JPH03223632A - 光パルス試験器 - 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］ 本発明は分布型光ファイバー温度センサ等の光パルス試
験器に関するものである。

［従来の技術］ 光ファイバーの温度分布、破断点等を０ＴＤＲ法により
測定する光パルス試験器の１種である分布型光ファイバ
ー温度センサは、接続する被測定光ファイバー自体なセ
ンサ体とし、その長手方向の温度分布をリアルタイムに
検出するものである。その原理は一種の０ＴＤＲであり
、センサとして用いる被測定光ファイバーにレーザパル
スを入射し、その伝搬に伴いファイバー各点で発生する
ラマン散乱現象を捕捉し、ストークス光強度と反ストー
クス光強度の比が温度の関数であることと、パルス入射
から、ラマン散乱光検出迄の遅れ時間が距離の情報であ
ることを利用し、距離と温度のデータを得るものである
。

従来の分布型光ファイバー温度センサのブロック図を第
３図に示す。

ＬＤ等の光源部１３から発振したレーザパルスは、光フ
ァイバーカプラーや音響光学素子等の光方向性結合器１
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１５からのラマン敗乱光の一部は逆戻り
して光方向性結合器１４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。ラマン敗乱光に含
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Ｊ６で分離されて、各々光電変換器１７．１
８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２１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１品度分布を算出する等の
処理がなされる。

そのセンサ用の被測定光ファイバーは素線がガラスであ
り、特に通信用ファイバーの場合、石英系ガラスであり
、原理的には液体ヘリウム温度（４，２Ｋ）といった極
低温から１０００℃以上の高温まで温度測定可能と考え
られるが、ガラス素線の状態では強度、信頼性の点で実
用不能である。そこで従来、通信用ファイバーと全く同
様の保護処理を行なっていた。即ち、素線上にジノコン
樹脂をバッファ層として使用し、ナイロン、ＥＴＦＥと
いった樹脂で被覆していた（芯線と呼ばれる）、更に、
一般的に使用するためには、ケブラー等のテンションメ
ンバで補強し、ＰｖＣシースで保護をしている（コード
と呼ばれる）。この様な実用ファイバーでは被覆材の耐
熱性から、高温側の環境温度として、１００℃程度が限
界である。

又、低温側では、被覆材の冷却収縮により、ガラス素線
にマイクロベンディングが発生し、それによる伝送損失
が顕著に現われ、−２０℃程度が実用使用環境の下限で
ある。

［発明の解決しようとする問題点］ 本発明の目的は５広い温度範囲で使用可能なポリイミド
樹脂被覆ファイバーあるいはその強度を上げる耐熱性細
管を用い実用敷設可能とし、超低温及び高温環境の温度
分布測定可能な光パルス試験器を提供するものである。

Ｅ問題点を解決するための手段］ 本発明は、被測定光ファイバーヘ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戻り光を測定装
置へ光路変換する光方向性結合器と、該戻り光を検出し
被測定光ファイバーの温度分布等の物理量を測定する測
定装置とからなる光パルス試験器において、該被測定光
ファイバーは素線をポリイミド樹脂で被覆してなること
を特徴とする光パルス試験器を提供するものである。

本発明の光パルス試験器に用いるセンサ用被測定光ファ
イバーの断面図を第１図に示す。ｌはガラス素線、２は
ポリイミド樹脂層、３は空隙、４は保護用の金属細管を
示す。金属細管４は使用しなくても素線のままでも低温
で低損失に測定できるが、強度の点で用いた方が好まし
い。ガラス素線としては、コア径１０μｍ、クラツド径
１２５μｍの３Ｍファイバー、コア径５０μｍ、クラツ
ド径１２５μｍ、コア径１００μｍ、クラツド径１４０
μｍのＧＩファイバーを代表例とするあらゆるガラスフ
ァイバーで良い。

又、素線の温度が可能な限り速やかに、外部環境の温度
と等しくなる様な構成が望ましく、空隙は可能な限り狭
く、かつ、金属細管は熱伝導性の良い材質を用いるのが
望ましい。例えば銅、金、アルミニウム、更には合金で
も良い。

又、その他の金属でも肉厚を薄くすることにより、使用
可能である。耐熱性細管は金属、フッ素樹脂、シリコン
樹脂、ガラス、セラミック等が使用できるが、金属が伝
熱性が良くまた耐熱性も高いので好ましい。

［作　用Ｊ 本発明において、金属細管等の耐熱性細管がセンサ用被
測定光ファイバーを保護し、その強度を保証し、実使用
においても金属細管は針金を扱うのと同等の容易さで敷
設が可能となる。

［実施例］ （実施例１） コア径１００μｍ、クラツド径１４０μｍの石英系ＧＩ
ファイバーにポリイミド樹脂を厚み５０μｍ被覆し、更
に内径０．８＋＋ｏｎ　、外径１，２闘のステンレス（
ＳＵＳ３０４）の細管に挿入し、保護した被測定光ファ
イバーを使用した場合の温度分布測定の測定データを第
２図に示す。

光源からの距離が約６０〜１３０　ｒｒ：の部分に温度
が約−１００℃の低温部があり、また距離的２６０〜３
４０ｍの部分には温度が約２００℃の高温部があるが、
従来このような−１００℃の低温状態から２００℃の高
温状態の気体、液体、固体等の温度を、光ファイバーな
センサとしたｌ）Ｔ　Ｄ　ＩＩ法で測定不能であったも
のが、本発明により高い信頼性をもって可能となった。

また、本発明の光パルス試験器の基本構成は第３図と同
様であり、光ファイバー１５を上述の構成としたもので
ある。

（実施例２） 実施例１のステンレスの細管の代わりにセラミックスの
細管を用いて、実施例１と同様にして分布型光ファイバ
ー温度センサを作成したところ、実施例１と同様に効果
が得もｉ］た。

［発明の効果］ 不発明け、光ファイバーが低温及び高温の外界に直接触
ｔすることなく、外界から隔離できるので高い信頼性を
もって測定でき、外力による破断の可能性をも軽減する
という優れた効果を有する。更に、液中、気体中に光フ
ァイバーを設置可能にする。

また、測定可能な温度は、液体窒素温度の７７Ｋから３
００〜３５０℃まで可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明の実施例を示し５、第１図は被
測定光ファイバーの断面図であり、第２図は一１０１′
Ｎ“”Ｃ，−＝　２００℃の低温部から高温部までを測
定したデータのグラフであり、第３図は従来の分布型光
ファイバー温度センサのプロ・ツク図である。 ｌ・・・ガラス素線　　　２・・・ポリイミド樹脂３・
・・空隙　　　　　　４・・・金属細管第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定光ファ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戻り光を測定装置へ
   光路変換する光方向性結合器と、該戻り光を検出し被測
   定光ファイバーの温度分布等の物理量を測定する測定装
   置とからなる光パルス試験器において、該被測定光ファ
   イバーは素線をポリイミド樹脂で被覆してなることを特
   徴とする光パルス試験器。
2. （２）該被測定光ファイバーは素線をポリイミド樹脂で
   被覆し、さらに該素線を耐熱性細管内に挿入してなる請
   求項１記載の光パルス試験器。
3. （３）請求項１又２いずれか１項記載の光パルス試験器
   を用いた分布型光ファイバー温度センサ。