JPH0321837A - 分布型光ファイバー温度センサーおよび温度測定方法 - Google Patents
分布型光ファイバー温度センサーおよび温度測定方法Info
- Publication number
- JPH0321837A JPH0321837A JP1155786A JP15578689A JPH0321837A JP H0321837 A JPH0321837 A JP H0321837A JP 1155786 A JP1155786 A JP 1155786A JP 15578689 A JP15578689 A JP 15578689A JP H0321837 A JPH0321837 A JP H0321837A
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- Japan
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- optical fiber
- temperature
- measured
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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。
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］
本発明は分布型光ファイバー温度センサー及び温度測定
方法に係り、特に被測定光ファイバーのラマン散乱光に
含まれるストークス光と反ストークス光の強度比から絶
対的温度分布を測定する分布型光ファイバー温度センサ
ー及び温度測定方法に関するものである。
方法に係り、特に被測定光ファイバーのラマン散乱光に
含まれるストークス光と反ストークス光の強度比から絶
対的温度分布を測定する分布型光ファイバー温度センサ
ー及び温度測定方法に関するものである。
［従来の技術］
従来の分布型光ファイバー温度センサーのブロック図を
第２図に示す。
第２図に示す。
ＬＤ等の光源部ｌ３から発振したレーザパルスは、光フ
ァイバーカブラーや音響光学素子等の光方向性結合器ｌ
４を通過し、被測定用の光ファイバー１５へ入射される
。光ファイバーｌ５からのラマン散乱光の一部は逆戻り
して光方向性結合器ｌ４により測定装置へ導光される。
ァイバーカブラーや音響光学素子等の光方向性結合器ｌ
４を通過し、被測定用の光ファイバー１５へ入射される
。光ファイバーｌ５からのラマン散乱光の一部は逆戻り
して光方向性結合器ｌ４により測定装置へ導光される。
測定装置では以下の処理がなされる．ラマン散乱光に含
まれるストークス光と反ストークス光は光学フィルター
等の分光器１６で分離されて、各々光電変換器１７．
１８で検出される．更に増幅器１９． ２０で増幅され
た後、信号処理部２ｌで平均化処理あるいはストークス
光と反ストークス光の強度比から温度分布を算出する等
の処理がなされる。ストークス光と反ストークス光の強
度比が絶対温度のみの関数であることは従来から知られ
ていた．ストークス光強度を工．、反ストーク光強度を
工．、ν。を入射光波長、ν７をラマンシフト、Ｃを光
ファイバー中の光速、ｋをボルツマン定数、ｈをブラン
ク定数とすると、工．とＩ８の比は ・ ・ （１） で表わされる。上式において、 八＝（ν０＋ν．）’ ／ （νｏ−ｖＲ）４として両
辺の自然対数をとると、 ｈｃｙ真 ｉｎ（Ｉ ． ／Ｉ ． ） ＝１ｎＡ− −− ・・
（ｉｋＴ となり、左辺は絶対温度Ｔのみの関数となる。
まれるストークス光と反ストークス光は光学フィルター
等の分光器１６で分離されて、各々光電変換器１７．
１８で検出される．更に増幅器１９． ２０で増幅され
た後、信号処理部２ｌで平均化処理あるいはストークス
光と反ストークス光の強度比から温度分布を算出する等
の処理がなされる。ストークス光と反ストークス光の強
度比が絶対温度のみの関数であることは従来から知られ
ていた．ストークス光強度を工．、反ストーク光強度を
工．、ν。を入射光波長、ν７をラマンシフト、Ｃを光
ファイバー中の光速、ｋをボルツマン定数、ｈをブラン
ク定数とすると、工．とＩ８の比は ・ ・ （１） で表わされる。上式において、 八＝（ν０＋ν．）’ ／ （νｏ−ｖＲ）４として両
辺の自然対数をとると、 ｈｃｙ真 ｉｎ（Ｉ ． ／Ｉ ． ） ＝１ｎＡ− −− ・・
（ｉｋＴ となり、左辺は絶対温度Ｔのみの関数となる。
従って、反ストークス光とストークス光の強度比を求め
ることにより絶対温度の測定が可能である。従来は、反
ストークス光とストークス光の二種類の検出光の出力電
気信号ｖａ ．Ｖ＊の比をとり、これが１．／Ｉ．に等
しいとして（２）式に代入し温度を検出していた。
ることにより絶対温度の測定が可能である。従来は、反
ストークス光とストークス光の二種類の検出光の出力電
気信号ｖａ ．Ｖ＊の比をとり、これが１．／Ｉ．に等
しいとして（２）式に代入し温度を検出していた。
［発明の解決しようとする課題］
従来技術において、検出系は、ストークス光と反ストー
クス光の二種類の独立した検出器（光電変換器）と増幅
器から構成されており、各々は互いに異なるドリフトが
生じる。その結果、ドリフトの生じた出力電気信号比Ｖ
．′／ｖ１はもはや反ストークス光とストークス光の真
の強度比には等しくなくなり、計測結果にエラーを生じ
ることになる． ［作用］ 本発明は、次のような方法によりドリフトを補償する。
クス光の二種類の独立した検出器（光電変換器）と増幅
器から構成されており、各々は互いに異なるドリフトが
生じる。その結果、ドリフトの生じた出力電気信号比Ｖ
．′／ｖ１はもはや反ストークス光とストークス光の真
の強度比には等しくなくなり、計測結果にエラーを生じ
ることになる． ［作用］ 本発明は、次のような方法によりドリフトを補償する。
理想状態での検出系の出力信号（真の値）をＶ ＠ ％
Ｖ Ｂとし、ドリフト後の出力信号なｖａ’、ｖ１と
する６ Ｉ ａ ／ Ｉ ｓ ＝Ｖａ ／Ｖｍ ＝ ｇｄ（ｖａ
’／Ｖｍ’ ）・ ・ ・ ・ （３） （２）式に代入して、 ｔｌｃ’Ｌ’＊ １ ｉｎｃｄ ＋ｌｎ（ ｖａ’／ｖｍ’） ＝１ｎＡ＋ｋ
ＴＴ・ ・ ・ ・ （４） ・ ・ ・ ・ （５） 即ち、εｄは距離にも温度にも依存しない、いわゆるオ
フセットエラーとして全測定領域のに一様に影響する。
Ｖ Ｂとし、ドリフト後の出力信号なｖａ’、ｖ１と
する６ Ｉ ａ ／ Ｉ ｓ ＝Ｖａ ／Ｖｍ ＝ ｇｄ（ｖａ
’／Ｖｍ’ ）・ ・ ・ ・ （３） （２）式に代入して、 ｔｌｃ’Ｌ’＊ １ ｉｎｃｄ ＋ｌｎ（ ｖａ’／ｖｍ’） ＝１ｎＡ＋ｋ
ＴＴ・ ・ ・ ・ （４） ・ ・ ・ ・ （５） 即ち、εｄは距離にも温度にも依存しない、いわゆるオ
フセットエラーとして全測定領域のに一様に影響する。
そこで被測定光ファイバーの一部を校正部として、この
部分のファイバー温度を温度センサーで測定し、参照す
ることにより全測定領域のオフセットを補償する。
部分のファイバー温度を温度センサーで測定し、参照す
ることにより全測定領域のオフセットを補償する。
［実施例］
第１図は実施例のブロック図であり、光源部ｌからレー
ザパルスは２の方向性結合器により被測定光ファイバー
６に入射される。３，４は校正用光ファイバー３と温度
センサー４からなる校正部であり、この部分の４度は例
えば、白金測温体、半導体トランスデューサー、サーミ
スタ等の温度センサー４によって同時に計測されている
。この校正用光ファイバー３は実際に測定に供される被
測定光ファイバー６とＦＣコネクタ等の接続部５で直列
に接続されている。
ザパルスは２の方向性結合器により被測定光ファイバー
６に入射される。３，４は校正用光ファイバー３と温度
センサー４からなる校正部であり、この部分の４度は例
えば、白金測温体、半導体トランスデューサー、サーミ
スタ等の温度センサー４によって同時に計測されている
。この校正用光ファイバー３は実際に測定に供される被
測定光ファイバー６とＦＣコネクタ等の接続部５で直列
に接続されている。
校正用光ファイバー３の長さは、距離分解能１〜ｌｏｍ
の２．５倍以上の長さがあれば良く、２．５倍より小・
さいと測定精度の点で不十分である。
の２．５倍以上の長さがあれば良く、２．５倍より小・
さいと測定精度の点で不十分である。
入射されたレーザパルスにより発生した後方散乱光は、
光方向性結合器２を再び通って測定装置へ導かれる。測
定装置は分光器７、光電変換器８，９、増幅器１０，
１１、信号処理部ｌ２で構成されており、ストークス光
と反ストークス光が分離され、電気信号に変換される．
信号処理部１２では、Ｓ／Ｎ比を改善するアベレージン
グの後、ストークス信号と反ストークス信号の比をとり
、温度に換算する処理が行なわれる。この時、校正部の
温度が温度センサー４で測定した温度に等しくなるよう
に全領域のオフセット値を調整する。
光方向性結合器２を再び通って測定装置へ導かれる。測
定装置は分光器７、光電変換器８，９、増幅器１０，
１１、信号処理部ｌ２で構成されており、ストークス光
と反ストークス光が分離され、電気信号に変換される．
信号処理部１２では、Ｓ／Ｎ比を改善するアベレージン
グの後、ストークス信号と反ストークス信号の比をとり
、温度に換算する処理が行なわれる。この時、校正部の
温度が温度センサー４で測定した温度に等しくなるよう
に全領域のオフセット値を調整する。
［発明の効果］
本発明は、測定装置自体の精度および安定性を高めるこ
となしに、簡易な手段でドリフトエラーを低減させると
いう優れた効果を有する．
となしに、簡易な手段でドリフトエラーを低減させると
いう優れた効果を有する．
第１図は本発明の実施例を示すブロック図であり、第２
図は従来例を示すブロック図である。 ３・ ４・ ６・ １２・ ・校正用光ファイバー ・温度センサー ・被測定光ファイバー ・信号処理部
図は従来例を示すブロック図である。 ３・ ４・ ６・ １２・ ・校正用光ファイバー ・温度センサー ・被測定光ファイバー ・信号処理部
Claims (2)
- （１）被測定光フアイバーへレーザパルスを入射する光
源部と、被測定光ファイバーからのラマン散乱光を測定
装置へ光路変換する光方向性結合器と、該ラマン散乱光
に含まれるストークス光と反ストークス光の強度比から
被測定光ファイバーの温度分布を測定する測定装置とか
らなる分布型光ファイバー温度センサーにおいて、該被
測定光ファイバーの１部にその温度から絶対的温度分布
を測定する校正部を設け、該校正部に温度センサーを配
置したことを特徴とする分布型光ファイバー温度センサ
ー。 - （２）その一部に温度センサーを設けた被測定光ファイ
バーへ光源部より発振したレーザパルスを入射し、該被
測定光ファイバーからのラマン散乱光を光方向性結合器
により測定装置へ導光し、該測定装置によって該ラマン
散乱光に含まれるストークス光と反ストークス光の強度
比から被測定光ファイバーの温度分布を測定する温度測
定方法において、該温度センサーが設けられた部分を校
正部とし、該校正部のストークス光と反ストークス光の
強度比と、他の部分のストークス光と反ストークス光の
強度比を比較することにより被測定光ファイバーの絶対
的温度分布を測定することを特徴とする温度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1155786A JPH0321837A (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 分布型光ファイバー温度センサーおよび温度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1155786A JPH0321837A (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 分布型光ファイバー温度センサーおよび温度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0321837A true JPH0321837A (ja) | 1991-01-30 |
Family
ID=15613391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1155786A Pending JPH0321837A (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 分布型光ファイバー温度センサーおよび温度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0321837A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05180704A (ja) * | 1992-01-07 | 1993-07-23 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 光ファイバを利用した温度分布測定方法 |
| US8794828B1 (en) * | 2013-07-19 | 2014-08-05 | Beijing Information Science & Technology University | Method for measuring temperature of object using longitudinal mode output of short cavity fiber laser |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01126522A (ja) * | 1987-11-12 | 1989-05-18 | Hitachi Cable Ltd | 光ファイバ線状温度分布測定システム |
| JPH02145933A (ja) * | 1988-11-28 | 1990-06-05 | Hitachi Cable Ltd | 光ファイバ線状温度分布測定装置 |
-
1989
- 1989-06-20 JP JP1155786A patent/JPH0321837A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01126522A (ja) * | 1987-11-12 | 1989-05-18 | Hitachi Cable Ltd | 光ファイバ線状温度分布測定システム |
| JPH02145933A (ja) * | 1988-11-28 | 1990-06-05 | Hitachi Cable Ltd | 光ファイバ線状温度分布測定装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05180704A (ja) * | 1992-01-07 | 1993-07-23 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 光ファイバを利用した温度分布測定方法 |
| US8794828B1 (en) * | 2013-07-19 | 2014-08-05 | Beijing Information Science & Technology University | Method for measuring temperature of object using longitudinal mode output of short cavity fiber laser |
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