JPS6079237A - 相対温度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、光伝送素子を用いた相対温度測定器に係り、
特に電気的な耐誘導性及び安全性が要求されるプラント
に利用される相対ｌ黒度測定系に好〕Ｊ〜な相対温度測
定器に関する。

〔発明の背景〕

大璽カプラントや化学プラントなどに従来から使用され
る熱電対型温度測定器は、４１１１定温度が’ＦＩ４’
気的な信号に変換されるため、その化＋３ｆ伝送する途
中で↑ぼ戯曲な誘導を受ける可能性が高い。１だ、安全
性が要求される温度測定部において、ｔｌＴ気的な温度
測定器は発火源となるなど、問題となることがある。

以上の点から、耐誘導性に４＆ｉｚ、ｉた安全性が高い
、光を用いた温度測定器の開発が強く印捷ね。

ている。ただし、以下に記述する光を用いたγ９Ａ　Ｊ
ｒＬ測定系は、それ自身ではある基準湿度に対する相対
温度しか測れない。よって絶対温度を測定するためには
、別途、何らかの基準温度を測定し、設定する手段が必
侠であることを付記しておく。光を用いた温度測定器に
は、温度変化を光量変化に変換する測定方法と、光の位
相変化に変換する測定方法がある。特に後者の温度測定
方法は、温度変化に対し、高感度な測定ができる。

光伝送素子（たとえば光ファイバ）は、一般に、それに
加わる温度変化に対する光伝送素子の長さ及び屈折率の
変化する割合が、光伝送素子に加わる温度変化に対する
光の波長の変化する割合に比べて大きいという性質があ
る。

この点から、光伝送素子は温度測定器として用いられる
。

第１図にＲ１度変化を光の位相変化に変換する方法によ
る温度測定系の構成例を示す。

この温度測定系は、ｎ」干渉光源１からの出射光を参照
用光ファイバ７及び測定用光ファイバ８に入射した後干
渉させ、干渉光測定器１０にて温ＩＷ測定部９の温度変
化を光の位相変化による干渉縞の移動として検出する構
成である。以下この温度測定器の測定原理について説明
する、 可干渉光源１からの出射光は、ビーム・エクスパンダ２
によち平行光線となった後、光分岐器３によって、参照
光４及び６１１ｊ定光５に分岐される。

参照光４は、光学系６により参照用光ファイバ７に入射
される。測定光５は、光学系６により測定用光ファイバ
８に入射され、る。

測定用光ファイバ８はその途中に温度測定部９を含み、
その結果、Ｙ都度測定部９の温度変化は、測定用光ファ
イバ８の長さ及び屈折率変化に変換される。これにより
温度測定部９におかれた測定光ファイバ８の中での測定
光５の光路長及び光の位相速度が変化する。

このため、参照用光ファイバ７からの出射光と、画定用
光ファイバ８からの出射光とを干渉させた場合、温度測
定部９の温度変動に応じて、干渉光測定器１０にて干渉
縞の移動を検出することができる。この干渉縞の移動用
を検出した結果により、温度測定部９の温度変動が、温
度指示言１１１に指示される。

しかしながら、一般に、測定光ファイバ８を温度測定部
９の温度変動だけ受けるような構成にすることは、非常
に困難であυ、実際には温度声１］定部９以外の温度変
動の影響をも犬きく受ける（この温度変動による干渉縞
の移動量は、報告例によると、約１４縞／　（ｔ？−ｍ
）である）。

すなわち、干渉縞の移動ｖ４−は測定用光フアイバ８全
体が受ける温度変動の積分値となる。一方、光ファイバ
は、通常、長距離にわたる信号伝送に使用される。よっ
てくの場合、温度１１ｉ１１定部９の温度変動による干
渉縞の移動量に対する、上記積分値から温度測定部９の
温度変動による干渉縞の移動量を差し引いたＩｌｋは、
物鹿的に無視できるほど小さくはない。また、温ＩＷ測
定部９の温度変動による干渉縞の移動量を、上記積分値
から分離することもできない。この／ヒめ、通常は参照
用光ファイバ７を、可能な限り温度測定部９を除いた測
定用光ファイバ８と同じ外部環境（温度・気圧等）とす
る。

このような構成とすることにより、温度測定部９以外の
温度変動の影響を相互に打ち消しあうことができ、測定
温度の分解能を高めることができる。

しかしながら、温度測定部９の温度変化を遠隔測定する
場合には、光ファイバは長距離となることから、上記の
構５ｙを実現することは非常ＶＣ雉しい。

また、参照用光ファイバ７と１１＋１１定用光フアイバ
８の温度変化に対する長さ及び屈折率は同一に変化する
とは限らない。これも１だ、この（＋、′ｉ暇ケ（よる
ととるの温度測定部９の測定侃度の分Ｗｆ能を低下させ
る要因となる。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来技術の問題点をＩＷ決するべくなさ
れたものである。そして、その目的は、相対温度測定系
において、需度側定部以外の渦度之−動の影響を受ける
ことなく、湿度測定部の痛１厖ダ動のみを検出すること
ができる相対ｆｆｔＲ度測定↓ξｆ６′を提供すること
にある。

〔発明の概砦〕

本発明は、可干渉光源からの出力ｙ１−を尤電送紫子に
入射し、この光電送素子の出力１１ｔｌ端而に設けられ
た半透明鏡からの反射光と、上記出力側端而に接続した
ところの、周囲温度の変化により光路長及び屈折率が変
化する光伝送素子の出力＜ｆｉｌｌ端而に設面た鏡から
の反射光とを干渉させる。

さらに、この干渉光の変化を干渉光測定器にて検出する
ことにより、温度測定部の相対温度をＣ（１］定するも
のである。

このよう力構成とすることで、参照光のつ′（４路が、
温度測定部を除いた測定光の光路と同一の光路となるの
で、温度測定部以外の１．へ度変動の影ｊ４を相互に打
ち消しあうという特徴を不する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を、図面を用いて説明する。

第２図は、本発明の相対温度測定器の温１川測定部の一
実施例であり、第３図は本発明のＡ１対温度６１１［定
器の構成の一実施例である。

第２図において、光ファイバ１２に入射したＬす干渉光
源］からの出射光１６ｔよ、尤ファイバ１２の出力側に
設けた半透明鏡１３により反射光１８と透過光１７゛と
なる。光ファイバ１２の出力側端面に接続された温度測
定用）Ｙ：、ファイバ１４のＬｌ、ｌ力側端面には鏡１
５が設けてあり、透過光１７は反射光１９となる。

なお、半透明鏡１３および鏡１５ｒ、ｒＡｉ、　Ｃｒ　
。

Ａｕ等の金属の蒸着により作１っれ、反射率および透過
率は、その蒸着膜の厚みを変えることで、ＩＩ意に選定
することができる。

半透明＠、’Ｈｌ　３からの反射光１８と、鋭１５か［
）の反射光１９ｉｄ、温度測定用光ファイバ１４の）゛
ｒ７路差に応じた位相関係で、互いに干渉しあう。この
ため、Ｙ黒度を測定すべき場所に７１兇度測定用ファイ
バ１４を屑けば、そこでの温度変化に１１〔つて、温度
測定用光ファイバ１４の長さ及び屈ＪＪｊ率が変化する
。そね、により、透過光１７及び反射光１９の光１”ｉ
’ｉ長及び位相速度が変化し、反射光１８と反射光１９
は、結局、温度を測定すべき＝１１３所での篇１度変動
に応じた干渉を示すことになる。よって、上記干渉に基
づく干渉光を４１１］定することにより、そこでの温度
変動を検出することがでへる。

次に、本発明の相対温度測定器の構成の一実施例を、第
３図に基づいて説明する。

可干渉光源１からの出射）’Ｉ、：　１６は、偏光光分
岐器２７及び出射光１６を光ファイバ１２へ入射させる
ための光学系６を通過後、光ファイバ１２へ入射する。

温度測定部９に設＋＋’ｌ’された温度測定用光ファイ
バ１４は、１黒度測定部９のγ黒度変化により、その長
さ及び屈折率が変化する。このため、半透明鏡１３から
の反射光１８と、鏡１５がらの反射光１９との間の位相
差が変化する。このため、これら２つの反射光１８．１
９の干渉光２０１ｄ、温度測定部９の温度変化に伴って
、その干イル−）′Ｃ強回分布が変化する。

干渉光２０は再び光ファイバ１２をｉｉＪ干？−１ジ光
源１側へ進み、）丘学系６を通：＋８後、偏光分岐器５
２によって光路が変えられる。

干渉光測定器１０ば、この干渉光の強ＪＷ分布の変化を
測定するものであり、例えば、温度ｏ１］］定部９の温
度変動に応じた干渉縞の移動−１ｄ：を測定することで
、温度測定部９の温度変動を検出し、温度指示計１１に
ヤ相対温度を指示するものである。

第４図、第５図および第６図によって、干Ｙ１Ｊｋ縞の
移動量を測定するための原理の一つを示す。

第４図は、第３図の干渉光２０をスクリーン（Ｃ映した
と仮定した場合の干渉縞の一例を表わす。

第５図は、Ｉｌｌ　図）Ｘ−Ｘ１所面ニオケル干渉）Ｙ
；　’１ｉｌｉ度分布を表わす。なお、第４図のＡ点お
よびＢ点（ｒｉ、第５図のＡ点およびＢ点に各々対応す
る。、また、Ａ点における干渉光強度と）３点における
干渉光強ｇＩ′ｉ位相がｔＸ　（０＜α＜”　）　［ｒ
ａｄ〕だＶ）ズンでいるものとする。、第６図は、第４
図のＡ点および１３点における、干渉光の相対強１↓し
と渦１現測定部９の温度との関係を示す。第６図の上半
分はＡ点における。下半分は１３点におけるところの、
上記の関係を示す。

この干渉縞は、温度ｄ１］１定部９ｑ月、μＩＷ変化に
伴い、ある特定の方向へ移動する。

よって、たとえば、Ａ点における干渉光の相対強度は干
渉縞の移動に応じて増減する。

たとえば、Ａ点において、干渉光の相対強度の最大値の
みが、続けて２０個（ただし、ｎは自然数。以下同じ。

）検出された場合、または最小値のみが、続けて２ｎ個
検出された場合、温度測定部９における温度変化の方向
が変化（増加→減少、または減少→増加。）したことを
意味する。

同様に、干渉光の相対強度の最大値のみが、続けて２ｎ
−１個検出され、または最小値のみが、続けて２ｎ−１
個検出された場合、温度測定部９の温度変化は、長時間
的に見れば、増加あるいは減少の方向にあることを意味
する。

しかしながら、Ａ点における干渉光の相対強度の最大値
あるいは最小値において、温度測定部９の温度変化の方
向が変わった場合には、上記の関係は成り立たない。

よって、Ａ点においてのみ、干渉光の相対強度の最大値
および最小値を計数しても、温度測定部９の温度変化方
向を判断すること、さらには相対温度を検出することは
できない。

このため、Ａ点とともに、Ｂ点における干渉光強度をも
測定する必要がある。

以下、第６藺に従って説明する。なお、同図に定数で定
まる値である。そしてΔＴは、たとえばＡ点を基準とし
て干渉縞を一つ移動させるのに要する温度測定部９の温
度差である。

第６図かられかるとおり、温度？１ｉｌｌ定部９のＭＡ
　１１変動に伴って、Ａ点およびＢ点における干渉）ｖ
′５の相対強度は変動する。

しかしながら、Ａ点における干渉光の相対強度が最大１
１Ｕあるいけ最小値を示しても、同時刻におけるＢ点の
干渉光の相対強度は、ある中間飴を示す。

たとえば、温度測定部９の温度が単調増加し、Ａ点にお
ける干渉光の相対強度が最大値あるいけ最小値を通過し
た場合には、Ｂ点における干渉光の相対強度は、それぞ
れさらに増加あるいは減少する。同様にまたとえばＡ点
における干渉光が最大値を示すところの、温度測定部９
の温度で、ｉｌ’ｌ’ｌ！度変化の方向が増加から減少
に転じた場合、Ｂ点における干渉光の相対強度の増減の
方向も変わる。

またさらに、Ｂ点を基準とした場合は、Ａ点を用いて温
度測定部９の温度変化の方向を検出できる。なお、報告
例によると、ΔＴをＩＣとした場合、干渉縞を一つ動か
す（たとえばＡ点を基準として、そこでの干渉光の相対
強度の位相を２π動かす。）のに必要とする温度ｎ１１
］定用光フアイバの長さは２〜３（７）程度である。こ
のようにＡ点およびＢ点における干渉光の相対強度を常
時監視することにより、温度測定部９の温度変化の方向
を判断し、さらに相対温度全検出することができる。

次に、上述した干渉縞の移動量の測定原理の一実施例を
示す。

第７図は干渉光測定器１０のさらに詳細な構成の一つを
示す。

Ａ点に配管されたＡ点用受光器２１およびＢ点に配置さ
れたＢ点用受光器２２からの出力は、それぞれＡ点用増
幅器２３およびＢ点用増幅器２４で増幅される。、なお
、上記Ａ点およびＢ点は第４図のそれに、それぞれ対応
する。

Ａ点用増幅器２５およびＢ点用増幅器２６の出力はそれ
ぞれＡ点用干渉光強度判定器２５およびＢ点用干渉光強
度判定器２６に入カッれる。

Ａ点用干渉光強度判定器２５では、グリセットされたＡ
点における干渉光強度の最大ｆｉｂおよび最小値に対応
する値と、Ａ点用増幅器２３から出力される信号を常時
比較する。そして干渉光強度の最大値に対応する値とＡ
点用増幅器２３から出力される信号値が一致した時、正
のパルスを出力する。また、干渉光強度の最小値に対応
する値とＡ点用増幅器２３から出力される信号値が一致
した時、負のパルスを出力する。その他の時は−（シロ
を出力する。

Ｂ点用干渉光強度判定器２６は１３点用増幅器２４から
出力される信号に従って、Ａ点用干渉光強度判定器２５
と同様の機能を有する。

入カバルス演算処理回路２７ばＡ点用干渉つ“０強度判
定器２５および１３点用干渉光強度判定器２６より出力
される信号に従って、温度換算回路２８に必要な信号を
出力する。詳細は後述する。

温度換算回路２８は、入カパルス演初、処理回路２７よ
り出力される計数Ｉｉｉを、温度測定部９の相対温度に
換？（して温度指示計１１に出力する。

以下、入力パルス演算処理回路２７の機能を詳述する。

第８図は入力パルス演算処理回路２７の起動（つまり、
ここで示す本発明の相対温度測定器の一実施例の起動）
時の信号処理のフローチャートである。

第９図は、第８図の起動処理が終了したあとの、入力パ
ルス演算処理回路２７の定常運転時の信号処理のフロー
チャートを示す。

第１０図は干渉光の相対強度と、Ａ点用干渉光強度判定
器２５およびＢ点用干渉強度判定器２６の出力と、温度
測定部９の相対温度と対応する言１数値の時間的変化の
様子を表わすタイムチャートである。同図において、横
軸はすべて時間である。

同図において（ａ）は、Ａ点における干渉光の相対強度
と時間の関係を表わす。縦軸は干渉光の相対強度である
。

（ｂ）は、Ａ点用干渉光強度判定器２５の出力と時間の
関係を表わす。

（Ｃ）は、Ｂ点における干渉光の相対強度と時間の関係
を表わす。縦軸は干渉光の相対強度である。

（ｄ）は、Ｂ点用干渉光強度判定器２６の出力と時間の
関係を表わす。

（ｅ）は、温度測定部９の相対温度に対応する言１数値
と時間の関係を表わす。

また、第８図〜第１０図において、Ｎは温度測定部９の
相対温度に対応する計数値で、温度が増加する方向を正
とする。ｎ（、は、前記計数値の初ル打直で、たとえば
、ｎｏ＝＝０とする。

Ａ＋およびＡ−は、Ａ点用干渉光強度判定器２５の出力
パルスが、それぞれ正および負であることを表わす。

同様に、Ｂ１およびＢ”は、Ｂ点用干渉光強度判定器２
６の出力パルスが、それぞれ正および負であることを表
わす。

ＰＡおよびＰｎば、Ａ点用干渉光強度判定器２５および
Ｂ点用干渉光強度判定器２６が、そ第１゜ぞれ、干渉光
の相対強度の最大値を検出したとき、Ｐ＾＝１およびＰ
　Ｒ＝　１をとる。同様に最小値を検出したとき、ＰＡ
＝１およびＰｎ＝−１をとる。なお、ＰＡ−十１のとき
、Ｐｎには０がセットされる。同様に、Ｐｎ−±１のと
き、ＰＡには０がセットされる。

Ｍは温度測定部９の温度勾配の正負を表わし、温度勾配
が正のとき、Ｍ＝１、ゼロのときＭ＝Ｏ１負のときＭ−
−１をとる。

温度勾配の正負またはゼロは、Ａ点用干渉光強度判定器
２５およびＢ点用干渉光強度判定器２６から出力される
パルスを、時系列的に２つみることによって一判定でき
る。これはＡ点における干渉光強度とＢ点における干渉
光強度は、位相がαだけズしていることによる。

また、飴１度勾配が正なのは、時系列的に、Ａ゛。

Ｂ”、Ａ−・Ｂ−、Ｂ”・に、Ｂ−・Ａ＋の４通りのパ
ルスパターンのいずれかが検出されたときである。そし
て、それぞれの区間（たとえばＡ＋・１４”、）では、
温度勾配が正であると判定する。

同じく時系列的に、Ａ１・Ｂ−、Ａ−・Ｂ”、Ｂ＋・Ａ
１゜Ｂ−・Ａ７　の４゛通りのパルスパターンのいずれ
かが検出されたとき、それぞれの区間では、温度勾配は
負であると判定する。

また５１時系列的にＡ＋・Ａ、”　、　Ａ”・Ａ−１３
＋・Ｂ＋。

Ｂ−・１３−の４通りのパルスパターンのいずれかが検
出されたとき、それぞれの区間でｌｄ１￥Ａ度勾配は上
勾配あると判定する。

なお、上記以外のパルスパターン（たとえばＡ＋・Ａ−
）はありえない、、また、前述のとおりＡ　＋’た用干
渉光強度判定器２５およびＢ点用干渉光強度判定器２６
では、それぞれ干渉光強Ｉｗが最大値寸たは最小値をと
ったときのみ正または直のパルスを出力する。よって、
時系列的な２つのパルスが出力さオｌ、る区間内での、
温度勾配の変化は検出できないことを刊記しておく。

以−ヒのことから、プことえは、時系列的にＡ＋　・Ｂ
１・Ａ＋・Ａ＋のパルスが得られたと２．＋３＋のパル
スを受けたとき、Ａ＋・Ｂ１　間の温度勾配が正である
と判定できる。

同様に考えると、Ａ′″・Ｂ＋・Ａ＋・Ａ１　にはさ寸
ｉした３つの区間の温度勾配は、正・負・ゼロであるこ
とがわかる。

次に第８図に従って、入力パルス演算処理回路２７の起
動時の信号処理について説明する。

起動時においては、１ず、その萌点における温度勾配の
方向を判定しなければならない。

ここではり（３単のため、入力パルス演算処理回路２７
が、八−を受けるまで待機する。

そして、Ａ″を受けたあとは、計数値Ｎに初期値ｎ。全
セットする。次に八−以外のパルス（Ａ”はありえない
から、Ｂ１またはＢ−）を受ける才で待機する。

１３＋捷たけ１３−のパルスを受けたならば、次にその
パルスが１３＋であるか、Ｂ−であるかを判にする。

パルスが１３＋ならば、パルスパターンＨ１Ａ−・・・
・・・Ａ−・Ｂ“の最後の２つから、八−・Ｂ＋である
から、その区間での温度勾配は頁である。よって、Ｍ←
−１とする。寸た、Ｂ＋は８点における正のパルスであ
るから、ＰＢ←１とする。さらに、Ｂ＋を検出した時点
での温度測定器９における温度に対応する計数値は、最
初にＡ”を受けたときより、１だけ小さい。よって、Ｎ
４−Ｎ　−１とする。

パルスがＢ−ならば、パルスパターンは、Ａ−・・・・
・・Ａ−・Ｂ−の最後の２つから、Ａ−・Ｂ−であるか
ら、その区間の温度勾配は正である。以下の処理はＢ１
の場合と同様である。以上の処理が終わったならばＰλ
←０とする。これで起動処理はすべて終了する。なお、
計数値Ｎは、常時、２７Ｍ度換０回路２８へ出力されて
いる。

次に、第９図に従って、入力パルス演′Ｐ１−処理回路
２７の定常運転時の４Ｆｖ号処理についてｔ況明する。

ここでは、常時、Ａ点用干渉光強度判定ｉｉ；２５およ
びＢ点用干渉光強度判定器２６よりのパルスを監視する
。

（−して、パルス入力があったならば、そのパルスがＡ
、’　、　Ａ”　、　Ｂ”　、　Ｂ−のいずれであるか
を判別する。

そして、時間的にそのパルス入力より一つｉｌ＋ｉＪの
パルス入力とを組合せることによって、−組の時系列的
なパルスパターンとなる。

これによって、前述した温度勾配の判定方法によってＭ
、Ｎさらに更新されるべきＰＡ、ＰＲの値を設定できる
。

第１０図は、前述のとおり、Ａ点および１３点における
干渉光の相対強度の時間的な変化に対するＡ点用干渉光
回置判定器２５およびＢ点用干渉光強度判定器２６の出
力および、入力パルス演算処理回路２７内の計数値の時
間的な変化を示す。

なお、同図において、入力パルス演算処理回路２７はＴ
　＝　’　ｏにおいて起！１！すするものとする。

第１表に、第１０図に対応した時間′１゛に対するＰＡ
　、　ＰＲ、Ｍ、Ｈの関係を示す。

このような構成からなる相対温度測定器を用いて、温度
測定部９の温度変動をユ！：ξ隔測定する場合には、光
ファイバは長距離となる。しかし、参照用の反射光１８
と、温度測定部９に的□かれた温度測定用光フアイバ１
４内の反射光１９を除いた温度測定用の反射光１９の外
部条件は、一本の光ファイバ１２だけを用いていること
から同一となる。

すなわち、光ファイバ１２が受ける温度変動や歪などの
影響は相互に杓ち消されることから、渦度迎］定用光フ
ァイバ１４が検出する需度のみを測定できる。これによ
り、淵如測定部９の温ｊＷ変動の１ｌｔｌｌ定精度を高
めることができる。

さらに、相対温度Ｌ１１！１定器として、一本の尤ファ
イバにより相対温度を測定できるため、測定器全体とし
て小型化、軽量化及び簡単化が図れる。

次に、本発明の別の実Ｍｌｉ例を示す。

第１１図および第１２図はその構成を示す。

可干渉光源１からの出射光は、音響丸字光変調器４０に
より、周波数の異なる回折光４２．４４に分離させられ
る。これらの回折光４２．４４は光学系４６で収束光４
８と１〜だ後、光分岐器３　Ｌ’Ｃより参照光６０およ
び光ファイバＪ２への入射′＞’Ｃ。

６２に分岐する。藺１度測定部９に置かれた一ケシファ
イバ１２および添度測定用光ファイバ１４のそれぞれに
設けられた半透明鏡１３および鏡１５かＣつの反射光６
４．６６は干渉光５４とし−Ｃ１偏光）′Ｃ：分岐器５
２により、４．Ｔ定の偏光Ｄｌｉ分だけ分「ｊ］１ぴノ
１゜受光器５６にて検出される。また同様に、参Ｍｔ　
）Ｙ。

６０は受光器５０にて検出される。

この時、入射光６２の中に含寸れる回４１Ｔ光４２゜４
４の反射光６４．６６による干渉光５４の時間的変化の
関係をめると、次のようになる。

捷ず、回折光４２の半透明４ｉ＊、、７１．’３および
争′立】５からの反射光成分は、受光器５６に赴いて、
Ｅ＋　＝Ａ＋　ｅＸｐ　Ｃ−ｉ　（（１１，を十φ１＋
θ＋　（Ｔ　）　）　〕−＝・１ｌｌＥ＋’−１３１ｅ
ｘｐ（−ｉ　（ωｌｔ＋φ暑：］　−−−１２１同イ蕉
にして、回折）’Ｑ４４の半透明鏡１３卦よび鏡１５か
らの反射光成分は、受光器に５６において、Ｅ２＝Ａ２
　ｅｘｐ［−ｉ　（Ｃ２を十φ２＋θ２　（Ｔ）　ｌ　
〕−−ｆ３ｔＥ２’＝Ｂ２　ｅＸｐ　［−＋　（Ｃ２ｔ
＋φ２１　］　・＝　＝−＋、、ｉ＋となる。ただし、
ＡＩ　、Ｂ　１．Ａ２　、）３２はそれぞれ反射光の振
幅、ω１．ω２は回折光４２゜４４の角速度、φｌ、φ
２は光ファイバ１２を回折光４２．４４が通〕ｆｒＭす
ることによる位相のずれ、Ｃ１（Ｔ）、Ｃ２（’ｉ”）
は半透明鏡１３と鏡１５の間の温度測定（［１光フアイ
バ１４が温度変化に対しで、ｆ（さおよび屈折率が変化
することによる回折光４２．４４が受けるｆ＼を相変化
、ｉは虚数単位、ｔは時開、′」゛はＹ黒度である。（
１）〜（４）式に〉いて、φ１．φ２およびＣ１（’Ｉ
１．”）、Ｃ２（Ｔ）は、回４ハ光４２．４４の角速度
（θｌ、ω２の差が小さいことから、φ１キφ２−三φ
　およびＣ１（Ｔ）キθｚ（’ｒ）三〇（′Ｊ）と近似
できる。受光器５６に検出されるのは干イ（１し光５４
の強度Ｈｔ）であるから、 Ｈｔ）−１］シｔ　−１−、［弓１′」−換十＆’１２
＝ｌＡ＋２ｌ−ｔ−ＩＡ２２１＋ｌ　Ａ＊２１＋１Ａ４
２１−１−Ｐ　（１’・・・・・・・・・・・・・・・
（５）ここで、 バリー２　（ＡＩＡ２＋ＢＩ　１３２　）ＣＯ３（ω１
−ω２）ｔ＋２（んＢｌ　＋Ａ２　Ｂ２　）　ＣＯ３θ
（’Ｉ”）＋２　ＡＩ　Ｂ２　ＣＯ５（（ωｌ−ω２）
を十θ（’Ｉ’Ｎ＋２Ａ２ＢＩ　Ｃ０３（（ωｒ−ω２
）　’−θ（Ｔ）ｌ　−、−・・（６）である。（５１
式のＰ　（ｔ）を除いた項に１自流成分であり、また（
６）式より受光器５６にで検出される干渉光５４は、温
度変化によって、振幅変個および位相変調されているこ
とがわかる。

このため、参照光６０示受光器５０にで険出し、その検
出信号と受光器５６からの倹１１」信弓とをイ）ン相検
波器５８に入力することで、そｆｌ、ぞｉ］−の検出信
号の位相差を測定する。

（６）式によね、ば、位相項の中に７６ｗ１度測定部９
０渦度変動情報が含まれている。よって、これを位相検
波器５８によって位相差を測定することで、ｍｌ。

度１ｆｌｌｌ　５’ｒＬ部９に置かノ′シ／こ温１現測
定Ｊ旧ｙｔ、ファイバ１４が受ける温度変動全検出する
ことができる。

なお、位相検波〜器５８は、人ノＪパルス演７＋ｙ処即
回路から、干渉光２０を受光−する手段を除去し７、位
相検波する機能をイ」加したものである。

このようにして（１１７成された相対温ｒｗｌｌ用定器
は、温度測定部９に闇かれた淵度測定月光ファイバ１４
内の反射光６６を除いた＠１５からの反射光６６と、半
透明鏡１３からの反射光６４の外部条件は同一となる。

よって温度測定用光ファイバ１１４が受ける温度測定部
９の温度変動のみを高精度に検出できる。

そして、この実施例では、ビートを利用している。光の
ように、その振動数が、先の実施例であけた入力パルス
演算処理回路や本実施例の位相検波器の応答速度をはる
かに上回る。

よって、振動数のわずかに異なる２つの光の振動数の差
による「うなり」を利用する。これによって、位相検波
器等の応答速度に対応できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、温度測定部に置かれた温度測定用光フ
ァイバに加わる温度変動のみを検出できる。また、一本
の光ファイバにより相対温度を検出できるため、小型化
、軽量化ができ、ｆｌ誘導性が高い。

また、非屯気的に相対温度を検出できるから、安全性が
高く要求される大電力プラントや化学プランドなどでの
使用に適する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、温度変化を光の位相変化に変換する方法によ
る温度測定系の構ｖｉ例である。 第２図は、本発明の相対湿り■測定器の温度４１１１定
部の一実施例である。 第３図は、本発明の相対温度測定器の構成の一実施例で
ある。 第４図は、第３図の干渉光をスクリーンに映したと仮定
した場合の干渉縞の一例である。 第５図は、第４図のＸ−Ｘ断面罠おける干渉′／ｒ；の
強度分布を示す。 第６図は、第４図のＡ点およびＢ点における、干渉光の
相対強度と温度との関係を示す。 第７ン１は、干渉光６１１１定器のさらに詳細な＋１埋
成例である。 第８図は、入力パルス演算処理回路の起動時の信号処理
のフローチャートである。 第９図は、第８図の起動処理が終了したあとの、入力パ
ルス演算処理回路の定常運転時の信号処理のフローチャ
ートである。 第１０図は、干渉光の相対強度と、干渉光強度判定器の
出力と、温度測定部の相対温度と対応する計数値の時間
的変化の様子ｆ：表わすタイムチャートである。 第１１図および第１２図は４目対温度測定装肘の別の実
施例の構成を示す。 １・・・可干渉光源、９・・・需１度？１ｉｌｌ定部、
１０・・干渉光６１１１定器、１１・・・温度指示器、
１２・・・光ファイ・（，１３・・・半透明鈴、１４・
・・温度氾１１定用）ｒ；ファイ・く、１５・・・鏡、
５０・・・受＞’を器、５６・・・受光器、５８・・・
位相検波器。 Ｉ５／ｕ ／ Ｙ２図 ２ ／６　／ン ′Ｍ３― く ｇｌ−Ｉ−ＩＺ　茗５目 〆 （ 又 １７／刀 菫８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、可干渉光源と、該可干渉光源の出射光を伝送する第
   １の光伝送手段と、該第１の光伝送素子の該可干渉光源
   側と反対側に設けた半透過性光学鏡面と、該半透過性光
   ７学鏡面に接続された第２の光伝送素子と、該第２の光
   伝送素子の他端に設けられた光学鏡面と、該０■干渉光
   源と該第１の）し伝送素子との間に設けられ該半透性光
   学鏡面を反射した第１の反射光と該光学鏡面を反射した
   第２の反射光を該出射光の光路から分岐させる分岐手段
   と、該分岐手段を経た該第１の反射光と該第２の反射光
   の受光手段と、該受光手段で受光した該第１の反射光と
   該第２の反射光により該第２の光伝送素子近傍の相変温
   度の変動を検出する手段と、該相対温度全表示する手段
   を有することを特徴とする相対温＋６Ｈ測定器。