JPH02240533A - 水中温度測定方法 - Google Patents
水中温度測定方法Info
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- JPH02240533A JPH02240533A JP1063188A JP6318889A JPH02240533A JP H02240533 A JPH02240533 A JP H02240533A JP 1063188 A JP1063188 A JP 1063188A JP 6318889 A JP6318889 A JP 6318889A JP H02240533 A JPH02240533 A JP H02240533A
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 55
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（ａ）産業上の利用分野
この発明は、海中などの各深度における温度を測定する
水中温度測定方法に関する。
水中温度測定方法に関する。
（ｂｌ従来の技術
一般に、漁場構成の因となる潮目などを発見するために
、海中の水温分布の計測が行われる。また海中工事の事
前調査のためにも海中の温度測定が行われる。
、海中の水温分布の計測が行われる。また海中工事の事
前調査のためにも海中の温度測定が行われる。
従来より行われている水中温度測定方法としては、ワイ
ヤの先端におもりとともにサーミスタなどの温度センサ
を設け、このサーミスタの抵抗値測定用のケーブルをワ
イヤに沿って設けておき、ワイヤの繰り出し長さまたは
サーミスタと同じ位置につけた水圧計の信号によって〆
温度センサの位置を計測するとともにその水深における
水温を測定する方法が採られている。
ヤの先端におもりとともにサーミスタなどの温度センサ
を設け、このサーミスタの抵抗値測定用のケーブルをワ
イヤに沿って設けておき、ワイヤの繰り出し長さまたは
サーミスタと同じ位置につけた水圧計の信号によって〆
温度センサの位置を計測するとともにその水深における
水温を測定する方法が採られている。
１０）発明が解決しようとする課題
ところが、このような従来の水中温度測定方法では、各
水深における水温を測定するために、そのつどウィンチ
などでワイヤの繰り出しあるいは巻き取りを行って水温
を測定していかなければならず、広範囲にわたって深度
方向の水温分布を測定するためには長時間を要するとい
う問題があった。 この発明の目的は、深度方向の水温
分布を船の航行にともない連続的に測定できるようにし
た、または各水深毎の温度を極めて短時間に測定できる
ようにした水中温度測定方法を提供することにある。
水深における水温を測定するために、そのつどウィンチ
などでワイヤの繰り出しあるいは巻き取りを行って水温
を測定していかなければならず、広範囲にわたって深度
方向の水温分布を測定するためには長時間を要するとい
う問題があった。 この発明の目的は、深度方向の水温
分布を船の航行にともない連続的に測定できるようにし
た、または各水深毎の温度を極めて短時間に測定できる
ようにした水中温度測定方法を提供することにある。
（ｄ）課題を解決するための手段
この発明の水中温度測定方法は、温度に応じて伝送パラ
メータの変化する光ファイバを水中に投入し、この光フ
ァイバの一端から光パルスを入光させるとともに、前記
光ファイバからの戻り光を受光し、伝送パラメータの変
化による戻り光の変化および光パルスの入光から戻り光
の受光までの時間経過により、光ファイバの各位置の温
度を求めることを特徴としている。
メータの変化する光ファイバを水中に投入し、この光フ
ァイバの一端から光パルスを入光させるとともに、前記
光ファイバからの戻り光を受光し、伝送パラメータの変
化による戻り光の変化および光パルスの入光から戻り光
の受光までの時間経過により、光ファイバの各位置の温
度を求めることを特徴としている。
ｔｅ１作用
この発明の水中温度測定方法においては、温度に応じて
伝送パラメータの変化する光ファイバが用いられる。こ
の光ファイバは温度変化によってファイバ中のたとえば
レイリー散乱係数に変化が生じ、この変化に応じて光が
散乱し、その散乱光がファイバの入光側に戻る。温度に
よって戻り光の強度が変わる場合、戻り光の強度を測定
することによって温度を求めることができる。また、光
ファイバに対する光パルスの入光から戻り光の受光まで
の時間経過によって光ファイバの一端から光フアイバ内
の散乱の生じた箇所までの距離を求めることができ、こ
れにより各水深における温度を求めることができる。
伝送パラメータの変化する光ファイバが用いられる。こ
の光ファイバは温度変化によってファイバ中のたとえば
レイリー散乱係数に変化が生じ、この変化に応じて光が
散乱し、その散乱光がファイバの入光側に戻る。温度に
よって戻り光の強度が変わる場合、戻り光の強度を測定
することによって温度を求めることができる。また、光
ファイバに対する光パルスの入光から戻り光の受光まで
の時間経過によって光ファイバの一端から光フアイバ内
の散乱の生じた箇所までの距離を求めることができ、こ
れにより各水深における温度を求めることができる。
上述のように、光ファイバに対する光パルスの入光から
すべての戻り光を受光するまでに要する時間はごく短時
間であり、しかも光ファイバを上下動させる必要がない
ため、水中の深度方向における温度分布を連続的に測定
することができる。
すべての戻り光を受光するまでに要する時間はごく短時
間であり、しかも光ファイバを上下動させる必要がない
ため、水中の深度方向における温度分布を連続的に測定
することができる。
また、各水深毎の温度を瞬時に求めることが可能となる
。
。
（ｆ）実施例
この発明の第１の実施例である水中温度測定装置のブロ
ック図を第１図に示す。第１図において１２は温度に応
じて伝送パラメータの変化する温度センサ用光ファイバ
であり、終端におもり１３を設けている。ただし光フア
イバ自体に張力が加わらぬように、鋼線に対し光ファイ
バをコイル状に巻回し、鋼線の先端におもりを取り付け
ている、また温度センサ用光ファイバに過大な水圧が加
わらぬように、被覆を施している。なお、このような光
ファイバはゲルマニウムのドープ量の多い石英系ファイ
バとして知られている。この光ファイバ１２は例えば船
尾から海中に投入され、船の航行速度とおもり１３の重
量とによりほぼ定まる傾斜角で海中を平行移動する。光
パルス発生器ｌはパルスレーザ発生装置などから構成さ
れ、タイミング制御回路９からのタイミング信号に応じ
て一定強度一定パルス幅の光パルスを発生する。１１は
ハーフミラ−であり、光パルスはこれを通過して光ファ
イバ１２の一端から入光する。光ファイバ１２からの戻
り光はハーフミラ−１１に反射して受光器２へ導かれる
。受光器２は戻り光を受光して、その光強度に応じた信
号を発生する。Ａ−Ｄコンバータ３はこれをディジタル
コードに変換してメモリ４へ順次書き込む。時間カウン
タ５はタイミング制御回路９から出力されるスタートパ
ルスからカウントを開始し、メモリ４の書き込みアドレ
スを順次発生する。このようにして光パルスの発射から
の時間経過に伴う戻り光の強度データ列をメモリ４に求
める。
ック図を第１図に示す。第１図において１２は温度に応
じて伝送パラメータの変化する温度センサ用光ファイバ
であり、終端におもり１３を設けている。ただし光フア
イバ自体に張力が加わらぬように、鋼線に対し光ファイ
バをコイル状に巻回し、鋼線の先端におもりを取り付け
ている、また温度センサ用光ファイバに過大な水圧が加
わらぬように、被覆を施している。なお、このような光
ファイバはゲルマニウムのドープ量の多い石英系ファイ
バとして知られている。この光ファイバ１２は例えば船
尾から海中に投入され、船の航行速度とおもり１３の重
量とによりほぼ定まる傾斜角で海中を平行移動する。光
パルス発生器ｌはパルスレーザ発生装置などから構成さ
れ、タイミング制御回路９からのタイミング信号に応じ
て一定強度一定パルス幅の光パルスを発生する。１１は
ハーフミラ−であり、光パルスはこれを通過して光ファ
イバ１２の一端から入光する。光ファイバ１２からの戻
り光はハーフミラ−１１に反射して受光器２へ導かれる
。受光器２は戻り光を受光して、その光強度に応じた信
号を発生する。Ａ−Ｄコンバータ３はこれをディジタル
コードに変換してメモリ４へ順次書き込む。時間カウン
タ５はタイミング制御回路９から出力されるスタートパ
ルスからカウントを開始し、メモリ４の書き込みアドレ
スを順次発生する。このようにして光パルスの発射から
の時間経過に伴う戻り光の強度データ列をメモリ４に求
める。
ここで、光パルス発生器ｌによって光ファイバの一端か
ら光パルスを入光させたのち、受光器２から受ける戻り
光の強度すなわち散乱強度の時間経過に伴う変化は例え
ば第２図に示すようになることが知られている。光ファ
イバの全光路が均一温度であれば、全体に散乱強度は小
さく、遠方で散乱した戻り光であるほどその強度は低（
なる。
ら光パルスを入光させたのち、受光器２から受ける戻り
光の強度すなわち散乱強度の時間経過に伴う変化は例え
ば第２図に示すようになることが知られている。光ファ
イバの全光路が均一温度であれば、全体に散乱強度は小
さく、遠方で散乱した戻り光であるほどその強度は低（
なる。
従って戻り光の強度は時間経過に伴い一定の関数曲線に
従って減少していくやところが光ファイバに温度分布が
あれば、その温度変化点において散乱強度が増大または
減少するため、図中ＡまたはＢで示すように戻り光の強
度に変化が生じる。また、戻り光の強度が変化する時間
は光ファイバの一端から温度変化点までの光フアイバ上
での距離に比例する。
従って減少していくやところが光ファイバに温度分布が
あれば、その温度変化点において散乱強度が増大または
減少するため、図中ＡまたはＢで示すように戻り光の強
度に変化が生じる。また、戻り光の強度が変化する時間
は光ファイバの一端から温度変化点までの光フアイバ上
での距離に比例する。
さて、第１図に示す温度計算回路６はタイミング制御回
路９から出力される温度計算開始信号に基づき、メモリ
４のデータを読み出し、時間経過に伴う散乱光の強度変
化によって光ファイバの各点における温度を求める。こ
の温度の検出は、上述のように、戻り光の散乱強度から
知ることができる。散乱強度は温度変位に対応するから
、散乱強度から温度変位を求めることができ、演算した
温度変位を基準温度に積算することにより、その散乱点
の水温を知ることができる。基準温度は温度変位の対象
となった深度の水温を用いることができる。また、散乱
強度の算出にあたっては、第２図の特性曲線から理解で
きるように、各深度に応じた減衰補正が必要なことはい
うまでもない。
路９から出力される温度計算開始信号に基づき、メモリ
４のデータを読み出し、時間経過に伴う散乱光の強度変
化によって光ファイバの各点における温度を求める。こ
の温度の検出は、上述のように、戻り光の散乱強度から
知ることができる。散乱強度は温度変位に対応するから
、散乱強度から温度変位を求めることができ、演算した
温度変位を基準温度に積算することにより、その散乱点
の水温を知ることができる。基準温度は温度変位の対象
となった深度の水温を用いることができる。また、散乱
強度の算出にあたっては、第２図の特性曲線から理解で
きるように、各深度に応じた減衰補正が必要なことはい
うまでもない。
このような減衰補正を行うこと自体は公知であるまた、
温度計算回路６はさらに傾斜角検出器１０から与えられ
る光ファイバの傾斜角θによって各水深における温度に
換算して表示制御回路７内の表示用メモリにデータを書
き込む０表示制御回路７は表示用メモリの内容から表示
信号を発生して表示器８に各水深における温度を表示す
る。
温度計算回路６はさらに傾斜角検出器１０から与えられ
る光ファイバの傾斜角θによって各水深における温度に
換算して表示制御回路７内の表示用メモリにデータを書
き込む０表示制御回路７は表示用メモリの内容から表示
信号を発生して表示器８に各水深における温度を表示す
る。
この発明の第２の実施例である水中温度測定装置のブロ
ック図を第３図に示す。第１図に示した構成と異なる点
は、光ファイバ１２が実際には海中で直線状とならずに
特定の曲線を描くことを考慮して、その補正を正確に行
うようにしていることである。第３図において１５は、
その内部に水圧計または超音波水位計を内蔵させたデプ
レソサである。この水圧計または超音波水位計はデプレ
ッサ１５の水深を計測し、光ファイバ１４を介して船上
へ水深データを伝送する。ファイバたわみデータメモリ
１７はデブレソサの水深による光ファイバのたわみ形状
を表すデータを記憶するメモリであり、水深演算回路１
６は光ファイバ１４を介して送られてきたデプレッサの
水深データとファイバたわみデータメモリ１７の内容と
に基づいて温度測定用の光ファイバ１２の一端からの距
離に対する水深を求める。温度計算回路６はメモリ４に
求められた時間経過に伴う戻り光の強度データ列から光
フアイバ上の各点における温度を求めるとともに、水深
演算回路１６により求められたデータに基づいて実際の
各水深における温度に変換する・その他の各部は第１図
に示したものと同様である。
ック図を第３図に示す。第１図に示した構成と異なる点
は、光ファイバ１２が実際には海中で直線状とならずに
特定の曲線を描くことを考慮して、その補正を正確に行
うようにしていることである。第３図において１５は、
その内部に水圧計または超音波水位計を内蔵させたデプ
レソサである。この水圧計または超音波水位計はデプレ
ッサ１５の水深を計測し、光ファイバ１４を介して船上
へ水深データを伝送する。ファイバたわみデータメモリ
１７はデブレソサの水深による光ファイバのたわみ形状
を表すデータを記憶するメモリであり、水深演算回路１
６は光ファイバ１４を介して送られてきたデプレッサの
水深データとファイバたわみデータメモリ１７の内容と
に基づいて温度測定用の光ファイバ１２の一端からの距
離に対する水深を求める。温度計算回路６はメモリ４に
求められた時間経過に伴う戻り光の強度データ列から光
フアイバ上の各点における温度を求めるとともに、水深
演算回路１６により求められたデータに基づいて実際の
各水深における温度に変換する・その他の各部は第１図
に示したものと同様である。
この発明の第３の実施例である水中温度測定装置のブロ
ック図を第４図に示す。この例ではデプレッサ１９内に
は特にデプレッサの水深を求めるセンサを設けず、これ
に代えてデータ伝送用光ファイバ１８に複数の水圧計２
０ａ、２０ｂ、２０Ｃ・・・を接続して、各水圧計から
時分割で水圧データを順次船上機へ送るようにしている
。データ受信制御回路２１は光ファイバ１８にリンクさ
れている複数の水圧計２０ ａ、 ２０ ｂ、 ２
０ ｃ・・・から時分割で水圧データを受は取り、水圧
データメモリ２２へ書き込む。温度計算回路６はメモリ
４からデータを読み出すとともに、水圧データメモリ２
２の内容に基づいて、前述した第２の実施例の場合と同
様に各水深おける温度を求める。なお、この第３の実施
例では複数の水圧計を鋼線に沿って固定すること等によ
ってデータ伝送用光ファイバ１８に過大な張力がかから
ぬようにする必要がある。
ック図を第４図に示す。この例ではデプレッサ１９内に
は特にデプレッサの水深を求めるセンサを設けず、これ
に代えてデータ伝送用光ファイバ１８に複数の水圧計２
０ａ、２０ｂ、２０Ｃ・・・を接続して、各水圧計から
時分割で水圧データを順次船上機へ送るようにしている
。データ受信制御回路２１は光ファイバ１８にリンクさ
れている複数の水圧計２０ ａ、 ２０ ｂ、 ２
０ ｃ・・・から時分割で水圧データを受は取り、水圧
データメモリ２２へ書き込む。温度計算回路６はメモリ
４からデータを読み出すとともに、水圧データメモリ２
２の内容に基づいて、前述した第２の実施例の場合と同
様に各水深おける温度を求める。なお、この第３の実施
例では複数の水圧計を鋼線に沿って固定すること等によ
ってデータ伝送用光ファイバ１８に過大な張力がかから
ぬようにする必要がある。
温度センサ用光ファイバの水中における形状による補正
を行うその他の方法として、温度センサ用光ファイバと
ともに圧力センサ用光フアイバをｗ４線などに沿って一
体化し、これを水中に投入してもよい。この場合、圧力
センサ用光フアイバは圧力に応じて伝送パラメータの変
化する光ファイバを用い、各部にかかる圧力に応じて前
述した温度測定の場合とほぼ同様にして光フアイバ各点
における圧力を求める。その際圧力センサ用光フアイバ
には温度による影響を受けないように断熱被覆を施すこ
とが望ましい。
を行うその他の方法として、温度センサ用光ファイバと
ともに圧力センサ用光フアイバをｗ４線などに沿って一
体化し、これを水中に投入してもよい。この場合、圧力
センサ用光フアイバは圧力に応じて伝送パラメータの変
化する光ファイバを用い、各部にかかる圧力に応じて前
述した温度測定の場合とほぼ同様にして光フアイバ各点
における圧力を求める。その際圧力センサ用光フアイバ
には温度による影響を受けないように断熱被覆を施すこ
とが望ましい。
なお、各実施例では温度センサ用光ファイバの水中にお
ける形態による影響を除去するように構成したが、同光
ファイバを水中に垂下させて用いる場合には、このよう
な補正は不要であり、時間経過に伴う戻り光の強度変化
のデータから直接深度方向の温度分布を求めればよい。
ける形態による影響を除去するように構成したが、同光
ファイバを水中に垂下させて用いる場合には、このよう
な補正は不要であり、時間経過に伴う戻り光の強度変化
のデータから直接深度方向の温度分布を求めればよい。
（ｇ）発明の効果
以上のようにこの発明によれば、光ファイバを水中に投
入した状態のまま各水深における温度を測定することが
でき、しかもごく短時間に温度測定用データを取り込む
ことができるため、広範囲にわたって深度方向における
温度分布を短時間に測定することができる。
入した状態のまま各水深における温度を測定することが
でき、しかもごく短時間に温度測定用データを取り込む
ことができるため、広範囲にわたって深度方向における
温度分布を短時間に測定することができる。
第１図はこの発明の第１の実施例に係る水中温度測定装
置のブロック図である。第２図は同装置における受光器
の信号変化を示す図である。第３図および第４図はこの
発明の第２および第３の実施例に係る水中温度測定装置
のブロック図である１１−ハーフミラ− １２−温度センサ用光ファイバ。
置のブロック図である。第２図は同装置における受光器
の信号変化を示す図である。第３図および第４図はこの
発明の第２および第３の実施例に係る水中温度測定装置
のブロック図である１１−ハーフミラ− １２−温度センサ用光ファイバ。
Claims (1)
- （１）温度に応じて伝送パラメータの変化する光ファイ
バを水中に投入し、この光ファイバの一端から光パルス
を入光させるとともに、前記光ファイバからの戻り光を
受光し、伝送パラメータの変化による戻り光の変化およ
び光パルスの入光から戻り光の受光までの時間経過によ
り、光ファイバの各位置の温度を求めることを特徴とす
る水中温度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1063188A JPH02240533A (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 水中温度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1063188A JPH02240533A (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 水中温度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02240533A true JPH02240533A (ja) | 1990-09-25 |
Family
ID=13222006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1063188A Pending JPH02240533A (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 水中温度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02240533A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09210741A (ja) * | 1996-01-31 | 1997-08-15 | Agency Of Ind Science & Technol | 水温による汽水域塩分層の動態観測方法 |
| JPH09210740A (ja) * | 1996-01-31 | 1997-08-15 | Nec Corp | 海底観測システム |
| WO2023195158A1 (ja) * | 2022-04-08 | 2023-10-12 | 日本電信電話株式会社 | 熱変換システム及び熱変換方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS57113327A (en) * | 1980-12-29 | 1982-07-14 | Osaka Gas Co Ltd | Low temperature position detecting system by optical fiber |
| JPS61270632A (ja) * | 1985-05-25 | 1986-11-29 | Hitachi Cable Ltd | 光ファイバ形温度分布計測装置 |
| JPS63138225A (ja) * | 1986-11-29 | 1988-06-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 液化ガスタンクの温度モニタ方法 |
| JPS6461622A (en) * | 1987-09-01 | 1989-03-08 | Fujikura Ltd | Temperature measuring instrument |
| JPH02179429A (ja) * | 1988-12-29 | 1990-07-12 | Fujikura Ltd | 海中聴音装置 |
-
1989
- 1989-03-14 JP JP1063188A patent/JPH02240533A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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