(57)【要約】【課題】温度測定システムと温度測定方法において、温度を高精度で測定すること。【解決手段】レーザ光を出力するレーザ光源２１と、温度測定エリアに敷設された光ファイバ２４と、光ファイバ２４内に入射したレーザ光の後方散乱光を検出して、光ファイバ２４の敷設経路に沿った温度測定エリアの温度の測定温度分布を取得すると共に、該測定温度分布を補正して補正温度分布を算出する温度測定部２７とを有し、温度測定部２７が、敷設経路に沿った光ファイバ２４の伝達関数と補正温度分布との畳み込みと、測定温度分布との二乗誤差が補正の度に小さくなるように、該測定温度分布に対する補正を逐次的に複数回行うと共に、各回の補正の度に、敷設経路の特定点での補正後の温度を、該特定点での推定温度に置き換える温度測定システムによる。【選択図】図３
2010125712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出力するレーザ光源と、
温度測定エリアに敷設され、前記レーザ光が入射する光ファイバと、
前記光ファイバ内に入射した前記レーザ光の後方散乱光を検出して前記光ファイバの敷設経路に沿った前記温度測定エリアの温度の測定温度分布を取得すると共に、該測定温度分布を補正して補正温度分布を算出する温度測定部とを有し、
前記温度測定部が、前記敷設経路に沿った前記光ファイバの伝達関数と前記補正温度分布との畳み込みと、前記測定温度分布との二乗誤差が補正の度に小さくなるように該測定温度分布に対する補正を逐次的に複数回行うと共に、各回の補正の度に前記敷設経路の特定点での補正後の温度を、該特定点での推定温度に置き換えることを特徴とする温度測定システム。
【請求項２】
前記特定点は、前記光ファイバが重複して配置された区間内に存在する複数の温度測定点であり、
前記推定温度は、前記補正温度分布における前記複数の温度測定点の平均温度であることを特徴とする請求項１に記載の温度測定システム。
【請求項３】
前記特定点は、前記敷設経路において一定温度に保持された区間内に存在する複数の温度測定点であり、
前記推定温度は、前記測定温度分布において、前記複数の測定点のうちの一つにおける温度、又は前記複数の測定点の平均温度であることを特徴とする請求項１に記載の温度測定システム。
【請求項４】
前記区間の長さは、前記光ファイバの伝達関数の３番目の零点の絶対値以上の長さであることを特徴とする請求項３に記載の温度測定システム。
【請求項５】
前記温度測定エリアの中に、温度が所定温度以上となることが既知の部分がある場合に、該部分での補正後の温度が前記所定温度よりも低くなったときに該部分での前記補正後の前記温度を前記所定温度に置き換えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の温度測定システム。
【請求項６】
前記温度測定エリアの中に、温度が所定温度以下となることが既知の部分がある場合に、該部分での補正後の温度が前記所定温度よりも高くなったときに該部分での前記補正後の前記温度を前記所定温度に置き換えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の温度測定システム。
【請求項７】
前記温度計側エリアは、計算機室内で複数の計算機を収容したラック内の領域を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の温度測定システム。
【請求項８】
前記光ファイバは、前記ラックの排気側の扉に沿って配置されることを特著とする請求項７に記載の温度測定システム。
【請求項９】
前記光ファイバは、前記ラックの外側に巻回部を有すると共に、前記ラック内に収納された前記計算機の排気口に対応する位置に巻回部を有することを特徴とする請求項７に記載の温度測定システム。
【請求項１０】
温度測定エリアに敷設された光ファイバにレーザ光を入射し、前記光ファイバ内での前記レーザ光の後方散乱光を検出して、前記光ファイバの敷設経路に沿った前記温度測定エリアの温度の測定温度分布を取得するステップと、  前記測定温度分布を補正して補正温度分布を取得するステップとを有し、
前記補正温度分布を取得するステップにおいて、前記敷設経路に沿った前記光ファイバの伝達関数と前記補正温度分布との畳み込みと、前記測定温度分布との二乗誤差が補正の度に小さくなるように該測定温度分布に対する補正を逐次的に複数回行うと共に、各回の補正の度に前記敷設経路の特定点での補正後の温度を該特定点での推定温度に置き換えることを特徴とする温度測定方法。
【請求項１１】
前記補正温度分布を取得するステップにおいて、前記二乗誤差の減少量が所定値以下になったところで前記補正を終了することを特徴とする請求項１０に記載の温度測定方法。
【請求項１２】
前記特定点は、前記光ファイバが重複して配置された区間内に存在する複数の温度測定点であり、
前記推定温度は、前記補正温度分布における前記複数の温度測定点の平均温度であることを特徴とする請求項１０に記載の温度測定方法。
【請求項１３】
前記特定点は、前記敷設経路において一定温度に保持された区間内に存在する複数の温度の測定点であり、
前記推定温度は、前記測定温度分布において、前記複数の測定点のうちの一つにおける温度、又は前記複数の測定点の平均温度であることを特徴とする請求項１０に記載の温度測定方法。
【請求項１４】
前記温度測定エリアの中に温度が所定温度以上となることが既知の部分がある場合に、該部分での補正後の温度が前記所定温度よりも低くなったときに該部分での前記補正後の前記温度を前記所定温度に置き換えることを特徴とする請求項１０に記載の温度測定方法。
【請求項１５】
前記温度測定エリアの中に温度が所定温度以下となることが既知の部分がある場合に、該部分での補正後の温度が前記所定温度よりも高くなったときに該部分での前記補正後の前記温度を前記所定温度に置き換えることを特徴とする請求項１０に記載の温度測定方法。
【請求項１６】
光ファイバ内に入射したレーザ光の後方散乱を検出して前記光ファイバの敷設経路に沿った温度計測エリアの測定温度分布を取得すると共に、該測定温度分布を補正して補正温度分布を算出する温度測定部を有し、
前記温度測定部が、前記敷設経路に沿った前記光ファイバの伝達関数と前記補正温度分布との畳み込みと、前記測定温度分布との二乗誤差が補正の度に小さくなるように該測定温度分布に対する補正を逐次的に複数回行うと共に、各回の補正の度に前記敷設経路の特定点での補正後の温度を、該特定点での推定温度に置き換えることを特徴とする温度測定装置。
【請求項１７】
前記特定点は、前記光ファイバが重複して配置された区間内に存在する複数の温度測定点であり、
前記推定温度は、前記補正温度分布における複数の温度測定点の平均温度であることを特徴とする請求項１６に記載の温度測定装置。
【請求項１８】
前記特定点は、前記敷設経路において一定温度に保持された区間内に存在する複数の温度測定点であり、
前記推定温度は、前記測定温度分布において、複数の測定点のうちの一つにおける温度、又は前記複数の測定点の平均温度であることを特徴とする請求項１６に記載の温度測定装置。
【請求項１９】
前記区間の長さは、前記光ファイバの伝達関数の３番目の零点の絶対値以上の長さであることを特徴とする請求項１６に記載の温度測定装置。
【請求項２０】
前記温度測定エリアの中に、温度が所定温度以上となることが既知の部分がある場合に、該部分での補正後の温度が前記所定温度よりも低くなったときに該部分での前記補正後の前記温度を前記所定温度に置き換えることを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載の温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度測定システム及び温度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
計算機室やインターネットデータセンター（ＩＤＣ）では、サーバ等の電子機器の高密度化に伴い電子機器の発熱量が急速に増大する傾向にあり、その電子機器を適切に冷却することが望まれる。【０００３】
電子機器を冷却する方法としては、例えば、過度の熱だまりが発生するのを防止するために室内の気流を制御する方法や、空調により室内を冷却する方法がある。【０００４】
これらの方法によって室内の冷却状態を常に最適に保つには、室内の温度計側ポイントを常時モニタリングするのが有効である。特に、室内の三次元的な温度分布が把握できれば、その温度分布を利用して空調等を制御し、室内の冷却状態を最適に保つことができる。【０００５】
そのような温度分布を測定する方法として、温度センサに光ファイバを用いた方法が知られている。【０００６】
但し、光ファイバを用いた温度測定では、広い範囲の温度を高い精度で測定することは比較的容易であるものの、データセンター内のサーバ等のように狭い範囲の温度を高い精度で測定する方法は確立されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２８７４８号公報
【特許文献２】特開平６−１０９５５７号公報
【非特許文献１】株式会社富士通研究所  PRESS RELEASE  「データセンター向けリアルタイム多点温度測定技術を開発」  ２００８年４月４日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
温度測定システムと温度測定方法において、温度を高精度で測定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下の開示の一観点によれば、レーザ光を出力するレーザ光源と、温度測定エリアに敷設され、前記レーザ光が入射する光ファイバと、前記光ファイバ内に入射した前記レーザ光の後方散乱光を検出して前記光ファイバの敷設経路に沿った前記温度測定エリアの温度の測定温度分布を取得すると共に、該測定温度分布を補正して補正温度分布を算出する温度測定部とを有し、前記温度測定部が、前記敷設経路に沿った前記光ファイバの伝達関数と前記補正温度分布との畳み込みと、前記測定温度分布との二乗誤差が補正の度に小さくなるように該測定温度分布に対する補正を逐次的に複数回行うと共に、各回の補正の度に前記敷設経路の特定点での補正後の温度を、該特定点での推定温度に置き換える温度測定システムが提供される。【００１０】
また、その開示の別の観点によれば、温度測定エリアに敷設された光ファイバにレーザ光を入射し、前記光ファイバ内での前記レーザ光の後方散乱光を検出して、前記光ファイバの敷設経路に沿った前記温度測定エリアの温度の測定温度分布を取得するステップと、前記測定温度分布を補正して補正温度分布を取得するステップとを有し、前記補正温度分布を取得するステップにおいて、前記敷設経路に沿った前記光ファイバの伝達関数と前記補正温度分布との畳み込みと、前記測定温度分布との二乗誤差が補正の度に小さくなるように該測定温度分布に対する補正を逐次的に複数回行うと共に、各回の補正の度に前記敷設経路の特定点での補正後の温度を該特定点での推定温度に置き換える温度測定方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
開示の温度測定システムと温度測定方法によれば、測定温度分布に対する補正を逐次的に行い、各回の補正の度に光ファイバの敷設経路の特定点での補正後の温度を該特定点での推定温度に置換することで、補正温度分布が実温度分布に近づくことが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本実施形態が適用される計算機室の構造を示す模式図である。
【図２】図２は、光ファイバの敷設例を示す断面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る温度測定システムの構成を示す模式図である。
【図４】図４は、光ファイバで後方散乱した光のスペクトルを示す図である。
【図５】図５は、ラマン散乱光の強度の時系列分布の一例を示す図である。
【図６】図６は、図５のラマン散乱光の強度の時系列分布を基にＩ1／Ｉ2比を時間毎に計算して得られた図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る温度計側システムを用いて得られた測定温度分布を示す図である。
【図８】図８は、ステップ型の実温度分布から得られる温度計側システムの伝達関数である。
【図９】図９は、伝達関数をフーリエ変換して得られた関数を示す図である。
【図１０】図１０は、比較的高い空間周波数で温度が変化する実温度分布を本実施形態に係る温度測定システムで測定し、それにより得られた測定温度分布を示す図である。
【図１１】図１１は、測定温度分布の補正に使用される逆フィルタの一例を示す図である。
【図１２】図１２は、逆フィルタを測定温度分布に作用させることにより、該測定温度分布を補正して得られた補正温度分布を示す図である。
【図１３】図１３は、本実施形態において測定温度分布の補正に有用な光ファイバの敷設例を示す断面図である。
【図１４】図１４は、光ファイバのうち、加熱中心を基準にして−１ｍ〜１ｍの区間を５５℃に加熱し、それ以外の区間の温度を室温（約２３℃）に維持した場合に、本実施形態に係る温度測定システムにより得られた測定温度分布を示す図である。
【図１５】図１５は、本実施形態において、熱源からの影響を考慮した光ファイバの敷設長を示す模式図である。
【図１６】図１６は、本実施形態に係る温度測定方法について示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、本実施形態に係る温度測定システムにより得られた測定温度分布を示す図である。
【図１８】図１８は、本実施形態に係る温度測定システムにより、測定温度分布に対して補正を１回行ったときの補正温度分布を示す図である。
【図１９】図１９は、本実施形態に係る温度測定システムで補正を１回行った後、特定点での温度を置き換えたときの補正温度分布を示す図である。
【図２０】図２０は、本実施形態に係る温度測定システムにより、測定温度分布に対して補正を１００回行ったときの補正温度分布を示す図である。
【図２１】図２１は、比較例による補正結果を示す図である。
【図２２】図２２は、実施例１における光ファイバの敷設状態を示す模式図である。
【図２３】図２３は、実施例１において、熱電対により測定した温度分布と、光ファイバ温度計測システムにより測定した温度分布（補正前）及び本実施形態による補正後の温度分布を示す図である。
【図２４】図２４は、実施例２における光ファイバの敷設状態を示す模式図である。
【図２５】図２５は、実施例２において、熱電対により測定した温度分布と、光ファイバ温度計測システムにより測定した温度分布（補正前）及び本実施形態による補正後の温度分布を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。【００１４】
図１は、本実施形態が適用される計算機室の構造を示す模式図である。【００１５】
計算機室の室内は、機器設置エリア１０と、フリーアクセスフロア１５とに大別される。【００１６】
このうち、機器設置エリア１０には、複数のサーバラック１１が配置され、各ラック１１にはブレードサーバ等の複数の計算機が収納されている。また、各サーバラック１１の間には、管理者が通行するための通路や計算機の管理の際に用いられる管理スペースが設けられる。【００１７】
一方、フリーアクセスフロア１５は、機器設置エリア１０の床下に設けられている。このフリーアクセスフロア１５には、各ラック１１に接続される電力ケーブルや通信ケーブル等の各種ケーブル１６がケーブルダクト１７に収納された状態で配置される。【００１８】
そのフリーアクセスフロア１５には空調機１９から冷風が供給されており、機器設置エリア１０の床１２に開口された通風口（グリル）１２ａからその冷風が機器設置エリア１０内に供給され、その冷風によって各ラック１１内の計算機が冷却されることになる。【００１９】
このような計算機室においては、空調機１９における空調エネルギを低減するのが望まれる。そのため、機器設置エリア１０やフリーアクセスフロア１５に複数の温度計側ポイントを設け、各ポイントにおける温度を常時モニタリングし、これにより得られた温度分布に応じて空調機１９の風量等をリアルタイムに制御するのが好ましい。【００２０】
そのようにリアルタイムに温度を計測する多点温度計側方法として、光ファイバに赤外線レーザパルスを入射した際に発生するラマン散乱光の強度変化から、光ファイバ自身の温度を多点で測る方法がある。【００２１】
図２は、その光ファイバの敷設例を示す断面図である。【００２２】
図２に示されるように、光ファイバ２４は、冷風によって常時ほぼ一定の温度に維持されているフリーアクセスフロア１５からサーバラック１１内およびその近傍に導入される。サーバラック１１内およびその近傍においては、特に温度を測定したいポイントであるラック１１の吸気口近傍や排気口近傍を通るように光ファイバ２４が敷設される。【００２３】
図３は、その光ファイバ２４を用いた温度測定システム２０の構成を示す模式図である。また、図４は、光ファイバ２４で後方散乱した光のスペクトルを示す図である。【００２４】
図３に示すように、この温度計側システム２０は、レーザ光源２１と、レンズ２２ａ、２２ｂと、ビームスプリッタ２３と、光ファイバ２４と、波長分離部２５と、光検出器２６と、温度測定部２７とを有する。【００２５】
レーザ光源２１からは、所定のパルス幅のレーザ光が一定の周期で出力される。このレーザ光は、レンズ２２ａ、ビームスプリッタ２３及びレンズ２２ｂを通って光ファイバ２４の光源側端部から光ファイバ２４内に進入する。なお、図２において、符号２４ａは光ファイバ２４のクラッドを示し、符号２４ｂは光ファイバ２４のコアを示している。【００２６】
光ファイバ２４内に進入した光の一部は、光ファイバ２４の材料分子により後方散乱される。後方散乱光には、図３に示すように、レイリー（Rayleigh）散乱光と、ブリルアン（Brillouin）散乱光と、ラマン（Raman）散乱光とが含まれる。レイリー散乱光は入射光と同一波長の光であり、ブリルアン散乱光及びラマン散乱光は入射波長からシフトした波長の光である。【００２７】
ラマン散乱光には、入射光よりも長波長側にシフトしたストークス光と、入射光よりも短波長側にシフトした反ストークス光とがある。ストークス光及び反ストークス光のシフト量はレーザ光の波長や光ファイバ２４の材料に依存するが、通常は５０ｎｍ程度である。また、ストークス光は温度による変化量が小さく、反ストークス光は温度による変化量が大きい。すなわち、ストークス光は温度依存性が小さく、反ストークス光は温度依存性が大きいということができる。【００２８】
これらの後方散乱光は、図３に示すように、光ファイバ２４を戻って光源側端部から出射する。そして、その後方散乱光はレンズ２２ｂを透過し、ビームスプリッタ２３により反射されて、波長分離部２５に進入する。【００２９】
波長分離部２５は、波長に応じて光を透過又は反射するビームスプリッタ３１ａ、３１ｂ、３１ｃと、特定の波長の光のみを透過する光学フィルタ３３ａ、３３ｂ、３３ｃを有する。更に、その波長分離部２５は、光学フィルタ３３ａ、３３ｂ、３３ｃを透過した光をそれぞれ光検出器２６の受光部２６ａ、２６ｂ、２６ｃに集光する集光レンズ３４ａ、３４ｂ、３４ｃを有する。【００３０】
波長分離部２５に入射した光は、ビームスプリッタ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ及び光学フィルタ３３ａ、３３ｂ、３３ｃによりレイリー散乱光、ストークス光及び反ストークス光に分離され、光検出器２６の受光部２６ａ、２６ｂ、２６ｃに入力される。その結果、受光部２６ａ、２６ｂ、２６ｃからはレイリー散乱光、ストークス光及び反ストークス光の強度に応じた信号が出力される。【００３１】
そして、パーソナルコンピュータ等の温度測定部２７は、光検出器２６から出力された上記の信号に基づいて、光ファイバ２４の敷設経路に沿った測定温度分布を取得する共に、その測定温度分布を後述のように補正する。【００３２】
なお、光検出器２６に入力される後方散乱光のパルス幅は光ファイバ２４の長さに関係する。そのため、レーザ光源２１から出力されるレーザパルスの間隔は、各レーザパルスによる後方散乱光が重ならないように設定される。また、レーザ光のパワーが高すぎると誘導ラマン散乱状態になって正しい計測ができなくなるおそれがある。そのため、誘導ラマン散乱状態にならないように、レーザ光源２１のパワーを制御するのが好ましい。【００３３】
前述したように、ストークス光は温度依存性が小さく、反ストークス光は温度依存性が大きいので、両者の比により後方散乱が発生した位置の温度を評価することができる。ストークス光及び反ストークス光の強度比は、入射光の角周波数をω0、光ファイバ中のオプティカルフォノンの角周波数をωk、プランク定数をｈ、ボルツマン定数をｋ、温度をＴとしたときに、以下の（１）式により表される。【００３４】
【数１】
2010125712.tif 000003
【００３５】
すなわち、ストークス光及び反ストークス光の強度比がわかれば、（１）式から後方散乱が発生した位置の温度を算出することができる。【００３６】
ところで、光ファイバ２４内で発生した後方散乱光は、光ファイバ２４を戻る間に減衰する。そのため、後方散乱が発生した位置における温度を正しく評価するためには、光の減衰を考慮することが必要である。【００３７】
図５は、横軸に時間をとり、縦軸に光検出器の受光部から出力される信号強度をとって、ラマン散乱光の強度の時系列分布の一例を示す図である。光ファイバ２４にレーザパルスを入射した直後から一定の間、光検出器２６にはストークス光及び反ストークス光が検出される。光ファイバ２４の全長にわたって温度が均一の場合、レーザパルスが光ファイバ２４に入射した時点を基準とすると、信号強度は時間の経過とともに減少する。この場合、横軸の時間は光ファイバ２４の光源側端部から後方散乱が発生した位置までの距離を示しており、信号強度の経時的な減少は光ファイバ２４による光の減衰を示している。【００３８】
光ファイバ２４の長さ方向にわたって温度が均一でない場合、例えば長さ方向に沿って高温部及び低温部が存在する場合は、ストークス光及び反ストークス光の信号強度は一様に減衰するのではなく、図５に示すように信号強度の経時変化を示す曲線に山及び谷が現れる。図５において、ある時間ｔにおける反ストークス光の強度をＩ1、ストークス光の強度をＩ2とする。【００３９】
図６は、図５のラマン散乱光の強度の時系列分布を基にＩ1／Ｉ2比を時間毎に計算し、且つ図５の横軸（時間）を距離に換算し、縦軸（信号強度）を温度に換算した結果を示す図である。この図６に示すように、反ストークス光とストークス光との強度比（Ｉ1／Ｉ2）を計算することにより、光ファイバ２４の長さ方向における温度分布を測定することができる。【００４０】
なお、後方散乱が発生した位置におけるラマン散乱光（ストークス光及び反ストークス光）の強度は温度により変化するが、レイリー散乱光の強度の温度依存性は無視できるほど小さい。従って、レイリー散乱光の強度から後方散乱が発生した位置を特定し、その位置に応じて光検出器で検出したストークス光及び反ストークス光の強度を補正することが好ましい。【００４１】
次に、このような光ファイバを用いた温度計側システム２０の問題点について検討する。【００４２】
図７は、温度計側システム２０を用いて得られた測定温度分布を示す図である。【００４３】
この例では、光ファイバ２４の所定部分２４ａを５５℃の湯の中に浸すことで、室温から５５℃の温度に立ち上がるステップ型の実温度分布を与えた。なお、所定部分２４ａの長さは、０．５ｍ、１．０ｍ、２．０ｍの三種類とした。【００４４】
図７に示すように、各測定温度分布は、実温度分布に対して重み付き移動平均を作用させたなまった形状となる。このことから、上記の温度計側システム２０は、低い空間周波数応答しかもたない、すなわち位置分解能が悪いことが理解できる。【００４５】
図８は、図７のステップ型の実温度分布から得られる温度計側システム２０の伝達関数ｈであって、横軸が加熱中心からの距離を示し、縦軸が温度の相対強度を示す。【００４６】
この伝達関数ｈをフーリエ変換すると、図９のような形状の関数ｇが得られる。【００４７】
図９に示されるように、関数ｇのパワースペクトルは、空間周波数が約０．６ｍ-1以上の領域において非常に小さい値となっている。このことから、上記の温度計側システム２０は、空間周波数が約０．６ｍ-1以上の領域を遮断するローパスフィルタとして機能し、この領域における周波数情報の大部分を失ってしまうことが分かる。【００４８】
温度測定エリアが、トンネルや高炉といった大規模なものである場合には、光ファイバの敷設経路に沿って長い周期で実温度が変化するので、温度測定システムに高精度な位置分解能は要求されない。【００４９】
しかし、サーバラック１１内およびその近傍のように、光ファイバ２４の敷設経路に沿って短い周期で実温度が変化する場合には、高い空間周波数成分が実温度分布に含まれているため、上記のようにローパスフィルタがかかった状態では温度分布を高精度に測定するのが難しい。【００５０】
図１０は、比較的高い空間周波数で温度が変化する実温度分布を温度測定システム２０で測定し、それにより得られた測定温度分布を示す図である。【００５１】
なお、図１０における実温度分布は、熱電対による温度の測定値分布である。【００５２】
図１０に示されるように、測定温度分布は、実温度分布をローパスフィルタに通して重み付け移動平均したような形状になる。【００５３】
このことから、温度測定エリアの高精度な温度分布を得るには、温度測定システム２０の測定温度分布をそのまま利用することはできず、当該測定温度分布を適切に補正して実温度分布に近づける必要があることが理解できる。【００５４】
そのように測定温度分布を補正する方法としては、例えば、ローパスフィルタの逆操作となる逆フィルタ、すなわちハイパスフィルタを測定温度分布に対して作用させる方法がある。【００５５】
図１１は、そのような逆フィルタの特性を示す図である。【００５６】
なお、この逆フィルタは、空間周波数が０．６ｍ-1以上の領域において測定温度分布にノイズがある場合に、そのノイズの増幅を低減することを想定して設計されている。【００５７】
図１２は、この逆フィルタを図１０の測定温度分布に作用させることにより、該測定温度分布を補正して得られた補正温度分布を示す図である。【００５８】
図１２に示すように、逆フィルタを用いて補正を行うと、補正をしない場合と比較してピークが鋭く現れるようにはなるが、実温度分布を精度良く回復できているとは言い難い。【００５９】
また、ローパスフィルタの作用によって失われる空間周波数領域の周波数成分のパワースペクトルが、測定時のノイズに含まれるその空間周波数領域の周波数成分のパワースペクトルよりも小さいと、その周波数成分は逆フィルタでは良好に回復できない。【００６０】
このように、測定温度分布に単に逆フィルタを作用させただけでは、測定温度分布において失われた空間周波数成分を回復するのは難しい。【００６１】
そこで、本実施形態では、以下のようにして測定温度分布を補正してそれを実温度分布に近づける。【００６２】
図１３は、測定温度分布の補正に有用な光ファイバ２４の敷設例を示す断面図である。【００６３】
図１３に示すように、この敷設例では、床１２の下で冷風により温度が一定に保たれているフリーアクセスフロア１５に、光ファイバ２４の第１の巻回部２４ｘと第２の巻回部２４ｙとを設ける。【００６４】
そして、サーバラック１１の排気口１１ａの近傍には、光ファイバ２４の第３の巻回部２４ｚが設けられる。排気口１１ａは、発熱した計算機によって熱せられた風が排気される部分であり、第３の巻回部２４ｚはその熱風によって室温よりも高い温度に加熱されることになる。【００６５】
また、図中のサーバラック１１とその他のラック１１のそれぞれの内部及びその近傍においては、第３の巻回部２４ｚへの往復路が同一の経路となるように光ファイバ２４が敷設される。【００６６】
各巻回部２４ｘ、２４ｙ、２４ｚの直径は特に限定されないが、その下限については光ファイバ２４に許容される最小曲げ半径（約１５ｍｍ）の２倍とするのが好ましい。【００６７】
一方、各巻回部２４ｘ、２４ｙ、２４ｚの直径の上限については、空間的に同一の温度とみなせる領域に巻回部が収まる直径、例えば４５ｍｍとするのが好ましい。このようにすると、光ファイバ２４の敷設経路のうち、各巻回部２４ｘ、２４ｙ、２４ｚに巻かれている区間は、一定の温度に保持されているとみなすことができる。【００６８】
例えば、第１の巻回部２４ｘと第２の巻回部２４ｙに巻かれている区間の光ファイバ２４は、フリーアクセスフロアの温度に保持されているとみなせる。そして、第３の巻回部２４ｚに巻かれている区間の光ファイバ２４は、放熱口１１ａ付近の温度に保持されているとみなせる。【００６９】
また、光ファイバ２４の敷設経路のうち、第１の巻回部２４ｘと第２の巻回部２４ｙに巻かれる区間の長さについても特に限定されないが、本実施形態では以下のようにしてその区間の長さを定める。【００７０】
図１４は、光ファイバ２４のうち、加熱中心を基準にして−１ｍ〜１ｍの区間を５５℃に加熱し、それ以外の区間の温度を室温（約２３℃）に維持した場合に、温度測定システム２０により得られた測定温度分布を示す図である。【００７１】
図１４に示されるように、測定温度分布は、加熱されている−１ｍ〜１ｍの区間の外側に裾野部分を有し、当該部分の測定温度は実温度である室温に等しくならない。これは、光ファイバの敷設経路の二点間に温度差があると、その温度差によって各点での温度測定結果が影響を受けるためである。【００７２】
そのような実温度と測定温度との乖離は、温度測定ポイントが加熱されている領域から離れるほど小さくなる。【００７３】
例えば、図８に示した伝達関数ｈによれば、原点から数えて３番目の零点Ｘ3（＝３．３ｍ）付近では、伝達関数ｈが実質的に０に収束しており、当該零点付近の測定温度は原点にある熱源の影響を受けていないことが理解される。【００７４】
よって、図１３の光ファイバ２４の敷設経路のうち、巻回部２４ｘ、２４ｙのそれぞれに巻かれる区間の長さを零点Ｘ3の絶対値以上とすれば、当該区間の外側の敷設経路に熱源があっても、その区間には熱源の影響を受けない巻回部２４ｘ、２４ｙでの実温度に相当する温度測定点が存在することになる。【００７５】
図１５は、そのような熱源からの影響を考慮した光ファイバ２４の敷設長を示す模式図である。【００７６】
図１５の例では、隣接するサーバラック１１間の光ファイバ２４の長さをＤ1、光ファイバ２４が各巻回部２４ｘ、２４ｙからフリーアクセスフロア１５より高温部である床１２の上の領域に入るまでの長さをＤ2としている。【００７７】
この場合、熱源はサーバラック１１内の計算機である。また、光ファイバ２４の敷設経路のうち、フリーアクセスフロア１５内にある区間Ｇは、冷風によって温度が一定に保持されているとみなせる。【００７８】
なお、この例では、区間Ｇを各巻回部２４ｘ、２４ｙ毎に割り当て、区間Ｇの始点を床１２、終点を隣接するラック１１の中点Ｐとしている。【００７９】
その区間Ｇにおける光ファイバ２４の長さＬは、各巻回部２４ｘ、２４ｙに巻かれた部分の光ファイバ２４の長さをＤ3とすると、Ｄ1／２＋Ｄ2＋Ｄ3となる。この長さＬを上記した伝達関数ｈの零点Ｘ3の絶対値以上にすれば、当該区間Ｇにはサーバラック１１内の計算機の熱の影響を受けない温度測定点、例えば中点Ｐが存在する。【００８０】
よって、その区間Ｇ内に温度の測定点が複数ある場合、そのうちの一つの測定点、例えば中点Ｐでの温度と区間Ｇ内の残りの測定点との温度とが同一であると推定できる。【００８１】
後述のように、本実施形態ではこのような区間Ｇでの測定温度の同一性を利用して、測定温度分布の補正を行う。【００８２】
各長さＤ1、Ｄ2、Ｄ3は、区間Ｇにおける光ファイバ２４の長さＬが伝達関数ｈの零点Ｘ3の絶対値（３．３ｍ）以上になるようになるものであれば特に限定されない。本例では、Ｄ1を１．０ｍ、Ｄ2を０．５ｍ、Ｄ3を２．３ｍとすることで、長さＬを３．３ｍにし、当該長さＬを伝達関数ｈの零点Ｘ3の絶対値（３．３ｍ）以上にする。【００８３】
図１５に示した光ファイバ２４の敷設例には、上記した区間Ｇでの測定温度の同一性の他に、次のような性質もある。【００８４】
例えば、サーバラック１１の内部および近傍においては、第３の巻回部２４ｚへの往復路が同一の経路となるように光ファイバ２４が敷設されるので、当該経路には同一の温度とみなすことができる光ファイバ２４の重複点Ｈ1、Ｈ2が存在する。【００８５】
よって、測定温度分布の補正時において、重複点Ｈ1、Ｈ2の補正温度は同一温度であるという条件を付け加えることができる。【００８６】
同様の理由により、第３の巻回部２４ｚにおける光ファイバ２４の任意の点についても、温度が実質的に同一の重複点Ｋiとみなすことができ、各重複点Ｋiでの補正温度は同一温度であるという条件を付け加えることができる。【００８７】
以下に、これらの性質を利用した温度測定システム２０による温度測定方法について説明する。【００８８】
その温度測定システム２０による温度測定エリアは、機器設置エリア１０とフリーアクセスフロア１５であり、特にサーバラック１１内およびその近傍の領域の温度測定に重点がおかれる。【００８９】
図１６は、本実施形態に係る温度測定方法について示すフローチャートである。そのフローチャートにおける各ステップは、既述の温度測定部２７において行われるものである。【００９０】
最初のステップＳ１では、温度測定システム２０を用い、図１７に示すような光ファイバ２４の敷設経路に沿った温度測定エリアの温度の測定温度分布を取得する。【００９１】
図１７の横軸は、光ファイバ２４の端部からの距離を示し、縦軸は温度測定システム２０で測定された温度を示す。【００９２】
この例では、光ファイバ２４の複数の温度測定点で温度を測定し、各温度測定点同士の間隔を０．１ｍとした。更に、その温度測定点のいくつかには、実温度を測定するための熱電対を併設した。【００９３】
図１７に示されるように、温度測定システム２０で得られた測定温度分布は、熱電対による実温度分布と乖離している。【００９４】
そこで、次のステップＳ２では、次のようにして測定温度分布を補正してそれを実分布に近づけるようにする。【００９５】
まず、測定温度分布を次の式（２）のように表す。【００９６】
【数２】
2010125712.tif 000004
【００９７】
ここで、成分ｙkにおける添え字ｋは光ファイバの敷設経路に沿った測定点を表し、成分ｙkは当該測定点ｋにおける温度測定値から温度変化のない領域の温度測定値(図１５に挙げた例では中点Ｐにおける温度値ＴAB)を差し引いた値を示す。【００９８】
また、実温度分布を次の式（３）のように表す。【００９９】
【数３】
2010125712.tif 000005
【０１００】
式（２）と同様に、成分ｘiにおける添え字ｉは測定点を表し、成分ｘiは当該測定点ｉにおける実温度から温度変化のない領域の温度測定値（図１５に挙げた例では中点Ｐにおける温度値ＴAB）を差し引いた値を示す。【０１０１】
このとき、測定温度分布ｙは、実温度分布ｘと伝達関数ｈとのコンボリューション（畳み込み）として、次の式（４）のように表すことができる。【０１０２】
【数４】
2010125712.tif 000006
【０１０３】
ただし、ｉの範囲は、添字であるk-iが０以上であることを満たす範囲である。【０１０４】
また、これを成分毎に次の式（５）のように書くこともできる。【０１０５】
【数５】
2010125712.tif 000007
【０１０６】
式（５）によれば、伝達関数の各成分ｈi-jは、式（５）をｈjについての連立方程式として見て、最小二乗法等を用いて算出することができる。【０１０７】
伝達関数の各成分ｈi-jを求める際の実温度分布ｘと測定温度分布ｙとしては、例えば、図１４に示したようなステップ型の実温度分布と、これに対応した測定温度分布とを使用し得る。【０１０８】
なお、伝達関数ｈは、光ファイバ２４が群遅延特性を有しているため、光源からの距離に応じて変化する。そのため、光ファイバ２４の全長にわたって伝達関数ｈを一義的に定義することはできない。しかし、光ファイバ２４の短い区間であれば、光ファイバ２４における光信号の損失や遅延は一様であるとみなし、当該区間において伝達関数ｈを一義的に定義することができる。【０１０９】
また、伝達関数ｈは、光源からの距離だけではなく光ファイバ２４の材料や入射レーザのパルス波形、及び光検出器２６のパルス応答特性によっても異なる。よって、伝達関数の各成分ｈi-jを求める場合は、実際に温度を計測するときと同じ条件にしたがっての各成分ｈi-jを求めるのが好ましい。【０１１０】
ところで、式（４）において温度変化の存在する領域に注目して考えると、その前後の領域は温度変化のない領域となりそれらの各成分ｘi, ｙkは０であり、式（４）において計算に必要のない意味のないものとなる。そこで、式（３）の各成分から、温度変化の存在する注目領域前後の０である成分全てを除いたもののみを集めた列ベクトルを次の式（６）のように表す。【０１１１】
【数６】
2010125712.tif 000008
【０１１２】
また、測定温度分布についても同様に、温度変化のない領域の各成分０は計算に必要ない意味のないものなので、式（２）の各成分から温度変化の存在する注目領域前後の０である成分全てを除いたもののみを集めた列ベクトルを次の式（７）のように表す。【０１１３】
【数７】
2010125712.tif 000009
【０１１４】
式（６）、（７）の列ベクトルの成分の個数はそれぞれｎ＋１、ｍ＋１であるが、ｍ、ｎについてはｍの方がｎよりも大きくなる。これは、図１４に示したように、測定温度分布は実温度分布よりも横方向に広がるため、０でない成分の個数は測定温度分布のほうが多くなるためである。【０１１５】
式（６）、（７）のように、実温度分布ｘと測定温度分布ｙとを有限次元の列ベクトルとし、式（５）を次の式（８）の形式で表した場合、[Ｈ]は伝達関数ｈを基に構成され（ｍ＋１）×（ｎ＋１）個の有限個の成分を持つ。このように構成した[Ｈ]を伝達関数の行列表示と呼ぶことにする。【０１１６】
【数８】
2010125712.tif 000010
【０１１７】
但し、式（８）の列ベクトルｘ、ｙの次元は、式（６）、（７）のように有限次元である。【０１１８】
式（８）において、ｙの各成分ｙiは温度測定により得られたｍ＋１個の値であり、[Ｈ]は連立方程式の（ｍ＋１）×（ｎ＋１）の計数行列とみなすことができる。上記したようにｍ＞ｎなる関係があるから、この連立方程式をｘについて一意に解くことはできない。【０１１９】
そこで、本実施形態では次の式（９）のような二乗誤差ｅを考える。【０１２０】
【数９】
2010125712.tif 000011
【０１２１】
なお、式（９）の列ベクトルＸは、実温度分布と同様に、次の式（１０）のような成分をもつｎ次元のベクトルである。【０１２２】
【数１０】
2010125712.tif 000012
【０１２３】
式（９）のｅを小さくする分布Ｘは、近似的に式（８）も満たす。そして、式（９）のｅが小さくなるほど近似の精度が上がり、分布Ｘが実温度分布ｘに近づくことになる。以下では、分布Ｘのことを測定温度分布ｙの補正温度分布と呼ぶことにする。これによれば、式（９）は、敷設経路に沿った光ファイバ２４の伝達関数ｈと補正温度分布Ｘとの畳み込みと、測定温度分布ｙとの二乗誤差ｅを算出する式ということができる。【０１２４】
その二乗誤差ｅがなるべく小さくなるような補正温度分布Ｘを求めるべく、式（９）から二乗誤差ｅの勾配ベクトル∂ｅ/∂Ｘを次の式（１１）により算出する。【０１２５】
【数１１】
2010125712.tif 000013
【０１２６】
この勾配ベクトル∂ｅ/∂Ｘが０になるようにＸの各成分Ｘiを決定するのが最小二乗法にあたる。【０１２７】
なお、測定時のノイズを考慮して式（１１）中の[Ｈ]t[Ｈ]の対角成分を微増させれば、ノイズの高周波成分の増幅を抑えマージン耐性を高められる。前述の逆フィルタによる補正（図１２参照）は、この最小二乗法で算出した補正に相当する。【０１２８】
ここで、勾配ベクトル∂ｅ/∂Ｘは二乗誤差ｅが増加する方向を示しているので、逆符号の方向−∂ｅ/∂Ｘへ進めば二乗誤差ｅは減少することになる。【０１２９】
そこで、本実施形態では、次の式（１２）のように逐次的にＸに対して補正を行う。【０１３０】
【数１２】
2010125712.tif 000014
【０１３１】
ここで、ｋは補正の反復回数を示し、Ｘ(k)は補正をｋ回行ったときの補正温度分布である。このＸ(k)は次の式（１３）のように成分表示できる。【０１３２】
【数１３】
2010125712.tif 000015
【０１３３】
そして、αは、式（１２）が収束するような正の修正計数であり、経験的に０．５〜１の範囲で選択され得る。以下ではαを０．５として計算を行う。【０１３４】
また、初期値であるＸ(0)はゼロベクトルであり、式（１２）における∂ｅ/∂Ｘの計算には、[Ｈ]t[Ｈ]の対角成分を微増させたものを用いた式（１１）を使用する。【０１３５】
本実施形態では、式（１２）を用いて反復計算を行うことにより、Ｘ(k)よりも更に二乗誤差ｅが小さくなる補正温度分布Ｘ(k+1)の算出を逐次的に複数回行う。【０１３６】
ところで、図１５を参照して説明したように、光ファイバ２４の敷設経路のうち、区間Ｇにおける複数の測定点ｉの温度は、中点Ｐでの温度と同一であると推定することができる。【０１３７】
そこで、本実施形態では、式（１２）による各回の補正計算の度に、区間Ｇ内の第１及び第２の巻回部２４ｘ、２４ｙに含まれる複数の測定点ｉに対応した成分Ｘi(k)を、中点Ｐでの測定温度に置き換える。式（６）、（７）を定義した際に説明したように、列ベクトルｘ、ｙ、Ｘの各成分は実際の値から中点Ｐでの測定温度ＴABを差し引いたものであるから、置き換えられた各成分Ｘi(k)の値は０（＝ＴAB−ＴAB）となる。【０１３８】
その測定温度ＴABから求められた０（＝ＴAB−ＴAB）は、測定温度分布ｙの複数の成分ｙiのうち、中点Ｐに相当する測定点での成分の値であり、区間Ｇにおける共通の推定温度としての意義を有する。【０１３９】
なお、区間Ｇにおける共通の推定温度は上記の温度０（＝ＴAB−ＴAB）に限定されない。例えば、各巻回部２４ｘ、２４ｙに含まれる実温度が測定される領域にある複数の測定点ｉに対応した測定温度分布ｙの複数の成分ｙiの平均値を当該測定点に共通の推定温度としてもよい。その場合、各巻回部２４ｘ、２４ｙに巻かれた部分の光ファイバ２４の長さＤ3を既述の２．３ｍよりも長くすることでこれらの巻回部２４ｘ、２４ｙに含まれる実温度が測定される領域に相当する測定点ｉの個数が増え、温度の推定精度が向上する。更に、このように長さＤ3を長くすることで、隣接するサーバラック１１の温度の影響を受け難くすることもできる。【０１４０】
また、図１５を参照して説明したように、各巻回部２４ｘ、２４ｙから第３の巻回部２４ｚへの往復の光ファイバ２４においては、同一温度とみなせる重複点Ｈ1、Ｈ2がある。よって、これらの重複点についても、式（１２）による補正計算の度に、各重複点Ｈ1、Ｈ2での補正温度分布の成分Ｘi1(k)、Ｘi2(k)を、これら重複点Ｈ1、Ｈ2のそれぞれの補正温度の平均値Ｘavg1（＝（Ｘi1(k)＋Ｘi2(k)）／２）に置き換える。その補正温度Ｘi1(k)、Ｘi2(k)は、補正温度分布Ｘ(k)の複数の成分Ｘi(k)のうち、各重複点Ｈ1、Ｈ2に相当する測定点ｉ1、ｉ2での成分の値であって、それらの平均値Ｘavg1は重複点Ｈ1、Ｈ2に共通の推定温度としての意義を有する。【０１４１】
更に、これと同様に、第３の巻回部２４ｚにある複数の重複点Ｋiについても、式（１２）による補正計算の度に、各重複点Ｋiでの測定温度分布の成分Ｘi(k)を、これら重複点Ｋiのそれぞれでの補正温度Ｘi(k)の平均値Ｘavg2に置き換える。上記と同様に、その補正温度Ｘi(k)は、補正温度分布Ｘ(k)の複数の成分Ｘi(k)のうち、各重複点Ｋiに相当する測定点ｉでの成分の値である。そして、それらの平均値Ｘavg1は、各重複点Ｋiに共通の推定温度としての意義を有する。【０１４２】
例えば、本実施形態では既述のように光ファイバ２４の温度測定点同士の間隔を０．１ｍとしているので、第３の巻回部２４ｚに巻かれた部分の光ファイバ２４の長さが０．５ｍのとき、重複点Ｋiの個数は５個（＝０．５ｍ／０．１ｍ）となる。よって、これらの重複点Ｋi-2、Ｋi-1、Ｋi、Ｋi+1、Ｋi+2での補正温度分布の成分Ｘi-2(k)、Ｘi-1(k)、Ｘi(k)、Ｘi+1(k)、Ｘi+2(k)を、補正計算の度にこれら各点のそれぞれの補正温度Ｘi-2(k)、Ｘi-1(k)、Ｘi(k)、Ｘi+1(k)、Ｘi+2(k)の平均値Ｘavg2（＝（Ｘi-2(k)＋Ｘi-1(k)＋Ｘi(k)＋Ｘi+1(k)＋Ｘi+2(k)）／５）で置き換える。【０１４３】
ところで、上述のように各巻回部２４ｘ、２４ｙのそれぞれにある複数の測定点ｉは、温度が同一の温度ＴABにあるとみなすことができる。式（６）、（７）を定義した際に述べたように、列ベクトルｘ、ｙ、Ｘの各成分は実際の温度の値からこのＴABを差し引いた値となっている。したがって、最終的な補正温度分布Ｔiomp_iを求めるためには、式（１２）について所要の反復回数（ｎ回）の計算が終了した後に次の式（１４）のように再び温度ＴABを加えればよい。【０１４４】
【数１４】
2010125712.tif 000016
【０１４５】
また、光ファイバ２４のうち、第１及び第２の巻回部２４ｘ、２４ｙは冷風により温度上昇が防がれているのに対し、これ以外の部分はフリーアクセスフロア１５よりも高温となる床１２の上にあるため巻回部２４ｘ、２４ｙよりも温度が下がることはない。【０１４６】
この条件を次の式（１５）のように表す。【０１４７】
【数１５】
2010125712.tif 000017
【０１４８】
そして、式（１２）によるｋ回目の計算でＸi(k)＜0となる成分があれば、その成分Ｘi(k)を０とした後、ｋ＋１回目の計算を行う。【０１４９】
このように、温度測定エリアの中に温度が所定温度以上となることが既知の部分がある場合に、式（１２）を用いた当該部分の補正後の温度が上記所定温度よりも低くなったとき、該部分での補正後の温度をその所定温度に置き換えて計算を簡略化するのが好ましい。【０１５０】
また、これとは逆に、温度測定エリアの中に温度が所定温度以下となることが既知の部分がある場合に、式（１２）を用いた当該部分の補正後の温度が上記所定温度よりも高くなったときにも、該部分での補正後の温度をその所定温度に置き換えるのが好ましい。【０１５１】
ステップＳ２では、このように式（１２）を用いて補正計算を繰り返し行い、二乗誤差ｅの減少量についての指標、例えばｅ(n)−ｅ(n-1)が所定値以下となったところのＸi(n)から最終的な補正温度分布Ｔiomp_iを求める。なお、ｅ(n)は、式（１２）による補正をｎ回行って得られたＸ(n)を用いて、式（９）から求められた二乗誤差である。【０１５２】
以上により、本実施形態に係る温度測定方法の主要ステップが終了したことになる。【０１５３】
この温度測定方法によれば、式（１２）を用いた各回の補正の度に、光ファイバ２４の敷設経路の特定点での補正温度分布Ｘi(k)を所定値に置き換えた。【０１５４】
例えば、区間Ｇについては中点Ｐでの測定温度０＝（ＴAB−ＴAB）に置き換え、重複点Ｈ1、Ｈ2については平均値Ｘavg1に置き換えた。そして、第３の巻回部２４ｚにある複数の重複点Ｋiについても平均値Ｘavg2に置き換えた。【０１５５】
次に、このような置き換えにより得られる利点について説明する。【０１５６】
図１８〜図２０は、補正後の測定温度分布を示す図であり、横軸は光ファイバ２４の端部からの距離を示し、縦軸は温度を示す。【０１５７】
図１８は、式（１２）による補正を１回行ったときの図である。この図１８に示すように、１回の補正では、実温度分布と補正温度分布との乖離が解消されていない。【０１５８】
図１９は、１回の補正の後に、各領域、区間Ｇ、及び各点Ｈ1、Ｈ2、Ｋiにおいて上記の置き換えを行ったときの図である。この図１９に示すように、置き換えが行われた部分の補正温度分布は、温度の値が実分布と略同じになる。【０１５９】
図２０は、そのような補正計算を１００回繰り返したときの図である。この図２０に示すように、補正計算を１００回行うと、補正温度分布は実温度分布に略一致するようになる。【０１６０】
図２１は、比較例による補正結果を示す図である。この比較例では、本実施形態とは異なり、光ファイバ２４の敷設経路の特定点での補正温度分布Ｘi(k)を所定値に置き換えずに、式（１２）による補正を１００回行った。図２１に示すように、比較例では実温度分布との乖離が解消されないのが分かる。【０１６１】
このように、本実施形態では式（１２）による補正計算の度に、光ファイバ２４の敷設経路の特定点での補正温度分布Ｘi(k)を所定値に置き換えることで、実温度分布に近い補正温度分布を得ることができるようになる。【０１６２】
これにより、サーバラック１１内のように光ファイバ２４の敷設経路に沿って短い周期で実温度が変化する場合であっても、温度測定を高精度に行うことができる。【０１６３】
そして、その温度測定結果を利用することで、空調機１９（図１参照）の風量をリアルタイムに制御してその空調エネルギを抑制しながら、機器設置エリア１０等の冷却状態を最適に保つことができる。【０１６４】
以下、本実施形態を用いてサーバラック内の温度分布を測定した実施例について説明する。【０１６５】
（実施例１）
図２２に示すように、サーバラック１１の排気側の扉に光ファイバ２４を敷設した。すなわち、フリーアクセスフロア内の同一箇所に光ファイバ２４の巻回部２４ｘ、２４ｙを配置し、巻回部２４ｘ、２４ｙ間の光ファイバ２４をラック１１内に引き出して排気扉に沿って下から上へ往復するように敷設した。図２２中の符号２４１は往路側の光ファイバを示し、符号２４２は復路側の光ファイバを示している。また、比較のために光ファイバ２４に沿って複数の熱電対を配置し、これらの熱電対によってもラック１１及びフリーアクセスフロアの温度分布を測定した。【０１６６】
図２３は、横軸に光ファイバ２４の長さ方向の位置をとり、縦軸に温度をとって、熱電対により測定した温度分布と、光ファイバ温度計測システム２０により測定した温度分布（補正前）及び本実施形態による補正後の温度分布を示す図である。ここでは、式（１２）を用いた補正を１００回繰り返し行い、補正の度に巻回部２４ｘ、２４ｙに対応する領域の測定点の温度を図１５の区間Ｇにおける中点Ｐに相当する測定点の温度に置き換えている。【０１６７】
図２３に示すように、補正後の温度分布は、熱電対により測定した温度分布とほぼ一致している。また、補正後の温度分布は、光ファイバの往路２４１と復路２４２との温度分布の違いを捉えることができている。【０１６８】
（実施例２）
図２４に示すように、サーバラックの排気側の扉に光ファイバ２４を敷設した。すなわち、フリーアクセスフロア内の同一箇所に光ファイバ２４の巻回部２４ｘ、２４ｙを配置し、巻回部２４ｘ、２４ｙ間の光ファイバ２４をラック１１内に引き出して排気扉に沿って下から上へ往復するように敷設した。但し、往路ではラック内に搭載された４台のサーバ（図示せず）の排気口に対応する位置に光ファイバの巻回部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを配置している。また、復路の光ファイバは、巻回部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの部分及びその近傍の部分を除き、往路の光ファイバと同じ位置を通るように敷設している。更に、比較のために光ファイバ２４に沿って複数の熱電対を配置し、これらの熱電対によってもラック１１及びフリーアクセスフロアの温度分布を測定した。【０１６９】
図２５は、横軸に光ファイバ２４の長さ方向の位置をとり、縦軸に温度をとって、熱電対により測定した温度分布と、光ファイバ温度計測システム２０により測定した温度分布（補正前）及び本実施形態による補正後の温度分布を示す図である。ここでは、式（１２）を用いた補正を１００回繰り返し行い、補正の度に巻回部２４ｘ、２４ｙに対応する領域の測定点の温度を図１５の区間Ｇにおける中点Ｐに相当する測定点の温度に置き換えている。また、補正の度に、巻回部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応する領域ではその領域の測定点の温度を各巻回部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける平均温度に置き換え、往路と復路とが同じ位置を通る部分ではそれらの部分の温度をそれらの平均温度に置き換えている。【０１７０】
図２５に示すように、補正後の温度分布は、熱電対により測定した温度分布とほぼ一致している。また、巻回部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとその周辺部を含む広い範囲の温度分布を捉えることができている。【０１７１】
上述の実施例１、２のいずれにおいても、空間的に温度値が平均化されている補正前の温度分布から、真の温度分布に近い補正温度分布が得られることがわかる。また、上述の実施例１、２のように、温度分布を把握すべきエリアや１つのラック当りに使用できる光ファイバ長さ等を考慮に入れた最適な光ファイバの敷設を行うことができる。                                                                               
【図１】
2010125712.tif 000018
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年7月7日(2011.7.7)
【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】
レーザ光を出力するレーザ光源と、
温度測定エリアに敷設され、前記レーザ光が入射する光ファイバと、
前記光ファイバ内に入射した前記レーザ光の後方散乱光を検出して前記光ファイバの敷設経路に沿った前記温度測定エリアの温度の測定温度分布を取得すると共に、該測定温度分布を補正して補正温度分布を算出する温度測定部とを有し、
前記温度測定部が、前記敷設経路に沿った前記光ファイバの伝達関数と前記補正温度分布との畳み込みと、前記測定温度分布との二乗誤差が補正の度に小さくなるように該測定温度分布に対する補正を逐次的に複数回行うと共に、各回の補正の度に前記敷設経路の特定点での補正後の温度を、該特定点での推定温度に置き換えることを特徴とする温度測定システム。
【請求項２】
前記特定点は、前記光ファイバが重複して配置された区間内に存在する複数の温度測定点であり、
前記推定温度は、前記補正温度分布における前記複数の温度測定点の平均温度であることを特徴とする請求項１に記載の温度測定システム。
【請求項３】
前記特定点は、前記敷設経路において一定温度に保持された区間内に存在する複数の温度測定点であり、
前記推定温度は、前記測定温度分布において、前記複数の測定点のうちの一つにおける温度、又は前記複数の測定点の平均温度であることを特徴とする請求項１に記載の温度測定システム。
【請求項４】
前記区間の長さは、前記光ファイバの伝達関数の３番目の零点の絶対値以上の長さであることを特徴とする請求項３に記載の温度測定システム。
【請求項５】
前記温度測定エリアの中に、温度が所定温度以上となることが既知の部分がある場合に、該部分での補正後の温度が前記所定温度よりも低くなったときに該部分での前記補正後の前記温度を前記所定温度に置き換えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の温度測定システム。
【請求項６】
前記温度測定エリアの中に、温度が所定温度以下となることが既知の部分がある場合に、該部分での補正後の温度が前記所定温度よりも高くなったときに該部分での前記補正後の前記温度を前記所定温度に置き換えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の温度測定システム。
【請求項７】
前記温度計側エリアは、計算機室内で複数の計算機を収容したラック内の領域を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の温度測定システム。
【請求項８】
前記光ファイバは、前記ラックの排気側の扉に沿って配置されることを特徴とする請求項７に記載の温度測定システム。
【請求項９】
温度測定エリアに敷設された光ファイバにレーザ光を入射し、前記光ファイバ内での前記レーザ光の後方散乱光を検出して、前記光ファイバの敷設経路に沿った前記温度測定エリアの温度の測定温度分布を取得するステップと、
前記測定温度分布を補正して補正温度分布を取得するステップとを有し、
前記補正温度分布を取得するステップにおいて、前記敷設経路に沿った前記光ファイバの伝達関数と前記補正温度分布との畳み込みと、前記測定温度分布との二乗誤差が補正の度に小さくなるように該測定温度分布に対する補正を逐次的に複数回行うと共に、各回の補正の度に前記敷設経路の特定点での補正後の温度を該特定点での推定温度に置き換えることを特徴とする温度測定方法。
【請求項１０】
光ファイバ内に入射したレーザ光の後方散乱を検出して前記光ファイバの敷設経路に沿った温度計測エリアの測定温度分布を取得すると共に、該測定温度分布を補正して補正温度分布を算出する温度測定部を有し、
前記温度測定部が、前記敷設経路に沿った前記光ファイバの伝達関数と前記補正温度分布との畳み込みと、前記測定温度分布との二乗誤差が補正の度に小さくなるように該測定温度分布に対する補正を逐次的に複数回行うと共に、各回の補正の度に前記敷設経路の特定点での補正後の温度を、該特定点での推定温度に置き換えることを特徴とする温度測定装置。
【国際調査報告】
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