(57)【要約】【課題】ブリルアン散乱光を利用してケーブルの浸水を検知するには、吸油膨張材や吸水膨張材を必要とするので、ケーブル外径が太くなったり、コスト高になったりしていた。【解決手段】光ケーブル又は光ファイバが収容された電力ケーブル中のファイバ心線に光パルスを入射させ、浸水部分と非浸水部分の温度差に起因するブリルアン散乱光の周波数差、又はブリルアン散乱光と光パルスとの周波数差に基づいてケーブルの浸水の有無と浸水個所の双方又は一方を検知する。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ケーブル又は光ファイバが収容された電力ケーブル中のファイバ心線に光パルスを入射させ、浸水部分と非浸水部分の温度差に起因するブリルアン散乱光の周波数差に基づいて光ケーブル又は電力ケーブルの浸水の有無と浸水個所の双方又は一方を検知することを特徴とするケーブルの浸水検知方法。
【請求項２】
光ケーブル又は光ファイバが収容された電力ケーブル中のファイバ心線に光パルスを入射させ、浸水部分と非浸水部分の温度差に起因するブリルアン散乱光と光パルスとの周波数差に基づいて光ケーブル又は電力ケーブルの浸水の有無と浸水個所の双方又は一方を検知することを特徴とするケーブルの浸水検知方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ケーブルや電力ケーブルの浸水を検知する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力ケーブルの浸水検知方法の一例として特開平７−２８０６９５号公報に開示されている方法がある。この方法は電力ケーブルの絶縁層外周又は各被覆層内に収納した保護管内に、検知用光ファイバと吸油膨張材又は吸水膨張材とを内蔵し、前記検知用光ファイバの歪み分布から絶縁油の漏れや該ケーブルへの浸水を検知するものである。具体的には、検知用光ファイバに光パルスを送出して、光パルスとブリルアン散乱光の周波数のずれを測定する。このとき、漏洩した絶縁油や侵入した水が吸油膨張材又は吸水膨張材に触れると、膨張した膨張材によって検知用光ファイバが保護管内壁に押し付けられ、該ファイバに曲がりが発生する。曲がりが発生した個所では検知用光ファイバの歪みが増大するので、それを観測すれば漏油又は浸水を検知できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の浸水検知方法では、保護管内に予め吸油膨張材又は吸水膨張材を配置しておかなくてはならない。従って、保護管の外径が大きくなり、該保護管を収納したケーブルの外径も大きくなる。また、吸油膨張材又は吸水膨張材の分だけ製造コストも高くなる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のケーブルの浸水検知方法の一つは、光ケーブル又は光ファイバが収容された電力ケーブル中のファイバ心線に光パルスを入射させ、浸水部分と非浸水部分の温度差に起因するブリルアン散乱光の周波数差に基づいて光ケーブル又は電力ケーブルの浸水の有無と浸水個所の双方又は一方を検知するものである。
【０００５】
本発明のケーブルの浸水検知方法の他の一つは、光ケーブル又は光ファイバが収容された電力ケーブル中のファイバ心線に光パルスを入射させ、浸水部分と非浸水部分の温度差に起因するブリルアン散乱光と光パルスとの周波数差に基づいて光ケーブル又は電力ケーブルの浸水の有無と浸水個所の双方又は一方を検知するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明のケーブルの浸水検知方法の実施形態の一例を説明する。はじめに、本実施形態に示すケーブルの浸水検知方法の原理について説明する。光ファイバに入射した光は媒質中に生じる音波と相互作用し、媒質固有の周波数だけずれた周波数のブリルアン散乱光を発生する。この周波数のずれ（光パルスの周波数とブリルアン散乱光の周波数とのずれ）はブリルアン周波数シフトを呼ばれ、約５００ＭＨｚ／％の光ファイバの歪み依存性があり、約１ＭＨｚ／℃の温度依存性がある。従って、同じ歪みが付与されている光ファイバであっても、温度が１℃異なると、見かけ上０．００２％の歪み差が生じる。本実施形態に示すケーブルの浸水検知方法は、このブリルアン周波数シフトの温度依存性を利用してケーブルの浸水を検知するものである。具体的には以下のようにしてケーブルの浸水を検知する。
【０００７】
光ケーブル又は電力ケーブル中のファイバ心線（空き心線）に光パルスを連続的又は断続的に入射させると共に、ブリルアン散乱光の周波数又はブリルアン周波数シフトを定期的に測定する。この状態で、ケーブルに浸水が起こり、該ケーブルに浸水部分と非浸水部分が発生すると、浸水部分と未浸水部に温度差が生じる。例えば、浸水した水の温度が浸水前のケーブル温度よりも高ければ、非浸水部分よりも浸水部分の方が高温になる。一方、浸水した水の温度が浸水前のケーブル温度よりも低ければ、非浸水部分が浸水部分よりも低温になる。何れにしても、ブリルアン周波数シフトには温度依存性があるので、浸水部分と非浸水部分でブリルアン周波数シフトに差が生じる。換言すれば、浸水部分と未浸水分で周波数の異なるブリルアン散乱光が発生する。
【０００８】
以上より、ブリルアン周波数シフトの変化の有無によって、浸水の有無を判別でき、該ファイバ心線の長手方向何れの地点でブリルアン周波数シフトに変化が生じているかを測定すれば、浸水の発生個所を特定できる。或いは、周波数の異なる２つのブリルアン散乱光が検出されれば、浸水有りと判別でき、該ファイバ心線の長手方向何れの地点で周波数が異なるブリルアン散乱光が発生しているのか測定すれば、浸水の発生個所を特定できる。実際には、ブリルアン周波数シフトの変化やブリルアン散乱光の周波数の変化を各種測定装置によって測定し、歪みの変化として検出する。その後は、ＯＴＤＲの原理を利用して時間波形を観測することによって浸水個所を特定する。
【０００９】
（実施の形態２）
以下、本発明のケーブルの浸水検知方法の実施形態の他例を説明する。本実施形態に示すケーブルの浸水検知方法は、前記原理に加えて次ぎの原理を利用してケーブルの浸水を検知するものである。新たに利用される原理とは、ケーブルに浸水部分と非浸水部分が存在すると、水と空気の比熱差によって、浸水部分は非浸水部分に比べて温度変動が遅れるという原理である。具体的には以下のようにしてケーブルの浸水を検知する。
【００１０】
温度変化が生じる環境中に敷設された光ケーブル又は電力ケーブル中のファイバ心線（空き心線）に光パルスを連続的又は断続的に入射させ、ブリルアン周波数シフトを定期的に測定する。この状態で、ケーブルに浸水が起こり、該ケーブルの長手方向に浸水部分と非浸水部分が発生すると、浸水部分と未浸水部に温度差が生じる。例えば、浸水した水の温度が浸水前のケーブル温度よりも高ければ、非浸水部分よりも浸水部分の方が高温になる。一方、浸水した水の温度が浸水前のケーブル温度よりも低ければ、非浸水部分が浸水部分よりも低温になる。しかし、しばらくすれば、環境温度の影響によって浸水部分の温度が低下又は上昇し、非浸水部分との温度差は解消される。従って、浸水部分におけるブリルアン周波数シフトと、非浸水部分におけるブリルアン周波数シフトは同一になる。
【００１１】
その後、環境温度が変化すると、浸水部分及び非浸水部分の双方に温度変動が生じる。例えば、夜間に同一温度となった浸水部分と非浸水部分は、日中、太陽光やその他の影響によって暖められ温度が上昇する。このとき、浸水部分は非浸水部分に比べて温度変動が遅れるので、浸水部分と非浸水部分に温度差が生じ、両部分におけるブリルアン周波数シフトに変化（差）が発生する。従って、このブリルアン周波数シフトの変化の有無によって、浸水の有無を判別でき、ファイバ心線の長手方向何れの地点でブリルアン周波数シフトに変化が生じているかを測定すれば、浸水の発生個所を特定できる。この場合も、ブリルアン周波数シフトの変化を各種測定装置によって測定し、歪みの変化として検出する。その後は、ＯＴＤＲの原理を利用して時間波形を観測することによって浸水個所を特定する。
【００１２】
本実施形態に示すケーブルの浸水検知方法においても、ブリルアン周波数シフトに変えてブリルアン散乱光の周波数を測定し、周波数の異なる２つのブリルアン散乱光が検出されたら浸水有りと判別し、ファイバ心線の長手方向何れの地点で周波数が異なるブリルアン散乱光が発生しているのか測定して浸水の発生個所を特定してもよい。
【００１３】
前記ケーブルには、光ファイバ心線と電力線とが複合された所謂複合ケーブルも含まれる。本発明のケーブルの浸水検知方法によって浸水を検知する場合、前記光パルスはケーブル中の空き心線に入射させることが望ましいが現用心線に入射させても良い。但し、その場合には本来の信号光と、浸水検知のために入射される光パルスとが干渉しないように周波数や波長等に考慮する必要がある。
【００１４】
以下、本発明のケーブルの浸水検知方法の効果を確認するために行った実験に関して説明する。この実験では、図１に示すように、光ファイバ架空地線（ＯＰＧＷ）用の２４心アルミ造管光ケーブルを２本用意し、それらを恒温槽１内に配置した。このうち、一方の光ケーブル２は非浸水であり、他方の光ケーブル３は全長に亙って予め浸水させてある。また、夫々の光ケーブル２、３の任意のファイバ心線を恒温槽外に引き出し、そこで融着接続して一本化してある。さらに、一本化したファイバ心線４の一端にはブリルアン周波数シフト分布測定装置５を接続してある。
【００１５】
以上の実験系において、恒温槽１内の温度を４０℃／時間の温度勾配で２０℃〜６０℃に上昇させた。すると、ファイバ心線４のうち、浸水ケーブル３内に配置されている部分に、非浸水光ケーブル２内に配置されている部分と比べて約０．０３％の圧縮歪みが測定された（図２）。即ち、浸水ケーブル３には、非浸水ケーブル２に比べて約１５℃の温度遅れが観測された。その後、恒温槽を３時間放置したところ、ファイバ心線４の歪みは全長に亙って同一になった。即ち、両ケーブル２、３内の温度はほぼ同一となった。
【００１６】
以上の実験結果より、温度変化が生じる環境中に敷設されたケーブルに浸水が発生すると、浸水部分と非浸水部分の温度変動に差が生じること。浸水部分及び非浸水部分の温度変動に差が生じると、該ケーブル内のファイバ心線のうち、浸水部分に配置されている部分と非浸水部分に配置されている部分とでその歪みに差が生じることが確認された。従って、ケーブル中のファイバ心線に光パルスを入射させ、浸水部分と非浸水部分の温度差に起因するブリルアン散乱光の周波数差、又はブリルアン散乱光と光パルスとの周波数差を測定すれば、ケーブルの浸水の有無と浸水個所の双方又は一方を確実に検知可能である。
【００１７】
【発明の効果】
本発明のケーブルの浸水検知方法は、浸水部分と非浸水部分の温度差に起因するブリルアン散乱光の周波数差、又はブリルアン散乱光と光パルスとの周波数差に基づいて浸水の有無を検知する。従って、次ぎのような効果を有する。
（１）光ケーブルや電力ケーブルにおける浸水の有無や浸水個所を確実且つ容易に検知できる。
（２）浸水を検知するために吸油膨張材や吸水膨張材を必要としないので、ケーブル外径が大きくなるといった不都合がなく、製造コストも低下する。
（３）ケーブル内に保護管を収容し、その中に検知用光ファイバを配置する必要がないので、既設ケーブルの構造を変更することなく浸水検知が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の効果を確認するために使用した実験系の概略を示す説明図。
【図２】図１に示す実験系を使用した実験の結果を示す図。
【符号の説明】
１　恒温槽
２　非浸水の光ケーブル（非浸水ケーブル）
３　浸水させた光ケーブル（浸水ケーブル）
４　ファイバ心線
５　ブリルアン周波数シフト分布測定装置
【図１】
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【図２】
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