JP2006258518A - 光ファイバ振動検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温になる被測定物の音響振動を連続測定する。
【解決手段】被測定物（Ｓ）の振動を振動伝達部材（２００）を介して光ファイバ振動センサ部（１００）に伝達する。振動伝達部材（２００）の当接部（２０１）の温度よりも設置部（２０２）の温度が低くなるようにする。
【効果】光ファイバ振動センサ（１００）の温度を被測定物（Ｓ）の温度より低く抑えることが出来る。また、光ファイバ振動センサ（１００）は、従来のマイクロフィンや圧電素子などに比べて耐熱性が高い。従って、高温になる被測定物（Ｓ）の音響振動を好適に連続測定できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ振動検出装置に関し、更に詳しくは、高温になる被測定物の音響振動を連続測定できると共に、広帯域の音響振動を測定でき、さらに長距離接続に好適な光ファイバ振動検出装置に関する。

従来、音響振動を測定して異常を監視する装置が種々提案されている（例えば、特許文献１，２，３参照。）
特開２００５−０１０９０８号公報 特開２００４−３３４３６３号公報 特開２００４−１９１１３９号公報

従来装置では、マイクロフォンや圧電素子により音響振動を検出している。
しかし、従来のマイクロフォン（例えばコンデンサマイク）や圧電素子は、連続使用できる温度が低いため、高温になる被測定物（例えば６００℃になる火力発電所の蒸気配管）の音響振動を連続測定することが出来ない問題点がある。また、検出できる周波数帯域が限られる問題点がある。さらに、測定装置まで電気配線で接続されるため電気雑音の影響を受けやすく、長距離接続が難かしい問題点がある。
そこで、本発明の目的は、高温になる被測定物の音響振動を連続測定できると共に、広帯域の音響振動を測定でき、さらに長距離接続に好適な光ファイバ振動センサを提供することにある。

第１の観点では、本発明は、光ファイバにより振動を検知する光ファイバ振動センサ（１００）と、当接部（２０１）が被測定物（Ｓ）に当接し前記当接部（２０１）から所定距離にある設置部（２０２）に前記光ファイバ振動センサ部（１００）が設置され前記被測定物（Ｓ）の振動を前記当接部（２０１）から前記設置部（２０２）に伝達すると共に前記当接部（２０１）の温度よりも前記設置部（２０２）の温度が低くなる振動伝達部材（２００）とを具備したことを特徴とする光ファイバ振動検出装置（１０００）を提供する。
上記第１の観点による光ファイバ振動検出装置（１０００）では、光ファイバ振動センサ（１００）を被測定物（Ｓ）に直接接触させないため、光ファイバ振動センサ（１００）の温度を被測定物（Ｓ）の温度より低く抑えることが出来る。また、光ファイバ振動センサ（１００）は、従来のマイクロフィンや圧電素子などに比べて耐熱性が高い。従って、高温になる被測定物（Ｓ）の音響振動を好適に連続測定できる。また、光ファイバ振動センサ（１００）は、数Ｈｚから数ＭＨｚまでの音響振動を検出でき、従来のマイクロフィンや圧電素子などに比べて広帯域の音響振動を好適に測定できる。さらに、測定装置まで光ファイバで接続されるため電気雑音の影響を受けず、長距離接続（例えば５０ｋｍ）が容易になる。

第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による光ファイバ振動検出装置（１０００）において、前記振動伝達部材（２００）が、セラミック製であることを特徴とする光ファイバ振動検出装置（１０００）を提供する。
上記第２の観点による光ファイバ振動検出装置（１０００）では、振動伝達部材（２００）をセラミック製としたため、当接部（２０１）から設置部（２０２）への熱の伝達を抑制できると共に音響振動は効率よく伝達できる。

第３の観点では、本発明は、前記第１の観点による光ファイバ振動検出装置（１０００）において、前記振動伝達部材（２００）が、金属製であることを特徴とする光ファイバ振動検出装置（１０００）を提供する。
上記第３の観点による光ファイバ振動検出装置（１０００）では、振動伝達部材（２００）を金属製としたため、当接部（２０１）から設置部（２０２）への熱の伝達を抑制できる共に音響振動は効率よく伝達できる形状に加工しやすくなる。例えば当接部（２０１）と設置部（２０２）の間に放熱フィン（２０３）を容易に形成できる。

第４の観点では、本発明は、前記第１から前記第３のいずれかの観点による光ファイバ振動検出装置（１０００）において、前記振動伝達部材（２００）が、放熱フィン（２０３）を有することを特徴とする光ファイバ振動検出装置（１００）を提供する。
上記第４の観点による光ファイバ振動検出装置（１０００）では、振動伝達部材（２００）が放熱フィンを有するため、当接部（２０１）から設置部（２０２）への熱の伝達を好適に抑制できる。

第５の観点では、本発明は、前記第１から前記第４のいずれかの観点による光ファイバ振動検出装置（１０００）において、前記振動伝達部材（２００）の当接部（２０１）を前記被測定物（Ｓ）に当接させるためのバンド構造取付具（２０４）を具備したことを特徴とする光ファイバ振動検出装置（１０００）を提供する。
上記第５の観点による光ファイバ振動検出装置（１０００）では、バンド構造取付具（２０４）により振動伝達部材（２００）の当接部（２０１）を被測定物（Ｓ）に当接させるため、被測定物（Ｓ）の形状に変化を与えずに済む。例えば被測定物（Ｓ）にネジ穴を開けるなどの加工をしなくて済む。

第６の観点では、本発明は、前記第１から前記第５のいずれかの観点による光ファイバ振動検出装置（１０００）において、前記振動伝達部材（２００）を構造物（Ｃ）に保持するための保持部材（３００）を具備したことを特徴とする光ファイバ振動検出装置（１０００）を提供する。
上記第６の観点による光ファイバ振動検出装置（１０００）では、構造物（Ｃ）で振動伝達部材（２００）を保持するため、振動伝達部材（２００）を保持するための負担を被測定物（Ｓ）にかけずに済む。また、振動伝達部材（２００）を介して構造物（Ｃ）で被測定物（Ｓ）を保持することも可能になる。

第７の観点では、本発明は、前記第６の観点による光ファイバ振動検出装置（１０００）において、前記振動伝達部材（２００）に前記構造物（Ｃ）の振動を伝達しないようにする緩衝体（３０１）を有することを特徴とする光ファイバ振動検出装置（１０００）を提供する。
上記第７の観点による光ファイバ振動検出装置（１０００）では、構造物（Ｃ）の振動が光ファイバ振動センサ（１００）に伝達されることを抑制できる。

本発明の光ファイバ振動検出装置によれば、高温になる被測定物の音響振動を連続測定できる。また、従来のマイクロフィンや圧電素子などに比べて広帯域の音響振動を測定できる。さらに、測定装置まで光ファイバで接続されるため電気雑音の影響を受けず、長距離接続が容易になる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、実施例１にかかる光ファイバ振動検出装置１０００の構成を示す水平断面図である。
この光ファイバ振動検出装置１０００は、光ファイバにより振動を検知する光ファイバ振動センサ１００と、被測定物である発電所の蒸気配管Ｓに当接部２０１が当接し該当接部２０１から所定距離（２０ｍｍ以上）だけ水平方向に離れた設置部２０２に光ファイバ振動センサ部１００が設置されている振動伝達部材２００と、振動伝達部材２００の当接部２０１を蒸気配管Ｓに当接させた状態で振動伝達部材２００を蒸気配管Ｓに保持させるためのバンド構造取付具２０４とを具備している。

光ファイバ振動センサ１００は、遠隔地にある測定装置と光ファイバライン１１，１２で長距離接続されている。

振動伝達部材２００は、蒸気配管Ｓの音響振動を当接部２０１から設置部２０２に伝達すると共に当接部２０１の温度よりも設置部２０２の温度を下げるためのものであり、例えばセラミックや金属製である。

振動伝達部材２００の当接部２０１と設置部２０２の間には、金属製の放熱フィン２０３が設置されている。振動伝達部材２００が金属製である場合は、振動伝達部材２００の一部の形状を加工して放熱フィン２０３としてもよい。

バンド構造取付具２０４は、例えばスチールバンドである。

図２は、光ファイバ振動センサ１００の構成を示す斜視図である。
この光ファイバ振動センサ１００は、光ファイバ素線ループ部１と、光ファイバ素線ループ部１を内部に気密または液密に収容し且つ不活性ガス３ｇを封入している密封ケース２と、光ファイバ素線ループ部１のループの第１端に密封ケース２の外部から光を導入するための第１光ファイバライン１１と、光ファイバ素線ループ部１のループの第２端から密封ケース２の外部に光を導出するための第２光ファイバライン１２と、第１光ファイバライン１１および第２光ファイバライン１２を保護する保護管３０と、第１光ファイバライン１１および第２光ファイバライン１２に取り付けられた光コネクタ５とを具備している。

光ファイバ素線ループ部１は、光ファイバ素線１ａの１ターンまたは複数ターンのループを、例えばポリイミド樹脂（商品名：カプトン）のような耐熱樹脂製のシート１ｅに固定したものである。

光ファイバライン１１，１２は密封ケース２に固定材２０で固定されているが、光ファイバ素線ループ部１は密封ケース２に固定されていない。
固定材２０は、耐熱樹脂であり、例えば四フッ化ポリエチレン樹脂である。

密封ケース２は、枠体２ａと底板２ｂと天板２ｃからなり、用途に応じて耐熱材料または耐腐食材料または耐放射線材料から構成される。例えば、耐熱性および耐腐食性を有するニッケル合金（商品名：インコロイ）やステンレス鋼、耐放射線性を有する鉛、または、これらを複合化した材料（積層した材料や合金化した材料）から構成される。
枠体２ａには、不活性ガス３ｇを密封ケース２の内部に導入／導出するための貫通孔１５が穿設されており、栓１６で封止されている。
保護管３０も密封ケース２と同じ材料から構成される。

図３は、光ファイバ素線１ａの断面図である。
光ファイバ素線１ａは、コア１ｒを取り囲むようにクラッド１ｄに空孔１ｈを設けた光ファイバ裸線１ｓに、被覆１ｔを形成した構成である。
光ファイバ裸線１ｓの材料は、ゲルマニウムをドープしない二酸化ケイ素である。
被覆１ｔは、ポリイミド，多孔性の二酸化ケイ素または金である。

実施例１の光ファイバ振動検出装置１０００によれば、原子力発電所の蒸気配管（３００℃以上）や火力発電所の蒸気配管（６００℃以上）のように高温になる蒸気配管Ｓの音響振動を連続測定できる。また、密封ケース２に収容された光ファイバ素線ループ部１の振動により音響振動を検出するため、従来のマイクロフィンや圧電素子などに比べて高温，腐食性雰囲気，液中，放射線被曝などの過酷な環境下でも使用できる。また、光ファイバ素線ループ部１が固定されておらず、自由に振動でき、さらに非常に軽量であるため、数Ｈｚから数ＭＨｚまでの音響振動を検出でき、従来のマイクロフィンや圧電素子などに比べて広帯域の音響振動を好適に測定できる。さらに、測定装置まで光ファイバライン１１，１２で接続されるため、電気雑音の影響を受けず、長距離接続が容易になる。

図４は、実施例２にかかる光ファイバ振動検出装置２０００の構成を示す垂直断面図である（但し、放熱フィン２０３は断面でない）。
この光ファイバ振動検出装置２０００は、光ファイバにより振動を検知する光ファイバ振動センサ１００と、被測定物である発電所の蒸気配管Ｓに当接部２０１が当接し該当接部２０１から所定距離（２０ｍｍ以上）だけ下方に離れた設置部２０２に光ファイバ振動センサ部１００が設置されている振動伝達部材２００と、振動伝達部材２００の当接部２０１を蒸気配管Ｓに当接させた状態で振動伝達部材２００を構造物Ｃに保持させるための保持部材３００と、振動伝達部材２００に構造物Ｃの振動を伝達しないようにする緩衝体３０１とを具備している。

光ファイバ振動センサ１００は、遠隔地にある測定装置と光ファイバライン１１，１２で長距離接続されている。

振動伝達部材２００は、蒸気配管Ｓの音響振動を当接部２０１から設置部２０２に伝達すると共に当接部２０１の温度よりも設置部２０２の温度を下げるためのものであり、例えばセラミックや金属製である。

振動伝達部材２００の当接部２０１と設置部２０２の間には、金属製の放熱フィン２０３が設置されている。振動伝達部材２００が金属製である場合は、振動伝達部材２００の一部の形状を加工して放熱フィン２０３としてもよい。

保持部材３００は、例えば押え金具である。
緩衝体３０１は、例えばゴムマットである。

実施例２の光ファイバ振動検出装置２０００によれば、実施例１の光ファイバ振動検出装置１０００と同様の効果が得られるのに加えて、振動伝達部材２００が構造物Ｃに保持されるため、蒸気配管Ｓに負担がかからない効果がある。

図５に示す光ファイバ心線１ａ’を図３の光ファイバ素線１ａに代えて用いてもよい。
この光ファイバ心線１ａ’は、図３の光ファイバ素線１ａの外周にジャケット被覆１ｊを形成した構成である。
ジャケット被覆１ｊは、ナイロン，ポリエチレンまたはテフロン（登録商標）である。

光ファイバ振動センサ１００の不活性ガス３ｇに代えて、シリコン，ダンサム，水銀のような不活性で沸点の高い液体３ｌを密封ケース２に封入してもよい。

蒸気配管Ｓと振動伝達部材２００とをネジを用いて着脱可能に固定してもよい。

本発明の光ファイバ振動検出装置は、火山活動やＬＰＧタンクや原子力発電所の異常検出などに利用できる。

実施例１に係る光ファイバ振動検出装置を示す水平断面図である。 実施例１に係る光ファイバ振動センサを示す斜視図である。 実施例１に係る光ファイバ素線を示す断面図である。 実施例２に係る光ファイバ振動検出装置を示す垂直断面図である。 実施例３に係る光ファイバ心線を示す断面図である。

符号の説明

１００ 光ファイバ振動センサ
２００ 振動伝達部材
２０１ 当接部
２０２ 設置部
２０３ 放熱フィン
２０４ バンド構造取付具
３００ 保持部材
３０１ 緩衝体
１０００，２０００ 光ファイバ振動検出装置

Claims (7)

1. 光ファイバにより振動を検知する光ファイバ振動センサ（１００）と、当接部（２０１）が被測定物（Ｓ）に当接し前記当接部（２０１）から所定距離にある設置部（２０２）に前記光ファイバ振動センサ部（１００）が設置され前記被測定物（Ｓ）の振動を前記当接部（２０１）から前記設置部（２０２）に伝達すると共に前記当接部（２０１）の温度よりも前記設置部（２０２）の温度が低くなる振動伝達部材（２００）とを具備したことを特徴とする光ファイバ振動検出装置（１０００）。
2. 請求項１に記載の光ファイバ振動検出装置（１０００）において、前記振動伝達部材（２００）が、セラミック製であることを特徴とする光ファイバ振動検出装置（１０００）。
3. 請求項１に記載の光ファイバ振動検出装置（１０００）において、前記振動伝達部材（２００）が、金属製であることを特徴とする光ファイバ振動検出装置（１０００）。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の光ファイバ振動検出装置（１０００）において、前記振動伝達部材（２００）が、放熱フィン（２０３）を有することを特徴とする光ファイバ振動検出装置（１００）。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の光ファイバ振動検出装置（１０００）において、前記振動伝達部材（２００）の当接部（２０１）を前記被測定物（Ｓ）に当接させるためのバンド構造取付具（２０４）を具備したことを特徴とする光ファイバ振動検出装置（１０００）。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の光ファイバ振動検出装置（１０００）において、前記振動伝達部材（２００）を構造物（Ｃ）に保持するための保持部材（３００）を具備したことを特徴とする光ファイバ振動検出装置（１０００）。
7. 請求項６に記載の光ファイバ振動検出装置（１０００）において、前記振動伝達部材（２００）に前記構造物（Ｃ）の振動を伝達しないようにする緩衝体（３０１）を有することを特徴とする光ファイバ振動検出装置（１０００）。

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