JP7090273B2 - 計測装置、計測ケーブル及び計測方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、光ファイバを用いて温度分布を計測する場合、例えば、ラマン散乱光による温度測定では、距離分解能が1m程度と大きいため、密度が異なる箇所の位置を的確に把握することは難しかった。
波長分離フィルタ部112は、光ファイバループに導入されたレーザ光の後方散乱光(ラマン散乱光)において、波長が異なるストークス光とアンチストークス光とを分離する。ラマン散乱光(ストークス光とアンチストークス光)には温度依存性があり、アンチストークス光の方が温度感受性は高く、両者の強度比から温度を求めることができる。
信号処理部114は、強度が測定されたストークス光及びアンチストークス光のそれぞれのOTDR(Optical Time Domain Reflectometer)波形を算出し、これらのOTDR波形の比から、光ファイバケーブルの長手方向の温度分布を時系列に検出する処理を実行する。
そして、複合ケーブル20の光ファイバケーブルにおいて接続部22を構成する部分が光導波路接続部として機能し、加熱用ケーブルにおいて接続部22を構成する部分が加熱用配線として機能する。また、複合ケーブル20の計測部M1を構成する部分21の加熱用ケーブルが計測領域加熱部として機能する。
この図に示すように、計測部M1は、複合ケーブル20の予め定めた長さL1を、1つの計測範囲A1内で、重ならないように平面的に折り返して構成される。ここで、長さL1は、DTS11の距離分解能から、DTS11が1区間の温度として特定できる平均化範囲であり、例えば1m程度である。本実施形態では、複合ケーブル20の大部分が処分坑道の周囲方向(上下)に延在し、長さL1の中点が計測範囲A1の中心C1となるように、複合ケーブル20を蛇行させて配置する。この場合、複合ケーブル20において計測部M1を構成する部分21は、複合ケーブル20の最小曲率以上で折り曲げられる。本実施形態では、最小曲げ半径は、以下の3つから定められる。
・複合ケーブル20を曲げた状態における測定可能な最小曲げ半径。具体的には、最小曲げ半径は、約25mmである。
以上により、本実施形態において、計測部M1における複合ケーブル20は、最大の最小曲げ半径(70mm)以上の半径で曲げられて、計測範囲A1内に配置される。
複数の計測部M1を接続部22で直列に接続する構成の複合ケーブル20を、廃棄体W1の外周に配置する。この場合、計測部M1を構成する複合ケーブル20の加熱用ケーブルによる熱の影響が、隣接する計測部M1に影響しない距離分、離間させて、計測部M1を配置する。本実施形態では、例えば70mm以上離間するように配置する。そして、複合ケーブル20の両端部を、接続用光ファイバ12,17に接続する。
DTS11の波長分離フィルタ部112は、光ファイバケーブル内で後方散乱したラマン散乱光のうち、アンチストークス光とストークス光とを分離する。
DTS11の信号処理部114は、ラマン散乱光が戻ってくるまでの往復時間(時間差)をOTDRの原理により測定し、温度測定点までの距離を特定する。信号処理部114は、アンチストークス光とストークス光との強度の比から計測部M1における温度ばらつきを検出する。そして、信号処理部114は、温度基準用氷水ボックス15の温度基準値により、温度ばらつきを計測温度に校正する。次に、信号処理部114は、計測部M1における各温度との変化から、熱伝達率に応じた埋戻し材料の密度を特定する。なお、後方ラマン散乱光は微弱な信号であるため、測定を繰り返して平均化処理することにより温度分解能を向上させる。
(1)本実施形態では、DTS11の距離分解能から、DTS11が1区間の温度として特定できる長さL1の複合ケーブル20を、計測部M1の計測範囲A1内で重ねずに平面的に折り返して収納する。これにより、計測範囲A1における温度分布を効率的に把握することができ、温度変化によって密度が他と異なる箇所の位置を、高い確度で把握することができる。
・上記実施形態においては、複合ケーブル20の加熱用ケーブルを用いて各計測部M1を加熱した。計測部M1を加熱する手段は、加熱用ケーブルに限られない。例えば、計測範囲A1の大きさと長さL1との関係で、加熱用ケーブルによる熱干渉が想定される場合には、計測領域加熱部として、加熱用ケーブルの代わりに、加熱シートを用いてもよい。
Claims (6)
- 予め定めた長さの光導波路を1つの計測範囲内で平面的に折り返した計測部と、
前記光導波路に光を供給し、前記計測部から、温度依存性がある散乱光を取得する集光端部と、
前記集光端部から、前記各計測部までの距離が異なるように、前記各計測部を接続する光導波路接続部とを備え、
前記計測部において折り返される前記予め定めた長さは、前記集光端部の距離分解能から、前記集光端部が1区間の温度として特定できる範囲であり、
前記計測部において折り返される前記予め定めた長さの中点が、前記計測範囲の中心となるように、前記計測部において前記光導波路を折り返して配置したことを特徴とする計測装置。 - 前記計測部を加熱する加熱部を更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の計測装置。
- 前記加熱部は、
前記光導波路接続部に沿った加熱用配線と、
前記加熱用配線に接続され、前記計測部に配置される計測領域加熱部とを備えたことを特徴とする請求項2に記載の計測装置。 - 前記光導波路及び前記光導波路接続部を光ファイバで構成したことを特徴とする請求項1~3の何れか1項に記載の計測装置。
- 予め定めた長さの光導波路を1つの計測範囲内で平面的に折り返した計測部と、
前記計測部から、温度依存性がある散乱光を取得する集光端部までの距離が異なるように、複数の前記計測部を接続する光導波路接続部とから構成され、
前記計測部において折り返される前記予め定めた長さは、前記集光端部の距離分解能から、前記集光端部が1区間の温度として特定できる範囲であり、
前記計測部において折り返される前記予め定めた長さの中点が、前記計測範囲の中心となるように、前記計測部において前記光導波路を折り返して配置したことを特徴とする計測ケーブル。 - 予め定めた長さの光導波路を1つの計測範囲内で平面的に折り返した計測部と、
前記光導波路に供給される光の集光端部から、前記各計測部までの距離が異なるように、複数の前記計測部を接続する光導波路接続部と、
前記計測部をそれぞれ加熱する加熱部を備えた計測装置を用いて、温度変化を計測する方法であって、
前記計測部が有する前記予め定めた長さは、前記集光端部の距離分解能から、前記集光端部が1区間の温度として特定できる範囲であり、
前記計測部が有する前記予め定めた長さの中点が、前記計測範囲の中心となるように、前記計測部において前記光導波路を折り返して配置し、
前記計測部のそれぞれを、隣接する前記計測部の加熱部による加熱の温度変化が影響しない距離を離間させて配置し、
前記計測部から、温度依存性がある散乱光を集光して温度変化を計測することを特徴とする計測方法。
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JP2007178349A (ja) | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Hitachi Cable Ltd | 光学式センサ及び光学式温度測定装置並びに光学式センサを用いた測定方法 |
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