JPS59230129A - 反射型光フアイバ温度測定装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明（ｄ、反射型光ファイバｌ都度測定装置、特に光
フアイバを使用して温度測定を行う装置に関する。

従来技術 被測定個所に配置されたセッサファイバにレーザ光を供
給し、前記レーザ光とセンサファイバからの反射光とを
混合して干渉光を発生し、干渉光の干渉縞移動量を検出
することにより、被測定個所の温度を測定する光フアイ
バ温度測定の原理は周知である。

すなわち、光コアイノ−りを通過する光の位相速度は、
光ファイバの温度変化に従って変化する。これは主とし
て光ファイバのコアの屈折率が温度によって変化するか
らである。従って、所定長さの光ファイバを伝搬した光
の位相は、温度によって変化することとなる。この光フ
ァイバを伝搬した光と伝搬していない参照光とを混合す
ることによって干渉光が発生するので、温度変化量を干
渉１１＋の移動量として表わすことができる。そして、
干渉縞の移動量は２個の光・電気変換検出器によって検
出することができ、その移動量から九ファイバが配置さ
れた被測定個所の温度を測定することができる。

発明の目的 本発明の目的は、小型で操作性に優れ測定精度の高い反
射型光ファイバ温度測定装置を提供することにある。

発明の４１゛１成 −」で記目的を達成するために、本発明は、開放端に反
射膜が被覆されるセンサ部と該センサ部と一体的にＩ（
′６成されレーザ光源からのレーザ光をセンサ部へ供給
しかつセンサ部からの反射光を導く光伝送部とを有する
セッサ用光ファイバと、開放端に反射膜が被覆されレー
ザ光源からのレーザ光を反射膜へ供給しかつ反射膜から
の反射光を導く光伝送部を有する参照用光ファイバと、
前記各党ファイバからの反射光を混合して干渉光を発生
する１渉１１１部と、干渉Ｓｉ部からの干渉光を電気的
に検１１・１する検出部と、を含み、前記各党ファイバ
の光伝送部は互いに束ねられていることを特徴とする。

実施例 以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する。

第１図には、本発明に係る反射型光ファイバ温度測定装
置の概略構成が示され、第２図には、第１図で示される
装置のブロック構成が示されている。

第２図から明らかなように、本実施例装置は、レーザ光
１００を発生する光源部１０と、被測定個所に配置され
るセンサ部１２と、光源部１０からのレーザ光１００を
センサ部１２へ供給しかつセンサ部１２からの反射光１
０２．　１０４を伝送するケーブル部１４と、ケーブル
部１４からの各反射光１０２．１０４を混合して干渉光
１０６を発生する干渉計部］６と、干渉計部１６からの
干渉光１０６を電気的に検出する検出部１８　　・と、
を備えている。

上記光源部１０はｆ−Ｉｅ　Ｊｅ等のガスレーザ、半導
体レーザ等のレーザ光源２０を有し、レーザ光源２０か
らのレーザ光］００は干渉計部１６を介してケーブル部
１／Ｉ及びセンサ部１２へ供給される。

−」／こ−）記セ／す部１２ｄ、Ｊトーモート光ファイ
バ、定偏波）Ｌファイバ等のセッサ用光ファイバ２２の
一部（本実施例では長さＪｃｍ　）がらなり、該センサ
用九ツノ′イバ２２は被測定個所に配置されている。

七／す出光ファイバ２２は所定長からなシ、その開放端
には反射膜２１１が被損されておシ、センザ用光　　。

ノアイハ蔗に供給されだレーザ光１．００　ａは被測定
個所の１！１ｉ’ｒ度に尾、した位相速度でセッサ用光
ファイバ２２を通ノＩ、゛Ｍ　Ｌ、反射膜２／ｌにて反
射し、反射光１０２として内Ｏ・セッサ用光ファイバ２
２を逆方向に伝送さノ）る。。

史”　ｌｊ’ｌ　：、１２ク一プル部１・１は前記セン
サ用光ファイバ２２と一体的に構成される光伝送部２６
（本実施例でに１，１〈さＩ　ｍ、　）を有し、該Ｘ伝
送部２６はレーザ光団０、ｌをセンサ部１２へ（Ｊｔ給
しかつセンサ部１２がらの　　：反ｊ（１九１０２を干
渉ＩＴＩ部１０へ導くように構成されている。、　ｔ　
ｙこり一−ブル部１〕１は前記セッサ用光ファイバ２２
と同一部拐から成る参照用光ファイバ２８をイ１し、該
参照用光ファイバ２８の主要部をなす光伝送部３０の開
放端には反射ｊ模３２が被覆されており、レーザ光］０
０ｂは光伝送部３ｏにて反射膜３２へ供給され、また反
射ｊ摸３２からの反射光１０４は」−記光伝送部３゜に
て干渉計部ＪＧへ導かれる。

本発明において特徴的なことは、前記各党ファイバ２２
．２８の光伝送部２６．３０が互いに束ねられているこ
とである。両光ファイバ２２．２８の光伝送部２６．３
０を束ねる手段としては、等間隔で縛ったり、接着剤で
固着したり、ポリエチレン等の樹脂からなるチューブに
入れたシすることにより行われる。

このように両光ファイバ２２．２８の光伝送部２６．３
０を互いに束ねたことにより、後述するように、ケーブ
ル部１４での温度変化に基つく測定誤差を極めて小さく
することができる。

更に前記干渉計部１６は、前記各光ファイバ２２．２８
からの反射光１０２．　１０４を混合して干渉光１０６
を発生ずるだめに、半透鏡３４、全反射鏡３６及びレー
ザ用集光レンズ、セルフォックレンズ等の集光レンズ３
８．４０から構成されている。そして、レー−！Ｊ’　
、）Ｉ’；α１（２０から半透鏡３４に供給されたレー
ザ光１００の−・Ｆｅ１ｔ　＆：ｉ、レーザ光］（１０
ａとして半透鏡３４を透過してｌｌ′ｌＩイＬシ、集光
レンズ３８を通過してセンザ用光ファイ・・２２に供給
される。＋ノブ用光ファイバ２２からの反射ｊｔ　］（
１２Ｎ１、丙び集光レンズ３８を通過し、：Ｘ＋＋　＆
：Ｉ、レーザ光Ｉ（，１Ｏｌ）として半透鏡３４、全反
射鏡３６Ｃ（てぞ７１それ反射された後、集光レンズ４
０を通過して参照用元ファイバ２８に供給される。参照
用光ソ゛）′イガ２８からの反射光１０４は、再び集光
レンズ１１０を通ノ１．“此で全反射鏡３６に４績れ、
その一部が半；透鏡；（１１を・透）１べする。従って
、各党ファイバ２２．２８からの反射）Ｉ’１０２．１
０４は半？１鏡３４の位置で混合さ７１、この結果、干
渉光１０６が発生する。干渉光１０Ｇに」、第：う図で
７Ｊ、されるように、その断面形状が明部ｌ　（ｌ　Ｇ
　；Ｉ及び暗部巨）（油を組み合わせた干渉光縞から成
り、この十渉解ＩＪの移動量から基準温度に対する１１
１□冒ツ衆化分、すなわち、被測定個所の温度を測定す
ることができる。このようにして半透鏡３・■にて発生
した干渉光１０６は、検出部１８に供給される。

更に前記検出部１８は干渉計部１６で発生した干渉光１
０６の干渉縞移動量を電気的に検出する２個の検出器４
２．４４を有し、これら検出器４２．Ａｒ１は例えばフ
ォトダイオード又はフォトトランジスタあるいは光電子
増倍管等から構成されている。そして、前記干渉計部１
６から供給された干渉光１０６の−ｆｒ、ＩＨは、半透
鏡４６を透過して検出器４２に供給され、丑だ干渉光１
０６の一部は半透鏡４６にて反射され、他方の検出器４
４に供給される。

上記各検出器４２．４４における干渉光］０６の受光位
置は、たとえば、干渉縞の位相角度θ−１πだけ離れた
位置に選定され、例えば、第３図で示されるように、各
検出器４２．４４の受光面７Ｉ２−１、／Ｉ　／Ｉ　；
１をそれぞれ明部１０６ａの中間位置、明部１０６；Ｉ
と暗部］　０６ｂとの境界位置に選定されている。従っ
て、干渉計部１６にて発生した干渉光１０６のうち所定
位置にある干渉光１０６のみがそれぞれ検出器４２．４
／１に供給される。

この場合各検出器４２、伺の電気的な出力電圧を、ゲと
ずれｄ′１ 、、ｊ、：＝　Ｃ（１８０・−（Ｊ） ゲ　：二　５１１１　θ　　　　・　　　　　（２）で
表わされる。

」・記（２）式を（１）式で割ると、 叉−立型！−＝　ｔａｎθ ｘ　　　　Ｃｆ１Ｓθ で表わされ、 θ−：ｌ；Ｂ＋　　− から位相角度θを求めることができる。

史に本実施例装置は周知の演算・表示部４８を備え、１
；直６’、ｆ３２Ｊ・人；Ｊ、部／１８は」二連した位
相角度θ及び諦荀相角ｊ８１θにＪｊＭつく被測定個所
の温度を演算し、こ７１．全デジタル又はアナログ表示
するように構成さ７１でいる。

々、１．・本実施例装置１ｔにおける光源部１ｏ、干渉
計部１０及び（９工山部１８（は、第１図で示されるよ
うに、］個のクース内に収められ、装置ｄの小型化が図
られ−Ｃいる。

本究明の実施例は以上のｔ１′１）成からなり、以下に
その作用を概略的に説明する。

レーザ光源２０にて発生されだレーザ光１００の一部は
、レーザ光］００ａとして半透鏡３・１を透過して直進
し、集光レンズ３８を通過してセンサ用光ファイバ２２
に供給される。センサ用光ファイバ２２　ニ供給された
レーザ光］　ＯＯａは、光伝送部２６にてセンサ部１２
へ供給され、反射膜２４にて反射され、反射光１０２と
してセンサ部１２及び光伝送部１６を逆方向に通過して
再び干渉計部１６へ供給される。干渉創部１６へ供給さ
ｄ反射光１０２は、集光レンズ３８を通過し、その一部
が半透鏡３４にて反射される。址たレーザ光源２０にて
発生されたレーザ光］ｏｏの一部Ｖよレーザ光］００ｂ
として半透鏡３４、全反射鏡３Ｇにてそれぞれ反射され
、集光レンズ１１０を通過して参照用光ファイバ２８に
供給される。参照用元ファイバｚ８に供給されたレーザ
光］００ｂは、光伝送部３ｏにて反射膜３２へ供給され
、反射光１０４として光伝送部３゜を逆方向に伝送され
、再び干渉４部１６へ供給される。干渉計部１６へ供給
された反射光］０４は集光レンズ４０を通過して全反射
鏡３Ｇにて反射され、その一部が半透鏡３＜を透過する
。

従って１１）ＩＪ記各センサ用光ファイバ２２．２８が
らの反ΩｔＬ＋ｏ２．］ＯＩＩは半透鏡３４の位置にて
混合され、１″渉Ｘ　［１６か発生される。この干渉光
１．０（３の一部は、たとえは、第３図で示されるよう
に、互いに位相角度θ−土πたけ離れた位置に配置され
／こ各検出器／１２、旧の受光面、１２ａ、４４ａから
入射きれ、これら各検出器４２、伺からは、各受光面７
＋２ａ、／Ｉ／ＩＩの配置位置における干渉光１０６の
明部１０６ａ、暗部１　（１（’ｉ　ｂに応じた明暗検
出信号１０８．１１０が出力さｔ９、演）９・表示部４
８に供給される。演算・表示部／Ｉ８では、明暗検出信
号ＪＯ８，１１０に基づいて位相角度θの演ｎを行い、
更に演勢、結果から被測定個所の温度の演算を行う。そ
して、演算された被測定個所のｉｌ’ｌ１１度は表示器
５０にデジタル又はアナログ表示される。

１）ｉｌ　１．ｕＢしだ谷尤ファイバ２２．２８による
反射光１０２．１０４の伝送１情において、これら光フ
・アイバ２２，２８はＩノいに東ねられているので、参
照用光ファイバ２８と十ン→ノ用光ファイバ２２は常に
同様な環境の影響を受けることとなり、ケーブル部１４
の環境条件変化に基づく測定誤差を極めて小さくするこ
とができる。

寸だ本実施例においては、干渉割部１６がセンサ部１２
から離れた位置に設置されているので、狭い被測定個所
でも容易に配置することができ、丑たセンサ部１２の移
動操作等を容易に行うことができる。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、センサ用光ファイ
バ及び参照用光ファイバの各光伝送部が互いに束ねられ
ているので、これら光ファイバが温度などの影響を受け
た場合であっても、高粘度で温度測定を行うことができ
る。

また本発明によれば、装置が各機能ごとに七／す月光＝
ファイバ、参照用光ファイバ、干渉刷部及び検出部を含
む構成から成るので、装置の小型化を図ることができる
。

更に、本発明によれは、干渉８１部はセンサ部から帰れ
た位置に配置されているのて、センサ部を狭い被測定個
所へ容易に配置することができ、またセンサ部の移動操
作等を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る反射型光ファイバ温度側５ｉｌ装
置のｌ’ｆ適な実施例を示す構成図、へ′１，２図り、
第１図て示される装置の詳細なブロックシフ１“１成図
、 第；う図は各検出器の受光面の配置位置を示す説明図で
ある。 １（）　−光源部 １２・・センサ部 １４　　・　クープル部 １（ｉ　　　干渉８１部 １８　　　検出部 ２０　　　レーザ光σｊ） ２２・・−センザ用尤ファイバ ２６・１元伝送部 ２８　−　参１１（′ＸＪ１１　）′１′ニファイバ３
０　　・・光伝送部 ４２．４４　　・検出器 ］００ａ　、　　］、００ｂ　−Ｌ／−ザ光１０２、］
０４　　・反射光 １０６　　・・干渉光。 出願人　アロカ株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）開放端に反射膜が被覆されているセンサ部と該セ
   ンサ部と一体的に構成されレーザ光源からのレーザ光を
   センサ部へ供給しかつセンサ部からの反射光を導く光伝
   送′部とを有するセンサ用光ファイバと、開放端に反射
   膜が被覆されレーザ光源からのレーザ光を反射膜へ供給
   しかつ反射膜からの反射光を導く光伝送部を有する参照
   用光ファイバと、１）ＩＩ記各光ファイバからの反射光
   を混合して干渉光奮発中する干渉割部と、干渉割部から
   の干渉光を電気的に検出する検出部と、を含み、前記各
   党ファイバの光伝送部は互いに束ねられていることを／
   １．ｌｌ散とする反Ω］型光ン了イバ温度測定装置。