JPH0321836A - 分布型光ファイバー温度センサー - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ産業上の利用分野］ 本発明は分布型光ファイバー温度センサーに係り、特に
被測定光ファイバーの１部を均一な温度に保持した校正
部とし、該校正部の漂度から被測定光ファイバーの絶対
的温度分布を測定可能とした分布型光ファイバー温度セ
ンサーに関するものである。

［従来の技術コ 分布型光ファイバー温度センサーの測定方法としてドリ
フトの補償方法が知られている。それを応用した例を第
３図のブロック図に示す。

半導体レーザ及びその駆動回路等からなるレーザバルス
発光部７から発振したレーザパルスは、未駆動の光方向
性結合器の音響光学光スイッチ４を通じて被測定用光フ
ァイバーｌへ入射される。被測定用光ファイバー１の１
部は校正用光ファイバーとして使用され、校正用光ファ
イバー２は外界の温度変動の影響を受け難いよう断熱材
２０中に内蔵され、温度センサー３が設けられている．
被測定用光ファイバー１で発生したラマン散乱光は、駆
動された音響光学光スイッチで測定装置へ導光される。

測定装置では以下のような処理が行なわれる。ラマン散
乱光中の反ストーク光をフォトマルチブライヤーフォト
ダイオード等の光電変換部５で検出し、増幅器６で増幅
してＡＤ変換器９へ伝送する．ＡＤ変換器９でディジタ
ル化された信号は、信号処理部１０で記憶され１０００
０回程度の測定後平均化処理がなされる。その際、校正
部の温度を温度センサー３で測定し、その測定信号をス
イッチ８で切り替えてＡＤ変換器９、信号処理部ｌＯへ
伝送して絶対的温度分布の測定を行なう。

今、この分布型光ファイバー温度センサーのドリフト（
測定値の真の値からの変動）について考える。ドリフト
の要因が、音響光学光スイッチ、光電変換部、レーザパ
ルス発光部、増幅器、ＡＤ変換器、信号処理部等の、被
測定用光ファイバー以外の部分で発生しているならば、
その影響は被測定用光ファイバー及び校正用光ファイバ
ーも同様に受ける。例えば、発光パワーが△Ｐ変動した
影響は、被測定用光ファイバー及び校正用光ファイバー
も同様に△Ｔとして及ぼされる。すなわち、測定結果Ｒ
　（Ｑ）はＲ　（Ｑ）　＝　ｔ　（Ｑ）＋△Ｔ　ＣＱは
距離、ｔ（Ｑ）は真の値）となる。一方、校正部で温度
Ｔと距離Ｌは既知であるから、以下の処理を行なうと△
Ｔがキャンセルできる。

Ｋ＝Ｒ（Ｌ）　−Ｔ　（＝Δ丁） Ｒ（Ｑ）−Ｋ＝ｔ（Ｑ） 従って、任意の温度でも校正部の温度を測定することに
より、絶対的温度分布の測定が可能となる。

従来、校正部の校正用光ファイバー２は、そのままコイ
ル状に巻回されていたが、そのため校正用光ファイバー
２から熱が逃げにくく校正用光ファイバー２そのものに
温度分布が生じ、正確な測定が困難となっていた。また
、そのため多数の温度センサーを設置して平均値を求め
るという処理が必要とされていた。

［発明の解決しようとする課題］ 校正部の温度を温度センサーで測定する際、校正部の光
ファイバーそのものに温度分布が生じる為、正しく計測
ができず、補償誤差が生じていた。校正部のファイバー
長を短くすることは距離分解能の点で光ファイバー温度
センサーそのものの測定精度が劣化する為、結果的にも
正しい補償ができなかった。

前述のようにドリフト補償には、分布型光ファイバー温
度センサーの距離分解能に対して十分長い光ファイバー
を均一な温度について（必ずしも一定でなくても温度の
平均値を求めても良い）、この温度を他の高精度な温度
センサーで測定する必要がある。

［課題を解決する為の手段］ 本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、被測定光フアイバーへレーザパルスを入射する発光
部と，被測定光ファイバーからのラマン散乱光を測定装
置へ光路変換する光方向性結合器と、該ラマン散乱光の
距離に関する強度分布から被測定光ファイバーの馬度分
布を測定する測定装置と、該被測定光ファイバーの一部
に設けられその温度から絶対的温度分布を測定する校正
部と該校正部に配置される温度センサーとからなるドリ
フト補償装置を有する分布型光ファイバー温度センサー
において、該ドリフト補償装置は熱伝導率の高い柱状体
に校正用光ファイバーが距離分解能の２．５倍以上の長
さ巻回され、該柱状体又は校正用光ファイバーに少なく
とも１つの温度センサーが設置されていることを特徴と
する分布型光ファイバー温度センサーを提供するもので
ある。

［作用］ 分布型光ファイバー温度センサーの測定方法に基づいて
、ボビンに巻き込んだ光ファイバーの位置情報からラマ
ン散乱光強度と校正温度を対応づけてドリフト補償を行
なう。

［実施例］ 第１図は本発明のドリフト補償装置の断面図である。１
は柱状体としてのボビンであり、光ファイバーの温度分
布を少なくする為、熱伝導率の高い金属材料、例えばア
ルミ、銅等が好ましい。２、３は光ファイバーで巻き始
め部１と巻き終り部３である。４は温度センサーであり
、５はそのリード線、６は巻回された光ファイバーの断
面図である。温度センサー４は一つでも良いが精度の点
で複数個あったほうが好ましい。この場合、温度センサ
ーの測定値の平均をもって校正温度とする。温度センサ
ーの取り付け位置は測定精度の点からボビン内側の孔か
らファイバーに接着した方が好ましいが、上下のつばの
部分に取り付けるか、外側のファイバーに直接接着して
も良い。

実施例第１図において、ファイバーの巻き込む層数は厚
み方向に温度分布を生じることが考えられるのでできる
かぎり少ない方が好ましい。小型化等によりボビン幅を
狭くする際、距離をかせぐには暦数を増やす必要が生じ
る．この厚み方向の温度分布が問題になるならば、第２
図に示すように巻き終り表面にも温度センサー１１を設
け、１０と１１の平均温度を校正部の中心の温度として
校正しても良い。しかし一般に周囲温度が大きく変化し
なければボビン内部には熱源がないので、温度分布はほ
とんど温度センサーの精度以下になる。

測定システムの筐体内に本装置を組み込む際は、筺体内
雰囲気の温度分布に注意する必要があり、断熱材料でボ
ビン全体をおおうことにより均一な温度に保持できる． 温度センサー４、ｌＯ、１１には、白金測温体や高精度
半導体温度センサー、又は十分に冷接点補償がなされた
熱電対が用いられる。ボビンｌ、７に巻回される校正用
光ファイバーの長さは、距離分解能１〜１０ｍの２．５
倍以上が好ましく、２．５倍より小さいと正確な絶対温
度の測定が不十分になる。ボビン１、７のような柱状体
としては、四角柱等の多角柱状のものでも良いが、校正
用光ファイバーの屈曲部の応力変化を考慮して円筒、円
柱状のものが好ましい。

また、本ドリフト補償装置は第３図における校正用光フ
ァイバーおよび温度センサー３が設置された校正部に設
けられるものである。

［発明の効果］ 本発明は、簡便な装置を用いて精度の高いドリフト補償
ができるという優れた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明にかかわるドリフト補償装置の
断面図であり、第３図は従来の校正部を有する分布型光
ファイバー温度センサーのブロック図である。 ｌ・・・ボビン ４・・・温度センサー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測定光フアイバーへレーザパルスを入射 する発光部と、被測定光ファイバーからのラマン散乱光
   を測定装置へ光路変換する光方向性結合器と、該ラマン
   散乱光の距離に関する強度分布から被測定光ファイバー
   の温度分布を測定する測定装置と、該被測定光ファイバ
   ーの一部に設けられその温度から絶対的温度分布を測定
   する校正部と該校正部に配置される温度センサーとから
   なるドリフト補償装置を有する分布型光ファイバー温度
   センサーにおいて、該ドリフト補償装置は熱伝導率の高
   い柱状体に校正用光ファイバーが距離分解能の２．５倍
   以上の長さ巻回され、該柱状体又は校正用光ファイバー
   に少なくとも１つの温度センサーが設置されていること
   を特徴とする分布型光ファイバー温度センサー。