JPH08247858A - 光温度分布センサ及び温度分布測定方法 - Google Patents

光温度分布センサ及び温度分布測定方法

Info

Publication number
JPH08247858A
JPH08247858A JP7047551A JP4755195A JPH08247858A JP H08247858 A JPH08247858 A JP H08247858A JP 7047551 A JP7047551 A JP 7047551A JP 4755195 A JP4755195 A JP 4755195A JP H08247858 A JPH08247858 A JP H08247858A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
scattered light
optical fiber
temperature distribution
intensity distribution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7047551A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukio Sai
行雄 佐井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP7047551A priority Critical patent/JPH08247858A/ja
Priority to US08/606,797 priority patent/US5765948A/en
Publication of JPH08247858A publication Critical patent/JPH08247858A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/32Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバの減衰率特性変化による温度分布
測定の精度劣化を防止する光温度分布センサ及び温度分
布測定方法を提供する。 【構成】 光ファイバ3に入射したパルス光による後方
散乱光からラマン散乱光を取り出し、温度分布を算出す
る光温度分布センサにおいて、後方散乱光からアンチス
トークスラマン散乱光の強度分布信号を取り出す第1の
抽出手段6,9と、後方散乱光からストークスラマン散
乱光の強度分布信号を取り出す第2の抽出手段6,9
と、後方散乱光からレーリー散乱光の強度分布信号を取
り出す第3の抽出手段6,9と、レーリー散乱光の強度
分布信号を基準として、アンチストークスラマン散乱光
の強度分布信号とストークスラマン散乱光の強度分布信
号を規格化し、これらの規格化された各ラマン散乱光の
強度分布信号に基づいて光ファイバ上の温度分布を算出
する温度分布算出手段9とを備えた光温度分布センサ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバに光パルス
を入射した場合に発生する後方散乱光を測定して、温度
分布を測定する光温度分布センサ及び温度分布測定方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、物質中の分子振動,格子振動
等に由来して、当該物質に入射する光がその波長をずら
して散乱する現象であるラマン散乱を利用して、物質の
温度を測定することが広く行われている。
【0003】特に近年、レーザー発振技術、光計測技術
等の発達により、レーザーのパルス光を光ファイバに入
射して、その後方散乱光のうちラマン散乱光をパルス光
入射側から計測し、光ファイバの温度分布、ひいては当
該温度測定対象物の温度計測を行う光温度分布センサが
実現されている。
【0004】このラマン散乱光には、入射光(以下、励
起光)よりも長波長側に波長のずれたストークス光と、
励起光よりも短波長側に波長のずれたアンチストークス
光とがあるが、物質の温度に特に敏感なのはアンチスト
ークス光の方である。
【0005】しかし、光ファイバを用いて温度計測を行
う場合、光ファイバによる後方散乱光の減衰を考慮しな
ければならない。したがって、この減衰分を補償すべ
く、励起光からのずれ幅の大きさが同じなストークス光
を用い、アンチストークス光とストークス光とに共通し
て含まれている減衰効果の成分を除算により取り除いて
いる。そして、その後、光ファイバの温度分布を算出す
るようにしている。
【0006】このような光温度分布センサは、光パルス
を発生する半導体レーザー等の光源と、励起光を光ファ
イバに導き、また、後方散乱光を受光素子に導く分岐器
と、分岐器と受光素子の間に設けられ、取り出す光につ
いてアンチストークス光,ストークス光間で切り替えを
行う光学フィルタと、信号処理部とによって構成されて
いる。
【0007】ここで、まず、光学フィルタがアンチスト
ークス光検出用のフィルタにセットされ、光源から所定
回数の光パルスが射出される。次に、信号処理部によっ
て、光学フィルタを介して受光素子により受光されたア
ンチストークス光が複数回の光パルスの射出に同期して
検出・加算されて、不要な雑音成分が除去される。こう
して、アンチストークス光に関する強度分布信号が取り
出される。なお、ここで、強度分布信号は、時間に対応
する強度分布から光ファイバ上の位置に対応する強度分
布に変換されている。
【0008】同様に、光学フィルタがストークス光検出
用のフィルタに切り替えられ、検出・加算されて、スト
ークス光に関するが取り出される。そして、信号処理部
によって、上述したようにアンチストークス光とストー
クス光との除算により光ファイバの減衰効果が取り除か
れて、光ファイバの位置に対応する温度分布が算出され
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに各信号から光ファイバの減衰効果を除去する必要が
あるが、これは、具体的にはアンチストークス光及びス
トークス光についてのレーダー方程式を用いて除去され
ている。
【0010】まず、受光素子を介する光強度の強度分布
信号Iと光ファイバ上の位置xにおける散乱係数kと光
ファイバの減衰率αは、レーダー方程式で(1)式のよ
うに表すことができる。
【0011】 dln I/dx−dln k(x)/dx=−αf−αb …(1) αf:励起光パルスが位置xで微小距離進行するときに
受ける減衰率 αb:散乱光が位置xから微小距離後方に進行するとき
に受ける減衰率 ここで、励起光パルスと後方散乱光は波長が異なるた
め、減衰率αfとαbとは、かなり異なった値となる。
【0012】また、この減衰率αは、大まかには、光フ
ァイバの構造、材料、一次被覆の状態によって決まる。
しかし、それだけでなく、光ファイバ心線にかかる応力
等の物理状態によっても、減衰率αの値は大きく変わ
る。
【0013】ここで、光ファイバ本体の外側にはこれを
保護するための金属管が設けられている。金属管は、傷
つきやすい光ファイバを物理的に保護すると共に、光フ
ァイバを内部にガス封入することにより酸化を防止し、
さらに、水の侵入を防いでいる。
【0014】また、光ファイバは、通常、金属管より熱
膨脹率の小さい石英で作られているので、高温時に、金
属管の膨脹により石英に対し大きな応力が掛からないよ
うに、金属管の長さよりも長くなっている。
【0015】したがって、光ファイバ心線は、金属管内
で蛇行することになり、マイクロベント損失、曲げ損失
を発生する。このような金属管シース光ファイバを温度
測定対象に敷設した場合、さらに温度分布に添った熱応
力を金属管が受けて、内部の光ファイバ心線は減衰率α
について非常に複雑な損失挙動を示すことになる。
【0016】しかも、この光ファイバの損失特性、例え
ば減衰率αは、時間と共に微妙に変化し、場合によって
はヒステリシスな特性変化や不可逆な特性変化を伴うこ
ともしばしばある。
【0017】従来は、この損失特性を補償するためにア
ンチストークス光とストークス光の両者の測定を行い、
その信号比から温度分布を求めている。ここで、具体的
に、アンチストークス光とストークス光のレーダー方程
式を示すと、 dln Ia/dx−dln ka(x)/dx =−αf−αab …(2) dln Is/dx−dln ks(x)/dx =−αf−αsb …(3) ka(x):アンチストークス散乱係数 ks(x):ストークス散乱係数 αab:アンチストークス散乱光が位置xから微小距離
後方に進行するときに受ける減衰率 αsb:ストークス散乱光が位置xから微小距離後方に
進行するときに受ける減衰率 となる。(2),(3)式より、アンチストークス光と
ストークス光の比Rに関するレーダー方程式が導出され
る。
【0018】 dln R´/dx−dln R(x)/dx =−(αab−αsb) …(4) R´:測定信号の比(Is/Ia) R(x):位置xにおける散乱係数の比(ka(x)/
ks(x)) 従来は、(4)式に基づいて光ファイバにおける温度分
布を算出している。
【0019】しかし、光ファイバの散乱減衰率αは、波
長の4乗分の1に比例する特性を有するので、アンチス
トークス散乱光の減衰率αabとストークス散乱光の減
衰率αsbとの値にはかなりの差があり、(4)式に示
すような両者の除算では光ファイバの減衰効果を完全に
除去することができない。
【0020】しかも、一般に(4)式右辺は温度の関数
であり、また、上述したように、金属管などのシースに
光ファイバ心線が挿入されている場合は、金属管の温度
履歴、曲げ等の影響でその値が大きく変わることにな
る。
【0021】したがって、従来の方法は、算出された光
ファイバのひいては測定対象の温度分布について、光温
度分布センサ校正時に測定したデータを用いだけでは、
その後に生じる金属管の温度履歴、曲げ等の影響による
各減衰率αab,αsbの経時変化のため、十分な測定
精度を維持できないという問題点を有する。
【0022】本発明は、このような実情を考慮してなさ
れたもので、光ファイバの減衰率特性変化による温度分
布測定の精度劣化を防止することが可能な光温度分布セ
ンサ及び温度分布測定方法を提供することを目的とす
る。
【0023】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に対応する発明は、光ファイバに入射した
パルス光により発生する後方散乱光からラマン散乱光を
取り出して、ラマン散乱光の強度分布信号に基づいて光
ファイバ上の温度分布を算出する光温度分布センサにお
いて、後方散乱光からアンチストークスラマン散乱光の
強度分布信号を取り出す第1の抽出手段と、後方散乱光
からストークスラマン散乱光の強度分布信号を取り出す
第2の抽出手段と、後方散乱光からレーリー散乱光の強
度分布信号を取り出す第3の抽出手段と、レーリー散乱
光の強度分布信号を基準として、アンチストークスラマ
ン散乱光の強度分布信号及びストークスラマン散乱光の
強度分布信号を規格化し、これらの規格化された各ラマ
ン散乱光の強度分布信号に基づいて光ファイバ上の温度
分布を算出する温度分布算出手段とを備えた光温度分布
センサである。
【0024】また、請求項2に対応する発明は、光強度
を減衰させながら当該光を透過させる光透過媒体中に、
パルス光を入射することにより発生した後方散乱光のう
ち、レーリー散乱光とアンチストークスラマン散乱光と
ストークスラマン散乱光とを取り出し、レーリー散乱光
の強度分布信号を基準として、アンチストークスラマン
散乱光の強度分布信号及びストークスラマン散乱光の強
度分布信号を規格化し、これらの規格化された各ラマン
散乱光の強度分布信号を用いて、ラマン散乱光の強度分
布信号から光透過媒体の光強度減衰率の経時変化に関す
る情報を除去し、規格化された各ラマン散乱光の強度分
布信号に基づいて、光ファイバ上の温度分布を算出する
温度分布測定方法である。
【0025】
【作用】したがって、まず、請求項1又は2に対応する
発明の光温度分布センサ又は温度分布測定方法において
は、第1の抽出手段によって、光ファイバに入射された
パルス光に対する後方散乱光からアンチストークスラマ
ン散乱光の強度分布信号が取り出される。
【0026】次に、同様にして、第2,第3の抽出手段
によって、後方散乱光からストークスラマン散乱光及び
レーリー散乱光の強度分布信号が取り出される。また、
温度分布算出手段によって、レーリー散乱光の強度分布
信号を基準として、アンチストークスラマン散乱光の強
度分布信号及びストークスラマン散乱光の強度分布信号
が規格化される。
【0027】ここで、温度分布算出に、これらの規格化
された各ラマン散乱光の強度分布信号を用いることは、
ラマン散乱光の強度分布信号から光ファイバ等の光透過
媒体における光強度減衰率の経時変化に関する情報を除
去することになっている。そして、温度分布算出手段に
よって、これらの規格化された各ラマン散乱光の強度分
布信号に基づいて光ファイバ上の温度分布が算出され
る。
【0028】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。ま
ず、本実施例に係る温度分布算出方法について説明す
る。本方法において、温度分布算出処理のために用いる
レーダー方程式は、アンチストークス光とストークス光
の比のみに関するものでなく、レーリー散乱光も考慮に
入れたものになっている。
【0029】まず、レーリー散乱光に対するレーダー方
程式は、 dln IR/dx−dln kR(x)/dx =−αf−αRb …(5) IR:受信端で測定される位置xにおけるレーリー後方
散乱光 kR(x):レーリー散乱係数 αRb:散乱光が位置xから微小距離後方に進行すると
きに受ける減衰率 となる。レーリー散乱光は、励起光と同波長であって、
アンチストークス光とストークス光は、励起光に対して
それぞれ短波長側と長波長側に同じだけ波長シフトして
いる光であるから、(6)式が成り立つ。
【0030】 2λR=λa+λb …(6) λR:レーリー散乱光の波長 λa:アンチストークスラマン散乱光の波長 λs:ストークスラマン散乱光の波長 ここで、(4)式における減衰率差に経時変化が生じる
理由は、各減衰率αab,αsb,αRbが波長依存性
を有するからであり、マイクロベンド,曲げ損失,熱履
歴等によってその値が変化するときも波長依存性を保持
したまま各減衰率が変化する。
【0031】一方、測定に使用するレーザーの波長は8
00〜1500nmの近赤外の光が使用され、ラマン散
乱光の波長シフトΔνは数10nmとその励起光波長の
数%程度である。したがって、減衰率の波長依存性は、
レーリー散乱光の波長λRを中心に線形で近似できる。
すなわち、(7)式が成り立つ。
【0032】 2αRb≒αab+αsb …(7) そこで、信号比をレーリー散乱信号を基準にして計算す
ると(2)式及び(5)式、(3)式及び(5)式よ
り、 dln Ra´/dx−dln Ra(x)/dx =−(αab−αRb) …(8) dln Rs´/dx−dln Rs(x)/dx =−(αsb−αRb) …(9) Ra´:アンチストークス測定信号のレーリー測定信号
に対する比(Ia/IR) Ra(x):位置xにおける散乱係数の比(ka(x)
/kR(x)) Rs´:ストークス測定信号のレーリー測定信号に対す
る比(Is/IR) Rs(x):位置xにおける散乱係数の比(ks(x)
/kR(x)) が得られる。ここで、(8)式及び(9)式の和をとる
と、レーダー方程式(10)式が得られる。
【0033】 dln(Rs´・Ra´)/dx−dln(Rs(x)・Ra(x))/dx =−(αsb+αab)+2αRb …(10) (10)式は、(7)式により右辺が“0“となる。し
たがって、レーダー方程式から光ファイバの減衰率の項
を除去できることになる。
【0034】(7)式と(10)式を解くと、 Rs(x)・Ra(x)=(Is/IR)・(Ia/IR) …(11) が得られる。ここで、ラマン散乱の波長シフトΔνとラ
マン散乱を起こす当該物質の温度Tとに対し、(12)
式、(13)式が成り立つ。
【0035】 Is∝1+f(Δν,T) …(12) Ia∝f(Δν,T) …(13) f(Δν,T):波長シフトΔν,温度Tの関数 なお、波長シフトΔλは材料(この場合は光ファイバ)
によって決まる値である。
【0036】また、レーリー後方散乱光の強度分布信号
IRは、温度に依存せず、かつ光ファイバはほぼ均一で
あるから一定値とみなせるので、(11),(12),
(13)式より Rs(x)・Ra(x)∝f(Δν,T){1+f(Δν,T)} …(14) となる。ここで、(14)式は、温度Tと光ファイバに
おける位置xだけの関数である。したがって、予め校正
曲線を記憶しておけば、その後の光ファイバの減衰率変
化に関係なく、アンチストークスラマン散乱光の強度分
布信号Iaとストークスラマン散乱光の強度分布信号I
sとレーリー後方散乱光の強度分布信号IRとの測定結
果から光ファイバ上の温度分布を算出することができ
る。
【0037】図1は前述した本発明の一実施例に係る温
度分布測定方法を適用した光温度分布センサの全体構成
例を示す図であり、図2は同実施例の光温度分布センサ
本体の内部構成の一例を示すブロック図である。
【0038】図1において、炉等の温度測定対象1に、
光温度分布センサ本体2からのその長さが1〜2km程
度で光温度分布センサ本体2から出線する光ファイバ3
が巻き付けられている。
【0039】光温度分布センサ本体2から出力した光パ
ルスaは、光ファイバ3内を通り、センサ本体2側とは
反対側から出光する。このとき、光ファイバ内における
ラマン散乱、レーリー散乱等による後方散乱光bが光温
度分布センサ本体1側に戻り入光して、温度測定対象1
が測温される。
【0040】図2に示すように、光温度分布センサ本体
2においては、光源4と分岐器5間が光ファイバ3aで
接続され、分岐器5から温度測定対象1に向けて光ファ
イバ3が出線している。
【0041】さらに、同センサ本体2においては、分岐
器5と光学フィルタ部6間が光ファイバ3bで接続さ
れ、光学フィルタ部6と受光素子7間が光ファイバ3c
で接続されており、その出力がA/D変換部8を介して
温度分布算出手段としての信号処理記憶制御部9に入力
されている。
【0042】光源4は、例えば半導体レーザーによって
構成され、光パルスaを光ファイバ3a,3内に入射す
る。このとき、発生する光パルスaはパルス時間幅10
〜20nsec程度であり、光源4は1〜10kHz程
度で光パルスaを発振している。また、光パルスの発振
・停止、その発振周波数等は、信号処理記憶制御部9に
よって制御されている。
【0043】分岐器5は、光源4から射出された光パル
スaを光ファイバ3に導き、かつ、光ファイバ3内の後
方散乱光bを光ファイバ3bに導くように構成されてい
る。光学フィルタ部6は、後方散乱光bから特定波長の
光を選択し、受光素子7に導くようになっている。
【0044】図3は本実施例における光学フィルタ部6
の詳細構成の一例を示す配置図である。図3に示すよう
に、光学フィルタ部6に入線する光ファイバ3bと出線
する光ファイバ3cとは、その各々の端部にそれぞれレ
ンズ10bとレンズ10cとを備えている。このレンズ
10bとレンズ10cは、光学フィルタ11を介して対
向している。
【0045】光学フィルタ11は、図4に示すように、
円板上の構成を有し、その扇部分に光軸が通過するよう
に配置され、この円板中心にパルスモータ12の回転軸
が取り付けられている。
【0046】また、光学フィルタ11は、図4(a),
(b)に示すように、アンチストークス波長光のみを通
過するアンチストークスラマン散乱光通過領域11a
と、ストークス波長光のみを通過するストークスラマン
散乱光通過領域11bと、レーリー波長光のみを通過す
るレーリー散乱光通過領域11cの扇形状の3つのフィ
ルタ領域に分割されている。
【0047】さらに、光学フィルタ11は、信号処理記
憶制御部9にその動作が制御されるパルスモータ12の
回動により上記各領域を光軸に対して切り替え可能とな
っている。この切り替えにより、レンズ10bから射出
された光の内、目的とする波長の光のみを通過させて、
レンズ10c,光ファイバ3cに導く。
【0048】受光素子7は、光ファイバ3cから導かれ
た光を電気信号に変換する。A/D変換部8は、受光素
子7からの出力信号をデジタル信号に変換し、ls院号
処理記憶制御部9に入力する。
【0049】信号処理記憶制御部9は、光源4と光学フ
ィルタ部6を制御し、各光パルスaに対する各後方散乱
光bからアンチストークス波長光とストークス波長光と
レーリー波長光とを、光学フィルタ11を切り替えるこ
とにより、それぞれ10万回程度づつ測定する。さら
に、その測定信号としてのA/D変換部8からのデジタ
ル出力信号を平均処理し、記憶し、各強度分布信号を求
めて、光ファイバ3上の温度分布を算出するようになっ
ている。
【0050】なお、アンチストークスラマン散乱光通過
領域11aを用いた光学フィルタ部6と、受光素子7
と、A/D変換部8と、信号処理記憶制御部9とによっ
て、第1の抽出手段の一例が構成されている。
【0051】また、ストークスラマン散乱光通過領域1
1bを用いた光学フィルタ部6と、受光素子7と、A/
D変換部8と、信号処理記憶制御部9とによって、第2
の抽出手段の一例が構成されている。
【0052】さらに、レーリー散乱光通過領域11cを
用いた光学フィルタ部6と、受光素子7と、A/D変換
部8と、信号処理記憶制御部9とによって、第3の抽出
手段の一例が構成されている。
【0053】次に、以上のように構成された本実施例の
光温度分布センサにおける温度分布測定方法について説
明する。まず、アンチストークスラマン散乱光の強度分
布信号Iaを得るために、信号処理記憶制御部9は、パ
ルスモータ12を制御して、光学フィルタ11内のアン
チストークスラマン散乱光通過領域11aを光軸上に固
定する。
【0054】次に、信号処理記憶制御部9は、光パルス
aを1〜10kHz程度の周波数で10万回程度光源4
から射出させる。そして、各光パルスaの各後方散乱光
bから取り出されたアンチストークスラマン散乱光は、
電気信号に変換された後、さらにA/D変換されて、信
号処理記憶制御部9に一旦保存される。
【0055】また、後方散乱光bには雑音が多いので、
S/N比を改善するために、信号処理記憶制御部9は各
信号の加算平均処理、すなわち測定回数分の平均処理を
行う。
【0056】ここで、1パルスの光パルスaに対する信
号の分布I´は、図5(a)に示すように時間に対する
分布すなわち時系列信号として得られるが、この時間は
光ファイバ3の位置xと対応するので、図5(b)に示
すような光ファイバ3の位置に対する強度分布に変換す
ることができる。
【0057】このように、時系列信号の平均処理がさ
れ、光ファイバ3の位置に対する分布に変換されてアン
チストークスラマン散乱光の強度分布信号Iaが得られ
る。次に、信号処理記憶制御部9は、光軸上のフィルタ
をストークスラマン散乱光通過領域11bに切り替え、
光パルスaを射出させ、測定、加算平均等を行うことに
より、アンチストークスラマン散乱光測定の場合と同様
に、ストークスラマン散乱光の強度分布信号Isを算出
する。
【0058】さらに、信号処理記憶制御部9は、同様な
動作により、レーリー後方散乱光の強度分布信号IRを
算出する。そして、信号処理記憶制御部9は、(14)
式より、アンチストークスラマン散乱光の強度分布信号
Iaとストークスラマン散乱光の強度分布信号Isとレ
ーリー後方散乱光の強度分布信号IRの測定結果から光
ファイバ3上の温度分布を算出し、その結果を出力す
る。このときの温度分布結果は、例えば図5(c)に示
すようなものになる。
【0059】上述したように、本実施例による光温度分
布センサ及び温度分布測定方法は、光学フィルタ11の
各散乱光通過領域11a,11b,11cを切り替え
て、アンチストークスラマン散乱光の強度分布信号Ia
とストークスラマン散乱光の強度分布信号Isとレーリ
ー後方散乱光の強度分布信号IRとを測定・算出し、さ
らに、レーリー後方散乱光の強度分布信号IRを基準と
して各ラマン散乱光の強度分布信号Ia,Isの比を求
め、この規格化された各ラマン散乱光の強度分布を用い
て光ファイバ3上の温度分布を算出するようにしたの
で、光ファイバ3の減衰率の経時変化に関する情報を上
記温度分布から除去することができる。
【0060】したがって、光ファイバ3の減衰率特性変
化による温度分布測定の精度劣化を防止することがで
き、光ファイバ3の金属管の温度履歴、マイクロベント
損失、曲げ損失等によって光ファイバの減衰率αが時間
と共に変化しても、これと関係なく十分な測定精度を維
持することができる。なお、本発明は、上記各実施例に
限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々に変形することが可能である。
【0061】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、レ
ーリー後方散乱光の強度分布信号を用いて、光ファイバ
の減衰率における経時変化の効果を除去するようにした
ので、光ファイバの減衰率特性変化による温度分布測定
の精度劣化を防止することができる光温度分布センサ及
び温度分布測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る温度分布測定方法を適
用した光温度分布センサの全体構成例を示す図。
【図2】同実施例の光温度分布センサ本体の内部構成の
一例を示すブロック図。
【図3】同実施例における光学フィルタ部の詳細構成の
一例を示す配置図。
【図4】同実施例における光学フィルタの一例を示す
図。
【図5】同実施例における測定結果の一例を示す関係
図。
【符号の説明】 1…温度測定対象、2…光温度分布センサ本体、3,3
a,3b,3c…光ファイバ、4…光源、5…分岐器、
6…光学フィルタ部、7…受光素子、8…A/D変換
部、9…信号処理記憶制御部、11…光学フィルタ、1
1a…アンチストークスラマン散乱光通過領域、11b
…ストークスラマン散乱光通過領域、11c…レーリー
散乱光通過領域。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ファイバに入射したパルス光により発
    生する後方散乱光からラマン散乱光を取り出して、前記
    ラマン散乱光の強度分布信号に基づいて前記光ファイバ
    上の温度分布を算出する光温度分布センサにおいて、 前記後方散乱光からアンチストークスラマン散乱光の強
    度分布信号を取り出す第1の抽出手段と、 前記後方散乱光からストークスラマン散乱光の強度分布
    信号を取り出す第2の抽出手段と、 前記後方散乱光からレーリー散乱光の強度分布信号を取
    り出す第3の抽出手段と、 前記レーリー散乱光の強度分布信号を基準として、前記
    アンチストークスラマン散乱光の強度分布信号及び前記
    ストークスラマン散乱光の強度分布信号を規格化し、こ
    れらの規格化された各ラマン散乱光の強度分布信号に基
    づいて前記光ファイバ上の温度分布を算出する温度分布
    算出手段とを備えたことを特徴とする光温度分布セン
    サ。
  2. 【請求項2】 光強度を減衰させながら当該光を透過さ
    せる光透過媒体中に、パルス光を入射することにより発
    生した後方散乱光のうち、レーリー散乱光とアンチスト
    ークスラマン散乱光とストークスラマン散乱光とを取り
    出し、 前記レーリー散乱光の強度分布信号を基準として、前記
    アンチストークスラマン散乱光の強度分布信号及び前記
    ストークスラマン散乱光の強度分布信号を規格化し、 これらの規格化された各ラマン散乱光の強度分布信号を
    用いて、ラマン散乱光の強度分布信号から前記光透過媒
    体の光強度減衰率の経時変化に関する情報を除去し、 前記規格化された各ラマン散乱光の強度分布信号に基づ
    いて、前記光ファイバ上の温度分布を算出することを特
    徴とする温度分布測定方法。
JP7047551A 1995-03-07 1995-03-07 光温度分布センサ及び温度分布測定方法 Pending JPH08247858A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7047551A JPH08247858A (ja) 1995-03-07 1995-03-07 光温度分布センサ及び温度分布測定方法
US08/606,797 US5765948A (en) 1995-03-07 1996-02-26 Light-temperature distribution sensor using back scattering light produced by incident light pulse and temperature distribution measuring method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7047551A JPH08247858A (ja) 1995-03-07 1995-03-07 光温度分布センサ及び温度分布測定方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08247858A true JPH08247858A (ja) 1996-09-27

Family

ID=12778305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7047551A Pending JPH08247858A (ja) 1995-03-07 1995-03-07 光温度分布センサ及び温度分布測定方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5765948A (ja)
JP (1) JPH08247858A (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0898151A2 (de) * 1997-08-22 1999-02-24 Felten & Guilleaume AG Verfahren und Anordnung zur Konfigurierung einer Messanordnung
JP2006308541A (ja) * 2005-03-31 2006-11-09 Occ Corp 温度分布測定方法及び温度分布測定装置
JP2008116432A (ja) * 2006-07-06 2008-05-22 Ricoh Co Ltd ラマン分光測定装置、及びこれを用いたラマン分光測定法
WO2009011766A1 (en) * 2007-07-18 2009-01-22 Sensortran, Inc. Dual source auto-correction in distributed temperature systems
JP2010117226A (ja) * 2008-11-12 2010-05-27 Ricoh Co Ltd ラマン分光測定装置および測定法
WO2014064770A1 (ja) * 2012-10-23 2014-05-01 富士通株式会社 異常検知システム及び異常検知方法
WO2015132899A1 (ja) * 2014-03-05 2015-09-11 富士通株式会社 異常検知システム及び異常検知方法
CN107389657A (zh) * 2017-08-15 2017-11-24 江西农业大学 一种食用油中反式油酸含量检测方法及装置
CN112857612A (zh) * 2021-04-14 2021-05-28 西安和其光电科技股份有限公司 一种分布式光纤测温计算方法及系统

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2813955B1 (fr) * 2000-09-08 2002-12-27 Jobin Yvon S A Procede, dipositif et systeme pour detection d'un spectre raman
DE10111640A1 (de) * 2001-03-10 2002-10-02 Airbus Gmbh Verfahren zur Ermittlung und Meldung von Überhitzungen und Feuern in einem Flugzeug
US20030234921A1 (en) * 2002-06-21 2003-12-25 Tsutomu Yamate Method for measuring and calibrating measurements using optical fiber distributed sensor
DE10242205B4 (de) * 2002-09-10 2018-02-08 Lios Technology Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur räumlich ausgedehnten Erfassung von Betriebszuständen
AU2002951705A0 (en) * 2002-09-27 2002-10-17 Crc For Intelligent Manufacturing Systems And Technologies Ltd Reflectometry
AU2003264184B2 (en) * 2002-09-27 2008-05-01 Seebacher, Peter Distributed temperature sensor using optical reflectometry
GB2394041B (en) * 2002-10-07 2006-03-01 Sensor Highway Ltd A method to monitor temperature in a vessel
CA2518033C (en) * 2003-03-05 2012-10-23 Shell Canada Limited Coiled optical fiber assembly for measuring pressure and/or other physical data
GB2400906B (en) * 2003-04-24 2006-09-20 Sensor Highway Ltd Distributed optical fibre measurements
WO2004104536A1 (en) * 2003-05-23 2004-12-02 Sensor Highway Limited Distributed temperature sensing system with remote reference coil
KR100985341B1 (ko) 2003-12-23 2010-10-04 주식회사 포스코 반도체 레이저를 이용한 강재의 온도 측정장치
US7919325B2 (en) * 2004-05-24 2011-04-05 Authentix, Inc. Method and apparatus for monitoring liquid for the presence of an additive
WO2006045340A1 (en) * 2004-10-27 2006-05-04 Agilent Technologies, Inc. Optical time domain reflectometry for determining distributed physical properties
DE602005019991D1 (de) * 2005-06-09 2010-04-29 Ap Sensing Gmbh Detektion verschiedener Spektralkomponenten eines optischen Signals mittels eines optischen Verschlusses
WO2007085301A1 (en) * 2006-01-27 2007-08-02 Agilent Technologies, Inc Spectral components detection with a switchable filter
US7628533B2 (en) * 2006-03-13 2009-12-08 SensorTran, Inc Systems and methods for detecting corrosion
US7628531B2 (en) * 2006-03-13 2009-12-08 SensorTran, Inc Methods and apparatus for dual source calibration for distributed temperature systems
JP4784387B2 (ja) * 2006-05-02 2011-10-05 日立電線株式会社 光ファイバ温度センサ
EP1953536A1 (en) * 2007-01-31 2008-08-06 Agilent Technologies, Inc. Distributed physical property sensing using a fiber performing an enhanced raman scattering
US20090007652A1 (en) * 2007-07-03 2009-01-08 Baker Hughes Incorporated Optical sensor for measuring downhole ingress of debris
ITBG20070041A1 (it) * 2007-07-31 2009-02-01 Milano Politecnico Filtro per un sensore di temperatura in fibra ottica e relativo metodo di filtraggio
ITBG20070042A1 (it) * 2007-07-31 2009-02-01 Milano Politecnico Sensore e metodo per determinare la temperatura lungo una fibra ottica.
US8077314B2 (en) * 2007-10-15 2011-12-13 Schlumberger Technology Corporation Measuring a characteristic of a multimode optical fiber
JP5097590B2 (ja) * 2008-03-26 2012-12-12 富士フイルム株式会社 ラマン信号測定方法およびラマン信号測定装置
US8092081B2 (en) * 2009-05-28 2012-01-10 Tesla Motors, Inc. Battery thermal event detection system using an optical fiber
DE102010001197B4 (de) * 2010-01-25 2019-05-29 Draka Cable Wuppertal Gmbh Sensorelement und Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung
KR101207345B1 (ko) * 2010-08-05 2012-12-05 한국표준과학연구원 자동보정 기능을 갖는 광섬유 분포 온도 센서 시스템 및 이를 이용한 온도 측정방법
CN101943615B (zh) * 2010-09-29 2012-07-11 山东大学 基于拉曼光反射的测温方法
RU2458325C1 (ru) * 2011-04-28 2012-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "ПетроФайбер" Способ измерения температурного распределения и устройство для его осуществления
WO2013020286A1 (zh) * 2011-08-10 2013-02-14 中国计量学院 混沌激光相关全分布式光纤拉曼与瑞利光子传感器
CN103733037B (zh) * 2011-08-15 2015-09-30 富士通株式会社 温度分布测定装置以及温度分布测定方法
CN102680138B (zh) * 2012-06-07 2014-06-25 北京航空航天大学 一种双向四通道耦合的分布式光纤拉曼测温系统
JP6053506B2 (ja) * 2012-12-25 2016-12-27 キヤノン株式会社 反射特性の測定装置
CN103337783B (zh) * 2013-07-19 2015-07-08 北京信息科技大学 一种利用短腔光纤激光器的输出纵模测量温度的方法
EP3132239B1 (en) * 2014-04-14 2019-09-25 Baker Hughes, a GE company, LLC Distributed temperature sensor enhancement by stimulated raman suppression
CA2944352C (en) 2014-04-21 2018-12-18 Baker Hughes Incorporated Attenuation correction for distributed temperature sensors using antistokes to rayleigh ratio
CN103913186A (zh) * 2014-04-25 2014-07-09 重庆大学 基于瑞利散射和拉曼散射的多参数分布式光纤传感系统
CN104180833A (zh) * 2014-07-18 2014-12-03 中国科学院上海光学精密机械研究所 温度和应变同时传感的光时域反射计
AU2015394726B2 (en) * 2015-05-13 2019-09-26 Fujitsu Limited Temperature measurement device, temperature measurement method, and temperature measurement program
JP6561747B2 (ja) * 2015-10-05 2019-08-21 富士通株式会社 温度測定装置、温度測定方法および温度測定プログラム
CN105911046B (zh) * 2016-07-04 2018-09-04 哈尔滨工业大学(威海) 一种基于频数分布原理的滤波方法
TWI773721B (zh) * 2017-01-20 2022-08-11 日商東京威力科創股份有限公司 異物檢測裝置、異物檢測方法及記憶媒體
US11280687B2 (en) * 2018-08-31 2022-03-22 Viavi Solutions Inc. Dual wavelength distributed temperature sensing with built-in fiber integrity monitoring
EP3605048B1 (en) * 2018-08-01 2023-05-24 Viavi Solutions Inc. Dual wavelength distributed temperature sensing with built-in fiber integrity monitoring
CN108871607B (zh) * 2018-08-13 2020-01-03 太原理工大学 一种面向分布式光纤拉曼传感器的高精度温度解调方法
CN116337273B (zh) * 2023-05-29 2023-07-28 中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所 一种基于双微透镜阵列的cars光谱多点测温装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4577109A (en) * 1980-10-06 1986-03-18 Regents Of The University Of California Remote multi-position information gathering system and method
US4714829A (en) * 1982-05-18 1987-12-22 National Research Development Corporation Fibre optic sensing device and method
US5096277A (en) * 1982-08-06 1992-03-17 Kleinerman Marcos Y Remote measurement of physical variables with fiber optic systems
IT1198706B (it) * 1983-10-18 1988-12-21 Consiglio Nazionale Ricerche Sensore di temperatura a fibra ottica ad effetto termocormico
GB2170593B (en) * 1985-02-01 1988-09-14 Central Electr Generat Board Temperature measurement
GB8520827D0 (en) * 1985-08-20 1985-09-25 York Ventures & Special Optica Fibre-optic sensing devices
US4655608A (en) * 1985-10-24 1987-04-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Non-perturbing beam deflection system and method for high repetition rate temperature measurement of combustion flames
DE3627198A1 (de) * 1986-08-11 1988-02-18 Bbc Brown Boveri & Cie Anordnung zur zeitlich aufgeloesten optischen rueckstreumessung an lichtwellenleitern
JPS6469925A (en) * 1987-09-11 1989-03-15 Hitachi Cable Optical fiber type temperature distribution measuring apparatus
FR2643145A1 (fr) * 1989-02-14 1990-08-17 Bertin & Cie Procede et dispositif de detection et de mesure d'une grandeur physique
JPH03237313A (ja) * 1990-02-14 1991-10-23 Tokyo Electric Power Co Inc:The 光ファイバ分布形物理量検出装置
JP2575324B2 (ja) * 1991-03-02 1997-01-22 株式会社フジクラ 光ファイバ式温度分布測定装置
US5272334A (en) * 1991-10-17 1993-12-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Device for detecting a temperature distribution having a laser source with temperature and wavelength adjusting means
US5449233A (en) * 1992-06-16 1995-09-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Temperature distribution measuring apparatus using an optical fiber
US5348396A (en) * 1992-11-20 1994-09-20 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method and apparatus for optical temperature measurement

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0898151A2 (de) * 1997-08-22 1999-02-24 Felten & Guilleaume AG Verfahren und Anordnung zur Konfigurierung einer Messanordnung
EP0898151A3 (en) * 1997-08-22 1999-04-07 Felten & Guilleaume AG Method and arrangement for configuring a measuring device
US6490538B1 (en) 1997-08-22 2002-12-03 Lios Technology Gmbh Procedure and means for configuring a measuring device
JP2006308541A (ja) * 2005-03-31 2006-11-09 Occ Corp 温度分布測定方法及び温度分布測定装置
JP2008116432A (ja) * 2006-07-06 2008-05-22 Ricoh Co Ltd ラマン分光測定装置、及びこれを用いたラマン分光測定法
WO2009011766A1 (en) * 2007-07-18 2009-01-22 Sensortran, Inc. Dual source auto-correction in distributed temperature systems
JP2010117226A (ja) * 2008-11-12 2010-05-27 Ricoh Co Ltd ラマン分光測定装置および測定法
US9915620B2 (en) 2012-10-23 2018-03-13 Fujitsu Limited Abnormality detection system and abnormality detection method
JP5867618B2 (ja) * 2012-10-23 2016-02-24 富士通株式会社 異常検知システム及び異常検知方法
WO2014064770A1 (ja) * 2012-10-23 2014-05-01 富士通株式会社 異常検知システム及び異常検知方法
WO2015132899A1 (ja) * 2014-03-05 2015-09-11 富士通株式会社 異常検知システム及び異常検知方法
JPWO2015132899A1 (ja) * 2014-03-05 2017-03-30 富士通株式会社 異常検知システム及び異常検知方法
US10088342B2 (en) 2014-03-05 2018-10-02 Fujitsu Limited Abnormality detection system and abnormality detection method
CN107389657A (zh) * 2017-08-15 2017-11-24 江西农业大学 一种食用油中反式油酸含量检测方法及装置
CN107389657B (zh) * 2017-08-15 2019-12-17 江西农业大学 一种食用油中反式油酸含量检测方法及装置
CN112857612A (zh) * 2021-04-14 2021-05-28 西安和其光电科技股份有限公司 一种分布式光纤测温计算方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
US5765948A (en) 1998-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH08247858A (ja) 光温度分布センサ及び温度分布測定方法
US8529123B2 (en) Device and method for calibrating a fiber-optic temperature measuring system
CA2521546C (en) Distributed optical fibre measurements
JPH0364812B2 (ja)
WO1999042803A1 (fr) Systeme et procede pour le controle de ligne de derivation
JP3063063B2 (ja) 光ファイバの温度分布測定システム
JP4274007B2 (ja) 波長分析装置
JP4910867B2 (ja) 光ファイバ式温度センサ装置
JP3377067B2 (ja) ブリルアン周波数シフト分布測定方法および装置
JP6484125B2 (ja) 温度測定装置及び温度測定方法
CN111238684A (zh) 一种光纤温度传感器
JPH04332835A (ja) 分布温度データの補正処理方法
JPH02306131A (ja) 光ファイバ温度分布測定方法
CN109738027A (zh) 带有温度场测量技术及应变测量的新型冷冻球囊
JPH04248426A (ja) 光ファイバ歪分布計測装置
JP2000352547A (ja) 分岐光線路監視システム及び分岐光線路監視方法
JPH02201233A (ja) 分布型光ファイバ温度センサ及び温度測定方法
JP3388496B2 (ja) 単一モード光ファイバの特性評価方法
JP2000131154A (ja) 温度計測装置及び方法
JP2897389B2 (ja) 温度測定方法及び分布型光ファイバー温度センサー
JPH0769222B2 (ja) 温度測定方法および分布型光ファイバー温度センサー
KR0171312B1 (ko) 광서큘레이터를 이용한 분포형 광온도센서의 광학계
JP3336613B2 (ja) 分岐線路監視システム及び分岐線路監視方法
JPH0477641A (ja) 光ファイバを用いた温度測定方法
JP3690252B2 (ja) 光ファイバを用いた温度分布測定センサ