光纤分布型传感器及光纤分布型检测方法.pdf

本发明涉及一种具有下述构造的光纤分布型检测方法，该构造用于实现温度分布或变形分布的高效测定。在该测定方法中，通过对从光源相对入射至对象物的探测光及泵浦光进行调制频率及调制指数的调节，同时，对上述探测光与泵浦光之间的相位差进行调节，从而顺次设定测定对象区域中的搜索区间的长度及位置。特别地，一边在经过一定时间后或者检测到异常时将搜索区间的长度重新设定得更小，一边执行检测处理。由此，通过在检测处理的过程中对特定区域局部地变更距离分辨率，可以短时间且高效地进行测定动作。

1.  一种光纤分布型检测方法，其通过对从至少一部分设置在对象物上的光纤中输出的布里渊散射光进行测定，而对该对象物的特定位置处的物理变化量进行检测，
其特征在于，
该光纤分布型检测方法具有：
控制步骤，其用于在将以维持规定的相位差的状态并基于相同的调制频率及调制指数进行调制后的探测光及泵浦光向前述光纤供给之前，针对前述光纤的设置在前述对象物上的测定对象区域的至少一部分，分配1个或1个以上的搜索区间作为检测对象，该控制步骤包含区间控制子步骤和位置控制子步骤，该区间控制子步骤通过调节调制频率及调制指数而决定搜索区间的长度，该位置控制子步骤通过调节前述探测光和泵浦光的相位差而决定搜索区间的位置；
测定步骤，其将在通过前述控制步骤作为检测对象而确定出的搜索区间中通过布里渊散射光而获得了增益的探测光，作为来自所确定出的搜索区间的输出光进行受光，并测定与该受光的探测光获得的增益的频谱即布里渊增益频谱的形状相关联的数据，该布里渊散射光是伴随着探测光及泵浦光的传输而产生的；以及
检测步骤，其基于在前述测定步骤中测定到的与受光的探测光的布里渊增益频谱的形状相关联的数据，对前述所确定出的搜索区间中的光纤的温度变化或变形变化进行检测，
每经过一定时间，或者每次前述区间控制子步骤中的搜索区间的长度变更及前述位置控制子步骤中的搜索区间的位置变更这两者中的至少任意一个发生时，重复进行前述测定步骤及前述检测步骤。

2.  根据权利要求1所述的光纤分布型检测方法，其特征在于，
在前述位置控制子步骤中，每经过一定时间，或者每次以所确定出的搜索区间作为对象的前述测定步骤及检测步骤结束时，决定搜索区间的位置。

3.  根据权利要求1或2所述的光纤分布型检测方法，其特征在于，
在前述区间控制子步骤中，每经过一定时间时，或者每次以所确定出的搜索区间作为对象的前述测定步骤及检测步骤结束时，决定搜索区间的长度。

4.  根据权利要求1～3中任意一项所述的光纤分布型检测方法，其特征在于，
在前述区间控制子步骤中，在通过前述检测步骤检测到所确定出的搜索区间中发生温度变化或变形变化时，变更搜索区间的长度，至少将作为检测对象而确定出的搜索区间进一步分配为更小的多个搜索区间。

5.  根据权利要求1～4中任意一项所述的光纤分布型检测方法，其特征在于，
在前述区间控制子步骤中，作为初始设定而将搜索区间的长度设定为与前述光纤的整个测定对象区域一致。

6.  一种光纤分布型传感器，其用于执行权利要求1～5中任意一项所述的光纤分布型检测方法，
其特征在于，具有：
光源，其输出在维持规定的相位差的状态下以相同的调制频率及调制指数进行调制后的探测光及泵浦光；
光纤，其至少一部分设置在对象物上，输出随着从前述光源输出的前述探测光及前述泵浦光的传输而产生的布里渊散射光；
频谱测定部，其对通过前述布里渊散射光而获得了增益的探测光进行受光，并对与该受光的探测光获得的增益的频谱即布里渊增益频谱的形状相关联的数据进行测定；
检测部，其基于由前述频谱测定部测定到的与布里渊增益频谱的形状相关联的数据，对在产生布里渊散射光的搜索区间中所发生的温度变化或变形变化进行检测；以及
控制部，其对前述光源进行驱动控制，以在将前述探测光及泵浦光向前述光纤进行供给之前，针对前述光纤的设置在前述对象物上的测定对象区域的至少一部分，分配1个或1个以上的搜索区间作为检测对象。

7.  根据权利要求6所述的光纤分布型传感器，其特征在于，
前述控制部包括：区间控制部，其用于通过调节调制频率及调制指数而决定搜索区间的长度；以及位置控制部，其用于通过调节前述探测光和泵浦光的相位差而决定搜索区间的位置。

光纤分布型传感器及光纤分布型检测方法
技术领域
本发明涉及一种利用从光纤输出的布里渊散射光而对光纤的温度变化或变形变化进行检测的光纤分布型传感器及光纤分布型检测方法。
背景技术
从光纤输出的布里渊散射光的布里渊增益频谱(以下称为BGS)的形状，随着光纤的温度及变形不同而变化。已知利用这种变化对温度及变形进行测定的技术。
作为测定布里渊散射光的BGS的技术，已知具有例如BOCDA(Brillouin Optical Correlation Domain Analysis)(参照非专利文献1)。在该BOCDA中，使彼此以相同的调制频率及调制指数进行调制后的探测光及泵浦光，从光纤的不同端部分别相对地入射。此时，BOCDA是一边对探测光及泵浦光各自的中心频率的差值(以下称为光频差)进行扫描，一边对在代表相干峰的位置处产生的布里渊散射光的BGS进行测定。
BGS是在依赖于探测光及泵浦光的调制频率及调制指数的搜索区间中产生的。该搜索区间的位置(location)依赖于探测光及泵浦光的相位差。
非专利文献1：“Kazuo HOTATE，et al.，「Simplified System ofFiber Brillouin Optical Correlation Domain Analysis for DistributedStrain Sensing 」，第16回光フアイバセンサ国際会議(OFS-16)”，2003年10月，We2-3，p.290-293
发明内容
发明人对现有的BOCDA进行了研究，其结果发现下述问题。即，现有的BOCDA通过使产生BGS的搜索区间的宽度(区间长度)减小(密集地设置沿光纤的长度方向的测定点)，而高精度地对温度分布或变形分布进行测定。但是，在这种情况下，存在着由于测定点增多而导致测定时间延长、测定效率下降的问题。
本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种具备下述构造的光纤分布型传感器及光纤分布型检测方法，该构造用于实现温度分布或变形分布的高效测定。
本发明所涉及的光纤分布型检测方法，其对从至少一部分作为传感器部而设置在对象物上的光纤中输出的布里渊散射光进行测定，由此检测该对象物的特定位置处的物理变化量。
具体地说，本发明所涉及的光纤分布型检测方法具有控制步骤、测定步骤及检测步骤。
控制步骤是下述步骤，其在将以维持规定的相位差的状态并基于相同的调制频率及调制指数进行调制后的探测光及泵浦光向光纤供给之前，针对该光纤的设置在对象物上的测定对象区域的至少一部分，分配1个或1个以上的搜索区间作为检测对象。因此，作为传感器部的光纤的测定对象区域之中的一部分区域有时候会被排除在测定对象之外。另外，控制步骤包含区间控制子步骤和位置控制子步骤。区间控制子步骤通过调节调制频率及调制指数而决定搜索区间的长度。位置控制子步骤通过调节探测光和泵浦光的相位差而决定搜索区间的位置(location)。
在测定步骤中，将在通过控制步骤作为检测对象而确定出的搜索区间中通过布里渊散射光而获得了增益的探测光，作为来自所确定出的搜索区间的输出光进行受光，并测定与该受光的探测光获得的增益的频谱即BGS的形状相关联的数据，该布里渊散射光是伴随着探测光及泵浦光的传输而产生的。此外，控制步骤中在维持规定的相位差的状态下以相同的调制频率及调制指数进行调制后的探测光及泵浦光，分别从光纤的不同端部相对地入射。另外，所谓“与BGS的形状相关联的数据”，是指表征BGS的形状的波峰中心频率等参数、其他表示波峰形状的数值(例如从中心频率开始增益减少的部分的斜率值)、及两个波峰的中心频率差等与频谱的特殊形状相关联的数据。
在检测步骤中，基于测定步骤中测定到的与受光的探测光的布里渊增益频谱的形状相关联的数据，对所确定出的搜索区间中的光纤的温度变化或变形变化进行检测。
特别地，在本发明所涉及的光纤分布型检测方法中，与检测处理的进展配合而多次重复测定步骤及检测步骤。该重复定时例如为每经过一定时间。在此情况下，可以集中测定1个搜索区间(在此期间，不进行搜索区间的长度变更及位置变更)。另外，也可以在每次区间控制子步骤中的搜索区间长度变更及位置控制子步骤中的搜索区间位置变更这两者中的至少任意一个发生时，重复进行测定步骤及检测步骤。此外，“搜索区间长度变更”包含使该搜索区间长度伸长的设定和使该搜索区间长度缩短的设定这两者。
在本发明所涉及的光纤分布型检测方法中，在位置控制子步骤中，每经过一定时间，或者每次以所确定出的搜索区间作为对象的测定步骤及检测步骤结束时，决定搜索区间的位置。在此情况下，应确定的搜索区间的位置既可以不进行变更，也可以顺次变更为相邻的搜索区间。
另外，在本发明所涉及的光纤分布型检测方法中，在区间控制子步骤中，每经过一定时间时，或者每次以所确定出的搜索区间作为对象的测定步骤及检测步骤结束时，决定搜索区间的长度。在此情况下，搜索区间既可以设定为变长(从较短的搜索区间变更至相邻的较长的搜索区间的情况)，也可以不进行长度变更(连续分配有相同长度的搜索区间的情况)，或者也可以设定为变短(从较长的搜索区间变更至相邻的较短的搜索区间的情况)。这是因为，在光纤的测定对象区域中分配有多个搜索区间的状况下，存在相邻的搜索区间之间的长度不同的情况，从而存在需要在区间控制子步骤中相应地进行搜索区间的长度变更的情况。
另外，在本发明所涉及的光纤分布型检测方法中，也可以在区间控制子步骤中，在通过检测步骤检测到所确定出的搜索区间中发生温度变化或变形变化时，变更搜索区间的长度，至少将作为检测对象而确定出的搜索区间进一步分配为更小的多个搜索区间。
如上所述，根据本发明所涉及的光纤分布型检测方法，在传感器部即光纤的测定对象区域中发生温度变化或变形变化之前，通过将搜索区间的长度设定得较大，可以提高测定效率。另外，在任意一个搜索区间中发生了温度变化或变形变化的情况下，通过将发生了温度变化或变形变化的搜索区间的长度设定得更小，可以高精度地进行测定。这样，通过与检测处理的进展配合而局部地变更测定对象区域中的一部分区域的距离分辨率(将检测出温度变化或变形变化的搜索区间分割为更小的搜索区间并进行检测)，从而可以高效地测定温度分布或变形分布。
此外，在本发明所涉及的光纤分布型检测方法中，在区间控制子步骤中，作为初始设定而将搜索区间的长度设定为与光纤的整个测定对象区域一致。具体地说，在第一次检测处理中，将用于测定BGS的搜索区间的长度设定为可以测定整个测定对象区域的长度，在以后的检测处理中，仅在特定区域中设定长度不同的搜索区间。
利用这种结构，可以仅在必要的区域中执行距离分辨率高的检测处理(分别在设定得更小的搜索区间中测定与BGS的形状相关联的数据)。即，能够可靠地提高温度分布测定或变形分布测定的精度。
本发明所涉及的光纤分布型传感器具备用于执行上述光纤分布型检测方法(本发明所涉及的光纤分布型检测方法)的构造。具体地说，该光纤分布型传感器具有光源、作为传感器部的光纤、频谱测定部、检测部以及控制部。
光源输出在维持规定的相位差的状态下以相同的调制频率及调制指数进行调制后的探测光及泵浦光。光纤的至少一部分设置在对象物上，输出伴随着从光源输出的探测光及泵浦光的传输而产生的布里渊散射光。此外，来自光源的探测光及泵浦光分别从光纤的不同端部相对地入射。频谱测定部对通过布里渊散射光而获得增益的探测光进行受光，对与该受光的探测光获得的增益的频谱即布里渊增益频谱的形状相关联的数据进行测定。检测部基于由频谱测定部测定到的与布里渊增益频谱的形状相关联的数据，检测在产生布里渊散射光的搜索区间中发生的温度变化及变形变化。此外，控制部对光源进行驱动控制，以在将探测光及泵浦光向光纤进行供给之前，针对光纤的设置在对象物上的测定对象区域的至少一部分，分配1个或1个以上的搜索区间作为检测对象。
此外，在本发明所涉及的光纤分布型传感器中，优选控制部包括：区间控制部，其用于通过调节调制频率及调制指数而决定搜索区间的长度；以及位置控制部，其用于通过调节探测光和泵浦光的相位差而决定搜索区间的位置。
如上所述，根据本发明所涉及的光纤分布型传感器，在传感器部即光纤的测定对象区域中发生温度变化或变形变化之前，通过将搜索区间的长度较大地设定，可以提高测定效率。另外，在任意一个搜索区间中发生了温度变化或变形变化的情况下，通过将发生了温度变化或变形变化的搜索区间的长度设定得更小地设定，可以高精度地进行测定。这样，通过与检测处理的进展配合而限定性地对测定对象区域中的一部分区域的距离分辨率进行变更(将检测出温度变化或变形变化的搜索区间分割为更小的搜索区间并进行检测)，可以高效地测定温度分布或变形分布。
此外，本发明所涉及的各实施例，可以通过下述详细说明及附图进一步地充分理解。这些实施例是单纯为了例示而示出的，不能认为本发明限定于此。
另外，本发明的更多应用范围根据下面的详细说明可以明确。
虽然详细说明及特定的事例示出了本发明的优选实施例，但仅是为了例示而示出的，根据该详细说明，本发明的范围中的各种变形及改进，对于本领域技术人员来说显然是显而易见的。
发明的效果
根据本发明，可以更高效地测定温度分布或变形分布。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的光纤分布型传感器的一个实施例的结构的图。
图2是表示BGS的曲线图。
图3是表示测定对象物的剖面构造的图，该测定对象物上设置有图1所示的光纤分布型传感器中的光纤的一部分(传感器部)。
图4是用于说明作为传感器部的光纤与测定对象物之间的位置关系的图。
图5是用于说明本发明所涉及的光纤分布型传感器的一个实施例的动作的流程图。
图6是用于说明本发明所涉及的光纤分布型传感器的一个实施例中，产生布里渊散射光的搜索区间的一个设定例的图(根据检测处理的各种进展状况而变化的搜索区间的设定模式例)。
图7是用于说明本发明所涉及的光纤分布型传感器的一个实施例中，产生布里渊散射光的搜索区间的另一个设定例的图(根据检测处理的各种进展状况而变化的搜索区间的设定模式例)。
标号的说明
1…光纤分布型传感器，11…光纤，12…位置控制部(控制部)，13…区间控制部(控制部)，14…光源，18…频谱测定部，19…检测部。
具体实施方式
下面，参照图1～图7详细说明本发明所涉及的光纤分布型传感器及光纤分布型检测方法的各实施例。另外，在附图的说明中，对相同部位、相同要素标注相同标号，省略重复说明。
图1是表示本发明所涉及的光纤分布型传感器的一个实施例的结构的图。光纤分布型传感器1是下述装置，即，对从光纤11输出的通过布里渊散射光而获得了增益的探测光进行受光，基于与该受光的探测光的BGS形状相关联的数据，对测定对象物M进行温度分布测定或变形分布测定，该光纤11以一部分与测定对象物M接触的状态设置。
布里渊散射光是通过输入至光纤的泵浦光与由泵浦光在光纤中产生的声波之间的相互作用，从而在与泵浦光的前进方向相反的方向上进行降频变换(down convert)而获得的散射光。BGS是由于布里渊散射光而获得了增益的探测光的增益频谱。
图2是表示BGS的曲线图。如图2所示，BGS以下述算式(1)的洛伦兹型函数表示，其中v表示探测光和泵浦光的光频差。
[算式1]
gB(v)=g01+{2(v-vB)/ΔvB}2...(1)]]>
在算式(1)中，g₀表示最大增益，v_B表示中心频率，Δv_B表示线宽(半高宽)。最大增益g₀、中心频率v_B及线宽Δv_B是表征BGS的参数。这些参数依赖于光纤中产生布里渊散射光的产生位置处的温度及变形的不同而变化。
此外，所谓“与BGS的形状相关联的数据”，是指表征BGS形状的参数、其他表示波峰形状的数值(例如从中心频率开始增益减少的部分的斜率值)、及两个波峰的中心频率差等与频谱的特殊形状相关联的数据。本实施例使用波峰的中心频率作为与BGS的形状相关联的数据。
另外，布里渊散射光是在代表相对入射至光纤中的探测光和泵浦光之间的相干峰的位置处产生的。布里渊散射光在依赖于探测光及泵浦光的调频时的调制频率及调制指数的宽度区间中产生。产生BGS的区间(搜索区间)的长度由算式(2)表示。
[算式2]
δZ=ugΔvB2πmvm2...(2)]]>
在算式(2)中，u_g表示探测光及泵浦光的群速度，m表示调制指数，v_m表示调制频率。此外，搜索区间的位置依赖于探测光与泵浦光的相位差。
在光纤分布型传感器1中，测定各个搜索区间中产生的BGS，基于该BGS形状的变化，对产生BGS的搜索区间的温度变化或变形变化进行检测(检测处理)。通过在改变搜索区间的位置的同时执行这种检测处理，可以测定沿光纤11的温度分布或变形分布。
该实施例中的测定对象物M是超导电动机的超导线圈。为了使超导线圈保持超导状态，必须将超导材料的温度维持在一定温度以下。另外，可以流过超导材料的电流依赖于超导材料的温度。由于上述理由，测定超导线圈的温度分布是重要的。
在本实施例中，作为测定对象物M的超导线圈是将超导材料卷绕为卷状而形成的。具体地说，超导线圈通过将20卷线卷M1～M20叠放而形成为中空圆筒状，上述线卷各自形成为内周0.5m、外周1.0m的环状。此外，图3是表示测定对象物M(超导线圈)的剖面构造的图，该测定对象物M上设置有图1所示的光纤分布型传感器中的光纤的一部分(传感器部)。
如图1及图3所示，光纤11沿着测定对象物M的内侧面和外侧面以螺旋状卷绕。即，光纤11设置为在线卷M1～M20的内侧面及外侧面上分别卷绕一周。图4是用于说明作为传感器部的光纤与测定对象物M之间的位置关系的图。即，图4中以相关联的状态示出光纤11中与测定对象物M接触的从起点至终点的区域(测定对象区域)、和与该光纤11的测定对象区域接触的测定对象物M的各部分。
如图4所示，光纤11中的0m(起点)至大约10m的区域(以下称为光纤区域)与各线卷M1～M20的内周面接触，每0.5m的长度与1个线卷相当。之后的约10m至约20m的光纤区域与线卷M20～M11的外周面接触，每1.0m的长度与1个线卷相当。另外，之后的约20m至约30m(终点)的光纤区域与线卷M10～M1的外周面接触，每1.0m的长度与1个线卷相当。此外，光纤11中的从线卷20的内周面连接至外周面的部分在图4中被省略。
下面，参照图1详细说明光纤分布型传感器1的结构。光纤分布型传感器1具有光纤11、位置控制部12、区间控制部13、光源14、分光器15、光延迟器16、循环器17、频谱测定部18及检测部19，该光纤11的一部分如上述所示设置在测定对象物M上。此外，由位置控制部12及区间控制部13构成该光纤分布型传感器1的控制部，该控制部执行控制步骤，该控制步骤用于针对设置在测定对象物M上的光纤11的测定对象区域，分配1个或1个以上的搜索区间作为检测对象。
位置控制部12通过对光源14输出的探测光与泵浦光的相位差进行控制，而对在光纤11中产生BGS的搜索区间的位置(location)进行设定(位置控制子步骤)。相位差的控制是通过位置控制部12向光源14输出指示探测光与泵浦光的相位差的相位指示值而执行的。相位指示值可以是相位差的值，在固定了另一侧光的相位的情况下，也可以是表示一侧光的相位的值。
位置控制部12通常以使得在测定对象物M上的光纤11的沿长度方向的各个搜索区间中产生BGS的方式设定相位指示值。在由检测部19检测到发生温度变化或变形变化的情况下，位置控制部12对相位差进行控制，以在检测到的区域(与检测到的搜索区间相当的光纤区域)中，在沿着光纤11的长度方向重新设定的各个搜索区间中产生BGS。
区间控制部13通过控制光源14对探测光及泵浦光进行调制的调制频率及调制指数，而设定产生BGS的搜索区间的长度(区间控制子步骤)。调制频率及调制指数的控制是通过区间控制部13向光源14输出指示调制频率及调制指数的调制指示值而执行的。
在由检测部19检测到发生温度变化或变形变化的情况下，区间控制部13对调制频率及调制指数进行控制，以在检测到的区域(与检测搜索区间相当的光纤区域)中使搜索区间的长度减小(将检测到的搜索区间分割为更小的搜索区间)。例如，区间控制部13通常以使搜索区间的长度为10m左右的方式设定调制指示值。如果检测部19检测到温度变化，则区间控制部13针对检测到的光纤区域重新设定调制指示值，使搜索区间的长度成为1m左右，并向频谱测定部18输出测定开始指示，以再次对与BGS的形状相关联的数据进行测定。然后，如果检测部19进一步检测到温度变化，则区间控制部13对调制指示值进行设定，以在检测到的光纤区域中使搜索区间的长度成为0.5m左右，并向频谱测定部18输出测定开始指示，以再次对与BGS的形状相关联的数据进行测定。
光源14与从位置控制部12输出的调制指示值对应而以彼此相同的调制频率及调制指数进行调制，同时与从区间控制部13输出的相位指示值对应而对彼此的相位差进行设定，由此输出探测光及泵浦光。此时，光源14在对探测光及泵浦光的光频差进行扫描的同时输出上述探测光及泵浦光。
例如，光源14以大约100μ秒左右的周期交替输出探测光及泵浦光。光源14在以相同的调制频率及调制指数进行调制的同时设定探测光与泵浦光之间的相位差。同时，光源14在10～11GHz的范围内相对于探测光的中心频率而改变泵浦光的中心频率，由此在10～11GHz的范围内对探测光与泵浦光的光频差进行扫描。
分光器15将来自光源14的输出光分支为探测光和泵浦光。
光延迟器16由10km左右的光纤构成，向通过分光器15分支出的探测光施加50μ秒左右的延迟。通过如上述所示向探测光施加延迟，可以使从光源14以100μ秒的周期交替输出的探测光和泵浦光的定时一致。
光纤11一端与光延迟器16连接，经由这一端输入从光延迟器16输出的探测光。另一方面，从光纤11的另一端输入通过分光器15分支出的泵浦光。在光纤11中，随着相对入射的探测光及泵浦光的传输而在依赖于相位差的位置处产生布里渊散射光(产生的布里渊散射光从光纤11输出)。
频谱测定部18对从光纤11经由循环器17输出的通过布里渊散射光而获得增益的探测光进行受光，对与该受光的探测光的BGS的形状相关联的数据进行测定。即，频谱测定部18针对通过光纤11的与测定对象物M接触的各区域中产生的布里渊散射光而获得了增益的探测光，对与该探测光的BGS的形状相关联的数据进行测定。频谱测定部18将表示BSG形状的测定数据向检测部19输出。作为测定数据，表征BGS形状的参数如上所述是BGS的中心频率等。
检测部19基于从频谱测定部18输出的测定数据，检测光纤11的产生了温度变化或变形变化的搜索区间的位置。检测部19预先存储与正常温度或正常的变形状态时的BGS的形状相关联的数据。检测部19将所保存的与BGS的形状相关联的基准数据和从频谱测定部18输出的测定数据进行比较，对变化进行检测。
如果检测到BGS形状的变化，则检测部19参照由区间控制部13及位置控制部12输出的调制指示值及相位指示值，确定产生BGS的搜索区间。然后，向位置控制部12及区间控制部13输出表示所确定的区间位置的信号。位置控制部12及区间控制部13对应于该信号，重新设定产生BGS的搜索区间的长度及位置。
下面，参照图5及图6说明光纤分布型传感器1的动作。以线卷M8的内侧发生异常，温度上升的情况为例进行说明。另外，图5是用于说明光纤分布型传感器1的动作的流程图。另外，图6是用于说明光纤分布型传感器1中，产生布里渊散射光的搜索区间的一个设定例的图(随着检测处理的各种进展状况而变化的搜索区间的设定模式例)。图6的区域(a)与图4相同地，以相关联的状态示出光纤11中与测定对象物M接触的从起点至终点的区域(测定对象区域)、和与该光纤11的测定对象区域接触的测定对象物M的各部分。
首先，由区间控制部13输出调制指示值，将产生BGS的搜索区间的长度作为初始值而设定为10m左右(步骤S1)。在将产生BGS的搜索区间的长度设定为初始值之后，由位置控制部12输出相位指示值，如图6的设定模式(b)所示对产生BGS的搜索区间(检测区间)进行设定(步骤S2)。将搜索区间的长度作为初始值而设定为约10m，光纤11的测定对象区域分别分配至0～10m的搜索区间、10～20m的搜索区间、20～30m的搜索区间(控制步骤)。
在对搜索区间进行了设定后，由光源14将按照调制指示值进行调制并按照相位指示值设定了相位差的探测光及泵浦光，在对其光频差进行扫描的同时进行输出。所输出的探测光及泵浦光相对地入射至光纤11，在光纤11中产生的布里渊散射光从光纤11输出。然后，通过布里渊散射光而获得了增益的探测光由频谱测定部18受光，并测定其BGS(步骤S3)。
在测定BGS之后，基于各搜索区间的BGS形状是否存在变化的测定结果，判断有无温度变化。在没有温度变化的情况下(步骤S4中为否)，返回步骤S2，对其他搜索区间进行测定。这样，在发生温度变化之前，在搜索区间的长度为10m左右的状态下，对沿光纤11的长度方向设定的搜索区间(图6中的设定模式(b))的BGS顺次进行测定。
在存在温度变化的情况下(在步骤S4中为是)，将该搜索区间作为异常产生区间而检测出(步骤S5)。例如，如果检测到在0～10m的搜索区间中存在温度变化，则由区间控制部13输出调制指示值，将检测到的搜索区间重新设定为长度1m左右的搜索区间(步骤S6)。在将搜索区间的长度设定得更小后，由位置控制部12输出相位指示值，如图6的设定模式(c)所示顺次设定产生BGS的搜索区间(步骤S7)。例如，如果搜索区间的长度设定为约1m，则以0～1.0m的搜索区间、1.0～2.0m的搜索区间、…、9.0～10.0m的搜索区间的顺序测定BGS。
在重新设定了搜索区间之后，与步骤S3相同地测定BGS(步骤S8)。在测定了BGS之后，基于测定位置的BGS形状是否存在变化的测定结果，判断有无温度变化。在没有温度变化的情况下(在步骤S9中为否)，返回步骤S7，对其他搜索区间进行BGS测定。这样，在检测到温度变化之前，以搜索区间的长度为1m左右的状态，对沿光纤11的长度方向顺序设定的搜索区间(图6中的设定模式(c))的BGS顺次进行测定。
在存在温度变化的情况下(在步骤S9中为是)，将该搜索区间作为异常产生区间而检测出(步骤S10)。例如，如果检测出在3.0m～4.0m的搜索区间中存在温度变化，则由区间控制部13输出调制指示值，将检测到的搜索区间进一步重新设定为长度0.5m左右的搜索区间(步骤S11)。在将搜索区间的长度设定得更小后，由位置控制部12输出相位指示值，如图6的设定模式(d)所示重新设定产生BGS的搜索区间(步骤S12)。如果搜索区间的长度设定为约0.5m，则按照3.0～3.5m的搜索区间、3.5～4.5m的搜索区间的顺序测定BGS。
在重新设定了搜索区间之后，与步骤S3相同地测定BGS(步骤S13)。在测定了BGS之后，基于搜索区间的BGS形状是否存在变化的测定结果，判断有无温度变化。在没有温度变化的情况下(在步骤S14中为否)，返回步骤S7，对其他搜索区间的BGS进行测定。这样，在检测到温度变化之前，以搜索区间的长度为0.5m左右的状态，对沿光纤11的长度方向设定的搜索区间(图6的设定模式(d))的BGS顺次进行测定。
在存在温度变化的情况下(在步骤S14中为是)，检测出该搜索区间(步骤S15)。通过如上所述的动作，在线卷M8的内侧产生了温度变化的情况下，可以检测出其变化产生位置。
例如，在1个搜索区间的长度为10m的情况下，由于1个搜索区间的测定时间为0.1秒左右，因此，上述3个搜索区间的测定时间总计为0.3秒左右。另外，在将0～10m的光纤区域分割为长度1m的搜索区间的情况下，测定时间总计为1.0秒左右。另外，在将3.0～4.0m的光纤区域分割为长度0.5m的搜索区间的情况下，测定时间总计为0.2秒左右。
根据光纤分布型传感器1，在光纤11的与测定对象物M接触的区域(测定对象区域)中发生温度变化或变形变化之前，可以将搜索区间的长度较大地设定而提高测定效率。另外，在光纤11的与测定对象物M接触的区域中发生了温度变化或变形变化的情况下，通过针对发生了温度变化或变形变化的区域(与检测到的搜索区间相当的区域)，将搜索区间的长度设定得更小，从而可以提高测定精度。
本发明并不限于上述实施例，可以进行各种变形。例如在上述实施例中，在检测到温度变化的情况下，仅对发生了温度变化或变形变化的搜索区间更详细地进行测定，对其他搜索区间不再进行测定。但是，也可以在检测到温度变化的情况下，将该发生了温度变化的搜索区间分割为更小的搜索区间而进行测定，另一方面，在其余搜索区间的测定中将搜索区间的长度固定为初始值，继续进行测定。图7是用于说明在光纤分布型传感器1中，产生布里渊散射光的搜索区间的另一个设定例的图(随着检测处理的各种进展状况而变化的搜索区间的设定模式例)。
在这种情况下，首先，与上述实施例(图6的设置模式(b))相同地，对长度各自为10m左右的3个搜索区间顺次进行测定(图7的设定模式(b))。在检测到0～10m的搜索区间中存在温度变化的情况下，将0～10m的搜索区间分割为长度1m左右的搜索区间，在各个分割出的搜索区间中测定BGS。另一方面，针对0～20m的搜索区间及20～30m的搜索区间，不进行长度变更(长度仍然是10m)而以与上一次相同的方式进行BGS测定(图7的设定模式(e))。然后，在3.0～4.0m的搜索区间中检测到异常的情况下，仅将该搜索区间分割成长度0.5m左右的搜索区间，分别对这些分割出的长度为0.5m左右的搜索区间测定BGS。其余的搜索区间仍然作为长度10m左右的搜索区间，继续进行BGS测定(图7的设定模式(f))。由此，可以提高温度分布测定的效率。此外，通过进一步将搜索区间的长度更小地设定并进行BGS测定，可以检测在线卷M8的内周部的哪一个部位中温度上升。
在上述实施例中，以一个超导线圈作为测定对象，但测定对象并不限于一个，例如在利用一根光纤对多个超导线圈进行温度测定的情况下，本发明所涉及的光纤分布型检测方法仍然有效。另外，本发明所涉及的温度测定的对象并不限于超导线圈。此外，在本发明中可以进行测定的物理量并不限于温度，也可以应用于变形。
在上述实施例中，在检测部29检测到发生温度变化或变形变化的情况下，区间控制部13将搜索区间的长度设定得更小，但并不限于此。也可以在第一次BGS测定(与BGS的形状相关联的数据的测定)中，将搜索区间的长度设定为可以对测定对象物M上的所有区域进行测定的规定长度，在对所有区域进行了BGS测定之后，在从下一次开始的BGS测定中，仅针对一部分区域将搜索区间的长度设定为其他值。例如，也可以是通常将搜索区间的长度设定为10m左右，对整个测定对象区域中所分配的搜索区间的BGS顺次进行测定，每天1次将搜索区间的长度设定为0.5m左右而对所分配的各个搜索区间的BGS进行测定。在这种情况下，位置控制部12及区间控制部13对应于时间带分别设定搜索区间位置和搜索区间长度的模式，基于所设定的模式指示对各个搜索区间的BGS进行测定(在经过一定时间后自动地变更特定搜索区间的长度)。
根据上述本发明的说明可知，能够对本发明进行各种变形。不能认为这些变形脱离本发明的范围，所有对于本领域的技术人员来说显而易见的改良，都包括在所附权利要求书中。
工业实用性
本发明所涉及的光纤分布型传感器，可以应用于利用由设置在规定环境下的光纤中产生的布里渊散射导致的增益变动而进行温度测定/检测的系统。