(57)【要約】【課題】  光ファイバ内で発生する光に基づいて当該光ファイバの温度又は歪みを検知手段により検知する際に、当該検知手段を構成する光路の偏波制御を、当該検知手段の検出精度が高くなる条件に調整する。【解決手段】本発明は、光ファイバ内で発生する光に基づいて当該光ファイバの温度又は歪みを検知する検知手段を構成する光路の偏波制御に係る条件を調整する偏波制御調整装置に関する。そして、本発明の偏波制御調整装置は、検知手段の検知結果を利用して、検知手段の検知精度がより向上する検波条件を学習し、その学習結果を用いて検知手段の光路の偏波制御の条件を決定することを特徴とする。【選択図】      図１
2020106404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ内で発生する光を受信し、受信した光に基づいて前記光ファイバの温度又は歪みを検知する検知手段と、前記検知手段を構成する光路の偏波状態を制御する偏波制御手段とを備えるセンサ装置を構成する前記偏波制御手段に設定する前記光路の偏波状態を制御する際の制御条件を調整する偏波制御調整装置において、
前記検知手段の検知結果を利用して、前記検知手段の検知精度がより向上するように、前記偏波制御手段が偏波状態を制御する際の制御条件を学習する学習処理を行い、学習結果に基づいて制御条件を生成する学習手段と、
前記学習手段により生成された制御条件を用いて、前記偏波制御手段に設定する制御条件を決定する制御条件決定手段と、
前記制御条件決定手段が決定した制御条件を、前記偏波制御手段に設定する制御条件設定手段と
を有することを特徴とする偏波制御調整装置。
【請求項２】
前記学習手段は、
前記検知手段の検知結果を分析して報酬を算出する報酬算出部と、
前記検知手段の検知結果と、前記偏波制御手段に設定された制御条件と、前記報酬算出部が算出した報酬を含む情報を組みとしたデータを蓄積するデータ蓄積手段と、
前記データ蓄積手段が蓄積したデータに基づいて、前記検知手段の検知精度がより向上するように、前記偏波制御手段が偏波状態を制御する際の制御条件を学習する学習部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の偏波制御調整装置。
【請求項３】
前記制御条件決定手段は、現在前記偏波制御手段に設定されている第１の制御条件より、前記学習部が最新に前記データ蓄積手段に蓄積されたデータに基づいて生成した第２の制御条件の評価が高い場合、前記第２の制御条件を前記偏波制御手段に設定する制御条件として決定することを特徴とする請求項２に記載の偏波制御調整装置。
【請求項４】
前記検知手段は、第１の光路と第２の光路を備える自己遅延ヘテロダイン干渉計を用いて、前記光ファイバ内で発生する後方ブリルアン散乱光を前記光ファイバの温度又は歪みに変換し、
前記偏波制御手段は、前記自己遅延ヘテロダイン干渉計を構成する前記第１の光路及び又は前記第２の光路の偏波状態を制御する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の偏波制御調整装置。
【請求項５】
前記偏波制御手段は、前記第１の光路及び又は前記第２の光路に応力を加える１又は複数の圧電素子を用いて構成されており、
前記偏波制御手段による偏波制御の制御条件は、それぞれの前記圧電素子に印加する電圧値の組み合わせで表現される
ことを特徴とする請求項４に記載の偏波制御調整装置。
【請求項６】
光ファイバ内で発生する光を受信し、受信した光に基づいて前記光ファイバの温度又は歪みを検知する検知手段と、前記検知手段を構成する光路の偏波状態を制御する偏波制御手段とを備えるセンサ装置を構成する前記偏波制御手段に設定する前記光路の偏波状態を制御する際の制御条件を調整する偏波制御調整装置に搭載されたコンピュータを、
前記検知手段の検知結果を利用して、前記検知手段の検知精度がより向上するように、前記偏波制御手段が偏波状態を制御する際の制御条件を学習する学習処理を行い、学習結果に基づいて制御条件を生成するする学習手段と、
前記学習手段により生成された制御条件を用いて、前記偏波制御手段に設定する制御条件を決定する制御条件決定手段と、
前記制御条件決定手段が決定した制御条件を、前記偏波制御手段に設定する制御条件設定手段と
して機能させることを特徴とする偏波制御調整プログラム。
【請求項７】
光ファイバ内で発生する光を受信し、受信した光に基づいて前記光ファイバの温度又は歪みを検知する検知手段と、前記検知手段を構成する光路の偏波状態を制御する偏波制御手段とを備えるセンサ装置を構成する前記偏波制御手段に設定する前記光路の偏波状態を制御する際の制御条件を調整する偏波制御調整装置が行う偏波制御調整方法において、
学習手段、制御条件決定手段、及び制御条件設定手段を有し、
前記学習手段は、前記検知手段の検知結果を利用して、前記検知手段の検知精度がより向上するように、前記偏波制御手段が偏波状態を制御する際の制御条件を学習する学習処理を行い、学習結果に基づいて制御条件を生成し、
前記制御条件決定手段は、前記学習手段により生成された制御条件を用いて、前記偏波制御手段に設定する制御条件を決定し、
前記制御条件設定手段は、前記制御条件決定手段が決定した制御条件を、前記偏波制御手段に設定する
ことを特徴とする偏波制御調整方法。
【請求項８】
光ファイバ内で発生する光を受信し、受信した光に基づいて前記光ファイバの温度又は歪みを検知する検知手段と、
前記検知手段を構成する光路の偏波状態を制御する偏波制御手段と、
前記偏波制御手段に設定する前記光路の偏波状態を制御する際の制御条件を調整する偏波制御調整手段とを備えるセンサ装置において、
前記偏波制御調整手段として、請求項１〜５のいずれかに記載の偏波制御調整装置を適用したことを特徴とするセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、偏波制御調整装置、プログラム及び方法、並びに、センサ装置に関し、例えば、光ファイバの温度や歪みを測定するセンサ装置に適用し得る。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバ内の光を観測して、その観測結果に基づいて、当該光ファイバの温度や歪みを検出するセンサ装置として特許文献１に記載の装置が存在する。
【０００３】
特許文献１に記載には、ＢＯＴＤＲ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）方式やＢＯＣＤＡ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ−Ｄｏｍａｉｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）方式により、光ファイバ内で発生する後方ブリルアン散乱光に基づき、光ファイバの歪みを測定するセンサ装置について記載されている。
【０００４】
また、従来、光ファイバ内で発生する後方ブリルアン散乱光を用いて光ファイバの歪みや温度を測定する方式としては、ＳＤＨ−ＢＯＴＤＲ（Ｓｅｌｆ−Ｄｅｌａｙｅｄ  Ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ−Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）方式も存在する。
【０００５】
従来のＳＤＨ−ＢＯＴＤＲ方式のセンサ装置では、自己遅延干渉計（自己遅延ヘテロダイン干渉計）を用いて、測定対象の光ファイバで発生した光の周波数変化をコヒーレント検波により与えられるビート信号の位相差として測定することにより、時間及び位相の２次元の情報を取得する。従来のＳＤＨ−ＢＯＴＤＲ型のセンサ装置では、周波数掃引を必要としないため、３次元の情報の取得が必要な従来技術に比べて、測定時間が短縮される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２２９９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来のＳＤＨ−ＢＯＴＤＲ型のセンサ装置において、より精度の高い検出を行うには、自己遅延干渉計（自己遅延ヘテロダイン干渉計）で干渉させる各光の光路（光ファイバ）の偏波状態を同一に制御することが望ましい。しかしながら、従来、ＳＤＨ−ＢＯＴＤＲ型のセンサ装置では精度良く検出を行うために、自己遅延干渉計（自己遅延ヘテロダイン干渉計）の各光路（光ファイバ）の偏波状態について技術者が手動で調整する必要があった。
【０００８】
以上のような問題に鑑みて、光ファイバ内で発生する光に基づいて当該光ファイバの温度又は歪みを検知手段により検知する際に、当該検知手段を構成する光路の偏波制御を、当該検知手段の検出精度が高くなる条件に調整する偏波制御調整装置、プログラム及び方法、並びに、センサ装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の本発明は、光ファイバ内で発生する光を受信し、受信した光に基づいて前記光ファイバの温度又は歪みを検知する検知手段と、前記検知手段を構成する光路の偏波状態を制御する偏波制御手段とを備えるセンサ装置を構成する前記偏波制御手段に設定する前記光路の偏波状態を制御する際の制御条件を調整する偏波制御調整装置において、（１）前記検知手段の検知結果を利用して、前記検知手段の検知精度がより向上するように、前記偏波制御手段が偏波状態を制御する際の制御条件を学習する学習処理を行い、学習結果に基づいて制御条件を生成する学習手段と、（２）前記学習手段により生成された制御条件を用いて、前記偏波制御手段に設定する制御条件を決定する制御条件決定手段と、（３）前記制御条件決定手段が決定した制御条件を、前記偏波制御手段に設定する制御条件設定手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
第２の本発明の偏波制御調整プログラムは、光ファイバ内で発生する光を受信し、受信した光に基づいて前記光ファイバの温度又は歪みを検知する検知手段と、前記検知手段を構成する光路の偏波状態を制御する偏波制御手段とを備えるセンサ装置を構成する前記偏波制御手段に設定する前記光路の偏波状態を制御する際の制御条件を調整する偏波制御調整装置に搭載されたコンピュータを、（１）前記検知手段の検知結果を利用して、前記検知手段の検知精度がより向上するように、前記偏波制御手段が偏波状態を制御する際の制御条件を学習する学習処理を行い、学習結果に基づいて制御条件を生成する学習手段と、（２）前記学習手段により生成された制御条件を用いて、前記偏波制御手段に設定する制御条件を決定する制御条件決定手段と、（３）前記制御条件決定手段が決定した制御条件を、前記偏波制御手段に設定する制御条件設定手段として機能させることを特徴とする。
【００１１】
第３の本発明は、光ファイバ内で発生する光を受信し、受信した光に基づいて前記光ファイバの温度又は歪みを検知する検知手段と、前記検知手段を構成する光路の偏波状態を制御する偏波制御手段とを備えるセンサ装置を構成する前記偏波制御手段に設定する前記光路の偏波状態を制御する際の制御条件を調整する偏波制御調整装置が行う偏波制御調整方法において、（１）学習手段、制御条件決定手段、及び制御条件設定手段を有し、（２）前記学習手段は、前記検知手段の検知結果を利用して、前記検知手段の検知精度がより向上するように、前記偏波制御手段が偏波状態を制御する際の制御条件を学習する学習処理を行い、学習結果に基づいて制御条件を生成し、（３）前記制御条件決定手段は、前記学習手段により生成された制御条件を用いて、前記偏波制御手段に設定する制御条件を決定し、（４）前記制御条件設定手段は、前記制御条件決定手段が決定した制御条件を、前記偏波制御手段に設定することを特徴とする。
【００１２】
第４の本発明のセンサ装置は、光ファイバ内で発生する光を受信し、受信した光に基づいて前記光ファイバの温度又は歪みを検知する検知手段と、前記検知手段を構成する光路の偏波状態を制御する偏波制御手段と、前記偏波制御手段に設定する前記光路の偏波状態を制御する際の制御条件を調整する偏波制御調整手段とを備えるセンサ装置において、前記偏波制御調整手段として、第１の本発明の偏波制御調整装置を適用したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光ファイバ内で発生する光に基づいて当該光ファイバの温度又は歪みを検知手段により検知する際に、当該検知手段を構成する光路の偏波制御を、当該検知手段の検出精度が高くなる条件に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係るセンサ装置の機能的構成について示したブロック図である。
【図２】実施形態に係る偏波制御部の機能的構成について示したブロック図である。
【図３】実施形態に係る電圧制御部（偏波制御調整装置）の機能的構成について示したブロック図である。
【図４】実施形態に係るセンサ装置における温度検出の処理について示したフローチャートである。
【図５】実施形態に係るセンサ装置において偏波制御部の偏波制御条件を決定する動作について示したフローチャートである。
【図６】実施形態に係るセンサ装置で、偏波制御部に偏波制御条件を設定する動作について示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（Ａ）主たる実施形態
以下、本発明による偏波制御調整装置、プログラム及び方法、並びに、センサ装置の一実施形態を、図面を参照しながら詳述する。この実施形態では、本発明の偏波制御調整装置、プログラム及び方法を電圧制御装置に適用した例について説明する。
【００１６】
（Ａ−１）実施形態の構成
図１は、この実施形態のセンサ装置１００の全体構成を示すブロック図である。
【００１７】
センサ装置１００は、温度の測定対象となる位置に配置された光ファイバ１、検知手段としての光ファイバセンサ部２、温度センサ３、電圧制御装置４、及び振動センサ５を有している。
【００１８】
センサ装置１００は、光ファイバ１内に発生する光（後方ブリルアン散乱光）に基づいて光ファイバ１の温度を測定する装置である。この実施形態の例において、センサ装置１００では、ＳＤＨ−ＢＯＴＤＲ方式が適用されているものとする。
【００１９】
光ファイバ１は、温度の測定を目的とした光ファイバである。図１では、光ファイバ１上で、温度の測定対象となる箇所に設置された区間を、測定対象部１１として図示している。光ファイバ１としては、１本の連続した光ファイバを適用するようにしてもよいし、複数の光ファイバを図示しないコネクタで接続した構成としてもよい。
【００２０】
光ファイバセンサ部２は、光ファイバ１で発生する後方ブリルアン散乱光に基づいて、光ファイバ１の温度を検出するものである。光ファイバセンサ部２は、検出した温度を含むデータ（以下、「検出データ」と呼ぶ）を出力する。
【００２１】
温度センサ３は、光ファイバ１上の所定位置（測定対象部１１との間の任意の位置；以下、「基準点Ｐ１」と呼ぶ)の温度を測定するセンサである。温度センサ３としては、例えば、熱電対などを用いることができる。すなわち、基準点Ｐ１は、光ファイバ１上で、測定された温度の精度を評価するための部分となる。基準点Ｐ１は、起点Ｐ０と測定対象部１１との間の任意の位置である。
【００２２】
以下では、温度センサ３が基準点Ｐ１に対して測定する温度の値を「基準点温度ＴＰ１」と表すものとする。
【００２３】
振動センサ５は、光ファイバセンサ部２の振動（例えば、振動のレベルや加速度）を測定するセンサである。以下では、振動センサ５が測定する振動の値を「振動Ｆ」と表すものとする。振動センサ５は、例えば、加速度センサを用いたセンサを適用することができる。
【００２４】
次に、光ファイバセンサ部２の内部構成について説明する。
【００２５】
光ファイバセンサ部２は、光パルス発光部２１、偏波制御手段としての偏波制御部２２、光ファイバ温度測定部２３、サーキュレータ２４、分岐部２５、遅延部２６、光周波数シフタ部２７、合波部２８、及び電気信号源２９を有している。
【００２６】
光ファイバセンサ部２では、偏波制御部２２、光ファイバ温度測定部２３、サーキュレータ２４、分岐部２５、遅延部２６、光周波数シフタ部２７、及び合波部２８を含む構成により、自己遅延ヘテロダイン型干渉計２００が形成されている。すなわち、光ファイバセンサ部２では、光ファイバ１からサーキュレータ２４を経て自己遅延ヘテロダイン型干渉計２００にブリルアン散乱光が入射される。
【００２７】
光パルス発光部２１は、光ファイバ１内でブリルアン散乱光を発生させるために入射する光（以下、「プローブ光」とも呼ぶ）を生成するものである。光パルス発光部２１は、プローブ光として、所定の間隔の光パルスを生成する。光パルス発光部２１は、例えば、音響光学（ＡＯ：ＡｃｏｕｓｔＯｐｔｉｃａｌ）変調器や電気光学（ＥＯ：ＥｌｅｃｔｒｉｃＯｐｔｉｃａｌ）変調器を用いて構成することができる。
【００２８】
光パルス発光部２１から出力された光パルスは、サーキュレータ２４を経て、光ファイバ１に入射される。なお、サーキュレータ２４に換えて、光カプラとアイソレータを組み合わせて用いても良い。以下では、光ファイバ１がサーキュレータ２４と接続される位置を起点Ｐ０と呼ぶものとする。
【００２９】
光ファイバ１からの後方ブリルアン散乱光を含む光は、サーキュレータ２４を経て、分岐部２５側に供給される。分岐部２５は、サーキュレータ２４側から供給された光（プローブ光により光ファイバ１で発生する後方ブリルアン散乱光）を、第１光路Ｌ１と第２光路Ｌ２に分岐（２分岐）する。
【００３０】
電気信号源２９は、所定の周波数ｆＡＯＭの電気信号を生成するものである。電気信号源２９で生成された電気信号は、光周波数シフタ部２７及び光ファイバ温度測定部２３に供給される。
【００３１】
この実施形態では、第１光路Ｌ１には、光周波数シフタ部２７が設けられている。光周波数シフタ部２７は、電気信号源２９で生成された周波数ｆＡＯＭの電気信号を用いて、第１光路Ｌ１を伝播する光（後方ブリルアン散乱光）に対して、周波数ｆＡＯＭの周波数シフトを与える。
【００３２】
遅延部２６は、第２光路Ｌ２を伝播する光に時間τの遅延を与える。なお、遅延部２６は、第２光路Ｌ２を伝播する光に、第１光路Ｌ１を伝播する光に比べて時間τの遅延を与えればよく、その構成は任意である。例えば、偏波制御部２２が遅延器として機能する場合は、遅延器を別途設けなくてもよい。
【００３３】
偏波制御部２２は、第２光路Ｌ２に設けられている。偏波制御部２２は、電圧制御装置４からの指示に基づいた条件で第２光路Ｌ２を伝播する光の偏波を制御する。偏波制御部２２の方式については限定されないものである。
【００３４】
図２は、この実施形態の例における偏波制御部２２の機能的構成について示したブロック図である。
【００３５】
図２に示す偏波制御部２２は、第２光路Ｌ２（光ファイバ）に応力をかける３つの圧電素子２２２（２２２−１〜２２２−３）と、各圧電素子２２２に各圧電素子２２２が第２光路Ｌ２にかける応力を制御（ドライブ）するドライバ２２１を有している。各圧電素子２２２としては、例えば、ピエゾ素子を適用することができる。
【００３６】
この実施形態の例では、圧電素子２２２−１〜２２２−３は、それぞれドライバ２２１から印加される電圧に応じた押圧力で第２光路Ｌ２を押圧して第２光路Ｌ２を変形（第２光路Ｌ２の偏波状態を変化）させる。この実施形態の例では、圧電素子２２２−１〜２２２−３に印加される電圧の大きさに比例した押圧力が第２光路Ｌ２に加えられるものとする。以下では、圧電素子２２２−１〜２２２−３に印加される電圧をそれぞれ、Ｖ１〜Ｖ３と呼ぶものとする。
【００３７】
ドライバ２２１は、電圧制御装置４から電圧Ｖ１〜Ｖ３が設定されると、電圧Ｖ１〜Ｖ３をそれぞれ圧電素子２２２−１〜２２２−３に印加する。すなわち、第２光路Ｌ２の偏波状態は、電圧Ｖ１〜Ｖ３の組み合わせにより定まることになる。
【００３８】
以上のように、偏波制御部２２は、ドライバ２２１に指示（設定）される電圧Ｖ１〜Ｖ３の組み合わせに応じて第２光路Ｌ２の偏波状態を変化させることができる。すなわち、偏波制御部２２では、電圧Ｖ１〜Ｖ３の３つのパラメータを用いて偏波状態の制御条件を表すことができる。
【００３９】
合波部２８は、第１光路Ｌ１及び第２光路Ｌ２を伝播する光を合波して合波光を生成して、光ファイバ温度測定部２３に供給する。
【００４０】
光ファイバ温度測定部２３は、合波部２８から供給される合波光に基づいて、光ファイバ１の温度測定（ブリルアン散乱光に基づき温度データＴＤを算出する処理）を行う。
【００４１】
光ファイバ温度測定部２３は、光ファイバ１上で、起点Ｐ０からの長さ（以下、「ファイバ長」と呼ぶ）ごとの温度を算出する。以下では、光ファイバ１の全長をｌと表す。この場合、光ファイバ温度測定部２３は、ファイバ長を０［ｍ］〜ｌ［ｍ］の間で所定の間隔ごと（例えば、１０ｃｍごと）に変化させた場合の温度を算出する。そして、光ファイバ温度測定部２３は、ファイバ長ごとの温度の集合体を含むデータを温度データＴＤとして出力する。例えば、光ファイバ温度測定部２３が、光ファイバ１上でＮ箇所の温度を算出する場合、温度データＴＤにはＮ個の値（温度）が含まれることになる。以下では、温度データＴＤに含まれる各温度（以下、「算出温度」と呼ぶ）の値をファイバ長（起点Ｐ０からの距離）の短い方から順にＴＤ１、ＴＤ２、・・・、ＴＤＮと表す。
【００４２】
光ファイバ温度測定部２３は、光ファイバ１の全ての区間の温度を算出して温度データに設定するようにしてもよいし、光ファイバ１の一部の区間について温度を算出して温度データに設定するようにしてもよい。光ファイバ温度測定部２３は、例えば、光ファイバ１上で、測定対象部１１の区間、及び基準点Ｐ１周辺の温度を算出して温度データＴＤに設定するようにしてもよい。
【００４３】
光ファイバ温度測定部２３は、例えば、従来のＳＤＨ−ＢＯＴＤＲ方式の温度センサにおける自己遅延ヘテロダイン干渉計と同様の処理により、ファイバ長ごとの温度を算出することができる（例えば、以下の参考文献１、参考文献２参照）。
【００４４】
参考文献１：山口徳郎、小泉健吾、“分布光ファイバー温度センシング”、ＯＫＩテクニカルレビュー第２３０号、Ｖｏｌ．８４  Ｎｏ．２、ｐｐ．２６−２９、沖電気工業株式会社、２０１７年１２月発行
参考文献２：特開２０１６−１９１６５９号公報
【００４５】
電圧制御装置４は、光ファイバセンサ部２（自己遅延ヘテロダイン型干渉計２００）による検出精度がより向上するように、偏波制御部２２による偏波状態（この実施形態では、第２光路Ｌ２の偏波状態）の制御条件を調整する。具体的には、電圧制御装置４は、光ファイバセンサ部２（自己遅延ヘテロダイン型干渉計２００）による検出精度がより向上するように、電圧Ｖ１〜Ｖ３の組み合わせを決定し、その決定に従った電圧Ｖ１〜Ｖ３を偏波制御部２２に設定する。以下では、偏波制御部２２に設定する電圧Ｖ１〜Ｖ３を総称して「制御電圧Ｖ」とも呼ぶものとする。
【００４６】
この実施形態では、電圧制御装置４は、偏波制御部２２に設定した制御電圧（Ｖ１〜Ｖ３）と、光ファイバセンサ部２（自己遅延ヘテロダイン型干渉計２００）の検出結果（温度データ）の履歴に基づいて学習処理（機械学習処理）を行い、その学習処理の結果に基づいて、光ファイバセンサ部２（自己遅延ヘテロダイン型干渉計２００）による検出精度がより向上する制御電圧Ｖ（Ｖ１〜Ｖ３の組み合わせ）を決定（探索）するものとする。
【００４７】
なお、光ファイバセンサ部２（自己遅延ヘテロダイン型干渉計２００）では、第１光路Ｌ１と第２光路Ｌ２の偏波状態が一致すると、光ファイバ温度測定部２３に供給される合波光（干渉光；受信信号）のＳ／Ｎ比が高くなり、算出（測定）される温度データＴＤの精度が向上することになる。
【００４８】
次に、電圧制御装置４の内部構成について説明する。
【００４９】
図３は、電圧制御装置４の機能的構成について示したブロック図である。
【００５０】
電圧制御装置４は、光ファイバ温度データ取得部４１、センサデータ取得部４２、温度偏差算出部４３、報酬算出部４４、データ蓄積部４５、学習部４６、戦略更新部４７、電圧決定部４８、及び電圧設定部４９を有する。
【００５１】
電圧制御装置４は、全てハードウェア（例えば、専用の半導体チップ）を用いて構成するようにしてもよいし、一部又は全部をソフトウェアとして構成するようにしてもよい。電圧制御装置４は、例えば、図示しないプロセッサ及びメモリを有するコンピュータに、実施形態に係る偏波制御調整プログラムをインストールすることにより構成するようにしてもよい。
【００５２】
光ファイバ温度データ取得部４１は、光ファイバセンサ部２から温度データＴＤを受け取る機能を担っている。
【００５３】
センサデータ取得部４２は、温度センサ３の検出結果（基準点温度ＴＰ１）と、振動センサ５から検出結果（振動Ｆ）を受け取る機能を担っている。なお、電圧制御装置４内で温度センサ３の検出結果（基準点温度ＴＰ１）や振動センサ５から検出結果（振動Ｆ）を利用しない場合、センサデータ取得部４２は省略するようにしてもよい。また、電圧制御装置４内で温度センサ３の検出結果（基準点温度ＴＰ１）や振動センサ５から検出結果（振動Ｆ）を利用しない場合、温度センサ３や振動センサ５自体を省略するようにしてもよい。
【００５４】
温度偏差算出部４３は、光ファイバ１上で、所定区間（以下、「評価区間ＲＥ」と呼ぶ）の算出温度（温度データＴＤを構成する評価区間ＲＥ内の測定温度）に関する偏差値（例えば、標準偏差；以下、「Ｓ」と表す）を算出する機能を担っている。図１に示すように、この実施形態では、評価区間ＲＥは、基準点Ｐ１を含む所定区間であるものとして説明する。
【００５５】
報酬算出部４４は、光ファイバセンサ部２の検出結果（温度データＴＤ）を評価し、評価結果に応じて学習部４６の機械学習で用いる報酬ｒを算出する。報酬算出部４４は、より精度が高いと推定できる温度データに対して、より多くの報酬ｒを算出する。
【００５６】
この実施形態では、報酬算出部４４は、光ファイバ１における評価区間ＲＥ（基準点Ｐ１を含む区間）に対して算出される温度の標準偏差Ｓが小さいほど、高い報酬ｒを算出するものとして説明する。仮に、評価区間ＲＥにおける現実の温度差が少ない状態であるとすれば、光ファイバセンサ部２で算出された温度データＴＤにおいて、評価区間ＲＥの標準偏差Ｓが小さいほど（評価区間ＲＥにおける算出温度のぶれが少ないほど）、測定対象部１１の区間においても温度データＴＤの精度がより高い状態であると推定することができる。
【００５７】
したがって、センサ装置１００では、光ファイバ１の評価区間ＲＥにおいて、現実の温度差が少ない（温度が均一）状態となるように構成されていることが望ましい。例えば、センサ装置１００において、評価区間ＲＥを光ファイバセンサ部２内部（例えば、光ファイバセンサ部２の図示しない筐体内部）に設定することで、評価区間ＲＥにおける現実の温度差を少なくすることができる。
【００５８】
また、報酬算出部４４は、温度センサ３の検出結果（基準点温度ＴＰ１）や振動センサ５から検出結果（振動Ｆ）も考慮して報酬ｒを決定してもよい。例えば、報酬算出部４４は、温度データＴＤにおいて、基準点Ｐ１における算出温度が温度センサ３の検出結果（基準点温度ＴＰ１）と近いほど高い報酬を算出するようにしてもよい。
【００５９】
データ蓄積部４５は、電圧制御装置４において時系列ごとに入力又は算出される各データを蓄積する機能を担っている。この実施形態のデータ蓄積部４５は、時系列ごとに、光ファイバセンサ部２の検出結果（温度データＴＤ）、温度センサ３の検出結果（基準点温度ＴＰ１）、振動センサ５から検出結果（振動Ｆ）、報酬ｒ（同じ時系列の温度データＴＤに基づく報酬）、及び制御電圧Ｖを含むデータを組みとして蓄積する。
【００６０】
学習部４６は、データ蓄積部４５で蓄積したデータに基づいて、例えば機械学習の手法の１つである強化学習の手法により、光ファイバセンサ部２の検出精度（温度データＴＤの精度）を向上（得られる報酬ｒを向上）させるための戦略（電圧決定部４８を介して偏波制御部２２に設定する偏波状態（制御電圧Ｖ）を生成するための強化学習のパラメータ）を学習する機能を担っている。また、学習部４６は、学習結果に基づいて、新たな戦略（新たに偏波制御部２２に設定する偏波状態（制御電圧Ｖ：Ｖ１〜Ｖ３）を生成するための強化学習のパラメータ）を生成する。
【００６１】
戦略更新部４７は、現在電圧決定部４８（偏波制御部２２）に設定されている戦略（偏波制御部２２に設定する偏波状態（制御電圧Ｖ）を生成するための強化学習のパラメータ）を、新たな戦略（直近にデータ蓄積部４５に蓄積されたデータに基づく戦略）に更新するか否かを決定する機能を担っている。
【００６２】
電圧決定部４８は、戦略更新部４７が新たな戦略に更新すると決定した場合、電圧決定部４８（偏波制御部２２）に設定する制御電圧Ｖを、新たに学習部４６が生成した戦略から生成した値に決定する機能を担っている。
【００６３】
電圧設定部４９は、光ファイバセンサ部２の偏波制御部２２に電圧決定部４８が決定した制御電圧Ｖ（Ｖ１〜Ｖ３）を設定する機能を担っている。
【００６４】
以上のように、電圧制御装置４では、温度偏差算出部４３、報酬算出部４４、データ蓄積部４５、及び学習部４６を含む構成により、光ファイバセンサ部２による検知精度が向上するような制御条件を学習する学習処理を行い、学習結果に基づいて新たな制御条件を生成する学習手段が構成されている。また、電圧制御装置４では、戦略更新部４７及び電圧決定部４８を含む構成により、学習手段で生成された戦略により生成した新たな制御条件を偏波制御部２２に適用することを決定する制御条件決定手段が構成されている。さらに、電圧制御装置４では、電圧設定部４９により、制御条件決定手段が決定した制御条件を偏波制御部２２に設定する制御条件設定手段が構成されている。
【００６５】
（Ａ−２）実施形態の動作
次に、以上のような構成を有するこの実施形態のセンサ装置１００（偏波制御調整方法）の動作を説明する。
【００６６】
以下では、説明を簡単にするために、センサ装置１００において、偏波制御部２２の調整（制御電圧Ｖの調整）に関わる部分の動作を中心に説明し、それ以外の部分の動作については説明を省略する。
【００６７】
まず、光ファイバセンサ部２が温度測定処理を実施する際の動作概要について図４を用いて説明する。
【００６８】
まず、光ファイバセンサ部２（光パルス発光部２１）が、サーキュレータ２４を介して光ファイバ１への光パルスの入射を行う（Ｓ２０１）。光ファイバ１に光パルスが入射されると、入射された光パルスが光ファイバ１内で散乱して後方ブリルアン散乱光が発生し、後方ブリルアン散乱光がサーキュレータ２４を介して光ファイバセンサ部２（自己遅延ヘテロダイン型干渉計２００）に戻って来る。
【００６９】
光ファイバセンサ部２（自己遅延ヘテロダイン型干渉計２００）の偏波制御部２２では、ドライバ２２１に設定された制御電圧Ｖ（Ｖ１〜Ｖ３）で、第２光路Ｌ２の偏波状態（圧電素子２２２−１〜２２２−３に印加する電圧）が制御される（Ｓ２０２）。
【００７０】
そして、光ファイバ温度測定部２３では、自己遅延ヘテロダイン型干渉計２００から供給された合波光（干渉光）に基づいて、温度データＴＤが算出される（Ｓ２０３）。
【００７１】
そして、光ファイバセンサ部２は、上述のステップＳ２０１に戻って動作する。光ファイバセンサ部２は、所定の間隔（例えば、１秒程度の間隔）ごとにステップＳ２０１〜Ｓ２０３の動作を繰り返すことで、所定の間隔ごとに温度データＴＤを取得することができる。
【００７２】
次に、電圧制御装置４が学習処理の結果（機械学習の結果）に基づいて、偏波制御部２２の制御電圧Ｖを調整する処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。
【００７３】
まず、光ファイバ温度データ取得部４１が、光ファイバセンサ部２で新たに算出した温度データＴＤを取得する（Ｓ３０１）。温度データＴＤは、各ファイバ長（光ファイバ１の各地点）について測定された温度（ＴＤ１〜ＴＤＮ）の集合体である。したがって、温度データＴＤは、光ファイバ１の地点毎の温度のベクトル（以下、「温度ベクトル」と呼ぶ）であると言える。
【００７４】
温度偏差算出部４３は、取得した温度ベクトル（温度データＴＤ）から評価区間ＲＥ（基準点Ｐ１を含む区間）の部分ベクトルを切り出し、切り出した部分ベクトルの標準偏差Ｓを算出する（Ｓ３０２）。
【００７５】
報酬算出部４４で、何らかの方法で標準偏差Ｓから報酬ｒを算出する（Ｓ３０３）。報酬ｒは値が大きいほど望ましい状態で温度の測定が実施されているものとする。例えば、報酬算出部４４は、標準偏差Ｓの逆数（１／Ｓ）を報酬ｒとして算出するようにしてもよいし、他の方法により報酬ｒを算出するようにしてもよい。
【００７６】
次に、センサデータ取得部４２が、温度センサ３及び振動センサ５の最新の検出結果（基準点温度ＴＰ１及び振動Ｆ）を取得する（Ｓ３０４）。
【００７７】
次に、データ蓄積部４５が、現在の時刻情報とともに、光ファイバセンサ部２の検出結果（温度データＴＤ）、温度センサ３の検出結果（基準点温度ＴＰ１）、振動センサ５から検出結果（振動Ｆ）、報酬ｒ（同じ時系列の温度データＴＤに基づく報酬）、及び制御電圧Ｖ（Ｖ１〜Ｖ３）を含むデータを一つの組として蓄積する（Ｓ３０５）。以下では、データ蓄積部４５が蓄積する１つの時刻（時系列）のデータ（１組のデータ）を、それぞれ「時系列データ」と呼ぶものとする。
【００７８】
次に、学習部４６が、前回機械学習処理（後述するステップＳ３０７の処理）を実施した時から新たに蓄積された時系列データの数（以下、「追加データ蓄積数」と呼ぶ）をカウントし、サンプル数を閾値Ｔｈと比較する（Ｓ３０６）。電圧制御装置４は、追加データ蓄積数が閾値Ｔｈ以上となる場合には後述するステップＳ３０７の処理に移行し、追加データ蓄積数が閾値Ｔｈ未満の場合は上述のステップＳ３０１に戻って動作する。
【００７９】
追加データ蓄積数が閾値Ｔｈ以上の場合、学習部４６は、データ蓄積部４５に蓄積した時系列データの内容に基づいて、学習処理（機械学習処理）により、大きな報酬が得られる戦略（制御電圧Ｖを生成するための強化学習のパラメータ）を学習する（Ｓ３０７）。学習部４６による学習処理（機械学習処理）の手法は限定されないものである。学習部４６による学習処理（機械学習処理）の手法は、例えば、強化学習であっても良いし、他の手法であっても良い。
【００８０】
戦略更新部４７は、データ蓄積部４５に蓄積された時系列データに基づいて、学習部４６により生成されて現在採用されている制御条件（現在偏波制御部２２に設定されている制御電圧Ｖ）を評価して、新たに学習部４６が生成する戦略に移行するか否かを判断する（Ｓ３０８）。
【００８１】
例えば、戦略更新部４７は、学習部４６に、最新の学習結果（現在時刻ｔまでに蓄積された時系列データに基づく学習結果）に基づき、より高い報酬が期待できる新たな戦略の提示を試みるようにしてもよい。
【００８２】
また、戦略更新部４７は、例えば、現在時刻ｔにおいて偏波制御部２２に設定されている制御電圧（以下、「Ｖ（ｔ）」と表す）に対して得た報酬の平均値(以下、「ＳＡ（ｔ）」と表す)が所定以上であった場合に、新たに学習部４６が生成する戦略に移行すると判断するようにしてもよい。例えば、戦略更新部４７は、ＳＡ（ｔ）が、前回偏波制御部２２に設定された制御電圧（以下、「Ｖ（ｔ−１）」と表す）に対して得た報酬の平均値(以下、「ＳＡ（ｔ−１）」と表す)よりも高い場合や、ＳＡ（ｔ）が所定の閾値以上だった場合に、新たに学習部４６が生成する戦略に移行すると判断するようにしてもよい。
【００８３】
そして、戦略更新部４７は、新たに学習部４６が生成する戦略（制御電圧Ｖを生成するための強化学習のパラメータ）に移行すると判断した場合、電圧決定部４８に対して、偏波制御部２２で使用する制御電圧を、新たに学習部４６が生成した戦略で生成した制御電圧Ｖに更新するように指示する（Ｓ３０９）。
【００８４】
そして、電圧制御装置４は、上述のステップＳ３０１に戻って動作する。
【００８５】
次に、電圧制御装置４（電圧決定部４８）が偏波制御部２２に制御電圧Ｖ（Ｖ１〜Ｖ３）を設定する動作について、図６を用いて説明する。
【００８６】
上述の通り、戦略更新部４７が新たな戦略（最新の学習結果に基づいて学習部４６が生成した新たな戦略）の採用を決定した場合、戦略更新部４７は、偏波制御部２２で使用する戦略を新たな戦略（新たに学習部４６が提示する制御電圧Ｖを生成するための強化学習のパラメータ）に更新するように指示する。
【００８７】
電圧決定部４８は、戦略更新部４７から新たな戦略の採用の指示を受けた場合、学習部４６が最新に提示した戦略から生成した制御電圧Ｖ（Ｖ１〜Ｖ３）を取得し、取得した制御電圧Ｖ（Ｖ１〜Ｖ３）を偏波制御部２２に設定することを決定する（Ｓ４０１）。
【００８８】
そして、電圧決定部４８は、偏波制御部２２（ドライバ２２１）に対して、最新に決定した制御電圧Ｖ（Ｖ１〜Ｖ３）を設定する（Ｓ４０２）。そして、電圧決定部４８は、上述のステップＳ４０１に戻って動作（戦略更新部４７から次の戦略への更新指示が通知されるまで待機）する。
【００８９】
以上のように、センサ装置１００では、電圧制御装置４により、偏波制御部２２（ドライバ２２１）に設定される制御電圧Ｖ（Ｖ１〜Ｖ３）が調整される。
【００９０】
（Ａ−３）実施形態の効果
この実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００９１】
この実施形態のセンサ装置１００では、電圧制御装置４は、学習部４６で報酬が高くなる制御電圧Ｖ（Ｖ１〜Ｖ３）を学習している。また、学習部４６で算出される制御電圧Ｖに対する報酬は、光ファイバ１における評価区間ＲＥ（基準点Ｐ１を含む区間）に対して算出される温度の標準偏差が小さい場合に高くなるように算出される。このように、この実施形態のセンサ装置１００では、電圧決定部４８（偏波制御部２２）に設定する制御電圧Ｖ（Ｖ１〜Ｖ３）を、学習部４６により学習した戦略に基づいて決定するため、光ファイバ１の評価区間ＲＥで測定された温度の標準偏差が小さくなる。評価区間ＲＥで測定される温度の標準偏差が小さくなれば、光ファイバ１の測定対象部１１でも同様に測定される温度の標準偏差が小さくすることができる。このため、この実施形態のセンサ装置１００では、光ファイバ１の測定対象部１１について、効率的により精度の高い温度を測定することができる。
【００９２】
（Ｂ）他の実施形態
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。
【００９３】
（Ｂ−１）上記の実施形態では、センサ装置１００は、光ファイバ１の温度を算出する構成となっているが、温度に替えて「歪み」を求める構成としてもよい。後方ブリルアン散乱光に基づいて光ファイバ１の歪みを求める構成自体については、従来の装置（上述の参考文献１や参考文献２に記載の装置）と同様の構成を用いることができる。
【００９４】
（Ｂ−２）上記の実施形態では、第２光路Ｌ２に偏波制御部２２が設けられているが、第１光路Ｌ１側に偏波制御部２２を設けるようにしてもよい。また、第１光路Ｌ１と第２光路Ｌ２の両方に偏波制御部を設けるようにしてもよい。
【００９５】
また、上記の実施形態では、偏波制御部２２は３つの圧電素子２２２を備えているが、偏波制御部２２を構成する圧電素子２２２の数（偏波制御を構成するパラメータの数）は３つに限定されないものである。
【００９６】
さらに、上記の実施形態では、偏波制御部２２の偏波条件（偏波条件を構成するパラメータ）を電圧値で表現しているが、圧電素子２２２に印加する電圧値や圧電素子２２２が光ファイバ１を押圧する押圧力（応力）のレベルに応じた任意の単位の数値（電気信号）に置き換えるようにしてもよい。
【００９７】
（Ｂ−３）上記の実施形態では、電圧制御装置４（偏波制御調整装置）は、センサ装置１００に搭載されるものとして説明したが、電圧制御装置４を独立した装置として構成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１００…センサ装置、１…光ファイバ、２…光ファイバセンサ部、３…温度センサ、４…電圧制御装置、５…振動センサ、１１…測定対象部、２１…光パルス発光部、２２…偏波制御部、２３…光ファイバ温度測定部、２４…サーキュレータ、２５…分岐部、２６…遅延部、２７…光周波数シフタ部、２８…合波部、２９…電気信号源、４１…光ファイバ温度データ取得部、４２…センサデータ取得部、４３…温度偏差算出部、４４…報酬算出部、４５…データ蓄積部、４６…学習部、４７…戦略更新部、４８…電圧決定部、４９…電圧設定部、２００…自己遅延ヘテロダイン型干渉計、２２１…ドライバ、２２２、２２２−１〜２２２−３…圧電素子、Ｌ１…第１光路、Ｌ２…第２光路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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