JPH07218298A - 測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、装置を簡略化でき、かつ検出器相互
間の電気的な絶縁を図ることを目的とする。 【構成】検出器２０が出力する検出信号をデータ処理部
２２へ伝送して状態量を測定する測定装置において、検
出器２０に対応して設けられ該検出器２０から入力する
検出信号の信号レベルに応じた熱を発生する信号／熱変
換手段２５と、信号／熱変換手段２５とデータ処理部２
２との間に配設され信号／熱変換手段２５から所定箇所
を加熱される光ファイバーケーブル２１と、光ファイバ
ーケーブル２１の端面から光を入射する光源２６と、信
号／熱変換手段２５による加熱に対応して光ファイバー
ケーブル２１を伝播するラマン後方散乱光を検出する光
検出手段２８と、光検出手段２８で検出したラマン後方
散乱光の強度を前記検出器２０の検出信号へ変換する復
調手段２９とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種プラント設備にお
いて設備内の各所に設置した検出器の検出信号をデータ
処理部へ伝送するのに用いることのできる測定装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電プラント，放射線取扱い施設
等に備えられた放射線測定装置には、現場に複数個設置
した放射線検出器の検出信号を光多重伝送方式にてデー
タ処理部へ伝送するものがある。

【０００３】図６は、光多重伝送方式を適用した従来の
放射線測定装置の構成例を示している。この放射線測定
装置は、複数箇所に設置された放射線検出器１−１〜１
−ｎを１つの多重伝送装置２に接続し、その多重伝送装
置２を光ファイバーケーブル３を介して放射線モニタ４
に接続している。

【０００４】各放射線検出器１は、放射線量に応じた電
流信号を出力するセンサ５、センサ５の電流信号を電圧
信号へ変換するアンプ６、アンプ６で変換した電圧信号
をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器７、Ａ／Ｄ変換器７の出
力をカウントするカウンタ８等から構成されている。

【０００５】多重伝送装置２は、各放射線検出器１のカ
ウンタ８に接続される伝送回路９−１〜９−ｎ、各伝送
回路９から入力するカウント値を光パルス信号へ変換す
る電気／光変換回路１１を備えている。

【０００６】一方、放射線モニタ４は、多重伝送装置２
から光ファイバーケーブル３を介して伝送されてくる光
パルス信号を電気信号へ変換する光／電気変換回路１
２、光／電気変換回路１２で変換した電気信号を取込ん
で各検出器設置箇所の放射線量を監視するデータ処理部
１３等から構成されている。

【０００７】このように構成された放射線測定装置で
は、データ処理部１３が各チャンネル毎に放射線検出信
号（カウント値）を読みにいく。そして該当放射線検出
器１の放射線検出信号を電気／光変換回路１１で光パル
ス信号に変換して光ファイバーケーブル３へ送出する。
一方、モニタ側では光／電気変換回路１２で光パルス信
号を電気的な信号へ変換してデータ処理部１３へ取込
む。データ処理部１３で各チャンネル毎の放射線測定値
を求めて他の信号処理系へ出力する。

【０００８】ところが、上述した放射線測定装置は、各
放射線検出器１に放射線検出信号をデジタル化するため
のＡ／Ｄ変換器７と、Ａ／Ｄ変換器７の出力を保持する
カウンタ８とを備えているため、検出器自体が大型化す
る問題があった。

【０００９】また、伝送回路９−１〜９−ｎ，電気／光
変換回路１１を収納する盤を現場に設置するスペースが
必要であるため、スペースファクタが悪くなっていた。
さらに、各放射線検出器１−１〜１−ｎは多重伝送装置
２を介して電気的に接続されているため、相互に電気的
に影響を及ぼし合う可能性があり、各検出器を電気的に
分離することが望まれていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように上述した従
来の放射線測定装置は、Ａ／Ｄ変換，光変換等の構成要
素により装置の構成が複雑化され、また多重伝送装置２
によりスペースファクタが悪く、さらに検出器間の電気
的な絶縁が十分に図られていないなどの問題があった。

【００１１】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、光伝送に伴う伝送装置等の設備を削減して
装置の簡略化でき、また検出器相互間の電気的な絶縁を
図ることのできる測定装置を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、次のような手段を講じた。請求項１に対
応する測定装置は、ある状態量を検出する検出器が前記
状態量に応じて出力する検出信号をデータ処理部へ伝送
して、該データ処理部が前記検出信号から前記状態量を
測定するものにおいて、前記検出器に対応して設けら
れ、該検出器から入力する検出信号の信号レベルに応じ
た熱を発生する信号／熱変換手段と、前記信号／熱変換
手段と前記データ処理部との間に配設され、前記信号／
熱変換手段から所定箇所を加熱される光ファイバーケー
ブルと、前記光ファイバーケーブルの端面から光を入射
する光源と、前記信号／熱変換手段による加熱に対応し
て前記光ファイバーケーブルを伝播するラマン後方散乱
光を検出する光検出手段と、前記光検出手段で検出した
ラマン後方散乱光の強度を前記検出器の検出信号へ変換
する復調手段とを具備する構成とした。

【００１３】請求項２に対応する測定装置は、請求項１
記載の構成において、複数の検出器の各々に対応して前
記信号／熱変換手段を設け、複数の検出器の各信号／熱
変換手段を前記光ファイバーケーブルで直列に経由する
ことにより前記各検出器と前記データ処理部とを接続
し、前記光ファイバーケーブル上における前記各信号／
熱変換手段の設置間隔に対応したラマン後方散乱光の伝
送時間差により前記各検出器の検出信号を区別すること
とした。

【００１４】請求項３に対応する測定装置は、請求項１
または請求項２記載の構成において、前記光ファイバー
ケーブルを複数本並列に設け、これら各光ファイバーケ
ーブルに対応して前記光検出手段及び復調手段をそれぞ
れ設けることとした。請求項４に対応する測定装置は、
請求項３の構成において、前記各光ファイバーケーブル
毎に異なる種類の検出信号を伝送することとした、

【００１５】

【作用】請求項１に対応する測定装置では、検出器から
信号／熱変換手段へ状態量に応じた信号レベルの検出信
号が送られ、信号／熱変換手段では検出信号の信号レベ
ルに応じた熱が発生し、光ファイバーケーブルの所定箇
所が加熱される。これにより光ファイバーケーブルは当
該加熱箇所において局所的な温度変化が生じる。

【００１６】一方、光ファイバーケーブルには光源から
光が入射され、信号／熱変換手段の加熱により生じた局
所的な温度変化により、その温度変化箇所（加熱場所）
でラマン後方散乱光が発生し、光ファイバーケーブルを
伝播する。ここで、ラマン後方散乱光の強度は、光ファ
イバーケーブル上における温度変化量、すなわち検出器
が検出した状態量の検出信号に比例している。このよう
なラマン後方散乱光は光検出手段で検出され、復調手段
によりラマン後方散乱光の強度から検出器の検出信号へ
変換される。

【００１７】請求項２に対応する測定装置では、複数の
検出器にそれぞれ対応する信号／熱変換手段を１つの光
ファイバーケーブルが直列に経由しているため、光ファ
イバーケーブルは各信号／熱変換手段の設置箇所で各検
出器の検出信号の信号レベルに応じて加熱される。従っ
て、光検出手段では各検出器での状態量に応じた強度の
ラマン後方散乱光が所定の伝送時間差で検出され、その
伝送時間差に基づいていずれの検出器の検出信号か区別
される。

【００１８】請求項３に対応する測定装置では、各光フ
ァイバー毎に上記したような伝送が独立して送信及び受
信されるので、用途に応じて完全に独立した信号を取出
すことができるものとなる。

【００１９】請求項４に対応する測定装置では、各光フ
ァイバー毎に上記したような伝送が独立して送信及び受
信され、信号の種類に応じて完全に独立した信号を取出
すことができるものとなる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は本発明の一実施例に係る放射線測定装置の構成図で
ある。本実施例の放射線測定装置は、複数の放射線検出
器２０−１〜２０−ｎが複数箇所に設置され、それら各
放射線検出器２０−１〜２０−ｎを直列に経由するよう
に光ファイバーケーブル２１が配設され、その光ファイ
バーケーブル２１の端部が放射線モニタ２２の中へ挿入
されている。

【００２１】放射線検出器２０は、状態量となる放射線
量に比例した電流信号を出力するセンサ２３と、センサ
２３からの電流信号を電圧信号へ変換するアンプ２４
と、アンプ２４で変換した電圧信号に比例した温度で光
ファイバーケーブル２１の所定箇所を加熱するヒータ２
５とから構成されている。光ファイバーケーブル２１
は、各放射線検出器２０にその一部が引込まれ各ヒータ
２５の近傍を通過させている。よって、光フィバーケー
ブル２１の各検出器への引込み部分をヒータ２５により
加熱できる。ヒータ２５は、外部温度の影響を受けない
ようにするため、恒温槽内に収納されていて、不図示の
サーミスタにより温度補償するように構成されている。

【００２２】放射線モニタ２２は、光ファイバーケーブ
ル２１に入射すべき光パルスを発生する光パルス発生器
２６と、方向性結合器２７と、方向性結合器２７を介し
て取出された光からラマン後方散乱光を検出する光パル
ス検出器２８と、データ処理装置２９とを備えている。

【００２３】方向性結合器２７は、モニタ内に挿入した
光ファイバーケーブル２１の端面に対して光パルス発生
器２６で発生させた光パルスを入射し、かつ光ファイバ
ーケーブル２１内を検出器側から伝播してきた光を光パ
ルス検出器２８へ入射するように作用する。

【００２４】データ処理装置２９は、光パルス検出器２
８で検出したラマン後方散乱光の強度を検出信号に復調
する。また、復調した放射線検出信号の測定チャンネル
を、各ラマン後方散乱光の時間遅れから判断し、各チャ
ンネル毎に区別した放射線検出信号を他の信号処理系へ
送出する。

【００２５】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。各放射線検出器２０−１〜２０
−ｎでは、センサ２３が放射線量に比例した電流信号を
アンプ２４へ出力し、アンプ２４が電流信号を電圧信号
に変換し、その電圧をヒータ２５を駆動可能な電圧まで
昇圧してからヒータ２５へ印加する。その結果、ヒータ
２５が印加電圧に比例した熱を発生し、ヒータ２５近傍
に配置されている光ファイバーケーブル２１を、放射線
検出信号に比例した温度で加熱する。

【００２６】このように、複数箇所に設置されている放
射線検出器２０を直列に経由する光ファイバーケーブル
２１は、各放射線検出器２０への引込み部分が当該検出
器の放射線検出信号の信号レベルに対応した温度で加熱
されている。

【００２７】一方、放射線モニタ２２では光パルス発生
器２６で発生した光パルスが方向性結合器２７を介して
光ファイバーケーブル２１内に入射せしめられ、その光
パルスが光ファイバーケーブル２１内を検出器側へ向け
て伝播する。光ファイバーケーブル２１内を光パルスが
進行する際に、その途中に温度の変化があるとラマン散
乱量の変化が発生し、放射線モニタ側へ波長がずれたラ
マン後方散乱光（反ストークス光）が発生する。このラ
マン後方散乱光は、光ファイバーケーブル２１上を光パ
ルスが進行するのに伴い、光ファイバーケーブル２１上
における温度変化のある箇所で次々と発生する。それぞ
れの放射線検出器２０−１〜２０−ｎにおいて、ヒータ
２５の加熱による温度変化で発生したラマン後方散乱光
は光ファイバーケーブル２１を通って放射線モニタ２２
内へ送られ、方向性結合器２７を介して光パルス検出器
２８に入射する。光パルス検出器２８では方向性結合器
２７を介して入射するラマン後方散乱光をその強度に比
例した電気信号へ変換してデータ処理装置２９へリアル
タイムで送出する。図２は、光パルス検出器２８の出力
信号を示しており、縦軸にラマン後方散乱光の強度、横
軸に時間をとっている。

【００２８】ここで、それぞれの放射線検出器２０での
放射線検出信号のレベルが違えば、各ヒータ２５による
加熱温度が異なり、光ファイバーケーブル２１上におけ
る各加熱部でのラマン散乱の値も異なってくる。その結
果、図２に示すように光パルス検出器２８に入射するラ
マン後方散乱光の強度Ｖ１，Ｖ２が放射線検出信号のレ
ベル（放射線量）に応じて変化する。

【００２９】本実施例では、放射線検出器２０で検出さ
れる放射線量が高いほどヒータ２５の印加電圧を高くし
加熱温度を高くすることにより、検出放射線量とラマン
後方散乱光の強度とを比例させている。よって、データ
処理装置２９は光パルス検出器２８から入力するラマン
後方散乱光の強度Ｖ１，Ｖ２…に応じて放射線検出信号
（電圧信号）を復調できる。

【００３０】また、ラマン後方散乱光は放射線モニタ２
２に近い位置（Ｌ１，Ｌ２の順に遠ざかっている）に設
置されている放射線検出器２０から順に入射する。光フ
ィバーケーブル２１内を進行するラマン後方散乱光の速
度と、光ファイバーケーブル２１上の各加熱位置から光
パルス検出器２８までの距離が予め判っている。

【００３１】本実施例では、データ処理装置２９が光パ
ルス検出器２８から光パルスの発生タイミングデータを
入力し、光パルス発生器２６で光パルスを入射してから
ラマン後方散乱光が入射するまでの経過時間ｔ１，ｔ２
…により各チャンネル毎にラマン後方散乱光（放射線検
出信号）を区別する。

【００３２】このように本実施例によれば、複数箇所に
設置した放射線検出器２０−１〜２０−ｎを光ファイバ
ーケーブル２１で直列に接続し、各検出器で放射線検出
信号をヒータ２５で温度に変換してヒータ２５近傍に設
置した光ファイバーケーブル２１を加熱し、各検出器の
放射線検出信号をラマン後方散乱光として放射線モニタ
２２へ伝送するようにしたので、従来の装置で必要とし
た多重伝送装置等の伝送設備を削減できると共に各放射
線検出器からＡ／Ｄ変換器，電気／光変換器を削減で
き、装置全体の構成を大幅に簡略化することができる。
また各放射線検出器２０−１〜２０−ｎを電気的に絶縁
することができ、検出器相互間での電気的な影響を防止
できる。

【００３３】なお、上記実施例で説明した放射線検出器
２０は、センサ２３，アンプ２４，ヒータ２５を一体型
にした検出器の例であるが、放射線検出器からセンサを
分離した構成のものであっても使用できる。

【００３４】図３は、センサ分離型の放射線検出器を使
用する場合の構成例を示している。複数の測定箇所に各
センサ２３′が設置され、測定箇所から離れた場所に各
センサ２３′の検出器本体を集合配置した検出器ユニッ
ト３０が配置されている。各ヒータ２５は、互いに温度
干渉が生じないように離間配置されており、それぞれ光
ファイバーケーブル２１の所定箇所が近接して配置され
ている。なお、光ファイバーケーブル２１の加熱箇所は
少なくとも隣接するヒータ間でラマン後方散乱光が干渉
しない距離を確保している。なお、放射線モニタ２２の
構成は前述した実施例と同様に構成されている。

【００３５】また、上記実施例では放射線検出信号のみ
を対象に説明したが、原子力プラント等ではその他にも
温度，圧力，流量，水素量，酸素量等の各種プロセス量
の測定を行っている。これらのプロセス信号をプロセス
変換器からデータ処理部へ上記実施例と同様にして伝送
することができる。

【００３６】図４は、放射線検出信号とその他のプロセ
ス信号を同じ光ファイバーケーブル２１を使用し前記実
施例と同様にして伝送する構成を示している。複数の放
射線検出器２０−１〜２０−ｎと各種プロセス変換器３
１を直列に経由するように光ファイバーケーブル２１を
配設し、その光ファイバーケーブル２１の端部を放射線
モニタ２２に接続している。

【００３７】プロセス変換器３１は、プロセス量を検出
したセンサの出力信号をプロセス信号へ変換する変換器
と、そのプロセス信号の信号レベルに応じた熱を発生さ
せるヒータとを備えている。プロセス変換器３１のヒー
タに光ファイバーケーブル２１が近接配置されている。

【００３８】このような変形例によれば、プラント設備
の各種プロセス変換器３１（放射線検出器２０を含む）
が伝送する各種のプロセス信号を、各プロセス変換器３
１に伝送装置等を設けることなく、一つの光ファイバー
ケーブル２１を介して伝送することができる。

【００３９】なお、放射線モニタ２２のデータ処理装置
２９では、前述した実施例と同様にして各プロセス変換
器からのプロセス信号を区別することができる。また、
図５に示すように、各放射線検出器２０−１〜２０−
ｎ，各プロセス変換器３１を直列に経由する２本の光フ
ァイバーケーブル２１−１，２１−２を並列に設けるよ
うに構成することもできる。各放射線検出器２０，プロ
セス変換器３１の構成は前述した通りである。

【００４０】一方、放射線モニタ２２′には、光パルス
発生器２６，方向性結合器２７，光パルス検出器２８，
データ処理装置２９からそれぞれ構成される２つのブロ
ック２２−１，２２−２を備えている。一方のブロック
２２−１は光ファイバーケーブル２１−１に対応して設
けられ、もう一方のブロック２２−２は光ファイバーケ
ーブル２１−２に対応して設けられている。

【００４１】このように構成された装置では、２つの光
ファイバーケーブル２１−１，２１−２をプロセス信号
のグレードにより使い分ける。例えば、一方の光ファイ
バーケーブル２１−１を警報発生用のプロセス信号の伝
送に用い、他方の光ファイバーケーブル２１−２をプロ
セス量のレベルを見るためのプロセス信号の伝送に用い
る。そして各ブロック２２−１，２２−２のデータ処理
装置２９は各々対応する信号処理系へチャンネル毎にプ
ロセス信号を送出する。

【００４２】また、図５に示す構成においては、光ファ
イバーケーブル毎にデータ処理装置２９側で必要のない
プロセス信号があれば該当するプロセス変換器を適宜バ
イパスするようにする。データ処理装置２９はバイパス
したプロセス変換器を考慮してチャンネルの区別を行
う。

【００４３】なお、上述した説明では複数の放射線検出
器，プロセス変換器を対象としているが、一つの検出器
のみ検出信号の伝送に使用することもできる。本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を
逸脱しない範囲内で種々変形実施可能である。

【００４４】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、光
伝送に伴う伝送装置等の設備を削減して装置の簡略化で
き、また検出器相互間の電気的な絶縁を図ることのでき
る測定装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る放射線測定装置の構成
図である。

【図２】図１の放射線測定装置における光パルス検出器
の出力信号を示す図である。

【図３】放射線検出器の変形例を示す図である。

【図４】放射線測定装置の変形例を示す図である。

【図５】複数本の光ファイバーケーブルを備えた変形例
を示す図である。

【図６】従来の放射線測定装置の構成図である。

【符号の説明】

２０−１〜２０−ｎ…放射線検出器、２１…光ファイバ
ーケーブル、２２…放射線モニタ、２３…センサ、２４
…アンプ、２５…ヒータ、２６…光パルス発生器、２７
…方向性結合器、２８…光パルス検出器、３１…プロセ
ス変換器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出器がある状態量に応じた検出信号を
   データ処理部へ伝送し、前記検出器から検出信号を受信
   したデータ処理部が該検出信号から前記状態量を測定す
   る測定装置において、 前記検出器に対応して設けられ、該検出器から入力する
   検出信号の信号レベルに応じた熱を発生する信号／熱変
   換手段と、 前記各検出器の信号／熱変換手段と前記データ処理部と
   の間に配設され、前記信号／熱変換手段から所定箇所を
   加熱される光ファイバーケーブルと、 前記光ファイバーケーブルの端面から光を入射する光源
   と、 前記信号／熱変換手段による加熱に対応して前記光ファ
   イバーケーブルを伝播するラマン後方散乱光を検出する
   光検出手段と、 前記光検出手段で検出したラマン後方散乱光の強度を前
   記検出器の検出信号へ変換する復調手段とを具備したこ
   とを特徴とする測定装置。
2. 【請求項２】 複数の検出器の各々に対応して前記信号
   ／熱変換手段を設け、これら各信号／熱変換手段を前記
   光ファイバーケーブルで直列に経由することにより前記
   各検出器と前記データ処理部とを接続し、前記光ファイ
   バーケーブル上における前記各信号／熱変換手段の設置
   間隔に対応したラマン後方散乱光の伝送時間差により前
   記各検出器の検出信号を区別することを特徴とする請求
   項１記載の測定装置。
3. 【請求項３】 前記光ファイバーケーブルを複数本並列
   に設け、これら各光ファイバーケーブルに対応して前記
   光検出手段及び復調手段をそれぞれ設けたことを特徴と
   する請求項１または請求項２記載の測定装置。
4. 【請求項４】 前記各光ファイバーケーブル毎に処理内
   容の異なる検出信号を伝送することを特徴とする請求項
   ３記載の測定装置。