JPH05281080A - 液体検知用光ファイバ - Google Patents
液体検知用光ファイバInfo
- Publication number
- JPH05281080A JPH05281080A JP10553292A JP10553292A JPH05281080A JP H05281080 A JPH05281080 A JP H05281080A JP 10553292 A JP10553292 A JP 10553292A JP 10553292 A JP10553292 A JP 10553292A JP H05281080 A JPH05281080 A JP H05281080A
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- Japan
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- optical fiber
- liquid
- protective tube
- monitoring
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電力ケーブル線路などにおいて、その長手方
向に沿って連続的に漏油，浸水の監視ができ、かつ検知
感度に優れた液体検知用光ファイバを提供する。 【構成】 参照用光ファイバＡと監視用光ファイバＢを
並列したものであって、前記参照用光ファイバＡは、漏
液による伝送損失増加を起こさないよう、保護管１Ａに
光ファイバ２Ａを内蔵してなり、前記監視用光ファイバ
Ｂは、液体が浸入できる複数の開口部５を有する保護管
１Ｂに、光ファイバ２Ｂ，膨張材３及び波状板４を内蔵
する。参照用光ファイバＡは漏液の影響を受けないた
め、監視用光ファイバＢの伝送損失分布と比較すれば、
確実に漏液に伴う伝送損失増加のみを検知することがで
きる。
向に沿って連続的に漏油，浸水の監視ができ、かつ検知
感度に優れた液体検知用光ファイバを提供する。 【構成】 参照用光ファイバＡと監視用光ファイバＢを
並列したものであって、前記参照用光ファイバＡは、漏
液による伝送損失増加を起こさないよう、保護管１Ａに
光ファイバ２Ａを内蔵してなり、前記監視用光ファイバ
Ｂは、液体が浸入できる複数の開口部５を有する保護管
１Ｂに、光ファイバ２Ｂ，膨張材３及び波状板４を内蔵
する。参照用光ファイバＡは漏液の影響を受けないた
め、監視用光ファイバＢの伝送損失分布と比較すれば、
確実に漏液に伴う伝送損失増加のみを検知することがで
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、漏油，浸水等を精度よ
く検知するために用いる液体検知用光ファイバの構造に
関するものである。
く検知するために用いる液体検知用光ファイバの構造に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバによる液体検知は、検出部に
電源を用いず、防爆型で小型軽量なセンサが用いられ
る。液体を吸収して変形（収縮或は膨張）する材料と光
ファイバを組み合わせて、漏液等に伴う材料の変形によ
り光ファイバに側圧或は曲げを与え、発生した伝送損失
を検出することを原理とした漏液検知技術は、従来から
いくつか提案されている。
電源を用いず、防爆型で小型軽量なセンサが用いられ
る。液体を吸収して変形（収縮或は膨張）する材料と光
ファイバを組み合わせて、漏液等に伴う材料の変形によ
り光ファイバに側圧或は曲げを与え、発生した伝送損失
を検出することを原理とした漏液検知技術は、従来から
いくつか提案されている。
【０００３】この原理を用いた漏液検知技術は、大きく
２つに分類される。その一つは、漏液に伴う材料の変形
により、光ファイバの伝送損失を増加させるセンサを離
散的に設置し、設置した箇所ごとにのみ検知が可能な技
術である（例えば、特開昭62-52433号公報参照）。もう
一つは、光ファイバと吸液変形材料とを連続的に組み合
わせ、漏液に伴う材料の変形により、光ファイバのどの
部分においても伝送損失を増加させることができ、この
損失分布をＯＴＤＲ（Optical Time-Domain Reflectmet
er）等で測定して漏液箇所を検出する技術である（例え
ば、特開昭62-28703、同62-55546、特開昭63-266340 号
公報参照）。
２つに分類される。その一つは、漏液に伴う材料の変形
により、光ファイバの伝送損失を増加させるセンサを離
散的に設置し、設置した箇所ごとにのみ検知が可能な技
術である（例えば、特開昭62-52433号公報参照）。もう
一つは、光ファイバと吸液変形材料とを連続的に組み合
わせ、漏液に伴う材料の変形により、光ファイバのどの
部分においても伝送損失を増加させることができ、この
損失分布をＯＴＤＲ（Optical Time-Domain Reflectmet
er）等で測定して漏液箇所を検出する技術である（例え
ば、特開昭62-28703、同62-55546、特開昭63-266340 号
公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の従来技
術では、センサを設置した箇所の漏液しか検知できず、
ある程度連続的に漏液監視を行うには、センサを多数設
置しなければならない。又、後者の従来技術では、連続
的に漏液監視ができるものの、吸液変形時の側圧或は曲
げの発生量が不安定で、伝送損失の変化量も安定せず、
十分な漏液検知が困難な場合があった。従って、本発明
の目的は、ケーブル線路などにおいて連続的に漏液の監
視ができ、かつ検知感度に優れた液体検知用光ファイバ
を提供することにある。
術では、センサを設置した箇所の漏液しか検知できず、
ある程度連続的に漏液監視を行うには、センサを多数設
置しなければならない。又、後者の従来技術では、連続
的に漏液監視ができるものの、吸液変形時の側圧或は曲
げの発生量が不安定で、伝送損失の変化量も安定せず、
十分な漏液検知が困難な場合があった。従って、本発明
の目的は、ケーブル線路などにおいて連続的に漏液の監
視ができ、かつ検知感度に優れた液体検知用光ファイバ
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明光ファイバは、参照用光ファイバと監視用光フ
ァイバを並列したものであって、前記参照用光ファイバ
は、漏液による伝送損失増加を起こさないよう、保護管
に光ファイバを内蔵してなり、前記監視用光ファイバ
は、液体が浸入できる複数の開口部或は浸透部を有する
保護管に、光ファイバと膨張材が内蔵され、前記保護管
は、その内面に、少なくとも検知したい所定間隔で分布
する凹凸を有することを特徴とする。
に本発明光ファイバは、参照用光ファイバと監視用光フ
ァイバを並列したものであって、前記参照用光ファイバ
は、漏液による伝送損失増加を起こさないよう、保護管
に光ファイバを内蔵してなり、前記監視用光ファイバ
は、液体が浸入できる複数の開口部或は浸透部を有する
保護管に、光ファイバと膨張材が内蔵され、前記保護管
は、その内面に、少なくとも検知したい所定間隔で分布
する凹凸を有することを特徴とする。
【０００６】又、監視用光ファイバとして、液体が浸入
できる複数の開口部或は浸透部を有する保護管に、光フ
ァイバ，膨張材及び波状板が内蔵したものをもちいるこ
ともできる。
できる複数の開口部或は浸透部を有する保護管に、光フ
ァイバ，膨張材及び波状板が内蔵したものをもちいるこ
ともできる。
【０００７】
【作用】本発明の光ファイバは、漏液箇所を検知するセ
ンサとして用いられ、バックスキャッタ法を利用して伝
送損失分布を測定し、漏液に伴う伝送損失増加箇所を検
知するものである。上述したように、監視用光ファイバ
は、光ファイバと膨張材が保護管に内蔵され、この保護
管には液が浸入できる開口部或は浸透部が設けられてい
る。このため、漏液により保護管内に液体が浸入すれ
ば、膨張材が膨張し、光ファイバが保護管内壁に押圧さ
れる。ここで、保護管が一般的な直線状のものでも伝送
損失が増加するが、その量は僅かで、不安定な場合もあ
る。
ンサとして用いられ、バックスキャッタ法を利用して伝
送損失分布を測定し、漏液に伴う伝送損失増加箇所を検
知するものである。上述したように、監視用光ファイバ
は、光ファイバと膨張材が保護管に内蔵され、この保護
管には液が浸入できる開口部或は浸透部が設けられてい
る。このため、漏液により保護管内に液体が浸入すれ
ば、膨張材が膨張し、光ファイバが保護管内壁に押圧さ
れる。ここで、保護管が一般的な直線状のものでも伝送
損失が増加するが、その量は僅かで、不安定な場合もあ
る。
【０００８】この点、本発明で用いる監視用光ファイバ
は、その内面に、少なくとも検知したい所定間隔で分布
する凹凸を有する保護管（例えば、保護管自体が波状の
ものでもよい）を用いている。このため、保護管内壁に
押圧された光ファイバは、この凹凸に沿って曲げられ、
漏液箇所の光ファイバの伝送損失を確実に増加させるこ
とができる。この伝送損失増加は、保護管内に波状板を
収納したものも同様である。
は、その内面に、少なくとも検知したい所定間隔で分布
する凹凸を有する保護管（例えば、保護管自体が波状の
ものでもよい）を用いている。このため、保護管内壁に
押圧された光ファイバは、この凹凸に沿って曲げられ、
漏液箇所の光ファイバの伝送損失を確実に増加させるこ
とができる。この伝送損失増加は、保護管内に波状板を
収納したものも同様である。
【０００９】このように、監視用光ファイバだけでも十
分漏液検知ができるのだが、例えば監視用光ファイバ
が、捻れ等による小さな曲げを残したまま布設された場
合、捻じれ箇所にも伝送損失増加が起こり、漏液に伴う
伝送損失増加との区別が困難な場合もある。この区別を
明確にするため、本発明では漏液によっても伝送損失変
化を受けない参照用光ファイバを監視用光ファイバと並
列し、検知精度を向上させた。
分漏液検知ができるのだが、例えば監視用光ファイバ
が、捻れ等による小さな曲げを残したまま布設された場
合、捻じれ箇所にも伝送損失増加が起こり、漏液に伴う
伝送損失増加との区別が困難な場合もある。この区別を
明確にするため、本発明では漏液によっても伝送損失変
化を受けない参照用光ファイバを監視用光ファイバと並
列し、検知精度を向上させた。
【００１０】
【実施例】以下、図に基づいて、本発明の実施例を説明
する。図１に示すように、本例は、１本の参照用光ファ
イバＡと２本の監視用光ファイバＢを並列したものであ
る。まず、監視用光ファイバＢから説明する。これは、
図３に示すように、保護管１Ｂ内に、膨張材３，光ファ
イバ２Ｂ及び波状板４が内蔵されている。保護管１Ｂ
は、通常の直線状のもので、長手方向に一定間隔をもっ
て複数の開口部５が設けられている。開口部５は漏油，
浸水等が発生した場合に、保護管内にこれらの液体を取
り込む入液口である。本例では開口部としているが、保
護管内に液体を導入できればよく、例えば保護管の一部
を浸透性材料で構成してもよい。
する。図１に示すように、本例は、１本の参照用光ファ
イバＡと２本の監視用光ファイバＢを並列したものであ
る。まず、監視用光ファイバＢから説明する。これは、
図３に示すように、保護管１Ｂ内に、膨張材３，光ファ
イバ２Ｂ及び波状板４が内蔵されている。保護管１Ｂ
は、通常の直線状のもので、長手方向に一定間隔をもっ
て複数の開口部５が設けられている。開口部５は漏油，
浸水等が発生した場合に、保護管内にこれらの液体を取
り込む入液口である。本例では開口部としているが、保
護管内に液体を導入できればよく、例えば保護管の一部
を浸透性材料で構成してもよい。
【００１１】膨張材３は、検知したい液体を吸収して膨
張する材料を用いる。浸水検知用には、水を吸うことで
膨張するアクリル酸ビニルアルコール共重合体、アクリ
ル酸ソーダ重合体、アクリル酸ソーダアクリルアミド共
重合体等の吸水性ポリマーが挙げられる。又、漏油検知
用には、油を吸うことで膨張するエチレンプロピレンゴ
ム等のゴム材料が挙げられる。これらを線状にして光フ
ァイバに沿わせ、保護管内に収納した。本例では２本あ
る監視用光ファイバのうち、１本を漏油検知用とし、他
方を浸水検知用とした。尚、膨張材は、粉体や粒状体で
保護管内に収納してもよい。
張する材料を用いる。浸水検知用には、水を吸うことで
膨張するアクリル酸ビニルアルコール共重合体、アクリ
ル酸ソーダ重合体、アクリル酸ソーダアクリルアミド共
重合体等の吸水性ポリマーが挙げられる。又、漏油検知
用には、油を吸うことで膨張するエチレンプロピレンゴ
ム等のゴム材料が挙げられる。これらを線状にして光フ
ァイバに沿わせ、保護管内に収納した。本例では２本あ
る監視用光ファイバのうち、１本を漏油検知用とし、他
方を浸水検知用とした。尚、膨張材は、粉体や粒状体で
保護管内に収納してもよい。
【００１２】波状板４は膨張材の膨張により光ファイバ
２Ｂに曲げを加えるためのもので、光ファイバと接して
収納されることはいうまでもない。尚、同様の作用を果
たすため、波状板を収納する代わりに、図５又は図６の
ような構成の保護管を用いてもよい。図５のものは、保
護管全周におよぶ凹部６を、少なくとも検知したい所定
間隔で分布させたもので、図６のものは、保護管１Ｂ全
体が波状のものである。
２Ｂに曲げを加えるためのもので、光ファイバと接して
収納されることはいうまでもない。尚、同様の作用を果
たすため、波状板を収納する代わりに、図５又は図６の
ような構成の保護管を用いてもよい。図５のものは、保
護管全周におよぶ凹部６を、少なくとも検知したい所定
間隔で分布させたもので、図６のものは、保護管１Ｂ全
体が波状のものである。
【００１３】一方、参照用光ファイバＡは、図４に示す
もので、漏液によっても伝送損失変化を伴わないよう、
開口部のない保護管１Ａ内に光ファイバ２Ａを収納した
ものである。
もので、漏液によっても伝送損失変化を伴わないよう、
開口部のない保護管１Ａ内に光ファイバ２Ａを収納した
ものである。
【００１４】このような参照用光ファイバＡと監視用光
ファイバＢを並列し、容易にばらけないよう結束した。
図２に示すように、これら３本の光ファイバ全体を保護
管１１内に収納してもよい。この場合、保護管１１内に
液体が導入できるよう、開口部１５を設けておく必要が
ある。
ファイバＢを並列し、容易にばらけないよう結束した。
図２に示すように、これら３本の光ファイバ全体を保護
管１１内に収納してもよい。この場合、保護管１１内に
液体が導入できるよう、開口部１５を設けておく必要が
ある。
【００１５】ここで、図７に基づいて、図６に示した監
視用光ファイバを例として、漏液前後における保護管内
の状態を説明する。図１と共通する部分は同一符号で示
してある。漏液がない場合は、図７（Ａ）に示すように
膨張材３が膨張することなく、光ファイバ２Ｂも直線性
を保っている。しかし、漏液が起こると開口部より保護
管内に液体が浸入し、同図（Ｂ）に示すように膨張材３
が膨張する。この際、光ファイバ２Ｂは保護管内壁に押
圧され、保護管１Ｂと同様の波状の曲げが加えられる。
曲げられた箇所は伝送損失が増加するため、これを観測
すれば漏液箇所を検知することができる。
視用光ファイバを例として、漏液前後における保護管内
の状態を説明する。図１と共通する部分は同一符号で示
してある。漏液がない場合は、図７（Ａ）に示すように
膨張材３が膨張することなく、光ファイバ２Ｂも直線性
を保っている。しかし、漏液が起こると開口部より保護
管内に液体が浸入し、同図（Ｂ）に示すように膨張材３
が膨張する。この際、光ファイバ２Ｂは保護管内壁に押
圧され、保護管１Ｂと同様の波状の曲げが加えられる。
曲げられた箇所は伝送損失が増加するため、これを観測
すれば漏液箇所を検知することができる。
【００１６】このように、漏液時、保護管内で膨張材が
膨張するため、保護管はその膨張力によって変形しない
程度の強度を有する必要がある。このような点からプラ
スチック製保護管でもよいが、扱い易さ等も考慮し、本
例ではステンレス管とした。又、保護管の太さは光ファ
イバ素線（通常0.1〜1.0mm)及び膨張材を内蔵すること
から数100 μｍ〜数ｍｍ程度がよい。更に、波状板又は
保護管の波状形状を構成する曲げ径は、シングルモード
光ファイバが数ｍｍ以下の曲げ径で顕著に伝送損失増加
を起こすこと等を考えると、一般に10ｍｍ以下が望まし
い。
膨張するため、保護管はその膨張力によって変形しない
程度の強度を有する必要がある。このような点からプラ
スチック製保護管でもよいが、扱い易さ等も考慮し、本
例ではステンレス管とした。又、保護管の太さは光ファ
イバ素線（通常0.1〜1.0mm)及び膨張材を内蔵すること
から数100 μｍ〜数ｍｍ程度がよい。更に、波状板又は
保護管の波状形状を構成する曲げ径は、シングルモード
光ファイバが数ｍｍ以下の曲げ径で顕著に伝送損失増加
を起こすこと等を考えると、一般に10ｍｍ以下が望まし
い。
【００１７】次に、このような光ファイバを用いた漏液
検知方法を説明する。液体検知用光ファイバはＯＴＤＲ
装置に接続され、電力ケーブル線路などの漏油，浸水等
の液体検知が必要な箇所に布設される。ＯＴＤＲは、バ
ックスキャッタ法を利用したもので、光ファイバの一端
から光パルスを送出し、光ファイバの途中から戻ってく
る後方散乱光強度を測定して、光ファイバ長手方向の損
失変化及び変化点までの距離を計測する装置である。
検知方法を説明する。液体検知用光ファイバはＯＴＤＲ
装置に接続され、電力ケーブル線路などの漏油，浸水等
の液体検知が必要な箇所に布設される。ＯＴＤＲは、バ
ックスキャッタ法を利用したもので、光ファイバの一端
から光パルスを送出し、光ファイバの途中から戻ってく
る後方散乱光強度を測定して、光ファイバ長手方向の損
失変化及び変化点までの距離を計測する装置である。
【００１８】このようなシステム構成で漏液がない場合
に伝送損失の測定を行えば、図８（Ａ）に示すように、
距離に比例してほぼ一定の割合で光強度が低下（損失が
増加）する分布状態が観測される。ここで、布設に伴う
曲げなどによる伝送損失があれば、参照用，監視用（漏
油用，浸水用）いずれの光ファイバにもこの増加分が観
測される。
に伝送損失の測定を行えば、図８（Ａ）に示すように、
距離に比例してほぼ一定の割合で光強度が低下（損失が
増加）する分布状態が観測される。ここで、布設に伴う
曲げなどによる伝送損失があれば、参照用，監視用（漏
油用，浸水用）いずれの光ファイバにもこの増加分が観
測される。
【００１９】しかし、いずれかの箇所に漏液が発生すれ
ば、監視用光ファイバのみが伝送損失増加を起こす。即
ち、漏液箇所の膨張材が膨張し、光ファイバに曲げを与
えるため、同図（Ｂ）に示すようにステップ状の変化が
観測される。同図のグラフでは、浸水検知用光ファイバ
のみに伝送損失増加が起きているため、漏油はない
が、浸水が発生していることを示している。
ば、監視用光ファイバのみが伝送損失増加を起こす。即
ち、漏液箇所の膨張材が膨張し、光ファイバに曲げを与
えるため、同図（Ｂ）に示すようにステップ状の変化が
観測される。同図のグラフでは、浸水検知用光ファイバ
のみに伝送損失増加が起きているため、漏油はない
が、浸水が発生していることを示している。
【００２０】以上、参照用，監視用両光ファイバを並列
させた例について説明したが、図９に示すように、監視
用光ファイバの保護管内に、参照用光ファイバ（保護管
３１及び光ファイバ３２）を収納して、一体構成として
もよい。
させた例について説明したが、図９に示すように、監視
用光ファイバの保護管内に、参照用光ファイバ（保護管
３１及び光ファイバ３２）を収納して、一体構成として
もよい。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明光ファイバ
は、参照用光ファイバを用いているので、漏液以外の伝
送損失増加と漏液によるそれを確実に区別して高い検知
精度を得ることができる。従って、浸水検知が必要とさ
れる電力ケーブル、通信ケーブル等や、漏油検知が必要
とされる油輸送用のパイプライン、一般のプラント配
管、油浸絶縁電力ケーブル等に利用すれば効果的であ
る。
は、参照用光ファイバを用いているので、漏液以外の伝
送損失増加と漏液によるそれを確実に区別して高い検知
精度を得ることができる。従って、浸水検知が必要とさ
れる電力ケーブル、通信ケーブル等や、漏油検知が必要
とされる油輸送用のパイプライン、一般のプラント配
管、油浸絶縁電力ケーブル等に利用すれば効果的であ
る。
【図１】本発明光ファイバの構成図。
【図２】本発明光ファイバの構成図。
【図３】本発明光ファイバに用いた監視用光ファイバの
断面図及び平面図。
断面図及び平面図。
【図４】本発明光ファイバに用いた参照用光ファイバの
断面図及び平面図。
断面図及び平面図。
【図５】本発明光ファイバに用いた監視用光ファイバの
断面図及び平面図。
断面図及び平面図。
【図６】本発明光ファイバに用いた監視用光ファイバの
断面図及び平面図。
断面図及び平面図。
【図７】図６記載の光ファイバの長手方向断面図を示す
もので、（Ａ）は漏液前、（Ｂ）は漏液時の状態を示す
ものである。
もので、（Ａ）は漏液前、（Ｂ）は漏液時の状態を示す
ものである。
【図８】本発明光ファイバの伝送損失を示すグラフで、
（Ａ）は漏水前、（Ｂ）は漏水時の状態を示すものであ
る。
（Ａ）は漏水前、（Ｂ）は漏水時の状態を示すものであ
る。
【図９】監視用光ファイバに参照用光ファイバを内蔵し
た液体検知用光ファイバの断面図。
た液体検知用光ファイバの断面図。
Ａ 参照用光ファイバ Ｂ 監視用光ファイバ １Ａ、１Ｂ、１１、２１、３１ 保護管 ２Ａ、２Ｂ、２２、３２ 光ファイバ ３、２３ 膨張材 ４、２４ 波状板 ５、１５、２５ 開口部 ６ 凹部
Claims (2)
- 【請求項１】 参照用光ファイバと監視用光ファイバを
並列したものであって、前記参照用光ファイバは、漏液
による伝送損失増加を起こさないよう、保護管に光ファ
イバを内蔵してなり、前記監視用光ファイバは、液体が
浸入できる複数の開口部或は浸透部を有する保護管に、
光ファイバと膨張材が内蔵され、前記保護管は、その内
面に、少なくとも検知したい所定間隔で分布する凹凸を
有することを特徴とする液体検知用光ファイバ。 - 【請求項２】 参照用光ファイバと監視用光ファイバを
並列したものであって、前記参照用光ファイバは、漏液
による伝送損失増加を起こさないよう、保護管に光ファ
イバを内蔵してなり、前記監視用光ファイバは、液体が
浸入できる複数の開口部或は浸透部を有する保護管に、
光ファイバ，膨張材及び波状板が内蔵されたことを特徴
とする液体検知用光ファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10553292A JPH05281080A (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | 液体検知用光ファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10553292A JPH05281080A (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | 液体検知用光ファイバ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05281080A true JPH05281080A (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=14410206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10553292A Pending JPH05281080A (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | 液体検知用光ファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05281080A (ja) |
-
1992
- 1992-03-30 JP JP10553292A patent/JPH05281080A/ja active Pending
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