JP2577199B2 - 光ファイバ式分布形温度センサ - Google Patents
光ファイバ式分布形温度センサInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はラマン散乱光を利用した
光ファイバ式分布形温度センサに関する。
光ファイバ式分布形温度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】ラマン散乱光を利用した光ファイバ式分
布形温度センサは、センサ用光ファイバの一端から波長
λ0 ，パルス幅Ｔw ，パルス周期Ｔp の光を入射させ、
光ファイバ内で発生するラマン散乱光の二成分である波
長λｓのストークス光と、波長λasのアンチストークス
光の後方散乱光（反射光）とを、パルス光入射時刻をｔ
＝０として、それぞれサンプリング時間間隔Ｔｓで計測
し、アンチストークス光やストークス光の強度の時間関
数Ｉａ(t) ，Ｉｓ(t) をサンプリング時間間隔Ｔｓの関
数として求め、これらの比Ｉａ(t) ／Ｉｓ(t) が純粋に
温度の関数であること、及び光パルス入射後、光ファイ
バ内の距離Ｘの位置で発生した反射光が光パルス入射端
（反射光光計測部）に戻ってくるまでの時間が２×Ｘ／
Ｃｏであること（Ｃｏ；光ファイバ中の光速）を利用し
て、光ファイバに沿った線状の温度分布測定を行う装置
である。なお、反射光が計測される時間幅Ｔｒは２×Ｌ
／Ｃｏであり（Ｌ；光ファイバ長さ）、この時間Ｔｒ内
の計測値が有効な温度分布情報を与える。ストークス光
及びアンチストークス光の後方散乱光測定は、光ファイ
バの破断点検知等に用いるOTDR（Optical time Domain
Reflectometry)装置とほぼ同じ測定方法で行う。
布形温度センサは、センサ用光ファイバの一端から波長
λ0 ，パルス幅Ｔw ，パルス周期Ｔp の光を入射させ、
光ファイバ内で発生するラマン散乱光の二成分である波
長λｓのストークス光と、波長λasのアンチストークス
光の後方散乱光（反射光）とを、パルス光入射時刻をｔ
＝０として、それぞれサンプリング時間間隔Ｔｓで計測
し、アンチストークス光やストークス光の強度の時間関
数Ｉａ(t) ，Ｉｓ(t) をサンプリング時間間隔Ｔｓの関
数として求め、これらの比Ｉａ(t) ／Ｉｓ(t) が純粋に
温度の関数であること、及び光パルス入射後、光ファイ
バ内の距離Ｘの位置で発生した反射光が光パルス入射端
（反射光光計測部）に戻ってくるまでの時間が２×Ｘ／
Ｃｏであること（Ｃｏ；光ファイバ中の光速）を利用し
て、光ファイバに沿った線状の温度分布測定を行う装置
である。なお、反射光が計測される時間幅Ｔｒは２×Ｌ
／Ｃｏであり（Ｌ；光ファイバ長さ）、この時間Ｔｒ内
の計測値が有効な温度分布情報を与える。ストークス光
及びアンチストークス光の後方散乱光測定は、光ファイ
バの破断点検知等に用いるOTDR（Optical time Domain
Reflectometry)装置とほぼ同じ測定方法で行う。
【０００３】このラマン散乱光利用光ファイバ式分布形
温度センサを用いた分布形温度測定システムは、例えば
電力ケーブルに沿わせてセンサ用光ファイバを敷設する
ことにより、電力ケーブルの長手方向の温度分布を知る
ことができ、送電容量の制御等に利用したり、ケ−ブル
の劣化等により生じる部分的に温度の高い箇所の検知等
が行なえる。また、各種プラントの生産ラインや、設備
の温度コントロール、あるいは、ビルやトンネル等の火
災検知用として使用すれば、火災発生位置の標定を行う
ことができる。
温度センサを用いた分布形温度測定システムは、例えば
電力ケーブルに沿わせてセンサ用光ファイバを敷設する
ことにより、電力ケーブルの長手方向の温度分布を知る
ことができ、送電容量の制御等に利用したり、ケ−ブル
の劣化等により生じる部分的に温度の高い箇所の検知等
が行なえる。また、各種プラントの生産ラインや、設備
の温度コントロール、あるいは、ビルやトンネル等の火
災検知用として使用すれば、火災発生位置の標定を行う
ことができる。
【０００４】図７に、従来のラマン散乱光利用光ファイ
バ式分布形温度センサの構成例を示す。この分布形温度
センサは、センサ用光ファイバ６と温度分布測定装置２
２とから構成される。
バ式分布形温度センサの構成例を示す。この分布形温度
センサは、センサ用光ファイバ６と温度分布測定装置２
２とから構成される。
【０００５】温度分布測定装置２２のセンサ用パルス光
源４からパルス光は、光ファイバ５ａ，光分岐器５を通
してセンサ用光ファイバ６に導かれ、センサ用光ファイ
バ６内で発生した後方散乱光（反射光）は、その一部が
測定装置２２側に戻り、光分岐器５、光ファイバ５ｂを
介して、光分岐器７に導かれる。
源４からパルス光は、光ファイバ５ａ，光分岐器５を通
してセンサ用光ファイバ６に導かれ、センサ用光ファイ
バ６内で発生した後方散乱光（反射光）は、その一部が
測定装置２２側に戻り、光分岐器５、光ファイバ５ｂを
介して、光分岐器７に導かれる。
【０００６】光分岐器７で二分された反射光のうち、光
ファイバ７ａに導かれたものは、中心波長λasのアンチ
ストークス光用の光学フィルタ８ａ，受光器９ａ及び平
均化処理回路１０ａで構成されるアンチストークス光用
OTDR計測回路３０ａに入り、この光強度からアンチスト
ークス光強度の時間関数Ｉa(t)が求められる。
ファイバ７ａに導かれたものは、中心波長λasのアンチ
ストークス光用の光学フィルタ８ａ，受光器９ａ及び平
均化処理回路１０ａで構成されるアンチストークス光用
OTDR計測回路３０ａに入り、この光強度からアンチスト
ークス光強度の時間関数Ｉa(t)が求められる。
【０００７】他方、光ファイバ７ｂに導かれたものは、
中心波長λｓのストークス光用の光学フィルタ８ｂ，受
光器９ｂ及び平均化処理回路１０ｂで構成されるストー
クス光用OTDR計測回路３０ｂに入り、この光強度からス
トークス光強度の時間関数Ｉs(t)が求められる。そして
温度分布演算回路１１でＩa(t)／Ｉs(t)の演算を行うこ
とにより、センサ用光ファイバに沿った分布測定を行っ
ている。
中心波長λｓのストークス光用の光学フィルタ８ｂ，受
光器９ｂ及び平均化処理回路１０ｂで構成されるストー
クス光用OTDR計測回路３０ｂに入り、この光強度からス
トークス光強度の時間関数Ｉs(t)が求められる。そして
温度分布演算回路１１でＩa(t)／Ｉs(t)の演算を行うこ
とにより、センサ用光ファイバに沿った分布測定を行っ
ている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のラマン
散乱光を利用した光ファイバ式分布形温度センサでは、
光源から出た光を光分岐器４ａを通してセンサ用光ファ
イバに導き、またセンサ用光ファイバで発生した後方散
乱光は、光分岐器４ａと光分岐器４ｂを通った後、光学
フィルタを経てアンチストーク光計測系或いはストーク
ス光計測系に導かれている。従って、光分岐器を通る度
に理論的計算だけでも、３ｄB づつ光強度が減少するた
め、合計で、９ｄB 以上の損失が光分岐器部分で発生し
ており、測定精度を向上させるためのネックとなってい
た。
散乱光を利用した光ファイバ式分布形温度センサでは、
光源から出た光を光分岐器４ａを通してセンサ用光ファ
イバに導き、またセンサ用光ファイバで発生した後方散
乱光は、光分岐器４ａと光分岐器４ｂを通った後、光学
フィルタを経てアンチストーク光計測系或いはストーク
ス光計測系に導かれている。従って、光分岐器を通る度
に理論的計算だけでも、３ｄB づつ光強度が減少するた
め、合計で、９ｄB 以上の損失が光分岐器部分で発生し
ており、測定精度を向上させるためのネックとなってい
た。
【０００９】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、信号光の減衰を小さくし、より高精度の光ファイバ
式分布形温度センサを提供することにある。
し、信号光の減衰を小さくし、より高精度の光ファイバ
式分布形温度センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の光ファイバ式分布形温度センサは、光ファイ
バ中で発生するラマン散乱光強度の温度依存性をＯＴＤ
Ｒの手法で測定することにより、光ファイバに沿った長
手方向の温度を測定する装置であって、光源からの光を
光合分波器を通してセンサ用光ファイバに入射させ、セ
ンサ用光ファイバから戻ってくる後方散乱光の反射光の
うち特定の波長領域の光を光合分波器により分離し、そ
の光信号を光計測系の受光器に導く光ファイバ式分布形
温度センサにおいて、光合分波器が後方散乱光から中心
波長λｓのストークス光と中心波長λａのアンチストー
クス光を分離するバンドパスフィルタとして構成され、
バンドパスフィルタの特性が数式１〜数式３からなる全
ての条件を満たすものである。
に本発明の光ファイバ式分布形温度センサは、光ファイ
バ中で発生するラマン散乱光強度の温度依存性をＯＴＤ
Ｒの手法で測定することにより、光ファイバに沿った長
手方向の温度を測定する装置であって、光源からの光を
光合分波器を通してセンサ用光ファイバに入射させ、セ
ンサ用光ファイバから戻ってくる後方散乱光の反射光の
うち特定の波長領域の光を光合分波器により分離し、そ
の光信号を光計測系の受光器に導く光ファイバ式分布形
温度センサにおいて、光合分波器が後方散乱光から中心
波長λｓのストークス光と中心波長λａのアンチストー
クス光を分離するバンドパスフィルタとして構成され、
バンドパスフィルタの特性が数式１〜数式３からなる全
ての条件を満たすものである。
【００１１】
【数１】
【００１２】
【数２】
【００１３】
【数３】
【００１４】ここに、 λs1，λs2：ストークス光のバンドパス帯域の遮断波長 λa1，λa2：アンチストークス光のバンドパス帯域の遮
断波長 Δλs ：入射光の中心波長とストークス光の中心波長の
差 Δλa ：入射光の中心波長とアンチストークス光の中心
波長の差
断波長 Δλs ：入射光の中心波長とストークス光の中心波長の
差 Δλa ：入射光の中心波長とアンチストークス光の中心
波長の差
【００１５】
【作用】上記構成によれば、光源からの光をセンサ用光
ファイバに導く部分及びセンサ用光ファイバから戻って
くる信号光を光計測系に導く部分で用いられていた光分
岐器を、光学フィルタで構成される光合分波器で置き換
えると、信号光及び光源の光の損失が小さくなり、光フ
ィバ式分布形温度センサの測定精度が大巾に向上すると
共に、上記数１式〜数３式のごとくバンドパスフィルタ
を構成することにより、アンチストークス光或いはスト
ークス光の強度とレーレ散乱光の強度との差が大きくな
り、ラマン散乱光が効率よく検出される。
ファイバに導く部分及びセンサ用光ファイバから戻って
くる信号光を光計測系に導く部分で用いられていた光分
岐器を、光学フィルタで構成される光合分波器で置き換
えると、信号光及び光源の光の損失が小さくなり、光フ
ィバ式分布形温度センサの測定精度が大巾に向上すると
共に、上記数１式〜数３式のごとくバンドパスフィルタ
を構成することにより、アンチストークス光或いはスト
ークス光の強度とレーレ散乱光の強度との差が大きくな
り、ラマン散乱光が効率よく検出される。
【００１６】
【実施例】以下本発明を図示の実施例に基づいて説明す
る。
る。
【００１７】図１に示す光ファイバ式分布形温度センサ
の構成は、従来の図７に示したものとほぼ同じである
が、パルス光源４，センサ用光ファイバ６及び受光系３
０ａ，３０ｂの三者間には、光合分波器１５が使用され
ている。
の構成は、従来の図７に示したものとほぼ同じである
が、パルス光源４，センサ用光ファイバ６及び受光系３
０ａ，３０ｂの三者間には、光合分波器１５が使用され
ている。
【００１８】この光合分波器１５は、図２に示すごと
く、接続口Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３及びＰ４と光学フィルタＦ
１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４とから構成されている。各光学フ
ィルタに図３に示す特性の光学フィルタを使用する。
く、接続口Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３及びＰ４と光学フィルタＦ
１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４とから構成されている。各光学フ
ィルタに図３に示す特性の光学フィルタを使用する。
【００１９】図３において、λ0 は光源の中心波長、λ
ａはアンチストーク光の波長、λｓはストーク光の波長
であり、斜線部は光を透過するか反射させるかについて
規定していない領域を示す。これらの光学フィルタのう
ち第１フィルタＦ１は、波長λ0 を透過し，λａ，λｓ
の波長を反射する特性を有する。第２フィルタＦ２は、
第１フィルタからの反射光を受け、λａ及びλｓの波長
を共に反射する特性を有するが、波長λ0 を透過するか
反射させるかについては必要性がないため規定していな
い。第３フィルタＦ３は、第２フィルタＦ２からの反射
光を受け、λａの波長を透過して除去し，λｓの波長を
反射する特性を有し、波長λ0 については規定していな
い。第４フィルタＦ４は、λｓの波長を反射する特性を
有し、λａ，λ0 の波長については規定していない。
ａはアンチストーク光の波長、λｓはストーク光の波長
であり、斜線部は光を透過するか反射させるかについて
規定していない領域を示す。これらの光学フィルタのう
ち第１フィルタＦ１は、波長λ0 を透過し，λａ，λｓ
の波長を反射する特性を有する。第２フィルタＦ２は、
第１フィルタからの反射光を受け、λａ及びλｓの波長
を共に反射する特性を有するが、波長λ0 を透過するか
反射させるかについては必要性がないため規定していな
い。第３フィルタＦ３は、第２フィルタＦ２からの反射
光を受け、λａの波長を透過して除去し，λｓの波長を
反射する特性を有し、波長λ0 については規定していな
い。第４フィルタＦ４は、λｓの波長を反射する特性を
有し、λａ，λ0 の波長については規定していない。
【００２０】上記光合分波器１５において、接続口Ｐ１
に光源４を、接続口Ｐ２にセンサ用光ファイバ６を、接
続口Ｐ３にアンチストークス光受光系たるOTDR計測回路
３０ａを、接続口Ｐ４にストークス光受光系たるOTDR計
測回路３０ｂを接続する。これにより、接続口Ｐ１から
の波長λ0 の光源の光が、第１フィルタＦ１を通して、
接続口Ｐ２のセンサ用光ファイバ６に導かれる。そし
て、センサ用光ファイバ６から戻ってくる後方散乱光の
うち、λａの波長のものは、第１フィルタＦ１，第２フ
ィルタＦ２で反射して第３フィルタＦ３に至り、第３フ
ィルタＦ３を通過して、接続口Ｐ３よりアンチストーク
ス光OTDR計測回路３０ａに導かれる。また、λｓの波長
のものは、光学フィルタＦ１，Ｆ２，Ｆ３及びＦ４で反
射し、接続口Ｐ４を介して、ストークス光用OTDR計測回
路３０ｂに導かれる。
に光源４を、接続口Ｐ２にセンサ用光ファイバ６を、接
続口Ｐ３にアンチストークス光受光系たるOTDR計測回路
３０ａを、接続口Ｐ４にストークス光受光系たるOTDR計
測回路３０ｂを接続する。これにより、接続口Ｐ１から
の波長λ0 の光源の光が、第１フィルタＦ１を通して、
接続口Ｐ２のセンサ用光ファイバ６に導かれる。そし
て、センサ用光ファイバ６から戻ってくる後方散乱光の
うち、λａの波長のものは、第１フィルタＦ１，第２フ
ィルタＦ２で反射して第３フィルタＦ３に至り、第３フ
ィルタＦ３を通過して、接続口Ｐ３よりアンチストーク
ス光OTDR計測回路３０ａに導かれる。また、λｓの波長
のものは、光学フィルタＦ１，Ｆ２，Ｆ３及びＦ４で反
射し、接続口Ｐ４を介して、ストークス光用OTDR計測回
路３０ｂに導かれる。
【００２１】上記構成の光合分波器１５を用いた場合、
光源４，センサ用光ファイバ６，受光器９ａ又は９ｂ間
での光損失は、２つの接続口間を平行ビームで伝送する
際に生ずる損失を２ｄB 、光学フィルタを透過するとき
の損失を 0.5ｄB ／枚、光学フィルタで反射する際の損
失を0.25ｄB ／枚とすると、次のようになる。即ち、光
源４からセンサ用光フィバ６までの損失は 2.5ｄB （＝
２＋0.5 ）、センサ用光ファイバからアンチストークス
光用受光器９ａまでの損失は３ｄB （＝２＋0.5 ＋0.25
×２）であり、及びストークス光用受光器９ｂまでの損
失は 3.5ｄB （＝２＋0.5 ＋0.25×４）である。従っ
て、光源〜センサ用光ファイバ〜受光器間の損失は、合
計で、アンチストークス光（λａ）については 5.5ｄB
、ストークス光（λｓ）については 6.0ｄB である。
光源４，センサ用光ファイバ６，受光器９ａ又は９ｂ間
での光損失は、２つの接続口間を平行ビームで伝送する
際に生ずる損失を２ｄB 、光学フィルタを透過するとき
の損失を 0.5ｄB ／枚、光学フィルタで反射する際の損
失を0.25ｄB ／枚とすると、次のようになる。即ち、光
源４からセンサ用光フィバ６までの損失は 2.5ｄB （＝
２＋0.5 ）、センサ用光ファイバからアンチストークス
光用受光器９ａまでの損失は３ｄB （＝２＋0.5 ＋0.25
×２）であり、及びストークス光用受光器９ｂまでの損
失は 3.5ｄB （＝２＋0.5 ＋0.25×４）である。従っ
て、光源〜センサ用光ファイバ〜受光器間の損失は、合
計で、アンチストークス光（λａ）については 5.5ｄB
、ストークス光（λｓ）については 6.0ｄB である。
【００２２】一方、従来の光分岐器５，７と光学フィル
タ８ａ，８ｂを用いる方式で、光分岐器５，７の損失を
４ｄB （分岐損３ｄB ＋過剰損失１ｄB ），光学フィル
タ部の空間伝送損失を１ｄB とすると、合計で13.5ｄB
（＝４×３＋１＋0.5 ）である。
タ８ａ，８ｂを用いる方式で、光分岐器５，７の損失を
４ｄB （分岐損３ｄB ＋過剰損失１ｄB ），光学フィル
タ部の空間伝送損失を１ｄB とすると、合計で13.5ｄB
（＝４×３＋１＋0.5 ）である。
【００２３】従って、本発明を適用することにより、８
ｄB （＝13.5−5.5 ）又は７．５ｄB の損失低減が図れ
ることになる。８ｄB の損失低減効果は、光ファイバの
片道伝送損失を３ｄB ／ｋｍとした場合、往復換算で
1.3ｋｍに相当し、本発明を適用することにより、測定
精度を変えずに、測定距離を 1.3ｋｍ伸ばすことができ
ることになり、非常に大きな改善となる。
ｄB （＝13.5−5.5 ）又は７．５ｄB の損失低減が図れ
ることになる。８ｄB の損失低減効果は、光ファイバの
片道伝送損失を３ｄB ／ｋｍとした場合、往復換算で
1.3ｋｍに相当し、本発明を適用することにより、測定
精度を変えずに、測定距離を 1.3ｋｍ伸ばすことができ
ることになり、非常に大きな改善となる。
【００２４】上記実施例は、構成と特徴を主体に述べた
ものであるが、ラマン散乱光を効率よく検出する実施例
について、以下詳述する。
ものであるが、ラマン散乱光を効率よく検出する実施例
について、以下詳述する。
【００２５】図４はラマン散乱光のスペクトル図であ
り、図４（ａ）はその概念図を、図４（ｂ）は光ファイ
バで実測したスペクトル図を示す。
り、図４（ａ）はその概念図を、図４（ｂ）は光ファイ
バで実測したスペクトル図を示す。
【００２６】レーレ散乱光の波長（λｒ）は、入射光の
波長（λ0 ）と同一であるが、ラマン散乱光を構成する
ストークス光の波長（λｓ）とアンチストークス光の波
長（λａ）は、入射光の波長より、それぞれ＋Δλｓ及
び−Δλａだけずれて発生する。また、レーレ散乱光に
比べ、これらラマン散乱光は、約２〜３桁小さい微弱散
乱光となっており、波長ずれ長（Δλｓ，Δλａ）も約
30mmと短いため、レーレ散乱光と分離してラマン散乱光
を検出するには、以下の工夫が必要となる。
波長（λ0 ）と同一であるが、ラマン散乱光を構成する
ストークス光の波長（λｓ）とアンチストークス光の波
長（λａ）は、入射光の波長より、それぞれ＋Δλｓ及
び−Δλａだけずれて発生する。また、レーレ散乱光に
比べ、これらラマン散乱光は、約２〜３桁小さい微弱散
乱光となっており、波長ずれ長（Δλｓ，Δλａ）も約
30mmと短いため、レーレ散乱光と分離してラマン散乱光
を検出するには、以下の工夫が必要となる。
【００２７】先ず、図５はバンドパスフィルタの帯域概
念図を示したものであり、帯域λ１〜λ２は、中心波長
λf0から通過光が３ｄB 低下した波長を示す。
念図を示したものであり、帯域λ１〜λ２は、中心波長
λf0から通過光が３ｄB 低下した波長を示す。
【００２８】このような、バンドパスフィルタを用い
て、ストークス光強度Ｉｓを調べた。
て、ストークス光強度Ｉｓを調べた。
【００２９】その実測例を図６に示す。
【００３０】図６（ａ）は、ストークス光のバンドパス
帯域λs1〜λs2の長波長側の波長λs2を一定（λs2＝λ
ｓ＋Δλｓ）として、短波長側の波長λs1を変えたとき
のストークス光強度Ｉｓとレーレ散乱光強度Ｉｒの関係
を示す。同図から分かるように、 (1) レーレ散乱光Ｉｒは、ストークス光バンドパス帯域
の短波長側の波長λs1が大きくなるほど、指数関数的に
低下する。
帯域λs1〜λs2の長波長側の波長λs2を一定（λs2＝λ
ｓ＋Δλｓ）として、短波長側の波長λs1を変えたとき
のストークス光強度Ｉｓとレーレ散乱光強度Ｉｒの関係
を示す。同図から分かるように、 (1) レーレ散乱光Ｉｒは、ストークス光バンドパス帯域
の短波長側の波長λs1が大きくなるほど、指数関数的に
低下する。
【００３１】(2) ストークス光Ｉｓも、バンドパス帯域
の短波長側の波長λs1が大きくなるほど低下するが、そ
の程度は僅かである。
の短波長側の波長λs1が大きくなるほど低下するが、そ
の程度は僅かである。
【００３２】(3) ストークス光Ｉｓがレーレ散乱光Ｉｒ
より十分大きくなるλs1の波長領域は、 λs1≧λｏ＋0.5 Δλｓ＝λｓ−0.5 Δλｓ である。
より十分大きくなるλs1の波長領域は、 λs1≧λｏ＋0.5 Δλｓ＝λｓ−0.5 Δλｓ である。
【００３３】 (4) λs1≧λｏ＋1.2 Δλｓ＝λｓ＋0.2 Δλｓ では、Ｉｓの低下が見られる。
【００３４】図６（ｂ）は、ストークス光のバンドパス
帯域λs1〜λs2の短波長側の波長λs1を一定（λs1＝λ
s − 0.5Δλs ）とし、長波長側の波長λs2を変えたと
きのストークス光強度Ｉｓの関係を示す。
帯域λs1〜λs2の短波長側の波長λs1を一定（λs1＝λ
s − 0.5Δλs ）とし、長波長側の波長λs2を変えたと
きのストークス光強度Ｉｓの関係を示す。
【００３５】Ｉｓはλs2を大きくするほど大きくなる
が、特にその効果が著しいのは、 λs2≧λｓ＋0.2 λｓ であり、その後は、緩やかに増大する。
が、特にその効果が著しいのは、 λs2≧λｓ＋0.2 λｓ であり、その後は、緩やかに増大する。
【００３６】尚、本図では、レーレ散乱光の強度は、図
示してないが、その値は、この領域では無視できるほど
小さくなっている。
示してないが、その値は、この領域では無視できるほど
小さくなっている。
【００３７】従って、図６の特性から、ストークス光を
分離するのに適したバンドパスフィルタの透過帯域（λ
s1，λs2：中心波長λｓ透過値から３ｄB の低下波長で
規定）は、 λs1＝λs −ｋ1 ・Δλs λs2＝λs ＋ｋ2 ・Δλs ｋ1 ＝−0.2 〜＋0.5 ， ｋ2 ≧0.2 となる。
分離するのに適したバンドパスフィルタの透過帯域（λ
s1，λs2：中心波長λｓ透過値から３ｄB の低下波長で
規定）は、 λs1＝λs −ｋ1 ・Δλs λs2＝λs ＋ｋ2 ・Δλs ｋ1 ＝−0.2 〜＋0.5 ， ｋ2 ≧0.2 となる。
【００３８】以上の実施例は、ストークス光について述
べたが、アンチストークス光についても、同様な実験か
ら、アンチストークス光を、効果的に分離する手段とし
て、バンドパスフィルタの透過帯域（λa1，λa2）とし
ては、 λa1＝λa −ｋ2 ・Δλa λa2＝λa ＋ｋ1 ・Δλa ｋ1 ＝−0.2 〜0.5 ｋ2 ≧0.2 が適していることが分った。
べたが、アンチストークス光についても、同様な実験か
ら、アンチストークス光を、効果的に分離する手段とし
て、バンドパスフィルタの透過帯域（λa1，λa2）とし
ては、 λa1＝λa −ｋ2 ・Δλa λa2＝λa ＋ｋ1 ・Δλa ｋ1 ＝−0.2 〜0.5 ｋ2 ≧0.2 が適していることが分った。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、以下の顕著な効果を奏
することができる。
することができる。
【００４０】(1) 光源とセンサ用光ファイバとOTDR計測
系との間の光損失を従来より低減することができ、測定
条件や測定精度を従来のままとした場合に、測定距離を
長くすることができる。
系との間の光損失を従来より低減することができ、測定
条件や測定精度を従来のままとした場合に、測定距離を
長くすることができる。
【００４１】(2) 検出対象の散乱光たるラマン散乱光に
接近して強い散乱光であるレーレ散乱光があっても、光
学的バンドパスフィルタの特性を最適化することによ
り、検出対象の散乱光のみを感度良く検出できる。
接近して強い散乱光であるレーレ散乱光があっても、光
学的バンドパスフィルタの特性を最適化することによ
り、検出対象の散乱光のみを感度良く検出できる。
【図１】本発明の光ファイバ式分布形温度センサの一実
施例を示す構成図である。
施例を示す構成図である。
【図２】図１に示した光ファイバ式分布形温度センサに
使用した光合分波器の一構成例を示す図である。
使用した光合分波器の一構成例を示す図である。
【図３】図１に示した光合分波器で使用する光学フィル
タの特性図である。
タの特性図である。
【図４】ラマン散乱光のスペクトル図である。
【図５】バンドパスフィルタの帯域概念図である。
【図６】本発明の要部となる散乱光の光強度と光学フィ
ルタの特性の説明に供する図である。
ルタの特性の説明に供する図である。
【図７】従来の光ファイバ式分布形温度センサの構成図
である。
である。
４ パルス光源 ５ａ、５ｂ、７ａ、７ｂ 光ファイバ ６ センサ用光ファイバ ５、７ 光分岐器 ８ａ、８ｂ 光学フィルタ ９ａ、９ｂ 受光器 １０ａ、１０ｂ 平均化処理回路 １１ 温度分布演算回路 １５ 光合分波器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深堀 敏夫 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日 立電線株式会社電線研究所内 (72)発明者 樟山 裕幸 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日 立電線株式会社日高工場内 (56)参考文献 特開 昭63−208731（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 光ファイバ中で発生するラマン散乱光強
度の温度依存性をＯＴＤＲの手法で測定することによ
り、光ファイバに沿った長手方向の温度を測定する装置
であって、光源からの光を光合分波器を通してセンサ用
光ファイバに入射させ、センサ用光ファイバから戻って
くる後方散乱光の反射光のうち特定の波長領域の光を前
記光合分波器により分離し、その光信号を光計測系の受
光器に導く光ファイバ式分布形温度センサにおいて、前
記光合分波器が後方散乱光から中心波長λｓのストーク
ス光と中心波長λａのアンチストークス光を分離するバ
ンドパスフィルタとして構成され、バンドパスフィルタ
の特性が数式１〜数式３からなる全ての条件を満たすこ
とを特徴とする光ファイバ式分布形温度センサ。 【数１】 【数２】 【数３】 ここに、 λs1，λs2：ストークス光のバンドパス帯域の遮断波長 λa1，λa2：アンチストークス光のバンドパス帯域の遮
断波長 Δλs ：入射光の中心波長とストークス光の中心波長の
差 Δλa ：入射光の中心波長とアンチストークス光の中心
波長の差
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6311664A JP2577199B2 (ja) | 1989-01-30 | 1994-12-15 | 光ファイバ式分布形温度センサ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-19995 | 1989-01-30 | ||
| JP1999589 | 1989-01-30 | ||
| JP6311664A JP2577199B2 (ja) | 1989-01-30 | 1994-12-15 | 光ファイバ式分布形温度センサ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1158256A Division JPH0820315B2 (ja) | 1989-01-30 | 1989-06-22 | 光ファイバ式分布形温度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07167717A JPH07167717A (ja) | 1995-07-04 |
| JP2577199B2 true JP2577199B2 (ja) | 1997-01-29 |
Family
ID=26356889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6311664A Expired - Fee Related JP2577199B2 (ja) | 1989-01-30 | 1994-12-15 | 光ファイバ式分布形温度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2577199B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7389011B2 (en) | 2006-05-02 | 2008-06-17 | Hitachi Cable Ltd. | Optical fiber temperature sensor |
| US7744275B2 (en) | 2006-05-31 | 2010-06-29 | Hitachi Cable, Ltd. | Optical fiber temperature sensing device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6461622A (en) * | 1987-09-01 | 1989-03-08 | Fujikura Ltd | Temperature measuring instrument |
-
1994
- 1994-12-15 JP JP6311664A patent/JP2577199B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7389011B2 (en) | 2006-05-02 | 2008-06-17 | Hitachi Cable Ltd. | Optical fiber temperature sensor |
| US7744275B2 (en) | 2006-05-31 | 2010-06-29 | Hitachi Cable, Ltd. | Optical fiber temperature sensing device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07167717A (ja) | 1995-07-04 |
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