JPH03210440A - Plate-like fiber composite for optical fiber temperature sensor - Google Patents
Plate-like fiber composite for optical fiber temperature sensorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、光ファイバ温度センサ用面状ファイバ複合
体に関し、種々の形状の測温対象物の温度をも簡便に測
定できるようにしたものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a planar fiber composite for an optical fiber temperature sensor, which allows the temperature of objects of various shapes to be easily measured. It is.
［従来の技術］
分布型光ファイバ温度センサは、１本のセンサファイバ
によって、その長平方向の温度分布を検出できることか
ら、現在広く研究されている。[Prior Art] Distributed optical fiber temperature sensors are currently being widely studied because they can detect the temperature distribution in the longitudinal direction of a single sensor fiber.
したがってこのような光ファイバ温度センサを、長大な
建造物などの温度測定に適用した場合には、構造物の多
くの位置の局所的な温度を１本のセンサファイバで同時
に測定することができ、大きなメリットがある。Therefore, when such an optical fiber temperature sensor is applied to temperature measurement of a long building, etc., local temperatures at many positions of the structure can be measured simultaneously with one sensor fiber, There are big benefits.
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、この分布型光ファイバ温度センサでは、
特定の面の温度計測を行う場合、面の形状に合わせて１
本のセンサファイバを敷設しなくてはならないので、敷
設に手間がかかり、必ずしも使い易いものではなかった
。また測温対象物面が曲面であった場合、敷設の手間が
さらに大きくなる問題がある。[Problems to be solved by the invention] However, in this distributed optical fiber temperature sensor,
When measuring the temperature of a specific surface, select 1 according to the shape of the surface.
Since the actual sensor fiber must be installed, it takes time and effort to install it, and it is not necessarily easy to use. Furthermore, if the surface of the object to be measured is a curved surface, there is a problem in that the installation process becomes even more troublesome.
なお建築物の天井、床などは形や大きさなどが一定でな
いため、センサファイバの敷設に手間どるものの典型例
であり、また加熱配管の外面は曲面であるので、１本の
センサファイバの巻き付けは一層手間どるもので、配管
の敷設状況によっては取り付は不能な場合もあった。The ceilings and floors of buildings are not uniform in shape and size, so this is a typical example of a time-consuming installation of sensor fibers.Also, since the outer surface of the heating pipe is a curved surface, it is difficult to wrap a single sensor fiber around it. This was even more time-consuming, and installation was sometimes impossible depending on the state of the piping.
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので
あって、種々の形状の測定対象物にも容易に適用可能な
光ファイバ温度センサ用面状ファイバ複合体を提供する
ことを目的としている。The present invention was made in order to solve the above problems, and aims to provide a planar fiber composite for an optical fiber temperature sensor that can be easily applied to measurement objects of various shapes. .
「課題を解決するための手段］
この発明の請求項１記載の先ファイバ温度センサ用面状
ファイバ複合体は、長尺のセンサファイバの一部を変形
可能な支持部材上に密に配設してセンサ部としたことを
解決手段とし、さらにこの発明の請求項２記載の光ファ
イバ温度センサ用面状ファイバ複合体は、変形可能な支
持部材が格子状体であることを解決手段とした。"Means for Solving the Problems" A planar fiber composite for a fiber-end temperature sensor according to claim 1 of the present invention has a structure in which a part of a long sensor fiber is densely arranged on a deformable support member. In the planar fiber composite for an optical fiber temperature sensor according to claim 2 of the present invention, the deformable support member is a lattice-like body.
「作用コ
センサファイバを変形可能な支持部材上に密に配設して
光ファイバ温度センサ用面状ファイバ複合体としたので
、支持部材を測温対象物の形状に合わせて変形させるこ
とにより、測温対象物に簡単かつ迅速に面状ファイバ複
合体を取り付けることができる。"The working co-sensor fibers are densely arranged on a deformable support member to form a planar fiber composite for optical fiber temperature sensor. By deforming the support member to match the shape of the object to be measured, A planar fiber composite can be easily and quickly attached to an object to be measured.
また請求項２記載の光ファイバ温度センサ用面状ファイ
バ複合体にあっては、変形可能な支持部材として格子状
体を用いたので、面状ファイバ複合体をより容易に変形
させることができるとともに測温時の応答性を良好に保
つことかできる。Further, in the planar fiber composite for an optical fiber temperature sensor according to claim 2, since a lattice-like body is used as the deformable support member, the planar fiber composite can be more easily deformed. It is possible to maintain good responsiveness during temperature measurement.
以下、この発明の詳細な説明する。The present invention will be described in detail below.
第１図はこの発明の請求項１記載の光ファイバ温度セン
サ用面状ファイバ複合体（以下、単に面状ファイバ複合
体と称する。）の−例を示したものである。FIG. 1 shows an example of a planar fiber composite for an optical fiber temperature sensor (hereinafter simply referred to as a planar fiber composite) according to claim 1 of the present invention.
この面状ファイバ複合体Ｉは、変形可能な支持部材上に
センサファイバ３を配設してなるものである。This planar fiber composite I is formed by disposing sensor fibers 3 on a deformable support member.
支持部材はたとえば可撓性または伸縮性を有するシート
２からなるものであって、シート２を測温対象物の形状
に沿って変形させることにより、面状ファイバ複合体ｌ
を簡便かつ迅速に測温対象物に取り付けられるようにし
たものである。このシート２としては、可撓性または伸
縮性を有し、かつセンサファイバ３の応答性か低下しな
いように熱伝導率が大きな材料、好ましくは熱伝導率が
大きくかつ熱膨張率の小さな材料を用いることかできる
。これを例示すれば、可撓性または伸縮性を有するプラ
スチックやゴム等の高分子樹脂シートに酸化アルミニウ
ム粉末等のセラミックスを分散さ仕たちのや、アルミニ
ウムや鯛等の金属または合金板を可撓性を有する程度に
薄くしたものなどである。またシート２の厚さは、測温
時の応答性の低下、および可撓性または伸縮性の低下を
きたさないように、薄い方が好ましいが、シート２の機
械的強度などとの関係で適宜法められる。さらに面状フ
ァイバ複合体ｌの大きさは測温対象物の大きさにより適
宜選択することができる。The support member is made of, for example, a flexible or stretchable sheet 2, and by deforming the sheet 2 along the shape of the object to be measured, the planar fiber composite l
can be easily and quickly attached to the object to be measured. The sheet 2 is made of a material that is flexible or stretchable and has a high thermal conductivity so as not to reduce the responsiveness of the sensor fiber 3, preferably a material that has a high thermal conductivity and a small coefficient of thermal expansion. It can be used. Examples of this include ceramics such as aluminum oxide powder dispersed in a flexible or stretchable polymeric resin sheet such as plastic or rubber, or flexible metal or alloy plates such as aluminum or sea bream. For example, it can be thinned to the extent that it has properties. In addition, the thickness of the sheet 2 is preferably thin in order to avoid a decrease in responsiveness during temperature measurement and a decrease in flexibility or elasticity. It is lawful. Further, the size of the planar fiber composite 1 can be appropriately selected depending on the size of the object to be measured.
センサファイバ３はこのシート２の全面にほぼ均等に配
設されている。センサファイバ３は、その温度変化を導
波光の後方散乱光の振幅変化、位相変化、偏波面変化な
どとして検知するものであって、シングルモード型、マ
ルチモード型の石英系光ファイバなどであり、光ファイ
バ裸線、素線、心線のいずれであってもよい。また光フ
ァイバの被覆材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポ
リ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、テ
トラフロロエチレン（ＴＦＥ）等の高分子樹脂を用いる
ことができるほか、鋼、アルミニウム等の金属を用いる
こともできる。このセンサファイバ３は長尺であって、
その一部がシート２上に密に配設されており、その残部
かシート２より導き出されている。シート２上でのセン
サファイバ３の固定はロウ材、接着剤などによって行な
われる。センサファイバ３に固定される長さは、シート
２の大きさや検出装置の距離分解能などによって適宜変
化するが、通常は数十ｍ〜１００ｍ程度とされる。The sensor fibers 3 are arranged almost evenly over the entire surface of the sheet 2. The sensor fiber 3 detects the temperature change as an amplitude change, a phase change, a polarization plane change, etc. of the backscattered light of the guided light, and is a single-mode type or multi-mode type silica-based optical fiber, etc. The optical fiber may be a bare wire, a wire, or a cored wire. In addition, as coating materials for optical fibers, polymer resins such as polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), polypropylene (PP), and tetrafluoroethylene (TFE) can be used, as well as metals such as steel and aluminum. You can also use This sensor fiber 3 is long,
A part of it is densely arranged on the sheet 2, and the rest is led out from the sheet 2. The sensor fiber 3 is fixed on the sheet 2 using a brazing material, adhesive, or the like. The length fixed to the sensor fiber 3 varies depending on the size of the sheet 2, the distance resolution of the detection device, etc., but is usually about several tens of meters to 100 meters.
このような面状ファイバ複合体りを１本の長尺のセンサ
ファイバ３の任意の位置に作成し、面状ファイバ複合体
Ｉを面状の測温対象物の形状に合わせて湾曲あるいは伸
張させて取り付けることによって温度測定を行うことか
できる。ある一定間隔にて分布測定と面測定を行うには
、上記面状ファイバ複合体ｌを一定間隔毎にセンサファ
イバ３に複数個作成して面測定部とし、残りのセンサフ
ァイバ３を分布測定部とすることにより行うことができ
る。Such a planar fiber composite I is created at an arbitrary position on one long sensor fiber 3, and the planar fiber composite I is curved or stretched to match the shape of the planar temperature measurement object. Temperature measurements can be performed by attaching the In order to perform distribution measurement and surface measurement at certain regular intervals, a plurality of the above-mentioned planar fiber composites l are made on the sensor fiber 3 at regular intervals to form the surface measurement section, and the remaining sensor fibers 3 are used as the distribution measurement section. This can be done by doing this.
第２図はこの面状ファイバ複合体ｌを湾曲せしめて測温
対象物に取り付けたところを示したものである。このよ
うにこの発明の面状ファイバ複合体ｌを用いれば、凸部
を有する測温対象物の面にも容易かつ迅速に取り付ける
ことができる。FIG. 2 shows this planar fiber composite 1 curved and attached to an object to be measured. As described above, by using the planar fiber composite l of the present invention, it can be easily and quickly attached to the surface of an object to be temperature measured that has a convex portion.
第３図はこの発明の請求項２記載の光ファイバ温度セン
サの面状ファイバ複合体の一例を示したものである。第
３図に示した面状ファイバグ合体４が第１図および第２
図に示した請求項１記載の面状ファイバ複合体１と異な
るところは、変形可能な支持部材としての格子状体とし
て網状体５を用いたところである。FIG. 3 shows an example of a planar fiber composite of an optical fiber temperature sensor according to claim 2 of the present invention. The combined planar fiber bag 4 shown in FIG.
The difference from the planar fiber composite body 1 according to claim 1 shown in the figure is that a mesh body 5 is used as a lattice body as a deformable support member.
この網状体５は、上記シート２と同様に変形可能なもの
であって、センサファイバ３の応答性が低下しないよう
に熱伝導率が大きな材料、好ましくは熱伝導率か大きく
かつ熱膨張率の小さな材料、たとえば高分子繊維や、ア
ルミニウム線やＳＵＳ鋼線、プラスチック線、さらには
亜鉛メツキを施した鋼線等の金属線材を、網状に構成し
てなるものである。網状体５を構成する繊維あるいは線
材の太さは、測温時の応答性の低下および、可撓性また
は伸縮性の低下をきたさないように、細い方が好ましい
が、網状体５の機械的強度などとの関係で適宜法められ
る。さらに面状ファイバ複合体４の大きさは測温対象物
の大きさにより適宜選択することができ、数ｃｍのもの
から数ｍに亙るものであっても良いと共に、その網目ピ
ッチは好ましくは５ ｃｍ＝ Ｉ Ｏａｍであるが、こ
れも何等限定されるものではない。また網状体５上への
センサファイバ３の固定は上記面状ファイバ複合体１と
同様にコラ材、接着剤などによって行なわれる。また網
状体５の網目にセンサファイバ３を交互に挿通して作成
してもよい。This net-like body 5 is deformable like the sheet 2, and is made of a material having a high thermal conductivity so as not to reduce the responsiveness of the sensor fiber 3, preferably having a high thermal conductivity and a low coefficient of thermal expansion. It is made of small materials such as polymer fibers, aluminum wires, SUS steel wires, plastic wires, and even metal wires such as galvanized steel wires in a net shape. The thickness of the fibers or wires constituting the net-like body 5 is preferably thin so as not to cause a decrease in responsiveness during temperature measurement and a decrease in flexibility or elasticity. Laws are determined as appropriate in relation to strength, etc. Further, the size of the planar fiber composite 4 can be appropriately selected depending on the size of the object to be measured, and may range from several cm to several meters, and the mesh pitch is preferably 5. cm=I Oam, but this is not limited in any way. Further, the sensor fiber 3 is fixed onto the net-like body 5 using a colloid material, an adhesive, or the like, similarly to the planar fiber composite 1 described above. Alternatively, the sensor fibers 3 may be inserted alternately into the meshes of the net-like body 5.
第４図は、第３図に示した面状ファイバ複合体４の網状
体５の頂点を網状体５の対角線に沿ってそれぞれ外方へ
伸張することにより、格子状の網目をひし形の網目にす
ると共に、網目ピッチを変化させたものである。このよ
うに網状体５の網形状および網目ピッチを変化させるこ
とにより、センサファイバ３の配設間隔を容易かつ迅速
に変化させろことができる。また網状体５をこのように
変形させることにより、面状ファイバ複合体４の幅をら
容易に変化さけることができるので、測温対象物の大き
さに適合する面状ファイバ複合体４を提供することがで
きる。FIG. 4 shows that by extending the vertices of the mesh body 5 of the planar fiber composite 4 shown in FIG. At the same time, the mesh pitch is changed. By changing the mesh shape and mesh pitch of the mesh body 5 in this way, the arrangement interval of the sensor fibers 3 can be changed easily and quickly. Furthermore, by deforming the net-like body 5 in this way, the width of the planar fiber composite 4 can be easily changed, thereby providing a planar fiber composite 4 that matches the size of the object to be measured. can do.
また網状体５を支持部材として用いることにより、面状
ファイバ複合体４をより軽量にするとともに、その応答
性を良好にすることができる。Further, by using the net-like body 5 as a support member, the planar fiber composite body 4 can be made lighter and its responsiveness can be improved.
さらに、この網状体５の幅を狭くして面状ファイバ複合
体４を細幅とし、細幅の面状ファイバ複合体４を管体に
巻回することにより、管体の面測温も容易に行うことが
できる。この場合、１本のセンサファイバ３を管体に密
に巻回するよりも、はるかに簡単にセンサファイバ３を
配設することができる。Furthermore, by narrowing the width of the net-like body 5 to make the planar fiber composite 4 narrow, and by winding the narrow planar fiber composite 4 around the tube, it is easy to measure the surface temperature of the tube. can be done. In this case, the sensor fiber 3 can be arranged much more easily than when one sensor fiber 3 is tightly wound around the tube body.
なお第１図ないし第４図に示した例はいずれもセンサフ
ァイバ３が支持部材上でそれぞれ平行になるように配設
したものであるが、この発明の面状ファイバ複合体はこ
れらの例に限られるものではなく、支持部材上に渦巻き
状などの形状に配設しても良い。In each of the examples shown in FIGS. 1 to 4, the sensor fibers 3 are arranged parallel to each other on the support member, but the planar fiber composite of the present invention is different from these examples. It is not limited to this, and it may be arranged in a spiral shape or the like on the support member.
［実施例コ
（実施例Ｉ）
外径１２５μｍ、コア径５０μｍ、比屈折率差Ｉ、０％
のＧｌ型ファイバ裸線上にシリコーン樹脂を塗布して外
径４００μｍとした後、これを内径０ 、９ ｍｍ、外
径１．２ｍｍのステンレス鋼管内に挿入して、センサフ
ァイバとした。このセンサファイバ１８０ｍを、長さ３
０１Ｎ、幅５０ｃｍ、網目ピッチ５ｃｍの金属製金網に
第３図に示したと同様に固定して面状ファイバ複合体６
を構成した。この面状ファイバ複合体６を、第５図に示
したように、蒸気管７内部に蒸気を通すことにより加熱
されている外径２０ｃｍの重油配管８の外周を包囲する
ように取り付けて、その周囲を保温材９で保温しつつ重
油配管８の温度を測定した。検出には、測定精度０．５
℃、距離分解能１ｍのラマン散乱型０ＴＤＲ装置を用い
た。[Example 1 (Example I) Outer diameter 125 μm, core diameter 50 μm, relative refractive index difference I, 0%
A silicone resin was applied onto the bare Gl type fiber to give an outer diameter of 400 μm, and this was then inserted into a stainless steel tube with an inner diameter of 0.9 mm and an outer diameter of 1.2 mm to obtain a sensor fiber. This sensor fiber is 180m long and has a length of 3
The planar fiber composite 6 was fixed to a metal wire mesh having a width of 01N, a width of 50 cm, and a mesh pitch of 5 cm in the same manner as shown in FIG.
was configured. As shown in FIG. 5, this planar fiber composite 6 is attached so as to surround the outer periphery of a heavy oil pipe 8 with an outer diameter of 20 cm, which is heated by passing steam through the steam pipe 7. The temperature of the heavy oil pipe 8 was measured while keeping the surrounding area warm with a heat insulating material 9. For detection, measurement accuracy is 0.5
℃ and a Raman scattering type 0TDR device with a distance resolution of 1 m was used.
この際に、面状ファイバ複合体６を重油配管８の周まわ
りに設置することができたばかりでなく、重油配管８の
外径変化にも追従が容易であった。At this time, not only was it possible to install the planar fiber composite 6 around the circumference of the heavy oil pipe 8, but also it was easy to follow changes in the outer diameter of the heavy oil pipe 8.
この結果、従来は重油配管８の面温度測定、あるいは重
油配管８の温度分布の一方しか測定できなかったのに対
して、この発明の面状ファイバ複合体６を用いて測温し
た場合には、配管の面温度および分布温度共に測温可能
であり、その測温値も従来の測定方法による値に対して
そん色ないものであった。As a result, whereas in the past it was possible to measure only the surface temperature of the heavy oil pipe 8 or the temperature distribution of the heavy oil pipe 8, when temperature was measured using the planar fiber composite 6 of the present invention, It was possible to measure both the surface temperature and the distribution temperature of the piping, and the measured values were comparable to those obtained by conventional measurement methods.
（実施例２）
外径１２５μｍ、コア径５０μｍ、比屈折率差１．０％
のＧＩ型ファイバ裸線上にシリコーン樹脂を塗布して外
径４００μｍとし、さらにこの上にＦＥＰ（テトラフル
オロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）樹
脂を被覆して外径０ 、９ ＋＋ｕ＋のセンサファイバ
とした。(Example 2) Outer diameter 125 μm, core diameter 50 μm, relative refractive index difference 1.0%
A silicone resin is applied onto the bare wire of the GI type fiber to give it an outer diameter of 400 μm, and then FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer) resin is coated on top of this to form a sensor fiber with an outer diameter of 0.9 ++ u+. did.
このセンサファイバ２５０ｍを、ｌｏｍＸｌＯｍの金網
に実施例１と同様に固定したものを１単位として作成し
て面状ファイバ複合体を構成した。A planar fiber composite was constructed by fixing 250 m of this sensor fiber to a lomXlOm wire mesh as one unit in the same manner as in Example 1.
この面状ファイバ複合体を複数個、交互に接続して部屋
の天井に配置し、その部屋の空気調節を行うための温度
分布測定用のセンサおよび火災警報装置として用いた。A plurality of these planar fiber composites were connected alternately and placed on the ceiling of a room, and used as a sensor for measuring temperature distribution and a fire alarm device for controlling the air in the room.
検出には実施例１と全く同様のラマン散乱型０ＴＤＲ装
置を用いた。For detection, a Raman scattering type 0TDR device exactly the same as in Example 1 was used.
この結果、部屋の天井全体の面温度および温度分布を従
来の温度センサと全く同様に測定することができた。As a result, we were able to measure the surface temperature and temperature distribution of the entire ceiling of the room in exactly the same way as conventional temperature sensors.
［発明の効果コ
以上説明したように、この発明の請求項１記載の光ファ
イバ温度センサの面状ファイバ複合体は、長尺のセンサ
ファイバの一部を変形可能な支持部材上に密に配設した
ものであるので、軽量とすることかでき、さらに支持部
材を測温対象物の面の形状に沿って変形させることによ
り、面状ファイバ複合体を簡単かつ迅速に測温対象物に
取り付けることができる。[Effects of the Invention] As explained above, the planar fiber composite of the optical fiber temperature sensor according to claim 1 of the present invention has a structure in which a part of a long sensor fiber is densely arranged on a deformable support member. The planar fiber composite can be easily and quickly attached to the temperature measurement target by deforming the support member to follow the shape of the surface of the temperature measurement target. be able to.
また光ファイバを用いているために、電磁界の影響を受
けることなく測温可能である。Furthermore, since an optical fiber is used, temperature can be measured without being affected by electromagnetic fields.
またこの発明の請求項２記載の光ファイバ温度センサの
面状ファイバ複合体は、変形可能な支持部材を格子状体
としたものであるので、より軽量とすることができると
共に、面状ファイバ複合体をより容易に測温対象物の形
状に合わせて変形させることができるので、設置が行い
やすい。さらに支持部材を格子状体とすることにより、
測温時の応答性を良好にすることができる。Further, since the planar fiber composite of the optical fiber temperature sensor according to claim 2 of the present invention has a deformable supporting member as a lattice-like body, it can be made lighter and the planar fiber composite can be made lighter. Since the body can be more easily deformed to match the shape of the object to be measured, installation is easier. Furthermore, by making the support member a grid-like body,
Responsiveness during temperature measurement can be improved.
第１図はこの発明の請求項Ｉ記載の光ファイバ温度セン
サの面状ファイバ複合体の一例を示した概略斜視図、
第２図は第１図に示した面状ファイバ複合体を変形させ
た様子を示した概略斜視図、
第３図はこの発明の請求項２記載の光ファイバ温度セン
サの面状ファイバ複合体の一例を示した概略斜視図、
第４図は第３図に示した面状ファイバ複合体を変形させ
た様子を示した概略斜視図、
第５図は実施例１の面状ファイバ複合体の測温対象物へ
の布設状態を示した概略構成図である。
■、
４、
面状ファイバ複合体、
２・・・シート、
センサファイバ
５・・・網状体。Fig. 1 is a schematic perspective view showing an example of a planar fiber composite of an optical fiber temperature sensor according to claim I of the present invention, and Fig. 2 is a modified planar fiber composite shown in Fig. 1. FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of the planar fiber composite of the optical fiber temperature sensor according to claim 2 of the present invention, and FIG. 4 is the surface shown in FIG. 3. FIG. 5 is a schematic perspective view showing a state in which the planar fiber composite is deformed; and FIG. ■, 4. Planar fiber composite, 2... sheet, sensor fiber 5... net-like body.
Claims (2)
材上に密に配設してセンサ部としたことを特徴とする光
ファイバ温度センサ用面状ファイバ複合体。(1) A planar fiber composite for an optical fiber temperature sensor, characterized in that a part of a long sensor fiber is densely arranged on a deformable support member to form a sensor section.
載の光ファイバ温度センサ用面状ファイバ複合体。(2) The planar fiber composite for an optical fiber temperature sensor according to claim 1, wherein the deformable support member is a grid-like body.
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| JP2779031B2 JP2779031B2 (en) | 1998-07-23 |
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- 1990-01-12 JP JP2005571A patent/JP2779031B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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