(57)【要約】  温度測定装置は、光ファイバの第１端に光が入射する場合の後方散乱光から第１ストークス成分および第１アンチストークス成分を検出し、光ファイバの第２端に光が入射する場合の後方散乱光から第２ストークス成分および第２アンチストークス成分を検出する検出器と、光ファイバの第１端側の一部の領域のサンプル点を含む所定領域において、第１ストークス成分および第１アンチストークス成分と、第２アンチストークス成分との相関の少なくともいずれかの大きさが閾値以下の場合に、第２アンチストークス成分を、第１ストークス成分と、第１アンチストークス成分と、第２ストークス成分とに応じた値に置き換える補正部と、第１ストークス成分、第１アンチストークス成分、第２ストークス成分、および補正部によって置き換えられた後の第２アンチストークス成分を用いてサンプル点における温度を測定する測定部と、を備える。
2016181542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの第１端に光が入射する場合の後方散乱光から第１ストークス成分および第１アンチストークス成分を検出し、前記光ファイバの第２端に光が入射する場合の後方散乱光から第２ストークス成分および第２アンチストークス成分を検出する検出器と、
前記光ファイバの前記第１端側の一部の領域のサンプル点を含む所定領域において、前記第１ストークス成分および前記第１アンチストークス成分と、前記第２アンチストークス成分との相関の少なくともいずれかの大きさが閾値以下の場合に、前記第２アンチストークス成分を、前記第１ストークス成分と、前記第１アンチストークス成分と、前記第２ストークス成分とに応じた値に置き換える補正部と、
前記第１ストークス成分、前記第１アンチストークス成分、前記第２ストークス成分、および前記補正部によって置き換えられた後の前記第２アンチストークス成分を用いて前記サンプル点における温度を測定する測定部と、を備えることを特徴とする温度測定装置。
【請求項２】
光源からの光を前記第１端と前記第２端とに交互に入射する光スイッチを備え、
前記補正部は、前記光スイッチから前記第１端に前記光が入射される場合の第１ストークス成分および第１アンチストークス成分と、次に前記光スイッチから前記第２端に前記光が入射される場合の第２アンチストークス成分との相関の少なくともいずれかの大きさが前記閾値以下の場合に、前記第２アンチストークス成分を、前記第１ストークス成分と、前記第１アンチストークス成分と、前記第２アンチストークス成分と同じタイミングで検出された第２ストークス成分とに応じた値に置き換えることを特徴とする請求項１記載の温度測定装置。
【請求項３】
前記補正部は、前記第２アンチストークス成分を、前記第１ストークス成分と、前記第１アンチストークス成分と、前記第２ストークス成分とに応じた値に置き換える場合に、前記第２ストークス成分として、前記サンプル点を含む所定の可変範囲における前記第２ストークス成分を平滑化した値を用い、
前記可変範囲は、前記サンプル点における、前記第１ストークス成分および前記第１アンチストークス成分と、前記第２ストークス成分との相関の少なくともいずれかの大きさに応じた長さの範囲であることを特徴とする請求項１または２記載の温度測定装置。
【請求項４】
前記補正部は、前記相関が小さいほど前記可変範囲を長くすることを特徴とする請求項３記載の温度測定装置。
【請求項５】
前記補正部は、前記可変範囲に上限を設定することを特徴とする請求項３または４記載の温度測定装置。
【請求項６】
前記補正部は、前記第２アンチストークス成分を、前記第１ストークス成分と、前記第１アンチストークス成分と、前記第２ストークス成分とに応じた値に置き換える場合に、さらに、前記サンプル点を含む所定の固定範囲における前記第１ストークス成分、前記第１アンチストークス成分、前記第２ストークス成分および前記第２アンチストークス成分を平滑化した値を用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の温度測定装置。
【請求項７】
前記補正部は、前記相関が閾値以上であれば、前記第２アンチストークス成分を置き換えないことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の温度測定装置。
【請求項８】
前記相関の大きさとして、Ｐｅａｒｓｏｎの積率相関係数を用いることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の温度測定装置。
【請求項９】
前記相関の大きさとして、Ｓｐｅａｒｍａｎの順位積率相関係数を用いることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の温度測定装置。
【請求項１０】
前記所定領域は、前記サンプル点の周囲の光ファイバを一定温度とし、前記サンプル点を中心とした最小加熱長区間に該一定温度と異なる一定の温度を付与した際に得られる温度分布の半値幅よりも大きく、１次成分幅よりも小さい領域であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の温度測定装置。
【請求項１１】
光ファイバの第１端に光が入射する場合の後方散乱光から第１ストークス成分および第１アンチストークス成分を検出し、前記光ファイバの第２端に光が入射する場合の後方散乱光から第２ストークス成分および第２アンチストークス成分を、検出器を用いて検出し、
前記光ファイバの前記第１端側の一部の領域のサンプル点を含む所定領域において、前記第１ストークス成分および前記第１アンチストークス成分と、前記第２アンチストークス成分との相関の少なくともいずれかの大きさが閾値以下の場合に、前記第２アンチストークス成分を、前記第１ストークス成分と、前記第１アンチストークス成分と、前記第２ストークス成分とに応じた値に置き換え、
前記第１ストークス成分、前記第１アンチストークス成分、前記第２ストークス成分、および置き換えられた後の前記第２アンチストークス成分を用いて前記サンプル点における温度を測定する、ことを特徴とする温度測定方法。
【請求項１２】
コンピュータに、
光ファイバの第１端に光が入射する場合の後方散乱光から第１ストークス成分および第１アンチストークス成分を検出し、前記光ファイバの第２端に光が入射する場合の後方散乱光から第２ストークス成分および第２アンチストークス成分を検出する処理と、
前記光ファイバの前記第１端側の一部の領域のサンプル点を含む所定領域において、前記第１ストークス成分および前記第１アンチストークス成分と、前記第２アンチストークス成分との相関の少なくともいずれかの大きさが閾値以下の場合に、前記第２アンチストークス成分を、前記第１ストークス成分と、前記第１アンチストークス成分と、前記第２ストークス成分とに応じた値に置き換える処理と、
前記第１ストークス成分、前記第１アンチストークス成分、前記第２ストークス成分、および置き換えられた後の前記第２アンチストークス成分を用いて前記サンプル点における温度を測定する処理と、を実行させることを特徴とする温度測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件は、温度測定装置、温度測定方法および温度測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光源から光ファイバに光を入射した際に当該光ファイバからの後方ラマン散乱光を用いて光ファイバの温度を測定する技術が開発されている（例えば、特許文献１〜６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４５５４号公報
【特許文献２】特開２００３−５７１２６号公報
【特許文献３】特開昭６２−１１０１６０号公報
【特許文献４】特開平７−１２６５５号公報
【特許文献５】特開平２−１２３３０４号公報
【特許文献６】特開２００２−２６７２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記技術で測定された温度に対して補正などの後処理を行おうとすると、例えばノイズの抑圧とともに信号成分も減衰するなどのおそれが生じる。すなわち、測定される温度を補正することが困難である。【０００５】
本件は上記課題に鑑みなされたものであり、測定される温度を補正することができる温度測定装置、温度測定方法および温度測定プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様では、温度測定装置は、光ファイバの第１端に光が入射する場合の後方散乱光から第１ストークス成分および第１アンチストークス成分を検出し、前記光ファイバの第２端に光が入射する場合の後方散乱光から第２ストークス成分および第２アンチストークス成分を検出する検出器と、前記光ファイバの前記第１端側の一部の領域のサンプル点を含む所定領域において、前記第１ストークス成分および前記第１アンチストークス成分と、前記第２アンチストークス成分との相関の少なくともいずれかの大きさが閾値以下の場合に、前記第２アンチストークス成分を、前記第１ストークス成分と、前記第１アンチストークス成分と、前記第２ストークス成分とに応じた値に置き換える補正部と、前記第１ストークス成分、前記第１アンチストークス成分、前記第２ストークス成分、および前記補正部によって置き換えられた後の前記第２アンチストークス成分を用いて前記サンプル点における温度を測定する測定部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
測定される温度を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）は実施形態に係る温度測定装置の全体構成を表す概略図であり、（ｂ）は制御部のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【図２】後方散乱光の成分を表す図である。
【図３】（ａ）はレーザによる光パルス発光後の経過時間と、ストークス成分およびアンチストークス成分の光強度との関係を例示する図であり、（ｂ）は（ａ）の検出結果および式（１）を用いて算出した温度である。
【図４】ダブルエンド方式の詳細な手続きを表す。
【図５】ダブルエンド方式の利点を表す。
【図６】室温約２４℃時に光ファイバの一部区間を約５５℃のお湯に浸漬した場合の応答例を示す。
【図７】図６および式（３）から得られる結果を例示する図である。
【図８】インパルス応答の典型例を例示する。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は各浸漬長に対してインパルス応答から推定した出力波形と、実際に得られた出力波形との比較を例示する図である。
【図１０】２つの２０ｃｍの高温印加区間に対して、中央に印加しない区間を設け、その区間の幅を徐々に変化させたときの出力波形の計算値を例示する。
【図１１】後方ラマン散乱光検出によって得た片端からパルスを入射した場合の温度分布の一例を示す。
【図１２】図１１の両端から入射した２つの信号のストークス成分およびアンチストークス成分をそれぞれ平均化して温度を算出した図である。
【図１３】測定精度を定量的に例示する。
【図１４】図１１から抽出したノイズの少ないＬメートル側片端のお湯への浸漬区画の温度分布と、図１２から抽出した２００ｍ近傍の平坦温度部を重ねて例示する図である。
【図１５】２つの波形のパワースペクトルを例示する図である。
【図１６】図９（ａ）〜図９（ｃ）で例示した温度分布を算出する元信号であるストークス成分およびアンチストークス成分を例示する図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は第１端から光パルスを入射した場合において図１６とは別の区間をお湯に浸漬した別のデータである。
【図１８Ａ】図１６の４８００ｍ〜５１００ｍの拡大図である。
【図１８Ｂ】図１６の４８００ｍ〜５１００ｍの拡大図である。
【図１９】Ｐｅａｒｓｏｎの積率相関係数の値を示したものである。
【図２０】温度測定部が測定した温度を補正部が補正する際に実行するフローチャートの一例である。
【図２１】図１６のデータに対してＰｅａｒｓｏｎの積率相関係数とＳｐｅａｒｍａｎの順位相関係数の比較を例示する図である。
【図２２】温度測定部が測定した温度を補正部が補正する際に実行するフローチャートの他の例である。
【図２３】温度測定部が測定した温度を補正部が補正する際に実行するフローチャートの他の例である。
【図２４】他の適用例を例示する図である。
【図２５】他の適用例を例示する図である。
【図２６】（ａ）および（ｂ）は他の適用例を例示する図である。
【図２７】（ａ）および（ｂ）は他の適用例を例示する図である。
【図２８】他の適用例を例示する図である。
【図２９】（ａ）〜（ｄ）は算出結果を例示する図である。
【図３０】０１Ａおよび０２Ａの片側平均化要素数の関係を示す図である。
【図３１】０１Ａおよび０２Ａの片側平均化要素数の関係を示す図である。
【図３２】ダブルエンド方式の温度算出結果を例示する図である。
【図３３】ダブルエンド方式の温度算出結果を例示する図である。
【図３４】処理前後の温度分布の定量的な比較を示す図である。
【図３５】（ａ）〜（ｄ）は算出結果を例示する図である。
【図３６】０１Ａおよび０２Ａの片側平均化要素数の関係を示す図である。
【図３７】０１Ａおよび０２Ａの片側平均化要素数の関係を示す図である。
【図３８】ダブルエンド方式の温度算出結果を例示する図である。
【図３９】ダブルエンド方式の温度算出結果を例示する図である。
【図４０】処理前後の温度分布の定量的な比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。
【００１０】
（実施形態）
図１（ａ）は、実施形態に係る温度測定装置１００の全体構成を表す概略図である。図１（ａ）で例示するように、温度測定装置１００は、測定機１０、制御部２０などを備える。温度測定装置１００は、光ファイバ３０に接続されている。測定機１０は、レーザ１１、ビームスプリッタ１２、光スイッチ１３、フィルタ１４、複数の検出器１５ａ，１５ｂなどを備える。制御部２０は、指示部２１、温度測定部２２、補正部２３などを備える。
【００１１】
図１（ｂ）は、制御部２０のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。図１（ｂ）で例示するように、制御部２０は、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２、記憶装置１０３、インタフェース１０４などを備える。これらの各機器は、バスなどによって接続されている。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１は、中央演算処理装置である。ＣＰＵ１０１は、１以上のコアを含む。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２は、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム、ＣＰＵ１０１が処理するデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置１０３は、不揮発性記憶装置である。記憶装置１０３として、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスクドライブに駆動されるハードディスクなどを用いることができる。ＣＰＵ１０１が記憶装置１０３に記憶されている温度測定プログラムを実行することによって、制御部２０に指示部２１、温度測定部２２、補正部２３などが実現される。なお、指示部２１、温度測定部２２および補正部２３は、専用の回路などのハードウェアであってもよい。
【００１２】
レーザ１１は、半導体レーザなどの光源であり、指示部２１の指示に従って所定の波長範囲のレーザ光を出射する。本実施形態においては、レーザ１１は、所定の時間間隔で光パルス（レーザパルス）を出射する。ビームスプリッタ１２は、レーザ１１が出射した光パルスを光スイッチ１３に入射する。光スイッチ１３は、入射された光パルスの出射先を切り替えるスイッチであり、指示部２１の指示に従って光ファイバ３０の第１端および第２端に一定周期で交互に光パルスを入射する。なお、本実施形態においては、光ファイバ３０の長さをＬメートル（ｍ）とし、第１端の位置を０メートル（ｍ）とし、第２端の位置をＬメートル（ｍ）とする。
【００１３】
光ファイバ３０に入射した光パルスは、光ファイバ３０を伝搬する。光パルスは、伝搬方向に進行する前方散乱光および帰還方向に進行する後方散乱光（戻り光）を生成しながら徐々に減衰して光ファイバ３０内を伝搬する。後方散乱光は、光スイッチ１３を通過してビームスプリッタ１２に再度入射する。ビームスプリッタ１２に入射した後方散乱光は、フィルタ１４に対して出射される。フィルタ１４は、ＷＤＭカプラなどであり、後方散乱光を長波長成分（後述するストークス成分）と短波長成分（後述するアンチストークス成分）とを抽出する。検出器１５ａ，１５ｂは、受光素子である。検出器１５ａは、後方散乱光の短波長成分の受光強度を電気信号に変換して温度測定部２２および補正部２３に送信する。検出器１５ｂは、後方散乱光の長波長成分の受光強度を電気信号に変換して温度測定部２２および補正部２３に送信する。補正部２３は、アンチストークス成分を補正する。温度測定部２２は、ストークス成分およびアンチストークス成分を用いて温度測定を行う。
【００１４】
図２は、後方散乱光の成分を表す図である。図２で例示するように、後方散乱光は、大きく３種類に分類される。これら３種類の光は、光強度の高い順かつ入射光波長に近い順に、ＯＴＤＲ（光パルス試験器）などに使用されるレイリー散乱光、歪測定などに使用されるブリルアン散乱光、温度測定などに使用されるラマン散乱光である。ラマン散乱光は、温度に応じて変化する光ファイバ３０内の格子振動と光との干渉で生成される。強めあう干渉によりアンチストークス成分と呼ばれる短波長成分が生成され、弱めあう干渉によりストークス成分とよばれる長波長成分が生成される。
【００１５】
図３（ａ）は、レーザ１１による光パルス発光後の経過時間と、ストークス成分（長波長成分）およびアンチストークス成分（短波長成分）の光強度との関係を例示する図である。経過時間は、光ファイバ３０における伝搬距離（光ファイバ３０における位置）に対応している。図３（ａ）で例示するように、ストークス成分およびアンチストークス成分の光強度は、両方とも経過時間とともに低減する。これは、光パルスが前方散乱光および後方散乱光を生成しながら徐々に減衰して光ファイバ３０内を伝搬することに起因する。
【００１６】
図３（ａ）で例示するように、アンチストークス成分の光強度は光ファイバ３０において高温になる位置では、ストークス成分と比較してより強くなり、低温になる位置では、ストークス成分と比較してより弱くなる。したがって、両成分を検出器１５ａ，１５ｂで検出し、両成分の特性差を利用することによって、光ファイバ３０内の各位置の温度を検出することができる。なお、図３（ａ）において、極大を示す領域は、図１（ａ）においてドライヤなどで光ファイバ３０を意図的に加熱した領域である。また、極小を示す領域は、図１（ａ）において冷水などで光ファイバ３０を意図的に冷却した領域である。
【００１７】
本実施形態においては、温度測定部２２は、経過時間ごとにストークス成分とアンチストークス成分とから温度を測定する。それにより、光ファイバ３０内における各位置の温度を測定することができる。温度測定部２２は、例えば、下記式（１）に従って温度を算出することによって、光ファイバ３０内の各位置の温度を測定する。光量は、光強度に対応している。２つの成分の比を用いることで微弱な成分の差が強調され、実用的な値を得ることができる。なお、ゲインおよびオフセットは、光ファイバ３０の仕様に依存するため、予め較正しておけばよい。
温度＝ゲイン／｛オフセット−２×ｌｎ（アンチストークス光量／ストークス光量｝｝    （１）
【００１８】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の検出結果および上記式（１）を用いて算出した温度である。図３（ｂ）の横軸は、経過時間を基に算出した光ファイバ３０内の位置である。図３（ｂ）で例示するように、ストークス成分およびアンチストークス成分を検出することによって、光ファイバ３０内の各位置の温度を測定することができる。レーザ１１は、例えば一定周期で光パルスを光ファイバ３０に入射する。空間分解能は、光パルスのパルス幅が狭いほど向上する。他方、パルス幅が狭いほど光量が小さく（＝暗く）なるので、その分パルスの尖塔値を高くする必要が生じ、上記式のゲインが非線形となる応答に変わる。
【００１９】
光スイッチ１３からの光ファイバ３０への入射位置が第１端または第２端で固定されていれば、上記式（１）での温度測定が可能である。本実施形態のように入射位置を一定周期で第１端と第２端とで交互に切り替える場合には、アンチストークス光量とストークス光量とを各光ファイバ３０の位置で平均化（平均値の算出）すればよい。この切替による方式は、「ループ式測定」や、「ダブルエンド測定」や、「デュアルエンド測定」などと呼ばれる（以下、ダブルエンド方式と称する）。
【００２０】
ダブルエンド方式では、上記式（１）を、下記式（２）のように変更すればよい。すなわち、上記式（１）においてアンチストークス光量およびストークス光量を光ファイバ３０の各位置で平均化すればよい。オフセットおよびゲインは、方端時の測定時の平均値や大きい方の値を用いたり、新たに較正したりするなどで設定することができる。
温度＝ゲイン／｛オフセット−２×ｌｎ（平均アンチストークス光量／平均ストークス光量｝｝    （２）
【００２１】
図４は、ダブルエンド方式の詳細な手続きを表す。「０１Ｓ」は、第１端から光パルスを入射した場合（０→Ｌ）のストークス成分を示す。「０１Ａ」は、第１端から光パルスを入射した場合（０→Ｌ）のアンチストークス成分を示す。「０２Ｓ」は、第２端から光パルスを入射した場合（Ｌ→０）のストークス成分を示す。「０２Ａ」は、第２端から光パルスを入射した場合（Ｌ→０）のアンチストークス成分を示す。なお、「０２Ｓ」および「０２Ａ」は、第２端から光パルスを入射した場合に検出される光強度「０２Ｓ´」および「０２Ａ´」を、経過時間に対して反転させることによって得ることができる。この反転によって、位置を統一することができる。
【００２２】
図５は、ダブルエンド方式の利点を表す。経路中に過大な曲げが発生すると伝送損失が発生し、当該地点で光強度が急峻に低下する。光強度が急峻に低下すると、ストークス成分とアンチストークス成分との比が変わり、上記式（２）で算出される温度は通常、低下する方向にずれる。ダブルエンド方式でない方端方式（以下、シングルエンド方式と称する）では、第１端（０メートル）側から第２端（Ｌメートル）側にパルスが伝搬する場合は、曲げ損失点から第２端側において、同一印加温度に対する出力温度が低下する。一方、第２端（Ｌメートル）側から第１端（０メートル）側にパルスが伝搬する場合は、曲げ損失点から第１端側において、同一印加温度に対する出力温度が低下する。
【００２３】
例えば、較正用の測温抵抗体などを用いて、第１端または第２端の温度を較正することができる。ところで、シングルエンド方式では、較正された箇所よりも遠方で値のずれが生じるおそれがある。これに対して、ダブルエンド方式では、平均を取ることで、以下のメリットが得られる。（１）曲げ損失点前後の急峻な変化を打ち消すことができる、つまり、損失の長さ方向の変化を解消できる。（２）シングルエンド方式の測温抵抗体で較正された各始端温度とダブルエンド方式の同じ位置の温度は変わらないはずであるから、そうなるようにゲインやオフセット値を再較正できる。
【００２４】
現在流通している光ファイバは性能が向上して屈折率の不均一等はないものの、各対象への敷設で曲げや引張、コネクタ接続などにより異なる大きさの伝送損失が発生することがある。したがって、シングルエンド方式では正確な温度を測定するには、各損失発生後の区間にそれぞれ独自の較正値を付与することが好ましい。しかしながら、測定最中に発生した損失に対する補償はできないが、ダブルエンド方式では伝送損失の発生は使用長さに影響するので好ましくないものの、正確な測定が出来ないか否かを心配しなくてもよい。
【００２５】
続いて、光ファイバにおける温度測定対象区間長と、ラマン散乱光から得られる測定温度との関係を例示する。図６は、室温約２４℃時に光ファイバ３０の一部区間を約５５℃のお湯に浸漬した場合の応答例を示す。０．５ｍから１０．５ｍまで浸漬長を長くしていく場合に、約２ｍ以上で、ピーク温度がお湯と同じ５５℃となる。したがって、正確な温度を測定するためには、温度測定対象区間を長くすることが好ましい。
【００２６】
正確な湯温から正確な室温を差し引いた温度を光ファイバ３０への印加温度とすると、測定系の感度は下記式（３）で定義される。
感度＝（お湯浸漬位置のピーク温度−浸漬位置前後のファイバで測定した室温）／印加温度×１００（％）    （３）
図６および上記式（３）から得られる結果を図７に示す。図７で例示するように、わずかにオーバーシュートが見られる。これは、後述するように、システムのインパルス応答がガウシアンではなく、ｓｉｎｃ関数に近い負の成分および高次のピークを持つ波形のためである。感度１００％となる、もしくはみなせる最小長さを最小加熱長と称する。
【００２７】
図６によれば、一定温度区間内に高温印加区間（＝お湯浸漬区間）を設けた際の温度は、単一方形波に対してインパルス応答を畳み込んだものと等価とみなすことができる。それにより、システムのインパルス応答が求まる。図８は、求めたインパルス応答の典型例を例示する。後方ラマン散乱光を用いた光ファイバの温度測定においては、図８で例示するように、インパルス応答はｓｉｎｃ関数に中心から離れた位置がきれいに減衰するような窓関数処理をした波形とみなせる。図７の感度曲線のオーバーシュートは、このインパルス応答波形に起因して生ずる。光ファイバ３０の長さ方向に沿った印加温度分布に対してこのインパルス応答を畳み込めば、ほぼ正確な出力予測が出来る。
【００２８】
図９（ａ）〜図９（ｃ）は、各浸漬長に対してインパルス応答から推定した出力波形と、実際に得られた出力波形との比較を例示する図である。図９（ａ）〜図９（ｃ）で例示するように、出力波形はほぼ正確に予測できている。図９（ａ）の３．２５ｍの浸漬ではインパルス応答の畳込どうしが干渉したことでピークが平坦化している。
【００２９】
そこで、図１０には、２つの２０ｃｍの高温印加区間に対して、中央に印加しない区間を設け（つまり、お湯の浸漬でいえば空気中に出すということ）、その区間の幅を徐々に変化させたときの出力波形の計算値を例示する。ピーク温度を１とし、基準温度を０として規格化している。図１０で例示するように、１．２〜１．４ｍの区間が空くと高温印加区間は２つある、とみなすことができる。これは、図８で例示したインパルス応答波形の拡がりによる干渉の結果である。高温印加区間が２つとみなせるのは、図１０のインパルス応答の半値幅以上に離間した場合である。明確に離間したと判定するためには、勾配が逆転する０次成分幅の半値以上が好ましい。図１０において、中央の非加熱区間の最低温度が基準温度と等しくなる、つまり、インパルス応答波形の干渉が無視できるようになるのは、図１０から、２つの高温印加区間の間隔が１次ピーク間幅よりも大きく、たとえば１次成分幅程度になった場合である。
【００３０】
したがって、現在着目している光ファイバ位置で伝達関数の作用により温度が変化している、つまり、正しく温度が出力されている、と判断するには、その位置を中心にして、０次成分幅以上、かつ、１次成分幅以下の範囲の温度変化に着目することが好ましい。光パルスは、波長拡がりや入射画角、散乱などの影響で徐々に拡がってかつ減衰しながら伝搬される。そのため、インパルス応答は、光ファイバ３０の仕様に記載された最大使用長のファイバを接続したときの中央位置で測定・算出したものとすることが好ましく、または近端と中央、遠端の３か所の平均とするなどで対応することが好ましい。
【００３１】
より高精度に温度を測定するためには、たとえば図９（ａ）〜図９（ｃ）で例示するような畳み込みと出力データとの比較が問題ない程度の差異である範囲は同じとみなせる複数の区間を定め、各区間の中心位置で測定・算出して保存しておき、それぞれの区間ごとにそれぞれ保存したインパルス応答を用いる、などとすることが好ましい。時間の経過とともに、インパルス応答波形はレーザの劣化等により僅かに変化するため、さらに高精度に温度を測定するためには、一定期間ごとにインパルス応答を初回取得と同じ位置で較正することが好ましい。
【００３２】
図１１は、後方ラマン散乱光検出によって得た片端からパルスを入射した場合の温度分布の一例を示す。図１１では、図１で例示した第１端（０メートル）から入射した場合の波形と、第２端（Ｌメートル）から入射した場合の波形とが重ねて例示してある。第１端から入射した場合には、第１端近傍においては測定温度のばらつきが小さく、第２端に向けて測定温度のばらつきが大きくなる。一方、第２端から入射した場合には、第２端近傍においては測定温度のばらつきが小さく、第１端に向けて測定温度のばらつきが大きくなる。温度変化の大きい３０００ｍ近傍は、清掃が不十分なコネクタ接続位置であり、４９００ｍ地点はお湯に浸漬した箇所である。この例では光ファイバ３０が複数のボビンに巻かれて経路が構成され、かつ、それらの平均温度が微妙に異なるために、複数の段差が生じている。図１１によれば、光源から離れるほど、ばらつきが大きくなっており、測定精度が低下していることがわかる。
【００３３】
図１２は、図１１の両端から入射した２つの信号のストークス成分およびアンチストークス成分をそれぞれ平均化（平均値を算出）して温度を算出したものである。平均化により、端点の測定精度の低下は図１１よりも緩和されたが、良好な側の端点には及ばない。図１３は、測定精度を定量的に例示する。それぞれ温度変化のない平坦部３か所各１００ｍの値を用いて算出した標準偏差３σの値である。平均（ループ式）は０（ｍ）から入射した場合の値とＬ（ｍ）から入射した場合の値の平均値となっていることが確認できる。
【００３４】
後方ラマン散乱光検出による光ファイバを用いた温度測定は、トンネルや石炭ベルトコンベアの火災異常検知等に用いられる。火災検知は±６℃でも問題はないが、たとえば、±１℃を必要とする場合、測定時間を（６÷１）２＝３６倍掛ければよい。たとえば、図１３の測定精度が２０秒で得られるレベルの機器ならば１２分、１分間で得られるレベルの機器ならば３６分を掛けて測定することで、±１℃を得るが、リアルタイムに該当する時間ではなく、用途は限定される。より幅広い分野に活用するには、高価な光源やフィルタ、回路等の部品を使用せずに、後処理によって測定精度を向上させることが好ましい。
【００３５】
ノイズ低減のための後処理としては、必要な信号帯域以外は低域高域（および中域）ともにカットしてしまうバンドパスフィルタや、ノイズモデルを設計し、それを基に有効な信号帯域を抽出する適応フィルタなどの適用がある。ここで、図１４に、図１１から抽出したノイズの少ないＬメートル側片端のお湯への浸漬区画の温度分布と、図１２から抽出した２００ｍ近傍の平坦温度部を重ねて例示する。平坦温度部の温度の振れはノイズによるものである。
【００３６】
これらのデータは、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）時のエイリアシングの影響を最小化するため信号の両側を減衰させている。波形の非線形は、サンプリングが約５０ｃｍ間隔であることに拠る。これら２つの波形のパワースペクトルを図１５に例示する。図１５で例示するように、ノイズと信号成分の帯域は重複している。つまり、いかなるフィルタ処理でもノイズの抑圧とともに信号成分も減衰してしまう。お湯の温度と浸漬長が既知ならば良好なノイズ圧縮が可能だが、光ファイバに付与される温度分布のパターンはあらかじめ定まるものではない。後方ラマン散乱光検出による光ファイバの温度測定において、ダブルエンド方式の測定を行った際には、上記の通り、中央近傍に比べて光源に近い端部の測定精度が悪い問題に加えて、その緩和のためになんらかのフィルタ処理を加えようとしても、信号成分自体の減衰も避けられないという問題がある。
【００３７】
図１６に図９（ａ）〜図９（ｃ）で例示した温度分布を算出する元信号であるストークス成分およびアンチストークス成分を例示する。図１６においては、第１端に光パルスを入射する場合のストークス成分「０１Ｓ」、アンチストークス成分「０１Ａ」、第２端に光パルスを入射する場合のストークス成分「０２Ｓ」、アンチストークス成分「０２Ａ」が例示されている。さらに、第２軸に下記式（４）を例示する。
０２Ａ−（０１Ａ＋（０２Ｓ−０１Ｓ））        （４）
【００３８】
図１６では、０１Ａと０２Ａとの差と、０１Ｓと０２Ｓとの差がほぼ等しく、かつ、０１Ｓと０１Ａとの差と、０２Ｓと０２Ａとの差がほぼ等しいように見える。そこで、このことが正しいのか否かを実際に確認するために、上記式（４）を用いてグラフ化してある。図１６によれば、上記式（４）は測定区間内でノイズが印加されるが、ほぼゼロで推移していることがわかる。
【００３９】
このことについて、図１７（ａ）〜図１７（ｃ）を用いて説明する。図１７（ａ）〜図１７（ｃ）は、第１端から光パルスを入射した場合（０→Ｌ）において、図１６とは別の区間をお湯に浸漬した別のデータである。図１７（ａ）は適正な温度分布になっているのに対して、図１７（ｂ）および図１７（ｃ）は遠端になるにつれて温度が上昇し続けるか、下降し続けるかの違いが生じている。アンチストークス成分の長さ方向の減衰量は、図１７（ａ）に対して図１７（ｂ）では小さく、図１７（ｃ）では大きくなるように変更されている。シングルエンド方式でもダブルエンド方式でも、出力される温度分布は、ノイズ成分を除けばほぼ同じでなければならない。したがって、アンチストークス成分の損失の補正は、図１７（ａ）のような分布となるように調整される。この場合、ストークス成分およびアンチストークス成分の長さ方向に対する減衰値は、ほぼ等しくなる。
【００４０】
図１７（ａ）〜図１７（ｃ）の例は、第１端から光パルスを入射した場合（０→Ｌ）であるが、第２端から光パルスを入射した場合（Ｌ→０）でも同じことが言える。したがって、入射端から射出端までのトータルの減衰量は０（ｍ）側からの入射の場合もＬ（ｍ）側からの入射の場合も等しいことから、図１６において、上記式（４）がほぼ値が０で推移することが確からしいということがわかる。
【００４１】
図１８（ａ）および図１８（ｂ）は、図１６の４８００ｍ〜５１００ｍの拡大図を示す。図１８（ｂ）は、図１６と異なり、下記式（５）を用いて得られた測定温度を例示する。これは、光ファイバ長約６０００（ｍ）のうち、図１８（ａ）および図１８（ｂ）の区間は第１端側から光パルスを入射した場合の方が、信号強度が低下し、ノイズが大きくなるので、そのノイズが大きい２つの信号のうちのノイズが大きい０１Ａを対象としたいためである。
０１Ａ−（０２Ａ＋（０１Ｓ−０２Ｓ））        （５））
【００４２】
図１８（ａ）および図１８（ｂ）からわかるように、温度変化の影響に関わらず、一定のばらつきで推移しているように見える。したがって、図１７（ａ）〜図１７（ｃ）からの推定と併せて０１Ａは他の３つの成分を用いて一定程度推定可能と言える。
【００４３】
そこで、どのような場合に、どのように推定するのか、について、説明する。図１９には、第１端からパルス入射した場合（０→Ｌ）の、ストークス成分（図１８（ａ）の０１Ｓ)とアンチストークス成分（図１８（ａ）の０１Ａ）について、現在着目している位置を中心に±２ｍのデータ範囲でＰｅａｒｓｏｎの積率相関係数の値を示したものである。図１９によれば、たとえば０１Ａを基準に考えると、０１Ｓ、０２Ａ、０２Ｓの３つの信号に対してのうち、少なくとも１つのペアにおいて、相関が高い場合は有意な温度変化が生じていると考えられる。つまり、相関が低い場合は、温度変化が生じていないか、緩やかに変化している状態と考えられるため、上記３つの成分を用いた推定をおこなっても出力に差異は生じない。
【００４４】
相関が低い場合に、たとえば６０００ｍ（第２端）近傍の、０ｍ（第１端）から光パルスを入射した遠端近傍で０１Ａを置換対象とする場合に、ノイズ成分が次に大きいのは図１８（ａ）によれば、０１Ｓである。前述したように、温度が変化する、ということは、ストークス成分とアンチストークス成分とが光ファイバ３０の長さ方向に同期して変化するということである。つまり、その同期の範囲を限定できれば、その他の領域は光源側の隣接するファイバ位置の温度に対して変化していない、もしくは、なだらかに傾きが変わっているだけ、と考えることができる。
【００４５】
そこで、図６〜８で説明した最小加熱長に着目することができる。後方ラマン散乱光の検出による光ファイバ温度測定は、一定区間内はほぼ同じ最小加熱長応答を示すとしてもよい。最小加熱長のファイバを一定温度周囲よりも加熱すると、図６のインパルス応答とほぼ同じ波形が得られる。その、周囲に影響を及ぼす範囲（干渉範囲）は、前述のとおり、勾配が逆転する０次成分幅以上、かつ、振幅がほぼゼロに減衰する１次成分幅以下の範囲に着目することが好ましい。
【００４６】
そこで、０１Ｓに対しては、最大の平均化範囲を「０次成分幅以上かつ振幅がほぼゼロに減衰する１次成分幅以下の範囲」として、相関の大きさに応じた平均化要素数（平均化範囲）を決定し、その平均化要素数に応じて現在着目している位置を中心に平均化した値で置き換えることでノイズを低減する。また、０メートル（第１端）側から光パルスを入射した場合にはＬメートル（第２端）近傍が遠端になる。そこで、０１Ａを基準として置換するか否か、その際の０１Ｓの処理、０２Ｓおよび０２Ａの活用を考えるが、Ｌメートル（第２端）側から光パルスを入射した場合は０メートル（第１端）付近が遠端になるため、０２Ａを基準として考える。
【００４７】
図２０は、温度測定装置１００が温度測定する際に実行するフローチャートの一例である。まず、一例として、出荷前のダブルエンド方式における光ファイバ３０の長さ方向の測定精度分布もしくは機種の代表機のダブルエンド方式における光ファイバ３０の長さ方向の測定精度分布に基づき、光ファイバ３０を、０メートル（第１端）近傍の測定精度が劣る第１区間、中央の第２区間、Ｌメートル（第２端）近傍の測定精度が劣る第３区間に均等に分ける。温度測定装置１００は、３つの各区間について図２０のフローチャートを実行する。
【００４８】
まず、補正部２３は、着目している光ファイバの区間が光ファイバ３０の総長の１／３以下の第１区間であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１で「Ｙｅｓ」と判定された場合、補正部２３は、第１区間の各サンプル点を中心として、最小加熱長応答波形の０次成分幅以上かつ１次成分幅以下に設定した所定範囲（指定範囲）の相関の大きさをサンプル点ごとに求める。サンプル点とは、光ファイバ３０の長さ方向における温度測定対象点である。まず、補正部２３は、各サンプル点において、０２Ｓと０１Ｓとの相関係数および０２Ｓと０１Ａとの相関係数を求め、小さい方の相関係数をα＿０２Ｓとして保持する（ステップＳ２）。次に、補正部２３は、各サンプル点において、０２Ａと０１Ｓとの相関係数および０２Ａと０１Ａとの相関係数を求め、小さい方の相関係数をα＿０２Ａとして保持する（ステップＳ３）。
【００４９】
相関の大きさの求め方はさまざまであるが、たとえば、Ｐｅａｒｓｏｎの積率相関係数を用いることができる。０２Ａと０１Ｓの場合のＰｅａｒｓｏｎの積率相関係数式を下記式（６）で表す。
相関係数α＝（指定範囲の０１Ｓと同範囲の０２Ａの共分散）／（同範囲の０１Ｓの標準偏差）／（同範囲の０２Ａの標準偏差）    （６）
【００５０】
光ファイバ３０のサンプル点ｋを中心としたＰｅａｒｓｏｎの積率相関係数をα[ｋ]、０１Ｓの配列を０１Ｓ[ｋ]、０２Ａの配列を０２Ａ[ｋ]、指定範囲のサンプル数をｎ、０１Ｓ[ｋ]の指定範囲平均を０１Ｓａｖｅ、０２Ａ[ｋ]の指定範囲平均を０２Ａａｖｅとすると、上記式（６）は具体的に、下記式（７）のように表すことができる。
【数１】
2016181542.tif 000003
【００５１】
別の例として、変形のＳｐｅａｒｍａｎの順位相関係数を用いる場合には、まず、指定範囲（上記式（７）ではｎ）内の０１Ｓおよび０２Ａの、そのｎ個の中での順位付を行い、その順位どうしについて、Ｐｅａｒｓｏｎの積率相関係数を使うものである。同一順位がある場合は、補正式を使用するが、通常、ストークス成分およびアンチストークス成分に関しては、同一順位の発生はほぼ皆無であるため、最初に出現した方を上位とするという処理でよい。
【００５２】
たとえば、図６のインパルス応答で示される区間に上記条件に合致する範囲として±３．６ｍを設定し、図１６のデータに対してＰｅａｒｓｏｎの積率相関係数とＳｐｅａｒｍａｎの順位相関係数の比較を図２１に例示する。一般的に、Ｐｅａｒｓｏｎの積率相関係数は１もしくは−１のときを完全な相関、以下絶対値で０．７以上１未満を高い相関、０．４以上０．７未満を相関、０．２以上０．４未満を低い相関、０．２以下を相関無し、として扱う。しかしながら、相関無しの０．２以下の領域ではＳｐｅａｒｍａｎの方がより傾きが変化してしまうものの、低い相関範囲の０．３以上の値ではほぼ１：１となっており、図１６に対しては同等の結果をもたらす。規格化されていれば自作してもよいし、その他の相関係数を用いてももちろん構わない。
【００５３】
次に、補正部２３は、各サンプル点において、相関係数α＿０２Ａが所定の値以下（例えば０．２以下）であるか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４で「Ｙｅｓ」と判定された場合、補正部２３は、当該サンプル点において、０２Ａを代替０２Ａで置き換える（ステップＳ５）。
【００５４】
代替０２Ａは、下記式（８）で表すことができる。
代替０２Ａ＝０１Ａ＋（ＡＶＥＲＡＧＥ１（０２Ｓ）−０１Ｓ）＋（ＡＶＥＲＡＧＥ２（０２Ａ）−ＡＶＥＲＡＧＥ２（０１Ａ））−（ＡＶＥＲＡＧＥ２（０２Ｓ）−ＡＶＥＲＡＧＥ２（０１Ｓ））        （８）
ＡＶＥＲＡＧＥ１は、現在着目しているサンプル点の信号品質に応じて区間が可変の平均である。ＡＶＥＲＡＧＥ２は、現在着目しているサンプル点を中心とした固定幅の平均である。補正部２３は、０２Ｓと０１Ｓとの相関係数の小ささ、および０２Ｓと０１Ａとの相関係数の小ささに応じてＡＶＥＲＡＧＥ１の平均化範囲を決める。例えば、１／α＿０２Ｓを四捨五入して得た整数サンプル分をＡＶＥＲＡＧＥ１の平均化範囲としてもよい。この場合、現在着目している位置の相関係数が小さければ小さい程ＡＶＥＲＡＧＥ１の平均化範囲は大きくなる。ただし、ＡＶＥＲＡＧＥ１の平均化範囲の上限値は上記のように、０次成分幅以上かつ振幅がほぼゼロに減衰する１次成分幅以下の範囲とすることが好ましい。
【００５５】
代替０２Ａは、図１６の第２軸の説明に使用した式「０２Ａ−（０１Ａ＋（０２Ｓ−０１Ｓ）の０２ＳをＡＶＥＲＡＧＥ１（０２Ｓ）として、第２項を使用し、さらに、この第１項目と第２項のわずかなオフセット値ＡＶＥＲＡＧＥ２（０２Ａ）−（ＡＶＥＲＡＧＥ２（０１Ａ）−（ＡＶＥＲＡＧＥ２（０２Ｓ）−ＡＶＥＲＡＧＥ２（０１Ｓ）））を差し引いた値とする。ＡＶＥＲＡＧＥ２の平均化範囲は現在着目している位置を中心とした、ＡＶＥＲＡＧＥ１の平均化範囲よりも大きな平均化範囲である。
【００５６】
ステップＳ５の実行後、またはステップＳ４で「Ｎｏ」と判定された場合、温度測定部２２は、０１Ｓと０２Ｓとの平均値を平均ストークス成分とし、０１Ａと０２Ａとの平均値をアンチストークス成分として、上記式（２）を用いて温度を測定する（ステップＳ６）。すなわち、ステップＳ４で「Ｙｅｓ」と判定された場合には、０２Ａが代替０２Ａで置き換えられた後に温度が算出され、ステップＳ４で「Ｎｏ」と判定された場合には、０２Ａを代替０２Ａで置き換えずに温度が算出される。
【００５７】
以上の処理により、ノイズが少なく信頼性の値を相対的に重み付けすることになり、ノイズを除去することができる。なお、ステップＳ２およびステップＳ３でいずれか小さい方を用いたが、大きい方であってもよく、平均を用いてもよい。小さい方にするということは、確実に温度変化と見られるもの以外のデータを平均化することであり、大きい方を用いるということは、ノイズに埋もれたわずかな変化のデータも可能な限り除去しないというものである。
【００５８】
ステップＳ１で「Ｎｏ」と判定された場合、補正部２３は、着目している光ファイバの区間が光ファイバ３０の総長の２／３以上の第３区間であるか否かを判定する（ステップＳ７）。第３区間では、０２Ｓが０１Ｓに相当し、０２Ａが０１Ａに相当する。そこで、テップＳ７で「Ｙｅｓ」と判定された場合、補正部２３は、０２Ｓと０１Ｓと入れ替え、０２Ａと０１Ａとを入れ替え、ステップＳ２〜ステップＳ６と同様の処理を行う（ステップＳ８）。したがって、相関係数α＿０１Ａが所定の値（例えば０．２以下）である場合、０１Ａが下記式（９）の代替０１Ａに置き換わる。
代替０１Ａ＝０２Ａ−（０２Ｓ−ＡＶＥＲＡＧＥ１（０１Ｓ））−（ＡＶＥＲＡＧＥ２（０２Ａ）−ＡＶＥＲＡＧＥ２（０１Ａ））＋（ＡＶＥＲＡＧＥ２（０２Ｓ）−ＡＶＥＲＡＧＥ２（０１Ｓ））        （９）
【００５９】
なお、右辺の第１項および第２項が前述した３つの信号を使用したものであり、第３項はわずかに生じたオフセットの補正項である。わずかなオフセット項は、図１６および図１７で説明したシングルエンド方式の場合のストークス成分に対するアンチストークス成分の減衰量の補正は、きっちりと仕切れるわけではない。これは、逆のＬメートル（第２端）側から光パルスを入射した場合も同じである。そこで、広い平均化範囲ＡＶＥＲＡＧＥ２を用いて、オフセット成分を除去するものである。
【００６０】
具体的に、オフセット成分は、Δ０１Ａ≒０１Ａ−（０２Ａ＋（０１Ｓ−０２Ｓ）≒−（ＡＶＥＲＡＧＥ２（０２Ａ）−ＡＶＥＲＡＧＥ２（０１Ａ））＋（ＡＶＥＲＡＧＥ２（０２Ｓ）−ＡＶＥＲＡＧＥ２（０１Ｓ））であるため、代替０１Ａは、この成分を差し引いたものである。これは、前述の第１区間における代替０２Ａについても同様のことが言える。なお、代替０１Ａは、下記式（１０）で表される。式（１０）は、式（９）と等しい。
代替０１Ａ＝０２Ａ＋（ＡＶＥＲＡＧＥ１（０１Ｓ）−０２Ｓ）＋（ＡＶＥＲＡＧＥ２（０２Ｓ）−ＡＶＥＲＡＧＥ２（０１Ｓ））−（ＡＶＥＲＡＧＥ２（０２Ａ）−ＡＶＥＲＡＧＥ２（０１Ａ））        （１０）
【００６１】
ステップＳ７で「Ｎｏ」と判定された場合、温度測定部２２は、０１Ｓと０２Ｓとの平均値を平均ストークス成分とし、０１Ａと０２Ａとの平均値をアンチストークス成分として、上記式（２）を用いて温度を測定する（ステップＳ９）。なお、図２０では相関係数の大きさの逆数を平均化範囲の指標としたが、必ずしも逆数を用いなくてもよい。相関係数が大きいほど平均化範囲を相対的に狭くし、相関係数が小さいほど平均化範囲を相対的に大きくすればよい。さらには、ＡＶＥＲＡＧＥ１の平均化範囲をサンプル点の信号品質によらず、固定区間としてもよい。その場合もステップＳ４におけるα＿０２Ａを用いて０２Ａを代替０２Ａで置き換えるかを決定する手続き、ステップＳ８におけるα＿０１Ａを用いて０１Ａを代替０１Ａで置き換えるかを決定する手続きについては全く同じであり、また、ＡＶＥＲＡＧＥ２の平均化範囲がＡＶＥＲＡＧＥ１の平均化範囲よりも大きいことも同じである。
【００６２】
図２２は、温度測定部１００が温度測定する際に実行するフローチャートの他の例である。図２２が図２０と異なる点は、ステップＳ４で「Ｎｏ」と判定された場合に、０２Ｓおよび０２Ａそれぞれの平均化範囲を、片側について、１／α＿０２Ｓの四捨五入した整数サンプル分とし、平均化した値と置き換える点である（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の実行後には、ステップＳ６が実行される。これにより、遠端のアンチストークス成分と他の成分の相関が所定の値以上の場合には、遠端のアンチストークス成分、ストークス成分ともに、その相関係数の大きさに応じた平均化範囲で平均した値と置き換わる。これにより、遠端のノイズ的な変動のアンチストークス成分だけでなく、ストークス成分のノイズ低減も可能になる。
【００６３】
図２３は、温度測定装置１００が温度測定する際に実行するフローチャートの他の例である。図２３が図２２と異なる点について説明する。まず、光ファイバ３０の長さ方向の測定精度分布に基づき、光ファイバ３０を、０メートル（第１端）近傍の測定精度が劣る第１区間、中央の第３区間、Ｌメートル(第２端)近傍の測定精度が劣る第５区間、第１区間と第３区間との間の第２区間、第３区間と第５区間との間の第４区間に均等に分ける。補正部２３は、５つの各区間について図２３のフローチャートを実行する。
【００６４】
まず、補正部２３は、着目している光ファイバの区間が光ファイバ３０の総長の１／５以下の第１区間であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１で「Ｙｅｓ」と判定された場合、補正部２３は、ステップＳ２〜ステップＳ４と同様の処理のステップＳ１２〜ステップＳ１４を実行する。なお、ステップＳ１４で用いる所定の値を第１閾値と称する。ステップＳ１４で「Ｙｅｓ」と判定された場合、補正部２３は、ステップＳ５と同様の処理のステップＳ１５を実行する。
【００６５】
ステップＳ１４で「Ｎｏ」と判定された場合、補正部２３は、相関係数α＿０２Ａが、ステップＳ１４で用いた値１よりも大きい第２閾値（例えば０．５５）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６で「Ｙｅｓ」と判定された場合またはステップＳ１５の実行後、ステップＳ６と同様の処理のステップＳ１７が実行される。ステップＳ１６で「Ｎｏ」と判定された場合、ステップＳ１０と同様の処理のステップＳ１８が実行される。ステップＳ１８の実行後、ステップＳ１７が実行される。なお、Ｓ１６において、α＿０２Ａが第２閾値以上であったとしても、α＿０２Ｓは小さい値である可能性がある。この場合、Ｓ１８と同様に、片側の平均化範囲を１／α＿０２Ｓの四捨五入した整数部分として平均化した値と置き換えてもよい。
【００６６】
ステップＳ１１で「Ｎｏ」と判定された場合、補正部２３は、着目している光ファイバの区間が光ファイバ３０の総長の４／５以上であるか否かを判定する（ステップＳ１９）。ステップＳ１９で「Ｙｅｓ」と判定された場合、ステップＳ１２〜ステップＳ１８と同様の処理を、ステップＳ１２〜ステップＳ１８において、０２Ｓと０１Ｓとを置き換え、０２Ａと０１Ａとを置き換え、の手続き後に実行する（ステップＳ２０）。
【００６７】
ステップＳ１９で「Ｎｏ」と判定された場合、補正部２３は、着目している区間が光ファイバ３０の総長の２／５以下であるか否か、もしくは３／５以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１で「Ｙｅｓ」であり、かつ総長の２／５以下である場合、ステップＳ１２〜Ｓ１８と同様の処理を実行する。ただし、相関係数に対する閾値や平均化上限値として異なる値を用いる。ステップＳ２１で「Ｙｅｓ」であり、かつ総長の３／５以上である場合、ステップＳ２０と同様の処理を実行する。ただし、相関係数に対する閾値や平均化上限値として異なる値を用いる。それにより、区間毎に変化する最小加熱長に対する補正を行うことができる。ステップＳ２１で「Ｎｏ」と判定された場合、ステップＳ９と同様の処理のステップＳ２３が実行される。
【００６８】
なお、図２０、図２２および図２３では、平均化範囲を最小加熱長の１次成分幅以下とした。これは、それを超えると平均化信号が隣接信号のクロストークの影響を大きく受ける可能性が高くなることに起因する。なお、たとえば、得られた相関係数が−１の場合は通常完全な相関に分類されるが、本願では、ノイズとして扱う。なぜならば、たとえば、温度上昇の場合、ストークスもアンチストークスも上に凸になり、温度低下の場合は両者とも下に凸になる。この場合、アンチストークスがストークスの成分を上下反転させたような形状になることはなく、そのような場合は通常、ノイズ状態か、もしくは、接続不良のコネクタや、屈折率差の大きいファイバどうしを融着やコネクタ接続するときのみであるためである。
【００６９】
図２０、図２２および図２３では区画の分割を３または５としたが、たとえば中心で分割した２区画や、その各区画をさらに半分にした４区画、さらにその半分の８区画などでも構わない。その場合は、０１Ｓ、０１Ａ、０２Ｓ、および０２Ａがすべて処理なしで温度が算出される中央区間がなくなるだけである。
【００７０】
本実施形態によれば、ダブルエンド方式を用い、第２端に光パルスを入射する場合に第１端側の一部の領域のサンプル点を含む所定領域において、０２Ａと０１Ｓとの相関係数および０２Ａと０１Ａとの相関係数の少なくともいずれかが閾値以下である場合に、０２Ａが０１Ｓ、０１Ａ、および０２Ｓに応じた代替値に置き換わる。この場合、０２Ａにノイズが大きく現れる場合に、０２Ａがノイズの少ない０１Ｓ、０１Ａおよび０２Ｓに応じた値に置き換わる。それにより、０２Ａのノイズを低減することができる。一方、第１端に光パルスを入射する場合に第２端側の一部の領域のサンプル点を含む所定領域において、０１Ａと０２Ｓとの相関係数および０１Ａと０２Ａとの相関係数の少なくともいずれかが閾値以下である場合に、当該０１Ａが０２Ｓ、０２Ａおよび０１Ｓに応じた代替値に置き換わる。この場合、０１Ａにノイズが大きく現れる場合に、０１Ａがノイズの少ない０２Ｓ、０２Ａおよび０１Ｓに応じた値に置き換わる。それにより、０１Ａのノイズを低減することができる。これら補正された０２Ａおよび０１Ａを用いることにより、測定される温度を補正することができる。なお、０２Ａの代替値を求める場合、０１Ｓと０１Ａは、光スイッチ１３によるスイッチに関して０２Ａの直前の成分であることが好ましいが、直前に限らず０２Ａよりも前の成分であってもよい。または、０２Ａよりも後の成分であってもよい。０１Ａの代替値を求める場合、０２Ｓと０２Ａは、光スイッチ１３によるスイッチに関して０１Ａの直前の成分であることが好ましいが、直前に限らず０１Ａよりも前の成分であってもよい。または０１Ａよりも後の成分であってもよい。第２端に光パルスを入射する場合に、０２Ａと０１Ｓとの相関係数および０２Ａと０１Ａとの相関係数の少なくともいずれかが閾値以下である場合を０２Ａの置き換えの条件としたが、０２Ｓと０２Ａとの相関係数が一定以上であれば、・０２Ｓと０１Ｓとの相関係数および０２Ｓと０１Ａとの相関係数の少なくともいずれかが閾値以下であるか否か、・０２Ａと０１Ｓ、０２Ａと０１Ａ、０２Ｓと０１Ｓ、０２Ｓと０１Ａの少なくともいずれかが閾値以下であるか否か、などを０２Ａの置き換えの条件としてもよい。同様に、第１端に光パルスを入射する場合に、０１Ａと０２Ｓとの相関係数および０１Ａと０２Ａとの相関係数の少なくともいずれかが閾値以下である場合を０２Ａの置き換えの条件としたが、０１Ｓと０１Ａとの相関係数が一定以上であれば、・０１Ｓと０２Ｓとの相関係数および０１Ｓと０２Ａとの相関係数の少なくともいずれかが閾値以下であるか否か、・０１Ａと０２Ｓ、０１Ａと０２Ａ、０１Ｓと０２Ｓ、０１Ｓと０２Ａとの少なくともいずれかが閾値以下であるか否か、などを０１Ａの置き換え条件としてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態においては、平均化範囲においてストークス成分およびアンチストークス成分の平均値を求めているが、当該範囲においてデータのばらつきが抑制されていればよい。そこで、重み付けを考慮した相加平均や、相乗平均、調和平均などの他の平均を用いてもよい。また、０１Ｓと０２Ｓとの平均値および０１Ａと０２Ａとの平均値を求める場合に、重み付けを考慮した相加平均を用いてもよい。
【００７２】
（他の適用例）
上記実施形態に係る温度測定装置１００は、様々な温度測定対象に適用することができる。例えば、図２４で例示するように、高温高圧の原料輸送配管の枝配管に光ファイバを敷設することが考えられる。このような高温高圧の配管では、ラッキング材および外側金属板により保温・保護がなされているため、接続継手部の腐食により漏洩が発生しても、火災事故等につながる甚大な状況にまで至らないと発見されない場合が多い。そこで、光ファイバの接続継手部に巻きつけておき、各光ファイバ位置の温度どうしの変化の相関関係を比較することで外気温や内部の温度・圧力が変化した場合でも正確に接続部の漏洩の有無を早期に検知することができる。各光ファイバ位置の温度どうしの相関関係を比較する手段として、各光ファイバ位置の温度を要素として分散共分散行列を生成し、マハラノビス距離やＭＳＤ法といった手法で外れ値検定を行う方法がある。
【００７３】
図２５は、一本の光ファイバで製作した多数の捲回部による通過空気温度の測定方法への適用を例示する。各捲回部は、ほぼ同一の直径で数周同一箇所に巻きつけられて隣接捲回部と接続されている。上記実施形態に係る測定機１０および制御部２０を用いて捲回部のそれぞれの平均温度を取得して各捲回部の中心位置座標の代表温度としてグラデーションを生成すれば、どのような温度分布の風が、ファイバが敷設されたシート・枠内を通過しているかを測定することができる。各捲回部に巻きつける周回数を増やせば増やすほど、平均される測定点数が増加して見かけの測定精度は向上するので、短時間の測定で所望の測定精度が得られる。なお、光ファイバ長を短くすることで、入射パルスの減衰が小さくなるので、測定精度が向上する。より短時間の測定で所望の測定精度を得るには、出力される温度データ自体が高精度であることが要求される。上記実施形態を適用すれば、この要求を実現することができる。
【００７４】
図２６（ａ）および図２６（ｂ）は、耐熱ファイバを用いて製作した捲回部を多数連結したファイバネットを溶融炉の表面に敷設した例を例示する。各ファイバネットは接続されるが、端部の２枚のネットの入口端と出口端のファイバは測定機１０および制御部２０に接続されて、ダブルエンド方式の測定を行う構成となっている。各ネット１〜３の位置と温度分布の関係を図２６（ｂ）で例示する２次元グラデーション表示にし、溶融炉の基準方位に対して各ネットの方位に相当する位置に生成した２次元グラデーションをはめ込むことで溶融炉の表面温度状態をわかりやすく可視化できる。閾値を設けて突発的な温度変化異常を管理する場合においても、図２４の適用例と同様に、各ネットの捲回部どうしの温度変化の相対的な関係の時間推移を用いてマハラノビス距離の変化やＭＳＤ法で算出した値の変化から異常の予兆を分析する場合においても、温度測定を高精度で行うことができる。
【００７５】
図２７（ａ）および図２７（ｂ）は、データセンターのサーバラックの上部に一直線に敷設した光ファイバを用いて空調管理を行うシステムへの適用を例示する。ハウジングサービスを主とするデータセンターの場合、サーバラックに対して敷設が許諾されないことがある。そこで、図２７（ａ）および図２７（ｂ）で例示するように、サーバラックの吸気面上部などに光ファイバを一直線もしくは一定程度排気面側に蛇行するなどの方法で敷設する。そして、あらかじめラック部の温度を何らかの方法で測定しておき、敷設した光ファイバで見て、何度の余裕があるかを対応付けて各ラックの上部に相当する光ファイバの各長さにそれぞれ警報の閾値を設定する。通常、サーバラックは６０ｃｍもしくは７０ｃｍ程度のものが一般的であるため、たとえばデータのサンプリング間隔が５０ｃｍの場合、測定点数は１点乃至２点のみであるため、ダブルエンド方式の測定レベルの測定精度が必要である。上記実施形態を適用することによって、高精度で温度測定が可能となる。閾値を超えるかもしくは越えそうになった場合に、空調を強めて余裕度を上げることができる制御が可能となり、省エネと安全が両立できる。
【００７６】
図２８は、ビニールハウス内での高級果物などの栽培及び盗難防止への適用を例示する。図２８の例は、たとえばクラウンメロンの栽培を前提としたものである。土中温度、周囲環境温度、果物温度などを測定するための光ファイバを設置し、さらに、乾湿計と同様の原理を利用した湿度管理用の光ファイバを設置し、ラマン散乱を用いて温度および湿度を測定することができる。ここで盗難者がメロンを盗難してメロンを引っ張ると、土中の光ファイバが引き抜かれ、温度が急峻に変化する。それをもって、盗難が発生していると警報を所有者に通知することができる。急峻な温度変化を確実に測定するには、システムの測定精度が良好であることが求められる。また、各温度の時間推移を詳細に管理して積分値管理を行い、良好な育成を行おうとすれば、同様にシステムの測定精度が良好であることを求められる。上記実施形態を用いることで、この要求を実現することができる。
【実施例１】
【００７７】
上記実施形態に従い、具体的な実施例について説明する。図１１〜図１６、図１８および図１９に対して、図２２の処理を行った。ただし、第１区間を、光ファイバ３０の総長の２／５未満とし、第２区間を２／５以上３／５未満とし、３／５以上とした。相関係数の大小を判定するための閾値として、図２３と同様に値１（＝０．２）および値２（＝０．６）を設けた。【００７８】
図２９（ａ）〜図２９（ｄ）に結果を示す。図２９（ａ）は、０１Ｓおよび０１Ａについて、処理前後の比較である。図２９（ａ）で例示するように、処理前には遠端側でばらつきが見られたものの、処理後にはばらつきが抑制された。図２９（ｂ）は、お湯に浸漬した領域近傍を拡大したものである。図２９（ｂ）で例示するように、特にアンチストークス成分について、処理前のばらつきが処理後には大きく抑制された。図２９（ｃ）は、０２Ｓおよび０２Ａについて、処理前後の比較である。図２９（ｃ）で例示するように、遠端である０（ｍ）近傍でばらつきが見られたものの、処理後にはばらつきが抑制された。図２９（ｄ）は、お湯に浸漬した領域の拡大である。図２９（ｄ）で例示するように、図２９（ｂ）と比べるとわずかに改善しているが、ほぼ処理なしに近い。これは、近端のため、ノイズ成分が小さいためである。【００７９】
図３０および図３１は、図２２および図２３の処理に基づいて決定した０１Ａおよび０２Ａの片側平均化要素数の関係を示している。図３１は、図３０の一部拡大図である。片側平均化要素数は、１／α＿０１Ａおよび１／α＿０２Ａに相当する。この平均化要素数が３以上であるときには、それぞれ３／５以上の区間および２／５未満の区間にて、代替０１Ａおよび代替０２Ａを用いている。【００８０】
図３１を図２９（ａ）〜図２９（ｄ）と比較すると、温度変化が生じてストークス成分とアンチストークス成分の両方に変化がある場合はどちらもほぼ同じ値を取っていることがわかる。図２９（ａ）〜図２９（ｄ）、図３０および図３１からダブルエンド方式の温度を算出したものが図３２および図３３である。図３２およびお湯に浸漬した部分の拡大である図３３を見ると、温度変化の成分が失われることなく、雑音成分が抑圧されていることがわかる。【００８１】
図３２および図３３の温度は、上記式（２）で算出した。相関係数が１である位置では平均化要素数が１となるため、処理前後の温度は変わらない。そこで、代替処理後に使用するゲインとオフセット値は代替処理前に使用するものと同じものとする必要があるため、下記式（１１）で表される。
処理後温度＝ゲイン／｛オフセット−２×ｌｎ(処理後平均アンチストークス光量／処理後平均ストークス光量）｝        （１１）【００８２】
図３４は、処理前後の温度分布の定量的な比較を示す。温度変化位置ではいずれの場合も処理前後で変化がないため、平坦部での標準偏差値３σを比較する。図３４で例示するように、２８００ｍ〜２９００ｍの、通常の温度算出区間では値の変化はないが、処理を行った区間では、８３％以上のノイズ抑圧が達成されている。上記実施形態の処理で得られた８３％の抑圧効果の場合、測定精度は５．９分の１倍になったことになるので、同一の測定精度の場合、測定時間は処理前を３５として、処理後が１となる程度に圧縮される。また、図１１でダブルエンド方式での測定時は中央の２８００ｍ〜２９００ｍ位置の測定精度に対して１００ｍ〜２００ｍおよび５６００ｍ〜５７００ｍの位置は３倍であったが、上記実施形態の処理により、逆に、両側の測定精度が２倍になっている。
【実施例２】
【００８３】
実施例１とは異なる測定対象および測定周期にて得た温度分布についての具体的な実施例について説明する。適用した処理方法は実施例１とほぼ同じであるが、区間を総長の３／５未満および２／５以上の重複２区間としている。これにより、重複された区間では、相関の大きさが小さい場合、０１Ａ、０１Ｓ、０２Ａおよび０２Ｓのすべてが置換されることになる。【００８４】
図３５（ａ）〜図３５（ｄ）は算出結果を例示する。図３５（ａ）は０１Ｓおよび０１Ａについて、処理前後の比較である。図３５（ａ）で例示するように、処理前には遠端側でばらつきが見られたものの、処理後にはばらつきが抑制された。図３５（ｂ）は、加熱領域近傍を拡大したものである。図３５（ｂ）で例示するように、特にアンチストークス成分について、処理前のばらつきが処理後には大きく抑制された。図３５（ｃ）は、０２Ｓおよび０２Ａについて、処理前後の比較である。図３５（ｃ）で例示するように、遠端である０（ｍ）近傍でばらつきが見られたものの、処理後にはばらつきが抑制された。図３５（ｄ）は、お湯に浸漬した領域の拡大である。図３５（ｄ）で例示するように、図３５（ｂ）と比べるとわずかに改善しているが、ほぼ処理なしに近い。これは、近端のため、ノイズ成分が小さいためである。【００８５】
図３６および図３７は、図２２および図２３の処理に基づいて決定した０１Ａおよび０２Ａの片側平均化要素数の関係を示している。図３７は、図３６の一部拡大図である。１／α＿０１Ａおよび１／α＿０２Ａに相当するもので、この平均化要素数が３以上であるときには、それぞれ２／５以上の区間および３／５未満の区間にて、代替０１Ａおよび代替０２Ａを用いている。【００８６】
図３７を図３５（ａ）〜図３５（ｄ）と比較すると、温度変化が生じてストークス成分とアンチストークス成分の両方に変化がある場合はどちらもほぼほぼ同じ値を取っている。しかしながら、大きな温度変化の間の小さな温度変化に対して０１Ｓの変化がノイズとみなされるためか、やや０２Ａに関連する平均化要素数のほうが０１Ａに関連するものよりも大きい。【００８７】
図３５（ａ）〜図３５（ｄ）、図３６および図３７をダブルエンド方式で温度を算出したものが図３８および図３９である。図３８および加熱部分の拡大である図３９を見ると、温度変化の成分が失われることなく、雑音成分が抑圧されているのがわかる。図３７の２つの平均化要素数の違いは問題ないと言える。【００８８】
図４０は、処理前後の温度分布の定量的な比較を例示する。温度変化位置ではいずれの場合も処理前後で変化がないため、平坦部での標準偏差値３σを比較する。重複により、中央の２８００ｍ〜２９００ｍでも、わずかながら改善が見られた。中央区間では、０１Ａおよび０２Ａともにノイズが重畳されるので、お互いの値で置換してもあまり改善が見られなかったと考えられる。これに対して、両側の区間では、８６％以上のノイズ抑圧が達成されている。上記実施形態の処理により、逆に両側の精度が１．５倍以上になっている。【００８９】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図１】
2016181542.tif 000004
【図２】
2016181542.tif 000005
【図３】
2016181542.tif 000006
【図４】
2016181542.tif 000007
【図５】
2016181542.tif 000008
【図６】
2016181542.tif 000009
【図７】
2016181542.tif 000010
【図８】
2016181542.tif 000011
【図９】
2016181542.tif 000012
【図１０】
2016181542.tif 000013
【図１１】
2016181542.tif 000014
【図１２】
2016181542.tif 000015
【図１３】
2016181542.tif 000016
【図１４】
2016181542.tif 000017
【図１５】
2016181542.tif 000018
【図１６】
2016181542.tif 000019
【図１７】
2016181542.tif 000020
【図１８Ａ】
2016181542.tif 000021
【図１８Ｂ】
2016181542.tif 000022
【図１９】
2016181542.tif 000023
【図２０】
2016181542.tif 000024
【図２１】
2016181542.tif 000025
【図２２】
2016181542.tif 000026
【図２３】
2016181542.tif 000027
【図２４】
2016181542.tif 000028
【図２５】
2016181542.tif 000029
【図２６】
2016181542.tif 000030
【図２７】
2016181542.tif 000031
【図２８】
2016181542.tif 000032
【図２９】
2016181542.tif 000033
【図３０】
2016181542.tif 000034
【図３１】
2016181542.tif 000035
【図３２】
2016181542.tif 000036
【図３３】
2016181542.tif 000037
【図３４】
2016181542.tif 000038
【図３５】
2016181542.tif 000039
【図３６】
2016181542.tif 000040
【図３７】
2016181542.tif 000041
【図３８】
2016181542.tif 000042
【図３９】
2016181542.tif 000043
【図４０】
2016181542.tif 000044
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月15日(2017.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの第１端に光が入射する場合の後方散乱光から第１ストークス成分および第１アンチストークス成分を検出し、前記光ファイバの第２端に光が入射する場合の後方散乱光から第２ストークス成分および第２アンチストークス成分を検出する検出器と、
前記光ファイバの前記第１端側の一部の領域のサンプル点を含む所定領域において、前記第１ストークス成分および前記第１アンチストークス成分と、前記第２アンチストークス成分との相関の少なくともいずれかの大きさが閾値以下の場合に、前記第２アンチストークス成分を、前記第１ストークス成分と、前記第１アンチストークス成分と、前記第２ストークス成分とに応じた値に置き換える補正部と、
前記第１ストークス成分、前記第１アンチストークス成分、前記第２ストークス成分、および前記補正部によって置き換えられた後の前記第２アンチストークス成分を用いて前記サンプル点における温度を測定する測定部と、を備えることを特徴とする温度測定装置。
【請求項２】
光源からの光を前記第１端と前記第２端とに交互に入射する光スイッチを備え、
前記補正部は、前記光スイッチから前記第１端に前記光が入射される場合の第１ストークス成分および第１アンチストークス成分と、次に前記光スイッチから前記第２端に前記光が入射される場合の第２アンチストークス成分との相関の少なくともいずれかの大きさが前記閾値以下の場合に、前記第２アンチストークス成分を、前記第１ストークス成分と、前記第１アンチストークス成分と、前記第２アンチストークス成分と同じタイミングで検出された第２ストークス成分とに応じた値に置き換えることを特徴とする請求項１記載の温度測定装置。
【請求項３】
前記補正部は、前記第２アンチストークス成分を、前記第１ストークス成分と、前記第１アンチストークス成分と、前記第２ストークス成分とに応じた値に置き換える場合に、前記第２ストークス成分として、前記サンプル点を含む所定の可変範囲における前記第２ストークス成分を平滑化した値を用い、
前記可変範囲は、前記サンプル点における、前記第１ストークス成分および前記第１アンチストークス成分と、前記第２ストークス成分との相関の少なくともいずれかの大きさに応じた長さの範囲であることを特徴とする請求項１または２記載の温度測定装置。
【請求項４】
前記補正部は、前記相関が小さいほど前記可変範囲を長くすることを特徴とする請求項３記載の温度測定装置。
【請求項５】
前記補正部は、前記可変範囲に上限を設定することを特徴とする請求項３または４記載の温度測定装置。
【請求項６】
前記補正部は、前記第２アンチストークス成分を、前記第１ストークス成分と、前記第１アンチストークス成分と、前記第２ストークス成分とに応じた値に置き換える場合に、さらに、前記サンプル点を含む所定の固定範囲における前記第１ストークス成分、前記第１アンチストークス成分、前記第２ストークス成分および前記第２アンチストークス成分を平滑化した値を用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の温度測定装置。
【請求項７】
前記補正部は、前記相関が閾値以上であれば、前記第２アンチストークス成分を置き換えないことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の温度測定装置。
【請求項８】
前記所定領域は、前記サンプル点の周囲の光ファイバを一定温度とし、前記サンプル点を中心とした最小加熱長区間に該一定温度と異なる一定の温度を付与した際に得られる温度分布の半値幅よりも大きく、１次成分幅よりも小さい領域であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の温度測定装置。
【請求項９】
光ファイバの第１端に光が入射する場合の後方散乱光から第１ストークス成分および第１アンチストークス成分を検出し、前記光ファイバの第２端に光が入射する場合の後方散乱光から第２ストークス成分および第２アンチストークス成分を、検出器を用いて検出し、
前記光ファイバの前記第１端側の一部の領域のサンプル点を含む所定領域において、前記第１ストークス成分および前記第１アンチストークス成分と、前記第２アンチストークス成分との相関の少なくともいずれかの大きさが閾値以下の場合に、前記第２アンチストークス成分を、前記第１ストークス成分と、前記第１アンチストークス成分と、前記第２ストークス成分とに応じた値に置き換え、
前記第１ストークス成分、前記第１アンチストークス成分、前記第２ストークス成分、および置き換えられた後の前記第２アンチストークス成分を用いて前記サンプル点における温度を測定する、ことを特徴とする温度測定方法。
【請求項１０】
コンピュータに、
光ファイバの第１端に光が入射する場合の後方散乱光から第１ストークス成分および第１アンチストークス成分を検出し、前記光ファイバの第２端に光が入射する場合の後方散乱光から第２ストークス成分および第２アンチストークス成分を検出する処理と、
前記光ファイバの前記第１端側の一部の領域のサンプル点を含む所定領域において、前記第１ストークス成分および前記第１アンチストークス成分と、前記第２アンチストークス成分との相関の少なくともいずれかの大きさが閾値以下の場合に、前記第２アンチストークス成分を、前記第１ストークス成分と、前記第１アンチストークス成分と、前記第２ストークス成分とに応じた値に置き換える処理と、
前記第１ストークス成分、前記第１アンチストークス成分、前記第２ストークス成分、および置き換えられた後の前記第２アンチストークス成分を用いて前記サンプル点における温度を測定する処理と、を実行させることを特徴とする温度測定プログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
ステップＳ１４で「Ｎｏ」と判定された場合、補正部２３は、相関係数α＿０２Ａが、ステップＳ１４で用いた第１閾値よりも大きい第２閾値（例えば０．５５）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６で「Ｙｅｓ」と判定された場合またはステップＳ１５の実行後、ステップＳ６と同様の処理のステップＳ１７が実行される。ステップＳ１６で「Ｎｏ」と判定された場合、ステップＳ１０と同様の処理のステップＳ１８が実行される。ステップＳ１８の実行後、ステップＳ１７が実行される。なお、Ｓ１６において、α＿０２Ａが第２閾値以上であったとしても、α＿０２Ｓは小さい値である可能性がある。この場合、Ｓ１８と同様に、片側の平均化範囲を１／α＿０２Ｓの四捨五入した整数部分として平均化した値と置き換えてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
本実施形態によれば、ダブルエンド方式を用い、第２端に光パルスを入射する場合に第１端側の一部の領域のサンプル点を含む所定領域において、０２Ａと０１Ｓとの相関係数および０２Ａと０１Ａとの相関係数の少なくともいずれかが閾値以下である場合に、０２Ａが０１Ｓ、０１Ａ、および０２Ｓに応じた代替値に置き換わる。この場合、０２Ａにノイズが大きく現れる場合に、０２Ａがノイズの少ない０１Ｓ、０１Ａおよび０２Ｓに応じた値に置き換わる。それにより、０２Ａのノイズを低減することができる。一方、第１端に光パルスを入射する場合に第２端側の一部の領域のサンプル点を含む所定領域において、０１Ａと０２Ｓとの相関係数および０１Ａと０２Ａとの相関係数の少なくともいずれかが閾値以下である場合に、当該０１Ａが０２Ｓ、０２Ａおよび０１Ｓに応じた代替値に置き換わる。この場合、０１Ａにノイズが大きく現れる場合に、０１Ａがノイズの少ない０２Ｓ、０２Ａおよび０１Ｓに応じた値に置き換わる。それにより、０１Ａのノイズを低減することができる。これら補正された０２Ａおよび０１Ａを用いることにより、測定される温度を補正することができる。なお、０２Ａの代替値を求める場合、０１Ｓと０１Ａは、光スイッチ１３によるスイッチに関して０２Ａの直前の成分であることが好ましいが、直前に限らず０２Ａよりも前の成分であってもよい。または、０２Ａよりも後の成分であってもよい。０１Ａの代替値を求める場合、０２Ｓと０２Ａは、光スイッチ１３によるスイッチに関して０１Ａの直前の成分であることが好ましいが、直前に限らず０１Ａよりも前の成分であってもよい。または０１Ａよりも後の成分であってもよい。第２端に光パルスを入射する場合に、０２Ａと０１Ｓとの相関係数および０２Ａと０１Ａとの相関係数の少なくともいずれかが閾値以下である場合を０２Ａの置き換えの条件としたが、０２Ｓと０２Ａとの相関係数が一定以上であれば、・０２Ｓと０１Ｓとの相関係数および０２Ｓと０１Ａとの相関係数の少なくともいずれかが閾値以下であるか否か、・０２Ａと０１Ｓ、０２Ａと０１Ａ、０２Ｓと０１Ｓ、０２Ｓと０１Ａの少なくともいずれかが閾値以下であるか否か、などを０２Ａの置き換えの条件としてもよい。同様に、第１端に光パルスを入射する場合に、０１Ａと０２Ｓとの相関係数および０１Ａと０２Ａとの相関係数の少なくともいずれかが閾値以下である場合を０１Ａの置き換えの条件としたが、０１Ｓと０１Ａとの相関係数が一定以上であれば、・０１Ｓと０２Ｓとの相関係数および０１Ｓと０２Ａとの相関係数の少なくともいずれかが閾値以下であるか否か、・０１Ａと０２Ｓ、０１Ａと０２Ａ、０１Ｓと０２Ｓ、０１Ｓと０２Ａとの少なくともいずれかが閾値以下であるか否か、などを０１Ａの置き換え条件としてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
上記実施形態に従い、具体的な実施例について説明する。図１１〜図１６、図１８および図１９に対して、図２２の処理を行った。ただし、第１区間を、光ファイバ３０の総長の２／５未満とし、第２区間を２／５以上３／５未満とし、第３区間を、３／５以上とした。相関係数の大小を判定するための閾値として、図２３と同様に値１（＝０．２）および値２（＝０．６）を設けた。
【国際調査報告】
2016181542.tif 000045
2016181542.tif 000046