JPH10141922A - 多点型歪み及び温度センサ - Google Patents
多点型歪み及び温度センサInfo
- Publication number
- JPH10141922A JPH10141922A JP8300218A JP30021896A JPH10141922A JP H10141922 A JPH10141922 A JP H10141922A JP 8300218 A JP8300218 A JP 8300218A JP 30021896 A JP30021896 A JP 30021896A JP H10141922 A JPH10141922 A JP H10141922A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fbg
- temperature
- light
- optical fiber
- amount
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 多点での計測に適し、しかも温度と共に正確
な歪みを計測できる多点型歪み及び温度センサを提供す
る。 【解決手段】 歪みに応じて光反射ピーク波長が変化す
るFBG1を光ファイバ2に直列に複数挿入し、この光
ファイバ2の一端より各FBG1からの特定波長aの反
射光量をOTDRで測定すると共に、光ファイバ2中か
らの後方散乱光をOTDRで測定することにより光ファ
イバ2の長手方向に沿った温度分布を求め、この温度分
布に基づき各FBG1の温度依存による反射光量変化分
を補正し、この補正された反射光量から各FBG1にお
ける正確な歪み量を求める。
な歪みを計測できる多点型歪み及び温度センサを提供す
る。 【解決手段】 歪みに応じて光反射ピーク波長が変化す
るFBG1を光ファイバ2に直列に複数挿入し、この光
ファイバ2の一端より各FBG1からの特定波長aの反
射光量をOTDRで測定すると共に、光ファイバ2中か
らの後方散乱光をOTDRで測定することにより光ファ
イバ2の長手方向に沿った温度分布を求め、この温度分
布に基づき各FBG1の温度依存による反射光量変化分
を補正し、この補正された反射光量から各FBG1にお
ける正確な歪み量を求める。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光を利用して歪み
を計測する歪みセンサに係り、特に、多点での計測に適
し、しかも温度と共に正確な歪みを計測できる多点型歪
み及び温度センサに関するものである。
を計測する歪みセンサに係り、特に、多点での計測に適
し、しかも温度と共に正確な歪みを計測できる多点型歪
み及び温度センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、歪みセンサには、光を利用したも
のや電気的なものなどがある。光を利用した歪みセンサ
としては、光ファイバ中の後方ブルリアン散乱光を検出
することにより、光ファイバの長手方向の歪み分布を計
測するBOTDA(またはBOTDR;Brillouin Opti
cal Time Domain AnalyzerまたはReflectometer ,参考
文献“ブルリアン分光による光ファイバのひずみ分光測
定”,堀口他,信学論,J73-B-I(1990)pp.144-152 )、
あるいはファイバブラッググレーティング(Fiber Brag
g Grating;以下FBGと略す)を複数用いることにより
多点計測を可能にしたもの(参考文献“A 60 elements
fiber Bragg grating sensor system ”M.A.Davis et a
l.,OFS-11(Sapporo,Japan,May 1996)Conference Procee
dings,pp.100-103)があり、今日では、これらの歪みセ
ンサは研究開発段階を経ていわゆる第1世代の製品とし
てようやく市販されつつある。
のや電気的なものなどがある。光を利用した歪みセンサ
としては、光ファイバ中の後方ブルリアン散乱光を検出
することにより、光ファイバの長手方向の歪み分布を計
測するBOTDA(またはBOTDR;Brillouin Opti
cal Time Domain AnalyzerまたはReflectometer ,参考
文献“ブルリアン分光による光ファイバのひずみ分光測
定”,堀口他,信学論,J73-B-I(1990)pp.144-152 )、
あるいはファイバブラッググレーティング(Fiber Brag
g Grating;以下FBGと略す)を複数用いることにより
多点計測を可能にしたもの(参考文献“A 60 elements
fiber Bragg grating sensor system ”M.A.Davis et a
l.,OFS-11(Sapporo,Japan,May 1996)Conference Procee
dings,pp.100-103)があり、今日では、これらの歪みセ
ンサは研究開発段階を経ていわゆる第1世代の製品とし
てようやく市販されつつある。
【0003】電気的な歪みセンサとしては、歪みが加わ
ると抵抗値が変化するという歪みゲージが以前から市販
されている。
ると抵抗値が変化するという歪みゲージが以前から市販
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】BOTDAにしてもF
BGによる歪みセンサにしても、歪みに応じて変化する
物理量を光によって測定するものであるが、この歪みを
算出するための物理量が温度によっても変化する。即
ち、BOTDAの場合、ブルリアン周波数のシフト量が
温度によって変化し、FBGによる歪みセンサの場合、
グレーティングで反射または透過する光のピーク波長が
温度によって変化する。このため、歪み測定の際に周囲
の温度変化があると測定誤差が生じることになる。よっ
て、正確な歪み測定を行うためには、歪みによる物理量
変化と温度による物理量変化とを区別して測定しなけれ
ばならない。
BGによる歪みセンサにしても、歪みに応じて変化する
物理量を光によって測定するものであるが、この歪みを
算出するための物理量が温度によっても変化する。即
ち、BOTDAの場合、ブルリアン周波数のシフト量が
温度によって変化し、FBGによる歪みセンサの場合、
グレーティングで反射または透過する光のピーク波長が
温度によって変化する。このため、歪み測定の際に周囲
の温度変化があると測定誤差が生じることになる。よっ
て、正確な歪み測定を行うためには、歪みによる物理量
変化と温度による物理量変化とを区別して測定しなけれ
ばならない。
【0005】BOTDAにおいては上記の問題は解決さ
れていない。FBGによる歪みセンサにおいては、第1
に、FBGによる歪み測定ポイントに別途温度計を取り
付け、この温度計による温度で補正をする方法がある
が、多点計測を行う場合には各々の温度計を読取る手段
が複雑で大掛かりなものとなり、実用的でない。第2
に、1箇所の歪み測定ポイントにタイプの異なるFBG
を複数用いることにより歪みによる変化と温度による変
化とを区別して測定する方法も研究されているが、この
ためには正確な波長測定(0.01nm以下の正確さを
要する)を行わなければならず、波長測定手段が複雑で
高価なものとなる。また、なるべく近接した光ファイバ
上にFBGを製作しなくてはならないが、そこで干渉ノ
イズの生ずる可能性があり、さらに製造技術にも精密さ
を要求される。
れていない。FBGによる歪みセンサにおいては、第1
に、FBGによる歪み測定ポイントに別途温度計を取り
付け、この温度計による温度で補正をする方法がある
が、多点計測を行う場合には各々の温度計を読取る手段
が複雑で大掛かりなものとなり、実用的でない。第2
に、1箇所の歪み測定ポイントにタイプの異なるFBG
を複数用いることにより歪みによる変化と温度による変
化とを区別して測定する方法も研究されているが、この
ためには正確な波長測定(0.01nm以下の正確さを
要する)を行わなければならず、波長測定手段が複雑で
高価なものとなる。また、なるべく近接した光ファイバ
上にFBGを製作しなくてはならないが、そこで干渉ノ
イズの生ずる可能性があり、さらに製造技術にも精密さ
を要求される。
【0006】電気的な歪みゲージは、多点計測を行う場
合には測定装置が複雑で大掛かりなものとなり、コスト
もかかるため実用的でない。
合には測定装置が複雑で大掛かりなものとなり、コスト
もかかるため実用的でない。
【0007】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、多点での計測に適し、しかも温度と共に正確な歪み
を計測できる多点型歪み及び温度センサを提供すること
にある。
し、多点での計測に適し、しかも温度と共に正確な歪み
を計測できる多点型歪み及び温度センサを提供すること
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、歪みに応じて光反射ピーク波長が変化する
ファイバブラッググレーティング(FBG)を光ファイ
バに直列に複数挿入し、この光ファイバの一端より各F
BGからの特定波長の反射光量をOTDRで測定すると
共に、光ファイバ中からの後方散乱光をOTDRで測定
することにより上記光ファイバの長手方向に沿った温度
分布を求め、この温度分布に基づき各FBGの温度依存
による反射光量変化分を補正し、この補正された反射光
量から各FBGにおける歪みを求めるものである。
に本発明は、歪みに応じて光反射ピーク波長が変化する
ファイバブラッググレーティング(FBG)を光ファイ
バに直列に複数挿入し、この光ファイバの一端より各F
BGからの特定波長の反射光量をOTDRで測定すると
共に、光ファイバ中からの後方散乱光をOTDRで測定
することにより上記光ファイバの長手方向に沿った温度
分布を求め、この温度分布に基づき各FBGの温度依存
による反射光量変化分を補正し、この補正された反射光
量から各FBGにおける歪みを求めるものである。
【0009】上記FBGを挿入した光ファイバを予め測
定することにより反射光量を歪みに応じた成分と温度に
応じた成分との和で表した関係式を求めておき、この関
係式に反射光量及び温度を代入して歪みを求めてもよ
い。
定することにより反射光量を歪みに応じた成分と温度に
応じた成分との和で表した関係式を求めておき、この関
係式に反射光量及び温度を代入して歪みを求めてもよ
い。
【0010】上記反射光量の測定にはレーリー散乱光を
用い、上記温度分布を求めるための後方散乱光の測定に
はラマン散乱光のストークス光とアンチストークス光と
を用いてもよい。
用い、上記温度分布を求めるための後方散乱光の測定に
はラマン散乱光のストークス光とアンチストークス光と
を用いてもよい。
【0011】上記FBGを挿入した光ファイバを複数設
け、これら複数の光ファイバを上記OTDRの測定器に
切替え用光スイッチを介して接続してもよい。
け、これら複数の光ファイバを上記OTDRの測定器に
切替え用光スイッチを介して接続してもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【0013】図1に示されるように、本発明の多点型歪
み及び温度センサは、歪みに応じて光反射ピーク波長が
変化するファイバブラッググレーティング(FBG)1
を光ファイバ2に直列に複数挿入し、この光ファイバの
一端より各FBG1からの特定波長の反射光量をOTD
Rで測定すると共に、光ファイバ2中からの後方散乱光
をOTDRで測定することにより光ファイバ2の長手方
向に沿った温度分布を求め、この温度分布に基づき各F
BG1の温度依存による反射光量変化分を補正し、この
補正された反射光量から各FBG1における歪みを求め
るようになっている。
み及び温度センサは、歪みに応じて光反射ピーク波長が
変化するファイバブラッググレーティング(FBG)1
を光ファイバ2に直列に複数挿入し、この光ファイバの
一端より各FBG1からの特定波長の反射光量をOTD
Rで測定すると共に、光ファイバ2中からの後方散乱光
をOTDRで測定することにより光ファイバ2の長手方
向に沿った温度分布を求め、この温度分布に基づき各F
BG1の温度依存による反射光量変化分を補正し、この
補正された反射光量から各FBG1における歪みを求め
るようになっている。
【0014】FBG1には、例えば図2(a)のような
光反射波長特性を持つものを用いる。即ち、横軸に波
長、縦軸に最大値が1となるよう正規化した反射光量を
とった波長対反射光量のグラフにおいて、FBG1に歪
みがないとき(ε=0)には、ある波長で反射光量がピ
ークとなり、波長がピークから遠ざかるにつれて反射光
量が小さくなるため、山型の特性曲線を呈する。FBG
1に歪みが加わると、その歪みε1,ε2,…に応じて
前記特性曲線が波長軸に沿って平行移動し、光反射ピー
ク波長がシフトする。この光反射波長特性について特定
の波長aに関し、横軸に歪み、縦軸に反射率をとった図
2(b)の歪み対反射率のグラフを見ると、歪みが大き
くなるにつれて反射率が高くなっていることが判る。
光反射波長特性を持つものを用いる。即ち、横軸に波
長、縦軸に最大値が1となるよう正規化した反射光量を
とった波長対反射光量のグラフにおいて、FBG1に歪
みがないとき(ε=0)には、ある波長で反射光量がピ
ークとなり、波長がピークから遠ざかるにつれて反射光
量が小さくなるため、山型の特性曲線を呈する。FBG
1に歪みが加わると、その歪みε1,ε2,…に応じて
前記特性曲線が波長軸に沿って平行移動し、光反射ピー
ク波長がシフトする。この光反射波長特性について特定
の波長aに関し、横軸に歪み、縦軸に反射率をとった図
2(b)の歪み対反射率のグラフを見ると、歪みが大き
くなるにつれて反射率が高くなっていることが判る。
【0015】光ファイバ2の一端には図3に示されるよ
うに、OTDR測定器5を接続する。このOTDR測定
器5は、例えば後方ラマン散乱光を検出することにより
光ファイバの長手方向に沿った温度分布を求めることが
できる温度分布センサ(参考文献“長距離型光ファイバ
温度分布センサの開発”,K.Ogawa et al.,Proc.of 5th
Meeting on Lightwave sensing Tecnol.,LST5-25(199
0)pp.139-144 )である。ただし、光源(図示せず)に
は、後方散乱光の一部の波長が図2における特定の波長
aになるようなものを用いる。これにより、光ファイバ
の長手方向に沿った温度分布を求めると同時に波長aに
おけるOTDR波形からそれぞれのFBG1での反射光
量を測定し、歪みを求めることができる。OTDR測定
器5には、歪み及び温度を表示する表示部7が接続され
ている。
うに、OTDR測定器5を接続する。このOTDR測定
器5は、例えば後方ラマン散乱光を検出することにより
光ファイバの長手方向に沿った温度分布を求めることが
できる温度分布センサ(参考文献“長距離型光ファイバ
温度分布センサの開発”,K.Ogawa et al.,Proc.of 5th
Meeting on Lightwave sensing Tecnol.,LST5-25(199
0)pp.139-144 )である。ただし、光源(図示せず)に
は、後方散乱光の一部の波長が図2における特定の波長
aになるようなものを用いる。これにより、光ファイバ
の長手方向に沿った温度分布を求めると同時に波長aに
おけるOTDR波形からそれぞれのFBG1での反射光
量を測定し、歪みを求めることができる。OTDR測定
器5には、歪み及び温度を表示する表示部7が接続され
ている。
【0016】OTDR測定器5で観測されるOTDR波
形の概念図を図4に示す。図示されるように横軸に距
離、縦軸に信号強度の対数をとると、光ファイバのみの
場合は、破線で示すように信号強度が距離に対しほぼ直
線的に減少する。光ファイバにFBGを挿入した場合
は、実線で示すように#1〜#9の各FBGにおいて歪
みに応じた光反射の成分が加わっており、FBG間では
光ファイバのみの場合と同じ傾きでほぼ直線的に減少す
る。ただし、光反射によって高さdだけ凸状に盛り上が
った後、直線間に同じ分の落差dが生じる。
形の概念図を図4に示す。図示されるように横軸に距
離、縦軸に信号強度の対数をとると、光ファイバのみの
場合は、破線で示すように信号強度が距離に対しほぼ直
線的に減少する。光ファイバにFBGを挿入した場合
は、実線で示すように#1〜#9の各FBGにおいて歪
みに応じた光反射の成分が加わっており、FBG間では
光ファイバのみの場合と同じ傾きでほぼ直線的に減少す
る。ただし、光反射によって高さdだけ凸状に盛り上が
った後、直線間に同じ分の落差dが生じる。
【0017】それぞれのFBGからの反射光量は図2
(b)の歪み対反射率のグラフで示したように、基本的
には歪みに比例して増大するので、反射光量から歪みを
求めることができる。しかし、FBGの光反射波長特性
は温度にも依存して変化するので、この温度による反射
光量の変化を温度分布センサによって得られた温度情報
で補正する。温度によって変化する反射光量は、予め測
定しておき、OTDR測定器5で観測される反射光量を
逐一補正することにより正確な歪みを算出する。
(b)の歪み対反射率のグラフで示したように、基本的
には歪みに比例して増大するので、反射光量から歪みを
求めることができる。しかし、FBGの光反射波長特性
は温度にも依存して変化するので、この温度による反射
光量の変化を温度分布センサによって得られた温度情報
で補正する。温度によって変化する反射光量は、予め測
定しておき、OTDR測定器5で観測される反射光量を
逐一補正することにより正確な歪みを算出する。
【0018】なお、FBGからの波長aの反射光量を測
定するOTDR測定器には、温度分布センサのOTDR
測定器を用いてもよいし、別途に設けたOTDR測定器
を用いてもよく、光ファイバに測定光を入射する光源は
同一として、出射側に光学フィルタを設置し、温度測定
用の散乱光を温度分布センサのOTDR測定器へ導き、
反射光量測定用の散乱光を別途のOTDR測定器に導く
構成としてもよい。
定するOTDR測定器には、温度分布センサのOTDR
測定器を用いてもよいし、別途に設けたOTDR測定器
を用いてもよく、光ファイバに測定光を入射する光源は
同一として、出射側に光学フィルタを設置し、温度測定
用の散乱光を温度分布センサのOTDR測定器へ導き、
反射光量測定用の散乱光を別途のOTDR測定器に導く
構成としてもよい。
【0019】また、反射光量の測定にはレーリー散乱光
を用い、温度分布を求めるための後方散乱光の測定には
ラマン散乱光のストークス光とアンチストークス光とを
用いるのがよい。
を用い、温度分布を求めるための後方散乱光の測定には
ラマン散乱光のストークス光とアンチストークス光とを
用いるのがよい。
【0020】次に、光ファイバ2に挿入するFBG1の
間隔は、測定対象物にもよるが、温度分布センサの距離
分解能が数十センチとすると(参考文献;“Highresolu
tion analogue detection distributed temperature se
nser using deconvolution ”T.Nakamura et al.,OFS-1
1(Sapporo,Japan,May 1996)Conference Proceedings,p
p.526-529 )、少なくとも1m間隔とすることができ
る。これより短い間隔での計測が必要なときには、例え
ば図5に示されるように、FBG1,1間の光ファイバ
2を適当に巻き回すことによって、光ファイバ2の長手
方向に沿った間隔としては温度分布センサの距離分解能
以上を保ちながら、空間的にはそれよりも近接した位置
にFBG1,1を配置することができる。また、複数個
のFBG1をひとつの群として互いに近接させて光ファ
イバ2に挿入してもよく、この場合、温度分布センサの
距離分解能中に含まれる複数個のFBGは同一の温度で
あるとして計測することができる。一般に、温度分布セ
ンサの測定ダイナミックレンジは10dB程度であるの
で、FBGの反射率を波長ピーク値で10%とすれば、
途中の光ファイバロスを考慮しても十数個のFBGを挿
入しての多点計測が可能である。
間隔は、測定対象物にもよるが、温度分布センサの距離
分解能が数十センチとすると(参考文献;“Highresolu
tion analogue detection distributed temperature se
nser using deconvolution ”T.Nakamura et al.,OFS-1
1(Sapporo,Japan,May 1996)Conference Proceedings,p
p.526-529 )、少なくとも1m間隔とすることができ
る。これより短い間隔での計測が必要なときには、例え
ば図5に示されるように、FBG1,1間の光ファイバ
2を適当に巻き回すことによって、光ファイバ2の長手
方向に沿った間隔としては温度分布センサの距離分解能
以上を保ちながら、空間的にはそれよりも近接した位置
にFBG1,1を配置することができる。また、複数個
のFBG1をひとつの群として互いに近接させて光ファ
イバ2に挿入してもよく、この場合、温度分布センサの
距離分解能中に含まれる複数個のFBGは同一の温度で
あるとして計測することができる。一般に、温度分布セ
ンサの測定ダイナミックレンジは10dB程度であるの
で、FBGの反射率を波長ピーク値で10%とすれば、
途中の光ファイバロスを考慮しても十数個のFBGを挿
入しての多点計測が可能である。
【0021】さて、光ファイバ2の長手方向に沿った温
度分布の測定を行い、さらに波長aにおけるOTDR波
形で各FBG1からの反射光量を測定したならば、それ
ぞれのFBG1での温度による反射光量変化分を補正す
ることにより、歪みのみに対応する反射光量変化を算出
する。個々のFBG1の反射光量変化量ΔRは、歪みに
応じた変化量成分と温度に応じた変化量成分との和で表
すことができる。
度分布の測定を行い、さらに波長aにおけるOTDR波
形で各FBG1からの反射光量を測定したならば、それ
ぞれのFBG1での温度による反射光量変化分を補正す
ることにより、歪みのみに対応する反射光量変化を算出
する。個々のFBG1の反射光量変化量ΔRは、歪みに
応じた変化量成分と温度に応じた変化量成分との和で表
すことができる。
【0022】 ΔR=C1 Δε+C2 ΔT (1) ただし、C1 ,C2 は、それぞれ歪み,温度に対する比
例係数であり、Δεは、歪み変化量であり、ΔTは、温
度変化量である。ΔTは、ラマン散乱光などを利用した
前記温度分布センサにより求めることができる。そし
て、比例係数C1 ,C2 は、予め測定によって求めてお
いたものである。従って、ΔRをOTDRで測定し、上
式に代入することによりΔεを求めることができる。こ
のΔεは、周囲の温度変化に影響されない正確な歪み変
化量である。この歪み変化量よりFBG1における歪み
を求めることができる。
例係数であり、Δεは、歪み変化量であり、ΔTは、温
度変化量である。ΔTは、ラマン散乱光などを利用した
前記温度分布センサにより求めることができる。そし
て、比例係数C1 ,C2 は、予め測定によって求めてお
いたものである。従って、ΔRをOTDRで測定し、上
式に代入することによりΔεを求めることができる。こ
のΔεは、周囲の温度変化に影響されない正確な歪み変
化量である。この歪み変化量よりFBG1における歪み
を求めることができる。
【0023】このようにして求めた歪み及び温度は表示
部7に表示される。表示の形態は、例えば、図6に示さ
れるように、横軸に距離、縦軸に歪み及び温度をとり、
温度分布は折れ線グラフで表し、各FBGにおける歪み
は棒グラフで表してもよいし、各FBGの位置に対応さ
せ歪み及び温度の数値を表形式で示してもよい。
部7に表示される。表示の形態は、例えば、図6に示さ
れるように、横軸に距離、縦軸に歪み及び温度をとり、
温度分布は折れ線グラフで表し、各FBGにおける歪み
は棒グラフで表してもよいし、各FBGの位置に対応さ
せ歪み及び温度の数値を表形式で示してもよい。
【0024】図7に、さらに多くの点数での歪み及び温
度計測に適した形態を示す。この測定系では、FBG1
を挿入した光ファイバ2を複数本敷設し、これら複数の
光ファイバ2を切替え用光スイッチ6に接続し、この切
替え用光スイッチ6からは1本の光ファイバでOTDR
測定器5に接続してある。切替え用光スイッチ6を切り
替えることにより、複数本の光ファイバ2について1台
のOTDR測定器5で計測を行うことができる。この場
合、切替え用光スイッチ6の能力に応じて光ファイバ2
を増やすことができ、例えば、数百点での計測が可能と
なる。
度計測に適した形態を示す。この測定系では、FBG1
を挿入した光ファイバ2を複数本敷設し、これら複数の
光ファイバ2を切替え用光スイッチ6に接続し、この切
替え用光スイッチ6からは1本の光ファイバでOTDR
測定器5に接続してある。切替え用光スイッチ6を切り
替えることにより、複数本の光ファイバ2について1台
のOTDR測定器5で計測を行うことができる。この場
合、切替え用光スイッチ6の能力に応じて光ファイバ2
を増やすことができ、例えば、数百点での計測が可能と
なる。
【0025】本発明の応用としては、例えば、原子力発
電所の設備において、原子炉内に前記FBG1を挿入し
た光ファイバ2を布設し、管理者が必要とする原子炉内
壁の歪み及び温度を多点計測して、図6のように表示す
ることができる。
電所の設備において、原子炉内に前記FBG1を挿入し
た光ファイバ2を布設し、管理者が必要とする原子炉内
壁の歪み及び温度を多点計測して、図6のように表示す
ることができる。
【0026】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
る。
【0027】(1)FBGを光ファイバに直列に複数挿
入したので、この光ファイバの一端より各FBGからの
反射光量と光ファイバ中からの後方散乱光とを、いずれ
もOTDRで測定することができ、構成が簡素で多点で
の計測に適している。
入したので、この光ファイバの一端より各FBGからの
反射光量と光ファイバ中からの後方散乱光とを、いずれ
もOTDRで測定することができ、構成が簡素で多点で
の計測に適している。
【0028】(2)歪みと温度とを計測でき、しかもF
BGの温度依存による反射光量変化分を補正して歪みを
求めるようにしたので、正確な計測ができる。
BGの温度依存による反射光量変化分を補正して歪みを
求めるようにしたので、正確な計測ができる。
【図1】本発明の一実施形態によるFBG付き光ファイ
バの構成図である。
バの構成図である。
【図2】本発明に用いるFBGの(a)波長対反射光量
グラフ(b)歪み対反射率グラフによる特性図である。
グラフ(b)歪み対反射率グラフによる特性図である。
【図3】本発明による多点型歪み及び温度測定系の構成
図である。
図である。
【図4】本発明により観測されるOTDR波形の概念図
である。
である。
【図5】本発明のFBG付き光ファイバの布設形態を示
す概念図である。
す概念図である。
【図6】本発明で測定した歪み及び温度の表示形態を示
す図である。
す図である。
【図7】本発明による多点型歪み及び温度測定系の構成
図である。
図である。
1 ファイバブラッググレーティング(FBG) 2 光ファイバ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年7月11日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】OTDR測定器5で観測されるOTDR波
形の概念図を図4に示す。図示されるように横軸に距
離、縦軸に信号強度の対数をとると、光ファイバのみの
場合は、破線で示すように信号強度が距離に対しほぼ直
線的に減少する。光ファイバにFBGを挿入した場合
は、実線で示すように#1〜#9の各FBGにおいて歪
みに応じた光反射の成分が加わっており、FBG間では
光ファイバのみの場合と同じ傾きでほぼ直線的に減少す
る。
形の概念図を図4に示す。図示されるように横軸に距
離、縦軸に信号強度の対数をとると、光ファイバのみの
場合は、破線で示すように信号強度が距離に対しほぼ直
線的に減少する。光ファイバにFBGを挿入した場合
は、実線で示すように#1〜#9の各FBGにおいて歪
みに応じた光反射の成分が加わっており、FBG間では
光ファイバのみの場合と同じ傾きでほぼ直線的に減少す
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 歪みに応じて光反射ピーク波長が変化す
るファイバブラッググレーティング(FBG)を光ファ
イバに直列に複数挿入し、この光ファイバの一端より各
FBGからの特定波長の反射光量をOTDRで測定する
と共に、光ファイバ中からの後方散乱光をOTDRで測
定することにより上記光ファイバの長手方向に沿った温
度分布を求め、この温度分布に基づき各FBGの温度依
存による反射光量変化分を補正し、この補正された反射
光量から各FBGにおける歪みを求めることを特徴とす
る多点型歪み及び温度センサ。 - 【請求項2】 上記FBGを挿入した光ファイバを予め
測定することにより反射光量を歪みに応じた成分と温度
に応じた成分との和で表した関係式を求めておき、この
関係式に反射光量及び温度を代入して歪みを求めること
を特徴とする請求項1記載の多点型歪み及び温度セン
サ。 - 【請求項3】 上記反射光量の測定にはレーリー散乱光
を用い、上記温度分布を求めるための後方散乱光の測定
にはラマン散乱光のストークス光とアンチストークス光
とを用いることを特徴とする請求項1又は2記載の多点
型歪み及び温度センサ。 - 【請求項4】 上記FBGを挿入した光ファイバを複数
設け、これら複数の光ファイバを上記OTDRの測定器
に切替え用光スイッチを介して接続することを特徴とす
る請求項1〜3いずれか記載の多点型歪み及び温度セン
サ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30021896A JP3440721B2 (ja) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | 多点型歪み及び温度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30021896A JP3440721B2 (ja) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | 多点型歪み及び温度センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10141922A true JPH10141922A (ja) | 1998-05-29 |
JP3440721B2 JP3440721B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=17882151
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30021896A Expired - Fee Related JP3440721B2 (ja) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | 多点型歪み及び温度センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3440721B2 (ja) |
Cited By (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000030162A (ja) * | 1998-07-10 | 2000-01-28 | Ntt Advanced Technology Corp | 防御管理システム |
JP2001311610A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Occ Corp | 光ファイバグレーティング測定装置および光ファイバグレーティング測定方法 |
JP2002267537A (ja) * | 2001-03-12 | 2002-09-18 | Hitachi Cable Ltd | 回折格子反射波長計測方法及びその装置並びに物理量計測方法及びその装置 |
JP2002533711A (ja) * | 1998-12-24 | 2002-10-08 | ビ−エイイ− システムズ パブリック リミテッド カンパニ− | ストレーンの絶対測定用の変調されたファイバブラググレーティングストレーンゲージアセンブリ |
JP2002367457A (ja) * | 2001-05-22 | 2002-12-20 | Sediver Soc Europ Isolateurs En Verre & Composite | 一体型光ファイバセンサを有する複合電気碍子 |
JP2003513228A (ja) * | 1999-08-03 | 2003-04-08 | コリア アドバンスト インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー | 光繊維構造物変形感知システム |
JP2004003889A (ja) * | 2002-05-31 | 2004-01-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光ファイバ凍結センサ |
JP2004109003A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光式雨量計測装置 |
JP2004170313A (ja) * | 2002-11-21 | 2004-06-17 | Toshiba Corp | 光ファイバグレーティング物理量計測システム |
JP2004347575A (ja) * | 2003-03-26 | 2004-12-09 | Kyocera Corp | Fbgセンシング装置 |
GB2408571A (en) * | 2003-11-26 | 2005-06-01 | Sensor Highway Ltd | Distributed temperature sensing |
US6933904B2 (en) | 2002-04-12 | 2005-08-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Antenna apparatus |
JP2007218720A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Mitsubishi Electric Corp | 光ファイバ変形検知センサ |
US7358858B2 (en) | 2004-03-17 | 2008-04-15 | Narita International Airport Corporation | Road-ice detecting sensor, method for installing same, and road-ice detecting method |
CN102269911A (zh) * | 2011-09-15 | 2011-12-07 | 武汉朗睿科技有限公司 | 一种基于otdr技术的光解调方法及其光解调仪 |
JP2012021921A (ja) * | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光測定システム |
EP2600114A2 (en) | 2011-12-01 | 2013-06-05 | Hitachi Ltd. | Multi-point measuring method of fbg sensor and multi-point measuring apparatus |
JP2013250971A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Kidde Technologies Inc | 光ファイバ検出システム |
CN103644982A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-03-19 | 南昌航空大学 | 基于labview的光纤光栅阵列传感测温装置及测温方法 |
WO2015129028A1 (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | 株式会社日立製作所 | 光ファイバセンサ装置 |
CN105066898A (zh) * | 2015-08-16 | 2015-11-18 | 北京航空航天大学 | 一种表贴式光纤光栅应变传感器的标定方法 |
JP2018105188A (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 三菱重工業株式会社 | エンジンの排気浄化装置 |
CN111562031A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-21 | 山东省科学院激光研究所 | 一种光纤光栅温度传感器、阵列及其成阵方法 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8718419B2 (en) * | 2012-08-15 | 2014-05-06 | Siemens Energy, Inc. | Frame foot loading measurement system using fiber optic sensing technique |
JP7310882B2 (ja) | 2019-04-05 | 2023-07-19 | 日本電気株式会社 | 測量システム及び測量方法 |
KR102611019B1 (ko) * | 2021-07-30 | 2023-12-07 | (주)지씨아이 | Otdr을 적용한 온도감지장치 |
-
1996
- 1996-11-12 JP JP30021896A patent/JP3440721B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000030162A (ja) * | 1998-07-10 | 2000-01-28 | Ntt Advanced Technology Corp | 防御管理システム |
JP2002533711A (ja) * | 1998-12-24 | 2002-10-08 | ビ−エイイ− システムズ パブリック リミテッド カンパニ− | ストレーンの絶対測定用の変調されたファイバブラググレーティングストレーンゲージアセンブリ |
JP2003513228A (ja) * | 1999-08-03 | 2003-04-08 | コリア アドバンスト インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー | 光繊維構造物変形感知システム |
JP2001311610A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Occ Corp | 光ファイバグレーティング測定装置および光ファイバグレーティング測定方法 |
JP2002267537A (ja) * | 2001-03-12 | 2002-09-18 | Hitachi Cable Ltd | 回折格子反射波長計測方法及びその装置並びに物理量計測方法及びその装置 |
JP2002367457A (ja) * | 2001-05-22 | 2002-12-20 | Sediver Soc Europ Isolateurs En Verre & Composite | 一体型光ファイバセンサを有する複合電気碍子 |
US6933904B2 (en) | 2002-04-12 | 2005-08-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Antenna apparatus |
JP2004003889A (ja) * | 2002-05-31 | 2004-01-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光ファイバ凍結センサ |
JP2004109003A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光式雨量計測装置 |
JP2004170313A (ja) * | 2002-11-21 | 2004-06-17 | Toshiba Corp | 光ファイバグレーティング物理量計測システム |
JP2004347575A (ja) * | 2003-03-26 | 2004-12-09 | Kyocera Corp | Fbgセンシング装置 |
GB2408571A (en) * | 2003-11-26 | 2005-06-01 | Sensor Highway Ltd | Distributed temperature sensing |
GB2408571B (en) * | 2003-11-26 | 2006-07-19 | Sensor Highway Ltd | Apparatus and methods for distributed temperature sensing |
US7358858B2 (en) | 2004-03-17 | 2008-04-15 | Narita International Airport Corporation | Road-ice detecting sensor, method for installing same, and road-ice detecting method |
JP2007218720A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Mitsubishi Electric Corp | 光ファイバ変形検知センサ |
JP4730124B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2011-07-20 | 三菱電機株式会社 | 光ファイバ変形検知センサ |
JP2012021921A (ja) * | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光測定システム |
CN102269911A (zh) * | 2011-09-15 | 2011-12-07 | 武汉朗睿科技有限公司 | 一种基于otdr技术的光解调方法及其光解调仪 |
US9062965B2 (en) | 2011-12-01 | 2015-06-23 | Hitachi, Ltd. | Multi-point measuring apparatus and method of FBG sensor having multiple delaying fibers |
JP2013113830A (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-10 | Hitachi Ltd | Fbgセンサの多点計測方法および多点計測装置 |
EP2600114A2 (en) | 2011-12-01 | 2013-06-05 | Hitachi Ltd. | Multi-point measuring method of fbg sensor and multi-point measuring apparatus |
JP2013250971A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Kidde Technologies Inc | 光ファイバ検出システム |
CN103644982A (zh) * | 2013-12-18 | 2014-03-19 | 南昌航空大学 | 基于labview的光纤光栅阵列传感测温装置及测温方法 |
WO2015129028A1 (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-03 | 株式会社日立製作所 | 光ファイバセンサ装置 |
JP6062104B2 (ja) * | 2014-02-28 | 2017-01-18 | 株式会社日立製作所 | 光ファイバセンサ装置 |
JPWO2015129028A1 (ja) * | 2014-02-28 | 2017-03-30 | 株式会社日立製作所 | 光ファイバセンサ装置 |
CN105066898A (zh) * | 2015-08-16 | 2015-11-18 | 北京航空航天大学 | 一种表贴式光纤光栅应变传感器的标定方法 |
CN105066898B (zh) * | 2015-08-16 | 2017-08-22 | 北京航空航天大学 | 一种表贴式光纤光栅应变传感器的标定方法 |
JP2018105188A (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 三菱重工業株式会社 | エンジンの排気浄化装置 |
CN111562031A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-21 | 山东省科学院激光研究所 | 一种光纤光栅温度传感器、阵列及其成阵方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3440721B2 (ja) | 2003-08-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3440721B2 (ja) | 多点型歪み及び温度センサ | |
US5945666A (en) | Hybrid fiber bragg grating/long period fiber grating sensor for strain/temperature discrimination | |
CA2692804C (en) | Dual source auto-correction in distributed temperature systems | |
CA2490113C (en) | Method for measuring and calibrating measurements using optical fiber distributed sensor | |
CN101278177B (zh) | 传感器及使用该传感器的干扰测定方法 | |
Patrick et al. | Hybrid fiber Bragg grating/long period fiber grating sensor for strain/temperature discrimination | |
Hartog | A distributed temperature sensor based on liquid-core optical fibers | |
US9778125B2 (en) | Optical pressure sensor | |
CN103674117B (zh) | 基于拉曼散射同时测量全同弱光纤光栅温度与应变的方法及装置 | |
EP2081006A1 (en) | Optical fiber temperature sensor | |
Wu et al. | Fiber sensor based on interferometer and Bragg grating for multiparameter detection | |
CN112525373A (zh) | 一种基于双波长保偏光纤干涉仪的应变温度同时测量装置 | |
CN210981350U (zh) | 一种分布式光纤湿度和温度同时检测装置 | |
JP4403674B2 (ja) | 光ファイバセンサ | |
CN110887527B (zh) | 一种分布式光纤湿度和温度同时检测装置及检测方法 | |
Vallan et al. | Static characterization of curvature sensors based on plastic optical fibers | |
CN101526376A (zh) | 偏振光纤传感器 | |
JP3935631B2 (ja) | 光ファイバ歪計測装置及び方法 | |
CN104990668A (zh) | 一种光纤光栅拉力传感器标定方法 | |
Balarabe et al. | Preliminary view of a smart technique for materials testing in the laboratory using FBG sensor | |
JPH04332835A (ja) | 分布温度データの補正処理方法 | |
Urakseev et al. | Differential Fiber Optic Sensor Based on Bragg Gratings | |
CN105784270A (zh) | 间接式全光路光谱检测系统的不确定度评估装置和方法 | |
Frank et al. | Novel methods for simultaneous strain and temperature measurements with optical fiber Bragg gratings | |
Lazarev et al. | Fiber Bragg gratings strain measuring system and a sensor calibration setup based on mechanical nanomotion transducer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |