JP2000292287A - 圧力温度測定装置 - Google Patents
圧力温度測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多数の位置の圧力又は温度を同時に測定する
ことができる分布型の圧力温度測定装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 圧力温度測定装置は、光源と、光を切り
換えて出力する光スイッチと、該光スイッチからの光を
伝搬する複数の光ファイバと、該光ファイバの先端に設
けられたセンサ部と、該センサ部からの干渉光を光スイ
ッチを経由して受光する受光器と、該受光器からの信号
よりセンサ部の圧力又は温度を演算する演算部、とを有
し、光ファイバは複数の光ファイバが帯状に束ねられた
フラットケーブルとして構成され、センサ部は所定のピ
ッチにて隔置されている。
ことができる分布型の圧力温度測定装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 圧力温度測定装置は、光源と、光を切り
換えて出力する光スイッチと、該光スイッチからの光を
伝搬する複数の光ファイバと、該光ファイバの先端に設
けられたセンサ部と、該センサ部からの干渉光を光スイ
ッチを経由して受光する受光器と、該受光器からの信号
よりセンサ部の圧力又は温度を演算する演算部、とを有
し、光ファイバは複数の光ファイバが帯状に束ねられた
フラットケーブルとして構成され、センサ部は所定のピ
ッチにて隔置されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバを使用し
た圧力温度測定装置に関し、より詳細には複数の位置の
温度及び圧力を同時に測定することができる分布型の圧
力温度測定装置に関する。
た圧力温度測定装置に関し、より詳細には複数の位置の
温度及び圧力を同時に測定することができる分布型の圧
力温度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４を参照して従来の光ファイバを使用
した分布型の圧力温度測定装置の例を説明する。この圧
力温度測定装置は、光源１０１と第１のカプラ１２５と
第２のカプラ１２６の列と第２のカプラ１２６の各々に
接続された光ファイバ１２８と該光ファイバ１２８の先
端に設けられたセンサ部１０３と受光器１２２と信号処
理装置１３５とを有する。
した分布型の圧力温度測定装置の例を説明する。この圧
力温度測定装置は、光源１０１と第１のカプラ１２５と
第２のカプラ１２６の列と第２のカプラ１２６の各々に
接続された光ファイバ１２８と該光ファイバ１２８の先
端に設けられたセンサ部１０３と受光器１２２と信号処
理装置１３５とを有する。
【０００３】光源１０１からの光は第１のカプラ１２５
によってＮ個の光に分岐される。Ｎ個の光は、それぞ
れ、Ｎ個の第２のカプラ１２６を経由してＮ個の光ファ
イバ１２８を伝播する。Ｎ個の光ファイバ１２８からの
光はＮ個のセンサ部１０３に供給され、干渉光が生成さ
れる。Ｎ個の干渉光は、それぞれ、第２のカプラ１２６
を経由して受光器１２２に供給され電気信号に変換され
る。受光器１２２からの信号は信号処理装置１３５に出
力され、圧力及び温度が演算される。
によってＮ個の光に分岐される。Ｎ個の光は、それぞ
れ、Ｎ個の第２のカプラ１２６を経由してＮ個の光ファ
イバ１２８を伝播する。Ｎ個の光ファイバ１２８からの
光はＮ個のセンサ部１０３に供給され、干渉光が生成さ
れる。Ｎ個の干渉光は、それぞれ、第２のカプラ１２６
を経由して受光器１２２に供給され電気信号に変換され
る。受光器１２２からの信号は信号処理装置１３５に出
力され、圧力及び温度が演算される。
【０００４】図５を参照してセンサ部１０３の構造及び
動作を説明する。センサ部１０３は、光ファイバ１０の
先端の端面に装着されたハーフミラー１３と筒状のケー
シング４０とケーシング４０の端面に装着された円形の
ダイヤフラム４２とダイヤフラムの内面に装着されたミ
ラー２３とを有する。ケーシング４０及びダイヤフラム
４２は、光ファイバ１０の先端を覆うキャップを構成し
ており、このキャップと光ファイバ１０の先端面の間に
密閉室４５が形成される。
動作を説明する。センサ部１０３は、光ファイバ１０の
先端の端面に装着されたハーフミラー１３と筒状のケー
シング４０とケーシング４０の端面に装着された円形の
ダイヤフラム４２とダイヤフラムの内面に装着されたミ
ラー２３とを有する。ケーシング４０及びダイヤフラム
４２は、光ファイバ１０の先端を覆うキャップを構成し
ており、このキャップと光ファイバ１０の先端面の間に
密閉室４５が形成される。
【０００５】光ファイバ１０は中心のコア１１と外側の
クラッド１２からなり、光はコア１１に閉じ込められた
状態で、光軸方向に伝播する。コア１１を伝播した光の
一部Ｅ1 はハーフミラー１３を反射し、他の一部Ｅ2 は
ハーフミラー１３を通過してミラー２３を反射する。
クラッド１２からなり、光はコア１１に閉じ込められた
状態で、光軸方向に伝播する。コア１１を伝播した光の
一部Ｅ1 はハーフミラー１３を反射し、他の一部Ｅ2 は
ハーフミラー１３を通過してミラー２３を反射する。
【０００６】ハーフミラー１３を反射した光Ｅ1 とミラ
ー２３を反射した光Ｅ2 は、光ファイバのコア１１にて
合成され干渉光が生成される。干渉光は、図１に示した
ように、受光器１２２によって検出される。
ー２３を反射した光Ｅ2 は、光ファイバのコア１１にて
合成され干渉光が生成される。干渉光は、図１に示した
ように、受光器１２２によって検出される。
【０００７】干渉光が生成される直前の、ハーフミラー
１３を反射した光Ｅ1 とミラー２３を反射した光Ｅ
2 は、次の式のように表される。
１３を反射した光Ｅ1 とミラー２３を反射した光Ｅ
2 は、次の式のように表される。
【０００８】
【数１】Ｅ1 ＝Ａ1 ｅｘｐ｛ｊ（ωｔ＋φ1 ）｝ Ｅ2 ＝Ａ1 ｅｘｐ｛ｊ（ωｔ＋φ2 ）｝
【０００９】φ1 及びφ2 は、それぞれ、干渉光が生成
される直前の、光Ｅ1 及びＥ2 が有する位相差である。
干渉光の強度Ｉは次のように表される。
される直前の、光Ｅ1 及びＥ2 が有する位相差である。
干渉光の強度Ｉは次のように表される。
【００１０】
【数２】Ｉ＝｜Ｅ1 ＋Ｅ2 ｜2 ＝Ａ1 2＋Ａ2 2＋２Ａ1 ・
Ａ2 ・ｃｏｓ（φ1 −φ2 ）
Ａ2 ・ｃｏｓ（φ1 −φ2 ）
【００１１】この式の右辺の第３項は光強度の変化ΔＩ
を表す。
を表す。
【００１２】
【数３】ΔＩ＝２Ａ1 ・Ａ2 ・ｃｏｓ（φ1 −φ2 ）
【００１３】ここで、光Ｅ1 及びＥ2 の位相差φ1 及び
φ2 を次のように設定する。
φ2 を次のように設定する。
【００１４】
【数４】φ1 ＝０ φ2 ＝２（Ｌ−Ｗ）（２πｎ／λ）
【００１５】ここに、Ｌはダイヤフラム４２の撓み量が
ゼロの時のハーフミラー１３とミラー２３の間の距離、
Ｗはダイヤフラムの撓み量、ｎは密閉室４５の屈折率、
λは光の波長である。この式を数３の式に代入すると、
次のようになる。
ゼロの時のハーフミラー１３とミラー２３の間の距離、
Ｗはダイヤフラムの撓み量、ｎは密閉室４５の屈折率、
λは光の波長である。この式を数３の式に代入すると、
次のようになる。
【００１６】
【数５】ΔＩ＝２Ａ1 ・Ａ2 ・ｃｏｓ｛（４πｎ／λ）
（Ｌ−Ｗ）｝
（Ｌ−Ｗ）｝
【００１７】ここで、距離Ｌを次の式が成り立つように
設定する。
設定する。
【００１８】
【数６】４πｎＬ／λ＝（Ｎ＋１／２）π （Ｎ＝
０，１，２，３，…）
０，１，２，３，…）
【００１９】これを数５の式に代入して変形し、ダイヤ
フラム４２の撓み量Ｗが十分小さいと仮定すると、次の
式が得られる。
フラム４２の撓み量Ｗが十分小さいと仮定すると、次の
式が得られる。
【００２０】
【数７】 ΔＩ＝±２Ａ1 ・Ａ2 ・ｓｉｎ（４πｎＷ／λ） ≒±２Ａ1 ・Ａ2 ・（４πｎＷ／λ）
【００２１】即ち、干渉光の光強度の変化ΔＩは、ダイ
ヤフラム４２の撓み量Ｗに比例する。一方、円形のダイ
ヤフラム４２の撓み量Ｗは、材料力学より、次の式によ
って表される。
ヤフラム４２の撓み量Ｗに比例する。一方、円形のダイ
ヤフラム４２の撓み量Ｗは、材料力学より、次の式によ
って表される。
【００２２】
【数８】 Ｗ＝（Ｐａ4 ／６４Ｅｈ3 ）×１２（１−ν2 ）
【００２３】Ｗはダイヤフラムの中央の撓み量、Ｐはダ
イヤフラムに加わる圧力、ａはダイヤフラムの半径、Ｅ
はヤング率、ｈはダイヤフラムの厚さ、νはポアソン比
である。この関係より、光強度の変化ΔＩは、ダイヤフ
ラムに加わる力Ｐに比例する。従って受光器２２の出力
より光強度の変化ΔＩを検出することによってダイヤフ
ラム４２に加わる力又は圧力が判る。
イヤフラムに加わる圧力、ａはダイヤフラムの半径、Ｅ
はヤング率、ｈはダイヤフラムの厚さ、νはポアソン比
である。この関係より、光強度の変化ΔＩは、ダイヤフ
ラムに加わる力Ｐに比例する。従って受光器２２の出力
より光強度の変化ΔＩを検出することによってダイヤフ
ラム４２に加わる力又は圧力が判る。
【００２４】センサ部１０３を、圧力測定装置としても
温度測定装置としても使用することもできる。センサ部
１０３を圧力測定装置として使用する場合、密閉室４５
を真空排気することによって絶対圧力が得られる。尚、
密閉室４５を１気圧の不活性ガスによって充填すること
によってゲージ圧が得られる。
温度測定装置としても使用することもできる。センサ部
１０３を圧力測定装置として使用する場合、密閉室４５
を真空排気することによって絶対圧力が得られる。尚、
密閉室４５を１気圧の不活性ガスによって充填すること
によってゲージ圧が得られる。
【００２５】センサ部１０３を温度測定装置として使用
する場合、密閉室４５に適当な不活性ガスを装填する。
この不活性ガスが周囲の温度によって熱膨張するとダイ
ヤフラム４２は撓む。従って、ダイヤフラムの撓み量を
光強度の変化ΔＩとして検出すればよい。
する場合、密閉室４５に適当な不活性ガスを装填する。
この不活性ガスが周囲の温度によって熱膨張するとダイ
ヤフラム４２は撓む。従って、ダイヤフラムの撓み量を
光強度の変化ΔＩとして検出すればよい。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】図４及び図５を参照し
て説明した従来の光ファイバを使用した分布型圧力温度
測定装置は、複数のセンサ部１０３に対応して複数のカ
プラ１２５及びカプラ１２６の列を必要とし、複数の受
光器１２２を使用するため、構造が複雑であり、多数の
構成要素を使用する必要があった。
て説明した従来の光ファイバを使用した分布型圧力温度
測定装置は、複数のセンサ部１０３に対応して複数のカ
プラ１２５及びカプラ１２６の列を必要とし、複数の受
光器１２２を使用するため、構造が複雑であり、多数の
構成要素を使用する必要があった。
【００２７】また、複数のセンサ部はそれぞれ別個の光
ファイバに接続されており、センサ部を所定のピッチに
て広い範囲に設置するのが困難であった。
ファイバに接続されており、センサ部を所定のピッチに
て広い範囲に設置するのが困難であった。
【００２８】本発明はこのような点に鑑み、構造が簡単
で、構成要素がより少ない分布型圧力温度測定装置を提
供することを目的とする。
で、構成要素がより少ない分布型圧力温度測定装置を提
供することを目的とする。
【００２９】本発明はこのような点に鑑み、簡単にセン
サ部を所定のピッチにて配置することができる分布型圧
力温度測定装置を提供することを目的とする。
サ部を所定のピッチにて配置することができる分布型圧
力温度測定装置を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】本発明の圧力温度測定装
置は、光源と、カプラと、光を切り換えて出力する光ス
イッチと、該光スイッチからの光を伝搬する複数の光フ
ァイバと、該光ファイバの先端に設けられたセンサ部
と、該センサ部からの干渉光を光スイッチ及びカプラを
経由して受光する受光器と、該受光器からの信号よりセ
ンサ部の圧力又は温度を演算する演算部、とを有し、光
ファイバは複数の光ファイバが帯状に束ねられたフラッ
トケーブルとして構成され、センサ部は所定のピッチに
て隔置されている。
置は、光源と、カプラと、光を切り換えて出力する光ス
イッチと、該光スイッチからの光を伝搬する複数の光フ
ァイバと、該光ファイバの先端に設けられたセンサ部
と、該センサ部からの干渉光を光スイッチ及びカプラを
経由して受光する受光器と、該受光器からの信号よりセ
ンサ部の圧力又は温度を演算する演算部、とを有し、光
ファイバは複数の光ファイバが帯状に束ねられたフラッ
トケーブルとして構成され、センサ部は所定のピッチに
て隔置されている。
【００３１】光スイッチを使用することによって従来の
装置に比べて小型な且つコンパクトな圧力温度装置を提
供することができる。また、センサ部に接続された光フ
ァイバをフラットケーブルとして構成することによっ
て、センサ部及び光ファイバを狭い位置に配置すること
ができる。
装置に比べて小型な且つコンパクトな圧力温度装置を提
供することができる。また、センサ部に接続された光フ
ァイバをフラットケーブルとして構成することによっ
て、センサ部及び光ファイバを狭い位置に配置すること
ができる。
【００３２】本発明によると、圧力温度測定装置におい
て、上記センサ部は温度センサと圧力センサを交互に含
む。従って、本発明によると、複数の測定地点より温度
及び圧力の両者のデータを得ることができる。
て、上記センサ部は温度センサと圧力センサを交互に含
む。従って、本発明によると、複数の測定地点より温度
及び圧力の両者のデータを得ることができる。
【００３３】本発明によると、上記センサ部は、光ファ
イバの切断端面に装着されたハーフミラーと上記光ファ
イバの切断端面を覆う感応部とを有し、該感応部は温度
及び圧力に応答して変位するダイヤフラムを有する。従
って、センサ部を圧力センサとして構成する場合も温度
センサとして構成する場合も、共通の構造を有し、製造
工程を簡略化することができる。また、上記センサ部
は、上記感応部を覆うキャップを有する。それによって
感応部はキャップによって保護される。
イバの切断端面に装着されたハーフミラーと上記光ファ
イバの切断端面を覆う感応部とを有し、該感応部は温度
及び圧力に応答して変位するダイヤフラムを有する。従
って、センサ部を圧力センサとして構成する場合も温度
センサとして構成する場合も、共通の構造を有し、製造
工程を簡略化することができる。また、上記センサ部
は、上記感応部を覆うキャップを有する。それによって
感応部はキャップによって保護される。
【００３４】
【発明の実施の形態】図１を参照して本発明による光フ
ァイバを使用した分布型の圧力温度測定装置の例につい
て説明する。本例の分布型の圧力温度測定装置は、光源
１０１とカプラ１０５と光スイッチ１０７と光ファイバ
ケーブル１０８と光ファイバの先端部に装着された複数
のセンサ部１１０と受光器１０２と信号処理装置１１５
とを有する。
ァイバを使用した分布型の圧力温度測定装置の例につい
て説明する。本例の分布型の圧力温度測定装置は、光源
１０１とカプラ１０５と光スイッチ１０７と光ファイバ
ケーブル１０８と光ファイバの先端部に装着された複数
のセンサ部１１０と受光器１０２と信号処理装置１１５
とを有する。
【００３５】光ファイバケーブル１０８は、複数の光フ
ァイバを束ねた光ファイバケーブルバンドより構成さ
れ、好ましくはフラットケーブル型の光ファイバ束であ
る。センサ部１１０は所定のピッチｐにて隔置されてい
る。
ァイバを束ねた光ファイバケーブルバンドより構成さ
れ、好ましくはフラットケーブル型の光ファイバ束であ
る。センサ部１１０は所定のピッチｐにて隔置されてい
る。
【００３６】センサ部１１０は、例えば次のような方法
によって装着されてよい。光ファイバ束に含まれる複数
の光ファイバの先端を順に所定の長さｐづつ切断する。
次に、その切断端部に各センサ部１１０を装着する。セ
ンサ部１１０のピッチは数十メートル又は数百メートル
であってよい。
によって装着されてよい。光ファイバ束に含まれる複数
の光ファイバの先端を順に所定の長さｐづつ切断する。
次に、その切断端部に各センサ部１１０を装着する。セ
ンサ部１１０のピッチは数十メートル又は数百メートル
であってよい。
【００３７】センサ部１１０の詳細は後に説明するが、
圧力センサ又は温度センサである。センサ部１１０の全
てが圧力センサ又は温度センサのいずれがであってよい
が、交互に圧力センサと温度センサを配置してもよい。
圧力センサ又は温度センサである。センサ部１１０の全
てが圧力センサ又は温度センサのいずれがであってよい
が、交互に圧力センサと温度センサを配置してもよい。
【００３８】光源１０１からの光は、カプラ１０５を経
由して光スイッチ１０７に導かれ、そこで光ファイバケ
ーブル１０８に含まれるＮ個の光ファイバの各々に順に
導かれる。各光ファイバを伝播した光は、先端のセンサ
部１１０に導かれ、干渉光が生成される。干渉光は、光
スイッチ１０７及びカプラ１０５を経由して受光器１０
２に導かれる。受光器１０２によって光は電気信号に変
換され、電気信号は信号処理装置１１５に供給される。
由して光スイッチ１０７に導かれ、そこで光ファイバケ
ーブル１０８に含まれるＮ個の光ファイバの各々に順に
導かれる。各光ファイバを伝播した光は、先端のセンサ
部１１０に導かれ、干渉光が生成される。干渉光は、光
スイッチ１０７及びカプラ１０５を経由して受光器１０
２に導かれる。受光器１０２によって光は電気信号に変
換され、電気信号は信号処理装置１１５に供給される。
【００３９】光スイッチ１０７は、所定の切り替え周期
にて、カプラ１０５からの光を、光ファイバケーブル１
０８に含まれる光ファイバの各々に、順に、出力する。
従って、受光器１０２は、光スイッチ１０７の切り替え
周期と同一の周期にて、各センサ部からの干渉光を入力
する。信号処理装置１１５は、光スイッチ１０７の切り
替え周期と同一の周期にて、各センサ部によって検出さ
れた圧力又は温度を演算し出力する。
にて、カプラ１０５からの光を、光ファイバケーブル１
０８に含まれる光ファイバの各々に、順に、出力する。
従って、受光器１０２は、光スイッチ１０７の切り替え
周期と同一の周期にて、各センサ部からの干渉光を入力
する。信号処理装置１１５は、光スイッチ１０７の切り
替え周期と同一の周期にて、各センサ部によって検出さ
れた圧力又は温度を演算し出力する。
【００４０】図２は本例のセンサ部の第１の例の構造を
示す。本例のセンサ部は、光ファイバ１０の先端面に装
着されたハーフミラー１３とその上に装着された円盤状
の感応部２０と感応部２０を覆うキャップ３０とを有す
る。こうして光ファイバ１０の先端及び感応部２０はキ
ャップ３０によって保護される。
示す。本例のセンサ部は、光ファイバ１０の先端面に装
着されたハーフミラー１３とその上に装着された円盤状
の感応部２０と感応部２０を覆うキャップ３０とを有す
る。こうして光ファイバ１０の先端及び感応部２０はキ
ャップ３０によって保護される。
【００４１】感応部２０は円盤状のベース部２１とこの
ベース部に設けられた凹部２４とを有し、この凹部２４
の底面がダイヤフラム２２を構成している。キャップ３
０は円盤状の感応部２０を覆うような形状に形成されて
いるが、そのベース３１の内面に凹部３４を有する。こ
の凹部３４の底面には孔３３が形成されている。
ベース部に設けられた凹部２４とを有し、この凹部２４
の底面がダイヤフラム２２を構成している。キャップ３
０は円盤状の感応部２０を覆うような形状に形成されて
いるが、そのベース３１の内面に凹部３４を有する。こ
の凹部３４の底面には孔３３が形成されている。
【００４２】光ファイバ１０の先端面に装着されたハー
フミラー１３と感応部２０の凹部２４によって密閉室２
５が形成される。この密閉室２５は、真空であってよい
が適当な不活性ガスによって充填されてよい。
フミラー１３と感応部２０の凹部２４によって密閉室２
５が形成される。この密閉室２５は、真空であってよい
が適当な不活性ガスによって充填されてよい。
【００４３】感応部２０のダイヤフラム２２の外面とキ
ャップ３０の凹部３４によって空間３５が形成される。
この空間３５は孔３３によって外部に接続された開空間
である。
ャップ３０の凹部３４によって空間３５が形成される。
この空間３５は孔３３によって外部に接続された開空間
である。
【００４４】このセンサ部は圧力センサとして使用され
る。測定すべき空間にこのセンサ部を配置すると、開空
間３５の圧力は測定すべき空間の圧力と同一となる。従
って、測定すべき空間の圧力がダイヤフラム２２に加わ
り、ダイヤフラム２２は撓む。この撓み量を受光器１０
２の出力によって検出し、それを圧力に換算すればよ
い。
る。測定すべき空間にこのセンサ部を配置すると、開空
間３５の圧力は測定すべき空間の圧力と同一となる。従
って、測定すべき空間の圧力がダイヤフラム２２に加わ
り、ダイヤフラム２２は撓む。この撓み量を受光器１０
２の出力によって検出し、それを圧力に換算すればよ
い。
【００４５】密閉室２５を真空にした場合には、開空間
３５の圧力を絶対圧力として測定することができるが、
密閉室２５を１気圧の適当な不活性ガスによって充填し
た場合には、開空間３５の圧力をゲージ圧として測定す
ることができる。尚、このようにゲージ圧を測定する場
合には、密閉室２５の温度を所定の温度に保持する必要
があり、密閉室２５の温度がこの所定の温度と異なる場
合には、温度補正をする必要がある。
３５の圧力を絶対圧力として測定することができるが、
密閉室２５を１気圧の適当な不活性ガスによって充填し
た場合には、開空間３５の圧力をゲージ圧として測定す
ることができる。尚、このようにゲージ圧を測定する場
合には、密閉室２５の温度を所定の温度に保持する必要
があり、密閉室２５の温度がこの所定の温度と異なる場
合には、温度補正をする必要がある。
【００４６】このセンサ部を温度センサとして使用する
こともできる。この場合、密閉室２５を適当な不活性ガ
スによって充填する。測定すべき空間にこのセンサ部を
配置すると、密閉室２５の温度は測定すべき空間の温度
と同一となる。従って、密閉室２５内の不活性ガスは熱
膨張し、ダイヤフラム２２は撓む。この撓み量を受光器
１０２の出力より検出し、それを温度に換算すればよ
い。密閉室２５の圧力と開空間３５の圧力に差がある場
合には、圧力補正をする必要がある。
こともできる。この場合、密閉室２５を適当な不活性ガ
スによって充填する。測定すべき空間にこのセンサ部を
配置すると、密閉室２５の温度は測定すべき空間の温度
と同一となる。従って、密閉室２５内の不活性ガスは熱
膨張し、ダイヤフラム２２は撓む。この撓み量を受光器
１０２の出力より検出し、それを温度に換算すればよ
い。密閉室２５の圧力と開空間３５の圧力に差がある場
合には、圧力補正をする必要がある。
【００４７】図３は本例のセンサ部の第２の例の構造を
示す。本例のセンサ部は、図２の例と比較すると、キャ
ップ３０の凹部３４の底面に孔が設けられていない点が
異なる。従って、感応部２０のダイヤフラム２２の外面
とキャップ３０の凹部３４によって形成される空間３５
は密閉空間となる。従って、本例では、ダイヤフラム２
２の両側に密閉空間２５、３５が配置されている。
示す。本例のセンサ部は、図２の例と比較すると、キャ
ップ３０の凹部３４の底面に孔が設けられていない点が
異なる。従って、感応部２０のダイヤフラム２２の外面
とキャップ３０の凹部３４によって形成される空間３５
は密閉空間となる。従って、本例では、ダイヤフラム２
２の両側に密閉空間２５、３５が配置されている。
【００４８】このセンサ部は温度センサとして使用され
る。２つの密閉室２５、３５の一方を真空排気し、他方
を適当な不活性ガスによって充填する。例えば、内側の
密閉室２５を真空排気し、外側の密閉室３５を不活性ガ
スによって充填する。測定すべき空間にこのセンサ部を
配置すると、外側の密閉室３５の温度は測定すべき空間
の温度と同一となる。従って、この密閉室３５内の不活
性ガスは熱膨張し、ダイヤフラム２２は内側に撓む。こ
の撓み量を受光器１０２の出力より検出し、それを温度
に換算すればよい。
る。２つの密閉室２５、３５の一方を真空排気し、他方
を適当な不活性ガスによって充填する。例えば、内側の
密閉室２５を真空排気し、外側の密閉室３５を不活性ガ
スによって充填する。測定すべき空間にこのセンサ部を
配置すると、外側の密閉室３５の温度は測定すべき空間
の温度と同一となる。従って、この密閉室３５内の不活
性ガスは熱膨張し、ダイヤフラム２２は内側に撓む。こ
の撓み量を受光器１０２の出力より検出し、それを温度
に換算すればよい。
【００４９】尚、内側の密閉室２５を不活性ガスによっ
て充填し、外側の密閉室３５を真空排気した場合も同様
である。内側の密閉室２５内の不活性ガスは熱膨張し、
ダイヤフラム２２は外側に撓む。この撓み量を受光器１
０２の出力より検出し、それを温度に換算すればよい。
て充填し、外側の密閉室３５を真空排気した場合も同様
である。内側の密閉室２５内の不活性ガスは熱膨張し、
ダイヤフラム２２は外側に撓む。この撓み量を受光器１
０２の出力より検出し、それを温度に換算すればよい。
【００５０】図２及び図３を参照して説明したセンサ部
の製造方法及び材質について説明する。ハーフミラー１
３及びミラー２３はＡｌ、Ｃｒ等の金属を蒸着すること
によって形成されてよい。例えば、ハーフミラー１３は
厚さが約５００Åの蒸着膜によって構成されてよく、ミ
ラー２３は厚さが約２０００Åの蒸着膜によって構成さ
れてよい。
の製造方法及び材質について説明する。ハーフミラー１
３及びミラー２３はＡｌ、Ｃｒ等の金属を蒸着すること
によって形成されてよい。例えば、ハーフミラー１３は
厚さが約５００Åの蒸着膜によって構成されてよく、ミ
ラー２３は厚さが約２０００Åの蒸着膜によって構成さ
れてよい。
【００５１】感応部２０及びキャップ３０は石英、ケイ
素等の熱膨張率が小さい材料より形成される。感応部２
０は、好ましくは陽極接合又はレーザ溶接によって光フ
ァイバ１０の先端面に接続される。こうして接着剤を使
用しないことによって、従来のセンサ部のように接着剤
の経年変化又は劣化に起因した誤差が回避される。一
方、密閉室２５、３５に封入される不活性ガスとして、
熱伝導率が高いガス、例えば、ヘリウムが使用される。
素等の熱膨張率が小さい材料より形成される。感応部２
０は、好ましくは陽極接合又はレーザ溶接によって光フ
ァイバ１０の先端面に接続される。こうして接着剤を使
用しないことによって、従来のセンサ部のように接着剤
の経年変化又は劣化に起因した誤差が回避される。一
方、密閉室２５、３５に封入される不活性ガスとして、
熱伝導率が高いガス、例えば、ヘリウムが使用される。
【００５２】上述のように図２に示した本発明のセンサ
部の第１の例は、図３に示した第２の例と比べて、孔３
３を設ける点のみが異なり、それ以外の構成は同一であ
る。従って、本発明のセンサ部の第１の例と第２の例を
製造する場合、構成要素及び製造工程を共通化すること
ができる。
部の第１の例は、図３に示した第２の例と比べて、孔３
３を設ける点のみが異なり、それ以外の構成は同一であ
る。従って、本発明のセンサ部の第１の例と第２の例を
製造する場合、構成要素及び製造工程を共通化すること
ができる。
【００５３】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
【００５４】
【発明の効果】本発明によると、狭い場所、人が近づけ
ない場所又は危険な場所でも、複数の位置の圧力及び温
度を測定することができる利点がある。
ない場所又は危険な場所でも、複数の位置の圧力及び温
度を測定することができる利点がある。
【００５５】本発明によると、センサ部は電気を使用し
ないから、近くに発火し易い物質が存在しても、火災、
爆発等の危険性がない利点がある。
ないから、近くに発火し易い物質が存在しても、火災、
爆発等の危険性がない利点がある。
【００５６】本発明によると、構造が簡単で、構成要素
がより少ない分布型圧力温度測定装置を提供することが
できる利点がある。
がより少ない分布型圧力温度測定装置を提供することが
できる利点がある。
【００５７】本発明によると、簡単にセンサ部を所定の
ピッチにて配置することができる分布型圧力温度測定装
置を提供することができる利点がある。
ピッチにて配置することができる分布型圧力温度測定装
置を提供することができる利点がある。
【００５８】本発明によると、圧力センサと温度センサ
の製造に関して、共通の構成要素及び共通の製造工程を
使用することができるから、製造費を低減することがで
きる利点がある。
の製造に関して、共通の構成要素及び共通の製造工程を
使用することができるから、製造費を低減することがで
きる利点がある。
【００５９】本発明によると、キャップによって光ファ
イバの先端部及び感応部を保護することができるから、
センサ部をどのような過酷な環境下でも使用することが
きる利点がある。
イバの先端部及び感応部を保護することができるから、
センサ部をどのような過酷な環境下でも使用することが
きる利点がある。
【図１】本発明の光ファイバを用いた分布型の圧力温度
測定装置の例を示す説明図である。
測定装置の例を示す説明図である。
【図２】本発明の分布型の圧力温度測定装置のセンサ部
の例を示す図である。
の例を示す図である。
【図３】本発明の分布型の圧力温度測定装置のセンサ部
の他の例を示す図である。
の他の例を示す図である。
【図４】従来の光ファイバを用いた分布型の圧力温度測
定装置の例を示す図である。
定装置の例を示す図である。
【図５】従来の分布型の圧力温度測定装置のセンサ部の
例を示す図である。
例を示す図である。
１０…光ファイバ、 １１…コア、 １２…クラッド、
１３…ハーフミラー、２０…感応部、 ２１…ベー
ス、 ２２…ダイヤフラム、 ２３…ミラー、２４…凹
部、 ２５…密閉室、 ３０…キャップ、 ３１…ベー
ス、 ３３…孔、 ３４…凹部、 ３５…空間、密閉
室、 ４０…ケーシング、 ４２…ダイヤフラム、 ４
５…密閉室、 １０１…光源、 １０２…受光器、 １
０５…カプラ、 １０７…光スイッチ、 １０８…光フ
ァイバケーブル、 １１０…センサ部、 １１５…信号
処理装置、 １２２…受光器、 １２５，１２６…カプ
ラ、１２８…光ファイバ、 １３０…センサ部、 １３
５…信号処理装置
１３…ハーフミラー、２０…感応部、 ２１…ベー
ス、 ２２…ダイヤフラム、 ２３…ミラー、２４…凹
部、 ２５…密閉室、 ３０…キャップ、 ３１…ベー
ス、 ３３…孔、 ３４…凹部、 ３５…空間、密閉
室、 ４０…ケーシング、 ４２…ダイヤフラム、 ４
５…密閉室、 １０１…光源、 １０２…受光器、 １
０５…カプラ、 １０７…光スイッチ、 １０８…光フ
ァイバケーブル、 １１０…センサ部、 １１５…信号
処理装置、 １２２…受光器、 １２５，１２６…カプ
ラ、１２８…光ファイバ、 １３０…センサ部、 １３
５…信号処理装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深津 恵輔 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社トキメック内 Ｆターム(参考） 2F055 BB01 BB03 CC02 DD19 EE31 FF41 FF43 GG49 2F056 VF15 VF16 VF20 2F076 BA01 BA14 BD06 BD07 BD11 BE09
Claims (4)
- 【請求項１】 光源と、カプラと、光を切り換えて出力
する光スイッチと、該光スイッチからの光を伝搬する複
数の光ファイバと、該光ファイバの先端に設けられたセ
ンサ部と、該センサ部からの干渉光を上記光スイッチ及
びカプラを経由して受光する受光器と、該受光器からの
信号より上記センサ部の圧力又は温度を演算する演算
部、とを有し、上記光ファイバは複数の光ファイバが帯
状に束ねられたフラットケーブルとして構成され、上記
センサ部は所定のピッチにて隔置されていることを特徴
とする圧力温度測定装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の圧力温度測定装置におい
て、上記センサ部は温度センサと圧力センサを交互に含
むことを特徴とする圧力温度測定装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の圧力温度測定装置におい
て、上記センサ部は、光ファイバの切断端面に装着され
たハーフミラーと上記光ファイバの切断端面を覆う感応
部とを有し、該感応部は温度又は圧力に応答して変位す
るダイヤフラムを有することを特徴とする圧力温度測定
装置。 - 【請求項４】 請求項３記載の圧力温度測定装置におい
て、上記センサ部は、上記感応部を覆うキャップを有す
ることを特徴とする圧力温度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11104181A JP2000292287A (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 圧力温度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11104181A JP2000292287A (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 圧力温度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000292287A true JP2000292287A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14373842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11104181A Pending JP2000292287A (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 圧力温度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000292287A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004054004A1 (ja) * | 2002-12-12 | 2004-06-24 | Ideal Star Inc. | 端面センサ及びその製造方法 |
| JP2005037314A (ja) * | 2003-07-18 | 2005-02-10 | Myotoku Ltd | 光干渉型圧力センサ |
| JP2006017677A (ja) * | 2004-07-05 | 2006-01-19 | Yamatake Corp | 差圧測定システム及び差圧測定方法 |
| JP2006058070A (ja) * | 2004-08-18 | 2006-03-02 | Yamatake Corp | 差圧測定システム及び差圧測定方法 |
| JP2007263847A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Kyocera Corp | 光ファイバセンサ |
| JP2013508738A (ja) * | 2009-10-26 | 2013-03-07 | ザ・ボーイング・カンパニー | 光センサーインテロゲーションシステム |
| CN103453937A (zh) * | 2013-08-27 | 2013-12-18 | 中国石油大学(华东) | 偏光干涉型全分布式双参量光纤传感器 |
| CN106949916A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-07-14 | 北京信息科技大学 | 一种采用光纤端面腐蚀的温度和应变测试方法 |
| JP2018031772A (ja) * | 2016-08-22 | 2018-03-01 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 光センサを用いて燃料タンクの燃料レベル測定値を決定するシステムおよび方法 |
-
1999
- 1999-04-12 JP JP11104181A patent/JP2000292287A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004054004A1 (ja) * | 2002-12-12 | 2004-06-24 | Ideal Star Inc. | 端面センサ及びその製造方法 |
| US7508044B2 (en) | 2002-12-12 | 2009-03-24 | Ideal Star Inc. | End face sensor and method of producing the same |
| JP2005037314A (ja) * | 2003-07-18 | 2005-02-10 | Myotoku Ltd | 光干渉型圧力センサ |
| JP2006017677A (ja) * | 2004-07-05 | 2006-01-19 | Yamatake Corp | 差圧測定システム及び差圧測定方法 |
| JP4615914B2 (ja) * | 2004-07-05 | 2011-01-19 | 株式会社山武 | 差圧測定システム及び差圧測定方法 |
| JP2006058070A (ja) * | 2004-08-18 | 2006-03-02 | Yamatake Corp | 差圧測定システム及び差圧測定方法 |
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| JP2013508738A (ja) * | 2009-10-26 | 2013-03-07 | ザ・ボーイング・カンパニー | 光センサーインテロゲーションシステム |
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| JP2018031772A (ja) * | 2016-08-22 | 2018-03-01 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 光センサを用いて燃料タンクの燃料レベル測定値を決定するシステムおよび方法 |
| CN106949916A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-07-14 | 北京信息科技大学 | 一种采用光纤端面腐蚀的温度和应变测试方法 |
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