JPH03237313A - 光ファイバ分布形物理量検出装置 - Google Patents
光ファイバ分布形物理量検出装置Info
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- JPH03237313A JPH03237313A JP3150590A JP3150590A JPH03237313A JP H03237313 A JPH03237313 A JP H03237313A JP 3150590 A JP3150590 A JP 3150590A JP 3150590 A JP3150590 A JP 3150590A JP H03237313 A JPH03237313 A JP H03237313A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 15
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
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- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (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】
［産業上の利用分野］
本発明は、光ファイバを利用して温度分布とそれ以外の
物理量を測定する光ファイバ分布形物理量検出装置に関
するものである。
物理量を測定する光ファイバ分布形物理量検出装置に関
するものである。
［従来の技術］
従来、光ファイバ分布形物理量検出装置としては、第３
図のようなラマン散乱光を利用した温度分布測定装置や
、第４図のように０ＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ ｔ＋ｉｅ
口ｏｎａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｌｅｔｒｙ）を用いた
測定装置かある。
図のようなラマン散乱光を利用した温度分布測定装置や
、第４図のように０ＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ ｔ＋ｉｅ
口ｏｎａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｌｅｔｒｙ）を用いた
測定装置かある。
前者のラマン散乱光利用の温度分布測定装置は次のよう
に構成される。即ち、レーザ光源（レーザダイオードＬ
Ｄ＞１をパルス駆動回路２で駆動して光パルスを発生さ
せ、合分波器１１を通してセンサ用光ファイバ３に入射
させる。センサ用光ファイバ３の長さ方向の各部で発生
したラマン散乱光は、ストークス光とアンチストークス
光の二成分からなるため、合分波器１１を通して２系統
に分け、干渉フィルタ４．５でそれぞれの成分に分離し
て受光器（ＡＰＤ）６．７で受光する。受光器６．７か
ら得られる電気的信号は、その信号中にランダムなノイ
ズを含むため、高速平均化処理装置８で平均化処理して
ランダムなノイズを除去した後、データ処理装置９で演
算され、表示装置１０で表示される。
に構成される。即ち、レーザ光源（レーザダイオードＬ
Ｄ＞１をパルス駆動回路２で駆動して光パルスを発生さ
せ、合分波器１１を通してセンサ用光ファイバ３に入射
させる。センサ用光ファイバ３の長さ方向の各部で発生
したラマン散乱光は、ストークス光とアンチストークス
光の二成分からなるため、合分波器１１を通して２系統
に分け、干渉フィルタ４．５でそれぞれの成分に分離し
て受光器（ＡＰＤ）６．７で受光する。受光器６．７か
ら得られる電気的信号は、その信号中にランダムなノイ
ズを含むため、高速平均化処理装置８で平均化処理して
ランダムなノイズを除去した後、データ処理装置９で演
算され、表示装置１０で表示される。
また後者の０ＴＤＲを用いる方式の測定装置は、第４図
のように光ファイバ１２に直列に、１つまたは複数の物
理量を測定する複数のセンサ１３〜１５がつながってお
り、それぞれの物理量に対応した光損失を０ＴＤＲ１６
で計測する構成になっている。
のように光ファイバ１２に直列に、１つまたは複数の物
理量を測定する複数のセンサ１３〜１５がつながってお
り、それぞれの物理量に対応した光損失を０ＴＤＲ１６
で計測する構成になっている。
［発明が解決しようとする課Ｕ］
しかし、従来の光ファイバ分布形物理量検出装置には、
次のような問題がある。
次のような問題がある。
（１）上記したラマン散乱光利用の温度分布測定装置は
温度のみを測定するものであり、複数の物理量、つまり
温度とそれ以外の物理量の検出をすることはできない１
例えば、電カケープルの長手方向の温度分布を知って送
電容量を制御したり、ケーブルの劣化等により生じる部
分的に温度の高い箇所の検知等は行なえるが、同時にケ
ーブルの接続部毎の湿度、圧力、移動量、水侵入の検知
等をすることはできない。
温度のみを測定するものであり、複数の物理量、つまり
温度とそれ以外の物理量の検出をすることはできない１
例えば、電カケープルの長手方向の温度分布を知って送
電容量を制御したり、ケーブルの劣化等により生じる部
分的に温度の高い箇所の検知等は行なえるが、同時にケ
ーブルの接続部毎の湿度、圧力、移動量、水侵入の検知
等をすることはできない。
（２）ＯＴＤＲを用いる方式の測定装置では複数の物理
量が計測可能であるが、センサを直列につなぐため、セ
ンサの損失が加算される。その結果、センサ個数やセン
サの許容損失にＭ限が生ずる。
量が計測可能であるが、センサを直列につなぐため、セ
ンサの損失が加算される。その結果、センサ個数やセン
サの許容損失にＭ限が生ずる。
また、０ＴＤＲの近＠開のセンサで過大な損失が生ずる
と、それよりセンサ後方の状態が分からなくなる。
と、それよりセンサ後方の状態が分からなくなる。
（３）どちらの方式も、後方散乱光としてラマン散乱光
或いはレーレ−散乱光のどちらか一方を用いるため、複
数の物理量の長さ方向の分布を計測することが不可能で
ある。
或いはレーレ−散乱光のどちらか一方を用いるため、複
数の物理量の長さ方向の分布を計測することが不可能で
ある。
本発明の目的は、前述の従来技術の欠点を解決し、温度
とそれ以外の１つ又は複数の物理量を検出する装置を提
供したことにある。
とそれ以外の１つ又は複数の物理量を検出する装置を提
供したことにある。
［課題を解決するための手段］
本発明の光ファイバ分布形物理量検出装置は、光ファイ
バのラマン散乱光の後方散乱光から、光ファイバに沿っ
た温度分布を計測する装置において、上記光ファイバの
任意箇所に設＋ｉた光分岐器から分岐された光ファイバ
技に、物理量に応じて光損失の変化するセンサを挿入し
、温度とそれ以外の１つ又は複数の物理量をレーレ散乱
光の光透過率または後方散乱光を用いて一括測定する構
成としたものである。
バのラマン散乱光の後方散乱光から、光ファイバに沿っ
た温度分布を計測する装置において、上記光ファイバの
任意箇所に設＋ｉた光分岐器から分岐された光ファイバ
技に、物理量に応じて光損失の変化するセンサを挿入し
、温度とそれ以外の１つ又は複数の物理量をレーレ散乱
光の光透過率または後方散乱光を用いて一括測定する構
成としたものである。
［作用］
ラマン散乱光の後方散乱光分布から、光ファイバに沿っ
た温度分布が測定される。更に、その光ファイバ技に挿
入したセンサについては、物理量に応じて光損失が変化
するため、レーレ散乱光を用いて上記温度以外の他の物
理量の長さ方向の分布が計測される。
た温度分布が測定される。更に、その光ファイバ技に挿
入したセンサについては、物理量に応じて光損失が変化
するため、レーレ散乱光を用いて上記温度以外の他の物
理量の長さ方向の分布が計測される。
［実施例］
以下、本発明を図示の実ａ例に基づいて説明する。
第１図に示す光ファイバ分布形物理量検出装置は、基本
的には第３図で既に述べたラマン散乱光利用の温度分布
測定装置と同様に構成され、レーザ光源１、駆動パルス
回路２、干渉フィルタ４゜５、受光器６，７、高速平均
化処理装置８、データ処理装置ｆ９、表示装置１０、合
分波器１１を備え、合分波器１１には光ファイバ１７が
接続されている。
的には第３図で既に述べたラマン散乱光利用の温度分布
測定装置と同様に構成され、レーザ光源１、駆動パルス
回路２、干渉フィルタ４゜５、受光器６，７、高速平均
化処理装置８、データ処理装置ｆ９、表示装置１０、合
分波器１１を備え、合分波器１１には光ファイバ１７が
接続されている。
しかし、第３図の場合と異なり、この光ファイバ１７に
は適当な位置に分岐器１８．１９が挿入され、各分岐器
１８．１９から分岐された光ファイバ（以下、光ファイ
バ技という）には、物理量の変化を光損失の変化として
検出するセンサ２０゜２１が挿入されている。これらの
分岐器１８゜１９の分岐比率は、光ファイバ１７に多く
のセンサが挿入可能なように、光ファイバ１７１１Ｐ＋
の光パワーと光ファイバ技側（センサ側）へ分岐する光
パワーの比を、１０：１以下とするのが望ましい。
は適当な位置に分岐器１８．１９が挿入され、各分岐器
１８．１９から分岐された光ファイバ（以下、光ファイ
バ技という）には、物理量の変化を光損失の変化として
検出するセンサ２０゜２１が挿入されている。これらの
分岐器１８゜１９の分岐比率は、光ファイバ１７に多く
のセンサが挿入可能なように、光ファイバ１７１１Ｐ＋
の光パワーと光ファイバ技側（センサ側）へ分岐する光
パワーの比を、１０：１以下とするのが望ましい。
センサ２０，２１は、ある物理量を光損失として検出す
るものであれば全て適用できるが、ここでは、湿度セン
サが取り付けられている。
るものであれば全て適用できるが、ここでは、湿度セン
サが取り付けられている。
次に、合分波器１１には、干渉フィルタ４及び受光器６
から成るアンチストークス光用測定回路（第１の測定系
）と、干渉フィルタ５及び受光器７から成るストークス
光用測定回路（第２の測定系）が接続されているだけで
なく、更に第３の測定系が接続されている。即ち、干渉
フィルタ２３及び受光器（ＡＰＤ）２２から成るレーレ
−散乱光用測定回路である。これは、センサ２０．２１
が光ファイバ技の中間にあり物理量に比例した光損失を
生ずるが、この光損失は温度情報とは異りレーレ−散乱
光の後方散乱光であるためである。
から成るアンチストークス光用測定回路（第１の測定系
）と、干渉フィルタ５及び受光器７から成るストークス
光用測定回路（第２の測定系）が接続されているだけで
なく、更に第３の測定系が接続されている。即ち、干渉
フィルタ２３及び受光器（ＡＰＤ）２２から成るレーレ
−散乱光用測定回路である。これは、センサ２０．２１
が光ファイバ技の中間にあり物理量に比例した光損失を
生ずるが、この光損失は温度情報とは異りレーレ−散乱
光の後方散乱光であるためである。
従って、上記第１．第２の測定系における干渉フィルタ
４．５は、ラマン散乱光の後方散乱光の二成分であるア
ンチストークス光１ストークス光を透過し、レーレ−散
乱光をカットするが、この第３の測定系における干渉フ
ィルタ２３は、逆にレーレ−散乱光のみを透過させラマ
ン散乱光はカットする特性を有する。そして、第１．第
２の測定系における受光器６．７の出力が高速平均化処
理装置８に入力されているのに対し、第３の測定系にお
ける受光器２２の出力はデータ処理装置９に入力されて
いる。これは、ラマン散乱光はレーレ−散乱光に比べ微
弱（約１／１００〜１／１０００）でありランダムなノ
イズを除去する必要があるが、レーレ−散乱光の場合に
はその必要がないためである。
４．５は、ラマン散乱光の後方散乱光の二成分であるア
ンチストークス光１ストークス光を透過し、レーレ−散
乱光をカットするが、この第３の測定系における干渉フ
ィルタ２３は、逆にレーレ−散乱光のみを透過させラマ
ン散乱光はカットする特性を有する。そして、第１．第
２の測定系における受光器６．７の出力が高速平均化処
理装置８に入力されているのに対し、第３の測定系にお
ける受光器２２の出力はデータ処理装置９に入力されて
いる。これは、ラマン散乱光はレーレ−散乱光に比べ微
弱（約１／１００〜１／１０００）でありランダムなノ
イズを除去する必要があるが、レーレ−散乱光の場合に
はその必要がないためである。
上記のように構成されているため、第１．第２の測定系
においてラマン散乱光の後方散乱光の二成分であるアン
チストークス光、ス１−−クス光が測定され、平均化処
理された後、データ処理装置９にて温度分布が求められ
る。一方、第３の測定系においては、レーレ−散乱光が
干渉フィルタ２３で分離されて受光、８２２で受光され
、電気信号に変換された後、データ処理装置９で温度情
報と一緒に処理される。これにより当該光ファイバ枝の
箇所毎の物理量、即ちゲーブル接続部毎の湿度、圧力、
移動量、水侵入の検知等の物理量分布が求められる。
においてラマン散乱光の後方散乱光の二成分であるアン
チストークス光、ス１−−クス光が測定され、平均化処
理された後、データ処理装置９にて温度分布が求められ
る。一方、第３の測定系においては、レーレ−散乱光が
干渉フィルタ２３で分離されて受光、８２２で受光され
、電気信号に変換された後、データ処理装置９で温度情
報と一緒に処理される。これにより当該光ファイバ枝の
箇所毎の物理量、即ちゲーブル接続部毎の湿度、圧力、
移動量、水侵入の検知等の物理量分布が求められる。
第２図は、本発明の別の実施例である。
この実施例でも、温度の測定には第１図と同機にラマン
散乱の後方散乱光を用いている。しかし、物理量を光損
失の変化で検出するセンサ２０゜２１については、レー
レ−散乱光の透過光を利用するように変形されている。
散乱の後方散乱光を用いている。しかし、物理量を光損
失の変化で検出するセンサ２０゜２１については、レー
レ−散乱光の透過光を利用するように変形されている。
即ち、干渉フィルタ２３の入力側は合分波器１１から切
り離されると共に、光ファイバ１７が合分波器１１から
出て干渉フィルタ２３に入るように折り返されている。
り離されると共に、光ファイバ１７が合分波器１１から
出て干渉フィルタ２３に入るように折り返されている。
また、この折り返された光ファイバ１７の往路１７１に
設けられている分岐器１８．１９に対応して、復路１７
２にも分岐器２４．２５が設けてあり、互いに対をなす
分岐器同土間を結ぶ光ファイバ技中に、それぞれセンサ
２０，２１が挿入されている。
設けられている分岐器１８．１９に対応して、復路１７
２にも分岐器２４．２５が設けてあり、互いに対をなす
分岐器同土間を結ぶ光ファイバ技中に、それぞれセンサ
２０，２１が挿入されている。
従って、レーザ光源ｌから出た光パルスのレーレ−散乱
光は、センサ２０，２１により物理量の変動に応じた光
損失の変化を受け、受光器２２で検出される。
光は、センサ２０，２１により物理量の変動に応じた光
損失の変化を受け、受光器２２で検出される。
［発明の効果］
以上述べたように、本発明の光ファイバ分布層物理量検
出装置は次のような優れた効果を奏する。
出装置は次のような優れた効果を奏する。
（１）１つのシステムで、複数の物理量即ち温度及びそ
れ以外の物理量の分布測定ができるため、経済性に優れ
ている。
れ以外の物理量の分布測定ができるため、経済性に優れ
ている。
（２）既設のラマン散乱光利用の温度測定装置が殆どそ
のまま利用でき、付加的な回路要素も簡単に組み込むこ
とができる。また、光ファイバ技等の付設工事も簡単で
ある。
のまま利用でき、付加的な回路要素も簡単に組み込むこ
とができる。また、光ファイバ技等の付設工事も簡単で
ある。
（３）光式センサを使用するため、センサは無電源で動
作可能であると共に、サージや外来ノイズの影響を全く
受けない。
作可能であると共に、サージや外来ノイズの影響を全く
受けない。
（４）センサでの監視対象物の常時監視が可能である。
第１図は本発明の光ファイバ分布層物理量検出装置の一
実施例を示す構成図、第２図は本発明の他の実施例を示
す構成図、第３図はラマン散乱光利用の温度分布測定装
置の構成図、第４図は０ＴＤＲによる光ファイバ分布層
測定装置の構成図である。 図中、１はレーザ光源、２は駆動パルス回路、３は光フ
ァイバ、４．５は干渉フィルタ、６゜７は受光器、８は
光速平均化処理装置、９はデータ処理装置、１０は表示
装置、１１は合分波器、１２は光ファイバ １３〜１５
はセンサ、１６は０ＴＤＲ１１７は光ファイバ、１８゜
１９は光分岐器、２０．２１はセンサ、２２は受光器、
２３は干渉フィルタ、２４．２５は光分岐器を示す。 ＩＯ２ ′１０ 第 図 第 図 第 図 Ｇ 第 図
実施例を示す構成図、第２図は本発明の他の実施例を示
す構成図、第３図はラマン散乱光利用の温度分布測定装
置の構成図、第４図は０ＴＤＲによる光ファイバ分布層
測定装置の構成図である。 図中、１はレーザ光源、２は駆動パルス回路、３は光フ
ァイバ、４．５は干渉フィルタ、６゜７は受光器、８は
光速平均化処理装置、９はデータ処理装置、１０は表示
装置、１１は合分波器、１２は光ファイバ １３〜１５
はセンサ、１６は０ＴＤＲ１１７は光ファイバ、１８゜
１９は光分岐器、２０．２１はセンサ、２２は受光器、
２３は干渉フィルタ、２４．２５は光分岐器を示す。 ＩＯ２ ′１０ 第 図 第 図 第 図 Ｇ 第 図
Claims (1)
- １、光ファイバのラマン散乱光の後方散乱光から、光フ
ァイバに沿った温度分布を計測する装置において、上記
光ファイバの任意箇所に設けた光分岐器から分岐された
光ファイバ枝に、物理量に応じて光損失の変化するセン
サを挿入し、温度とそれ以外の１つ又は複数の物理量を
レーレ散乱光の光透過率または後方散乱光を用いて一括
測定することを特徴とする光ファイバ分布形物理量検出
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3150590A JPH03237313A (ja) | 1990-02-14 | 1990-02-14 | 光ファイバ分布形物理量検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3150590A JPH03237313A (ja) | 1990-02-14 | 1990-02-14 | 光ファイバ分布形物理量検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03237313A true JPH03237313A (ja) | 1991-10-23 |
Family
ID=12333081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3150590A Pending JPH03237313A (ja) | 1990-02-14 | 1990-02-14 | 光ファイバ分布形物理量検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03237313A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5765948A (en) * | 1995-03-07 | 1998-06-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light-temperature distribution sensor using back scattering light produced by incident light pulse and temperature distribution measuring method |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60262058A (ja) * | 1984-06-11 | 1985-12-25 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 光センサによる多地点の電流または電圧の測定方法 |
| 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 |
-
1990
- 1990-02-14 JP JP3150590A patent/JPH03237313A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60262058A (ja) * | 1984-06-11 | 1985-12-25 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 光センサによる多地点の電流または電圧の測定方法 |
| 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 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5765948A (en) * | 1995-03-07 | 1998-06-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light-temperature distribution sensor using back scattering light produced by incident light pulse and temperature distribution measuring method |
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