JPH0368825A - 分布型歪センサー - Google Patents
分布型歪センサーInfo
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- JPH0368825A JPH0368825A JP1203943A JP20394389A JPH0368825A JP H0368825 A JPH0368825 A JP H0368825A JP 1203943 A JP1203943 A JP 1203943A JP 20394389 A JP20394389 A JP 20394389A JP H0368825 A JPH0368825 A JP H0368825A
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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〕
本発明は電力ケーブルの長手方向における曲げ歪みを？
Ｉ＃１定し、熱挙動や側圧などの測定・監視に利用され
る分布型歪センサーに関する。
Ｉ＃１定し、熱挙動や側圧などの測定・監視に利用され
る分布型歪センサーに関する。
一般に、電力ケーブルの長手方向における熱挙動を管理
するためには、電力ケーブルの長手方向における温度分
布を計測することが考えられ、この温度分布を測定する
手段としては、従来、電力ケーブルの長手方向に沿って
所定間隔をおいて多数の熱電対を取付けて測温している
。
するためには、電力ケーブルの長手方向における温度分
布を計測することが考えられ、この温度分布を測定する
手段としては、従来、電力ケーブルの長手方向に沿って
所定間隔をおいて多数の熱電対を取付けて測温している
。
しかしながら、斯かる従来技術にあっては、電力ケーブ
ルの長手方向に沿って所定間隔をおいて多数の熱電対を
取付けなければならないため、取付工数が多くかかり、
ハ１定点数が非常に多くなって、温度分布測定手段とし
ての価格が膨大になり、また、部分的に電力ケーブルの
長手方向に沿った温度分布を測定するので、測定温度精
度が低い問題点もある。
ルの長手方向に沿って所定間隔をおいて多数の熱電対を
取付けなければならないため、取付工数が多くかかり、
ハ１定点数が非常に多くなって、温度分布測定手段とし
ての価格が膨大になり、また、部分的に電力ケーブルの
長手方向に沿った温度分布を測定するので、測定温度精
度が低い問題点もある。
そこで、本発明は上記事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、電力ケーブルの長手方向にお
ける曲げ歪みを高精度に且つ容易に測定することのでき
る分布型歪センサーを提供することにある。
その目的とするところは、電力ケーブルの長手方向にお
ける曲げ歪みを高精度に且つ容易に測定することのでき
る分布型歪センサーを提供することにある。
本発明による分布型歪センサーは、電カケープルの遮蔽
層の一部に、その長子方向に沿って光ファイバを設け、
この光ファイバの端末部からパルス光を入射させて該光
ファイバの歪後の位相差を位相差７１１１１定手段で測
定し、この位相差及び光ファイバの初期長に基づいて電
カケープルの長子方向の曲げ歪みを測定してなることを
特徴とする。
層の一部に、その長子方向に沿って光ファイバを設け、
この光ファイバの端末部からパルス光を入射させて該光
ファイバの歪後の位相差を位相差７１１１１定手段で測
定し、この位相差及び光ファイバの初期長に基づいて電
カケープルの長子方向の曲げ歪みを測定してなることを
特徴とする。
本発明は以上のように構成されているので、光ファイバ
の端末部にパルス光を入射させて、光ファイバの歪後の
位相差を位相差測定手段で測定し、この位相差及び光フ
ァイバの初期長に基づいて電カケープルの長手方向の曲
げ歪みを測定することによって、電カケープルの熱挙動
や側圧などの測定・監視が可能となる。
の端末部にパルス光を入射させて、光ファイバの歪後の
位相差を位相差測定手段で測定し、この位相差及び光フ
ァイバの初期長に基づいて電カケープルの長手方向の曲
げ歪みを測定することによって、電カケープルの熱挙動
や側圧などの測定・監視が可能となる。
以下、本発明を図示する実施例に基づいて説明する。第
１図に本発明の一実施例を適用した電カケープルを示す
。同図に示すように、電カケープル１は銅素線を複数条
撚り合せて各分割導体を構成したケーブル導体２に内部
半導電層３、ポリエチレン絶縁層（絶縁体）４、外部半
導電層５が順次設けられ、通常内部半導電層３、ポリエ
チレン絶縁層４及び外部半導電層５は同時伸出法により
成形され、内部半導電層３とポリエチレン絶縁層４との
間、並びに絶縁層４と外部半導電層５との間は一体化さ
れている。そして、外部半導電層５の外周には゛ｌ−導
電性のクツションテープを巻回したクツション層６が設
けられ、さらにクツション層６に多数本の鋼索線（１，
，２ｎｎ）の螺旋巻き又は縦添えにより遮蔽層８が設け
られ、その上にプラスチック、金属等からなるケープル
ンース９が被覆されている。
１図に本発明の一実施例を適用した電カケープルを示す
。同図に示すように、電カケープル１は銅素線を複数条
撚り合せて各分割導体を構成したケーブル導体２に内部
半導電層３、ポリエチレン絶縁層（絶縁体）４、外部半
導電層５が順次設けられ、通常内部半導電層３、ポリエ
チレン絶縁層４及び外部半導電層５は同時伸出法により
成形され、内部半導電層３とポリエチレン絶縁層４との
間、並びに絶縁層４と外部半導電層５との間は一体化さ
れている。そして、外部半導電層５の外周には゛ｌ−導
電性のクツションテープを巻回したクツション層６が設
けられ、さらにクツション層６に多数本の鋼索線（１，
，２ｎｎ）の螺旋巻き又は縦添えにより遮蔽層８が設け
られ、その上にプラスチック、金属等からなるケープル
ンース９が被覆されている。
また、遮蔽層８の一部にはその長手方向に沿って外径１
．２ｍ＋ｓ、厚さ０．１ｍｍのステンレス管８ａが周方
向に４本ＳＺ撚り又はヘリカル巻きされ、このステンレ
ス管８ａ内に電気的に絶縁性をＨする分布型歪センサー
としての光フアイバ心線７が押通されている。この光フ
アイバ心線７は外径１２５μｍのグレーデッド型ファイ
バを使用し、第２図に示すように光フアイバ素線７ａに
タルクパウダー等の潤滑用パウダー又はアルミナ（Ａｊ
Ｐ２０３）等のセラミック層７ｂを被覆し、このセラミ
ック層７ｂの外周に銅、アルミニウム、ステンレス等の
金属層７Ｃを設けて構成されている。
．２ｍ＋ｓ、厚さ０．１ｍｍのステンレス管８ａが周方
向に４本ＳＺ撚り又はヘリカル巻きされ、このステンレ
ス管８ａ内に電気的に絶縁性をＨする分布型歪センサー
としての光フアイバ心線７が押通されている。この光フ
アイバ心線７は外径１２５μｍのグレーデッド型ファイ
バを使用し、第２図に示すように光フアイバ素線７ａに
タルクパウダー等の潤滑用パウダー又はアルミナ（Ａｊ
Ｐ２０３）等のセラミック層７ｂを被覆し、このセラミ
ック層７ｂの外周に銅、アルミニウム、ステンレス等の
金属層７Ｃを設けて構成されている。
尚、本実施例では、光フアイバ心線７を絶縁層４の外周
に４本設けたが、これに限らず少なくとも１本以上設け
ればよい。
に４本設けたが、これに限らず少なくとも１本以上設け
ればよい。
次に、第３図は光フアイバ心線７の歪みの位相差を測定
する位相差測定手段としての光フアイバアナライザ１０
を示し、以下０ＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｔ Ｔｉｍｅ Ｄ
ｏＩｌａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔ−ｍｅｔｅｒ）と称す。
する位相差測定手段としての光フアイバアナライザ１０
を示し、以下０ＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｔ Ｔｉｍｅ Ｄ
ｏＩｌａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔ−ｍｅｔｅｒ）と称す。
この０ＴＤＲ１０において、パルス発生器１１のパルス
信号はパルスデイレイ回路１２を経て光源駆動装置１３
に人力され、パルス信号に従う光源駆動装置１３の駆動
により、パルス光が光源１４から出射される。この光源
１４より出射したパルス光は、方向性結合器１５、集光
レンズ１６を通って端末部がＯＴ Ｄ Ｒ１０と接続さ
れた光フアイバ心線７に入射する。この入射光は光フア
イバ心線７でレイリー散乱を起こし、その後方散乱光は
光フアイバ心線７を逆行ｌ１、集光レンズ１−６を通り
方向性ｕ０器１５により分離されて受光素子１８にて充
電変換され、さらに増幅器１つで増棉されて信号処理回
路２０に人力される。そして、信号処理回路２０にはパ
ルス発生器１１のパルス信号が人力されると共に信号処
理回路２０にはその結果を表示する表示器２１が接続さ
れている。
信号はパルスデイレイ回路１２を経て光源駆動装置１３
に人力され、パルス信号に従う光源駆動装置１３の駆動
により、パルス光が光源１４から出射される。この光源
１４より出射したパルス光は、方向性結合器１５、集光
レンズ１６を通って端末部がＯＴ Ｄ Ｒ１０と接続さ
れた光フアイバ心線７に入射する。この入射光は光フア
イバ心線７でレイリー散乱を起こし、その後方散乱光は
光フアイバ心線７を逆行ｌ１、集光レンズ１−６を通り
方向性ｕ０器１５により分離されて受光素子１８にて充
電変換され、さらに増幅器１つで増棉されて信号処理回
路２０に人力される。そして、信号処理回路２０にはパ
ルス発生器１１のパルス信号が人力されると共に信号処
理回路２０にはその結果を表示する表示器２１が接続さ
れている。
上記の溝底において、本実施例の作用を説明する。
ＯＴ Ｄ Ｒ１０からパルス光を電カケープル１におけ
る遮蔽層８の一部に設けた光フアイバ心線７に入射させ
、光フアイバ心線７中にレイリー散乱を発生させる。そ
して、電カケープル１に曲げ歪みが起こると、光フアイ
バ素線７ａからパルス光が逃げ出して光伝送損失が増加
する。従って、信号処理回路２０に人力される光フアイ
バ心線７からの後方散乱光の強度信号には曲げ歪みによ
る減少が現われる。この後方散乱光強度の減少から電カ
ケ−プル１の曲げ歪みが検出される。
る遮蔽層８の一部に設けた光フアイバ心線７に入射させ
、光フアイバ心線７中にレイリー散乱を発生させる。そ
して、電カケープル１に曲げ歪みが起こると、光フアイ
バ素線７ａからパルス光が逃げ出して光伝送損失が増加
する。従って、信号処理回路２０に人力される光フアイ
バ心線７からの後方散乱光の強度信号には曲げ歪みによ
る減少が現われる。この後方散乱光強度の減少から電カ
ケ−プル１の曲げ歪みが検出される。
また、光源１４から出射したパルス光が受光素子１８に
到達するまでの時間ｔはｔ ＝ ２ ｆｌ ｏ ／ ｖ
（ここで、ｇｏは光フアイバ心線７の入射端からその後
方散乱を生じた地点までの光フアイバ心線７の長さ、■
は光フアイバ心線７中での光速度である。）と表される
ので、信号処理回路２０でパルス発生器１１からのパル
ス信号と受光素子１８からの検出信号との時間差から時
間ｔを計測することにより、後方散乱光を生じた位置を
標定することができ、その結果、電カケープル１の曲げ
歪みの発生位置を求めることが可能となる。
到達するまでの時間ｔはｔ ＝ ２ ｆｌ ｏ ／ ｖ
（ここで、ｇｏは光フアイバ心線７の入射端からその後
方散乱を生じた地点までの光フアイバ心線７の長さ、■
は光フアイバ心線７中での光速度である。）と表される
ので、信号処理回路２０でパルス発生器１１からのパル
ス信号と受光素子１８からの検出信号との時間差から時
間ｔを計測することにより、後方散乱光を生じた位置を
標定することができ、その結果、電カケープル１の曲げ
歪みの発生位置を求めることが可能となる。
ここで、光フアイバ心線７の歪ｉ１？ｌ定の原理を位相
法によって説明する。
法によって説明する。
まず、レーザの変調周波数をｔｏ ［ｌＩＺ］ 、光フ
アイバ心線７中の光速をｖ［ｓ／５ｅＣ１、光フアイバ
心線７の初期長をＩＩ ｏ［ｗｌ、歪後の長さｇ【−］
とすると、光ファイバ心線７の歪εは次式で定義される
。
アイバ心線７中の光速をｖ［ｓ／５ｅＣ１、光フアイバ
心線７の初期長をＩＩ ｏ［ｗｌ、歪後の長さｇ【−］
とすると、光ファイバ心線７の歪εは次式で定義される
。
一方、ファイバ長Ｎ−（１＋ε）Ｎｏの位相量８ｇは
（但し、Ｃ：光速、Ｎ：屈折率）と表される。
そして、ＤＯ→ｇＯ＋Δｐになった時の位相差Δβｐは
と表される。
実験結果により
（
〕
は
（
（１
で一定値をとり、
以下の値となる。
そして、
温度補正する場合の光ファイバの歪εはＮ
、１１ ε 従って、位相差６０ｇが測定されれば、ΔＤが求められ
、ρ０がわかれば、光ファイバの歪εが求まる。
、１１ ε 従って、位相差６０ｇが測定されれば、ΔＤが求められ
、ρ０がわかれば、光ファイバの歪εが求まる。
上式においてＶ の物理的意味は、光ファイバ心線７の
伸びる前の長さ！！０のところまで初期の光速ｖｏ伝搬
し、伸びた長さ６ｇに対してＶ で伝搬したとみなした
場合の架空の光速である。
伸びる前の長さ！！０のところまで初期の光速ｖｏ伝搬
し、伸びた長さ６ｇに対してＶ で伝搬したとみなした
場合の架空の光速である。
以上説明したように、本発明に係る分布型歪センサーに
よれば、光ファイバの端末部にパルス光を人１１させて
、光ファイバの歪後の位相差を位相差測定手段で測定し
、この位相差及び光ファイバの初期長に基づいて電カケ
ープルの長手方向の曲げ歪みを測定することによって、
電カケープルの熱挙動や側圧などの測定・監視を正確に
行うことが可能となる。
よれば、光ファイバの端末部にパルス光を人１１させて
、光ファイバの歪後の位相差を位相差測定手段で測定し
、この位相差及び光ファイバの初期長に基づいて電カケ
ープルの長手方向の曲げ歪みを測定することによって、
電カケープルの熱挙動や側圧などの測定・監視を正確に
行うことが可能となる。
また、本発明に係る分布型歪センサーによれば、光ファ
イバを使用したので、熱電対で温度分布をＡｐ１定する
方法と比較して測定作業が容易になると共に、安価に測
定可能となる。
イバを使用したので、熱電対で温度分布をＡｐ１定する
方法と比較して測定作業が容易になると共に、安価に測
定可能となる。
第１図は本発明の一実施例による分布型歪センサーを適
用した電カケープルを示す概略断面図、ｉ２図は第１図
の光フアイバ心線を示す拡大断面図、 第３図は本発明に使用される０ＴＤＲの構成を示すブロ
ック図である。 １・・・電カケープル、 ２・・・ケーブル導体、 ４・・・ポリエチレン絶縁層、 ７・・・光フアイバ心線、８・・・遮蔽層、１０・・・
光フアイバアナライザ（位相差測定手段）。
用した電カケープルを示す概略断面図、ｉ２図は第１図
の光フアイバ心線を示す拡大断面図、 第３図は本発明に使用される０ＴＤＲの構成を示すブロ
ック図である。 １・・・電カケープル、 ２・・・ケーブル導体、 ４・・・ポリエチレン絶縁層、 ７・・・光フアイバ心線、８・・・遮蔽層、１０・・・
光フアイバアナライザ（位相差測定手段）。
Claims (1)
- 電力ケーブルの遮蔽層の一部に、その長手方向に沿って
光ファイバを設け、この光ファイバの端末部からパルス
光を入射させて該光ファイバの歪後の位相差を位相差測
定手段で測定し、この位相差及び光ファイバの初期長に
基づいて電力ケーブルの長手方向の曲げ歪みを測定して
なることを特徴とする分布型歪センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1203943A JP2746424B2 (ja) | 1989-08-08 | 1989-08-08 | 分布型歪センサー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1203943A JP2746424B2 (ja) | 1989-08-08 | 1989-08-08 | 分布型歪センサー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0368825A true JPH0368825A (ja) | 1991-03-25 |
| JP2746424B2 JP2746424B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=16482248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1203943A Expired - Fee Related JP2746424B2 (ja) | 1989-08-08 | 1989-08-08 | 分布型歪センサー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2746424B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2532031A (en) * | 2014-11-05 | 2016-05-11 | Cambridge Consultants | System and method for detecting a change in shape of at least one predefined region of an optical fibre |
| CN106643842A (zh) * | 2017-02-10 | 2017-05-10 | 华南师范大学 | 一种分布式传感器及传感方法 |
| WO2022137273A1 (ja) * | 2020-12-21 | 2022-06-30 | ニューブレクス株式会社 | アーマードｄｓｓケーブル |
| WO2023144916A1 (ja) * | 2022-01-26 | 2023-08-03 | ニューブレクス株式会社 | 電力用ケーブル監視システム、およびセンサロープの製造方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5949599A (ja) * | 1982-08-16 | 1984-03-22 | テキサス インスツルメンツ インコーポレイテツド | 合成音声の音声特徴を変更する方法及び装置 |
| JPS6013207A (ja) * | 1983-07-04 | 1985-01-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光フアイバを用いた伸び歪の測定方法 |
| JPS6186624A (ja) * | 1984-10-04 | 1986-05-02 | Fujikura Ltd | 電力ケ−ブルの異常温度検出方法 |
| 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 |
| JPH01126522A (ja) * | 1987-11-12 | 1989-05-18 | Hitachi Cable Ltd | 光ファイバ線状温度分布測定システム |
-
1989
- 1989-08-08 JP JP1203943A patent/JP2746424B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| WO2023144916A1 (ja) * | 2022-01-26 | 2023-08-03 | ニューブレクス株式会社 | 電力用ケーブル監視システム、およびセンサロープの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2746424B2 (ja) | 1998-05-06 |
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