JPH04174332A - 分布型光ファイバ温度センサ - Google Patents
分布型光ファイバ温度センサInfo
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- JPH04174332A JPH04174332A JP2300187A JP30018790A JPH04174332A JP H04174332 A JPH04174332 A JP H04174332A JP 2300187 A JP2300187 A JP 2300187A JP 30018790 A JP30018790 A JP 30018790A JP H04174332 A JPH04174332 A JP H04174332A
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 44
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 abstract description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 9
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
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- 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的コ
（産業上の利用分野）
本発明は光ファイバーにパルスレーザ光を入射したとき
の後方散乱光から温度分布を測定する分布型光ファイバ
温度センサに関する。
の後方散乱光から温度分布を測定する分布型光ファイバ
温度センサに関する。
（従来の技術）
プラントやエネルギーシステム等における配管の温度分
布を測定する場合、分布型光ファイバ温度センサ（以下
、温度センサ省略する）か用いられる。第１５図はかか
る温度センサを適用した例であって、配管１に対して温
度センサの光ファイバー２か接触して配設されている。
布を測定する場合、分布型光ファイバ温度センサ（以下
、温度センサ省略する）か用いられる。第１５図はかか
る温度センサを適用した例であって、配管１に対して温
度センサの光ファイバー２か接触して配設されている。
この温度センサ２の作用を第１６図を参照して説明する
と、光ファイバー３の一端側には半導体レーザ４及び受
光素子５が設けられている。半導体レーザ４から出力さ
れたパルスレーザ光６は光ファイバー３に入射されてそ
の内部を伝播する。このとき、光ファイバー３の内部に
はラマン散乱光が発生し、このラマン散乱光のうち後方
散乱光がレーザ光の入射側に向かう。この場合、後方散
乱光の強度は温度に依存しており、例えば温度の高い部
分があると、後方散乱光の強度は高くなる。この後方散
乱光は光ファイバー３を伝播して受光素子５で受光され
、光電変換される。この電気信号は信号処理装置に送ら
れ、この信号処理装置は電気信号を処理して第１７図に
示す時系列信号に変換する。
と、光ファイバー３の一端側には半導体レーザ４及び受
光素子５が設けられている。半導体レーザ４から出力さ
れたパルスレーザ光６は光ファイバー３に入射されてそ
の内部を伝播する。このとき、光ファイバー３の内部に
はラマン散乱光が発生し、このラマン散乱光のうち後方
散乱光がレーザ光の入射側に向かう。この場合、後方散
乱光の強度は温度に依存しており、例えば温度の高い部
分があると、後方散乱光の強度は高くなる。この後方散
乱光は光ファイバー３を伝播して受光素子５で受光され
、光電変換される。この電気信号は信号処理装置に送ら
れ、この信号処理装置は電気信号を処理して第１７図に
示す時系列信号に変換する。
この時系列信号は光ファイバー３の入射側でレベルか高
く、光ファイバー３の他端側になるに従ってレベルが低
くなり、かつ温度の高い部分でレベルか高くなっている
ことを示す。そして、二の信号処理装置は距離に対する
換算を行って第１８図に示す時系列信号に変換し、この
信号から温度分布を求める。
く、光ファイバー３の他端側になるに従ってレベルが低
くなり、かつ温度の高い部分でレベルか高くなっている
ことを示す。そして、二の信号処理装置は距離に対する
換算を行って第１８図に示す時系列信号に変換し、この
信号から温度分布を求める。
ところで、配管１の温度分布測定は第１５図に示すよう
に光ファイバー２を配管１の軸方向に配設しているので
正確な温度分布が測定できない。
に光ファイバー２を配管１の軸方向に配設しているので
正確な温度分布が測定できない。
すなわち、配管１内を流れる流体の流速分布、内壁の状
態変化による熱伝導率の分布、周囲の温度条件、対流等
により配管１の同一位置でも表面温度は周方向において
異なった分布を示す。
態変化による熱伝導率の分布、周囲の温度条件、対流等
により配管１の同一位置でも表面温度は周方向において
異なった分布を示す。
（発明が解決しようとする課題）
以上のように配管１の周方向の温度分布は考慮されてお
らず、正確な温度分布を測定できなかった。
らず、正確な温度分布を測定できなかった。
そこで本発明は、周方向の温度分布を考慮して正確な温
度分布を測定できる分布型光ファイバ温度センサを提供
することを目的とする。
度分布を測定できる分布型光ファイバ温度センサを提供
することを目的とする。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明は、光ファイバーにパルスレーザ光を入射したと
きに生しる後方散乱光の強度及び到達時間から被測定体
の温度分布を求める分布型光ファイバ温度センサにおい
て、光ファイバーは被測定体の周面に沿って規則的な形
状で配置して上記目的を達成しようとする分布型光ファ
イバ温度センサである。
きに生しる後方散乱光の強度及び到達時間から被測定体
の温度分布を求める分布型光ファイバ温度センサにおい
て、光ファイバーは被測定体の周面に沿って規則的な形
状で配置して上記目的を達成しようとする分布型光ファ
イバ温度センサである。
（作用）
このような手段を備えたことにより、光ファイバーを被
測定体の周面に沿って規則的な形状で配置することによ
り被測定体の周面の任意位置で温度を捕えられる。
測定体の周面に沿って規則的な形状で配置することによ
り被測定体の周面の任意位置で温度を捕えられる。
（実施例）
以下、本発明の第１実施例について図面を参照して説明
する。
する。
第１図は分布型光ファイバ温度センサの構成図である。
円筒の配管１には光ファイバー１０がその周面に沿って
規則的な形状で配置されている。
規則的な形状で配置されている。
すなわち、光ファイバー１０は配管工に対して一定ビッ
チｐで巻き付けられている。そして、光ファイバー１０
は一定ピッチｇ間つまり（イ）＝（イ′）間、（ハ）−
（ハ゛）間の長さがＬとなっている。
チｐで巻き付けられている。そして、光ファイバー１０
は一定ピッチｇ間つまり（イ）＝（イ′）間、（ハ）−
（ハ゛）間の長さがＬとなっている。
この光ファイバー１０の一端側には半導体レーザ１１及
び受光素子１２が設けられ、この受光素子１２は信号処
理装置１３に接続されている。この信号処理装置１３は
受光素子１２からの電気信号を受けて配管１の周方向及
び軸方向における温度分布を求める機能を有している。
び受光素子１２が設けられ、この受光素子１２は信号処
理装置１３に接続されている。この信号処理装置１３は
受光素子１２からの電気信号を受けて配管１の周方向及
び軸方向における温度分布を求める機能を有している。
次に上記の如く構成された温度センサの作用について説
明する。配管１は上部ａが高温で下部が低温となってい
る。半導体レーザ１１から出力されたパルスレーザ光１
４は光ファイバー１０に入射されてその内部を伝播する
。このとき、光ファイバー１０の内部にはラマン散乱光
が発生し、このラマン散乱光のうち後方散乱光がパルス
レーザ光１４の光ファイバー１０への入射側に向かう。
明する。配管１は上部ａが高温で下部が低温となってい
る。半導体レーザ１１から出力されたパルスレーザ光１
４は光ファイバー１０に入射されてその内部を伝播する
。このとき、光ファイバー１０の内部にはラマン散乱光
が発生し、このラマン散乱光のうち後方散乱光がパルス
レーザ光１４の光ファイバー１０への入射側に向かう。
この場合、後方散乱光の強度は上記の如く温度に依存す
る。この後方散乱光は光ファイバー１０を伝播して受光
素子１２て受光され、光電変換されて信号処理装置１３
に送られる。
る。この後方散乱光は光ファイバー１０を伝播して受光
素子１２て受光され、光電変換されて信号処理装置１３
に送られる。
この信号処理装置１３は受光素子１２からの電気信号を
受けて後方散乱光の強度及び到達時間を求めて後方散乱
光の時系列信号に変換し、この時系列信号から第２図に
示すような位置に対する温度分布を求める。この温度分
布から分かるように光ファイバー１０が配管１の高温部
分に配置されたところの温度が高くなり、低温部分に配
置されたところの温度が低くなっており、この温度変化
がピッチｐごとに周期的に変化している。
受けて後方散乱光の強度及び到達時間を求めて後方散乱
光の時系列信号に変換し、この時系列信号から第２図に
示すような位置に対する温度分布を求める。この温度分
布から分かるように光ファイバー１０が配管１の高温部
分に配置されたところの温度が高くなり、低温部分に配
置されたところの温度が低くなっており、この温度変化
がピッチｐごとに周期的に変化している。
次に信号処理装置１３はこの温度分布から同一円周位置
をパラメータとして配管１の軸方向の温度分布を求める
。信号処理装置１３ば例えば円周上の位置（イ）（イ″
）（イ′）、位置（ロ）（口′）（口′）及び位置（ハ
）（ハ゛）（）−′）の温度を抽出して第３図に示すよ
うな温度分布を作成する。
をパラメータとして配管１の軸方向の温度分布を求める
。信号処理装置１３ば例えば円周上の位置（イ）（イ″
）（イ′）、位置（ロ）（口′）（口′）及び位置（ハ
）（ハ゛）（）−′）の温度を抽出して第３図に示すよ
うな温度分布を作成する。
ここで、配管１の円周上の任意の位置における温度を求
める場合について説明する。第４図に示すように配管１
を］ピッチｐの長さたけ展開して先ファイバー１０の一
端をＳとするとともに他端をＥとする。第５図は配管］
を展開した模式図であって、配管１の円周は２πｒとな
る。なお、ｒは配管１の半径である。ゆえに、１ピッチ
ｇの光ファイバー〕Ｏの長さしは Ｌ−ＩＩ ２＋ （２πｒ） ２ −（１）となる
。従って、位置Ｓから円周方向にθだけ回転した位置Ｐ
までの距離り、は Ｌｐ−１２＋（ｒθ）２−（２） により表される。従って、この第（２）式から配管１の
円周上の任意の位置における温度が求められる。
める場合について説明する。第４図に示すように配管１
を］ピッチｐの長さたけ展開して先ファイバー１０の一
端をＳとするとともに他端をＥとする。第５図は配管］
を展開した模式図であって、配管１の円周は２πｒとな
る。なお、ｒは配管１の半径である。ゆえに、１ピッチ
ｇの光ファイバー〕Ｏの長さしは Ｌ−ＩＩ ２＋ （２πｒ） ２ −（１）となる
。従って、位置Ｓから円周方向にθだけ回転した位置Ｐ
までの距離り、は Ｌｐ−１２＋（ｒθ）２−（２） により表される。従って、この第（２）式から配管１の
円周上の任意の位置における温度が求められる。
このように上記第１実施例においては、光ファイバー１
０を配管１に対して一定ピッチｇで巻き付けたので、配
管１０円周上の温度分布を求めることができるとともに
配管１の軸方向の温度分布を求めることができる。これ
により、配管１内を流れる流体の流速分布、内壁の状態
変化による熱伝導率の分布、周囲の温度条件、対流等に
より配管１の表面分布か周方向において異なっても、そ
の温度分布を正確に測定できる。
０を配管１に対して一定ピッチｇで巻き付けたので、配
管１０円周上の温度分布を求めることができるとともに
配管１の軸方向の温度分布を求めることができる。これ
により、配管１内を流れる流体の流速分布、内壁の状態
変化による熱伝導率の分布、周囲の温度条件、対流等に
より配管１の表面分布か周方向において異なっても、そ
の温度分布を正確に測定できる。
次に本発明の第２実施例について第６図乃至第９図を参
照して説明する。
照して説明する。
配管１に対してその構造上から光ファイノ・−１０を巻
き付けることが困難な場合、光ファイバー１０は第６図
に示すように配管１の表面に一定ピッチ間隔て折り曲げ
られて配置される。この場合、光ファイバー１０の配管
１に対する配設は第８図に示す各フック２０を第７図に
示すように所定間隔ごとに設けて行われる。この場合、
ピッチｇ、光ファイバー１０の１ピッチｇ間の距離りと
して円周方向にθだけ回転した位置Ｑまての距離Ｌ０は
第９図に示す模式図を参照すると、Ｌｏ ＝２ （Ｉ
Ｉ！ ／ ２） ２＋ （ｒθ）２−２ （Ｆ ／２
） ２＋Ｈ２・（３）なお、Ｈ−ｒθ により表される。従って、この第（３）式から配管工の
円周上の任意の位置における温度か求められる。
き付けることが困難な場合、光ファイバー１０は第６図
に示すように配管１の表面に一定ピッチ間隔て折り曲げ
られて配置される。この場合、光ファイバー１０の配管
１に対する配設は第８図に示す各フック２０を第７図に
示すように所定間隔ごとに設けて行われる。この場合、
ピッチｇ、光ファイバー１０の１ピッチｇ間の距離りと
して円周方向にθだけ回転した位置Ｑまての距離Ｌ０は
第９図に示す模式図を参照すると、Ｌｏ ＝２ （Ｉ
Ｉ！ ／ ２） ２＋ （ｒθ）２−２ （Ｆ ／２
） ２＋Ｈ２・（３）なお、Ｈ−ｒθ により表される。従って、この第（３）式から配管工の
円周上の任意の位置における温度か求められる。
このように上記第２実施例においても配管工の円周上の
温度分布を求めることかできるとともに配管１の軸方向
の温度分布を求めることかできる。
温度分布を求めることかできるとともに配管１の軸方向
の温度分布を求めることかできる。
ところで、この第２実施例において光ファイバー１０を
配管１に対して配置する場合、第１０図に示すように十
分耐熱性のあるシート部材３０上に予め配線し、このシ
ート部材３０ごと配管１に取り付けてもよい。又、逆に
配管１に光ファイバー１０を布設し、この後にシート部
材３ｏにより被覆してもよい。これにより各フック２ｏ
を直接配管１に取り付けることができない場合に有効で
ある。第１１図及び第１２図はかかるシート部材３０を
用いて光ファイバー１０を配管１に設けた例であり、第
１２図は複数の光ファイバー１０を配管１に設けた場合
である。
配管１に対して配置する場合、第１０図に示すように十
分耐熱性のあるシート部材３０上に予め配線し、このシ
ート部材３０ごと配管１に取り付けてもよい。又、逆に
配管１に光ファイバー１０を布設し、この後にシート部
材３ｏにより被覆してもよい。これにより各フック２ｏ
を直接配管１に取り付けることができない場合に有効で
ある。第１１図及び第１２図はかかるシート部材３０を
用いて光ファイバー１０を配管１に設けた例であり、第
１２図は複数の光ファイバー１０を配管１に設けた場合
である。
なお、本発明は上記各実施例に限定されるものでなくそ
の要旨を変更しない範囲で変形してもよい。例えば、被
測定体としては第１３図及び第１４図に示すような四角
柱や三角柱でも適用できる。
の要旨を変更しない範囲で変形してもよい。例えば、被
測定体としては第１３図及び第１４図に示すような四角
柱や三角柱でも適用できる。
［発明の効果］
以上詳記したように本発明によれば、周方向の温度分布
を考慮して正確な温度分布を測定−Ｊきる分布型光ファ
イバ温度センサを提供できる。
を考慮して正確な温度分布を測定−Ｊきる分布型光ファ
イバ温度センサを提供できる。
第１図乃至第５図は本発明の第１実施例を説明するため
の図であって、第１図は構成図、第２図は温度分布図、
第３図は円周上の温度分布図、第４図及び第５図は任意
位置の温度の算出を説明するための図、第６図乃至第９
図は本発明の第２実施例を説明するための図であって、
第６図及び第７図は構成図、第８図はフックの構成図、
第９図は任意位置の温度の算出を説明するための図、第
１０乃至第１４図は光ファイバーの他の適用例を示す図
、第１５図乃至第１８図は従来技術を説明するための図
である。 １・・・配管、１０・・・光ファイバー、１１・・・半
導体レーザ、１２・・・受光素子、１３・・・信号処理
装置。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第５図 第７図 （ａ） （ｂ） 第 ８ 図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図 第１４図 第１５図 第１６図
の図であって、第１図は構成図、第２図は温度分布図、
第３図は円周上の温度分布図、第４図及び第５図は任意
位置の温度の算出を説明するための図、第６図乃至第９
図は本発明の第２実施例を説明するための図であって、
第６図及び第７図は構成図、第８図はフックの構成図、
第９図は任意位置の温度の算出を説明するための図、第
１０乃至第１４図は光ファイバーの他の適用例を示す図
、第１５図乃至第１８図は従来技術を説明するための図
である。 １・・・配管、１０・・・光ファイバー、１１・・・半
導体レーザ、１２・・・受光素子、１３・・・信号処理
装置。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第５図 第７図 （ａ） （ｂ） 第 ８ 図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図 第１４図 第１５図 第１６図
Claims (1)
- 光ファイバーにパルスレーザ光を入射したときに生じる
後方散乱光の強度及び到達時間から被測定体の温度分布
を求める分布型光ファイバ温度センサにおいて、前記光
ファイバーは前記被測定体の周面に沿って規則的な形状
で配置されることを特徴とする分布型光ファイバ温度セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02300187A JP3075361B2 (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | 分布型光ファイバ温度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02300187A JP3075361B2 (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | 分布型光ファイバ温度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04174332A true JPH04174332A (ja) | 1992-06-22 |
| JP3075361B2 JP3075361B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=17881782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02300187A Expired - Fee Related JP3075361B2 (ja) | 1990-11-06 | 1990-11-06 | 分布型光ファイバ温度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3075361B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH063197A (ja) * | 1992-06-23 | 1994-01-11 | Kawasaki Steel Corp | 高炉炉体の温度監視装置及びそれを使用した温度制御装置 |
| WO2008081719A1 (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 対象物の物理量測定方法及び制御方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6166133A (ja) * | 1984-09-10 | 1986-04-04 | Agency Of Ind Science & Technol | 光フアイバ温度センサ |
| JPH0384102A (ja) * | 1989-08-25 | 1991-04-09 | Fujikura Ltd | 道路表面の温度監視装置 |
| JPH03180731A (ja) * | 1989-12-11 | 1991-08-06 | Nkk Corp | 熱媒輸送用配管の熱媒漏洩検知方法 |
-
1990
- 1990-11-06 JP JP02300187A patent/JP3075361B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6166133A (ja) * | 1984-09-10 | 1986-04-04 | Agency Of Ind Science & Technol | 光フアイバ温度センサ |
| JPH0384102A (ja) * | 1989-08-25 | 1991-04-09 | Fujikura Ltd | 道路表面の温度監視装置 |
| JPH03180731A (ja) * | 1989-12-11 | 1991-08-06 | Nkk Corp | 熱媒輸送用配管の熱媒漏洩検知方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH063197A (ja) * | 1992-06-23 | 1994-01-11 | Kawasaki Steel Corp | 高炉炉体の温度監視装置及びそれを使用した温度制御装置 |
| WO2008081719A1 (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | 対象物の物理量測定方法及び制御方法 |
| JP5077242B2 (ja) * | 2006-12-28 | 2012-11-21 | 住友電気工業株式会社 | 対象物の物理量測定方法及び制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3075361B2 (ja) | 2000-08-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |