JP2020521981A - 変形を決定するための方法、および関連設備 - Google Patents
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Abstract
Description
− 設備の外面に:
○ 第1の方向に沿って置かれ、および、異なるブラッグ波長を有する光子を反射するための異なるグレーティング周期を有する少なくとも2つの第1のブラッググレーティングを備える、少なくとも1つの第1の光ファイバと、
○ 第1のブラッググレーティングのうちの1つの近くに位置する交差点で、第1の光ファイバに交差する、少なくとも1つの第2の方向に沿って置かれた少なくとも2つの第2の光ファイバであって、交差点の近くに、ブラッグ波長を有する光子を反射するためのグレーティング周期を有する第2のブラッググレーティングを各々が備える、第2の光ファイバと
を提供するステップと、
− これらのブラッグ波長のすべてを含む波長グループに属する波長を有する光子を、第1および第2の光ファイバのそれぞれの第1の端に入力するステップと、
− 対応する第1または第2のブラッググレーティングによって反射された光子の波長を決定するステップと、
− 決定された波長および対応するブラッグ波長を各々が含む対応する対から、第1の方向に沿った設備の変形を決定するステップ
とを含む。
− 提供するステップが:
○ 平行な第1の方向に沿って置かれ、および、異なるブラッグ波長を有する光子を反射するための異なるグレーティング周期を有する少なくとも3つの第1のブラッググレーティングを備える、2つの第1の光ファイバと、
○ 第1のブラッググレーティングのうちの3つの近くに位置する交差点で、これらの2つの第1の光ファイバに各々が交差する、第2の方向に沿って置かれた3つの第2の光ファイバであって、異なるブラッグ波長を有する光子を反射するための異なるグレーティング周期を有する、および、対応する交差点の近くに位置する、少なくとも2つの第2のブラッググレーティングを各々が備える、第2の光ファイバと
を提供することを含み得る;
− 第1の代替形態において、変形を決定するステップが、次のサブステップ:
○ 各第1のブラッググレーティングにより受けられた歪み変動(strain variation)を、この第1のブラッググレーティングによって反射された光子の決定された波長およびこの第1のブラッググレーティングのブラッグ波長を含む対応する対から、ならびに、歪み基準から、温度変動がないことを考慮して決定するサブステップと、
○ 各第2のブラッググレーティング中の温度変動を、この第2のブラッググレーティングによって反射された光子の決定された波長およびこの第2のブラッググレーティングのブラッグ波長を含む対応する対から決定するサブステップと、
○ 各第1のブラッググレーティングの決定された歪み変動を、この第1のブラッググレーティングの近くに位置する少なくとも第2のブラッグクレーティングの決定された温度変動に従って補正するサブステップと、
○ 少なくとも第1の光ファイバの対応する補正された歪み変動から、第1の方向に沿った設備の変形を決定するサブステップと
を含み得る;
− 第2の代替形態において、変形を決定するステップが、次のサブステップ:
○ 第2のブラッググレーティングによって反射された光子の決定された波長および第2のブラッググレーティングのブラッグ波長を含む対応する対から、各第2のブラッググレーティング中の温度変動を決定するサブステップと、
○ 以前に決定された温度変動を使用して、各第1のブラッググレーティング中の補正された歪みを決定するサブステップと、
○ 以前に決定された補正された歪みから、また歪み基準から、各第1のブラッググレーティングが受ける補正された歪み変動を決定するサブステップと、
○ 少なくとも第1の光ファイバの対応する補正された歪み変動から、第1の方向に沿った設備の変形を決定するサブステップと
を含み得る。
− 第1の方向に沿って置かれ、異なるブラッグ波長を有する光子を反射するための異なるグレーティング周期を有する少なくとも2つの第1のブラッググレーティングを備える、少なくとも1つの第1の光ファイバと、
− 第1のブラッググレーティングのうちの1つの近くに位置する交差点で、この第1の光ファイバに交差する、少なくとも1つの第2の方向に沿って置かれた、少なくとも2つの第2の光ファイバであって、交差点の近くに、ブラッグ波長を有する光子を反射するためのグレーティング周期を有する、第2のブラッドグレーティングを各々が備える、第2の光ファイバと、
− これらのブラッグ波長のすべてを備える波長グループに属する波長を有する光子を、これらの第1および第2の光ファイバのそれぞれの第1の端に入力するように配置された光子源と、
− これらの第1の端にそれぞれ結合され、対応する第1または第2のブラッググレーティングによって反射された光子の波長を決定するように配置されたセンサと、
− 決定された波長および対応するブラッグ波長を各々が含む、対応する対から第1の方向に沿った設備の変形を決定するように配置された処理手段と
を備えることを特徴とする。
− 設備が、平行な第1の方向に沿って置かれ、および、異なるブラッグ波長を有する光子を反射するための異なるグレーティング周期を有する少なくとも3つの第1のブラッググレーティングを備える2つの第1の光ファイバと、第1のブラッググレーティングのうちの3つの近くに位置する交差点で、これらの2つの第1の光ファイバに各々が交差する、第2の方向に沿って置かれた3つの第2の光ファイバであって、異なるブラッグ波長を有する光子を反射するための異なるグレーティング周期を有する、および、対応する交差点の近くに位置する、少なくとも2つの第2のブラッググレーティングを各々が備える、第2の光ファイバとを備えることができる;
− 第1の実施形態において、処理手段が、各第1のブラッググレーティングにより受けられた歪み変動を、この第1のブラッググレーティングによって反射された光子の決定された波長およびこの第1のブラッググレーティングのブラッグ波長を含む対応する対から、ならびに、各第2のブラッググレーティング中の温度変動を、この第2のブラッググレーティングによって反射された光子の決定された波長およびこの第2のブラッググレーティングのブラッグ波長を含む対応する対から決定し、次に、各第1のブラッググレーティングの決定された歪み変動を、この第1のブラッググレーティングの近くに位置する少なくとも第2のブラッグクレーティングの決定された温度変動に従って補正し、次に、第1の光ファイバの対応する補正された歪み変動から、この第1の光ファイバの各第1の方法に沿った設備の変形を決定するように、配置され得る;
− 各第2の光ファイバが、第2の方向のうちの1つに沿って置かれている熱伝導チューブに取り付けられ得;
〇 各熱伝導チューブが、第2の方向のうちの1つに沿って外面の中に画定された水平な溝に固定して取り付けられ得;
・ 各熱伝導チューブが接着剤を用いて、水平な溝に固定して取り付けられ得;
〇 各熱伝導チューブが、銅ペーストで被覆された外装部分を備えることができ;
・ 銅ペーストが、銅被覆で被覆された外装部分を含み得る;
− 第2の方向のすべてがそれらの間で平行であり得る;
− 各第1の光ファイバが、第1の方向に沿って、外面の中に画定された垂直な溝に固定して取り付けられ得;
〇 各第1の光ファイバが、接着剤を用いて、垂直な溝に固定して取り付けられ得;
〇 各第1の光ファイバが、封止材で被覆された外装部分を備えることができ;
封止材が、熱衝撃に対してそれを保護するように意図されている保護材で被覆された外装部分を備え得る;
− それが、溶鉱炉の冷却板を画定し得;
〇 第1の方向が冷却板の垂直方向であり得、第2の方向が冷却板の水平方向であり得る。
λB=2*n*Λ、によって定義され、ここで、nは光ファイバのコアにおけるブラッググレーティングの有効な屈折率であり(光子の波長および(マルチモード導波管において)光子の伝搬モードによって決まる)、Λはグレーティング周期である。
− (第1の交差点2111の近くにおける、1番目の第1の光ファイバ51の1番目の第1のブラッググレーティング611によって反射された光子の決定された波長λR(611)、および、この1番目の第1のブラッググレーティング611のブラッグ波長λB(611))、
− (第1の交差点2111の近くにおける、1番目の第2の光ファイバ71の1番目の第2のブラッググレーティングによって反射された光子の決定された波長λR(811)、および、この1番目の第2のブラッググレーティング811のブラッグ波長λB(811))、
− (第3の交差点2121の近くにおける、1番目の第1の光ファイバ51の2番目の第1のブラッググレーティング612によって反射された光子の決定された波長λR(612)、および、この2番目の第1のブラッググレーティング612のブラッグ波長λB(612))、
− (第3の交差点2121の近くにおける、2番目の第2の光ファイバ72の1番目の第2のブラッググレーティング821によって反射された光子の決定された波長λR(821)、および、この1番目の第2のブラッググレーティングのブラッグ波長λB(821))、
− (第5の交差点2131の近くにおける、1番目の第1の光ファイバ51の3番目の第1のブラッググレーティング613によって反射された光子の決定された波長λR(613)、および、この3番目の第1のブラッググレーティング613のブラッグ波長λB(613))、および、
− (第5の2131の近くにおける、3番目の第2の光ファイバ73の1番目の第2のブラッググレーティング831によって反射された光子の決定された波長λR(831)、および、この1番目の第2のブラッググレーティングのブラッグ波長λB(831))である。
− 各第1のブラッググレーティング6ijによって受けられた歪みσ(6ij)および歪み変動Δσ(6ij)を、この第1のブラッググレーティング6ijによって反射された光子の決定された波長λR(6ij)およびこの第1のブラッググレーティング6ijのブラッグ波長λB(6ij)を含む、対応する対(λR(6ij)、λB(6ij))からならびに、
− 各第2のブラッググレーティング8kn中の温度T(8kn)および温度変動ΔT(8kn)を、この第2のブラッググレーティング8knによって反射された光子の決定された波長λR(8kn)およびこの第2のブラッググレーティング8knのブラッグ波長λB(8kn)を含む、対応する対(λR(8kn)、λB(8kn))から
決定するように配置され得る。
このような方程式は、図3および4を参考にして以下に詳述されるように、考慮された第2の光ファイバ7kが歪んでいないときに使用され得る。
ここで、λB(6ij)は、対応する第1のブラッググレーティング6ijにおけるブラッグ波長であり、
ここで、αsは、冷却板1の熱膨張係数であり、
αfは、第1のブラッググレーティング6jを備える第1の光ファイバ5iの熱膨張係数(例えば、0.5με/℃と等しい)であり、
k、S1およびS2は、較正シートにおいて決定された歪みゲージパラメータであり、
ΔTref=T(8kn)−Tref、
および、ΔT0,ref=T0−Tref、(例えばTref=22.5℃、および、T0は測定の初めの温度を用いる)。
− T0=Trefのとき、およびΔT(8kn)が0に等しい(温度変動がない)のとき、上記の方程式Bを使用して、対応する対(λR(611)、λB(611))、(λR(612)、λB(612))から未補正の変動Δσ(611)およびΔσ(612)を決定することと、
− 対応する交差点2111および2121の少なくとも近くで、第2の光ファイバ71、72に加えられた変形がないとき、上記の方程式Aを使用して、1番目の第2のブラッググレーティング812と2番目の第2のブラッググレーティング822との対応する対(λR(812)、λB(812))、(λR(822)、λB(822))から(図1を参照)、温度変動ΔT(812)およびΔT(822)を決定することと、
− 以前に決定された温度変動ΔT(812)およびΔT(821)で、以前に決定された歪み変動Δσ(611)およびΔσ(612)を補正することと、
− 1番目の第1のブラッググレーティング611と2番目の第1のブラッググレーティング612の間の、第1の光ファイバ51に沿った変形を評価すること
によって行われる。
Claims (20)
- ホット材に接触し、ホット材に接触している内面(3)および内面(3)と反対の外面(4)を備える設備(1)の、第1の方向に沿った変形を決定する方法であって、
− 外面(4)に、
○ 第1の方向に沿って置かれ、および、異なるブラッグ波長を有する光子を反射するための異なるグレーティング周期を有する少なくとも2つの第1のブラッググレーティング(6ij)を備える、少なくとも1つの第1の光ファイバ(5i)と、
○ 第1のブラッググレーティング(6ij)のうちの1つの近くに位置する交差点で、少なくとも第1の光ファイバ(5i)に交差する、少なくとも1つの第2の方向に沿って置かれた少なくとも2つの第2の光ファイバ(7k)であって、交差点の近くに、ブラッグ波長を有する光子を反射するためのグレーティング周期を有する第2のブラッググレーティング(8kn)を各々が備える、第2の光ファイバと
を提供するステップと、
− ブラッグ波長のすべてを含む波長グループに属する波長を有する光子を、第1(5i)および第2(7k)の光ファイバのそれぞれの第1の端に入力するステップと、
− 対応する第1(6ij)または第2のブラッググレーティング(8kn)によって反射された光子の波長を決定するステップと、
− 決定された波長λRおよび対応するブラッグ波長λBを各々が含む対応する対から、第1の方向に沿った設備(1)の変形を決定するステップとを含む、方法。 - 提供するステップが、
− 平行な第1の方向に沿って置かれ、および、異なるブラッグ波長を有する光子を反射するための異なるグレーティング周期を有する少なくとも3つの第1のブラッググレーティング(6ij)を備える、2つの第1の光ファイバ(5i)と、
− 第1のブラッググレーティング(6ij)のうちの3つの近くに位置する交差点で、2つの第1の光ファイバ(5i)に各々が交差する、第2の方向に沿って置かれた3つの第2の光ファイバ(7k)であって、異なるブラッグ波長を有する光子を反射するための異なるグレーティング周期を有する、および、対応する交差点の近くに位置する、少なくとも2つの第2のブラッググレーティング(8kn)を各々が備える、第2の光ファイバと
を提供することをさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 変形を決定するステップが、次の、
○ 第1のブラッググレーティング(6ij)によって反射された光子の決定された波長λR(6ij)および第1のブラッググレーティング(6ij)のブラッグ波長λB(6ij)を含む対応する対から、および、歪み基準σref(6ij)から、温度変動がないことを考慮して、各第1のブラッググレーティング(6ij)によって受けられた歪み変動Δσ(6ij)を決定するサブステップと、
○ 第2のブラッググレーティングによって反射された光子の決定された波長λR(8kn)および第2のブラッググレーティングのブラッグ波長λB(8kn)を含む対応する対から、各第2のブラッググレーティング(8kn)中の温度変動ΔT(8kn)を決定するサブステップと、
○ 少なくとも第1のブラッググレーティング(6ij)の近くに位置する少なくとも第2のブラッググレーティング(8kn)の決定された温度変動ΔT(8kn)に従って、各第1のブラッググレーティング(6ij)の決定された歪み変動Δσ(6ij)を補正するサブステップと、
○ 少なくとも第1の光ファイバ(5i)の対応する補正された歪み変動Δσ’(6ij)から、第1の方向に沿った設備(1)の変形を決定するサブステップと
を含む、請求項1または2に記載の方法。 - 変形を決定するステップが、
− 第2のブラッググレーティング(8kn)によって反射された光子の決定された波長λR(8kn)および第2のブラッググレーティングのブラッグ波長λB(8kn)を含む対応する対から、各第2のブラッググレーティング(8kn)中の温度変動ΔT(8kn)を決定するサブステップと、
− 以前に決定された温度変動を使用して、各第1のブラッググレーティング(6ij)中の補正された歪みσ’(6ij)を決定するサブステップと、
− 以前に決定された補正された歪みσ’(6ij)から、および歪み基準σref(6ij)から、各第1のブラッググレーティング(6ij)によって受けられた補正された歪み変動Δσ’(6ij)を決定するサブステップと、
− 少なくとも第1の光ファイバ5iの対応する補正された歪み変動Δσ’(6ij)から、第1の方向D1に沿った設備の変形を決定するサブステップと
をさらに含む、請求項1または2に記載の方法。 - ホット材に接触するように意図され、ホット材に接触している内面(3)および内面(3)と反対の外面(4)を備える設備(1)であって、外面(4)が、
i)第1の方向に沿って置かれ、および、異なるブラッグ波長を有する光子を反射するための異なるグレーティング周期を有する少なくとも2つの第1のブラッググレーティング(6ij)を備える、少なくとも1つの第1の光ファイバ(5i)と、
ii)第1のブラッググレーティング(6ij)のうちの1つの近くに位置する交差点で、少なくとも1つの第1の光ファイバ(5i)に交差する、少なくとも1つの第2の方向D2に沿って置かれた少なくとも2つの第2の光ファイバ(7k)であって、交差点の近くに、ブラッグ波長を有する光子を反射するためのグレーティング周期を有する第2のブラッググレーティング(8kn)を各々が備える、第2の光ファイバと、
iii)ブラッグ波長のすべてを含む波長グループに属する波長を有する光子を、第1の光ファイバ(5i)および第2の光ファイバ(7k)のそれぞれの第1の端に入力するように配置された光子源(9)と、
iv)第1の端にそれぞれ結合され、対応する第1のブラッググレーティング(6ij)または第2のブラッググレーティング(8kn)によって反射された光子の波長を決定するように配置されたセンサ(10)と
v)決定された波長λRおよび対応するブラッグ波長λBを各々が含む対応する対から、第1の方向D1に沿った設備(1)の変形を決定するように配置された処理手段(11)と
を備える、設備(1)。 - 設備(1)が、平行な第1の方向に沿って置かれ、および、異なるブラッグ波長を有する光子を反射するための異なるグレーティング周期を有する少なくとも3つの第1のブラッググレーティング(6ij)を備える、2つの第1の光ファイバ(5i)と、前記第1のブラッググレーティング(6ij)のうちの3つの近く位置する交差点で、前記2つの第1の光ファイバ(5i)に各々が交差する、第2の方向に沿って置かれた3つの第2の光ファイバ(7k)であって、異なるブラッグ波長を有する光子を反射するための異なるグレーティング周期を有し、対応する交差点の近くに位置する少なくとも2つの第2のブラッググレーティング(8kn)を備える、第2の光ファイバとを各々が備える、請求項5に記載の設備。
- 処理手段(11)が、第1のブラッググレーティング(6j)によって反射された光子の決定された波長λR(6ij)および第1のブラッググレーティング(6ij)のブラッグ波長λB(6ij)を含む対応する対から、各第1のブラッググレーティング(6ij)によって受けられた歪み変動Δσ(6ij)、ならびに、第2のブラッググレーティング(8kn)によって反射された光子の決定された波長λR(8kn)および第2のブラッググレーティングのブラッグ波長λB(8kn)を含む対応する対から、各第2のブラッググレーティング(8kn)中の温度変動ΔT(8kn)を決定し、次に、少なくとも第1のブラッググレーティング(6ij)の近くに位置する少なくとも第2のブラッググレーティング(8kn)の決定された温度変動ΔT(8kn)に従って、各第1のブラッググレーティング(6ij)の決定された歪み変動Δσ(6ij)を補正し、次に、第1の光ファイバ(5i)の対応する補正された歪み変動Δσ’(6ij)から、第1の光ファイバ(5i)の各第1の方向に沿った設備(1)の変形を決定するように配置されている、請求項5または6に記載の設備。
- 各第2の光ファイバ(7k)が、第2の方向のうちの1つに沿って置かれている熱伝導チューブ(12)に取り付けられている、請求項5から7のいずれか一項に記載の設備。
- 各熱伝導チューブ(12)が、第2の方向のうちの1つに沿った外面(4)の中に画定された水平な溝(13)に固定して取り付けられている、請求項8に記載の設備。
- 各熱伝導チューブ(12)が、接着剤(14)を用いて、水平な溝(13)に固定して取り付けられている、請求項9に記載の設備。
- 各熱伝導チューブ(12)が、銅ペースト(15)で被覆された外装部分を備える、請求項9または10に記載の設備。
- 銅ペースト(15)が、銅被覆(16)で被覆された外装部分を備える、請求項11に記載の設備。
- 各第1の光ファイバ(5i)が、第1の方向に沿って、外面(4)の中に画定されている垂直な溝(17)に固定して取り付けられている、請求項5から12のいずれか一項に記載の設備。
- 各第1の光ファイバ(5i)が、接着剤(18)を用いて、垂直な溝(17)に固定して取り付けられている、請求項13に記載の設備。
- 各第1の光ファイバ(5i)が、封止材(19)で被覆された外装部分を備える、請求項13または14に記載の設備。
- 封止材(19)が、熱衝撃に対して外装部分を保護するように意図されている保護材(20)で被覆された外装部分を備える、請求項15に記載の設備。
- 設備が、溶鉱炉の冷却板を画定する、請求項5から16のいずれか一項に記載の設備。
- 第1の方向D1が冷却板の垂直方向であり、第2の方向が冷却板の水平方向である、請求項17に記載の設備。
- 第2の方向のすべてがそれらの間で互いに平行である、請求項5から18のいずれか一項に記載の設備。
- 請求項5から19のいずれか一項による、少なくとも1つの設備(1)を備える、溶鉱炉。
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