JP2889416B2 - 空間温度分布測定装置 - Google Patents
空間温度分布測定装置Info
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- JP2889416B2 JP2889416B2 JP3347869A JP34786991A JP2889416B2 JP 2889416 B2 JP2889416 B2 JP 2889416B2 JP 3347869 A JP3347869 A JP 3347869A JP 34786991 A JP34786991 A JP 34786991A JP 2889416 B2 JP2889416 B2 JP 2889416B2
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- optical fiber
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- temperature
- space temperature
- temperature distribution
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は空間温度分布測定装置に
関し、特に、光ファイバの輻射率特性を利用して空間の
温度を高い精度で測定する空間温度分布測定装置に関す
る。
関し、特に、光ファイバの輻射率特性を利用して空間の
温度を高い精度で測定する空間温度分布測定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の空間温度を測定する装置として、
例えば、熱電対等のスポット型センサを測定の対象とす
る空間に設置して、空間温度を測定するものがある。
例えば、熱電対等のスポット型センサを測定の対象とす
る空間に設置して、空間温度を測定するものがある。
【０００３】ところが、センサを空間に設置する装置で
は、複数の測定対象区間にそれぞれセンサを設置する
と、センサ数が増加して装置のコストが高価になり、ま
た、センサを複数の測定対象区間に移動させると測定に
時間を要するという問題があった。
は、複数の測定対象区間にそれぞれセンサを設置する
と、センサ数が増加して装置のコストが高価になり、ま
た、センサを複数の測定対象区間に移動させると測定に
時間を要するという問題があった。
【０００４】また、スポット型センサの代わりに連続性
のある光ファイバを温度センサとして測定の対象とする
空間に設置する測定装置がある。この装置では光ファイ
バに所定の信号光を入力し、この信号光の特性の変化か
ら光ファイバの長さ方向に生じている温度分布を測定す
る。
のある光ファイバを温度センサとして測定の対象とする
空間に設置する測定装置がある。この装置では光ファイ
バに所定の信号光を入力し、この信号光の特性の変化か
ら光ファイバの長さ方向に生じている温度分布を測定す
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光ファ
イバを使用した空間温度を測定する装置では測定される
温度測定値が空間温度以外の、例えば輻射熱等の影響に
よる値を含んだ温度測定値であることが多い。この場
合、空間温度について輻射熱の影響を分離して測定する
ことができないため、光ファイバによって測定された温
度測定値と実際の空間温度の間に状況によって誤差が生
じるという問題がある。従って、本発明の目的は温度測
定値と空間温度の間に誤差を生じないようにする空間温
度分布測定装置を提供することにある。
イバを使用した空間温度を測定する装置では測定される
温度測定値が空間温度以外の、例えば輻射熱等の影響に
よる値を含んだ温度測定値であることが多い。この場
合、空間温度について輻射熱の影響を分離して測定する
ことができないため、光ファイバによって測定された温
度測定値と実際の空間温度の間に状況によって誤差が生
じるという問題がある。従って、本発明の目的は温度測
定値と空間温度の間に誤差を生じないようにする空間温
度分布測定装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は温度測定値と空
間温度の間に誤差を生じないようにするため、第１の表
面輻射率と第２の表面輻射率を有する光ファイバを装置
に使用した空間温度分布測定装置を提供する。本発明の
空間温度分布測定装置は、測定空間に布設された第１の
表面輻射率と第２の表面輻射率を有する光ファイバに接
続された測定手段と、この測定手段によって測定された
温度測定値から外部輻射熱を分離して空間温度を算出す
る演算手段より構成される。
間温度の間に誤差を生じないようにするため、第１の表
面輻射率と第２の表面輻射率を有する光ファイバを装置
に使用した空間温度分布測定装置を提供する。本発明の
空間温度分布測定装置は、測定空間に布設された第１の
表面輻射率と第２の表面輻射率を有する光ファイバに接
続された測定手段と、この測定手段によって測定された
温度測定値から外部輻射熱を分離して空間温度を算出す
る演算手段より構成される。
【０００７】
【作用】光ファイバの表面輻射率を所定の輻射率にする
と、測定の対象となる光ファイバが布設された空間の空
間温度と輻射熱の間に以下の式が成立する。 ε・qr＝ε・σ（Ｔ4 −Ｔa 4 ）＋α（Ｔ−Ｔa ）‥‥（１） ここに ε ：センサ用光ファイバの表面輻射率 qr ：光ファイバへの輻射熱 σ ：ステファン・ボルツマン定数 α ：センサ用光ファイバ表面の熱伝導率 Ｔ ：センサ用光ファイバによる温度測定値（輻射熱の
影響を含む） Ｔa ：空間温度（輻射熱の影響を含まない） この式において輻射熱qrと空間温度Ｔa は未知数であ
り、表面輻射率の異なる２本の光ファイバを同じ空間に
布設したとき、以下の連立方程式が成立する。 ε1 ・qr＝ε1 ・σ（Ｔ1 4−Ｔa 4 ）＋α（Ｔ1 −Ｔa ）−−（２） ε2 ・qr＝ε2 ・σ（Ｔ2 4−Ｔa 4 ）＋α（Ｔ2 −Ｔa ）−−（３） ここに ε1 ：第１のセンサ用光ファイバの表面輻射率 ε2 ：第２のセンサ用光ファイバの表面輻射率 α ：センサ光ファイバ表面の熱伝導率 Ｔ1 ：第１のセンサ用光ファイバによる温度測定値 Ｔ2 ：第２のセンサ用光ファイバによる温度測定値 この２つの式(2),(3) による連立方程式を解くことによ
って正確な空間温度Ｔa を検出できる。必要に応じて輻
射熱qrを算出することもできる。
と、測定の対象となる光ファイバが布設された空間の空
間温度と輻射熱の間に以下の式が成立する。 ε・qr＝ε・σ（Ｔ4 −Ｔa 4 ）＋α（Ｔ−Ｔa ）‥‥（１） ここに ε ：センサ用光ファイバの表面輻射率 qr ：光ファイバへの輻射熱 σ ：ステファン・ボルツマン定数 α ：センサ用光ファイバ表面の熱伝導率 Ｔ ：センサ用光ファイバによる温度測定値（輻射熱の
影響を含む） Ｔa ：空間温度（輻射熱の影響を含まない） この式において輻射熱qrと空間温度Ｔa は未知数であ
り、表面輻射率の異なる２本の光ファイバを同じ空間に
布設したとき、以下の連立方程式が成立する。 ε1 ・qr＝ε1 ・σ（Ｔ1 4−Ｔa 4 ）＋α（Ｔ1 −Ｔa ）−−（２） ε2 ・qr＝ε2 ・σ（Ｔ2 4−Ｔa 4 ）＋α（Ｔ2 −Ｔa ）−−（３） ここに ε1 ：第１のセンサ用光ファイバの表面輻射率 ε2 ：第２のセンサ用光ファイバの表面輻射率 α ：センサ光ファイバ表面の熱伝導率 Ｔ1 ：第１のセンサ用光ファイバによる温度測定値 Ｔ2 ：第２のセンサ用光ファイバによる温度測定値 この２つの式(2),(3) による連立方程式を解くことによ
って正確な空間温度Ｔa を検出できる。必要に応じて輻
射熱qrを算出することもできる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の空間温度分布測定装置を詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例を示し、光ファイ
バ３ａ，３ｂに信号光を入力する光源１，光ファイバ３
ａ，３ｂからの受信光を受光器５に導く光方向性結合器
２，２本の光ファイバ３ａ，３ｂを選択する光スイッチ
４，受光器５で光信号から変換された電気信号に基づい
て温度測定を行う温度測定回路６，測定された温度より
輻射熱と空間温度を算出する演算処理回路７，そして光
源１，温度測定装置６，演算処理回路７等を制御する制
御回路８を有する。
に説明する。図１は本発明の一実施例を示し、光ファイ
バ３ａ，３ｂに信号光を入力する光源１，光ファイバ３
ａ，３ｂからの受信光を受光器５に導く光方向性結合器
２，２本の光ファイバ３ａ，３ｂを選択する光スイッチ
４，受光器５で光信号から変換された電気信号に基づい
て温度測定を行う温度測定回路６，測定された温度より
輻射熱と空間温度を算出する演算処理回路７，そして光
源１，温度測定装置６，演算処理回路７等を制御する制
御回路８を有する。
【０００９】図２は本発明の一実施例で使用される光フ
ァイバを示し、輻射率の異なる光ファイバ３ａ，３ｂを
２本密着し、ターン部３の間隔ｌを一定にするように支
持線９によって保持されており、これを間隔ｌの寸法線
の矢印方向に沿って布設する。
ァイバを示し、輻射率の異なる光ファイバ３ａ，３ｂを
２本密着し、ターン部３の間隔ｌを一定にするように支
持線９によって保持されており、これを間隔ｌの寸法線
の矢印方向に沿って布設する。
【００１０】以下、本発明の空間温度分布測定装置の動
作を説明する。制御回路８は光源１を起動させるパルス
を送り、光スイッチ４に２本の光ファイバのいずれかを
選択させる。選択された光ファイバ３ａあるいは３ｂに
光源１から信号光が入力される。入力された信号光は赤
外線の影響に応じて後方散乱光を生じる。この後方散乱
光を光方向性結合器２によって受光器５に導き受光す
る。受光された後方散乱光は電気信号として温度測定回
路６へ送られて制御回路８の信号により選択された光フ
ァイバによって温度測定が行われる。
作を説明する。制御回路８は光源１を起動させるパルス
を送り、光スイッチ４に２本の光ファイバのいずれかを
選択させる。選択された光ファイバ３ａあるいは３ｂに
光源１から信号光が入力される。入力された信号光は赤
外線の影響に応じて後方散乱光を生じる。この後方散乱
光を光方向性結合器２によって受光器５に導き受光す
る。受光された後方散乱光は電気信号として温度測定回
路６へ送られて制御回路８の信号により選択された光フ
ァイバによって温度測定が行われる。
【００１１】同様の測定をもう一方の光ファイバについ
て行い。光ファイバ３ａおよび３ｂについて測定された
温度測定値に基づいて制御回路８の信号により演算処理
装置７を駆動し、所定の演算式（後述）に基づいて輻射
熱と空間温度を算出する。
て行い。光ファイバ３ａおよび３ｂについて測定された
温度測定値に基づいて制御回路８の信号により演算処理
装置７を駆動し、所定の演算式（後述）に基づいて輻射
熱と空間温度を算出する。
【００１２】演算処理回路７において、測定値から空間
温度と輻射熱を算出する演算式として以下に示す連立方
程式を立てる。これによって、未知数である空間温度と
輻射熱を算出することができる。 ε1 ・qr＝ε1 ・σ（Ｔ1 4−Ｔa 4 ）＋α（Ｔ1 −Ｔa ）−−（４） ε2 ・qr＝ε2 ・σ（Ｔ2 4−Ｔa 4 ）＋α（Ｔ2 −Ｔa ）−−（５） ここに ε1 ：センサ用光ファイバ３ａの輻射率 ε2 ：センサ用光ファイバ３ｂの輻射率 qr ：光ファイバへの輻射熱 σ ：ステファン・ボルツマン定数 α ：センサ光ファイバ表面の熱伝導率 Ｔ1 ：センサ用光ファイバ３ａによる温度測定値 Ｔ2 ：センサ用光ファイバ３ｂによる温度測定値 Ｔa ：空間温度 上述した２つの式(4),(5) による連立方程式を解くこと
によって未知数である空間温度Ｔa および輻射熱qrが算
出されるので、輻射熱の影響を受けない空間温度Ｔa を
検出できる。以上の実施例では、２本の光ファイバを並
列に設置したが、２本の光ファイバを直列に設置しても
良い。この場合、光スイッチ４を省略することができ
る。
温度と輻射熱を算出する演算式として以下に示す連立方
程式を立てる。これによって、未知数である空間温度と
輻射熱を算出することができる。 ε1 ・qr＝ε1 ・σ（Ｔ1 4−Ｔa 4 ）＋α（Ｔ1 −Ｔa ）−−（４） ε2 ・qr＝ε2 ・σ（Ｔ2 4−Ｔa 4 ）＋α（Ｔ2 −Ｔa ）−−（５） ここに ε1 ：センサ用光ファイバ３ａの輻射率 ε2 ：センサ用光ファイバ３ｂの輻射率 qr ：光ファイバへの輻射熱 σ ：ステファン・ボルツマン定数 α ：センサ光ファイバ表面の熱伝導率 Ｔ1 ：センサ用光ファイバ３ａによる温度測定値 Ｔ2 ：センサ用光ファイバ３ｂによる温度測定値 Ｔa ：空間温度 上述した２つの式(4),(5) による連立方程式を解くこと
によって未知数である空間温度Ｔa および輻射熱qrが算
出されるので、輻射熱の影響を受けない空間温度Ｔa を
検出できる。以上の実施例では、２本の光ファイバを並
列に設置したが、２本の光ファイバを直列に設置しても
良い。この場合、光スイッチ４を省略することができ
る。
【００１３】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の空間温度分
布測定装置によると、第１の表面輻射率と第２の表面輻
射率を有する光ファイバを装置に使用し、各表面輻射率
に応じた測定結果を所定の演算式によって演算処理する
ようにしたため、温度測定値と空間温度の間に誤差を生
じずに空間温度の測定ができる。
布測定装置によると、第１の表面輻射率と第２の表面輻
射率を有する光ファイバを装置に使用し、各表面輻射率
に応じた測定結果を所定の演算式によって演算処理する
ようにしたため、温度測定値と空間温度の間に誤差を生
じずに空間温度の測定ができる。
【図１】図１は本発明の一実施例の、空間温度分布測定
装置の全体図である。
装置の全体図である。
【図２】図２は本発明の一実施例の、センサ用光ファイ
バの布設例を示す説明図である。
バの布設例を示す説明図である。
１ 光源 ２ 光方向性結
合器 ３ 光ファイバ ３ａ，３ｂ セン
サ用光ファイバ ４ 光スイッチ ５ 受光器 ６ 温度測定回路 ７ 演算処理回
路 ８ 制御回路 ９ 支持線
合器 ３ 光ファイバ ３ａ，３ｂ セン
サ用光ファイバ ４ 光スイッチ ５ 受光器 ６ 温度測定回路 ７ 演算処理回
路 ８ 制御回路 ９ 支持線
フロントページの続き (72)発明者 山本 哲 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日 立電線株式会社オプトロシステム研究所 内 (72)発明者 杉山 耕一 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日 立電線株式会社オプトロシステム研究所 内 (56)参考文献 特開 昭61−14529（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−66827（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01K 11/32 G01J 5/08 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】 測定空間に布設された第１の表面輻射率
と第２の表面輻射率を有した光ファイバと、 前記光ファイバに入力した信号光の後方散乱光に基づい
て前記光ファイバの前記第１および第２の表面輻射率に
応じた値の第１および第２の空間温度を測定する測定手
段と、 前記第１および第２の空間温度と前記第１および第２の
表面輻射率とに基づいて外部輻射熱に影響されない空間
温度を演算する演算手段より構成されることを特徴とす
る空間温度分布測定装置。 - 【請求項２】 前記光ファイバは前記第１の表面輻射率
を有する第１の光ファイバと前記第２の表面輻射率を有
する第２の光ファイバより構成され、前記第１および第
２の光ファイバが直列に接続された単一の光ファイバお
よび並列に配置された２本の光ファイバから選択された
光ファイバであることを特徴とする請求項第１記載の空
間温度分布測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3347869A JP2889416B2 (ja) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | 空間温度分布測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3347869A JP2889416B2 (ja) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | 空間温度分布測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05157636A JPH05157636A (ja) | 1993-06-25 |
| JP2889416B2 true JP2889416B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=18393151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3347869A Expired - Lifetime JP2889416B2 (ja) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | 空間温度分布測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2889416B2 (ja) |
-
1991
- 1991-12-03 JP JP3347869A patent/JP2889416B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05157636A (ja) | 1993-06-25 |
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