(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の経路に沿って配置された光ファイバと、
前記光ファイバに光を入射する光源と、
前記光ファイバからの後方散乱光に基づいて前記光ファイバの延伸方向の温度分布情報を測定する測定部と、
前記光ファイバに含まれる区間のうち、同じ温度領域に配置されて前記光源からの距離に対して対称な温度分布に位置する２つの区間の温度分布情報の、一方の温度分布情報を前記光源からの距離に対して反転させて算出した差分を基に、前記測定部が測定した温度分布情報のノイズ成分を低減するフィルタを作成し、当該フィルタを当該温度分布情報に作用させることで当該温度分布情報を補正する補正部と、を備えることを特徴とする温度測定装置。
【請求項２】
前記２つの区間は、１本の光ファイバにおいて、前記経路の特定区間に位置する異なる２つの区間であ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２つの区間は、２本の光ファイバのそれぞれにおいて、前記経路の特定区間に位置する区間であ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４】
前記測定部は、前記光ファイバの延伸方向における各位置の温度を測定し、
前記差分は、前記２つの区間において、同じ温度の位置のそれぞれの測定温度の差分であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の温度測定装置。
【請求項５】
前記２つの区間は、前記光ファイバを束ねてシースで保護した多芯光ファイバ領域であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の温度測定装置。
【請求項６】
所定の経路に沿って配置された光ファイバと、
前記光ファイバに光を入射する光源と、
前記光ファイバからの後方散乱光に基づいて前記光ファイバの延伸方向の温度分布情報を測定する測定部と、
前記光ファイバの特定の区間において、前記光源から前記光ファイバの第１端に光を入射した場合に得られる温度分布情報と前記光源から前記光ファイバの第２端に光を入射した場合に得られる温度分布情報との、一方の温度分布情報を前記光源からの距離に対して反転させて算出した差分を基に、前記測定部が測定した温度分布情報のノイズ成分を低減するフィルタを作成し、当該フィルタを当該温度分布情報に作用させることで当該温度分布情報を補正する補正部と、を備えることを特徴とする温度測定装置。
【請求項７】
前記測定部は、前記光ファイバの延伸方向における各位置の温度を測定し、
前記差分は、前記特定の区間において、同じ温度の位置のそれぞれの測定温度の差分であることを特徴とする請求項６記載の温度測定装置。
【請求項８】
前記フィルタは、前記差分から得られたパワースペクトルを基に作成されたローパスフィルタ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】
前記フィルタは、前記差分に基づいて得られた適応フィルタ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１０】
所定の経路に沿って配置された光ファイバに光源から光を入射し、
前記光ファイバからの後方散乱光に基づいて前記光ファイバの延伸方向の温度分布情報を測定し、
前記光ファイバに含まれる区間のうち、同じ温度領域に配置されて前記光源からの距離に対して対称な温度分布に位置する２つの区間の温度分布情報の、一方の温度分布情報を前記光源からの距離に対して反転させて算出した差分を基に、測定された温度分布情報のノイズ成分を低減するフィルタを作成し、
当該フィルタを当該温度分布情報に作用させることで当該温度分布情報を補正する、ことを特徴とする温度測定方法。
【請求項１１】
所定の経路に沿って配置された光ファイバに光源から光を入射し、
前記光ファイバからの後方散乱光に基づいて前記光ファイバの延伸方向の温度分布情報を測定し、
前記光ファイバの特定の区間において、前記光源から前記光ファイバの第１端に光を入射した場合に得られる温度分布情報と前記光源から前記光ファイバの第２端に光を入射した場合に得られる温度分布情報との、一方の温度分布情報を前記光源からの距離に対して反転させて算出した差分を基に、測定された温度分布情報のノイズ成分を低減するフィルタを作成し、
当該フィルタを当該温度分布情報に作用させることで当該温度分布情報を補正する、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、
所定の経路に沿って配置され光源から光が入射された光ファイバからの後方散乱光に基づいて前記光ファイバの延伸方向の温度分布情報を測定する処理と、
前記光ファイバに含まれる区間のうち、同じ温度領域に配置されて前記光源からの距離に対して対称な温度分布に位置する２つの区間の温度分布情報の、一方の温度分布情報を前記光源からの距離に対して反転させて算出した差分を基に、測定された温度分布情報のノイズ成分を低減するフィルタを作成する処理と、
当該フィルタを当該温度分布情報に作用させることで当該温度分布情報を補正する処理と、を実行させることを特徴とする温度測定プログラム。
【請求項１３】
コンピュータに、
所定の経路に沿って配置され光源から光が入射された光ファイバからの後方散乱光に基づいて前記光ファイバの延伸方向の温度分布情報を測定する処理と、
前記光ファイバの特定の区間において、前記光源から前記光ファイバの第１端に光を入射した場合に得られる温度分布情報と前記光源から前記光ファイバの第２端に光を入射した場合に得られる温度分布情報との、一方の温度分布情報を前記光源からの距離に対して反転させて算出した差分を基に、測定された温度分布情報のノイズ成分を低減するフィルタを作成する処理と、
当該フィルタを当該温度分布情報に作用させることで当該温度分布情報を補正する処理と、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散乱光を用いて、光ファイバの延伸方向の温度分布を測定する技術が開発されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２１８３５４号公報
【特許文献２】特開２０１４−１６７３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光源からの光にノイズが含まれていると、温度測定の精度が低下する。
【０００５】
１つの側面では、本件は、ノイズの影響を抑制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、所定の経路に沿って配置された光ファイバと、前記光ファイバに光を入射する光源と、前記光ファイバからの後方散乱光に基づいて前記光ファイバの延伸方向の温度分布情報を測定する測定部と、前記光ファイバに含まれる区間のうち、同じ温度領域に配置されて前記光源からの距離に対して対称な温度分布に位置する２つの区間の温度分布情報の、一方の温度分布情報を前記光源からの距離に対して反転させて算出した差分を基に、前記測定部が測定した温度分布情報のノイズ成分を低減するフィルタを作成し、当該フィルタを当該温度分布情報に作用させることで当該温度分布情報を補正する補正部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
ノイズの影響を抑制することができる。
【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）の検出結果を用いて算出した温度である。
【図４】（ａ）はシングルエンド方式を例示し、（ｂ）はダブルエンド方式を例示する図である。
【図５】ダブルエンド方式のノイズおよび信号成分を例示する図である。
【図６】インパルス応答の典型例を例示する図である。
【図７】制御部が実行する処理の一例を表すフローチャートである。
【図８】（ａ）はターミネーションケーブルを例示し、（ｂ）は温度分布を例示する図である。
【図９】（ａ）はノイズのパワースペクトルを例示し、（ｂ）は高周波をカットした場合の測定温度を例示する図である。
【図１０】（ａ）は高周波をカットした場合の測定温度を例示し、（ｂ）は２４００ｍから２７００ｍの測定温度の拡大図である。
【図１１】光ファイバの各位置における処理前および処理後の標準偏差を例示する。
【図１２】（ａ）は意図的に実現した温度分布を例示し、（ｂ）はフィルタ係数の算出結果を例示する図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）は光ファイバの他の例を表す図である。
【図１４】チャネル１における測定温度を例示する図である。
【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、光ファイバ３０などを備える。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（チャネル）を切り替えるスイッチである。後述するダブルエンド方式では、光スイッチ１３は、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。後述するシングルエンド方式では、光スイッチ１３は、指示部２１の指示に従って、光ファイバ３０の第１端または第２端のいずれか一方に光パルスを入射する。光ファイバ３０は、温度測定対象の所定の経路に沿って配置されている。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。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、光ファイバ３０の延伸方向の温度分布情報を測定する。補正部２３は、温度測定部２２が取得した温度分布情報を補正する。
【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。すなわち、光ファイバ３０の延伸方向における温度分布を測定することができる。なお、両成分の特性差を利用することから、距離に応じて両成分の光強度が減衰しても、高精度で温度を測定することができる。図３（ｂ）は、図３（ａ）の検出結果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。
【００１８】
図４（ａ）で例示するように、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端で固定されている方式は、「方端方式」や「シングルエンド方式」などと呼ばれる（以下、シングルエンド方式と称する）。シングルエンド方式では、入射位置を切り替える必要がないため、温度測定の処理がシンプルになるというメリットがある。一方、入射位置から遠くなるにつれてノイズが大きくなる。
【００１９】
図４（ｂ）で例示するように、入射位置を一定周期で第１端と第２端とで切り替える方式は、「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）。ダブルエンド方式では、切替前後において、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）することによって温度測定が可能となる。この方式では、入射位置の切替などの制御が必要となる一方で、光ファイバ３０の端部におけるノイズが低減されるというメリットがある。例えば、温度分解能が、シングルエンド方式と比較して４倍以上良くなる。
【００２０】
また、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。この場合、光強度が急峻に低下し、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、温度測定精度が低下する。しかしながら、ダブルエンド方式では、平均を取ることで、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というメリットが得られる。
【００２１】
ただし、シングルエンド方式およびダブルエンド方式のいずれにおいても、ノイズが現れる。また、これらの方式の違いに応じて、ノイズおよび信号成分のパワースペクトルが異なる。信号成分とは、光ファイバ３０の延伸方向の温度分布に係る成分である。また、測定位置の違いに応じても、ノイズおよび信号成分のパワースペクトルが異なる。すなわち、どのような温度分布になるか、どのようなノイズが重畳するか、予測することは困難である。なお、図５はダブルエンド方式のノイズおよび信号成分を例示するが、方式の違いおよび測定位置の違いに応じて、ノイズおよび信号成分のパワースペクトルは異なるものとなってしまう。
【００２２】
ところで、一定温度区間内に高温印加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６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６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。しかしながら、測定環境に応じて、インパルス応答は異なってしまう。
【００２３】
そこで、本実施形態においては、ノイズ情報を取得することによって、光ファイバの敷設環境や測定条件に応じた適切なフィルタを作成し、当該フィルタを測定温度情報に作用させることによって、ノイズを低減する。
【００２４】
図７は、制御部２０が実行する処理の一例を表すフローチャートである。図７で例示するように、温度測定部２２は、光ファイバ３０からのラマン散乱光に基づいて、光ファイバ３０の延伸方向の温度分布を測定する（ステップＳ１）。この場合において、温度測定部２２は、１本の光ファイバ３０において、光ファイバ３０が配置された経路の特定区間に位置する異なる２つの区間の温度分布に係る情報を測定する。
【００２５】
例えば、ターミネーションケーブルを用いることができる。ターミネーションケーブルでは、光ファイバ３０の両端部が束ねられ、シースで保護された多心光ファイバ領域３１が備わっている。図８（ａ）は、ターミネーションケーブルを例示する。図８（ａ）で例示するように、多心光ファイバ領域３１では、光入射側（０（ｍ）近傍）の端部と光出射側（Ｌ（ｍ）近傍）の端部とが束ねられ、シースで保護されている。このような構成の光ファイバ３０を用いることで、多心光ファイバ領域３１において、光ファイバ３０の２つの異なる区間で、同じ温度分布を測定することができる。
【００２６】
図８（ｂ）は、光ファイバ３０における測定機１０からの距離と、ラマン散乱光に基づいて測定された温度との関係を例示する。多心光ファイバ領域３１においては、同じ温度分布が測定される。なお、多心光ファイバ領域３１では、光の伝搬方向が逆になるため、測定機１０からの距離に対して対称な温度分布が測定される。ノイズの影響が無ければ、多心光ファイバ領域３１の光入射側の区間（第１区間）と、多心光ファイバ領域３１の光出射側の区間（第２区間）において測定される温度の波形は、図８（ｂ）において左右対称となる。しかしながら、第２区間は測定機１０からの距離が大きくノイズが大きくなることから、図８（ｂ）で例示するように、第１区間と第２区間とで、測定される温度分布の波形に相違が見られる。
【００２７】
そこで、補正部２３は、多心光ファイバ領域３１で測定された２つの温度分布の差分を算出する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、多心光ファイバ領域３１の各位置における測定温度同士の差分を算出すればよい。多心光ファイバ領域３１では、同じ温度分布が測定されるため、上記差分において、温度に係る信号成分が相殺される。そのため、上記差分にはノイズ成分が残る。
【００２８】
次に、補正部２３は、得られたノイズ成分と、測定された温度分布とからフィルタを作成し、当該フィルタを、測定された温度分布に作用させ、当該温度分布を補正する（ステップＳ３）。それにより、ノイズの影響が抑制される。図８（ｂ）の例では、多心光ファイバ領域３１において、第１区間よりも第２区間においてノイズが大きくなる。そこで、第２区間の温度波形から、第１区間の温度波形を左右反転させたものを差し引く。これにより、温度に係る信号成分が差し引かれ、ノイズの波形が得られる。このノイズの波形に対してフーリエ変換することによって、図９（ａ）で例示するノイズのパワースペクトルを得ることができる。
【００２９】
ノイズの波形は距離との関係で得られていることから、ノイズのパワースペクトルは、「周波数／ｍ」を横軸として表される。図９（ａ）では、ノイズのパワースペクトルに重ねて、温度に係る信号成分が表されている。この信号成分の取得手法は特に限定されるものではなく、例えば、第１区間の測定温度に対してフーリエ変換することによって取得してもよい。図９（ａ）で例示するように、信号成分とノイズとの間では、高周波側で差異が小さくなる。そこで、高周波側をカットするローパスフィルタを作成することによって、信号成分への影響を抑制しつつ、ノイズ成分を除去することができる。
【００３０】
図９（ｂ）は、０．５／ｍ以上の高周波をカットした場合の測定温度を例示する図である。図９（ｂ）において、破線が処理前（カット前）の測定温度を表し、実線が処理後（カット後）の測定温度を表す。図９（ｂ）で例示するように、処理前と比較して、処理後では波形が滑らかになっている。これは、高周波のカットにより、ノイズの影響が抑制できているからである。
【００３１】
図１０（ａ）は、上記ローパスフィルタによって高周波をカットした場合の測定温度を例示する。図１０（ａ）の例は、ダブルエンド方式において、第１端に入射した場合にフィルタ処理した測定温度と、第２端に入射した場合にフィルタ処理した測定温度との平均値を表している。図１０（ａ）で例示するように、処理前と比較して、処理後ではバラツキが抑制され、ノイズの影響が抑制できていることがわかる。
【００３２】
なお、図１０（ａ）の例では、２４００ｍあたりから２７００ｍあたりにかけて、温度を意図的に高くしてある。すなわち、２４００ｍあたりから２７００ｍあたりにかけては、高温に係る信号成分が検出される。図１０（ｂ）は、２４００ｍから２７００ｍの測定温度の拡大図である。図１０（ｂ）で例示するように、処理前と処理後とを比較すると、大きな差は見られない。これは、フィルタ処理によってノイズの影響を抑制できるとともに、信号成分については影響を抑制できていることを意味している。このように、高周波をカットするフィルタ処理によって、信号成分への影響を抑制しつつ、ノイズの影響を抑制することができる。
【００３３】
図１１は、図１０（ａ）の結果において、光ファイバ３０の各位置における処理前および処理後の標準偏差を例示する。図１１で例示するように、処理前においてはいずれの位置においても標準偏差が大きい値となっているが、処理後においてはいずれの位置においても標準偏差が削減されている。これは、ノイズの影響が抑制されたため、測定温度のバラツキが抑制されているからである。なお、フィルタ処理は複数回行うことが好ましい。例えば、フィルタ処理後の測定温度に対してさらにフィルタを作成し、当該フィルタを処理後の測定温度に作用させることで、ノイズの影響をより抑制することができる。
【００３４】
上記例では、多心光ファイバ領域３１に位置する第１区間の測定温度と第２区間の測定温度との差分からノイズのパワースペクトルを取得したが、それに限られない。例えば、ノイズが大きい第２区間の測定温度とノイズが小さい第１区間の測定温度との差分から適応フィルタを作成してもよい。以下、適応フィルタの作成手順について説明する。
【００３５】
まず、多心光ファイバ領域３１において、図１２（ａ）で例示するような温度分布を意図的に実現しておく。すなわち、所定の間隔で温度ピークが現れるような温度分布を実現しておく。図１２（ａ）において、「ノイズ小」は、第１区間における測定温度を表す。「ノイズ大」は、第２区間における測定温度を表す。すなわち、図１２（ａ）の横軸は第１区間における測定機１０からの距離を表しているが、第２区間における対応する距離も表している。
【００３６】
まず、ノイズが小さい第１区間における光ファイバ３０の地点ｎ（ｍ）における温度をｄ[ｎ]とする。当該地点においてノイズが大きい温度をｘ[ｎ]とする。ｘ[ｎ]として、第２区間において当該地点ｎ（ｍ）に対応する地点の温度を用いることができる。ｎ−ｋに係るフィルタ係数をｈｋとする。ｋを、−Ｍ〜＋Ｍとする。ここで、「Ｍ」は適応フィルタの適用範囲（ｍ）の１／２を表し、例えば１ｍ程度である。地点ｎ（ｍ）におけるフィルタ処理後の温度をｙ[ｎ]とする。ｙ[ｎ]は、下記式（１）で表すことができる。
【数１】
0006561747.tif 000002
【００３７】
フィルタ処理後の誤差をε[ｎ]とすると、ε[ｎ]は、ｄ[ｎ]−ｙ[ｎ]と表すことができる。この場合、２乗平均誤差は、下記式（２）で表すことができる。なお、Ｅ｛・｝は、期待値操作を表す。Ｐｄは、定数である。ｐ[ｋ]は、ｄ[ｎ]とｘ[ｎ]との相互相関関数を表し、ｐ[ｋ]＝Ｅ｛ｄ[ｎ]−ｘ[ｎ−ｋ]｝で表される。ｒ[ｍ]は、ｘ[ｎ]の自己相関関数を表し、ｒ[ｍ]＝Ｅ｛ｘ[ｎ]−ｘ[ｎ＋ｍ]｝で表される。
【数２】
0006561747.tif 000003
【００３８】
上記式（２）のｈ０２ｈ１２ｈ２２・・・の係数はｒ[０]である。ｒ[０]＞０であるため、下記式（３）のときに２乗平均誤差が最小となる。すなわち、最適なフィルタ係数ｈｋが得られる。図１２（ｂ）は、フィルタ係数ｈｋの算出結果を例示する。この適応フィルタを、光ファイバ３０の所定の間隔ごとの各位置において適用することによって、測定温度におけるノイズの影響を抑制することができる。
【数３】
0006561747.tif 000004
【００３９】
上記例では、同じ温度分布を測定する手段としてターミネーションケーブルを用いたが、それに限られない。例えば、図１３（ａ）で例示するように、２本の光ファイバ３０を互いに沿うように配置しておき、一方の光ファイバ３０には第１端から光を入射し、他方の光ファイバ３０には第２端から光を入射する。当該第１端に光を入射するチャネルをチャネル１とし、当該第２端に光を入射するチャネルをチャネル２とする。チャネル１とチャネル２とは、光スイッチ１３を用いて切り替えることができる。
【００４０】
２本の光ファイバ３０が配置された経路においていずれかの区間を特定区間として選択することで、当該特定区間において同じ温度分布が得られる。信号成分がノイズに埋もれないために、当該特定区間を意図的に高温の領域とすることで、同じ温度分布を顕著にすることができる。なお、一方の光ファイバにおける当該特定区間のノイズを小さくし、他方の光ファイバにおける当該特定区間のノイズを大きくするために、当該特定区間をいずれかの端部に偏って設定することが好ましい。
【００４１】
また、図１３（ｂ）で例示するように、１本の光ファイバ３０の第１端から光を入射するチャネルをチャネル１とし、第２から光を入射するチャネルをチャネル２とする。チャネル１とチャネル２とは、光スイッチ１３を用いて切り替えることができる。光ファイバ３０が配置された経路においていずれかの区間を特定区間として選択することで、当該特定区間において同じ温度分布が得られる。信号成分がノイズに埋もれないために、当該特定区間を意図的に高温の領域とすることで、同じ温度分布を顕著にすることができる。なお、一方のチャネルにおける当該特定区間のノイズを小さくし、他方のチャネルにおける当該特定区間のノイズを大きくするために、当該特定区間を光ファイバ３０の中心からいずれかの端部に偏って設定することが好ましい。
【００４２】
図１４は、チャネル１における測定温度を例示する。図１４で例示するように、測定機１０から離れるに従ってノイズが大きくなる。一方で、測定機１０に近い領域ではノイズが小さくなる。図１４では、チャネル２における測定温度も例示されている。チャネル２については、測定機１０からの距離を反転させてある。チャネル１において測定機１０に近い領域に高温度領域を設定しておくと、チャネル２では、測定機１０から遠い領域に高温度領域が現れる。これらの高温度領域を同じ温度分布が得られる特定区間として用いることができる。すなわち、チャネル１の高温度領域からノイズが小さい測定温度を得ることができ、チャネル２の高温度領域からノイズが大きい測定温度を得ることができる。なお、光スイッチ１３を用いてチャネルを切り替える場合、温度測定に時間的な差異が生じるが、同温度領域の温度は急激に変化しないため、フィルタの作成精度には影響しない。
【００４３】
上記各例において、光ファイバ３０が、所定の経路に沿って配置された光ファイバの一例である。レーザ１１が、光ファイバに光を入射する光源の一例である。温度測定部２２が、光ファイバからの後方散乱光に基づいて光ファイバの延伸方向の温度分布情報を測定する測定部の一例である。補正部２３が、光ファイバにおいて同じ温度分布が得られる異なる２つの区間の温度分布情報の差分を基に、測定部が測定した温度分布情報のノイズ成分を低減するフィルタを作成し、当該フィルタを当該温度分布情報に作用させることで当該温度分布情報を補正する補正部の一例である。または、補正部２３は、光ファイバの特定の区間において、光源から光ファイバの第１端に光を入射した場合に得られる温度分布情報と光源から光ファイバの第２端に光を入射した場合に得られる温度分布情報との差分を基に、測定部が測定した温度分布情報のノイズ成分を低減するフィルタを作成し、当該フィルタを当該温度分布情報に作用させることで当該温度分布情報を補正する補正部の一例である。
【００４４】
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。
【符号の説明】
【００４５】
１０  測定機
１１  レーザ
１２  ビームスプリッタ
１３  光スイッチ
１４  フィルタ
１５ａ，１５ｂ  検出器
２０  制御部
２１  指示部
２２  温度測定部
２３  補正部
３０  光ファイバ
３１  多心光ファイバ領域
１００  温度測定装置
【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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【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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