JPH07198494A - 光ファイバ式熱感知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置本体部側の受光感度を高めたりすること
なく、低コストにして距離分解能を上げて、加熱源位置
を正確に把握できるようにする。 【構成】 センサ部として測定対象区間に敷設される光
ファイバ１と、光ファイバの入力端にパルス状の光を入
射して後方散乱光をＯＴＤＲで測定して光ファイバから
の温度情報を得る装置本体部２とを備え、上記光ファイ
バ１を測定対象区間Ｔに対して複数折れ状にして平行に
折り返すとともに、折り返し部１ｂ（１ｃ）（１ｄ）と
隣接部とが距離分解能に対して互いに単位測定区間以下
の距離だけ折り返した方向に偏位した状態に敷設してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばトンネルや各種
配管などの共同溝、あるいは電力ケ−ブル付設溝などに
おいて火災などが発生した際に熱的異常を検出するため
に使用される光ファイバ式熱感知装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の熱感知装置、例えば火災
検知装置として、特開昭６３−７３４００号公報に示す
ように、センサ部として光ファイバを使用したものが既
に提案されている。これは、図７に概略的に示すよう
に、センサ部として測定対象区間Ｔに配設される光ファ
イバ１０１と、この光ファイバ１０１の入力端からパル
ス状のレ−ザ光を入射し、上記光ファイバ１０１内で発
生した後方散乱光のうちのスト−クス光およびアンチス
ト−クス光を光学時間領域反射測定法、つまり、ＯＴＤ
Ｒ（Optical Time Domain Reflect-ometer) 法で測
定する装置本体部１０２とを備えたものであり、温度依
存性を有するスト−クス光およびアンチスト−クス光の
光強度比で光ファイバ１０１内の温度変化が測定され、
また、火災発生箇所のような加熱源の位置については、
上記ＯＴＤＲ法によってパルス入射時から加熱源でのス
ト−クス光およびアンチスト−クス光の発生時までの時
間差を計測することにより、光ファイバ１０１の入力端
からの距離として求められるようになされている。

【０００３】具体的には、測定対象区間Ｌにわたる長さ
の光ファイバ１０１を敷設し、一定のパルス幅を有する
パルスを、装置のもつ測定距離に応じた一定の周期で入
射させる。例えば、距離分解能が５ｍに相当するパルス
光の場合、単位測定区間Ｔが５ｍとなるサンプリング周
期で５ｍ毎にサンプリングを行なうことにより、各単位
測定区間Ｔで平均された温度情報が得られることにな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したような構成の
従来の光ファイバ式熱感知装置においては、それ自身の
距離分解能による単位測定区間Ｔの平均的な温度が測定
されるだけであるので、火災などにより、１つの単位測
定区間Ｔ内に加熱源Ｆａが存在している場合には、その
単位測定区間Ｔでの平均的な温度情報が得られるが、２
つの単位測定区間Ｔ，Ｔ間にまたがって加熱源Ｆｂが存
在しているような場合には、２つの単位測定区間Ｔ，Ｔ
間の双方の平均的温度情報となり、この後者の場合で
は、加熱源の発生位置を特定しにくく、例えば、火災の
場合では、消火活動などの対応策が遅れることになる。

【０００５】また、上記加熱源発生位置の特定は、装置
自体の距離分解能を上げれば上げるほど正確になるが、
これを装置本体部１０１側において実現させようとすれ
ば、レ−ザ光のパルス幅を小さくしたり、スト−クス光
やアンチスト−クス光の受光感度を高める工夫が必要と
なり、装置自体のコストが著しく高くなる。

【０００６】本発明は上記した実情に鑑みてなされたも
ので、コストの上昇を招くことなく距離分解能の向上を
図ることができ、火災箇所などの加熱源の位置を高精度
に検出することができる光ファイバ式熱感知装置を提供
することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る光ファイバ式熱感知装置は、センサ部
として測定対象区間に敷設される光ファイバと、上記光
ファイバの入力端からパルス状の光を入射し、該光ファ
イバ内で発生する後方散乱光をＯＴＤＲ法で測定して、
該散乱光内のスト−クス光とアンチスト−クス光の比に
より温度情報を得る温度情報処理回路を内蔵した装置本
体部とを備え、上記測定対象区間に対して上記光ファイ
バを複数折れ状にして平行に折り返すとともに、その光
ファイバの折り返し部と隣接部とが距離分解能に対して
互いに単位測定区間以下の距離だけ折り返した方向に偏
位した状態で敷設されるように構成したものである。

【０００８】また、上記光ファイバは、請求項２に示す
ように、その折り返し部と隣接部とが互いに距離分解能
に対して単位測定区間を折れ数で除した距離だけ偏位さ
せて敷設することが望ましい。

【０００９】さらに、上記光ファイバは、請求項３に示
すように、折り返し部および隣接部を被覆材で一体に被
覆することが好ましい。

【００１０】

【作用】本発明によれば、装置本体部より光ファイバの
入力端からレ−ザ光のようなパルス光を距離分解能に合
わせて入射させると、光ファイバ内で発生した後方散乱
光が受光されて装置本体部に内蔵された温度情報処理回
路においてＯＴＤＲ法で測定され、該散乱光内のスト−
クス光とアンチスト−クス光の比から温度情報が得られ
る。この時、センサ部としての上記光ファイバが測定対
象区間に対して複数折れ状にして平行に折り返されると
ともに、その折り返し部と隣接部とが距離分解能に対し
て互いに単位測定区間以下の距離、例えば距離分解能に
対して単位測定区間を上記折れ数で除した距離だけ偏位
されているので、物理的に測定のサンプリング点が増え
ることになり、受光感度を上げることなく、距離分解能
を高めることができ、火災発生箇所などの加熱源の位置
を正確に特定することができる。

【００１１】また、上記光ファイバの折り返し部および
隣接部を被覆材で工場生産の段階で一体に被覆しておけ
ば、一々施工現場で折り返す手数などが不要となり、現
場での敷設作業の容易化を図ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。図１および図２はそれぞれ本発明の一実施例
による光ファイバ式熱感知装置を示す斜視図および概略
構成図である。

【００１３】図１および図２において、１はセンサ部と
して測定対象区間Ｌ内に敷設される光ファイバ、２は上
記光ファイバ１の温度を測定して、その温度情報をデ−
タ処理する機能をもった装置本体部、３は工場生産の段
階で上記光ファイバ１を被覆する被覆材である。

【００１４】上記光ファイバ１は石英系ファイバなどか
らなるコアと、このコアとは屈折率の異なる石英系ファ
イバなどからなるクラッドとから構成されており、上記
被覆材３はアルミなどの金属材が用いられる。

【００１５】装置本体部２は、上記光ファイバ１の入力
端にパルス状の光、例えばレ−ザ光を距離分解能に対応
する間隔で入射させる投光器、光ファイバ１内で発生す
る後方散乱光を受光する受光器、受光された後方散乱光
の強度からＯＴＤＲ法により温度を測定する機能および
上記光散乱光内のスト−クス光とアンチスト−クス光の
比により温度情報を得る温度情報処理回路（図示せず）
などを備えている。

【００１６】上記光ファイバ１は、上記測定対象区間Ｌ
に対して複数折れ、例えば２つ折れ状にして平行に折り
返されており、その折り返し部１ｂと隣接部１ａとが距
離分解能に対して互いに単位測定区間Ｔ以下の距離分、
この実施例では、単位測定区間Ｔを上記折り数２で除し
た距離（Ｔ／２）だけ折り返した方向に偏位する状態に
した上で上記被覆材３によって一体化され、所定の箇所
に敷設されている。

【００１７】つぎに、上記構成の光ファイバ式熱感知装
置の動作について説明する。例えば、装置の距離分解能
が５ｍで、測定対象区間Ｌが２０ｍとすると、上記光フ
ァイバ１を２つ折れ状に折り返した際、その折り返し部
１ｂと隣接する部位１ａとが単位測定区間Ｔ（５ｍ）を
上記折り数２で除した距離、つまり２．５ｍだけ偏位さ
れている。

【００１８】この状態で、装置本体部２の投光器により
光ファイバ１の入力端から、ラマンしきい値以上の出力
を有するパルス状のレ−ザ光を入射させると、光ファイ
バ１のコア内で後方散乱光が発生し、この後方散乱光は
上記装置本体部２側の受光器で受光された上、ＯＴＤＲ
法で測定され、上記散乱光のうちのスト−クス光および
アンチスト−クス光の比により、加熱源までの距離と温
度との関係が温度情報として得られる。

【００１９】具体的には、光ファイバ１の測定対象区間
Ｌにおいて、５〜１０ｍの間で１０ｍ寄りの箇所で火災
が発生したとすると、光ファイバ１における温度分布は
図３の曲線Ｑで示すようになる。そして、上記光ファイ
バ１のパルス入射側の部位１ａにおいて後方散乱光を受
光して得た温度情報は図３の実線で示す特性Ａとなり、
また、上記光ファイバ１の折り返し部１ｂにおいて後方
散乱光を受光して得た温度情報は図３の点線で示す特性
Ｂとなる。そして、上記特性Ａの最大値によって上記火
災発生箇所が５〜１０ｍの単位測定区間にあることが判
るが、上記特性Ａと特性Ｂとの平均値を算出すれば、温
度情報は図４の実線で示す特性Ｃとなる。この結果、上
記特性Ｃの最大値から火災発生箇所を細く特定すること
ができる。

【００２０】すなわち、上記光ファイバ１を２つ折れ状
にして平行に折り返すとともに、距離分解能に対して
２．５ｍづつ偏位させて敷設したことにより、装置本体
部２側での受光感度を上げたりしなくても、この装置の
距離分解能は５ｍのままで、有効距離分解能を２．５ｍ
に倍加させることができる。したがって、上記火災発生
箇所が単位測定区間Ｔにまたがる位置にあっても、上記
距離分解能が高められることにより、その位置を正確に
把握することができる。

【００２１】なお、上記光ファイバ１における隣接部位
１ａを工場生産の段階で被覆材３を介して一体に被覆し
ておけば、これを施工現場に持ち込んで敷設するだけ
で、即座に上記のような機能を発揮させることができる
ので、施工現場での敷設作業を非常に容易に、かつ迅速
に行なえる。

【００２２】ところで、上記の実施例では、光ファイバ
１を２つ折れ状に折り返したもので説明したが、さらに
折り返し数を増やしてもよい。例えば図５および図６に
示すように、光ファイバ１を４つ折れ状に折り返すよう
にしてもよく、この場合も、上記実施例と同様の効果が
得られるうえ、折り返し部１ｂ〜１ｄによって距離分解
能がさらに高められて火災発生箇所などの加熱源位置の
検出精度が一層高められる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、請求項１および２の発明
によれば、センサ部としての光ファイバを測定対象区間
内で複数折れ状にして平行に折り返すとともに、折り返
し部と隣接部とが距離分解能に対して互いに単位測定区
間以下の距離だけ折り返し方向に偏位されているので、
装置本体部側の受光感度などを高めたりしなくても、距
離分解能を高めて、火災発生箇所などの加熱源の位置を
高精度に特定することができ、したがって、火災発生に
対する消火活動などの対策をできる限り早い時期に実施
することができるという効果を奏する。

【００２４】また、請求項３のように、光ファイバの折
り返し部および隣接部を被覆材で一体に被覆するように
すれば、工場などにおいてこれを予め所定の分解能のも
のに製作しておけるので、施工現場での光ファイバ敷設
の作業性を著しく向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による光ファイバ式熱感知装
置を示す斜視図である。

【図２】同上実施例における光ファイバ式熱感知装置の
概略構成図である。

【図３】同上光ファイバ式熱感知装置によって得られた
２つの温度情報を示す特性図である。

【図４】図３で得られた２つの温度情報の平均値を示す
特性図である。

【図５】本発明による光ファイバ式熱感知装置の要部の
変形例を示す斜視図である。

【図６】同上要部の変形例を示す概略構成図である。

【図７】従来の光ファイバ式熱感知装置を示す概略構成
図である。

【符号の説明】

１ 光ファイバ １ａ 隣接部 １ｂ，１ｃ，１ｄ 折り返し部 ２ 装置本体部 ３ 被覆材 Ｌ 測定対象区間 Ｔ 単位測定区間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 昌治 大阪府大阪市東成区深江北２丁目１番10号 ヤマトプロテック株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサ部として測定対象区間に敷設され
   る光ファイバと、上記光ファイバの入力端からパルス状
   の光を入射し、該光ファイバ内で発生する後方散乱光を
   光学時間領域反射測定法で測定して、該散乱光内のスト
   −クス光とアンチスト−クス光の比により温度情報を得
   る温度情報処理回路を内蔵した装置本体部とを備え、上
   記測定対象区間に対して上記光ファイバを複数折れ状に
   して平行に折り返すとともに、その光ファイバの折り返
   し部と隣接部とが距離分解能に対して互いに単位測定区
   間以下の距離だけ折り返した方向に偏位した状態で敷設
   されるように構成したことを特徴とする光ファイバ式熱
   感知装置。
2. 【請求項２】 上記光ファイバにおける折り返し部と隣
   接部とが互いに距離分解能に対して、単位測定区間を上
   記折れ数で除した距離だけ偏位されている請求項１の光
   ファイバ式熱感知装置。
3. 【請求項３】 上記光ファイバにおける折り返し部およ
   び隣接部を被覆材で一体に被覆してなる請求項１または
   ２の光ファイバ式熱感知装置。