JPH01140031A - 線状温度分布測定方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、線状の温度分布を光ファイバの後方ラマン散
乱光の測定により行なう線状温度分布測定システムにｒ
！ｌする。

［従来の技術Ｊ ラマン散乱光を利用した光フアイバ線状温度分布測定方
式は、光ファイバの１端から波長λ０．パルス幅Ｔｗ、
パルス周期Ｔｐの光を入射させ、光フアイバ内で発生し
たラマン散乱光の２成分である波長λＳのストークス光
と波長λａＳのアンチストークス光の後方散乱光を、パ
ルス光入射時刻を１＝０として、それぞれ時間の関数ρ
ｓＢ）とρａｓ（ｔ）として測定し、これらの比ρａｓ
（ｔ）　／ρｓＢ）が純粋に温度の関数であること、及
び光フアイバ内の距離Ａから戻ってくる後方散乱光が光
ファイバ端に到達する時間が、光フアイバ中の？３速を
Ｃｏとすると、バルス光入５耐時刻から２．？／Ｇｏで
あることを利用して光ファイバに沿った線状の温度分相
測定を行なう方式である。ストークス光及びアンチスト
ークス光の後方散乱光測定は、光ファイバの破断点検知
等に用いるＯ　Ｔ　Ｄ　Ｒ（０ｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ
　ＤｏｍａｉｎＲｅｆ　Ｉｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）装置と
ほぼ同じ測定方法で行なう。

このラマン散乱光を利用した光フアイバ線状温度分布測
定方式を用いた測定システムによれば、例えば、電カケ
ープルに沿わせてセンサ用光フアイバケーブルを敷設す
ることにより電カケープルの長手方向の温度分布を知る
ことができ、送電容量のコントロール等に利用したり、
部分的に温度の高い箇所の検知が行なえる。また、ビル
やトンネル等の火災検知用として使えば、火災発生の位
置の標定を行なうことができる。

従来のラマン光を利用した光フアイバ線状温度分布測定
システムを第２図に示す。線状温度分布測定システムで
は、温度分布測定を線状温度分布測定器４に接続した光
ファイバ端からの距離で行なっているが、実際に使用す
る場合には、測定結果を監視する都合上等の理由で線状
温度分布測定２ｉ　４の設置部から実際に温度測定を行
ないたい区間２ａ、２ｂの間にはある程度の距１１があ
るのが普通であり、この間でセンサ用光ファイバ３を引
き回して敷設しなければならない（引き回し部７ａ、７
ｂ）。この場合、実際に温度分布測定を行ないたい区間
２ａ、２ｂでの位置を温度分布測定結果（第５図）の距
離情報との間の前応を付けないと、せっかく温度分布測
定を行なっても、実際に温度分布を知りたい区間内での
位置との対応が付かず測定データが十分に生かされない
ことになってしまう。このため、従来は■センサ用光フ
ァイバケーブルに、例えば１ｍ毎に長さ表示を行ない、
敷設の際記録を行なっている。あるいは、■センサ用光
フアイバケーブル敷設後に温度分布測定器４から実際に
温度分布を行なう区間２ａ。

２ｂまでのファイバ長の実測を行なうことにより、温度
分布測定結果の距離情報と実際の温度分布測定を行ない
たい区間２ａ、　２ｂ内の位置の対応を付けていた。

［発明が解決しようとする問題点コ しかし、上記■の方法では、実際に測定を行なう区間で
の長さ表示の確認・記録作業が、光フアイバケーブル敷
設作業とは作業の性格が全（異なるために、長さ確認を
行なわずに、センサ用光フアイバケーブル敷設作業を終
えてしまうことが多いという１人間工学上の欠点がある
。更に、長さの記録を行なっても、記録台帳が火災やし
まい忘れ等の理由でなくなったり、確認ミスがなかった
かどうかのために再確認を行なおうとすると、長さ表示
がケーブル表面になされたものであるため汚れで見にく
くなっていたり、トラフ内に収容した場合等には確認作
業が困難になっている場合もあり、管理上の欠点もあっ
た。

また、上記■の方法では、光フアイバケーブル敷設後の
条長測定は、トラフ内に敷設したり、高所に敷設した場
合等困難な作業となることが多く、また■と同様の管理
上の欠点もあった。

本発明の目的は前記した従来技術の欠点を解消し、人間
工学上の問題や管理上の問題なしに、温度分布測定結果
の距離情報と実際に温度分布測定を行ないたい区間での
位置の対応を付けることのできる線状温度分布測定シス
テムを提供することにある。

［問題点を解決するための手段コ 本発明は、０ＴＤＲの手法により後方ラマン散乱光から
センサ用光ファイバに沿った線状の温度分布測定を行な
う線状温度分布測定システムにおいて、センサ用光ファ
イバの温度測定領域内の少なくとも１箇所に光損失付与
部を設けたものである。

［作　用コ ストークス光とアンチスト−クス光との強度比の時間変
化からセンサ用光ファイバに沿った線状温度分布の測定
結果が得られる。そして、この線状温度分布測定結果の
距離情報と実際に温度分布測定を行ないたい区間内での
位置との対応付けにあたっては、実際に温度分布測定を
行ないたい区間内の位・置との位置関係が予めわかって
いる光損失付与部の距離情報を基にして行う。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。

本発明の一実施例を第１図に示す。ラマン散乱光を利用
した光ファイバの線状温度分布測定システムは、アンチ
ストークス光、ストークス光及びレーリー散乱光の３種
類の波長の光の０ＴＤＲ測定系及びこれらの測定結果か
ら距離に対する温度分布の計算を行なう温度分布計算を
行なう温度分布計算系等を保有する線状温度分布測定器
４と、センサ用光ファイバ３ａ、３ｂ、３ｃと、これら
センサ用光ファイバ３ａ、３ｂ、３ｃ間を接続する光損
失付与部としての光コネクタ接続部１ａ。

１ｂとからなる。光コネクタ接続部１ａ及び１ｂはそれ
ぞれ、実際に温度分布測定を行ないたい区間２ａ、２ｂ
内に設けてあり、その区間内の位置ｆｌａ１〜ｊａ７及
びｊＮ１１〜ｆＩｂ６との位置間。係は容易に知ること
ができる。

線状温度分布測定器４で、アンチストークス光とストー
クス光の０ＴＤＲ測定を行ない、これらの比を取ると、
例えば第２図（ｂ）のような温度上昇部６を有する温度
分布のグラフを作ることができる。しかし、これだけの
情報では横軸の距離は線状温度分布測定器４からのセン
サ用光ファイバの距離として表示できるだけであり、実
際に温度分布測定を行ないたい区間内の位＠　Ｊ　ａｉ
〜Ｊａ７及び、Ｎｂ１〜Ｊ２ｂ６と対応させることはで
きない。

そこで、この情報に、レーリー散乱光０ＴＤＲ測定の測
定結果（第２図（ａ））を加える」センサ用光ファイバ
に設けた光コネクタ接続部１ａ及び１ｂにより光損失が
発生し、０ＴＤＲ波形上に光損失検出部５ａ、５ｂが現
われる。これらの位置と実際に温度分布測定を行ないた
い区間２ａ。

２ｂ内の位置Ｊａ１〜ｆｌａ７及び、ｌ！ｂ１〜．Ｉ？
ｂ６との関係は予めわかっているため、線状温度分布の
測定結果とＪａｌ〜Ｊａ７及びＪ）ｂ１〜ｊｂ６との正
確な位置の関係付けを行なうことができる。この位、置
関係の把握は、光コネクタ接続部分１ａ及び１ｂとＪａ
１〜ｊｌａ７及び、１１ｂ１〜１ｂ６との間の位置関係
がわがっていれば、線状温度分布測定でいつでも行なう
ことができるものであり、光コネクタ接続部１ａ及び１
ｂはその外観が光フアイバケーブルとは異なるため（ケ
ースを使用覆れば、外径が大きくなる）、Ｊａ１〜オａ
７及び、Ｒｂｌ〜Ｊｂ６との位置関係をいつでも容易に
再確認をでき、従来の方式の欠点であった。人間工学上
の問題や管理上の問題なしに行なうことができる。

本発明はセンサ用光ファイバに光コネクタ等による光損
失付与部を設【ノることにより従来の欠点を解消してい
るが、ラマン敗乱光利用の光フアイバ線状温度分布測定
センサでは、微小な光信号を扱うために、光損失が増す
と測定精度が低下してしまう。このため、センサ用光フ
ァイバは低損失であればある程遠していると考えられ、
センサ用光ファイバの中間部に光コネクタ接続部等を設
けないで済む長さの光ファイバを使用して測定を行なう
ことが常識であった。ところが、実際にセンサ用光フア
イバケーブルの敷設を行なってみると、前掲したような
人間工学上の問題や管理上の問題を避けることが難しい
ことがわかり、センサ用光ファイバの中間部に光コネク
タ接続部等の光損失付与部を敢えて設けても、管理上の
問題等を含めた総合的観点からは性能の良い線状温度分
布測定が行なえることがわかり、本発明に至ったもので
ある。

光損失付与部としては、上記実施例の光コネクタによる
接続部の他に、センサ用光ファイバの融着接続による方
法や、センサ用光ファイバをループ状にするなどして応
力を加えることによる方法等が考えられる。

光損失付与部の検出方法としては、上記実施例にＪ３け
るレーリー散乱光０ＴＤＲの測定による方法の他に、ア
ンチストークス光あるいはストークス光０ＴＤＲ測定に
よる方法が考えられる。アンチストークス光やストーク
ス光０ＴＤＲ測定による方法で損失付与部の位置情報を
検出を行なう場合、温度分布測定のために行なっている
測定データをそのまま使用できるため、レーリー散乱光
０ＴＤＲ測定による方式よりも測定系が簡単になるとい
う利点がある。ただし、これらの測定結果を用いる場合
、第３図に示ずようにこれらの波形には光損失による変
化部５ａ、５ｂと温度分布変化による変化部８ａ、８ｂ
、８ｃの両方が現われるため、アンチストークス光０Ｔ
ＤＲ波形あるいはストークス光０ＴＤＲ波形甲独では損
失付与部の位だ情報検出は行なえず、温度分布測定結果
と組み合わせて、判断する必要がある。すなわち、温度
分布測定結果（第３図（ｂ））から得られる温度変化幅
に対応するアンチストークス光あるいはストークス光０
ＴＤＲ波形（第３図（ａ）の破線）の変化幅１０と実際
のアンチストークス光あるいはストークス光０ＴＤＲ波
形（第３図（ａ）の実線）の変化幅９が損失付与部の損
失分だけ異なる部分が損失付与部の位置ということにな
る。

アンチストークス光とストークス光を比べるとストーク
ス光の方が強度が強り、温度変化に対する信号変化率が
小さいので、ストークス光０ＴＤＲ波形を用いて損失付
与部の位置情報を検出する方がアンチストークス光０Ｔ
ＤＲ波形を用いる場合よりも適していると考えられる。

また、レーリー散乱光の場合も、アンチストークス光や
ストークス光と同様に温度変化により信号強度が多少変
化するが、変化率は小さいため、光損失付与部の損失が
極端に小さい場合を除いてはレーリー散乱光０ＴＤＲ波
形単独で光損失付与部の位置情報を検出できる。しかし
、検出精度を上げるためには、アンチストークス光やス
トークス光を利用する場合と同様に、温度分布測定結果
の情報と併わせで光損失付与部の位置情報を検出する必
要がある。

［発明の効果］ 本発明によれば、センサ用光ファイバの温度測定領域内
に設けた光損失付与部の距離情報を基にして、温度分布
測定結果の距離情報と実際に温度分布測定を行ないたい
区間の位置との関係をいつでも（線状温度分布測定シス
テム供用開始後であっても）、容易に行なうことが可能
になり、線状温度分布計測データを従来よりも簡易且つ
有効に活用できるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の線状温度分布測定システムの一実施例
を示す構成図、第２図は温度分布の測定位置の決定方法
を説明するための説明図、第３図は光損失付与部の位置
情報検知をアンデストークス光ＯＴ［］１ｕｌｌ！定あ
るいはストークス光０ＴＤＲ３ｉｌ定により行なう場合
の光損失付与部の決定方法を説明する説明図、第４図は
従来の線状温度分布測定システムの構成図、第５図は同
システムにより測定した温度分布測定結果を示す図であ
る。 図中、Ｉａ、１ｂは光コネクタ接続部、２ａ。 ２ｂは実際に温度分布測定を行なう区間、３ａ。 ３ｂ、３ｃはセンサ用光ファイバ、４は線状温度分布測
定器、５ａ、５ｂは光損失検出部、６は塩１立上界部、
７ａ、７ｂはセンサ用光ファイバの引き回し部、８ａ、
８ｂ、８ｃは温度変化部、９は実際の０ＴＤＲ波形の変
化幅、１０は温度変化に対応する０ＴＤＲ波形の変化幅
である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）温度測定領域に敷設されたセンサ用光ファイバに
   その入射端よりパルス光を入射し、センサ用光ファイバ
   の入射端から出射される後方散乱光を検出し、検出した
   後方散乱光のストークス光とアンチストークス光との強
   度比の時間変化よりセンサ用光ファイバに沿った線状の
   温度分布を測定する測定システムにおいて、上記センサ
   用光ファイバの温度測定領域内の少なくとも１箇所に光
   損失付与部を設けたことを特徴とする線状温度分布測定
   システム。
2. （２）上記光損失付与部が上記センサ用光ファイバの光
   コネクタ接続部であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の線状温度分布測定システム。
3. （３）上記光損失付与部がセンサ用光ファイバの融着接
   続部であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の線状温度分布測定システム。