JPH0258575B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、測温素子として温度変化に対して開
口数が変化する光フアイバを用いた温度測定装置
に関するものである。

以下に光フアイバを用いた温度測定装置につい
て説明する。

以下に図を用いて本発明を詳細に説明する。第
１図は光フアイバの構造である。本図において１
はコア、２はクラツドである。ここでコアの屈折
率をn₁、クラツドの屈折率をn₂とすれば、n₁＞n₂
の関係にあるとき光はコア１、クラツド２の境界
面で反射され伝送される。ここで上述した開口数
について説明する。第２図、第３図は開口数の説
明図である。両図においてθmaxは最大受光角、
θ′は入射角を示す。なお第１図と同一番号は同一
部位を示す。開口数は光フアイバの受光角度の指
標として用いられるもので第１式で表わされる。

第１式においてθmaxは最大受光角を示し、開
口数が大きい程、最大受光角θmaxは大きくな
る。したがつて最大受光角θmaxより大きい受光
角θ′で入射した破線で示す光は、コア１、クラツ
ド２の境界面で反射されず光フアイバの外部に漏
れてしまう。第１式に示すように開口数はコア１
とクラツド２の屈折率の差だけによつて定まるの
で、温度に対応してコア１とクラツド２の屈折率
の差が変化する光フアイバは、温度によつて開口
数が変化する。従つてこのようなフアイバは、温
度によつて光フアイバに入射される光量が変化す
るので、光フアイバの一部分において温度変化が
あつた場合それに応じて温度変化のあつた部分の
光フアイバへの光の入射量がかわり出力光の強度
が変化するので測温素子として使用できる。

しかしながら通常の光フアイバは、コアとクラ
ツドの屈折率の温度変化の差は少なく、測温感度
は余り高くない。そして、感度を高めるためには
光フアイバを長くする必要があつた。

本発明は上記の欠点を除去し、光フアイバが短
くても感度の良い温度測定装置を提供することを
目的とする。

上記目的は本発明によれば、コアに石英又は多
成分ガラスを、クラツドにシリコン樹脂を使用し
た光フアイバと、該光フアイバの一端に設けられ
た光源と、該光フアイバの他端に設けられた全反
射手段と、該光源の出力強度と、該全反射手段に
より該光フアイバの他端にて反射され一端にて受
信された反射光強度とにより該光フアイバの伝達
損失を測定する光検出器とを備え、該光検出器に
より検出した光フアイバの伝送損失から該光フア
イバ雰囲気中の温度を測定することを特徴とする
光フアイバを用いた温度測定装置により達成され
る。

以下に本発明を詳細に説明する。本発明におい
ては、コア１には石英又は多成分ガラスを使用
し、クラツド２には屈折率が温度に対して急激に
変化するシリコン樹脂等の材料を使用した。この
ようなコア１の屈折率の温度変化に対してクラツ
ド２の屈折率の温度変化が大きい光フアイバの出
力光強度の温度特性を第４図に示す。本図におい
て、ａはシリコン樹脂クラツドフアイバ、Ｂはア
クリル樹脂クラツドフアイバ、ｃはガラス製フア
イバについて示した。本図に示すようにシリコン
樹脂クラツドフアイバは、コア１である石英の屈
折率の温度変化に対し、クラツド２であるシリコ
ンの屈折率の温度変化が大きいため、温度が低く
なると急激に開口数が小さくなるので、測温部分
に入射される光量が少なくなり出力光の強度が減
少する。従つて上述の光フアイバを被測定物に接
触し、光を入射し、出力光の強度を測定すること
により温度を測定できる。

第５図は本発明実施例である。本図において、
３は光源、４は光パワーモニタ、５は光検出器、
６は光フアイバ、７は被測温領域、８はハーフミ
ラー、９は比較器、１０は反射膜である。

光源３からでた光は、ハーフミラー８により光
パワーモニタ４と光フアイバ６に入射される。反
射膜１０で反射された光はハーフミラーによりパ
ワーモニタ５に入射される。被測温領域７内の温
度により出力光の強度は変化するので、光パワー
モニタ４と光検出器５への入力光の強度を比較器
９で比較することにより被測温領域７の温度を知
ることができる。

本実施例においては入射光が測温領域を往復す
ることになるので単位温度あたりの出力光の強度
の変化が、光フアイバを１回のみ通過する場合の
２倍になり、より感度の高い温度測定装置を得ら
れる。

さらに、光フアイバ６中で屈折率が変化すると
その点で反射が生じ入射口に戻つてくる光がある
のでフオトロケータによりこの光が戻つてくるま
で時間を検出すれば、どこで温度変化があつたの
かを知ることができる。

以上説明したように本発明によれば、光フアイ
バ６全体が測温素子となり、出力光の変化は測温
部の光フアイバの開口数の変化によるものであり
光フアイバ６の長さは依存しないので測定物の大
きさに関係なく広範囲にわたり温度測定が可能で
あり、フオルトケータを用いることによつて温度
変化のあつた位置を検出することも可能である。
さらに、本発明によれば、光フアイバの他端に全
反射手段を設けたため、光フアイバ長を半分にで
き、且つ反射光の光強度により伝送損失を測定す
るため、温度変化に対する光強度の変化が２倍に
増幅されることによつて、それだけ測定精度も増
すという効果がある。また測温部には全く電気を
使用しないので高電場下、高磁場下においても使
用可能で、引火性の物体、雰囲気の温度測定も安
全に行うことができる。また温度検出器として使
用しない部分は通常の通信線路として使用できる
ので温度を遠隔監視することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は光フアイバの構造、第２，３図は開口
数の説明図、第４図は本発明にかかる光フアイバ
の出力光強度の温度特性、第５図は本発明の一実
施例を示す図である。 ３……光源、４……光パワーモニタ、５……光
検出器、６……光フアイバ、７……被測温領域、
８……ハーフミラー、９……比較器、１０……反
射膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コアに石英又は多成分ガラスを、クラツドに
   シリコン樹脂を使用した光フアイバと、 該光フアイバの一端に設けられた光源と、 該光フアイバの他端に設けられた全反射手段
   と、 該光源の出力光強度と、該全反射手段により該
   光フアイバの他端にて反射され一端にて受信され
   た反射光強度とにより該光フアイバの伝送損失を
   測定する光検出器とを備え、 該光検出器により検出した光フアイバの伝送損
   失から該光フアイバ雰囲気中の温度を測定するこ
   とを特徴とする光フアイバを用いた温度測定装
   置。