JP6311923B2 - Temperature measuring apparatus and temperature measuring method - Google Patents

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  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Description

本発明は、測定対象物の温度を測定する技術に関し、特に光ファイバケーブルを利用した温度測定に関する。   The present invention relates to a technique for measuring the temperature of an object to be measured, and more particularly to temperature measurement using an optical fiber cable.

従来より、光ファイバーケーブルを使用して測定対象物の温度を測定する方法が考えられてきた。例えば、特許文献1には、光ファイバーケーブルにおける戻り光であるレイリー散乱光を応用して、測定対象物の温度を測定する技術が記載されている。また、特許文献2には、屈折率の高い部分と低い部分とが周期的に形成された回折格子をコア部に有する光ファイバーケーブルを使用して、測定対象物の温度を測定する技術が記載されている。   Conventionally, a method of measuring the temperature of an object to be measured using an optical fiber cable has been considered. For example, Patent Document 1 describes a technique for measuring the temperature of an object to be measured by applying Rayleigh scattered light that is return light in an optical fiber cable. Patent Document 2 describes a technique for measuring the temperature of an object to be measured using an optical fiber cable having a diffraction grating in which a high refractive index portion and a low refractive index portion are periodically formed in a core portion. ing.

さらに、近年、周波数領域において周波数が等間隔になっている周波数成分からなる光である光コムを計測に使用する技術が考えられている。例えば、特許文献3には、光コムを使用して距離を測定する技術が記載されている。   Furthermore, in recent years, a technique has been considered in which an optical comb, which is light composed of frequency components with equal frequency in the frequency domain, is used for measurement. For example, Patent Document 3 describes a technique for measuring a distance using an optical comb.

特開2009−042005号公報JP 2009-042005 A 特開2012−088155号公報JP2012-088155A 特開2013−178169号公報JP 2013-178169 A

しかしながら、上述した特許文献1に記載された技術では、レイリー散乱光のデータを蓄積する手段を温度測定装置に設けることが必要となる。また、特許文献2に記載された技術では、屈折率の高い部分と低い部分とが周期的に形成された回折格子をコア部に有する光ファイバーケーブルを使用しなければならない。さらに、特許文献1及び2に記載された技術は、特許文献3に記載された光コムに関する技術を応用することが考慮されていない。   However, in the technique described in Patent Document 1 described above, it is necessary to provide a means for accumulating Rayleigh scattered light data in the temperature measurement device. In the technique described in Patent Document 2, an optical fiber cable having a diffraction grating in which a high refractive index portion and a low refractive index portion are periodically formed in a core portion must be used. Further, the techniques described in Patent Documents 1 and 2 are not considered to apply the technique related to the optical comb described in Patent Document 3.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、光コムを使用して測定対象物の温度を正確に測定することができる温度測定装置及び温度測定方法を提供を目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a temperature measurement device and a temperature measurement method that can accurately measure the temperature of an object to be measured using an optical comb.

本発明の一の態様である温度測定装置は、測定対象物の温度を測定する温度測定装置であって、等しい周波数間隔で並んだ複数の周波数成分を有する光である光コムを出射する光周波数コム光源と、光周波数コム光源から出射された光を参照光と測定光とに分割する光分割部と、光分割部にて分割された測定光を通すセンサ用光ファイバケーブルであって、温度変化により伸縮し、測定対象物に接触するように配置されるセンサ用光ファイバケーブルを有するセンサ部と、光分割部にて分割された参照光と、センサ部のセンサ用光ファイバケーブルを経由した測定光との光干渉信号を検出する光検出部と、光検出部の検出結果に基づき、伸縮したセンサ用光ファイバケーブルの長さを取得するセンサ長取得部と、センサ長取得部が取得する伸縮したセンサ用光ファイバケーブルの長さに基づいて、測定対象物の温度を算出する温度算出部と、を備える。   A temperature measuring device according to one aspect of the present invention is a temperature measuring device that measures the temperature of an object to be measured, and emits an optical comb that is light having a plurality of frequency components arranged at equal frequency intervals. A comb light source, a light splitting unit that splits light emitted from the optical frequency comb light source into reference light and measurement light, and an optical fiber cable for sensors that passes the measurement light split by the light splitting unit, The sensor unit has a sensor optical fiber cable that is expanded and contracted by change and is arranged so as to come into contact with the measurement object, the reference light divided by the light dividing unit, and the sensor optical fiber cable of the sensor unit. The light detection unit that detects an optical interference signal with the measurement light, the sensor length acquisition unit that acquires the length of the optical fiber cable for the sensor that has been expanded and contracted based on the detection result of the light detection unit, and the sensor length acquisition unit Extension It was based on the length of the optical fiber cable sensor, and a temperature calculation section for calculating a temperature of the measurement object.

本態様によれば、光周波数コム光源から出射された光(光コム)を使用して、センサ用光ファイバケーブルの伸縮した長さを測定することにより測定対象物の温度を測定する。これにより、本態様は、光コムに含まれる複数の周波数の光波によりセンサ用光ファイバケーブルの長さを正確に測定することができ、正確な温度測定をすることができる。   According to this aspect, the temperature of the object to be measured is measured by measuring the length of the optical fiber cable for sensor, which is emitted from the optical frequency comb light source (optical comb). Thereby, this aspect can measure the length of the optical fiber cable for sensors correctly with the light wave of the several frequency contained in an optical comb, and can perform accurate temperature measurement.

望ましくは、センサ部は、長さが異なる複数のセンサ用光ファイバケーブルを有し、複数のセンサ用光ファイバケーブルの各々は光スイッチに接続され、光スイッチにより選択されたセンサ用光ファイバケーブルに測定光が通る。   Preferably, the sensor unit has a plurality of sensor optical fiber cables having different lengths, and each of the plurality of sensor optical fiber cables is connected to the optical switch, and is connected to the sensor optical fiber cable selected by the optical switch. Measurement light passes.

本態様によれば、センサ部は長さが異なる複数のセンサ用光ファイバケーブルを有し、光スイッチにより、測定対象物の長さに応じてセンサ用光ファイバケーブルが選択される。これにより、本態様は、測定対象物の長さに応じてセンサ用光ファイバケーブルを選択して温度測定を行うことができる。   According to this aspect, the sensor unit has a plurality of sensor optical fiber cables having different lengths, and the optical fiber cable for sensors is selected according to the length of the measurement object by the optical switch. Thereby, this aspect can select the optical fiber cable for sensors according to the length of a measuring object, and can perform temperature measurement.

望ましくは、光周波数コム光源と光分割部との間には、光コムの周波数間隔をm(mは任意の整数)倍するエタロンが設けられている。   Preferably, an etalon that multiplies the frequency interval of the optical comb by m (m is an arbitrary integer) is provided between the optical frequency comb light source and the optical splitter.

本態様によれば、温度測定に使用する光コムの周波数間隔をエタロンにより適宜調整を行うことができる。これにより、様々な周波数の間隔で測定でき、測定ピッチを細分化でき、より正確に温度測定できるという効果を奏する。   According to this aspect, the frequency interval of the optical comb used for temperature measurement can be appropriately adjusted by the etalon. As a result, it is possible to measure at intervals of various frequencies, to subdivide the measurement pitch, and to achieve an effect that the temperature can be measured more accurately.

望ましくは、測定対象物は、固体又は液体である。   Desirably, the measurement object is a solid or a liquid.

望ましくは、温度測定装置は、参照光の光路の長さを調整する光路長調整部を備え、参照光の光路は、光路長調整部により、センサ長取得部が取得したセンサ用光ファイバケーブルの長さに基づいて、調整される。   Preferably, the temperature measuring device includes an optical path length adjustment unit that adjusts the length of the optical path of the reference light, and the optical path of the reference light is the optical fiber cable for the sensor acquired by the sensor length acquisition unit by the optical path length adjustment unit. It is adjusted based on the length.

本態様によれば、光コムを使用して、センサ用光ファイバケーブルの長さに応じて、参照光の光路の長さを調整することができる。これにより、本態様は、参照光の光路の長さを調整することができ、より正確な温度測定を行うことができる。   According to this aspect, the length of the optical path of the reference light can be adjusted using the optical comb in accordance with the length of the optical fiber cable for sensor. Thereby, this aspect can adjust the length of the optical path of reference light, and can perform more accurate temperature measurement.

望ましくは、温度算出部は、測定対象物の平均温度を算出する。   Desirably, a temperature calculation part calculates the average temperature of a measuring object.

本態様によれば、温度算出部により、測定対象物の平均温度を算出する。これにより、本態様は、センサ用光ファイバケーブルが配された部分の平均温度を正確に求めることができる。   According to this aspect, the temperature calculation unit calculates the average temperature of the measurement object. Thereby, this aspect can obtain | require correctly the average temperature of the part by which the optical fiber cable for sensors was distribute | arranged.

望ましくは、センサ部のセンサ用光ファイバケーブルは、測定対象物の内部に設けられている。   Desirably, the sensor optical fiber cable of the sensor unit is provided inside the measurement object.

本態様によれば、センサ用光ファイバケーブルがより大きい表面積で測定対象物と接するので、測定対象物の温度をより精度良く測定することができる。   According to this aspect, since the sensor optical fiber cable contacts the measurement object with a larger surface area, the temperature of the measurement object can be measured with higher accuracy.

望ましくは、センサ部のセンサ用光ファイバケーブルは、測定対象物に接する部分以外は被覆されている。   Desirably, the optical fiber cable for sensor of the sensor unit is covered except for the part in contact with the measurement object.

本態様によれば、測定対象物に接している部分以外のセンサ用光ファイバケーブルが被覆されているため、センサ用光ファイバケーブルに対する測定対象物以外の温度の影響が少なくなり、測定対象物の温度をより精度良く測定することができる。   According to this aspect, since the sensor optical fiber cable other than the portion in contact with the measurement target is covered, the influence of the temperature other than the measurement target on the sensor optical fiber cable is reduced, and the measurement target The temperature can be measured with higher accuracy.

本発明の他の態様である温度測定方法は、測定対象物の温度を測定する温度測定方法であって、等しい周波数間隔で並んだ複数の周波数成分を有する光である光コムを出射する光コム出射ステップと、光コム出射ステップで出射された光を参照光と測定光とに分割する光分割ステップと、光分割ステップにて分割された測定光を通すセンサ用光ファイバケーブルであって、温度変化により伸縮し、測定対象物に接触するように配置されるセンサ用光ファイバケーブルにより測定対象物の温度を感知する感知ステップと、光分割ステップにて分割された参照光と、センサ用光ファイバケーブルを経由した測定光との光干渉信号を検出する光検出ステップと、光検出ステップの検出結果に基づき、伸縮したセンサ用光ファイバケーブルの長さを取得するセンサ長取得ステップと、センサ長取得ステップで取得する伸縮したセンサ用光ファイバケーブルの長さに基づいて、測定対象物の温度を算出する温度算出ステップと、を含む。   A temperature measurement method according to another aspect of the present invention is a temperature measurement method for measuring the temperature of an object to be measured, and an optical comb that emits an optical comb that is light having a plurality of frequency components arranged at equal frequency intervals. An output step; a light splitting step for splitting the light emitted in the optical comb exiting step into reference light and measurement light; and an optical fiber cable for a sensor through which the measurement light split in the light splitting step passes. A sensing step for sensing the temperature of the measurement object by a sensor optical fiber cable arranged to expand and contract by change and to be in contact with the measurement object, the reference light divided in the light dividing step, and the sensor optical fiber The optical detection step for detecting the optical interference signal with the measurement light via the cable, and the length of the optical fiber cable for the sensor that is expanded and contracted based on the detection result of the optical detection step. To include a sensor length acquisition step, based on the length of the telescopic the optical fiber cable sensor for acquiring the sensor length acquisition step, and the temperature calculating a temperature of the measurement object, the.

本発明によれば、センサ用光ファイバケーブルを測定対象物に接触させ、測定対象物の温度に応じて伸縮したセンサ用光ファイバケーブルの長さを光コムにより測定し、その測定結果に基づいて測定対象物の温度を測定するので、測定対象物の正確な温度を測定することができる。   According to the present invention, the optical fiber cable for sensor is brought into contact with the object to be measured, the length of the optical fiber cable for sensor expanded and contracted according to the temperature of the object to be measured is measured by the optical comb, and based on the measurement result. Since the temperature of the measurement object is measured, the accurate temperature of the measurement object can be measured.

温度測定装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of a temperature measuring apparatus. 光ファイバケーブルの断面図である。It is sectional drawing of an optical fiber cable. 測定対象物の温度分布に関して説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the temperature distribution of a measurement object. センサ用光ファイバケーブルの配置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the optical fiber cable for sensors. 温度測定装置の温度測定の流れを示したフロー図である。It is the flowchart which showed the flow of the temperature measurement of a temperature measuring device. 温度測定装置の変形例の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the modification of a temperature measuring device. 光スイッチ及びセンサ用光ファイバケーブルの拡大図である。It is an enlarged view of the optical switch and optical fiber cable for sensors. 温度測定装置の変形例の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the modification of a temperature measuring device. 光ファイバケーブルの設置に関して説明する図である。It is a figure explaining installation of an optical fiber cable. センサ用光ファイバケーブルの設置の例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the example of installation of the optical fiber cable for sensors. センサ用光ファイバケーブルの設置の例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the example of installation of the optical fiber cable for sensors. センサ用光ファイバケーブルの設置の例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the example of installation of the optical fiber cable for sensors.

以下、添付図面に従って本発明にかかる温度測定装置及び温度測定方法の実施の形態について説明する。   Embodiments of a temperature measuring device and a temperature measuring method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

<温度測定装置の構成>
図1は、温度測定装置10の構成を示す概略図である。温度測定装置10は、主に光周波数コム光源20、スプリッタ(光分割部)22、第1光路23、第2光路24、センサ部11、ミキサ25、光検出部26、センサ長取得部27、温度算出部32、これら各部を接続する光路用光ファイバケーブル28(図中の二重線で表示)、及び光路用光ファイバケーブル28どうしを接続するコネクタ29を備えている。また、図1では、温度測定装置10は、固体の測定対象物100を測定している。なお、測定対象物100は、固体及び液体である。測定対象物100が固体の場合は、例えば、測定対象物100は上板である。また、測定対象物100のサイズは、大小様々なものを採用することができる。
<Configuration of temperature measuring device>
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the temperature measuring apparatus 10. The temperature measurement apparatus 10 mainly includes an optical frequency comb light source 20, a splitter (light splitting unit) 22, a first optical path 23, a second optical path 24, a sensor unit 11, a mixer 25, a light detection unit 26, a sensor length acquisition unit 27, A temperature calculation unit 32, an optical fiber cable for optical path 28 (represented by a double line in the drawing) for connecting these parts, and a connector 29 for connecting the optical fiber cables for optical path 28 are provided. In FIG. 1, the temperature measuring apparatus 10 measures a solid measurement object 100. Note that the measurement object 100 is a solid and a liquid. When the measurement object 100 is solid, for example, the measurement object 100 is an upper plate. In addition, various sizes of the measurement object 100 can be adopted.

光周波数コム光源20は、温度測定に使用する光コム(光周波数コムともいう)31を出射する。光コム31は、周波数領域において周波数が等間隔に並んだ周波数成分を有する光である。この光周波数コム光源20としては、例えば、フェムト秒モード同期ファイバレーザでは、エリビウム添加光ファイバ(EDF)で形成されたリング共振器をレーザダイオードで駆動する構成のレーザ発振器などを用いることができる。なお、光周波数コム光源20は、少なくとも温度測定時には光コム31を常時出射する。光周波数コム光源20から出射された光コム31は、光路用光ファイバケーブル28を介してスプリッタ22に入力される。   The optical frequency comb light source 20 emits an optical comb (also referred to as an optical frequency comb) 31 used for temperature measurement. The optical comb 31 is light having frequency components in which frequencies are arranged at equal intervals in the frequency domain. As the optical frequency comb light source 20, for example, in a femtosecond mode-locked fiber laser, a laser oscillator having a configuration in which a ring resonator formed of an erbium-doped optical fiber (EDF) is driven by a laser diode can be used. The optical frequency comb light source 20 always emits the optical comb 31 at least during temperature measurement. The optical comb 31 emitted from the optical frequency comb light source 20 is input to the splitter 22 via the optical fiber cable 28 for optical path.

スプリッタ22は、第1光路23及び第2光路24に接続している。スプリッタ22は、入力された光コム31を参照光35と測定光36とに分割して、参照光35を第1光路23に出力するとともに、測定光36を第2光路24に出力する。なお、スプリッタ22は、参照光35と測定光36との割合が例えば5:95となるように光コム31を分割する。   The splitter 22 is connected to the first optical path 23 and the second optical path 24. The splitter 22 divides the input optical comb 31 into reference light 35 and measurement light 36, outputs the reference light 35 to the first optical path 23, and outputs the measurement light 36 to the second optical path 24. The splitter 22 divides the optical comb 31 so that the ratio of the reference light 35 and the measurement light 36 is, for example, 5:95.

第1光路23には、第1コリメータ38、音響光学変調部(AOM)34、第1プリズムリフレクタ39、第2プリズムリフレクタ40、走査ステージ41、及び第2コリメータ42が設けられている。   In the first optical path 23, a first collimator 38, an acousto-optic modulator (AOM) 34, a first prism reflector 39, a second prism reflector 40, a scanning stage 41, and a second collimator 42 are provided.

第1コリメータ38は、スプリッタ22から入力される参照光35を平行光として音響光学変調部34に向けて出射する。   The first collimator 38 emits the reference light 35 input from the splitter 22 as parallel light toward the acoustooptic modulator 34.

音響光学変調部34は、第1コリメータ38と第1プリズムリフレクタ39との間に配置されている。音響光学変調部34は、入力された光の周波数を変更することができる(周波数シフタ)。図1に示した場合には、音響光学変調部34は、第1コリメータ38から入力される参照光35の周波数を適宜変更して、第1プリズムリフレクタ39へ出射する。音響光学変調部34で参照光35の周波数を適宜変更することにより、周波数が変調された参照光35aとセンサ用光ファイバケーブル30を通過した測定光36aとの間に周波数差が生じ、両者を干渉させることで周波数差に応じたビート信号50aが得られる。   The acoustooptic modulator 34 is disposed between the first collimator 38 and the first prism reflector 39. The acousto-optic modulator 34 can change the frequency of the input light (frequency shifter). In the case shown in FIG. 1, the acousto-optic modulator 34 appropriately changes the frequency of the reference light 35 input from the first collimator 38 and emits it to the first prism reflector 39. By appropriately changing the frequency of the reference light 35 by the acousto-optic modulator 34, a frequency difference is generated between the reference light 35a whose frequency is modulated and the measurement light 36a that has passed through the sensor optical fiber cable 30. By causing the interference, a beat signal 50a corresponding to the frequency difference is obtained.

第1プリズムリフレクタ39は、音響光学変調部34から入力された参照光35aを第2プリズムリフレクタ40に向けて反射するとともに、この第2プリズムリフレクタ40から入射する参照光35aを第2コリメータ42に向けて反射する。   The first prism reflector 39 reflects the reference light 35a input from the acousto-optic modulator 34 toward the second prism reflector 40, and the reference light 35a incident from the second prism reflector 40 to the second collimator 42. Reflect toward you.

第2プリズムリフレクタ40は、第1プリズムリフレクタ39により反射された参照光35aの光路上に配置されている。この第2プリズムリフレクタ40は、第1プリズムリフレクタ39から入射した参照光35aを再び第1プリズムリフレクタ39に向けて反射する。   The second prism reflector 40 is disposed on the optical path of the reference light 35 a reflected by the first prism reflector 39. The second prism reflector 40 reflects the reference light 35 a incident from the first prism reflector 39 toward the first prism reflector 39 again.

走査ステージ41は、第2プリズムリフレクタ40に取り付けられている。この走査ステージ41は、第1プリズムリフレクタ39により反射された参照光35aの光路に平行な方向に沿って第2プリズムリフレクタ40を往復動させる。例えば、走査ステージ41は、第2プリズムリフレクタ40を数mm〜数cmのストロークで往復動させる。これにより、後述する参照光35aと測定光36aとの光干渉信号50の振幅を時間的に変動させることができる。時間的に変動する光干渉信号50の測定データを積算することで、測定データの精度を高めることができる。なお、走査ステージ41の代わりに、例えばPZTステージ(電圧アクチュエータ)を用いてもよい。   The scanning stage 41 is attached to the second prism reflector 40. The scanning stage 41 reciprocates the second prism reflector 40 along a direction parallel to the optical path of the reference light 35 a reflected by the first prism reflector 39. For example, the scanning stage 41 reciprocates the second prism reflector 40 with a stroke of several mm to several cm. Thereby, the amplitude of the optical interference signal 50 between the reference light 35a and the measurement light 36a described later can be temporally varied. By integrating the measurement data of the optical interference signal 50 that varies with time, the accuracy of the measurement data can be increased. Instead of the scanning stage 41, for example, a PZT stage (voltage actuator) may be used.

第2コリメータ42は、第1プリズムリフレクタ39から入射する参照光35aを集光して光路用光ファイバケーブル28に出力する。   The second collimator 42 collects the reference light 35 a incident from the first prism reflector 39 and outputs it to the optical path optical fiber cable 28.

光路長調整部37は、第2コリメータ42とミキサ25との間に、コネクタ29を介して配置されている。光路長調整部37は、第1光路23の長さの調整を行う。光路長調整部37は、光ファイバケーブルで構成されており、第1光路23の長さを調整する。   The optical path length adjustment unit 37 is disposed between the second collimator 42 and the mixer 25 via the connector 29. The optical path length adjustment unit 37 adjusts the length of the first optical path 23. The optical path length adjustment unit 37 is composed of an optical fiber cable and adjusts the length of the first optical path 23.

第2光路24には、コネクタ29を介してセンサ部11が設けられている。センサ部11を通過した測定光36は、ミキサ25へ向けて出射される。   The sensor unit 11 is provided in the second optical path 24 via the connector 29. The measurement light 36 that has passed through the sensor unit 11 is emitted toward the mixer 25.

センサ部11は、センサ用光ファイバケーブル30を有し、センサ用光ファイバケーブル30が温度により伸縮した長さにより、測定対象物100の温度を感知する。センサ用光ファイバケーブル30は、コネクタ29を介して光路用光ファイバケーブル28に接続されている。センサ用光ファイバケーブル30の入射部46は、測定光36がセンサ用光ファイバケーブル30に入射する箇所であり、センサ用光ファイバケーブル30の出射部48は、センサ用光ファイバケーブル30を通った測定光36が光路用光ファイバケーブル28に戻る箇所である。   The sensor unit 11 includes a sensor optical fiber cable 30 and senses the temperature of the measurement object 100 based on the length of the sensor optical fiber cable 30 that is expanded and contracted by the temperature. The sensor optical fiber cable 30 is connected to the optical path optical fiber cable 28 via a connector 29. The incident part 46 of the sensor optical fiber cable 30 is a part where the measurement light 36 enters the sensor optical fiber cable 30, and the emission part 48 of the sensor optical fiber cable 30 passes through the sensor optical fiber cable 30. This is where the measuring light 36 returns to the optical fiber cable 28 for optical path.

図2は、光路用光ファイバケーブル28及びセンサ用光ファイバケーブル30の断面図である。図2(A)は、光路用光ファイバケーブル28の内部を参照光35又は測定光36が進む様子を示している。光路用光ファイバケーブル28は、コア部60、クラッド部62、及び被覆部64を有する。図2(B)は、センサ用光ファイバケーブル30の内部を測定光36が進む様子を示している。図2(B)に示したセンサ用光ファイバケーブル30は、コア部60、及びクラッド部62を有しており、被覆部64は有していない。これは、センサ用光ファイバケーブル30は、接している測定対象物100の温度を感度よく感知するためである。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical fiber cable 28 for optical path and the optical fiber cable 30 for sensor. FIG. 2A shows a state in which the reference light 35 or the measurement light 36 travels inside the optical fiber cable 28 for optical path. The optical fiber cable 28 for an optical path has a core part 60, a clad part 62, and a covering part 64. FIG. 2B shows a state in which the measurement light 36 travels inside the sensor optical fiber cable 30. The sensor optical fiber cable 30 shown in FIG. 2B has a core part 60 and a clad part 62, and does not have a covering part 64. This is because the sensor optical fiber cable 30 senses the temperature of the measurement object 100 in contact with the sensor with high sensitivity.

すなわち、センサ用光ファイバケーブル30は、被覆部64を介さずに、温度の測定対象物100に接触するため、測定対象物100の温度を感度よく感知することができる。なお、センサ用光ファイバケーブル30は、測定対象物100と接触しない部分では被覆部64を有していてもよい。また、光路用光ファイバケーブル28とセンサ用光ファイバケーブル30は、一般に製造される光ファイバケーブルを使用することができる。例えば、コア部60の材料として、完全フッ化ポリマー、ポリメタクリル酸メチル系、及びポリカーボネート等を使用する光ファイバケーブルを使用することが可能である。また、例えば、クラッド部62の材料として、低屈折率をもつフッ素系ポリマーを使用する光ファイバケーブルを使用することが可能である。   That is, since the sensor optical fiber cable 30 is in contact with the temperature measurement object 100 without using the covering portion 64, the temperature of the measurement object 100 can be sensed with high sensitivity. The sensor optical fiber cable 30 may have a covering portion 64 at a portion that does not come into contact with the measurement object 100. Moreover, generally manufactured optical fiber cables can be used for the optical fiber cable 28 for optical paths and the optical fiber cable 30 for sensors. For example, an optical fiber cable using a completely fluorinated polymer, polymethyl methacrylate, polycarbonate, or the like can be used as the material of the core portion 60. Further, for example, an optical fiber cable using a fluorine-based polymer having a low refractive index can be used as the material of the clad portion 62.

図3は、温度分布を有する測定対象物100に関して説明する概念図である。図3(A)は、測定対象物100が異なる温度を有するパッチ(符号102及び符号104)を有することを示す。パッチ102の温度は符号106の領域よりも高く、パッチ104の温度は符号106の領域よりも低い。図3(A)に示すように、一般に測定対象物100(固体又は液体)の温度は、コヒーレントのパッチとして分布している。図3(B)では、図3(A)で示した温度分布を有する測定対象物100の温度を本発明の温度測定装置10で測定することを示している。温度分布を有する測定対象物100にセンサ用光ファイバケーブル30が接触するように設けられることにより、温度分布を考慮した測定対象物100の温度を求めることができる。この場合に求められる測定対象物100の温度は、測定対象物100の代表温度又は平均温度である。   FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating the measurement object 100 having a temperature distribution. FIG. 3A shows that the measurement object 100 has patches (reference numerals 102 and 104) having different temperatures. The temperature of the patch 102 is higher than the area 106 and the temperature of the patch 104 is lower than the area 106. As shown in FIG. 3A, the temperature of the measurement object 100 (solid or liquid) is generally distributed as a coherent patch. FIG. 3B shows that the temperature of the measuring object 100 having the temperature distribution shown in FIG. 3A is measured by the temperature measuring device 10 of the present invention. By providing the sensor optical fiber cable 30 in contact with the measurement object 100 having a temperature distribution, the temperature of the measurement object 100 in consideration of the temperature distribution can be obtained. The temperature of the measuring object 100 required in this case is the representative temperature or the average temperature of the measuring object 100.

図1に戻って、センサ用光ファイバケーブル30を経由した測定光36a、及び音響光学変調部34により周波数が変調された参照光35aは、ミキサ25に入力される。   Returning to FIG. 1, the measurement light 36 a via the sensor optical fiber cable 30 and the reference light 35 a whose frequency is modulated by the acousto-optic modulation unit 34 are input to the mixer 25.

ミキサ25は、例えば光ミキサが用いられる。このミキサ25は、第1光路23から入力される周波数が変調された参照光35aと第2光路24から入力されるセンサ用光ファイバケーブル30を通った測定光36aとを例えば光学的に乗算するなどの方法で混合して、周波数が変調された参照光35aとセンサ用光ファイバケーブル30を通った測定光36aとの光干渉信号50を生成する。光干渉信号50は、参照光35aと測定光36aとの周波数差に応じて強度に変動(うなり)が生じる。なお、光干渉信号50から得られる信号をビート信号50aという。   As the mixer 25, for example, an optical mixer is used. The mixer 25 optically multiplies, for example, optically the reference light 35a whose frequency is input from the first optical path 23 and the measurement light 36a which is input from the second optical path 24 and passes through the sensor optical fiber cable 30. Thus, an optical interference signal 50 between the reference light 35a whose frequency is modulated and the measurement light 36a that has passed through the sensor optical fiber cable 30 is generated. The intensity of the optical interference signal 50 varies (beats) according to the frequency difference between the reference light 35a and the measurement light 36a. A signal obtained from the optical interference signal 50 is referred to as a beat signal 50a.

光検出部26は、ミキサ25から出力される光干渉信号50を受光し、電気信号であるビート信号50aに変換し、検出結果として、センサ長取得部27へ出力する。   The light detection unit 26 receives the optical interference signal 50 output from the mixer 25, converts it into a beat signal 50a that is an electrical signal, and outputs the beat signal 50a to the sensor length acquisition unit 27 as a detection result.

センサ長取得部27は、光検出部26から入力されるビート信号50aに基づき、公知のパルス干渉計測技術を利用してセンサ用光ファイバケーブル30の長さを取得する。このセンサ用光ファイバケーブル30の長さの取得は、センサ用光ファイバケーブル30の伸縮の長さが第1光路23と第2光路24との差に関係することを利用したものである。   The sensor length acquisition unit 27 acquires the length of the sensor optical fiber cable 30 using a known pulse interference measurement technique based on the beat signal 50 a input from the light detection unit 26. The acquisition of the length of the sensor optical fiber cable 30 utilizes the fact that the length of expansion / contraction of the sensor optical fiber cable 30 is related to the difference between the first optical path 23 and the second optical path 24.

例えば、先ずセンサ長取得部27は、センサ用光ファイバケーブル30を設置しない状態で基準点(ゼロ点)が設定される。図1に示す場合では、基準点の設定は、センサ用光ファイバケーブル30を設置せずにコネクタ29同士を接続し、第1光路23と第2光路24との長さを光路長調整部37により等しく調節することにより行われる。その後、センサ用光ファイバケーブル30をコネクタ29を介して温度測定装置10に設置して、測定光36aと参照光35aとの干渉縞パターンを干渉縞パターン検出部52により検出する。この場合に使用するセンサ用光ファイバケーブル30は、特定温度(基準温度)での長さ(基準長さ)が既知である。すなわち、センサ用光ファイバケーブル30は、予めある温度での長さが測定されており、その温度を基準温度及びその長さを基準長さとして有する。   For example, first, the sensor length acquisition unit 27 sets the reference point (zero point) without installing the sensor optical fiber cable 30. In the case shown in FIG. 1, the reference point is set by connecting the connectors 29 without installing the sensor optical fiber cable 30, and setting the lengths of the first optical path 23 and the second optical path 24 to the optical path length adjusting unit 37. By adjusting more equally. Thereafter, the sensor optical fiber cable 30 is installed in the temperature measurement device 10 via the connector 29, and the interference fringe pattern detection unit 52 detects the interference fringe pattern between the measurement light 36 a and the reference light 35 a. The sensor optical fiber cable 30 used in this case has a known length (reference length) at a specific temperature (reference temperature). That is, the sensor optical fiber cable 30 is previously measured for a length at a certain temperature, and has the temperature as a reference temperature and the length as a reference length.

また、センサ長取得部27は、センサ用光ファイバケーブル30を温度測定装置10に設置したままでも基準点が調整される。具体的には、センサ用光ファイバケーブル30を設置した状態で温度測定装置10は、特定温度の環境下に置かれ、第1光路と第2光路との長さが等しくなるように調整される。そして、特定温度における第1光路と第2光路との長さが等しくなった点を基準とする。その後、センサ用光ファイバケーブル30は、測定対象物100に設置され、測定対象物100の温度の影響を受けて伸縮する。なお、基準点の校正は、上述の方法に限られず、公知の方法を採用することができる。   Further, the sensor length acquisition unit 27 can adjust the reference point even when the sensor optical fiber cable 30 is installed in the temperature measurement device 10. Specifically, the temperature measuring device 10 is placed in a specific temperature environment with the sensor optical fiber cable 30 installed, and is adjusted so that the lengths of the first optical path and the second optical path are equal. . Then, the point where the lengths of the first optical path and the second optical path at a specific temperature are equal is used as a reference. Thereafter, the sensor optical fiber cable 30 is installed on the measurement object 100 and expands and contracts under the influence of the temperature of the measurement object 100. The calibration of the reference point is not limited to the above method, and a known method can be adopted.

干渉縞パターン検出部52が検出する干渉縞パターンは、測定対象物100の温度により伸縮したセンサ用光ファイバケーブル30の長さの分だけ、測定光36aの位相がずれる。そして、センサ長取得部27は、この測定光36aの位相のずれにより、測定対象物100の温度により伸縮したセンサ用光ファイバケーブル30の長さを取得する。その後、センサ長取得部27は、予め有しているセンサ用光ファイバケーブル30の基準長さと、測定光36の位相のずれにより取得したセンサ用光ファイバケーブル30の長さとを比較することにより、センサ用光ファイバケーブル30の伸縮した長さを求める。   In the interference fringe pattern detected by the interference fringe pattern detection unit 52, the phase of the measurement light 36a is shifted by the length of the sensor optical fiber cable 30 that is expanded and contracted by the temperature of the measurement object 100. And the sensor length acquisition part 27 acquires the length of the optical fiber cable 30 for sensors expanded and contracted with the temperature of the measuring object 100 by the shift | offset | difference of the phase of this measurement light 36a. Thereafter, the sensor length acquisition unit 27 compares the reference length of the sensor optical fiber cable 30 that is provided in advance with the length of the sensor optical fiber cable 30 acquired by the phase shift of the measurement light 36, The stretched length of the sensor optical fiber cable 30 is obtained.

センサ長取得部27内の干渉縞パターン検出部52には、例えばロックインアンプが用いられる。ロックインアンプは、前述の光検出部26から入力されたビート信号50aと、図示は省略するが光周波数コム光源20から別途入力される参照信号との干渉縞パターンを検出する。センサ長取得部27は、この干渉縞パターンにより、測定光36aの位相情報を取得し、センサ用光ファイバケーブル30の伸縮した長さを求めることができる。   For example, a lock-in amplifier is used for the interference fringe pattern detection unit 52 in the sensor length acquisition unit 27. The lock-in amplifier detects an interference fringe pattern between the beat signal 50a input from the above-described light detection unit 26 and a reference signal separately input from the optical frequency comb light source 20 (not illustrated). The sensor length acquisition unit 27 can acquire the phase information of the measurement light 36a from the interference fringe pattern and obtain the length of the sensor optical fiber cable 30 that has been expanded or contracted.

ここでロックインアンプに入力される参照信号の周波数は、参照光35a及び測定光36aの周波数領域において近接した周波数成分の周波数差に対応する周波数に設定されている。これはビート信号50aが参照光35a及び測定光36aとを重畳した光干渉信号50の光強度に対応する信号レベルを有する電気信号であるので、結果としてビート信号50aは、参照光35aと測定光36aの周波数成分のうち、周波数領域において近接している周波数成分の周波数差に対応する周波数の周波数成分を有しているからである。したがって、参照信号の周波数を、参照光35aと測定光36aの、周波数領域において近接した周波数成分の周波数差に対応する周波数に設定した上で、ビート信号50aと参照信号との干渉縞パターンを干渉縞パターン検出部52で検出すれば、この干渉縞パターンから測定対象物100の温度に依存したセンサ用光ファイバケーブル30の長さを算出することができる。なお、参照信号の周波数の設定の詳細については特開2013−178169号を参照されたい。   Here, the frequency of the reference signal input to the lock-in amplifier is set to a frequency corresponding to a frequency difference between adjacent frequency components in the frequency region of the reference light 35a and the measurement light 36a. Since the beat signal 50a is an electric signal having a signal level corresponding to the light intensity of the optical interference signal 50 obtained by superimposing the reference light 35a and the measurement light 36a, the beat signal 50a has the reference light 35a and the measurement light as a result. This is because the frequency component of 36a has a frequency component corresponding to the frequency difference between adjacent frequency components in the frequency domain. Therefore, the frequency of the reference signal is set to a frequency corresponding to the frequency difference between the frequency components close to each other in the frequency domain between the reference light 35a and the measurement light 36a, and the interference fringe pattern between the beat signal 50a and the reference signal interferes. If detected by the fringe pattern detection unit 52, the length of the sensor optical fiber cable 30 depending on the temperature of the measurement object 100 can be calculated from the interference fringe pattern. Refer to Japanese Patent Laid-Open No. 2013-178169 for details of setting the frequency of the reference signal.

温度算出部32は、センサ長取得部27が取得したセンサ用光ファイバケーブル30の伸縮した長さから、測定対象物100の温度を算出する。具体的には、温度算出部32は、センサ用光ファイバケーブル30の伸縮した長さ、センサ用光ファイバケーブル30の熱膨張係数、及び上述した基準温度を使用して、測定対象物100の温度を算出する。また、センサ用光ファイバケーブル30が測定対象物100のある一定の領域において接触するように配置されている場合には、温度算出部32は、測定対象物100のその領域の平均温度を算出することができる。すなわち、センサ用光ファイバケーブル30が測定対象物100のある一定の領域に渡って接触するように配置されている場合には、センサ用光ファイバケーブル30は、その一定の領域の測定対象物100の温度の影響を受けて伸縮する。したがって、この場合には、センサ用光ファイバケーブル30の伸縮した長さから求めた温度は、配置された領域の平均温度(代表温度)とすることができる。ここで、センサ用光ファイバケーブル30の熱膨張係数は、センサ用光ファイバケーブル30の材料によって変化するが、例えば6×10−6/℃である。また、熱膨張係数の代わりに、線膨張係数を使用してもよい。 The temperature calculation unit 32 calculates the temperature of the measurement object 100 from the length of the sensor optical fiber cable 30 obtained by the sensor length acquisition unit 27. Specifically, the temperature calculation unit 32 uses the stretched length of the sensor optical fiber cable 30, the thermal expansion coefficient of the sensor optical fiber cable 30, and the above-described reference temperature to determine the temperature of the measurement object 100. Is calculated. Further, when the sensor optical fiber cable 30 is arranged so as to be in contact in a certain region of the measurement object 100, the temperature calculation unit 32 calculates the average temperature of that region of the measurement object 100. be able to. That is, when the sensor optical fiber cable 30 is arranged so as to contact over a certain area of the measurement object 100, the sensor optical fiber cable 30 is connected to the measurement object 100 in the certain area. It expands and contracts under the influence of temperature. Therefore, in this case, the temperature obtained from the stretched length of the sensor optical fiber cable 30 can be the average temperature (representative temperature) of the arranged region. Here, the thermal expansion coefficient of the sensor optical fiber cable 30 varies depending on the material of the sensor optical fiber cable 30, but is, for example, 6 × 10 −6 / ° C. Further, a linear expansion coefficient may be used instead of the thermal expansion coefficient.

図4は、センサ部11におけるセンサ用光ファイバケーブル30の異なる配置の仕方を示す図である。図4に示すように、センサ用光ファイバケーブル30は、いくつかの分岐点12を有し、分岐点12にそれぞれの長さの測定点13が接続する形態を採用することができる。この場合、測定光36は、コネクタ29からセンサ用光ファイバケーブル30に入射する。その後、測定光36は、予め設定された分岐点12において測定点13に入射し、測定点13により反射して、コネクタ29を介して光路用光ファイバケーブル28に入射する。測定光36は、測定点13で反射して、測定対象物100の温度に影響を受けて伸縮したセンサ用光ファイバケーブル30の長さ情報を有する測定光36aとなり、光路用光ファイバケーブル28に入射する。なお、予め測定したい距離が決まっている場合には、分岐点12の設定により、所望の測定点13により測定光36を反射させる。一方、測定点13を全て使用して温度測定を行う場合には、各測定点13で反射した測定光36aのある地点への到達する時間のずれにより、各測定点13で反射した測定光36aを特定することができる。   FIG. 4 is a diagram showing different arrangements of the sensor optical fiber cable 30 in the sensor unit 11. As shown in FIG. 4, the sensor optical fiber cable 30 may have a form in which several branch points 12 are connected and the measurement points 13 having respective lengths are connected to the branch points 12. In this case, the measurement light 36 enters the sensor optical fiber cable 30 from the connector 29. Thereafter, the measurement light 36 enters the measurement point 13 at the preset branch point 12, is reflected by the measurement point 13, and enters the optical path optical fiber cable 28 via the connector 29. The measurement light 36 is reflected at the measurement point 13 and becomes measurement light 36 a having length information of the sensor optical fiber cable 30 that is expanded and contracted by the temperature of the measurement object 100, and enters the optical path optical fiber cable 28. Incident. When the distance to be measured is determined in advance, the measurement light 36 is reflected from the desired measurement point 13 by setting the branch point 12. On the other hand, when the temperature measurement is performed using all the measurement points 13, the measurement light 36 a reflected at each measurement point 13 is caused by a time lag when the measurement light 36 a reflected at each measurement point 13 reaches a certain point. Can be specified.

図5は、温度測定装置10の温度測定の動作を説明するフロー図である。先ず、光周波数コム光源20は、光コム31をスプリッタ22に出射する(ステップS10、光コム出射ステップ)。その後、スプリッタ22は、光コム31を参照光35及び測定光36に分割する(ステップS12、光分割ステップ)。そして、測定光36がセンサ用光ファイバケーブル30の内部を通過する(ステップS14、感知ステップ)。この際、センサ用光ファイバケーブル30は、測定対象物100に接するように配置されており、測定対象物100の温度によって伸縮している。   FIG. 5 is a flowchart for explaining the temperature measurement operation of the temperature measurement apparatus 10. First, the optical frequency comb light source 20 emits the optical comb 31 to the splitter 22 (step S10, optical comb emission step). Thereafter, the splitter 22 splits the optical comb 31 into the reference light 35 and the measurement light 36 (step S12, light splitting step). Then, the measurement light 36 passes through the sensor optical fiber cable 30 (step S14, sensing step). At this time, the sensor optical fiber cable 30 is disposed so as to be in contact with the measurement object 100, and expands and contracts depending on the temperature of the measurement object 100.

その後、光検出部26は、参照光35aとセンサ用光ファイバケーブル30を通過した測定光36aとの光干渉信号50からビート信号50aを検出する(ステップS16、光検出ステップ)。そして、センサ長取得部27は、光検出部26が検出したビート信号50aより、干渉縞パターン検出部52を使用して、測定光36aの位相情報を取り出す。その後、センサ長取得部27は、測定光36aの位相情報より、センサ用光ファイバケーブル30の伸縮した長さを算出する(ステップS18、センサ長取得ステップ)。その後、温度算出部32は、センサ長取得部27の算出結果に基づいて、測定対象物100の温度を算出する(ステップS20、温度算出ステップ)。   Thereafter, the light detection unit 26 detects the beat signal 50a from the optical interference signal 50 between the reference light 35a and the measurement light 36a that has passed through the sensor optical fiber cable 30 (step S16, light detection step). And the sensor length acquisition part 27 takes out the phase information of the measurement light 36a using the interference fringe pattern detection part 52 from the beat signal 50a which the light detection part 26 detected. Thereafter, the sensor length acquisition unit 27 calculates the length of the sensor optical fiber cable 30 that has been expanded and contracted from the phase information of the measurement light 36a (step S18, sensor length acquisition step). Thereafter, the temperature calculation unit 32 calculates the temperature of the measurement object 100 based on the calculation result of the sensor length acquisition unit 27 (step S20, temperature calculation step).

以上で説明したように、本発明の温度測定装置10は、光コム31を使用したヘテロダイン干渉法により、センサ用光ファイバケーブル30の長さを測定し、測定対象物100の温度を求めている。一般に、ヘテロダイン干渉法では波長以上の光路差を検出することは困難となるが、光コム31は前述したように様々な波長の光を含むために、光路差の検出範囲が広がる。   As described above, the temperature measuring apparatus 10 of the present invention measures the length of the sensor optical fiber cable 30 by the heterodyne interferometry using the optical comb 31 and obtains the temperature of the measuring object 100. . In general, it is difficult to detect an optical path difference greater than or equal to the wavelength by heterodyne interferometry, but the optical comb 31 includes light of various wavelengths as described above, so that the detection range of the optical path difference is widened.

また、本発明の温度測定装置10は、光コム31を使用して、センサ用光ファイバケーブル30の伸縮した長さを測定するので、正確な長さを測定することができる。すなわち、センサ用光ファイバケーブル30の伸縮した長さの測定を、光コム31ではなく低コヒーレンスの光を使用して行う場合、光干渉信号50が得られないためにセンサ用光ファイバケーブル30の伸縮した長さを測定することができない場合がある。また、センサ用光ファイバケーブル30の伸縮した長さの測定を、光コム31ではなく可干渉距離が長い光を使用して行う場合、スプリッタ22等での反射光のノイズがあり測定することができない場合がある。本発明の温度測定装置10は、周波数領域において周波数が等間隔に並んだ周波数成分を有する光コム31を使用してセンサ用光ファイバケーブル30の伸縮した長さを測定するので、正確な伸縮長を測定でき、正確な温度を測定することが可能である。この光コム31使用して行う測定の効果は、上述した基準点の設定においても同様である。すなわち、本発明の温度測定装置10は、光コム31を使用して測定を行うので、基準点(ゼロ点)の設定を精度良く行うことができる。   Moreover, since the temperature measuring device 10 of the present invention uses the optical comb 31 to measure the stretched length of the sensor optical fiber cable 30, it can measure the exact length. That is, when measurement of the stretched length of the sensor optical fiber cable 30 is performed using low-coherence light instead of the optical comb 31, the optical interference signal 50 cannot be obtained. The stretched length may not be measured. In addition, when the length of the optical fiber cable 30 for sensor is expanded and contracted by using light having a long coherence distance instead of the optical comb 31, there is noise of reflected light from the splitter 22 or the like. There are cases where it is not possible. Since the temperature measuring apparatus 10 of the present invention uses the optical comb 31 having the frequency components with the frequencies arranged at regular intervals in the frequency domain, the length of the optical fiber cable 30 for sensor is expanded and contracted. It is possible to measure the temperature accurately. The effect of the measurement performed using the optical comb 31 is the same in the above-described reference point setting. That is, since the temperature measuring apparatus 10 of the present invention performs measurement using the optical comb 31, the reference point (zero point) can be set with high accuracy.

また、光コム31は周波数が等間隔になるような周波数成分を有する光であるために、本発明は、参照光35aと測定光36aとのビート信号50aが複数取得することができ、より正確な温度測定を行うことができる。   In addition, since the optical comb 31 is a light having a frequency component such that the frequencies are equally spaced, the present invention can acquire a plurality of beat signals 50a of the reference light 35a and the measurement light 36a, and more accurately. Temperature measurement can be performed.

[変形例1]
次に、温度測定装置10の変形例に関して説明する。本例は、センサ部11において複数の長さが異なるセンサ用光ファイバケーブル30が光スイッチ45を介して接続されていることを特徴とする。なお、本例において、上述した説明と重複する箇所は、同じ符号を付して説明は省略する。
[Modification 1]
Next, a modified example of the temperature measuring device 10 will be described. This example is characterized in that a plurality of sensor optical fiber cables 30 having different lengths are connected via an optical switch 45 in the sensor unit 11. In addition, in this example, the part which overlaps with the description mentioned above attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description.

図6は、本例の温度測定装置10の構成を示している。本例の第1光路23には、音響光学変調部34が第1プリズムリフレクタ39と第2プリズムリフレクタ40との間に配置されている。   FIG. 6 shows the configuration of the temperature measuring apparatus 10 of this example. In the first optical path 23 of this example, an acousto-optic modulator 34 is disposed between the first prism reflector 39 and the second prism reflector 40.

本例の第2光路24には、サーキュレータ44、及びセンサ部11が設けられている。サーキュレータ44は、スプリッタ22から入力される測定光36をセンサ部11の光スイッチ45に向けて出力するとともに、この光スイッチ45からのセンサ用光ファイバケーブル30を通過した測定光36aをミキサ25に向けて出力する。   In the second optical path 24 of this example, a circulator 44 and a sensor unit 11 are provided. The circulator 44 outputs the measurement light 36 input from the splitter 22 toward the optical switch 45 of the sensor unit 11, and the measurement light 36 a that has passed through the sensor optical fiber cable 30 from the optical switch 45 to the mixer 25. Output toward.

センサ部11は、主に光スイッチ45及びセンサ用光ファイバケーブル30により構成されている。また、スイッチ制御部49の制御によって光スイッチ45が選択され、測長を行うためのビーム(測長ビーム)が出射されてもよい。   The sensor unit 11 mainly includes an optical switch 45 and a sensor optical fiber cable 30. Further, the optical switch 45 may be selected under the control of the switch control unit 49, and a beam for measuring the length (length measuring beam) may be emitted.

図7は、センサ部11の光スイッチ45及びセンサ用光ファイバケーブル30の拡大図である。光スイッチ45には、複数のセンサ用光ファイバケーブル30(30a〜30e)が接続されている。   FIG. 7 is an enlarged view of the optical switch 45 and the sensor optical fiber cable 30 of the sensor unit 11. The optical switch 45 is connected to a plurality of sensor optical fiber cables 30 (30a to 30e).

光スイッチ45は、スイッチ制御部49の制御の下、光路用光ファイバケーブル28に接続するセンサ用光ファイバケーブル30(30a〜30e)の切り替えを行う。具体的には、光スイッチ45は、測定光36の光路を変えることにより、複数のセンサ用光ファイバケーブル(30a〜30e)の内から測定光36が通るセンサ用光ファイバケーブル(30a〜30eのいずれか)を選択する。   The optical switch 45 switches the sensor optical fiber cables 30 (30a to 30e) connected to the optical path optical fiber cable 28 under the control of the switch control unit 49. Specifically, the optical switch 45 changes the optical path of the measurement light 36, thereby allowing the sensor optical fiber cables (30a to 30e) through which the measurement light 36 passes from among the plurality of sensor optical fiber cables (30a to 30e). Any).

なお、図6及び図7の光スイッチ45は、測定光36を距離測定対象に出射する測長ビーム出射部72を有している。これは、図6及び図7で記載された温度測定装置10は、測長ビーム出射部72を有することにより、測定光36(又は36a)により距離測定が行える。また、図6及び図7に示す構成の回路では、基準点の調整は、光スイッチ45とセンサ用光ファイバケーブル30との接続部からの反射光により行うことができる。すなわち、光スイッチ45とセンサ用光ファイバケーブル30との接続部では、測定光36の約4%の光が反射光となり光検出部26により検出され、その反射光により基準点(ゼロ点)を設定することができる。   The optical switch 45 in FIGS. 6 and 7 has a length measurement beam emitting unit 72 that emits the measurement light 36 to a distance measurement target. This is because the temperature measuring device 10 described in FIGS. 6 and 7 includes the length measuring beam emitting section 72, and thus can measure the distance by the measuring light 36 (or 36a). Further, in the circuits having the configurations shown in FIGS. 6 and 7, the reference point can be adjusted by reflected light from the connection between the optical switch 45 and the sensor optical fiber cable 30. That is, at the connection portion between the optical switch 45 and the optical fiber cable for sensor 30, about 4% of the measurement light 36 becomes reflected light and is detected by the light detection unit 26, and the reference point (zero point) is detected by the reflected light. Can be set.

以上で説明したように、本例の温度測定装置10は、複数のセンサ用光ファイバケーブル30が光スイッチ45を介して接続されている。これにより、本例の温度測定装置10は、測定対象物100の長さに応じて、温度測定を行うことができる。   As described above, in the temperature measurement device 10 of this example, a plurality of sensor optical fiber cables 30 are connected via the optical switch 45. Thereby, the temperature measuring apparatus 10 of this example can perform temperature measurement according to the length of the measuring object 100.

[変形例2]
次に、温度測定装置10の変形例2に関して説明する。
[Modification 2]
Next, Modification 2 of the temperature measuring device 10 will be described.

図8は、本例の温度測定装置10の構成を示している。本例の温度測定装置10の主な特徴は、光周波数コム光源20が光コム31をエタロン66に出射すること、サーキュレータ44がエタロン66とスプリッタ22との間に配置されていること、第1光路23に遅延デバイス部70が配置されていることである。なお、図8では、測定対象物100としてブロックゲージ68の温度測定が行われる例を示している。   FIG. 8 shows the configuration of the temperature measuring apparatus 10 of this example. The main features of the temperature measuring apparatus 10 of this example are that the optical frequency comb light source 20 emits the optical comb 31 to the etalon 66, the circulator 44 is disposed between the etalon 66 and the splitter 22, That is, the delay device unit 70 is disposed in the optical path 23. FIG. 8 illustrates an example in which the temperature of the block gauge 68 is measured as the measurement object 100.

本例の温度測定装置10では、光周波数コム光源20から出射された光コム31は、エタロン66に入射する。エタロン66は、例えばファブリー・ペロー・エタロンが用いられる。エタロン66は、光コム31の周波数間隔をm(mは任意の整数)倍する。これにより、光コム31の周波数間隔を適宜広げることができる。例えば、光周波数コム光源20から出射される光コム31の周波数間隔は一般的には100MHz、250MHzであるが、この周波数間隔を15GHzに広げることができる。これにより、温度測定装置10は、測定対象物100の大きさや、その精度に対応して、適宜周波数間隔を調整し、大きい測定対象物100であっても正確に温度を測定できるという効果を奏する。   In the temperature measurement device 10 of this example, the optical comb 31 emitted from the optical frequency comb light source 20 enters the etalon 66. As the etalon 66, for example, a Fabry-Perot etalon is used. The etalon 66 multiplies the frequency interval of the optical comb 31 by m (m is an arbitrary integer). Thereby, the frequency interval of the optical comb 31 can be expanded as appropriate. For example, the frequency interval of the optical comb 31 emitted from the optical frequency comb light source 20 is generally 100 MHz and 250 MHz, but this frequency interval can be expanded to 15 GHz. Thereby, the temperature measuring device 10 has an effect that the frequency interval is appropriately adjusted according to the size of the measurement object 100 and the accuracy thereof, and the temperature can be accurately measured even for the large measurement object 100. .

本例では、サーキュレータ44は、エタロン66とスプリッタ22との間に配置される。エタロン66から出射された光コム31は、サーキュレータ44を介してスプリッタ22に入射する。一方、スプリッタ22から出射された光干渉信号50は、サーキュレータ44を介して光検出部26に入射する。   In this example, the circulator 44 is disposed between the etalon 66 and the splitter 22. The optical comb 31 emitted from the etalon 66 enters the splitter 22 via the circulator 44. On the other hand, the optical interference signal 50 emitted from the splitter 22 enters the light detection unit 26 via the circulator 44.

スプリッタ22は、サーキュレータ44を通過した光コム31を取得し、光コム31を参照光35と測定光36に分割する。参照光35は第1光路23へと進み、測定光36は第2光路24へと進む。   The splitter 22 acquires the optical comb 31 that has passed through the circulator 44, and divides the optical comb 31 into reference light 35 and measurement light 36. The reference light 35 travels to the first optical path 23, and the measurement light 36 travels to the second optical path 24.

第1光路23へ進んだ参照光35は、光路長調整部37を通過して、遅延デバイス部70により周波数が変調される。遅延デバイス部70は、図1で説明をした音響光学変調部34、第1プリズムリフレクタ39、及び第2プリズムリフレクタ40の代わりに第1光路23に配置されている。例えば、遅延デバイス部70は、PZTステージ(電圧アクチュエータ)により構成されている。遅延デバイス部70により周波数が変調された参照光35aは、スプリッタ22へ戻される。   The reference light 35 that has traveled to the first optical path 23 passes through the optical path length adjustment unit 37, and the frequency is modulated by the delay device unit 70. The delay device unit 70 is arranged in the first optical path 23 instead of the acousto-optic modulation unit 34, the first prism reflector 39, and the second prism reflector 40 described in FIG. For example, the delay device unit 70 is configured by a PZT stage (voltage actuator). The reference light 35 a whose frequency is modulated by the delay device unit 70 is returned to the splitter 22.

第2光路24へ進んだ測定光36は、センサ用光ファイバケーブル30へと入射する。センサ用光ファイバケーブル30は、ブロックゲージ68に接するように配置され、ブロックゲージ68の温度を測定する。センサ用光ファイバケーブル30を通過した測定光36aは、スプリッタ22に戻る。   The measurement light 36 that has traveled to the second optical path 24 enters the sensor optical fiber cable 30. The sensor optical fiber cable 30 is disposed in contact with the block gauge 68 and measures the temperature of the block gauge 68. The measurement light 36 a that has passed through the sensor optical fiber cable 30 returns to the splitter 22.

スプリッタ22は、上述したミキサ25と同様な機能も持ち、入射される参照光35aと測定光36aとの光干渉信号50を生成する。   The splitter 22 has the same function as the mixer 25 described above, and generates an optical interference signal 50 between the incident reference light 35a and the measurement light 36a.

なお、図8に示す構成の回路では、基準点(ゼロ点)の調整は、光路用光ファイバケーブル28とセンサ用光ファイバケーブル30との接続部からの反射光により行うことができる。すなわち、光路用光ファイバケーブル28とセンサ用光ファイバケーブル30との接続部では、測定光36の約4%の光が反射光となり光検出部26により検出され、その反射光により基準点(ゼロ点)を設定することができる。   In the circuit having the configuration shown in FIG. 8, the reference point (zero point) can be adjusted by reflected light from the connection portion between the optical fiber cable for optical path 28 and the optical fiber cable for sensor 30. That is, at the connection portion between the optical fiber cable 28 for optical path and the optical fiber cable 30 for sensor, about 4% of the measurement light 36 becomes reflected light and is detected by the light detection unit 26, and the reference point (zero) is detected by the reflected light. Point) can be set.

以上で説明したように、本例の温度測定装置10は、光コム31を使用することで、外乱に対しても非常にロバストで正確な測定が可能であり、光コム31の周波数を変化させることで、様々な測定対象物100の大きさに対応が可能である。また、本例の温度測定装置10は、センサ用光ファイバケーブル30と測定対象物100とを接触させて一体化させることによって(接触している部分以外は被覆部64等で覆うことによって)、大気の温度に影響されることなく、正確に測定対象物100のみの温度を測定できる。さらに、本例の温度測定装置10は、測定対象物100が大きい又は長いものであっても、測定対象物100の温度を正確に測定することができるという、効果を奏する。   As described above, the temperature measuring apparatus 10 of the present example uses the optical comb 31 and can perform a very robust and accurate measurement against disturbance, and changes the frequency of the optical comb 31. Thus, it is possible to cope with various sizes of the measurement object 100. Further, the temperature measuring device 10 of the present example brings the sensor optical fiber cable 30 and the measurement object 100 into contact with each other and integrates them (by covering the portions other than the contacted portions with the covering portion 64). The temperature of only the measuring object 100 can be accurately measured without being affected by the temperature of the atmosphere. Furthermore, the temperature measuring apparatus 10 of this example has an effect that the temperature of the measuring object 100 can be accurately measured even when the measuring object 100 is large or long.

[センサ部の配置の変形例]
センサ部11のセンサ用光ファイバケーブル30は、様々な形態で、測定対象物100に接触するように配置される。以下に、センサ用光ファイバケーブル30の測定対象物100への設置の例を説明する。
[Modification of sensor unit arrangement]
The sensor optical fiber cable 30 of the sensor unit 11 is arranged to come into contact with the measurement object 100 in various forms. Below, the example of installation to the measuring object 100 of the optical fiber cable 30 for sensors is demonstrated.

センサ用光ファイバケーブル30は、測定対象物100の温度(熱)が伝達されることにより伸縮をする。センサ用光ファイバケーブル30は、以下の式1に応じて測定対象物100の熱が伝達される。   The sensor optical fiber cable 30 expands and contracts when the temperature (heat) of the measurement object 100 is transmitted. In the sensor optical fiber cable 30, the heat of the measurement object 100 is transmitted according to the following formula 1.

(式1) ΔQ/Δt=λ・S・ΔT/Δx
上述の式1のΔQ/Δtは、単位時間あたりに移動する熱量であり、λは熱伝達率であり、Sはセンサ用光ファイバケーブル30と測定対象物100との接触面積(伝熱面積)であり、ΔT/Δxは、測定対象物100の温度とセンサ用光ファイバケーブル30間の温度勾配を示している。式1が示すように、センサ用光ファイバケーブル30と測定対象物100との接触面積が大きいほど、センサ用光ファイバケーブル30は感度よく測定対象物100の温度を感知することができる。
(Formula 1) ΔQ / Δt = λ · S · ΔT / Δx
ΔQ / Δt in Equation 1 above is the amount of heat moving per unit time, λ is the heat transfer coefficient, and S is the contact area (heat transfer area) between the sensor optical fiber cable 30 and the measurement object 100. ΔT / Δx indicates a temperature gradient between the temperature of the measurement object 100 and the optical fiber cable 30 for the sensor. As Equation 1 shows, the larger the contact area between the sensor optical fiber cable 30 and the measurement object 100, the more sensitive the sensor optical fiber cable 30 can sense the temperature of the measurement object 100.

また、こうした熱伝達による温度伝達は、対流や輻射などによる温度変化に比べて非常に移動が早い。よって、精度よく測定対象物100の温度を正確に測定するためには、接触面積を大きくするとともに、できる限り大気の温度による外乱を受けないように構成することが望ましい。そのようにすることで、センサ用光ファイバケーブル30と測定対象物100の温度差をなくすことができるので、正確に測定対象物100の温度を測定することができる。   Moreover, the temperature transfer by such heat transfer moves very quickly compared to the temperature change by convection or radiation. Therefore, in order to accurately measure the temperature of the measuring object 100 with high accuracy, it is desirable to increase the contact area and to avoid disturbance due to atmospheric temperature as much as possible. By doing so, the temperature difference between the sensor optical fiber cable 30 and the measurement object 100 can be eliminated, so that the temperature of the measurement object 100 can be accurately measured.

図9は、温度測定装置10により測定対象物100であるブロックゲージ68の温度を測定する場合の、センサ用光ファイバケーブル30の設置の例を示した概念図である。   FIG. 9 is a conceptual diagram showing an example of installation of the sensor optical fiber cable 30 when the temperature measuring device 10 measures the temperature of the block gauge 68 that is the measurement object 100.

図9(A)は、波形状にセンサ用光ファイバケーブル30をブロックゲージ68に設置した例を示している。温度測定装置10は、このように波形状にセンサ用光ファイバケーブル30を設置することにより、ブロックゲージ68の上下(図9に向かって上下の方向)の温度を測定することができる。図9(B)は、波形状にセンサ用光ファイバケーブル30をブロックゲージ68に対して往復するように設置した例を示している。温度測定装置10は、このように波形状のセンサ用光ファイバケーブル30をブロックゲージ68に対して往復させるように設置することにより、多くの面積でセンサ用光ファイバケーブル30とブロックゲージ68が接することができ、より正確な温度を測定することができる。図9(C)は、コの字状にセンサ用光ファイバケーブル30をブロックゲージ68に設置した例を示している。温度測定装置10は、このようにコの字状にセンサ用光ファイバケーブル30を設置することにより、ブロックゲージ68の全体の温度を効率良く測定することができる。図9(D)は、センサ用光ファイバケーブル30をブロックゲージ68上で周回させるように設置した例を示している。温度測定装置10は、このように周回させるようにセンサ用光ファイバケーブル30を設置することにより、ブロックゲージ68の周辺部及び中央部の温度分布を考慮して温度測定を行うことができる。   FIG. 9A shows an example in which the sensor optical fiber cable 30 is installed in a block gauge 68 in a wave shape. The temperature measuring apparatus 10 can measure the temperature above and below the block gauge 68 (up and down direction in FIG. 9) by installing the sensor optical fiber cable 30 in a wave shape in this way. FIG. 9B shows an example in which the sensor optical fiber cable 30 is installed in a wave shape so as to reciprocate with respect to the block gauge 68. The temperature measuring device 10 is installed in such a manner that the wave-shaped sensor optical fiber cable 30 is reciprocated with respect to the block gauge 68, so that the sensor optical fiber cable 30 and the block gauge 68 are in contact with each other over a large area. More accurate temperature can be measured. FIG. 9C shows an example in which the sensor optical fiber cable 30 is installed on the block gauge 68 in a U-shape. The temperature measuring device 10 can efficiently measure the entire temperature of the block gauge 68 by installing the sensor optical fiber cable 30 in a U-shape in this way. FIG. 9D shows an example in which the sensor optical fiber cable 30 is installed so as to circulate on the block gauge 68. The temperature measuring device 10 can perform temperature measurement in consideration of the temperature distribution of the peripheral part and the central part of the block gauge 68 by installing the sensor optical fiber cable 30 so as to circulate in this way.

図10から図12は、温度測定装置10により測定対象物100であるブロックゲージ68の温度を測定する場合、センサ用光ファイバケーブル30をブロックゲージ68に接触させる例を示した概念図である。   FIGS. 10 to 12 are conceptual diagrams illustrating an example in which the sensor optical fiber cable 30 is brought into contact with the block gauge 68 when the temperature measuring device 10 measures the temperature of the block gauge 68 that is the measurement object 100.

図10では、センサ用光ファイバケーブル30は、ブロックゲージ68の表面に接触するように設置されており、テープ71により固定されている。なお、センサ用光ファイバケーブル30は、図2(B)で説明したものであり、コア部60及びクラッド部62から構成されている。センサ用光ファイバケーブル30は、テープ71で固定されることにより、ブロックゲージ68に安定的に接触して設置されている。また、センサ用光ファイバケーブル30は、テープ71で覆われるように固定されているため、外気等の温度の影響を受けにくくなる。これにより、温度測定装置10は、正確なブロックゲージ68の温度を測定することができる。   In FIG. 10, the sensor optical fiber cable 30 is installed so as to contact the surface of the block gauge 68, and is fixed by a tape 71. The sensor optical fiber cable 30 is the one described with reference to FIG. 2B, and includes a core part 60 and a clad part 62. The sensor optical fiber cable 30 is fixed by the tape 71 and is installed in stable contact with the block gauge 68. In addition, since the sensor optical fiber cable 30 is fixed so as to be covered with the tape 71, the sensor optical fiber cable 30 is hardly affected by the temperature of outside air or the like. As a result, the temperature measuring device 10 can accurately measure the temperature of the block gauge 68.

図11では、センサ用光ファイバケーブル30は、ブロックゲージ68と接触する部分では被覆部64が無く、ブロックゲージ68と接触する部分以外では被覆部64を設けられている。このように、センサ用光ファイバケーブル30は、ブロックゲージ68と接触する部分で被覆部64を設けてないので精度良くブロックゲージ68の温度を測定することができる。また、センサ用光ファイバケーブル30は、ブロックゲージ68と接触しない部分で被覆部64を設けているのでブロックゲージ68(測定対象物100)以外の温度の影響を受けないので、精度良くブロックゲージ68の温度を測定することができる。   In FIG. 11, the sensor optical fiber cable 30 does not have the covering portion 64 at a portion in contact with the block gauge 68, and is provided with a covering portion 64 at a portion other than the portion in contact with the block gauge 68. As described above, the sensor optical fiber cable 30 can measure the temperature of the block gauge 68 with high accuracy because the covering portion 64 is not provided at the portion in contact with the block gauge 68. Further, since the sensor optical fiber cable 30 is provided with the covering portion 64 at a portion that does not contact the block gauge 68, the sensor optical fiber cable 30 is not affected by temperature other than the block gauge 68 (measurement object 100). Temperature can be measured.

図12では、センサ用光ファイバケーブル30がブロックゲージ68の内部に設けられている。センサ用光ファイバケーブル30は、ブロックゲージ68の内部に設けられることにより、より大きい表面積でブロックゲージ68と接触することができ、より精度良くブロックゲージ68の温度を測定することができる。また、センサ用光ファイバケーブル30は、ブロックゲージ68の内部に設けられることによりブロックゲージ68(測定対象物100)以外の温度の影響を受けず、より精度良くブロックゲージ68の温度を測定することができる。上述したように、センサ用光ファイバケーブル30は、様々な形態により測定対象物100に設置することができる。   In FIG. 12, the sensor optical fiber cable 30 is provided inside the block gauge 68. Since the sensor optical fiber cable 30 is provided inside the block gauge 68, it can come into contact with the block gauge 68 with a larger surface area, and the temperature of the block gauge 68 can be measured with higher accuracy. Further, the sensor optical fiber cable 30 is provided inside the block gauge 68, so that the temperature of the block gauge 68 can be measured more accurately without being affected by the temperature other than the block gauge 68 (measurement object 100). Can do. As described above, the sensor optical fiber cable 30 can be installed on the measurement object 100 in various forms.

本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。   It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

10…温度測定装置、11…センサ部、20…光周波数コム光源、22…スプリッタ、23…第1光路、24…第2光路、25…ミキサ、26…光検出部、27…センサ長取得部、28…光路用光ファイバケーブル、29…コネクタ、30…センサ用光ファイバケーブル、31…光コム、32…温度算出部、34…音響光学変調部、35…参照光、36…測定光、37…光路長調整部、38…第1コリメータ、39…第1プリズムリフレクタ、40…第2プリズムリフレクタ、41…走査ステージ、42…第2コリメータ、44…サーキュレータ、45…光スイッチ、46…入射部、48…出射部、49…スイッチ制御部、50…光干渉信号、50a…ビート信号、52…干渉縞パターン検出部、66…エタロン、68…ブロックゲージ、70…遅延デバイス部、72…測長ビーム出射部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Temperature measuring device, 11 ... Sensor part, 20 ... Optical frequency comb light source, 22 ... Splitter, 23 ... 1st optical path, 24 ... 2nd optical path, 25 ... Mixer, 26 ... Light detection part, 27 ... Sensor length acquisition part 28 ... Optical fiber cable for optical path, 29 ... Connector, 30 ... Optical fiber cable for sensor, 31 ... Optical comb, 32 ... Temperature calculator, 34 ... Acousto-optic modulator, 35 ... Reference light, 36 ... Measuring light, 37 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Optical path length adjustment part, 38 ... 1st collimator, 39 ... 1st prism reflector, 40 ... 2nd prism reflector, 41 ... Scanning stage, 42 ... 2nd collimator, 44 ... Circulator, 45 ... Optical switch, 46 ... Incident part , 48 ... emitting section, 49 ... switch control section, 50 ... optical interference signal, 50a ... beat signal, 52 ... interference fringe pattern detection section, 66 ... etalon, 68 ... block gauge, 7 ... delay device portion, 72 ... measurement beam emitting portion

Claims (10)

測定対象物の温度を測定する温度測定装置であって、
等しい周波数間隔で並んだ複数の周波数成分を有する光である光コムを出射する光周波数コム光源と、
前記光周波数コム光源から出射された前記光を参照光と測定光とに分割する光分割部と、
前記光分割部にて分割された前記測定光を通すセンサ用光ファイバケーブルであって、温度変化により伸縮し、前記測定対象物に接触するように配置される前記センサ用光ファイバケーブルを有するセンサ部と、
前記光分割部にて分割された前記参照光と、前記センサ部の前記センサ用光ファイバケーブルを経由した前記測定光との光干渉信号を検出する光検出部と、
前記光検出部の検出結果に基づき、伸縮した前記センサ用光ファイバケーブルの長さを取得するセンサ長取得部と、
前記センサ長取得部が取得する伸縮した前記センサ用光ファイバケーブルの長さに基づいて、前記測定対象物の温度を算出する温度算出部と、
を備え
前記センサ部は長さが異なる複数の前記センサ用光ファイバケーブルを有し、複数の前記センサ用光ファイバケーブルの各々は光スイッチに接続され、前記光スイッチにより選択された前記センサ用光ファイバケーブルに前記測定光が通る温度測定装置。
A temperature measuring device for measuring the temperature of a measurement object,
An optical frequency comb light source that emits an optical comb that is light having a plurality of frequency components arranged at equal frequency intervals;
A light splitting unit that splits the light emitted from the optical frequency comb light source into reference light and measurement light;
A sensor optical fiber cable for passing the measurement light split by the light splitting unit, the sensor optical fiber cable extending and contracting due to a temperature change, and arranged so as to contact the measurement object And
A light detection unit that detects an optical interference signal between the reference light divided by the light division unit and the measurement light via the sensor optical fiber cable of the sensor unit;
Based on the detection result of the light detection unit, a sensor length acquisition unit that acquires the length of the optical fiber cable for the sensor that has been expanded and contracted;
Based on the length of the stretched optical fiber cable for sensor acquired by the sensor length acquisition unit, a temperature calculation unit that calculates the temperature of the measurement object;
Equipped with a,
The sensor unit includes a plurality of sensor optical fiber cables having different lengths, and each of the plurality of sensor optical fiber cables is connected to an optical switch, and the sensor optical fiber cable selected by the optical switch A temperature measuring device through which the measuring light passes.
前記参照光の光路の長さを調整する光路長調整部を備え、
前記参照光の光路は、前記光路長調整部により、前記センサ長取得部が取得した前記センサ用光ファイバケーブルの長さに基づいて、調整される請求項1に記載の温度測定装置。
An optical path length adjustment unit for adjusting the length of the optical path of the reference light;
Optical path of the reference beam by the optical path length adjusting unit, based on the length of the optical fiber cable sensor the sensor length acquisition unit has acquired, a temperature measuring device according to claim 1 is adjusted.
測定対象物の温度を測定する温度測定装置であって、
等しい周波数間隔で並んだ複数の周波数成分を有する光である光コムを出射する光周波数コム光源と、
前記光周波数コム光源から出射された前記光を参照光と測定光とに分割する光分割部と、
前記光分割部にて分割された前記測定光を通すセンサ用光ファイバケーブルであって、温度変化により伸縮し、前記測定対象物に接触するように配置される前記センサ用光ファイバケーブルを有するセンサ部と、
前記光分割部にて分割された前記参照光と、前記センサ部の前記センサ用光ファイバケーブルを経由した前記測定光との光干渉信号を検出する光検出部と、
前記光検出部の検出結果に基づき、伸縮した前記センサ用光ファイバケーブルの長さを取得するセンサ長取得部と、
前記センサ長取得部が取得する伸縮した前記センサ用光ファイバケーブルの長さに基づいて、前記測定対象物の温度を算出する温度算出部と、
を備え
前記参照光の光路の長さを調整する光路長調整部を備え、
前記参照光の光路は、前記光路長調整部により、前記センサ長取得部が取得した前記センサ用光ファイバケーブルの長さに基づいて、調整される温度測定装置。
A temperature measuring device for measuring the temperature of a measurement object,
An optical frequency comb light source that emits an optical comb that is light having a plurality of frequency components arranged at equal frequency intervals;
A light splitting unit that splits the light emitted from the optical frequency comb light source into reference light and measurement light;
A sensor optical fiber cable for passing the measurement light split by the light splitting unit, the sensor optical fiber cable extending and contracting due to a temperature change, and arranged so as to contact the measurement object And
A light detection unit that detects an optical interference signal between the reference light divided by the light division unit and the measurement light via the sensor optical fiber cable of the sensor unit;
Based on the detection result of the light detection unit, a sensor length acquisition unit that acquires the length of the optical fiber cable for the sensor that has been expanded and contracted;
Based on the length of the stretched optical fiber cable for sensor acquired by the sensor length acquisition unit, a temperature calculation unit that calculates the temperature of the measurement object;
Equipped with a,
An optical path length adjustment unit for adjusting the length of the optical path of the reference light;
The temperature measurement device in which the optical path of the reference light is adjusted by the optical path length adjustment unit based on the length of the sensor optical fiber cable acquired by the sensor length acquisition unit.
前記光周波数コム光源と前記光分割部との間には、前記光コムの周波数間隔をm(mは任意の整数)倍するエタロンが設けられている請求項1から3のいずれか1項に記載の温度測定装置。 The etalon which multiplies the frequency interval of the said optical comb by m (m is arbitrary integers) between the said optical frequency comb light source and the said optical division part is provided in any one of Claim 1 to 3 The temperature measuring device described. 前記測定対象物は、固体又は液体である請求項1からのいずれか1項に記載の温度測定装置。 The object to be measured, the temperature measuring device according to claim 1, any one of 4, which is solid or liquid. 前記温度算出部は、前記測定対象物の平均温度を算出する請求項1から5のいずれか1項に記載の温度測定装置。   The temperature measuring device according to claim 1, wherein the temperature calculating unit calculates an average temperature of the measurement object. 前記センサ部の前記センサ用光ファイバケーブルは、前記測定対象物の内部に設けられている請求項1から6のいずれか1項に記載の温度測定装置。   The temperature measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the sensor optical fiber cable of the sensor unit is provided inside the measurement object. 前記センサ部の前記センサ用光ファイバケーブルは、前記測定対象物に接する部分以外は被覆されている請求項1から6のいずれか1項に記載の温度測定装置。   The temperature measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the sensor optical fiber cable of the sensor unit is covered except for a portion in contact with the measurement object. 測定対象物の温度を測定する温度測定方法であって、
等しい周波数間隔で並んだ複数の周波数成分を有する光である光コムを出射する光コム出射ステップと、
前記光コム出射ステップで出射された前記光を参照光と測定光とに分割する光分割ステップと、
前記光分割ステップにて分割された前記測定光を通すセンサ用光ファイバケーブルであって、温度変化により伸縮し、前記測定対象物に接触するように配置される前記センサ用光ファイバケーブルにより前記測定対象物の温度を感知する感知ステップと、
前記光分割ステップにて分割された前記参照光と、前記センサ用光ファイバケーブルを経由した前記測定光との光干渉信号を検出する光検出ステップと、
前記光検出ステップの検出結果に基づき、伸縮した前記センサ用光ファイバケーブルの長さを取得するセンサ長取得ステップと、
前記センサ長取得ステップで取得する伸縮した前記センサ用光ファイバケーブルの長さに基づいて、前記測定対象物の温度を算出する温度算出ステップと、
を含み、
前記センサ用光ファイバケーブルは、長さが異なる複数の前記センサ用光ファイバケーブルであり、複数の前記センサ用光ファイバケーブルの各々は光スイッチに接続され、前記光スイッチにより選択された前記センサ用光ファイバケーブルに前記測定光が通る温度測定方法。
A temperature measurement method for measuring the temperature of a measurement object,
An optical comb emitting step for emitting an optical comb that is light having a plurality of frequency components arranged at equal frequency intervals;
A light splitting step for splitting the light emitted in the optical comb emitting step into reference light and measurement light;
An optical fiber cable for a sensor through which the measurement light divided in the optical division step passes, wherein the measurement is performed by the optical fiber cable for the sensor arranged to expand and contract due to a temperature change and to come into contact with the measurement object. A sensing step for sensing the temperature of the object;
A light detection step of detecting an optical interference signal between the reference light divided in the light division step and the measurement light via the sensor optical fiber cable;
Based on the detection result of the light detection step, a sensor length acquisition step for acquiring the length of the optical fiber cable for sensor that has been expanded and contracted;
Based on the length of the sensor optical fiber cable that has been stretched and acquired in the sensor length acquisition step, a temperature calculation step that calculates the temperature of the measurement object;
Only including,
The sensor optical fiber cables are a plurality of sensor optical fiber cables having different lengths, and each of the plurality of sensor optical fiber cables is connected to an optical switch and is selected by the optical switch. A temperature measurement method in which the measurement light passes through an optical fiber cable.
測定対象物の温度を測定する温度測定方法であって、
等しい周波数間隔で並んだ複数の周波数成分を有する光である光コムを出射する光コム出射ステップと、
前記光コム出射ステップで出射された前記光を参照光と測定光とに分割する光分割ステップと、
前記光分割ステップにて分割された前記測定光を通すセンサ用光ファイバケーブルであって、温度変化により伸縮し、前記測定対象物に接触するように配置される前記センサ用光ファイバケーブルにより前記測定対象物の温度を感知する感知ステップと、
前記光分割ステップにて分割された前記参照光と、前記センサ用光ファイバケーブルを経由した前記測定光との光干渉信号を検出する光検出ステップと、
前記光検出ステップの検出結果に基づき、伸縮した前記センサ用光ファイバケーブルの長さを取得するセンサ長取得ステップと、
前記センサ長取得ステップで取得する伸縮した前記センサ用光ファイバケーブルの長さに基づいて、前記測定対象物の温度を算出する温度算出ステップと、
を含み、
前記参照光の光路の長さを調整する光路長調整ステップを含み、
前記参照光の光路は、前記光路長調整ステップにより、前記センサ長取得ステップで取得した前記センサ用光ファイバケーブルの長さに基づいて、調整される温度測定方法。
A temperature measurement method for measuring the temperature of a measurement object,
An optical comb emitting step for emitting an optical comb that is light having a plurality of frequency components arranged at equal frequency intervals;
A light splitting step for splitting the light emitted in the optical comb emitting step into reference light and measurement light;
An optical fiber cable for a sensor through which the measurement light divided in the optical division step passes, wherein the measurement is performed by the optical fiber cable for the sensor arranged to expand and contract due to a temperature change and to come into contact with the measurement object. A sensing step for sensing the temperature of the object;
A light detection step of detecting an optical interference signal between the reference light divided in the light division step and the measurement light via the sensor optical fiber cable;
Based on the detection result of the light detection step, a sensor length acquisition step for acquiring the length of the optical fiber cable for sensor that has been expanded and contracted;
Based on the length of the sensor optical fiber cable that has been stretched and acquired in the sensor length acquisition step, a temperature calculation step that calculates the temperature of the measurement object;
Only including,
An optical path length adjusting step for adjusting the length of the optical path of the reference light,
The temperature measurement method in which the optical path of the reference light is adjusted based on the length of the sensor optical fiber cable acquired in the sensor length acquisition step in the optical path length adjustment step.
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