JPH11183290A - 光ファイバ計測システム - Google Patents

光ファイバ計測システム

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Publication number
JPH11183290A
JPH11183290A JP9355425A JP35542597A JPH11183290A JP H11183290 A JPH11183290 A JP H11183290A JP 9355425 A JP9355425 A JP 9355425A JP 35542597 A JP35542597 A JP 35542597A JP H11183290 A JPH11183290 A JP H11183290A
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JP
Japan
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optical fiber
light
temperature
pressure
refractive index
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JP9355425A
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English (en)
Inventor
Katsuji Iwamoto
勝治 岩本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】一台で電気的障害のある場所の圧力および温度
を広範囲に測定できるようにして、構成のコンパクト化
を図る。 【解決手段】発光ダイオード２２をパルス発光させ、ハ
ーフミラー２４を介して光ファイバ２３内に入れる。パ
ルス光が光ファイバ２３内を伝播することによる後方散
乱光をハーフミラー２４でアバランシェフォトダイオー
ド２７に導く。光ファイバ２３内に所要の間隔をおいて
配置されている圧力素子２５および温度素子２６におい
ては、圧力および温度に対応して光屈折率が変化し、そ
れにともない後方散乱光量も変化する。この後方散乱光
をアバランシェフォトダイオード２７で電気信号に変換
し、この電気信号を信号処理器２８で信号処理すること
により光ファイバ２３内のあらかじめ決められた位置に
配置された圧力素子２５および温度素子２６が置かれた
位置での圧力および温度変化を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁誘導の影響を
受けない光作用を利用した光ファイバ計測システムに係
り、特に電気的障害のある場所の圧力および温度を広範
囲に計測する光ファイバ計測システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光ファイバ１を用いた圧力計は図
９に示すように、発光ダイオード２、光ファイバ１、光
コネクタ３、圧力センサ４、偏光子５、光弾性素子６、
検光子７、ミラー８、フォトダイオード９、処理回路１
０とから構成される。
【０００３】発光ダイオード２からの円偏向の光を偏光
子５で直線偏向に変え、光弾性子６に入射させようにな
っている。光弾性子６に圧力が掛かった際、入射した光
は複屈折効果（屈折率の異方性）を生じる。複屈折した
光は検光子７で検出され、フォトダイオード９で電気信
号に変換されようになっている。この電気信号は処理回
路１０で処理され、圧力として計測されるようになって
いる。
【０００４】従来の光ファイバ１を用いた温度計は、図
１０に示すように駆動回路１２、信号用発光ダイオード
１３、参照用発光ダイオード１４、合成器１５、光ファ
イバ１、温度センサ１７、フォトダイオード１８、信号
処理回路１９とから構成される。
【０００５】駆動回路１２により信号用発光ダイオード
１３および参照用発光ダイオード１４から光を発生さ
せ、この光を合成器１５で合成させ、合成した光を光フ
ァイバ１に入射させ、温度センサ１７に導くようになっ
ている。温度センサ１７はＧａＡｓなどの半導体が使用
され、半導体の光吸収端波長の温度依存性により、温度
センサ部での透過光強度は温度上昇と共に低下する。こ
の温度センサ１７の光をフォトダイオード１８で電気信
号に変換し、この電気信号を信号処理回路１９で信号処
理し、温度として計測されるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような光ファイバ圧力計および光ファイバ温度計で
は、一点の圧力および温度しか計測できない。したがっ
て広範囲な圧力、温度の計測が必要な場合には、多数の
光ファイバ圧力計および光ファイバ温度計が必要とな
る。
【０００７】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、一台で、電気的障害源のある場所の圧力および
温度を広範囲に測定する光ファイバ計測システムを提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明では、パルス光を発生させる手
段と、発生したパルス光を伝達する光ファイバと、光フ
ァイバ内に備えられ、温度あるいは圧力変化により光屈
折率を変化させる手段と、この光屈折率変化手段からの
パルス光による後方散乱光を案内する後方散乱光案内手
段と、上記後方散乱光を入射して電気信号に変換する信
号変換手段と、この電気信号を検出して信号処理する手
段とを備え、上記信号処理手段により光ファイバの軸方
向に沿う温度あるいは圧力変化を検出可能にしたもので
ある。
【０００９】また、上述した課題を解決するために、請
求項３の発明では、光屈折率変化手段は、光ファイバの
コア部分に温度あるいは圧力変化により光屈折率を変化
させるガラス部材を備え、上記ガラス部材は温度あるい
は圧力変化により光屈折率を変化させ、光ファイバに沿
った温度あるいは圧力変化を検出したものである。
【００１０】また、上述した課題を解決するために、請
求項３の発明では、光屈折率変化手段は、光ファイバの
軸方向に所要の間隔をおいて設置される複数の圧力素子
を備え、上記圧力素子は、圧力によって光屈折率を変化
させ、光ファイバに沿った圧力変化を局所的に検出した
ものである。
【００１１】また、上述した課題を解決するために、請
求項４の発明では、光屈折率変化手段は、光ファイバの
軸方向に所要の間隔をおいて設置される複数の温度素子
を備え、上記温度素子は、温度変化によって光屈折率を
変化させ、光ファイバに沿った温度変化を局所的に検出
した事を特徴とする請求項１記載の光ファイバ計測シス
テム。
【００１２】また、上述した課題を解決するために、請
求項５の発明では、光屈折率変化手段は、光ファイバの
軸方向に所要の間隔をおいて交互に配置される複数の圧
力素子と温度素子とをそれぞれ備え、上記圧力素子およ
び温度素子は、圧力あるいは温度変化によって光屈折率
を変化させ、光ファイバに沿った圧力および温度変化を
局所的に検出したものである。
【００１３】また、上述した課題を解決するために、請
求項６の発明では、波長の異なるパルス光を発生する２
つのパルス光発生手段と、パルス光を伝達する光ファイ
バと、光ファイバ内に備えられ、温度あるいは圧力によ
り光屈折率を変化させる手段と、この光屈折率変化手段
からのパルス光による後方散乱光を案内する２つの後方
散乱光案内手段と、この２つの後方散乱光を入射して電
気信号に変換する２つの信号変換手段と、この２つの電
気信号を検出して信号処理をする信号処理手段とを備
え、上記パルス光発生手段および後方散乱光案内手段は
光ファイバの両端にそれぞれ配置され、上記信号処理手
段により光ファイバの軸方向に沿う温度あるいは圧力変
化を検出可能に構成したものである。
【００１４】また、上述した課題を解決するために、請
求項７の発明では、光屈折率変化手段は、光ファイバの
コア部分に温度あるいは圧力変化により光屈折率を変化
させるガラス部材を備え、上記ガラス部材は温度あるい
は圧力変化により光屈折率を変化させ、光ファイバに沿
った温度あるいは圧力変化を検出するようにしたもので
ある。
【００１５】また、上述した課題を解決するために、請
求項８の発明では、光屈折率変化手段は、光ファイバの
軸方向に所要の間隔をおいて設置される複数の圧力素子
を備え、上記圧力素子は、圧力変化によって光屈折率を
変化させ、光ファイバに沿った圧力変化を局所的に検出
したものである。
【００１６】また、上述した課題を解決するために、請
求項９の発明では、光屈折率変化手段は、光ファイバの
軸方向に所要の間隔をおいて設置される複数の温度素子
を備え、上記温度素子は温度変化によって光屈折率を変
化させ、光ファイバに沿った温度変化を局所的に検出し
たものである。
【００１７】また、上述した課題を解決するために、請
求項１０の発明では、光屈折率変化手段は、光ファイバ
の軸方向に所要の間隔をおいて交互に配置される複数の
圧力素子と温度素子とをそれぞれ備え、上記圧力素子お
よび温度素子は、圧力あるいは温度変化によって光屈折
率を変化させ、光ファイバに沿った圧力および温度変化
を局所的に検出したものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明に係わる光ファイバ計測シ
ステムの実施の形態について添付図面を参照して説明す
る。
【００１９】（第１実施形態）図１（ａ）は本発明によ
る光ファイバ計測システム２１の第一実施形態を原理的
に示す全体的な構成図である。
【００２０】本実施形態では図１（ａ）に示すようにパ
ルス光発生手段として発光ダイオード２２を使用してい
る。発光ダイオード２２は光ファイバ２３の端部に配置
されている。発光ダイオード２２と光ファイバ２３との
間にはハーフミラー２４が配置され、発光ダイオード２
２で発生したパルス光は、ハーフミラー２４を介して光
ファイバ２３の端部２３ａに入射するようになってい
る。
【００２１】光ファイバ２３内には軸方向に沿って光屈
折率変化手段である圧力素子２５および温度素子２６が
それぞれ所要の間隔をおいて配置されている。
【００２２】光屈折率変化手段である圧力素子２５は、
それぞれの圧力素子２５の配置位置での圧力変化により
光屈折率が変化するようになっている。また、光屈折率
変化手段である温度素子２６は、それぞれの温度素子２
６の配置位置での温度変化により光屈折率が変化するよ
うになっている。
【００２３】光ファイバ２３内で生じた光屈折率の変化
により発生する散乱光のうち後方散乱光は、後方散乱光
案内手段であるハーフミラー２４を介して、信号変換手
段であるアバランシェフォトダイオード２７に入射され
るようになっている。
【００２４】発光ダイオード２２のパルス発光時間が５
ｎｓとすると、光の速度は３×１０8 ｍ／ｓであるの
で、パルス発光時間５ｎｓ内にパルス光は、１．５ｍ進
行することになる。アバランシェフォトダイオード２７
の周波数特性は一般に１ＧＨｚあり、パルス発光時間に
対して十分な時間応答を持っている。後方散乱光による
信号処理であるから、パルス発光時間内に、光が往復す
る０．７５ｍが信号処理器２８の分解能である。
【００２５】アバランシェフォトダイオード２７には信
号処理手段である信号処理器２８が接続されている。信
号処理器２８ではアバランシェフォトダイオード２７か
らの電気信号の処理を行うようになっている。
【００２６】次に作用を説明する。
【００２７】発光ダイオード２２で発生したパルス光
は、ハーフミラー２４を介して光ファイバ２３に入射す
る。光ファイバ２３内に入射したパルス光の一部は光フ
ァイバ２３内で散乱し、後方散乱光となる。光ファイバ
２３内のあらかじめ決められた位置に配置された圧力素
子２５および温度素子２６は、圧力および温度により光
屈折率を変化させ、それにともない後方散乱光に変化が
生じる。
【００２８】光ファイバ２３内で生じたパルス光の後方
散乱光は、ハーフミラー２４に案内され、アバランシェ
フォトダイオード２７に入射される。このアバランシェ
フォトダイオード２７では入射した後方散乱光を電気信
号に変換している。
【００２９】アバランシェフォトダイオード２７からの
電気信号は信号処理器２８に入力される。光ファイバ２
３内に設けられた圧力素子２５および温度素子２６は、
あらかじめ決められた位置に配置されているので、光フ
ァイバ２３のパルス光入射口２３ａからの距離と後方散
乱光強度との関係は、図１（ｂ）に示すようなグラフと
して計測できる。
【００３０】図１（ｂ）に示されるように、光ファイバ
２３内に配置されたそれぞれの圧力素子２５および温度
素子２６に対応してピーク値がそれぞれ計測される。例
えば、図１（ａ）において、光ファイバ２３内に配置さ
れた圧力素子２５で、左から１番目にある圧力素子２５
ａは、図１（ｂ）に示される後方散乱光強度曲線３０の
左から１番目のピーク３０ａに対応している。また、図
１（ａ）において、光ファイバ２３内に配置された温度
素子２６で、左から１番目にある温度素子２６ａは、図
１（ｂ）の後方散乱光強度曲線３０の左から２番目にあ
るピーク３０ｂに対応している。検出される圧力および
温度は、後方散乱光強度曲線３０のピーク値の相対的な
高さにほぼ比例して表れる。
【００３１】この後方散乱光強度曲線３０を信号処理器
２８で信号処理することにより、光ファイバ２３の軸方
向に沿って圧力素子２５および温度素子２６が配置され
た位置での圧力および温度を検出することができる。
【００３２】本実施形態では、光ファイバ２３が電磁誘
導の影響を受けないことを利用して、電気的障害のある
場所の広範囲な複数箇所の圧力および温度を検出するこ
とができる。
【００３３】なお、光屈折率変化手段である圧力素子２
５は、Ｗｏｌｌａｓｔｏｎ，Ｒｏｃｈｏｎプリズムなど
の複屈折素子、プラスチックなどの光弾性子などを利用
する。また、光屈折率変化手段である温度素子２６はＧ
ａＡｓなどの半導体や、蛍光物質などを使用する。
【００３４】第２実施形態（図２） 図２は本発明による光ファイバ計測システム２１ａの第
２実施形態を原理的に示す全体的な構成図である。本実
施形態では、光屈折率変化手段として圧力素子２５のみ
を使用している点が第１実施形態と異なる。その他の全
体的な構成は第１実施形態と異ならないので、同一符号
を付して、説明を省略する。
【００３５】本実施形態では、電気的障害のある場所の
広範囲な圧力を計測することができる。
【００３６】第３実施形態（図３） 図３は本発明による光ファイバ計測システム２１ｂの第
３実施形態を原理的に示す全体的な構成図である。本実
施形態では、光屈折率変化手段として温度素子２６のみ
を使用している点が第１実施形態と異なる。その他の全
体的な構成は第１実施形態と異ならないので同一符号を
付して説明を省略する。
【００３７】本実施形態では、電気的障害のある広範囲
な温度を測定することができる。
【００３８】第４実施形態（図４） 図４は本発明による光ファイバ計測システム２１ｃの第
４実施形態を原理的に示す全体的な構成図である。本実
施形態では光屈折率変化手段として光ファイバ２３のコ
ア部分のガラス部材を使用している。その他の全体的な
構成は図１と異ならないので、同一符号を付して説明を
省略する。
【００３９】ガラス部材は、光ファイバ２３に沿った場
所で圧力変化が起きると、ガラス部材の光弾性により光
屈折率が変化するようになっている。また、ガラス部材
は、光ファイバ２３に沿った場所で温度変化が起きる
と、ガラス部材の膨脹により光屈折率が変化するように
なっている。
【００４０】本実施形態では、電気的障害のある広範囲
な圧力または温度変化を計測することができる。
【００４１】本実施形態の使用例として、マンションの
管理人室に信号処理器２８を置いて、光ファイバ２３を
１本管理人室から各入居人の部屋まで通じさせておいて
もよい。火災が発生した場合、部屋の温度が上昇し、光
ファイバ２３内のガラス部材が膨脹し、光屈折率が変化
する。この光屈折率の変化により、火災の起きている場
所を特定できる。
【００４２】第５実施形態（図５） 図５は本発明による光ファイバ計測システム２１ｄの第
５実施形態を原理的に示す全体的な構成図である。本実
施形態では、パルス光発生手段と後方散乱光案内手段と
信号変換手段とがそれぞれ２つずつ光ファイバ２３の両
端に設けられている点が第１実施形態と異なる。その他
の全体的な構成は図１と異ならないので同一符号を付し
て説明を省略する。
【００４３】本実施形態では、図５に示すように光ファ
イバの両端付近に２つの波長の異なるパルス光発生手段
である発光ダイオード（波長λ1 ）３１と発光ダイオー
ド（波長λ2 ）３２とがそれぞれ設けられている。発光
ダイオード３１と光ファイバ２３との間にはハーフミラ
ー３３が設けられ、発光ダイオード３１から発生したパ
ルス光はハーフミラー３３を介して光ファイバ２３に入
射するようになっている。発光ダイオード３２と光ファ
イバ２３との間にはハーフミラー３４が設けられ、発光
ダイオード３２から発生したパルス光はハーフミラー３
４を介して光ファイバ２３に入射するようになってい
る。
【００４４】光ファイバ２３内には光屈折率変化手段で
ある圧力素子２５および温度素子２６が複数箇所、それ
ぞれあらかじめ決められた位置に配置されている。
【００４５】圧力素子２５は、それぞれの圧力素子２５
がある位置での圧力変化に応じて光屈折率が変化するよ
うになっている。また、温度素子２６は、それぞれの温
度素子２６がある位置での温度変化に応じて光屈折率が
変化するようになっている。
【００４６】発光ダイオード３１と光ファイバ２３との
間にはハーフミラー３３が設けられている。発光ダイオ
ード３１から発生したパルス光（波長λ1 ）はハーフミ
ラー３３を介して光ファイバ２３に入射し、光ファイバ
２３内を伝播するようになっている。光ファイバ２３内
を伝播するパルス光の一部は、後方散乱光となるように
なっている。光ファイバ２３内にあらかじめ配置された
圧力素子２５および温度素子２６は、圧力素子２５およ
び温度素子２６が置かれた場所での圧力および温度変化
によって光屈折率を変化させ、それにともない後方散乱
光も変化するようになっている。
【００４７】圧力素子２５および温度素子２６による光
屈折率変化により発生した後方散乱光は、後方散乱光案
内手段であるハーフミラー３３により信号変換手段であ
るアバランシェフォトダイオード３５に案内されるよう
になっている。アバランシェフォトダイオード３５では
光を電気信号に変換するようになっている。アバランシ
ェフォトダイオード３５は信号処理手段である信号処理
器３６に接続されている。この信号処理器３６ではアバ
ランシェフォトダイオード３５からの電気信号を処理し
て、光ファイバ２３の軸方向に沿った圧力および温度変
化を測定するようになっている。
【００４８】発光ダイオード３２と光ファイバ２３との
間にはハーフミラー３４が設けられている。発光ダイオ
ード３２から発生したパルス光（波長λ2 ）はハーフミ
ラー３４を介して光ファイバ２３に入射し、光ファイバ
２３内を伝播するようになっている。光ファイバ２３内
を伝播するパルス光の一部は、後方散乱光となるように
なっている。光ファイバ２３内にあらかじめ配置された
圧力素子２５および温度素子２６は、圧力素子２５およ
び温度素子２６が置かれた場所での圧力および温度変化
によって光屈折率を変化させ、それにともない後方散乱
光も変化するようになっている。
【００４９】圧力素子２５および温度素子２６による光
屈折率変化により発生した後方散乱光は、後方散乱光案
内手段であるハーフミラー３４により信号変換手段であ
るアバランシェフォトダイオード３７に案内され、この
アバランシェフォトダイオード３７では光を電気信号に
変換するようになっている。アバランシェフォトダイオ
ード３７は信号処理手段である信号処理器３６に接続さ
れ、この信号処理器３６ではアバランシェフォトダイオ
ード３７からの電気信号を処理して、光ファイバ２３の
軸方向に沿った圧力および温度変化を測定するようにな
っている。信号処理器３６では、アバランシェフォトダ
イオード３５とアバランシェフォトダイオード３７とか
らの電気信号を同時に信号処理するようになっている。
【００５０】次に作用を説明する。
【００５１】発光ダイオード３１で発生したパルス光は
光ファイバ２３に入射し、光ファイバ２３内を伝播す
る。光ファイバ２３内を伝播するパルス光の一部は後方
散乱光になる。
【００５２】光ファイバ２３内にあらかじめ決められた
位置に配置された圧力素子２５は、圧力素子２５が配置
されたそれぞれの位置での圧力変化に応じて光屈折率を
変化させ、この光屈折率の変化にともない後方散乱光も
変化する。また、光ファイバ２３内にあらかじめ決めら
れた位置に配置された温度素子２６は、温度素子２６が
配置された位置での温度変化に応じて光屈折率を変化さ
せ、この光屈折率の変化にともない後方散乱光も変化す
る。
【００５３】光ファイバ２３内で発生した後方散乱光は
ハーフミラー３３に案内され、アバランシェフォトダイ
オード３５に入射される。このアバランシェフォトダイ
オード３５では、ハーフミラー３３から案内された後方
散乱光を電気信号に変換している。アバランシェフォト
ダイオード３５は信号処理器３６に接続され、この信号
処理器３６では、アバランシェフォトダイオード３５か
らの電気信号の処理を行っている。
【００５４】圧力素子２５および温度素子２６はあらか
じめ決められた位置に配置されているので、発光ダイオ
ード２３側の光ファイバのパルス光入射口２３ａからの
距離は分かっている。この圧力素子２５および温度素子
２６のそれぞれの位置での後方散乱光強度の変化を信号
処理器３６で処理し、それぞれの位置の圧力および温度
を検出できる。
【００５５】発光ダイオード３２で発生したパルス光は
光ファイバ２３に入射し、光ファイバ２３内を伝播す
る。光ファイバ２３内を伝播するパルス光の一部は後方
散乱光になる。
【００５６】光ファイバ２３内にあらかじめ決められた
位置に配置された圧力素子２５は、圧力素子２５が配置
されたそれぞれの位置での圧力変化に応じて光屈折率を
変化させ、それにともない後方散乱光も変化する。ま
た、光ファイバ２３内にあらかじめ決められた位置に配
置された温度素子２６は、温度素子２６が配置された位
置での温度変化に応じて光屈折率を変化させ、それにと
もない後方散乱光も変化する。
【００５７】光ファイバ２３内で発生した後方散乱光は
ハーフミラー３４に案内され、アバランシェフォトダイ
オード３７に入射される。このアバランシェフォトダイ
オード３７では、ハーフミラー３４から案内された後方
散乱光を電気信号に変換している。アバランシェフォト
ダイオード３７は信号処理器３６に接続され、この信号
処理器３６では、アバランシェフォトダイオード３７か
らの電気信号の処理を行っている。
【００５８】圧力素子２５および温度素子２６はあらか
じめ決められた位置に配置されているので、発光ダイオ
ード３２側の光ファイバのパルス光入射口２３ｂからの
距離は分かっている。この圧力素子２５および温度素子
２６のそれぞれの位置での後方散乱光強度の変化を信号
処理器３６で処理し、それぞれの位置の圧力および温度
を検出できる。
【００５９】本実施形態では、電気的障害のある場所の
広範囲な圧力を測定することができる。
【００６０】また、本実施形態では、発光ダイオード３
１と発光ダイオード３２とはそれぞれ波長が異なるの
で、別々に信号処理をすることができる。また、光ファ
イバ２３の温度および圧力の測定は、光ファイバ２３の
パルス光入口からの距離と共に測定精度が低下するが、
本実施形態では、２つの波長の異なるパルス光を光ファ
イバ２３の両端から入射させることで、光ファイバ２３
の中央部までの温度および圧力を別々に検出すればよい
ので、測定精度が向上する。
【００６１】また、本実施形態では、２つのパルス光の
後方散乱光の信号処理を信号処理器３６で同時に行うの
で、信号処理時間が短縮できる。
【００６２】第６実施形態（図６） 図６は本発明による光ファイバ計測システム２１ｅの第
６実施形態を示す全体的な構成図である。本実施形態で
は第５実施形態に対し、光屈折率変化手段として、圧力
素子２５のみを使用している。なお、圧力素子２５以外
の部分は図５と異ならないので、同一符号を付して説明
を省略する。
【００６３】本実施形態では、電気的障害のある場所の
広範囲な圧力を測定することができる。
【００６４】本実施形態では、発光ダイオード３１と発
光ダイオード３２とはそれぞれ波長が異なるので、別々
に信号処理をすることができる。また、光ファイバ２３
の圧力の測定は、光ファイバ２３のパルス光入り口から
の距離と共に測定精度が低下するが、本実施形態では、
２つの波長の異なるパルス光を光ファイバ２３の両端か
ら入射させることで、光ファイバ２３の中央部までの圧
力を別々に検出すればよいので、測定精度が向上する。
【００６５】また本実施形態では、２つのパルス光の後
方散乱光の信号処理を信号処理器３６で同時に行うの
で、信号処理時間が短縮できる。
【００６６】第７実施形態（図７） 図７は本発明による光ファイバ計測システム２６ｆの第
７実施形態を示す全体的な構成図である。本実施形態で
は第５実施形態に対し、光屈折率変化手段として温度素
子２６のみを使用している。なお、温度素子２６以外の
部分は図５と異ならないので、同一符号を付して説明を
省略する。
【００６７】本実施形態では、電気的障害のある場所の
広範囲な温度を測定することができる。
【００６８】本実施形態では、発光ダイオード３１と発
光ダイオード３２とはそれぞれ波長が異なるので、別々
に信号処理をすることができる。また、光ファイバ２３
の温度の測定は、光ファイバ２３のパルス光入り口から
の距離と共に測定精度が低下するが、本実施形態では、
２つの波長の異なるパルス光を光ファイバ２３の両端か
ら入射させることで、光ファイバ２３の中央部までの温
度を別々に検出すればよいので、測定精度が向上する。
【００６９】また本実施形態では、２つのパルス光の後
方散乱光の信号処理を信号処理器３６で同時に行うの
で、信号処理時間が短縮できる。
【００７０】第８実施形態（図８） 図８は本発明による光ファイバ計測システム２１ｇの第
８実施形態を示す全体的な構成図である。本実施形態で
は、第５実施形態に対し、光屈折率変化手段として、光
ファイバのコア部分のガラス部材を使用している。な
お、ガラス部材以外の構成は図５と異ならないので、同
一符号を付して説明を省略する。
【００７１】ガラス部材は、光ファイバ２３に沿った場
所で圧力変化が起きると、ガラス部材の光弾性により光
屈折率が変化するようになっている。また、ガラス部材
は、光ファイバ２３に沿った場所で温度変化が起きる
と、ガラス部材の膨脹により光屈折率が変化するように
なっている。
【００７２】本実施形態では、電気的障害のある場所の
広範囲な圧力および温度を測定することができる。
【００７３】また、本実施形態では、発光ダイオード３
１と発光ダイオード３２とはそれぞれ波長が異なるの
で、別々に信号処理をすることができる。また、光ファ
イバ２３の温度および圧力の測定は、光ファイバ２３の
パルス光入り口からの距離と共に測定精度が低下する
が、本実施形態では、２つの波長の異なるパルス光を光
ファイバ２３の両端から入射させることで、光ファイバ
２３の中央部までの温度および圧力を別々に検出すれば
よいので、測定精度が向上する。
【００７４】また、本実施形態では、２つのパルス光の
後方散乱光の信号処理を信号処理器３６で同時に行うの
で、信号処理時間が短縮できる。
【００７５】
【発明の効果】以上に詳述したように、本発明によれ
ば、一台で電気的障害のある場所の圧力および温度を広
範囲に測定する光ファイバ計測システムを提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光ファイバ計測システムの第１実
施形態を原理的に示す全体的な構成図。
【図２】本発明による光ファイバ計測シス綟ムの第２実
施形態を原理的に示す全体的な構成図。
【図３】本発明による光ファイバ計測システムの第３実
施形態を原理的に示す全体的な構成図。
【図４】本発明による光ファイバ計測システムの第４実
施形態を原理的に示す全体的な構成図。
【図５】本発明による光ファイバ計測システムの第５実
施形態を原理的に示す全体的な構成図。
【図６】本発明による光ファイバ計測システムの第６実
施形態を原理的に示す全体的な構成図。
【図７】本発明による光ファイバ計測システムの第７実
施形態を原理的に示す全体的な構成図。
【図８】本発明による光ファイバ計測システムの第８実
施形態を原理的に示す全体的な構成図。
【図９】従来の光ファイバを用いた圧力計を原理的に示
す全体的な構成図。
【図１０】従来の光ファイバを用いた温度計を原理的に
示す全体的な構成図。
【符号の説明】
１ 光ファイバ ２ 発光ダイオード ３ 光コネクタ ４ 圧力センサ ５ 偏光子 ６ 光弾性子 ７ 検光子 ８ ミラー ９ フォトダイオード １０ 処理回路 １２ 駆動回路 １３ 信号用発光ダイオード １４ 参照用発光ダイオード １５ 合成器 １７ 温度センサ １８ フォトダイオード １９ 信号処理回路 ２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１
ｆ，２１ｇ 光ファイバ計測システム ２２ 発光ダイオード ２３ 光ファイバ ２３ａ パルス光入射口 ２４ ハーフミラー ２５ 圧力素子 ２５ａ 左端圧力素子 ２６ 温度素子 ２６ａ 左端温度素子 ２７ アバランシェフォトダイオード ２８ 信号処理器 ３０ 後方散乱光強度曲線 ３０ａ 左端ピーク ３０ｂ 左端２番目ピーク ３１ 発光ダイオード（波長λ1 ） ３２ 発光ダイオード（波長λ2 ） ３３ ハーフミラー ３４ ハーフミラー ３５ アバランシェフォトダイオード ３６ 信号処理器 ３７ アバランシェフォトダイオード

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パルス光を発生させる手段と、発生した
    パルス光を伝達する光ファイバと、光ファイバ内に備え
    られ、温度あるいは圧力変化により光屈折率を変化させ
    る手段と、この光屈折率変化手段からのパルス光による
    後方散乱光を案内する後方散乱光案内手段と、上記後方
    散乱光を入射して電気信号に変換する信号変換手段と、
    この電気信号を検出して信号処理する手段とを備え、上
    記信号処理手段により光ファイバの軸方向に沿う温度あ
    るいは圧力変化を検出可能にしたことを特徴とする光フ
    ァイバ計測システム。
  2. 【請求項２】 光屈折率変化手段は、光ファイバのコア
    部分に温度あるいは圧力変化により光屈折率を変化させ
    るガラス部材を備え、上記ガラス部材は温度あるいは圧
    力変化により光屈折率を変化させ、光ファイバに沿った
    温度あるいは圧力変化を検出したことを特徴とする請求
    項１記載の光ファイバ計測システム。
  3. 【請求項３】 光屈折率変化手段は、光ファイバの軸方
    向に所要の間隔をおいて設置される複数の圧力素子を備
    え、上記圧力素子は、圧力によって光屈折率を変化さ
    せ、光ファイバに沿った圧力変化を局所的に検出したこ
    とを特徴とする請求項１記載の光ファイバ計測システ
    ム。
  4. 【請求項４】 光屈折率変化手段は、光ファイバの軸方
    向に所要の間隔をおいて設置される複数の温度素子を備
    え、上記温度素子は、温度変化によって光屈折率を変化
    させ、光ファイバに沿った温度変化を局所的に検出した
    ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ計測システ
    ム。
  5. 【請求項５】 光屈折率変化手段は、光ファイバの軸方
    向に所要の間隔をおいて交互に配置される複数の圧力素
    子と温度素子とをそれぞれ備え、上記圧力素子および温
    度素子は、圧力あるいは温度変化によって光屈折率を変
    化させ、光ファイバに沿った圧力および温度変化を局所
    的に検出したことを特徴とする請求項１記載の光ファイ
    バ計測システム。
  6. 【請求項６】 波長の異なるパルス光を発生する２つの
    パルス光発生手段と、パルス光を伝達する光ファイバ
    と、光ファイバ内に備えられ、温度あるいは圧力により
    光屈折率を変化させる手段と、この光屈折率変化手段か
    らのパルス光による後方散乱光を案内する２つの後方散
    乱光案内手段と、この２つの後方散乱光を入射して電気
    信号に変換する２つの信号変換手段と、この２つの電気
    信号を検出して信号処理をする信号処理手段とを備え、
    上記パルス光発生手段および後方散乱光案内手段は光フ
    ァイバの両端にそれぞれ配置され、上記信号処理手段に
    より光ファイバの軸方向に沿う温度あるいは圧力変化を
    検出可能に構成したことをを特徴とする光ファイバ計測
    システム。
  7. 【請求項７】 光屈折率変化手段は、光ファイバのコア
    部分に温度あるいは圧力変化により光屈折率を変化させ
    るガラス部材を備え、上記ガラス部材は温度あるいは圧
    力変化により光屈折率を変化させ、光ファイバに沿った
    温度あるいは圧力変化を検出するようにしたことを特徴
    とする請求項６記載の光ファイバ計測システム。
  8. 【請求項８】 光屈折率変化手段は、光ファイバの軸方
    向に所要の間隔をおいて設置される複数の圧力素子を備
    え、上記圧力素子は、圧力変化によって光屈折率を変化
    させ、光ファイバに沿った圧力変化を局所的に検出した
    ことを特徴とする請求項６記載の光ファイバ計測システ
    ム。
  9. 【請求項９】 光屈折率変化手段は、光ファイバの軸方
    向に所要の間隔をおいて設置される複数の温度素子を備
    え、上記温度素子は温度変化によって光屈折率を変化さ
    せ、光ファイバに沿った温度変化を局所的に検出した事
    を特徴とする請求項６記載の光ファイバ計測システム。
  10. 【請求項１０】 光屈折率変化手段は、光ファイバの軸
    方向に所要の間隔をおいて交互に配置される複数の圧力
    素子と温度素子とをそれぞれ備え、上記圧力素子および
    温度素子は、圧力あるいは温度変化によって光屈折率を
    変化させ、光ファイバに沿った圧力および温度変化を局
    所的に検出したことを特徴とする請求項６記載の光ファ
    イバ計測システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2014064771A1 (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
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