localized interferometric measurements
JP4008470B2 (ja) 光ファイバの偏波モード分散の測定方法及びその測定装置
CN104126103A (zh) 在干涉型传感系统中运动补偿的方法及装置
JP6564522B2 (ja) レイリー測定システムおよびレイリー測定方法
US10267689B2 (en) Temperature measuring system and temperature measuring method
CN109813269B (zh) 结构监测传感器在线校准数据序列匹配方法
CN104180762A (zh) 基于太赫兹时域光谱技术的厚度检测方法
JP2007101508A (ja) 温度測定方法及び温度測定装置
CN105571517A (zh) 一种适用于光纤端面检测的改进型相干峰解调方法
CN113218320B (zh) 一种基于距离域补偿的ofdr大应变测量方法
US10281340B2 (en) Temperature measuring system and temperature measuring method
US20240310191A1 (en) Method and Apparatus for Global Phase In-phase/Quadrature Demodulation of Optical fiber DAS data
CN113155267A (zh) 一种基于二次相关的ofdr系统振动检测方法、系统、存储介质和终端
US10466116B2 (en) Distributed sensing considering two relations between measurement signals
CN113639769B (zh) 一种基于散斑相关性提高传感器灵敏度的方法
CN105004263A (zh) 一种对比式抗干扰微动平面反射镜激光干涉仪及标定方法和测量方法
US11994376B2 (en) Distributed vibration measuring device and method
CN103105509A (zh) 加速度传感器的零点温漂的非线性校正方法
CN114646267A (zh) 用于测量工件厚度的色度范围传感器系统
CN111982182A (zh) 多参量光纤传感测量方法
JP6486820B2 (ja) 歪分布データ処理装置及び歪分布データ処理方法
KR101559151B1 (ko) 브이홈이 생성된 단일모드 광섬유를 이용한 분포형 온도센서

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018503957

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16893517

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16893517

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1