JPH0354769B2 - - Google Patents
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- JPH0354769B2 JPH0354769B2 JP59188028A JP18802884A JPH0354769B2 JP H0354769 B2 JPH0354769 B2 JP H0354769B2 JP 59188028 A JP59188028 A JP 59188028A JP 18802884 A JP18802884 A JP 18802884A JP H0354769 B2 JPH0354769 B2 JP H0354769B2
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- Japan
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- optical fiber
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- sensor
- fiber sensor
- core
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- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/32—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/16—Special arrangements for conducting heat from the object to the sensitive element
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は、温度の測定に好適に用いられる光
フアイバセンサに関する。
フアイバセンサに関する。
「従来技術およびその問題点」
光フアイバ中に光を伝搬せしめると、伝搬する
光は光フアイバ中でレーリー散乱を受ける。この
レーリー散乱の強度は温度に依存するので、光フ
アイバにパルス光を入射せしめ、光フアイバの各
部分でレーリー散乱されて入射端側に散乱されて
戻つて来るレーリー後方散乱光を測定することに
よつて、光フアイバの長さ方向の温度分布を知る
ことができる。この性質を利用した温度分布測定
用の光フアイバセンサは、光フアイバの長さ方向
に沿つて温度の分布を測定できる特徴がある。
光は光フアイバ中でレーリー散乱を受ける。この
レーリー散乱の強度は温度に依存するので、光フ
アイバにパルス光を入射せしめ、光フアイバの各
部分でレーリー散乱されて入射端側に散乱されて
戻つて来るレーリー後方散乱光を測定することに
よつて、光フアイバの長さ方向の温度分布を知る
ことができる。この性質を利用した温度分布測定
用の光フアイバセンサは、光フアイバの長さ方向
に沿つて温度の分布を測定できる特徴がある。
ところが、光フアイバ中を光が伝搬する速度は
約5ns／ｍと高速であるため、この種の光フアイ
バセンサは、たとえパルス幅10nsのパルス光が入
射されたとしても、入射光は2mの幅で光フアイ
バ中を進行するので光フアイバの長さ方向に温度
の分布を識別する分解能は2mが限度となる。こ
のため、この種の光フアイバセンサには、温度の
分布を精度良く測定できない不満があつた。
約5ns／ｍと高速であるため、この種の光フアイ
バセンサは、たとえパルス幅10nsのパルス光が入
射されたとしても、入射光は2mの幅で光フアイ
バ中を進行するので光フアイバの長さ方向に温度
の分布を識別する分解能は2mが限度となる。こ
のため、この種の光フアイバセンサには、温度の
分布を精度良く測定できない不満があつた。
「発明の目的」
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
温度の分布を精度良く測定することができる光フ
アイバセンサを提供することを目的とする。
温度の分布を精度良く測定することができる光フ
アイバセンサを提供することを目的とする。
「問題点を解決するための手段」
この発明は、円柱状あるいは管状の芯部材と、
この芯部材の外周に巻回された光フアイバと、こ
の光フアイバが巻回された芯部材を収容する管状
の外筒部材とからなり、この外筒部材と上記芯部
材との間の空間を減圧あるいは真空状態とするこ
とにより上記問題点の解決を図るものである。
この芯部材の外周に巻回された光フアイバと、こ
の光フアイバが巻回された芯部材を収容する管状
の外筒部材とからなり、この外筒部材と上記芯部
材との間の空間を減圧あるいは真空状態とするこ
とにより上記問題点の解決を図るものである。
「作用」
この発明の光フアイバセンサにあつては、温度
測定に直接係わる光フアイバを芯部材に巻回した
ので、センサの所定の区画に長尺の光フアイバを
集積して収容した状態となる。従つて、光フアイ
バの長さ方向に沿う分解能が粗くてもセンサとし
ては細かい間隔で温度の分布を観測することがで
きることとなり、温度分布を精度良く測定できる
センサとなる。
測定に直接係わる光フアイバを芯部材に巻回した
ので、センサの所定の区画に長尺の光フアイバを
集積して収容した状態となる。従つて、光フアイ
バの長さ方向に沿う分解能が粗くてもセンサとし
ては細かい間隔で温度の分布を観測することがで
きることとなり、温度分布を精度良く測定できる
センサとなる。
また、この発明の光フアイバセンサは、光フア
イバが、外筒部材と芯部材とにより形成された空
間に減圧あるいは真空状態で封入されているの
で、光フアイバが水分等により侵されることがな
く、光フアイバは不活性な状態に保たれている。
従つて、芯部材に巻き付けられて曲げ応力を受け
るうえに高温にさらされるため、表面傷が生長し
破断し易い状態にある光フアイバの劣化は長期間
防止されており、これにより、この発明の光フア
イバセンサは長寿命のものとなる。
イバが、外筒部材と芯部材とにより形成された空
間に減圧あるいは真空状態で封入されているの
で、光フアイバが水分等により侵されることがな
く、光フアイバは不活性な状態に保たれている。
従つて、芯部材に巻き付けられて曲げ応力を受け
るうえに高温にさらされるため、表面傷が生長し
破断し易い状態にある光フアイバの劣化は長期間
防止されており、これにより、この発明の光フア
イバセンサは長寿命のものとなる。
「実施例」
第１図は、この発明の光フアイバセンサの一実
施例を示すもので、図中符号１は芯部材である。
芯部材１は円柱状あるいは管状のもので、この例
にあつては円柱状とされている。また、この芯部
材１は、アルミニウム、ステンレス鋼等の熱伝導
性の良好な金属により形成されている。この芯部
材１の外周には光フアイバ２が一層に巻回されて
いる。この光フアイバ２は、コアとクラツドから
なるフアイバ裸線に、一次被覆が施されたものが
好適に用いられ、特に一次被覆がアルミニウム等
の金属により形成されている金属コート光フアイ
バが、フアイバ裸線に外部の熱が良好に伝わる点
で好ましい。また、フアイバ裸線としては、コ
ア、クラツドが共に石英からなる通常の光フアイ
バ裸線の他に、石英パイプ中にコアとなる液体が
封入された液体コア光フアイバ裸線等が用いられ
る。
施例を示すもので、図中符号１は芯部材である。
芯部材１は円柱状あるいは管状のもので、この例
にあつては円柱状とされている。また、この芯部
材１は、アルミニウム、ステンレス鋼等の熱伝導
性の良好な金属により形成されている。この芯部
材１の外周には光フアイバ２が一層に巻回されて
いる。この光フアイバ２は、コアとクラツドから
なるフアイバ裸線に、一次被覆が施されたものが
好適に用いられ、特に一次被覆がアルミニウム等
の金属により形成されている金属コート光フアイ
バが、フアイバ裸線に外部の熱が良好に伝わる点
で好ましい。また、フアイバ裸線としては、コ
ア、クラツドが共に石英からなる通常の光フアイ
バ裸線の他に、石英パイプ中にコアとなる液体が
封入された液体コア光フアイバ裸線等が用いられ
る。
この光フアイバ２を巻回するピツチと、上記芯
部材１の外径は、この光フアイバセンサの温度分
布の測定精度に直接係わる。つまり、光フアイバ
２の長さ方向の分解能に相当する長さの光フアイ
バ２が巻回された芯部材１の幅が、この光フアイ
バセンサの温度分布測定精度になるので、光フア
イバ２を巻回するピツチおよび芯部材１の外径
は、所望するセンサの精度を勘案して定められ
る。
部材１の外径は、この光フアイバセンサの温度分
布の測定精度に直接係わる。つまり、光フアイバ
２の長さ方向の分解能に相当する長さの光フアイ
バ２が巻回された芯部材１の幅が、この光フアイ
バセンサの温度分布測定精度になるので、光フア
イバ２を巻回するピツチおよび芯部材１の外径
は、所望するセンサの精度を勘案して定められ
る。
このような光フアイバ２が巻回された芯部材１
は、外筒部材３に収容されている。この外筒部材
３は、アルミニウム、ステンレス鋼等の熱伝導性
の良い金属で形成されており、その内径は、芯部
材１に巻回された光フアイバの外周にできるだけ
隙間なく嵌り合うように定められる。また、外筒
部材３の肉厚は、後述するようにこの外筒部材３
と芯部材１との間の空間が真空状態あるいは減圧
状態とされた時、外部の圧力ににより変形するこ
とがないように定められる。この外筒部材３は、
両端部を蓋体４，４により閉じられており、その
一方の蓋体４からは、上記芯部材１に巻回された
光フアイバ２の一端が引き出されている。この光
フアイバ２が引き出された部分は、アルミハンダ
などを用いたろう付け等により気密に封止されて
いる。また、外筒部材３には、この外筒部材３と
上記芯部材１との間の空間５の空気を排気するた
めの排気管６が設けられている。この排気管６に
は、さらに、これを封止するためのバルブ７が設
けられている。そして、この光フアイバセンサの
空間５は、排気管６とバルブ７とを介して排気さ
れ、10-3Torr以下の減圧状態あるいは真空状態
とされている。
は、外筒部材３に収容されている。この外筒部材
３は、アルミニウム、ステンレス鋼等の熱伝導性
の良い金属で形成されており、その内径は、芯部
材１に巻回された光フアイバの外周にできるだけ
隙間なく嵌り合うように定められる。また、外筒
部材３の肉厚は、後述するようにこの外筒部材３
と芯部材１との間の空間が真空状態あるいは減圧
状態とされた時、外部の圧力ににより変形するこ
とがないように定められる。この外筒部材３は、
両端部を蓋体４，４により閉じられており、その
一方の蓋体４からは、上記芯部材１に巻回された
光フアイバ２の一端が引き出されている。この光
フアイバ２が引き出された部分は、アルミハンダ
などを用いたろう付け等により気密に封止されて
いる。また、外筒部材３には、この外筒部材３と
上記芯部材１との間の空間５の空気を排気するた
めの排気管６が設けられている。この排気管６に
は、さらに、これを封止するためのバルブ７が設
けられている。そして、この光フアイバセンサの
空間５は、排気管６とバルブ７とを介して排気さ
れ、10-3Torr以下の減圧状態あるいは真空状態
とされている。
このような光フアイバセンサにあつては、芯部
材１に光フアイバ２を巻回したので、光フアイバ
センサには長尺の光フアイバ２が収容されてい
る。よつて、光フアイバ２の長さ方向に対する分
解能は粗くとも、光フアイバセンサの長さ方向に
対しては、細かいピツチで温度分布を観測できる
ことになり、この光フアイバセンサは温度の分布
測定を精度良く行うことのできるものとなる。
材１に光フアイバ２を巻回したので、光フアイバ
センサには長尺の光フアイバ２が収容されてい
る。よつて、光フアイバ２の長さ方向に対する分
解能は粗くとも、光フアイバセンサの長さ方向に
対しては、細かいピツチで温度分布を観測できる
ことになり、この光フアイバセンサは温度の分布
測定を精度良く行うことのできるものとなる。
また、この光フアイバセンサの光フアイバ２に
は曲げ応力が加わつているうえ、センサ使用時に
光フアイバ２は高温状態におかれるので、この点
からは光フアイバ２は表面傷の生長し易い、つま
り破断し易い状態にある。しかしこの光フアイバ
２は、芯部材１と外筒部材３との間の空間５に真
空あるいは減圧状態で気密に封入されているの
で、光フアイバ２の石英からなる裸線にこれを劣
化させる水分等が作用することはなく、光フアイ
バは不活性な雰囲気下におかれている。従つて、
この光フアイバセンサの光フアイバ２の劣化は長
期間防止され、この光フアイバセンサは長期間の
使用に耐えるものとなる。
は曲げ応力が加わつているうえ、センサ使用時に
光フアイバ２は高温状態におかれるので、この点
からは光フアイバ２は表面傷の生長し易い、つま
り破断し易い状態にある。しかしこの光フアイバ
２は、芯部材１と外筒部材３との間の空間５に真
空あるいは減圧状態で気密に封入されているの
で、光フアイバ２の石英からなる裸線にこれを劣
化させる水分等が作用することはなく、光フアイ
バは不活性な雰囲気下におかれている。従つて、
この光フアイバセンサの光フアイバ２の劣化は長
期間防止され、この光フアイバセンサは長期間の
使用に耐えるものとなる。
「実験例 １」
第１図に示した光フアイバセンサを試作して、
反応槽の温度と反応槽が設置された室内の温度と
を同時に測定した。
反応槽の温度と反応槽が設置された室内の温度と
を同時に測定した。
試作した光フアイバセンサの仕様を次に示す。
● 芯部材１の形状、外径40mmの円柱状
● 〃 材質、 アルミニウム
● 光フアイバ２のコアの径、 80μm
● 光フアイバ２のクラツドの外径、125μm
● 一次被覆層を形成する金属、アルミニウムの
外径、170μm ● 〃 の比屈折率差、2.0％ ● 外筒部材３の内径、41mm ● 〃 外径、52mm ● 〃 材質、アルミニウム ● 空間５の圧力、10-5Torr 光フアイバ２の芯部材１への巻き付けは、１cm
当り６回とし、約400mの光フアイバ２を約５ｍ
の芯部材１へ巻き付けた。
外径、170μm ● 〃 の比屈折率差、2.0％ ● 外筒部材３の内径、41mm ● 〃 外径、52mm ● 〃 材質、アルミニウム ● 空間５の圧力、10-5Torr 光フアイバ２の芯部材１への巻き付けは、１cm
当り６回とし、約400mの光フアイバ２を約５ｍ
の芯部材１へ巻き付けた。
光フアイバセンサに入射するパルス光には、パ
ルス幅10ns、波長0.9μm、パルス繰返し1kHzのも
のを用いた。
ルス幅10ns、波長0.9μm、パルス繰返し1kHzのも
のを用いた。
光フアイバセンサの先端部250cmを深さ４ｍの
反応槽に浸漬して、これに上記パルス光を入射
し、得られた後方散乱光の強度を測定したところ
第２図に示した結果を得た。その際、室温は25℃
とし、反応槽の温度は25℃〜250℃まで変化させ
た。
反応槽に浸漬して、これに上記パルス光を入射
し、得られた後方散乱光の強度を測定したところ
第２図に示した結果を得た。その際、室温は25℃
とし、反応槽の温度は25℃〜250℃まで変化させ
た。
第２図に示したグラフからわかるように、反応
槽の温度が上昇すると、反応槽に浸漬された部分
から伝搬されてくる後方散乱光の強度は減少す
る。また、光フアイバセンサの反応槽に浸漬され
た部分と室温部分との間に生じた段差ａは、その
幅が光フアイバの長さに換算すると約2mに相当
し、これは光フアイバセンサの長さの約３cmに相
当した。この段差の位置は光フアイバセンサの先
端から250±1.5cmの位置に生じていた。この結果
から、この光フアイバセンサは、温度の分布を精
度良く測定し得るものであることが確認できた。
槽の温度が上昇すると、反応槽に浸漬された部分
から伝搬されてくる後方散乱光の強度は減少す
る。また、光フアイバセンサの反応槽に浸漬され
た部分と室温部分との間に生じた段差ａは、その
幅が光フアイバの長さに換算すると約2mに相当
し、これは光フアイバセンサの長さの約３cmに相
当した。この段差の位置は光フアイバセンサの先
端から250±1.5cmの位置に生じていた。この結果
から、この光フアイバセンサは、温度の分布を精
度良く測定し得るものであることが確認できた。
「実験例 ２」
実験例１と同様の光フアイバセンサを、液体コ
ア光フアイバを用いて作成した。この液体コア光
フアイバは、外径250μm、内径150μmの石英パイ
プの中空部にαブロムナフタリンが充填され、外
周にアルミニウムが被覆されたもので、150℃ま
で測定することができる。
ア光フアイバを用いて作成した。この液体コア光
フアイバは、外径250μm、内径150μmの石英パイ
プの中空部にαブロムナフタリンが充填され、外
周にアルミニウムが被覆されたもので、150℃ま
で測定することができる。
この光フアイバセンサを用いて実験例１と同様
の試験を行つたところ、このものも約３cm程度の
精度で温度分布を測定できることが確認できた。
の試験を行つたところ、このものも約３cm程度の
精度で温度分布を測定できることが確認できた。
「発明の効果」
以上説明したように、この発明の光フアイバセ
ンサは、円柱状あるいは管状の芯部材と、この芯
部材の外周に巻回された光フアイバと、この光フ
アイバが巻回された芯部材を収容する管状の外筒
部材とからなり、この外筒部材と上記芯部材との
間の空間を減圧あるいは真空状態としたので、温
度測定に直接係わる光フアイバが長距離センサの
短い距離の間に収容されている。従つて、光フア
イバ中を伝搬する光の速度が高速であることに起
因して光フアイバの長さ方向への測定精度の粗く
とも、センサの所定の区画に長尺の光フアイバを
集積して収容しているから、センサとしては細か
い精度が達成でき、この光フアイバセンサは、温
度の分布を細かい精度で測定し得るものとなる。
ンサは、円柱状あるいは管状の芯部材と、この芯
部材の外周に巻回された光フアイバと、この光フ
アイバが巻回された芯部材を収容する管状の外筒
部材とからなり、この外筒部材と上記芯部材との
間の空間を減圧あるいは真空状態としたので、温
度測定に直接係わる光フアイバが長距離センサの
短い距離の間に収容されている。従つて、光フア
イバ中を伝搬する光の速度が高速であることに起
因して光フアイバの長さ方向への測定精度の粗く
とも、センサの所定の区画に長尺の光フアイバを
集積して収容しているから、センサとしては細か
い精度が達成でき、この光フアイバセンサは、温
度の分布を細かい精度で測定し得るものとなる。
また、この光フアイバセンサは、光フアイバが
芯部材と外筒部材との間の空間に減圧あるいは真
空状態で封入され保護されているので、光フアイ
バの劣化が長期に渡り防止されており、従つてこ
の光フアイバセンサは耐用期間の長いものとな
る。
芯部材と外筒部材との間の空間に減圧あるいは真
空状態で封入され保護されているので、光フアイ
バの劣化が長期に渡り防止されており、従つてこ
の光フアイバセンサは耐用期間の長いものとな
る。
第１図はこの発明の光フアイバセンサの一実施
例を示す一部断面視した斜視図、第２図はこの発
明の光フアイバセンサの精度を確認する実験の際
に得られた後方散乱光の強度と伝搬時間、光フア
イバ長さおよび光フアイバセンサの長さの関係を
示すグラフである。 図において、１：芯部材、２：光フアイバ、
３：外筒部材、５：空間、６：排気管。
例を示す一部断面視した斜視図、第２図はこの発
明の光フアイバセンサの精度を確認する実験の際
に得られた後方散乱光の強度と伝搬時間、光フア
イバ長さおよび光フアイバセンサの長さの関係を
示すグラフである。 図において、１：芯部材、２：光フアイバ、
３：外筒部材、５：空間、６：排気管。
Claims (1)
- １ 円柱状あるいは管状の芯部材と、この芯部材
の外周に巻回された光フアイバと、この光フアイ
バが巻回された芯部材を収容する管状の外筒部材
とからなり、この外筒部材と上記芯部材との間の
空間を減圧あるいは真空状態としたことを特徴と
する光フアイバセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59188028A JPS6166134A (ja) | 1984-09-10 | 1984-09-10 | 光フアイバセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59188028A JPS6166134A (ja) | 1984-09-10 | 1984-09-10 | 光フアイバセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6166134A JPS6166134A (ja) | 1986-04-04 |
| JPH0354769B2 true JPH0354769B2 (ja) | 1991-08-21 |
Family
ID=16216396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59188028A Granted JPS6166134A (ja) | 1984-09-10 | 1984-09-10 | 光フアイバセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6166134A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140009270A (ko) * | 2011-03-04 | 2014-01-22 | 토호 케미컬 엔지니어링 앤드 컨스트럭션 가부시키가이샤 | 유기 용매의 제거 방법 및 제거 장치 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0210232A (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光ファイバセンサ |
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1984
- 1984-09-10 JP JP59188028A patent/JPS6166134A/ja active Granted
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6166134A (ja) | 1986-04-04 |
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