JPH03185322A - 光ファイバ式温度分布測定装置 - Google Patents
光ファイバ式温度分布測定装置Info
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- JPH03185322A JPH03185322A JP1324777A JP32477789A JPH03185322A JP H03185322 A JPH03185322 A JP H03185322A JP 1324777 A JP1324777 A JP 1324777A JP 32477789 A JP32477789 A JP 32477789A JP H03185322 A JPH03185322 A JP H03185322A
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- optical fiber
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 abstract description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 5
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- 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
この発明は、光ファイバを使用し、その長さ方向での温
度分布を測定する光ファイバ式温度分布測定装置に関す
る。
度分布を測定する光ファイバ式温度分布測定装置に関す
る。
光ファイバの一部を暖めると、その温度上昇した部分で
のラマン散乱光が増大する。そこで、光ファイバの一端
からパルス光を入射し、その一端に戻ってくるラマン後
方散乱光の成分（ストークス光及び反ストークス光）を
取り出せば、その強度によりその温度が計測される。ま
たパルス光の入射から後方散乱光が戻ってくるまでの時
間により温度上昇した位置が計測されることになる。そ
こで、時間軸に対してラマン後方散乱光の強度の分布を
求めれば、光ファイバの長さ方向での温度分布を求める
ことができる。 このラマン散乱を利用した光ファイバ式温度分布測定装
置は、従来、第３図のように槽底されている。第３図に
おいて、駆動回路１はトリガ信号に応じて半導体レーザ
２をパルス駆動し、そこから発生したパルスレーザが分
光器３を経てセンシング用の光ファイバ４の一端に入射
される。このセンシング用の光ファイバ４の一端に戻っ
てきた後方散乱光のうち、ラマン散乱光成分であるスト
ークス光と反スト−クス光とが分光器３によって分光さ
れ、受光素子５１．５２にそれぞれ入射させられる。こ
の受光素子５１．５２の出力はそれぞれアナログアンプ
６１．６２によって増幅された後、デジタル平均化回路
７に送られる。このデジタル平均化回路７及び上記の駆
動回路１は制御回路８によって制御されており、このパ
ルスレーザ入射、及びストークス光・反ストークス光の
検出が繰り返し行われ、微弱なストークス光・反ストー
クス光出力をＡ／Ｄ変換した上で加算平均し５Ｓ／Ｎ比
を高めるようにしている。こうして平均化された出力は
コンピュータ９に送られ、時間軸方向に展開され、第４
図のような時間軸に対する光強度の分布データを得る。 この時間軸は、パルスレーザをセンシング用の光ファイ
バ４の一端に入射してからラマン後方散乱光がその一端
に戻ってくるまでの時間であり、光ファイバ４の長さ方
向に対応する。そのため、センシング用の光ファイバ４
の長だ方向での温度分布を求めることができる。
のラマン散乱光が増大する。そこで、光ファイバの一端
からパルス光を入射し、その一端に戻ってくるラマン後
方散乱光の成分（ストークス光及び反ストークス光）を
取り出せば、その強度によりその温度が計測される。ま
たパルス光の入射から後方散乱光が戻ってくるまでの時
間により温度上昇した位置が計測されることになる。そ
こで、時間軸に対してラマン後方散乱光の強度の分布を
求めれば、光ファイバの長さ方向での温度分布を求める
ことができる。 このラマン散乱を利用した光ファイバ式温度分布測定装
置は、従来、第３図のように槽底されている。第３図に
おいて、駆動回路１はトリガ信号に応じて半導体レーザ
２をパルス駆動し、そこから発生したパルスレーザが分
光器３を経てセンシング用の光ファイバ４の一端に入射
される。このセンシング用の光ファイバ４の一端に戻っ
てきた後方散乱光のうち、ラマン散乱光成分であるスト
ークス光と反スト−クス光とが分光器３によって分光さ
れ、受光素子５１．５２にそれぞれ入射させられる。こ
の受光素子５１．５２の出力はそれぞれアナログアンプ
６１．６２によって増幅された後、デジタル平均化回路
７に送られる。このデジタル平均化回路７及び上記の駆
動回路１は制御回路８によって制御されており、このパ
ルスレーザ入射、及びストークス光・反ストークス光の
検出が繰り返し行われ、微弱なストークス光・反ストー
クス光出力をＡ／Ｄ変換した上で加算平均し５Ｓ／Ｎ比
を高めるようにしている。こうして平均化された出力は
コンピュータ９に送られ、時間軸方向に展開され、第４
図のような時間軸に対する光強度の分布データを得る。 この時間軸は、パルスレーザをセンシング用の光ファイ
バ４の一端に入射してからラマン後方散乱光がその一端
に戻ってくるまでの時間であり、光ファイバ４の長さ方
向に対応する。そのため、センシング用の光ファイバ４
の長だ方向での温度分布を求めることができる。
しかしながら、このラマン後方散乱を利用した光ファイ
バ式温度分布測定装置では、その原理から光ファイバの
長さ方向各点間での温度差を検知することはできるが、
その各点での絶対温度を検知することは難しい。そのた
め絶対温度を知るには、従来では、センシング用の光フ
ァイバの適当なある点での温度を棒状温度計や熱電対等
で測定し、その点の温度から他の点の温度を計算するこ
とが必要となり、煩雑なものとなっている。 また、ラマン後方散乱光の強度はきわめて微弱であるた
め、受光素子出力を増幅するアンプの増幅率をあげる必
要があるが、そうすると、第４図に示すように信号波形
の立上り部にアンプの過渡現象による振動（ハンチング
）が発生し易く、この過渡現象が現れる領域では正しく
温度測定できないという問題がある。 この発明は、煩雑な作業なしに絶対温度の測定ができる
とともに、アンプの過渡現象によって影響を受けること
のない、光ファイバ式温度分布測定装置を提供すること
を目的とする。
バ式温度分布測定装置では、その原理から光ファイバの
長さ方向各点間での温度差を検知することはできるが、
その各点での絶対温度を検知することは難しい。そのた
め絶対温度を知るには、従来では、センシング用の光フ
ァイバの適当なある点での温度を棒状温度計や熱電対等
で測定し、その点の温度から他の点の温度を計算するこ
とが必要となり、煩雑なものとなっている。 また、ラマン後方散乱光の強度はきわめて微弱であるた
め、受光素子出力を増幅するアンプの増幅率をあげる必
要があるが、そうすると、第４図に示すように信号波形
の立上り部にアンプの過渡現象による振動（ハンチング
）が発生し易く、この過渡現象が現れる領域では正しく
温度測定できないという問題がある。 この発明は、煩雑な作業なしに絶対温度の測定ができる
とともに、アンプの過渡現象によって影響を受けること
のない、光ファイバ式温度分布測定装置を提供すること
を目的とする。
上記目的を遠戚するため、この発明による光ファイバ式
温度分布測定装置においては、パルス光を発生する手段
と、該パルス光が一端に入射されるセンシング用の光フ
ァイバと、この一端に戻ってきた後方散乱光のうちラマ
ン散乱光成分を取り出す分光手段と、該ラマン散乱光成
分の時間軸に対する強度を求める手段と、上記センシン
グ用の光ファイバの入射端側に挿入されたダミーの光フ
ァイバと、該ダミーの光ファイバの、センシング用の光
ファイバに近い付近の温度を計測する手段とが備えられ
ることが特徴となっている。
温度分布測定装置においては、パルス光を発生する手段
と、該パルス光が一端に入射されるセンシング用の光フ
ァイバと、この一端に戻ってきた後方散乱光のうちラマ
ン散乱光成分を取り出す分光手段と、該ラマン散乱光成
分の時間軸に対する強度を求める手段と、上記センシン
グ用の光ファイバの入射端側に挿入されたダミーの光フ
ァイバと、該ダミーの光ファイバの、センシング用の光
ファイバに近い付近の温度を計測する手段とが備えられ
ることが特徴となっている。
センシング用の光ファイバの入射端側にダミーの光ファ
イバが挿入される。そのため、アンプの過渡現象が現れ
る領域を、このダミーの光ファイバ部分とすることが可
能となり、センシング用の光ファイバのすべての領域で
正しい温度計測ができるようになる。 また、このダミーの光ファイバの、センシング用の光フ
ァイバに近い付近の温度が計測されるため、絶対温度の
測定もできる。
イバが挿入される。そのため、アンプの過渡現象が現れ
る領域を、このダミーの光ファイバ部分とすることが可
能となり、センシング用の光ファイバのすべての領域で
正しい温度計測ができるようになる。 また、このダミーの光ファイバの、センシング用の光フ
ァイバに近い付近の温度が計測されるため、絶対温度の
測定もできる。
つぎにこの発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。第１図において、駆動回路１はトリガ信号に
応じて半導体レーザ２をパルス駆動し、パルスレーザを
発生させる。このパルスレーザは分光器３を経てダミー
の光ファイバ１０を通った後、センシング用の光ファイ
バ４の一端に入射される。このダミーの光ファイバ１０
は適当なボビン等に巻かれて所定の長さとされており、
この巻かれた状態で本体ケース（図示しない）等の中に
納められる。 こうしてダミーの光ファイバ１０及びセンシング用の光
ファイバ４にパルスレーザが入射させられ、後方散乱光
が分光器３側に戻ってくる。この戻ってきた後方散乱光
のうち、ラマン散乱光成分であるストークス光と反スト
ークス光とが分光器３によって分光され、受光素子（フ
ォトダイオード等〉５１．５２にそれぞれ入射させられ
る。この受光素子５１．５２の出力はそれぞれアナログ
アンプ６１．６２によって増幅された後、デジタル平均
化回路７に送られる。このデジタル平均化間ｉ７及び上
記の駆動回路１は制御回路８によって制御されており、
このパルスレーザ入射、及びストークス光・反ストーク
ス光の検出が繰り返し行われ、微弱なストークス光・反
ストークス光出力をＡ／Ｄ変換した上で加算平均し、Ｓ
／Ｎ比を高めるようにしている。 こうして平均化されたラマン散乱光強度に関するデータ
はコンピュータ９に送られ、時間軸方向に展開され、第
２図のような時間軸に対する光強度の分布データが得ら
れる。この時間軸は、ダミーの光ファイバ１０の一端に
入射させられたパルスレーザがこのダミーの光ファイバ
１０及びセンシング用の光ファイバ４内に透過していく
ときに光ファイバ１０．４の各点で発生した後方散乱光
が再びこれらの光ファイバ４．１０を経てダミーの光フ
ァイバ１０の入射端側に戻ってくるまでの時間であり、
光ファイバ１０．４の長さ方向に対応する。そのため、
最初のＡ部分がダミーの光ファイバ１０に対応する部分
となり、Ｂ部分がセンシング用の光ファイバ４に対応す
る部分となる。 一方、ダミーの光ファイバ１０のセンシング用光ファイ
バ４に近い部分には、熱電対や白金測温体あるいはサー
ミスタなどの測温素子１１が取り付けられており、ダミ
ーの光ファイバ１０のこの部分の温度が測定されるよう
になっている。この測温素子１１も図示しない本体ケー
スの中に納められており、コンピュータ９に接続されて
、その部分の測定温度データがコンピュータ９に取り込
まれるようになっている。そのため、ダミーの光ファイ
バ１０の特定箇所における絶対温度が測定され（この温
度測定点を温度定点と呼ぶことにする）、それがコンピ
ュータ９に送られることにより、池の点での絶対温度の
測定が可能となる。すなわち、第２図の測定データ上で
の温度定点用のポイントがＰ点であるとすると、そのＰ
点での光強度と絶対温度との関係から、他の点での絶対
温度が求められることになる。 また、ダミーの光ファイバ１０の長さは、アナログアン
プ６１．６２での過渡現象が現れる領域に相当する長さ
よりも充分に長いものとしである。 すなわち、ダミーの光ファイバ１０の長さを、第２図の
Ａ部が過渡現象領域を含むような長さとしている。その
ため、センシング用の光ファイバ４の領域（つまり第２
図のＢ部分〉では、過渡現象の影響を受けることがなく
なり、センシング用光ファイバ４のすべての長さにおい
て正確な温度測定を行うことが可能となる。なお、上記
の温度定点用ポイントＰはこの過渡現象領域を避けるよ
う設定することが望ましい。 【発明の効果］ この発明の光ファイバ式温度分布測定装置によれば、煩
雑な作業なしに絶対温度の測定ができるとともに、アン
プの過渡現象に影響されずにセンシング用の光ファイバ
のすべての領域で正しい温度計測ができるようになる。
説明する。第１図において、駆動回路１はトリガ信号に
応じて半導体レーザ２をパルス駆動し、パルスレーザを
発生させる。このパルスレーザは分光器３を経てダミー
の光ファイバ１０を通った後、センシング用の光ファイ
バ４の一端に入射される。このダミーの光ファイバ１０
は適当なボビン等に巻かれて所定の長さとされており、
この巻かれた状態で本体ケース（図示しない）等の中に
納められる。 こうしてダミーの光ファイバ１０及びセンシング用の光
ファイバ４にパルスレーザが入射させられ、後方散乱光
が分光器３側に戻ってくる。この戻ってきた後方散乱光
のうち、ラマン散乱光成分であるストークス光と反スト
ークス光とが分光器３によって分光され、受光素子（フ
ォトダイオード等〉５１．５２にそれぞれ入射させられ
る。この受光素子５１．５２の出力はそれぞれアナログ
アンプ６１．６２によって増幅された後、デジタル平均
化回路７に送られる。このデジタル平均化間ｉ７及び上
記の駆動回路１は制御回路８によって制御されており、
このパルスレーザ入射、及びストークス光・反ストーク
ス光の検出が繰り返し行われ、微弱なストークス光・反
ストークス光出力をＡ／Ｄ変換した上で加算平均し、Ｓ
／Ｎ比を高めるようにしている。 こうして平均化されたラマン散乱光強度に関するデータ
はコンピュータ９に送られ、時間軸方向に展開され、第
２図のような時間軸に対する光強度の分布データが得ら
れる。この時間軸は、ダミーの光ファイバ１０の一端に
入射させられたパルスレーザがこのダミーの光ファイバ
１０及びセンシング用の光ファイバ４内に透過していく
ときに光ファイバ１０．４の各点で発生した後方散乱光
が再びこれらの光ファイバ４．１０を経てダミーの光フ
ァイバ１０の入射端側に戻ってくるまでの時間であり、
光ファイバ１０．４の長さ方向に対応する。そのため、
最初のＡ部分がダミーの光ファイバ１０に対応する部分
となり、Ｂ部分がセンシング用の光ファイバ４に対応す
る部分となる。 一方、ダミーの光ファイバ１０のセンシング用光ファイ
バ４に近い部分には、熱電対や白金測温体あるいはサー
ミスタなどの測温素子１１が取り付けられており、ダミ
ーの光ファイバ１０のこの部分の温度が測定されるよう
になっている。この測温素子１１も図示しない本体ケー
スの中に納められており、コンピュータ９に接続されて
、その部分の測定温度データがコンピュータ９に取り込
まれるようになっている。そのため、ダミーの光ファイ
バ１０の特定箇所における絶対温度が測定され（この温
度測定点を温度定点と呼ぶことにする）、それがコンピ
ュータ９に送られることにより、池の点での絶対温度の
測定が可能となる。すなわち、第２図の測定データ上で
の温度定点用のポイントがＰ点であるとすると、そのＰ
点での光強度と絶対温度との関係から、他の点での絶対
温度が求められることになる。 また、ダミーの光ファイバ１０の長さは、アナログアン
プ６１．６２での過渡現象が現れる領域に相当する長さ
よりも充分に長いものとしである。 すなわち、ダミーの光ファイバ１０の長さを、第２図の
Ａ部が過渡現象領域を含むような長さとしている。その
ため、センシング用の光ファイバ４の領域（つまり第２
図のＢ部分〉では、過渡現象の影響を受けることがなく
なり、センシング用光ファイバ４のすべての長さにおい
て正確な温度測定を行うことが可能となる。なお、上記
の温度定点用ポイントＰはこの過渡現象領域を避けるよ
う設定することが望ましい。 【発明の効果］ この発明の光ファイバ式温度分布測定装置によれば、煩
雑な作業なしに絶対温度の測定ができるとともに、アン
プの過渡現象に影響されずにセンシング用の光ファイバ
のすべての領域で正しい温度計測ができるようになる。
第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は同
実施例における測定データを示すグラフ、第３図は従来
例のブロック図、第４図は従来例における測定データを
示すグラフである。 １・・・駆動回路、２・・・半導体レーザ、３・・・分
光器、４・・・センシング用光ファイバ、５１．５２・
・・受光素子、６１．６２・・・アナログアンプ、７・
・・デジタル平均化回路、８・・・制御回路、９・・・
コンピュータ、１０・・・ダミー光ファイバ、１１・・
・測温素子。
実施例における測定データを示すグラフ、第３図は従来
例のブロック図、第４図は従来例における測定データを
示すグラフである。 １・・・駆動回路、２・・・半導体レーザ、３・・・分
光器、４・・・センシング用光ファイバ、５１．５２・
・・受光素子、６１．６２・・・アナログアンプ、７・
・・デジタル平均化回路、８・・・制御回路、９・・・
コンピュータ、１０・・・ダミー光ファイバ、１１・・
・測温素子。
Claims (1)
- （１）パルス光を発生する手段と、該パルス光が一端に
入射されるセンシング用の光ファイバと、この一端に戻
ってきた後方散乱光のうちラマン散乱光成分を取り出す
分光手段と、該ラマン散乱光成分の時間軸に対する強度
を求める手段と、上記センシング用の光ファイバの入射
端側に挿入されたダミーの光ファイバと、該ダミーの光
ファイバの、センシング用の光ファイバに近い付近の温
度を計測する手段とを有することを特徴とする光ファイ
バ式温度分布測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1324777A JPH03185322A (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 光ファイバ式温度分布測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1324777A JPH03185322A (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 光ファイバ式温度分布測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03185322A true JPH03185322A (ja) | 1991-08-13 |
Family
ID=18169559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1324777A Pending JPH03185322A (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 光ファイバ式温度分布測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03185322A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62110160A (ja) * | 1985-08-20 | 1987-05-21 | ヨ−ク・リミテツド | 光学的時間領域反射測定 |
| JPS62226026A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-05 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 温度検出センサ− |
| JPH02145933A (ja) * | 1988-11-28 | 1990-06-05 | Hitachi Cable Ltd | 光ファイバ線状温度分布測定装置 |
-
1989
- 1989-12-14 JP JP1324777A patent/JPH03185322A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62110160A (ja) * | 1985-08-20 | 1987-05-21 | ヨ−ク・リミテツド | 光学的時間領域反射測定 |
| JPS62226026A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-05 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 温度検出センサ− |
| JPH02145933A (ja) * | 1988-11-28 | 1990-06-05 | Hitachi Cable Ltd | 光ファイバ線状温度分布測定装置 |
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