JP2693746B2 - 測定装置 - Google Patents
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- JP2693746B2 JP2693746B2 JP8046861A JP4686196A JP2693746B2 JP 2693746 B2 JP2693746 B2 JP 2693746B2 JP 8046861 A JP8046861 A JP 8046861A JP 4686196 A JP4686196 A JP 4686196A JP 2693746 B2 JP2693746 B2 JP 2693746B2
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被測定領域に敷設
された光ファイバ内の一端である入射端から光信号を入
射し、他端側に向かうあらゆる場所から入射端へ戻って
くる後方散乱光を解析して前記被測定領域内の任意の場
所の温度，湿度あるいは温度分布等を測定する測定装置
に関する。
された光ファイバ内の一端である入射端から光信号を入
射し、他端側に向かうあらゆる場所から入射端へ戻って
くる後方散乱光を解析して前記被測定領域内の任意の場
所の温度，湿度あるいは温度分布等を測定する測定装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、物質にある周波数ωの光信号を
照射したとき、この光信号は当該物質で後方に散乱して
戻ってくるが、これの戻り光を例えば時間領域の分析装
置（以下、ＯＴＤＲと称する）で観測すると、照射光の
周波数ωの他、この周波数と異なるω＋ωｒ, ω±ｍω
ｒ（ｍは正数）等の周波数の光、すなわちラマン（Ｒａ
ｍａｎ）散乱光を有する現象がラマンにより発見された
が、その後、このラマン散乱光が温度に依存しているこ
とも既に知られている。
照射したとき、この光信号は当該物質で後方に散乱して
戻ってくるが、これの戻り光を例えば時間領域の分析装
置（以下、ＯＴＤＲと称する）で観測すると、照射光の
周波数ωの他、この周波数と異なるω＋ωｒ, ω±ｍω
ｒ（ｍは正数）等の周波数の光、すなわちラマン（Ｒａ
ｍａｎ）散乱光を有する現象がラマンにより発見された
が、その後、このラマン散乱光が温度に依存しているこ
とも既に知られている。
【０００３】ところで、このラマン散乱は、空気やガス
の環境下でその環境内の微少物質や種々の分子等の影響
を受けるため、温度計測に利用するのが難しいと考えら
れていた。しかし、その後、光ファイバの製造及び技術
上の発展に伴い、その光ファイバの種々の利用法が研究
され、その一環として温度計の利用についても研究開発
が進められてきている。特に、光ファイバは空気やガス
の環境と異なって固定されたファイバ成分が存在するの
みであるので、徐々にではあるが温度計測に適すること
が分かってきた。しかし、現在後方散乱を利用したＯＴ
ＤＲによる温度計は、測定部の光ファイバの位置分解能
長さＬｔが２０ｍ、最小測定温度Ｔｂが５℃、最大測定
温度Ｔｃが１５０℃（光ファイバの使用温度限界に起因
する）、最小リフレッシュ時間Ｔrfr が９０sec(ＯＴＤ
Ｒ及び温度計測法により定まる）、最大測定長さＬtmx
が１km（ＯＴＤＲの分解能に起因する）等の範囲である
が、将来を予測してもせいぜいＬｔ＝２ｍ、Ｔｂ＝２℃
程度、Ｔｃ＝５００〜６００℃、Ｔrfr ＝３０sec 程
度、Ｌtmx ＝数km程度であると考えられる。
の環境下でその環境内の微少物質や種々の分子等の影響
を受けるため、温度計測に利用するのが難しいと考えら
れていた。しかし、その後、光ファイバの製造及び技術
上の発展に伴い、その光ファイバの種々の利用法が研究
され、その一環として温度計の利用についても研究開発
が進められてきている。特に、光ファイバは空気やガス
の環境と異なって固定されたファイバ成分が存在するの
みであるので、徐々にではあるが温度計測に適すること
が分かってきた。しかし、現在後方散乱を利用したＯＴ
ＤＲによる温度計は、測定部の光ファイバの位置分解能
長さＬｔが２０ｍ、最小測定温度Ｔｂが５℃、最大測定
温度Ｔｃが１５０℃（光ファイバの使用温度限界に起因
する）、最小リフレッシュ時間Ｔrfr が９０sec(ＯＴＤ
Ｒ及び温度計測法により定まる）、最大測定長さＬtmx
が１km（ＯＴＤＲの分解能に起因する）等の範囲である
が、将来を予測してもせいぜいＬｔ＝２ｍ、Ｔｂ＝２℃
程度、Ｔｃ＝５００〜６００℃、Ｔrfr ＝３０sec 程
度、Ｌtmx ＝数km程度であると考えられる。
【０００４】従って、現状においては、Ｌｔ＞２０ｍで
あることから点の温度を測定することが難しく、光ファ
イバにそった温度を測定する程度の研究しかなされてい
ない。しかも、長い光ファイバ上の各点からの後方散乱
光は微弱であって、これにノイズが混入されているの
で、光信号を数千〜数万回発射し、後方散乱光を平均化
しノイズを除去して所望とする信号を測定するごとく構
成されているが、精度の良い測定は非常に難しい。ま
た、ＯＴＤＲは本来位置を検出する機能を持ったもので
あるが、温度変化により光伝送路である光ファイバ内の
光屈折率が変化し、これに伴って光ファイバ内の光の伝
送速度も変化するので、光の伝送時間から温度検知位置
を算出する従来方式のものをそのまま利用しても、その
温度検知位置を正確に同定できない。なお、Ｌｔ＞２０
ｍの長さを必要とする理由の一つには光の伝送速度変化
に起因することが挙げられる。従って、予め定められた
測定場所の一定温度の環境下で使用され、かつ、部分的
に発生する異常温度を測定する場合には、それらの既知
条件を考慮しながら温度検知場所及びその場所の温度を
かなり正確に測定できるが、不特定場所の温度を測定す
る一般的な温度測定の場合には上述の如く種々の問題が
生ずる。
あることから点の温度を測定することが難しく、光ファ
イバにそった温度を測定する程度の研究しかなされてい
ない。しかも、長い光ファイバ上の各点からの後方散乱
光は微弱であって、これにノイズが混入されているの
で、光信号を数千〜数万回発射し、後方散乱光を平均化
しノイズを除去して所望とする信号を測定するごとく構
成されているが、精度の良い測定は非常に難しい。ま
た、ＯＴＤＲは本来位置を検出する機能を持ったもので
あるが、温度変化により光伝送路である光ファイバ内の
光屈折率が変化し、これに伴って光ファイバ内の光の伝
送速度も変化するので、光の伝送時間から温度検知位置
を算出する従来方式のものをそのまま利用しても、その
温度検知位置を正確に同定できない。なお、Ｌｔ＞２０
ｍの長さを必要とする理由の一つには光の伝送速度変化
に起因することが挙げられる。従って、予め定められた
測定場所の一定温度の環境下で使用され、かつ、部分的
に発生する異常温度を測定する場合には、それらの既知
条件を考慮しながら温度検知場所及びその場所の温度を
かなり正確に測定できるが、不特定場所の温度を測定す
る一般的な温度測定の場合には上述の如く種々の問題が
生ずる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実情に鑑
みてなされたもので、広範囲におよぶ被測定領域の任意
の測定場所の温度，湿度、さらに被測定領域の温度分布
を正確に測定し得、さらに測定値の測定感度や分解能を
高め、データ処理の高速化にも寄与しうる測定装置を提
供することを目的とする。
みてなされたもので、広範囲におよぶ被測定領域の任意
の測定場所の温度，湿度、さらに被測定領域の温度分布
を正確に測定し得、さらに測定値の測定感度や分解能を
高め、データ処理の高速化にも寄与しうる測定装置を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光源から光ファイバの入射端へ光信号を入
射し、この光信号の入射によって光ファイバ内で発生す
るラマン散乱のうち入射端方向に向かう後方散乱光が戻
ってくるまでの時間と戻ってきた信号の強さとを信号処
理装置で解析して温度または湿度または温度分布を測定
する測定装置において、被測定領域内の各測定部にまた
がって連続的に配置する光ファイバと、各測定部に設け
られ、これら各測定部の位置を特定すべく、各測定部と
温度的差異を持たせるように基準用信号を基準部に供給
する複数の基準用信号印加手段とを備えたことを要旨と
する。
に本発明は、光源から光ファイバの入射端へ光信号を入
射し、この光信号の入射によって光ファイバ内で発生す
るラマン散乱のうち入射端方向に向かう後方散乱光が戻
ってくるまでの時間と戻ってきた信号の強さとを信号処
理装置で解析して温度または湿度または温度分布を測定
する測定装置において、被測定領域内の各測定部にまた
がって連続的に配置する光ファイバと、各測定部に設け
られ、これら各測定部の位置を特定すべく、各測定部と
温度的差異を持たせるように基準用信号を基準部に供給
する複数の基準用信号印加手段とを備えたことを要旨と
する。
【０００７】また、請求項５の発明では、光源から光フ
ァイバの入射端へ光信号を入射し、この光信号の入射に
よって光ファイバ内で発生するラマン散乱のうち前記入
射端方向に向かう後方散乱光が戻ってくるまでの時間と
戻ってきた信号の強さを信号処理装置で解析し温度また
は湿度または温度分布を測定する装置において、基準用
信号印加手段により印加された基準用信号を基準として
位置データ等を予め算出し、実測にはこの位置データ等
を基に測定部の温度または湿度または温度分布を導き出
す構成である。
ァイバの入射端へ光信号を入射し、この光信号の入射に
よって光ファイバ内で発生するラマン散乱のうち前記入
射端方向に向かう後方散乱光が戻ってくるまでの時間と
戻ってきた信号の強さを信号処理装置で解析し温度また
は湿度または温度分布を測定する装置において、基準用
信号印加手段により印加された基準用信号を基準として
位置データ等を予め算出し、実測にはこの位置データ等
を基に測定部の温度または湿度または温度分布を導き出
す構成である。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明するが、その前に本装置にお
いて適用する測定原理を説明する。すなわち、本装置に
適用するラマン散乱は、周波数ωの光が分子振動や格子
振動等の周波数ωｒを持った物質に照射したとき、その
物質からは周波数ωの他、ω＋ωｒなる周波数の散乱光
が現れる。特に、強いレーザ光を入射したとき、誘導放
出のために強いω＋ωｒまたはω±ｍωｒ（ｍは正数）
の周波数の発振が生じ、これらω＋ωｒまたはω±ｍω
ｒは光ファイバ内の何処でも発生し、レーザ入射端方向
のすなわち後方散乱も発生する。そして、この後方散乱
光中に含まれるωｒ，ｍωｒ等の強度は温度に依存する
ために、この強度をＯＴＤＲで計測し、適宜な処理を行
えば、位置，温度等の情報を得ることが出来る。
の実施の形態について説明するが、その前に本装置にお
いて適用する測定原理を説明する。すなわち、本装置に
適用するラマン散乱は、周波数ωの光が分子振動や格子
振動等の周波数ωｒを持った物質に照射したとき、その
物質からは周波数ωの他、ω＋ωｒなる周波数の散乱光
が現れる。特に、強いレーザ光を入射したとき、誘導放
出のために強いω＋ωｒまたはω±ｍωｒ（ｍは正数）
の周波数の発振が生じ、これらω＋ωｒまたはω±ｍω
ｒは光ファイバ内の何処でも発生し、レーザ入射端方向
のすなわち後方散乱も発生する。そして、この後方散乱
光中に含まれるωｒ，ｍωｒ等の強度は温度に依存する
ために、この強度をＯＴＤＲで計測し、適宜な処理を行
えば、位置，温度等の情報を得ることが出来る。
【０００９】図１は本発明のベースとなるＯＴＤＲを用
いた温度計の測定原理を示す図である。この測定は光パ
ルスを発生するレーザ発振装置や発光ダイオード等の光
源１１から光パルスＳを発生し、ビームスプリッタ１２
（ビームスプリッタと同様な機能を発揮するデバイス、
例えば光分岐等も含めてビームスプリッタと呼ぶ）を通
して光ファイバ１３の入射端へ入射すると、この光ファ
イバ１３内で光パルスＳの伝送到達位置、例えばｔ1 ，
…，ｔn-1 ，ｔn からω＋ωｒ，ω＋ｍωｒなる周波数
のラマン散乱が次々と生じ、それによって各位置ｔ1 ，
…，ｔn-1 ，ｔ n から後方散乱光が光ファイバ入射端側
へ戻ってきて前記ビームスプリッタ１２で反射され、信
号処理装置１４に入ってくる。そこで、この信号処理装
置１４では、光パルスＳ発生後、各位置ｔ1 ，…，ｔ
n-1 ，ｔn から散乱する後方散乱光の大きさである温度
をＴ1,…，Ｔn-1 ，Ｔn とし、仮にＴ1 ＝Ｔ2 ＝…＝Ｔ
n-1＝Ｔn とした場合、遠い位置にある温度程伝送によ
る損失が大きいために信号が小さくなる。すなわち、信
号処理装置１４による測定結果が図２のようになる。な
お、信号処理装置１４から光源１１へ光パルス発射指令
を出しているので、本実施の形態ではこの発射命令と光
ファイバ１３内から散乱して戻ってくる後方散乱光と
を、それぞれ処理可能な電気信号に変換し、発射命令を
基準として後方散乱光の戻ってくる時間を計測し、その
計測時間軸上で後方散乱光の強さを計測し、かつ、光フ
ァイバ内の光速を既知として演算し、測定位置及びその
測定位置での後方散乱光の強度から温度を測定する。
いた温度計の測定原理を示す図である。この測定は光パ
ルスを発生するレーザ発振装置や発光ダイオード等の光
源１１から光パルスＳを発生し、ビームスプリッタ１２
（ビームスプリッタと同様な機能を発揮するデバイス、
例えば光分岐等も含めてビームスプリッタと呼ぶ）を通
して光ファイバ１３の入射端へ入射すると、この光ファ
イバ１３内で光パルスＳの伝送到達位置、例えばｔ1 ，
…，ｔn-1 ，ｔn からω＋ωｒ，ω＋ｍωｒなる周波数
のラマン散乱が次々と生じ、それによって各位置ｔ1 ，
…，ｔn-1 ，ｔ n から後方散乱光が光ファイバ入射端側
へ戻ってきて前記ビームスプリッタ１２で反射され、信
号処理装置１４に入ってくる。そこで、この信号処理装
置１４では、光パルスＳ発生後、各位置ｔ1 ，…，ｔ
n-1 ，ｔn から散乱する後方散乱光の大きさである温度
をＴ1,…，Ｔn-1 ，Ｔn とし、仮にＴ1 ＝Ｔ2 ＝…＝Ｔ
n-1＝Ｔn とした場合、遠い位置にある温度程伝送によ
る損失が大きいために信号が小さくなる。すなわち、信
号処理装置１４による測定結果が図２のようになる。な
お、信号処理装置１４から光源１１へ光パルス発射指令
を出しているので、本実施の形態ではこの発射命令と光
ファイバ１３内から散乱して戻ってくる後方散乱光と
を、それぞれ処理可能な電気信号に変換し、発射命令を
基準として後方散乱光の戻ってくる時間を計測し、その
計測時間軸上で後方散乱光の強さを計測し、かつ、光フ
ァイバ内の光速を既知として演算し、測定位置及びその
測定位置での後方散乱光の強度から温度を測定する。
【００１０】すなわち、この測定結果は、光パルスＳを
発生して光ファイバ１３内から返ってくるまでの時間を
測定し、何処の位置で起こったラマン散乱であるかを知
る方法であって、光パルスＳの場合には発射パルスと戻
りパルスとの時間がある程度長くなければ計測が難しい
ために、長い光ファイバに有効である。一方、ＯＴＤＲ
にＡＣ連続波（変調波）を用いる場合には、同様にＡＣ
波形の光信号と光ファイバ内から戻ってくるＡＣ波形の
光信号との位相ずれからどの位置でラマン散乱が起きた
かを知る方法であって、この場合には比較的短い光ファ
イバであっても正確に測定できる。何れの場合にも後方
散乱光の大きさから温度を測定する。この後方散乱光に
は光源１１から発生した光パルスＳの周波数ωの他に、
ωｒ，ｍωｒ等が混在しているので、信号処理装置１４
内に特性フィルタ或いは分波器を設け、この特性フィル
タ或いは分波器にてω，ωｒ，ｍωｒを分離した後、温
度の因子を持つ「ωｒ」または「ｍωｒ」或いは「ωｒ
とｍωｒ」を取り出して温度を測定する。一方、位置を
検出する場合にもωｒ，ｍωｒを活用することが望まし
い。なお、光信号を発生する光源と検出器とを兼ねる素
子を用いる場合にはビームスプリッタ１２は不要であ
る。
発生して光ファイバ１３内から返ってくるまでの時間を
測定し、何処の位置で起こったラマン散乱であるかを知
る方法であって、光パルスＳの場合には発射パルスと戻
りパルスとの時間がある程度長くなければ計測が難しい
ために、長い光ファイバに有効である。一方、ＯＴＤＲ
にＡＣ連続波（変調波）を用いる場合には、同様にＡＣ
波形の光信号と光ファイバ内から戻ってくるＡＣ波形の
光信号との位相ずれからどの位置でラマン散乱が起きた
かを知る方法であって、この場合には比較的短い光ファ
イバであっても正確に測定できる。何れの場合にも後方
散乱光の大きさから温度を測定する。この後方散乱光に
は光源１１から発生した光パルスＳの周波数ωの他に、
ωｒ，ｍωｒ等が混在しているので、信号処理装置１４
内に特性フィルタ或いは分波器を設け、この特性フィル
タ或いは分波器にてω，ωｒ，ｍωｒを分離した後、温
度の因子を持つ「ωｒ」または「ｍωｒ」或いは「ωｒ
とｍωｒ」を取り出して温度を測定する。一方、位置を
検出する場合にもωｒ，ｍωｒを活用することが望まし
い。なお、光信号を発生する光源と検出器とを兼ねる素
子を用いる場合にはビームスプリッタ１２は不要であ
る。
【００１１】次に、図３は特に信号処理部１４の一具体
例を示す図である。すなわち、この信号処理装置１４は
シーケンスプログラムに基づいて種々の指令を出力する
ＣＰＵ１４１を有し、このＣＰＵ１４１から動作指令を
受けて光源１１から周波数ωの光パルスを例えば２個の
プリズムで構成されたビームスプリッタ１２を介して光
ファイバ１３へ入射すると、この光ファイバ１３内部で
発生するラマン散乱のうち光入射端側に戻ってくる周波
数「ω」，「ωｒ」，「ｍωｒ」等を含んだ後方散乱光
が特性フィルタ或いは分波器１４２に入射してくる。１
４２が特性フィルタの場合は「ωｒ」或いは「ｍωｒ」
のみを通すフィルタを用い、αωｒ，βｍωｒの何れか
一方を信号として用いるか、「ωｒ」と「ｍωｒ」との
双方を通すフィルタを通し、αωｒ＋βｍωｒを信号と
して用いる。ここで、α，βはフィルタでの減衰係数で
ある。１４２が分波器の場合は「ω」なる周波数の光
と、「ωｒ」，「ｍωｒ」なる周波数の光に分離した
後、後続の光−電気変換器１４３，１４４でそれぞれ電
気信号に変換される。そして、光−電気変換器１４４で
変換された電気信号、つまりラマン散乱に起因した信号
は直接またはスイッチ回路１４５を通って高速時系列処
理手段１４６に送られ、ここでＣＰＵ１４１から光源１
１への動作指令出力に同期して入力されるタイミング信
号に基づいて時間（位置）の計測およびその時間に対す
る温度に相当する信号強度を計測し内蔵するメモリに順
次保存してゆく。１４７は高速時系列処理手段１４６に
記憶されているデータおよび必要に応じて被測定領域の
例えば温度発信源等をマップ化したファイル１４８のデ
ータを用いて所望とするデータ処理を行うデータ処理部
である。
例を示す図である。すなわち、この信号処理装置１４は
シーケンスプログラムに基づいて種々の指令を出力する
ＣＰＵ１４１を有し、このＣＰＵ１４１から動作指令を
受けて光源１１から周波数ωの光パルスを例えば２個の
プリズムで構成されたビームスプリッタ１２を介して光
ファイバ１３へ入射すると、この光ファイバ１３内部で
発生するラマン散乱のうち光入射端側に戻ってくる周波
数「ω」，「ωｒ」，「ｍωｒ」等を含んだ後方散乱光
が特性フィルタ或いは分波器１４２に入射してくる。１
４２が特性フィルタの場合は「ωｒ」或いは「ｍωｒ」
のみを通すフィルタを用い、αωｒ，βｍωｒの何れか
一方を信号として用いるか、「ωｒ」と「ｍωｒ」との
双方を通すフィルタを通し、αωｒ＋βｍωｒを信号と
して用いる。ここで、α，βはフィルタでの減衰係数で
ある。１４２が分波器の場合は「ω」なる周波数の光
と、「ωｒ」，「ｍωｒ」なる周波数の光に分離した
後、後続の光−電気変換器１４３，１４４でそれぞれ電
気信号に変換される。そして、光−電気変換器１４４で
変換された電気信号、つまりラマン散乱に起因した信号
は直接またはスイッチ回路１４５を通って高速時系列処
理手段１４６に送られ、ここでＣＰＵ１４１から光源１
１への動作指令出力に同期して入力されるタイミング信
号に基づいて時間（位置）の計測およびその時間に対す
る温度に相当する信号強度を計測し内蔵するメモリに順
次保存してゆく。１４７は高速時系列処理手段１４６に
記憶されているデータおよび必要に応じて被測定領域の
例えば温度発信源等をマップ化したファイル１４８のデ
ータを用いて所望とするデータ処理を行うデータ処理部
である。
【００１２】次に、以上のような装置を用いて本発明の
測定装置の実施の形態について説明する。図４は本発明
の実施の形態を示す図であるが、同図において２０は例
えば温度を測定するための対象となる建物、タンク等に
相当する被測定領域であって、この被測定領域２０には
複数の測定場所となる想定部２１ａ，２１ｂ，…，２１
ｎにまたがって連続的に光ファイバ２２が敷設されてい
る。そして、各測定部２１ａ−２１ｂ，２１ｂ−２１ｃ
（図示せず），…の間に位置する前記光ファイバ部分を
引き出し、或いは引き出すことなく、これら光ファイバ
引き出し部分または非引き出し部分等を例えば測定場所
の温度２０℃よりも十分に離れた温度、例えば０℃の温
度を設定する基準用信号印加手段２３ａ，２３ｂ，…が
設けられている。２４は終端無散乱部であって、具体的
には光の大きな反射が入射端方向に発生しないようにシ
リコーンオイル，パラフィンオイル等の液体中に光ファ
イバ２２の終端部を挿入してなり、これによって光ファ
イバ終端部の光を液体中で大半拡散させる機能を持って
いる。仮に、この終端部で反射された後方散乱光を信号
処理装置１４側で増幅すると、増幅器が飽和して測定不
能となるので、それを回避するために終端無散乱部２４
を設けたものである。なお、測定部２１ａ，２１ｂ，…
及び基準用信号印加手段２３ａ，２３ｂ，…は光ファイ
バ２２をコイル状の巻装した構成としたが、非巻装構成
であっても良い。
測定装置の実施の形態について説明する。図４は本発明
の実施の形態を示す図であるが、同図において２０は例
えば温度を測定するための対象となる建物、タンク等に
相当する被測定領域であって、この被測定領域２０には
複数の測定場所となる想定部２１ａ，２１ｂ，…，２１
ｎにまたがって連続的に光ファイバ２２が敷設されてい
る。そして、各測定部２１ａ−２１ｂ，２１ｂ−２１ｃ
（図示せず），…の間に位置する前記光ファイバ部分を
引き出し、或いは引き出すことなく、これら光ファイバ
引き出し部分または非引き出し部分等を例えば測定場所
の温度２０℃よりも十分に離れた温度、例えば０℃の温
度を設定する基準用信号印加手段２３ａ，２３ｂ，…が
設けられている。２４は終端無散乱部であって、具体的
には光の大きな反射が入射端方向に発生しないようにシ
リコーンオイル，パラフィンオイル等の液体中に光ファ
イバ２２の終端部を挿入してなり、これによって光ファ
イバ終端部の光を液体中で大半拡散させる機能を持って
いる。仮に、この終端部で反射された後方散乱光を信号
処理装置１４側で増幅すると、増幅器が飽和して測定不
能となるので、それを回避するために終端無散乱部２４
を設けたものである。なお、測定部２１ａ，２１ｂ，…
及び基準用信号印加手段２３ａ，２３ｂ，…は光ファイ
バ２２をコイル状の巻装した構成としたが、非巻装構成
であっても良い。
【００１３】従って、以上のような構成によれば、光源
１１から光ファイバ２２に光パルスＳを入射し、これに
よって光ファイバ２２内から戻ってくる後方散乱光を特
性フィルタ或いは分波器１４２で処理すると、図５に示
すような周波数ωｒ，ｍωｒの後方散乱光の強度が得ら
れる。この図５において２５ａ，２５ｂ，…は被測定領
域２０の各測定部２１ａ，２１ｂ，…からの温度（強
度）に相当し、２６ａ，２６ｂ，…は基準用信号印加手
段２３ａ，２３ｂ，…から後方散乱光が戻ってきた時間
（位置）、さらには温度的には基準用信号印加手段２３
ａ，２３ｂ，…によって設定された０℃の温度またはラ
マン散乱を起こしやすい結晶体等の物質からの信号示し
ている。従って、高速時系列処理手段１４６では図５の
ような後方散乱光に比例したアナログ信号を得ることに
より、基準位置２６ａ，２６ｂ，…に基づいて各測定部
２１ａ，２１ｂ，…を特定して正確に温度を測定するこ
とが出来る。
１１から光ファイバ２２に光パルスＳを入射し、これに
よって光ファイバ２２内から戻ってくる後方散乱光を特
性フィルタ或いは分波器１４２で処理すると、図５に示
すような周波数ωｒ，ｍωｒの後方散乱光の強度が得ら
れる。この図５において２５ａ，２５ｂ，…は被測定領
域２０の各測定部２１ａ，２１ｂ，…からの温度（強
度）に相当し、２６ａ，２６ｂ，…は基準用信号印加手
段２３ａ，２３ｂ，…から後方散乱光が戻ってきた時間
（位置）、さらには温度的には基準用信号印加手段２３
ａ，２３ｂ，…によって設定された０℃の温度またはラ
マン散乱を起こしやすい結晶体等の物質からの信号示し
ている。従って、高速時系列処理手段１４６では図５の
ような後方散乱光に比例したアナログ信号を得ることに
より、基準位置２６ａ，２６ｂ，…に基づいて各測定部
２１ａ，２１ｂ，…を特定して正確に温度を測定するこ
とが出来る。
【００１４】なお、基準用信号印加手段２３ａ，２３
ｂ，…は測定場所の温度より十分離れた温度を設定して
位置識別を行うようにしたが、例えば測定場所の温度と
それほど変わらない所定の基準温度を予めまたは実測時
に設定すれば、信号処理装置１４ではその基準用温度信
号に起因する後方散乱光の強度に基づいて各測定部２１
ａ，２１ｂ，…の実測温度を補正することが出来、また
その基準位置信号としても利用できる。また、基準用信
号印加手段２３ａ，２３ｂ，…は固定の基準温度とした
が、可変の形のものでもよい。この場合には温度補正を
より的確に行うことが出来る。
ｂ，…は測定場所の温度より十分離れた温度を設定して
位置識別を行うようにしたが、例えば測定場所の温度と
それほど変わらない所定の基準温度を予めまたは実測時
に設定すれば、信号処理装置１４ではその基準用温度信
号に起因する後方散乱光の強度に基づいて各測定部２１
ａ，２１ｂ，…の実測温度を補正することが出来、また
その基準位置信号としても利用できる。また、基準用信
号印加手段２３ａ，２３ｂ，…は固定の基準温度とした
が、可変の形のものでもよい。この場合には温度補正を
より的確に行うことが出来る。
【００１５】また、光ファイバ２２を一方向に連続的に
敷設するように図示しているが、その敷設形態は測定対
象によって種々異なるものである。例えばタンクを被測
定領域２０とする場合、そのタンクの形態に合わせてタ
ンク内またはタンク外に光ファイバ２２をコイル状に敷
設するものである。このとき、タンク内の場合には図６
に示すようにタンクの中心部から異なる距離毎に同一円
周部分の測定部２１ａ，２１ｂ，…の各平均温度ｔ1 ，
ｔ2 ，…を測定する場合には他の円周部分と位置を明確
に区別するために相隣接する円周部分間に区分巻ファイ
バ２７ａ，２７ｂ，…の部分を除けば、各円周部分毎に
それぞれ広い距離にわたって測定部２１ａ，２１ｂ，…
が設けられているので、これら各円周部分の測定部２１
ａ，２１ｂ，…からの信号を平均化すれば、各円周部分
の正確な平均温度ｔ１，ｔ２，…を測定できる。なお、
測定部２１ａ，２１ｂ，…の光ファイバ２２は１回だけ
円形状に巻装してもよく、複数回巻装したものでもよ
い。また、例えば池を測定対象とする場合には、同様に
池の形状に合わせて光ファイバ２２を設けることは言う
までもない。
敷設するように図示しているが、その敷設形態は測定対
象によって種々異なるものである。例えばタンクを被測
定領域２０とする場合、そのタンクの形態に合わせてタ
ンク内またはタンク外に光ファイバ２２をコイル状に敷
設するものである。このとき、タンク内の場合には図６
に示すようにタンクの中心部から異なる距離毎に同一円
周部分の測定部２１ａ，２１ｂ，…の各平均温度ｔ1 ，
ｔ2 ，…を測定する場合には他の円周部分と位置を明確
に区別するために相隣接する円周部分間に区分巻ファイ
バ２７ａ，２７ｂ，…の部分を除けば、各円周部分毎に
それぞれ広い距離にわたって測定部２１ａ，２１ｂ，…
が設けられているので、これら各円周部分の測定部２１
ａ，２１ｂ，…からの信号を平均化すれば、各円周部分
の正確な平均温度ｔ１，ｔ２，…を測定できる。なお、
測定部２１ａ，２１ｂ，…の光ファイバ２２は１回だけ
円形状に巻装してもよく、複数回巻装したものでもよ
い。また、例えば池を測定対象とする場合には、同様に
池の形状に合わせて光ファイバ２２を設けることは言う
までもない。
【００１６】従って、図６に示す実施の形態においても
区分巻ファイバ２７ａ，２７ｂ，…の分から位置信号を
取り出すことが出来るので、平均温度だけでなく、ある
特定の位置の温度も測定できる。
区分巻ファイバ２７ａ，２７ｂ，…の分から位置信号を
取り出すことが出来るので、平均温度だけでなく、ある
特定の位置の温度も測定できる。
【００１７】
【００１８】また、図４において基準用信号印加手段２
３ａ，２３ｂ，…により予め基準位置を示す基準信号を
印加し、これにより得られた基準位置をメモリに格納
し、実測時にはこのメモリに格納された基準位置に基づ
いて測定を行うことも可能である。
３ａ，２３ｂ，…により予め基準位置を示す基準信号を
印加し、これにより得られた基準位置をメモリに格納
し、実測時にはこのメモリに格納された基準位置に基づ
いて測定を行うことも可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
複数の基準用信号印加手段が各々の基準部に対して基準
用信号を供給して各測定部と基準部とで温度的差異を持
たせるようにしたので、各測定部の位置を特定できると
共に、被測定領域の任意の測定場所の温度、湿度並びに
温度分布を正確に測定できる。
複数の基準用信号印加手段が各々の基準部に対して基準
用信号を供給して各測定部と基準部とで温度的差異を持
たせるようにしたので、各測定部の位置を特定できると
共に、被測定領域の任意の測定場所の温度、湿度並びに
温度分布を正確に測定できる。
【図１】本発明装置の測定原理を説明する図である。
【図２】本発明装置の測定原理を説明する図である。
【図３】本発明装置の実施の形態の全体構成図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る装置構成を示す図で
ある。
ある。
【図５】本発明の実施の形態に係る装置の測定結果を示
す図である。
す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る装置構成を示す図で
ある。
ある。
１１…光源、１２…ビームスプリッタ、１４…信号処理
装置、２０…被測定領域、２１ａ，２１ｂ…測定部、２
３ａ，２３ｂ…基準用信号印加手段、２８ａ，２８ｂ…
接続部、３１ａ，３１ｂ…測定部、４０…測定部。
装置、２０…被測定領域、２１ａ，２１ｂ…測定部、２
３ａ，２３ｂ…基準用信号印加手段、２８ａ，２８ｂ…
接続部、３１ａ，３１ｂ…測定部、４０…測定部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０８Ｃ 23/04 Ｇ０８Ｃ 23/00 Ａ
Claims (4)
- 【請求項１】 光源から光ファイバの入射端へ光信号を
入射し、この光信号の入射によって光ファイバ内で発生
するラマン散乱のうち前記入射端方向に向かう後方散乱
光が戻ってくるまでの時間と戻ってきた信号の強さとを
信号処理装置で解析して温度または湿度または温度分布
を測定する測定装置において、 被測定領域内の各測定部にまたがって連続的に配置する
光ファイバと、 各測定部に設けられ、 これら各測定部の位置を特定すべ
く、各測定部と温度的差異を持たせるように基準用信号
を基準部に供給する複数の基準用信号印加手段と、 を備えたことを特徴とする測定装置。 - 【請求項２】 前記基準用信号としては、発生するラマ
ン散乱光の強度が固定、可変の何れかの基準用信号であ
ることを特徴とする請求項１記載の測定装置。 - 【請求項３】 前記基準用信号印加手段が所定の温度に
可変可能な温度設定手段であることを特徴とする請求項
１記載の測定装置。 - 【請求項４】 前記基準用信号印加手段が特異な散乱を
発生させる物質であることを特徴とする請求項１または
請求項２記載の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8046861A JP2693746B2 (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8046861A JP2693746B2 (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 測定装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63326149A Division JPH0713582B2 (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | 測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08338770A JPH08338770A (ja) | 1996-12-24 |
| JP2693746B2 true JP2693746B2 (ja) | 1997-12-24 |
Family
ID=12759128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8046861A Expired - Fee Related JP2693746B2 (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2693746B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4156482B2 (ja) * | 2003-09-19 | 2008-09-24 | 株式会社フジクラ | 光ファイバケーブルの劣化検知システム |
| JP4932625B2 (ja) * | 2007-07-12 | 2012-05-16 | 日鐵住金溶接工業株式会社 | 光ファイバセンサ及び歪観測システム |
| JP5136429B2 (ja) * | 2009-01-09 | 2013-02-06 | 富士通株式会社 | 温度測定システム |
| WO2011033649A1 (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-24 | 公立大学法人高知工科大学 | 複数のセンシング領域を有する分布型光ファイバーセンサー装置 |
| JP7206752B2 (ja) * | 2018-09-27 | 2023-01-18 | 沖電気工業株式会社 | 光ファイバセンサ装置及び光ファイバセンサシステム |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57113327A (en) * | 1980-12-29 | 1982-07-14 | Osaka Gas Co Ltd | Low temperature position detecting system by optical fiber |
-
1996
- 1996-02-09 JP JP8046861A patent/JP2693746B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08338770A (ja) | 1996-12-24 |
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Legal Events
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