(57)【要約】【課題】時々刻々変化する水位を精度良く計測する。【解決手段】先端側が水面に対し直交する方向に沿って配置された複数のトレイ状の構造物４０内に、最小センシング長が巻回された状態で収納されたセンシング部分２１とされ、そのセンシング部分２１の一部が水中に浸けられた状態で光ファイバ２０内にパルス光を入射し、その光ファイバ２０の各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて、空中部に位置する箇所の温度と水中部に位置する箇所の温度とを識別し、空中部と水中部との境界位置を認識して水位を計測することで、機械的構造のような不具合を生じることなく、鉛直方向におけるそれぞれの位置の温度を精度よく計測することができるようにした。【選択図】図１
2007139627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの温度分布を測定する方法を用いて水位を計測する光ファイバ水位計測システムであって、
前記光ファイバ内にパルス光を入射し、その光ファイバの各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて前記光ファイバの温度分布を測定することにより、前記光ファイバの各位置の温度を計測する温度分布計測装置を備え、
前記光ファイバは、その先端側が水面に対し直交する方向に沿って配置された複数のトレイ状の構造物内に、最小センシング長が巻回された状態で収納されたセンシング部分とされ、そのセンシング部分の一部が水中に浸けられており、
前記光ファイバにより空中部に位置する箇所の温度と水中部に位置する箇所の温度が識別され、空中部と水中部の境界位置を認識して水位を計測する
ことを特徴とする光ファイバ水位計測システム。
【請求項２】
前記複数のトレイ状の構造物は、水面に対し直交する方向に沿って積み重ねられていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ水位計測システム。
【請求項３】
前記複数のトレイ状の構造物は、水面に対し直交する方向に沿って交互にずらして配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ水位計測システム。
【請求項４】
前記センシング部分には、所定のセンシング長毎に空中に引き出された部分が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバ水位計測システム。
【請求項５】
前記空中に引き出された部分の往復長が最小センシング長以上であることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ水位計測システム。
【請求項６】
前記センシング部分は、最大水深時に最小センシング長以上だけ空中に出されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバ水位計測システム。
【請求項７】
光ファイバの温度分布を測定する方法を用いて水位を計測する光ファイバ水位計測方法であって、
先端側が水面に対し直交する方向に沿って配置された複数のトレイ状の構造物内に、最小センシング長が巻回された状態で収納されたセンシング部分とされ、そのセンシング部分の一部が水中に浸けられた状態で前記光ファイバ内にパルス光を入射し、
その光ファイバの各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて、空中部に位置する箇所の温度と水中部に位置する箇所の温度とを識別し、空中部と水中部との境界位置を認識して水位を計測する
ことを特徴とする光ファイバ水位計測方法。
【請求項８】
前記複数のトレイ状の構造物は、水面に対し直交する方向に沿って積み重ねられていることを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ水位計測方法。
【請求項９】
前記複数のトレイ状の構造物は、水面に対し直交する方向に沿って交互にずらして配置されていることを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ水位計測方法。
【請求項１０】
前記センシング部分には、所定のセンシング長毎に空中に引き出された部分が設けられていることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の光ファイバ水位計測方法。
【請求項１１】
前記空中に引き出された部分の往復長が最小センシング長以上であることを特徴とする請求項１０に記載の光ファイバ水位計測方法。
【請求項１２】
前記センシング部分は、最大水深時に最小センシング長以上だけ空中に出されていることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の光ファイバ水位計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ内にパルス光を入射し、その光ファイバの各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて光ファイバの温度分布を測定する方法を用い、河川、ダム、湖等の水位を光ファイバの水中温度と空中温度とを識別して計測する光ファイバ水位計測システム及び光ファイバ水位計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水害や渇水等の状況把握を目的とした河川、ダム、湖等の水位監視の重要性が高まっている。これらの水位監視を行う水位計測方法として、水面にフロートを浮かべて機械的にその水位を測定する方法や、上空から超音波や光を水面に照射してその反射波や反射光を測定し、距離に換算して水位を測定する方法等がある。
【０００３】
また、光ファイバの温度分布測定機能を利用して水位を測定する方法として、特許文献１では、生石灰を収納した密封容器に破断部を設け、その容器に温度分布センサを巻付けておき、その下方に突起を有するフロートを位置させ、水位の上昇に伴い突起が破断部を突き破ると容器内に浸水し、生石灰が水と反応して発熱することで、これを光ファイバ温度分布計測装置で監視するようにした光ファイバ水位警報装置を提案している。
【０００４】
また、特許文献２では、光ファイバセンサ、及びそれを覆う保護管を河川水面上部から水中に進入するように設置しておき、河川水位の持つ特性をまず光ファイバセンサ上の温度分布として計測し、演算表示装置に送信すると、水位の含んでいる外乱は温度分布として計測する際にその応答に対する時間遅れのため適当に相殺された形で計測され、演算表示装置により、受信した温度分布が水温から気温に変化する地点を水面の存在する地点とみなされ、温度分布が水位に変換されるようにした水位計測装置を提案している。
【０００５】
また、特許文献３では、地盤中に削孔した孔内に、ニクロム線を配置する光ファイバーケーブルを内部に収納したピエゾを挿入し、管内の温度分布を深度方向に連続的に計測し、該温度分布から、管内の地下水面を検出することにより、ピエゾ水頭を求めるようにしたピエゾ水頭の測定方法を提案している。
【特許文献１】特開平０８−４３１６９号公報
【特許文献２】特開平０９−３０４１６２号公報
【特許文献３】特開２００１−３２４３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上述した水面にフロートを浮かべて機械的にその水位を測定する方法では、流木等によってフロートが破損したり、機械的構造の不具合が生じたりしてしまうという問題があった。
【０００７】
また、上述した上空から超音波や光を水面に照射してその反射波や反射光を測定して距離に換算して水位を測定する方法では、波の影響で水面の状態が一定でないため、安定して正確な水位が測定できないという問題があった。
【０００８】
また、上述した特許文献１では、水位がある一定値に達したことを知ることは可能であるものの、生石灰を収納した密封容器の破断部をフロートの突起が突き破ることにより、その生石灰が水と反応して発熱する熱を用いて測定するようになっているため、時々刻々変化する水位の測定目的としての使用には不向きであるという問題があった。
【０００９】
また、上述した特許文献２では、光ファイバを水中に配置して温度分布を計測し、温度が変化する位置を水面の位置と認識して水位を計測するようにしているため、連続して時々刻々変化する水位の変化を測定することは可能ではあるが、光ファイバの温度測定は原理上、一定の長さの温度分布を測定するものであることから、水中から空中で温度が変化する界面の位置を正確に測定することはできないという問題があった。
【００１０】
また、上述した特許文献３では、管内の温度分布を深度方向に連続的に計測しているため、この技術を水位の変化の測定に応用することは可能であるが、特許文献２と同様に、水中から空中で温度が変化する界面の位置を正確に測定することはできないという問題があった。
【００１１】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決することができる光ファイバ水位計測システム及び光ファイバ水位計測方法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】
【００１２】
本発明の光ファイバ水位計測システムは、光ファイバの温度分布を測定する方法を用いて水位を計測する光ファイバ水位計測システムであって、前記光ファイバ内にパルス光を入射し、その光ファイバの各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて前記光ファイバの温度分布を測定することにより、前記光ファイバの各位置の温度を計測する温度分布計測装置を備え、前記光ファイバは、その先端側が水面に対し直交する方向に沿って配置された複数のトレイ状の構造物内に、最小センシング長が巻回された状態で収納されたセンシング部分とされ、そのセンシング部分の一部が水中に浸けられており、前記光ファイバにより空中部に位置する箇所の温度と水中部に位置する箇所の温度が識別され、空中部と水中部の境界位置を認識して水位を計測することを特徴とする。
また、前記複数のトレイ状の構造物は、水面に対し直交する方向に沿って積み重ねられているようにすることができる。
また、前記複数のトレイ状の構造物は、水面に対し直交する方向に沿って交互にずらして配置されているようにすることができる。
また、前記センシング部分には、所定のセンシング長毎に空中に引き出された部分が設けられているようにすることができる。
また、前記空中に引き出された部分の往復長が最小センシング長以上であるようにすることができる。
また、前記センシング部分は、最大水深時に最小センシング長以上だけ空中に出されているようにすることができる。
本発明の光ファイバ水位計測方法は、光ファイバの温度分布を測定する方法を用いて水位を計測する光ファイバ水位計測方法であって、先端側が水面に対し直交する方向に沿って配置された複数のトレイ状の構造物内に、最小センシング長が巻回された状態で収納されたセンシング部分とされ、そのセンシング部分の一部が水中に浸けられた状態で前記光ファイバ内にパルス光を入射し、その光ファイバの各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて、空中部に位置する箇所の温度と水中部に位置する箇所の温度とを識別し、空中部と水中部との境界位置を認識して水位を計測することを特徴とする。
また、前記複数のトレイ状の構造物は、水面に対し直交する方向に沿って積み重ねられているようにすることができる。
また、前記複数のトレイ状の構造物は、水面に対し直交する方向に沿って交互にずらして配置されているようにすることができる。
また、前記センシング部分には、所定のセンシング長毎に空中に引き出された部分が設けられているようにすることができる。
また、前記空中に引き出された部分の往復長が最小センシング長以上であるようにすることができる。
また、前記センシング部分は、最大水深時に最小センシング長以上だけ空中に出されているようにすることができる。
本発明の光ファイバ水位計測システム及び光ファイバ水位計測方法では、先端側が水面に対し直交する方向に沿って配置された複数のトレイ状の構造物内に、最小センシング長が巻回された状態で収納されたセンシング部分とされ、そのセンシング部分の一部が水中に浸けられた状態で光ファイバ内にパルス光を入射し、その光ファイバの各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて、空中部に位置する箇所の温度と水中部に位置する箇所の温度とを識別し、空中部と水中部との境界位置を認識して水位を計測することができ、機械的構造のような不具合を生じることなく、鉛直方向におけるそれぞれの位置の温度を精度よく計測することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光ファイバ水位計測システム及び光ファイバ水位計測方法によれば、機械的構造のような不具合を生じることなく、鉛直方向におけるそれぞれの位置の温度を精度よく計測することができることから、時々刻々変化する水位を精度良く計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本実施形態では、先端側が水面に対し直交する方向に沿って配置された複数のトレイ状の構造物内に、最小センシング長が巻回された状態で収納されたセンシング部分とされ、そのセンシング部分の一部が水中に浸けられた状態で光ファイバ内にパルス光を入射し、その光ファイバの各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて、空中部に位置する箇所の温度と水中部に位置する箇所の温度とを識別し、空中部と水中部との境界位置を認識して水位を計測することで、機械的構造のような不具合を生じることなく、鉛直方向におけるそれぞれの位置の温度を精度よく計測することができるようにし、時々刻々変化する水位を精度良く計測することができるようにした。
【実施例】
【００１５】
以下、本発明の詳細を図面に基づいて説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の光ファイバ水位計測システムの実施例１を示すブロック図、図２及び図３は、図１の光ファイバ水位計測システムにおける光ファイバを収納するためのトレイ状の構造物を説明するための図、図４及び図５は、図１の光ファイバ水位計測システムにおける光ファイバ水位計測方法を説明するための図である。
【００１６】
図１に示す光ファイバ水位計測システムは、温度分布計測装置１０と光ファイバ２０とを備えている。光ファイバ水位計測システムは、光ファイバ２０内にパルス光を入射し、その光ファイバ２０の各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて光ファイバ２０の温度分布を測定する方法を用い、河川、ダム、湖等の水位を光ファイバ２０の水中温度と空中温度とを識別して計測するものである。
【００１７】
温度分布計測装置１０は、パルス光源１１と、カップラ１２と、受信器１３と、信号処理部１４とを備えている。
【００１８】
測定用光源であるパルス光源１１は、たとえば１５５０ｎｍの波長のパルス光を出力する半導体レーザで構成されている。
【００１９】
カップラ１２は、パルス光源１１を光ファイバ２０側へ通過させるとともに、パルス光源１１からのパルス光による光ファイバ２０からの後方散乱光を受信器１３側に通過させる。受信器１３は、カップラ１２を通過した光ファイバ２０からの後方散乱光を受信する。
【００２０】
信号処理部１４は、受信器１３によって受信された後方散乱光のうち、たとえばラマン散乱光の反ストークス光とレーリー散乱光とを抽出して、反ストークス光とレーリー散乱光との比を求め、平均化処理して温度データを得る。
【００２１】
なお、光ファイバ２０の長手方向の各位置は、後方散乱光の帰還時間が演算されることで、求められる。これにより光ファイバの各々の位置における温度分布を測定することができる。
【００２２】
光ファイバ２０は、その先端側がセンシング部分２１とされ、そのセンシング部分２１が水面に対し直交する方向に沿って巻回された状態とされて水中に浸けられるようになっている。なお、センシング部分２１は、螺旋状に巻回された状態とされていてもよい。
【００２３】
すなわち、そのセンシング部分２１は、光ファイバ２０が水面に対し直交する方向に沿って積み重ねられた複数のトレイ状の構造物４０内に、水面に対し直交する方向に沿ってたとえば螺旋状に最小センシング長以上の長さが巻回された状態で収納されている。
【００２４】
最小センシング長とは正確な温度を測定するために必要となる光ファイバ長をあらわす。反ストークス光を用いた光ファイバ２０の温度分布計測においては測定原理の性質上、正確な温度を測定するためには一定長の間が同一の温度である必要がある。この温度を正確に測定するための長さが最小センシング長であり、測定精度にもよるが、通常４〜５ｍ程度は必要となる。
【００２５】
すなわち、水面に対し直交する方向に沿って積み重ねられた複数のトレイ状の構造物４０内に、水面に対し直交する方向に沿ってたとえば螺旋状に最小センシング長分巻回された状態で収納することによってトレイ状の構造物４０の中に光ファイバ２０の温度変化を正確に識別できる長さが確保されているので、水面に対し直行する方向の各位置における温度を正確に測定することができる。したがって、空中部と水中部で温度が変化する界面の位置を正確に識別することができるので、空中部と水中部で温度が変化する界面の位置をトレイ状の構造物４０の厚さを最小の識別単位として正確に識別することができる。これにより正確に水位を測定することが可能になる。
【００２６】
なお、センシング部分２１は、気温の部分と水温の部分とを明確に識別するために、最大水深時でも水面からたとえば４．５ｍ以上（ここでは最小センシング長を４．５ｍとする）だけ空中に出しておくことが望ましい。
【００２７】
トレイ状の構造物４０は、たとえば図２に示すように、水面に対し直交する方向に沿ってたとえば螺旋状に巻回された状態で収納できるような収納部４１を有している。このようなトレイ状の構造物４０に水位の計測単位となる基準長さである間隔ｄ内での巻付け長が最小センシング長（４．５ｍ）となる光ファイバ２０を巻回して収納することで、脆弱な光ファイバ２０であっても安定した状態で固定して配置させることができ、水位の識別高さを細かく設定することができる。
【００２８】
また、各トレイ状の構造物４０内に光ファイバ２０を収納しておくことで、各トレイ状の構造物４０内の光ファイバ２０はそれぞれのトレイ状の構造物４０からの温度の影響を受けることになるが、トレイ状の構造物４０同士は別体であるため、他のトレイ状の構造物４０からの温度の影響を受け難くなり、実際の温度とは異なる周囲の環境温度の影響を受ける可能性が小さくなる。
【００２９】
なお、トレイ状の構造物４０は、図１のように積み重ねてもいいし、個々に柱や棚のようなものに固定してもよい。ここで、トレイ状の構造物４０を図１のように積み重ねた場合には、トレイ状の構造物４０の厚さに応じて水位の測定精度が制限されてしまうが、その場合には図３に示すように、ラック５０にトレイ状の構造物４０を重ねずに交互にずらして配置させることで、トレイ状の構造物４０の厚さよりも小さい範囲での測定精度に設定することができる。
【００３０】
次に、光ファイバ水位計測システムにおける光ファイバ水位計測方法について説明する。まず、図４に示すように、パルス光源１１からのたとえば１５５０ｎｍの波長のパルス光が光ファイバ２０の一端から入射され（ステップＳ１）、その光ファイバ２０の長手方向における各位置から一端に帰還する後方散乱光がカップラ１２を介して受信器１３により受信されると（ステップＳ２）、信号処理部１４により、後方散乱光のうちのラマン散乱光の光強度と帰還時間とが検出される（ステップＳ３）。
【００３１】
また、信号処理部１４により、ラマン散乱光の光強度が検出されるとき、ラマン散乱光の反ストークス光とレーリー散乱光とが抽出され（ステップＳ４）、反ストークス光とレーリー散乱光との比を求め、平均化処理することで温度データが得られる（ステップＳ５，Ｓ６）。
【００３２】
そして、その得られた温度データを元に、光ファイバ２０のセンシング部分２１における水中温度と空中温度とが識別され、河川、ダム、湖等の水位が計測される。
【００３３】
すなわち、光ファイバ２０の先端側のセンシング部分２１は、光ファイバ２０が水面に対し直交する方向に沿って積み重ねられた複数のトレイ状の構造物４０内に、水面に対し直交する方向に沿ってたとえば螺旋状に巻回された状態で収納され、水中に浸けられるようになっている。また、そのセンシング部分２１は、気温の部分と水温の部分とを明確に識別するために、最大水深時でも水面からたとえば４．５ｍ以上だけ空中に出ているため、図５（ａ）に示すような温度データに基づく温度分布が得られることになる。
【００３４】
そして、図５（ａ）のような間隔ｄ内での巻付け長が最小センシング長（４．５ｍ）とされた温度分布から分かる通り、気温の部分と水温の部分との間が急峻な傾きを有することから、空中部と水中部との界面である水面の識別が精度良く行われることで、河川、ダム、湖等の水位が計測されることになる。
【００３５】
また、このように、気温の部分と水温の部分との間が急峻な傾きを有することから、連続して時々刻々変化する水位の変化を測定することが可能となる。
【００３６】
なお、光ファイバ２０による温度測定は原理上、一定の長さの温度分布を測定する必要があることから、単に光ファイバ２０を真っ直ぐにして水中に浸けるだけでは、水中から空中での温度が変化する界面の位置を正確に測定することはできない。
【００３７】
すなわち、図５（ｂ）は、光ファイバ２０を巻回せずに真っ直ぐにして水中に浸けた場合の温度分布を示すものであり、図５（ｂ）のような間隔ｄ内での温度分布から分かる通り、気温の部分と水温の部分との間が緩やかな傾きを有することから、空中部と水中部との界面である水面の識別が曖昧となり、河川、ダム、湖等の水位の計測精度が低下してしまうことになる。
【００３８】
よって、このように、気温の部分と水温の部分との間が緩やかな傾きを有することで、連続して時々刻々変化する水位の変化を測定することが困難となってしまう。
【００３９】
このように、実施例１では、先端側が水面に対し直交する方向に沿って配置された複数のトレイ状の構造物４０内に、最小センシング長が巻回された状態で収納されたセンシング部分２１とされ、そのセンシング部分２１の一部が水中に浸けられた状態で光ファイバ２０内にパルス光を入射し、その光ファイバ２０の各位置から反射されたラマン散乱光のうちの反ストークス光に基づいて、空中部に位置する箇所の温度と水中部に位置する箇所の温度とを識別し、空中部と水中部との境界位置を認識して水位を計測することで、機械的構造のような不具合を生じることなく、鉛直方向におけるそれぞれの位置の温度を精度よく計測することができるようにしたので、時々刻々変化する水位を精度良く計測することができる。
【００４０】
また、実施例１では、光ファイバ２０のセンシング部分２１が水面に対し直交する方向に沿って配置された複数のトレイ状の構造物４０内に、水面に対し直交する方向に沿って所定のセンシング長分巻回されて収納されていることにより、光ファイバ２０を鉛直方向に延伸することなく配置させることができることから、最小センシング長を確保することができ、鉛直方向におけるそれぞれの位置の温度を正確に測定することができる。
【００４１】
また、実施例１では、トレイ状の構造物４０に所定のセンシング長の光ファイバ２０を巻回して収納することができるため、脆弱な光ファイバ２０であっても安定した状態で固定して配置させることができ、水位の識別高さを細かく設定することができる。
【００４２】
また、実施例１では、各トレイ状の構造物４０内に光ファイバ２０が収納されているため、各トレイ状の構造物４０内の光ファイバ２０はそれぞれのトレイ状の構造物４０からの温度の影響を受けることになるが、トレイ状の構造物４０同士は別体であることから、他のトレイ状の構造物４０からの温度の影響を受け難くなり、実際の温度とは異なる周囲の環境温度の影響を受ける可能性を小さくすることができる。これにより、センシング部分２１による空中部及び水中部での温度の変動に対して即応させることができる。
【００４３】
また、実施例１では、トレイ状の構造物４０の配置形態を任意に変えることが可能であり、たとえば図３のようにラック５０にトレイ状の構造物４０を重ねずに交互にずらして配置させるようにした場合、トレイ状の構造物４０の厚さよりも小さい範囲での測定精度に設定することができる。
【００４４】
（実施例２）
図６は、図１の光ファイバ２０のセンシング部分２１の構成を変えた場合の実施例２を示す図、図７及び図８は、図４の光ファイバ水位計測システムにおける光ファイバ水位計測方法を説明するための図である。
【００４５】
図６に示すように、光ファイバ２０の先端側は、上述したように、光ファイバ２０が水面に対し直交する方向に沿って積み重ねられた複数のトレイ状の構造物４０内に、水面に対し直交する方向に沿ってたとえば螺旋状に巻回された状態で収納されている複数の部分２２と、トレイ状の構造物４０内に収納されずに空中部に引き出された複数の部分２３とを有するセンシング部分２１Ａとされ、一定の長さの温度分布を測定することができるようになっている。
【００４６】
また、複数の部分２３は、トレイ状の構造物４０内に収納された光ファイバ２０の所定のセンシング長毎に空中部に引き出されている。
【００４７】
また、センシング部分２１Ａの複数のトレイ状の構造物４０内に収納された光ファイバ２０の上部が最大水深時でも水面からたとえば４．５ｍ以上だけ空中に出され、その下部が水中に浸けられるようになっている。
【００４８】
なお、各トレイ状の構造物４０の容積にあっては、設置する環境や要求される精度により決定されるものであるが、少なくとも光ファイバ２０が最小センシング長（４．５ｍ）以上分だけ巻回して収納できる大きさであればよい。
【００４９】
また、光ファイバ２０のセンシング部分２１Ａの空中部に引き出される複数の部分２３にあっては、それらの往復長が最小センシング長（４．５ｍ）以上であればよい。さらに、センシング部分２１Ａにおいて、トレイ状の構造物４０に収納された部分２２及び収納されない部分２３については、いかなる水深でも、上述したように、水面より上に出る部分のファイバ長が４．５ｍ以上であればよい。
【００５０】
また、トレイ状の構造物４０に収納されずに空中部に引き出された部分２３については、図示しないボード等に固定具３１を用いて水面と垂直となるように固定しておけばよい。また、それぞれの部分２３同士の固定間隔は、任意であればよい。
【００５１】
このような構成では、図４で説明したように、パルス光源１１からのたとえば１５５０ｎｍの波長のパルス光が光ファイバ２０の一端から入射され（ステップＳ１）、その光ファイバ２０の長手方向における各位置から一端に帰還する後方散乱光がカップラ１２を介して受信器１３により受信されると（ステップＳ２）、信号処理部１４により、後方散乱光のうちのラマン散乱光の光強度と帰還時間とが検出される（ステップＳ３）。
【００５２】
また、信号処理部１４により、ラマン散乱光の光強度が検出されるとき、上記同様に、ラマン散乱光の反ストークス光とレーリー散乱光とが抽出され（ステップＳ４）、反ストークス光とレーリー散乱光との比を求め、平均化処理することで温度データが得られる（ステップＳ５，Ｓ６）。
【００５３】
そして、その得られた温度データを元に、光ファイバ２０のセンシング部分２１Ａにおける水中温度と空中温度とが識別され、河川、ダム、湖等の水位が計測される。
【００５４】
すなわち、光ファイバ２０の先端側のセンシング部分２１Ａのトレイ状の構造物４０に収納された部分２２が水面に対し直交する方向に沿ってたとえば螺旋状に巻回された状態とされ、水中に浸けられるようになっており、その部分２２は、気温の部分と水温の部分とを明確に識別するために、最大水深時でも水面からたとえば４．５ｍ以上だけ空中に出ており、さらにトレイ状の構造物４０に収納されない部分２３は、トレイ状の構造物４０に収納された部分２２の最小センシング長毎に空中に引き出されている。
【００５５】
このような構成によって水位変化測定を行った場合、たとえば図７に示すような測定結果が得られる。図７は、光ファイバ２０を０．２５ｍｍの光ファイバ素線として巻回した場合での測定結果である。
【００５６】
また、トレイ状の構造物４０の収納部４１の内径がたとえば９０ｍｍであるとすると、光ファイバ２０を最小センシング長（たとえば４．５ｍ）以上となるようにするための巻回数は約１６回である。すなわち、光ファイバ２０をたとえば螺旋状に巻回してトレイ状の構造物４０の収納部４１に収納し、その螺旋状の光ファイバ２０の鉛直方向の寸法をｄとすると、ｄ＝０．２５ｍｍ×１６≒４ｍｍである。この場合、トレイ状の構造物４０の厚みを無視すると、その水位の測定精度は最高４ｍｍとなる。
【００５７】
そして、各トレイ状の構造物４０に光ファイバ２０を約４ｍｍ分（１６回）だけ巻回して収納した部分２２と、４．５ｍ分の収納されない部分２３とを交互に設け、収納されない部分２３については、図示しないボード等に固定具３１を用いて水面と垂直となるように固定しておいた。このとき、各トレイ状の構造物４０に収納された部分２２と収納されない部分２３については、最大水深時でも水面から４．５ｍ以上（気温の部分と水温の部分を明確にするため）、空中に出しておいた。
【００５８】
ここで、図７は、最小センシング長を１区間とすると、その最小センシング長の６区間だけ水中に漬けるとともに、各トレイ状の構造物４０に収納されない部分２３もその６区間に対応させた６箇所が空中に引き出されている場合の測定結果である。図７から分かる通り、水中部では６箇所の（谷）があり、空中部でも６箇所の（山）が確認できる。
【００５９】
このように、６箇所の（谷）と（山）とからなる温度分布により、図８に示すように、温度の変化点が明確になるため、河川、ダム、湖等の水位が精度良く計測されることになる。
【００６０】
また、図７及び図８から分かる通り、水深が浅くなるに従って、水中部の（谷）の部分が少なくなり、各トレイ状の構造物４０に収納された部分２２の全てが空中に出た場合（水位が下がった場合）、水中部の（谷）の部分がなくなり、各トレイ状の構造物４０に収納された部分２２の全てが空気中の温度になる。
【００６１】
このように、実施例２では、光ファイバ２０の先端側を、光ファイバ２０が水面に対し直交する方向に沿って積み重ねられた複数のトレイ状の構造物４０内に、水面に対し直交する方向に沿ってたとえば螺旋状に巻回された状態で収納されている複数の部分２２と、トレイ状の構造物４０内に収納されずに空中部に引き出された複数の部分２３とを有するセンシング部分２１Ａとしたので、実施例１での作用効果に加え、それぞれの位置での温度差を正確に識別することができ、河川、ダム、湖等の水位をより正確に計測することができる。
【００６２】
また、光ファイバ２０を螺旋状に巻回された状態で収納されているトレイ状の構造物４０が水中の温度の影響を受けて低温となり、光ファイバ２０もその影響を受けて低温になったとしても、トレイ状の構造物４０に収納されていない複数の部分２３が空中部に配置されているため、その複数の部分２３によって空中部の温度に矯正され、温度の変化点を確実に認識できるので、空中部と水中部の境界位置を確実に識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の光ファイバ水位計測システムの実施例１を示すブロック図である。
【図２】図１の光ファイバ水位計測システムにおける光ファイバを収納するためのトレイ状の構造物を説明するための図である。
【図３】図１の光ファイバ水位計測システムにおける光ファイバを収納するためのトレイ状の構造物を説明するための図である。
【図４】図１の光ファイバ水位計測システムにおける光ファイバ水位計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１の光ファイバ水位計測システムにおける光ファイバ水位計測方法を説明するための図である。
【図６】図１の光ファイバのセンシング部分の構成を変えた場合の実施例２を示す図である。
【図７】図６の光ファイバ水位計測システムにおける光ファイバ水位計測方法を説明するための図である。
【図８】図６の光ファイバ水位計測システムにおける光ファイバ水位計測方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  温度分布計測装置
１１  パルス光源
１２  カップラ
１３  受信器
１４  信号処理部
２０  光ファイバ
２１  センシング部分
２１Ａ  センシング部分
２２  トレイ状の構造物に収納された部分
２３  トレイ状の構造物に収納されない部分
３１  固定具
４０  トレイ状の構造物
４１  収納部
５０  ラック
【図１】
2007139627.tif 000003
【図２】
2007139627.tif 000004
【図３】
2007139627.tif 000005
【図４】
2007139627.tif 000006
【図５】
2007139627.tif 000007
【図６】
2007139627.tif 000008
【図７】
2007139627.tif 000009
【図８】
2007139627.tif 000010