JPS6269132A - 光フアイバ温度センサ - Google Patents

光フアイバ温度センサ

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Publication number
JPS6269132A
JPS6269132A JP60210459A JP21045985A JPS6269132A JP S6269132 A JPS6269132 A JP S6269132A JP 60210459 A JP60210459 A JP 60210459A JP 21045985 A JP21045985 A JP 21045985A JP S6269132 A JPS6269132 A JP S6269132A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
layer
coating layer
temperature sensor
fiber
Prior art date
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Pending
Application number
JP60210459A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiaki Kobayashi
俊明 小林
Ko Watanabe
渡辺 興
Tomokazu Tanaka
田中 朝和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP60210459A priority Critical patent/JPS6269132A/ja
Publication of JPS6269132A publication Critical patent/JPS6269132A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Radiation Pyrometers (AREA)

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」 この発明は、光ファイバ温度センサに係り、特に高感度
なセンサ素子形の先ファイバ温度センサに関する。
「従来の技術」 光ファイバ温度センサには、光ファイバ自身を温度セン
サとして機能させるセンサ素子形と、光ファイバに別の
温度センサを取り付けるセンサ伝送路形とに大別される
(根本・応用物理、49,1020゜(1980) l
照)Jごのうち、センサ素子形の光−“−lイバ温度セ
ンサには、従来、石英カラスなとからなる光ファイバ1
+R線の外周面にノリコーン樹脂などの有機高分子化1
等物からなる被覆層を設(トてなる光ファイバを用いた
しのか知られている、。
このようなセンサ素子形の光ファイバ温度センサは、周
囲温度の変化によって)しファイバのコア径および屈折
率などが部分的に変化し、この変化によって生しる部分
的な伝送損失を光の振幅(強度)なとの伝送パラメータ
としてとらえて、温度変化を検知するし・)である。
「発明か解決しようとする問題点−・ ところか、従来のセンサ索子l[ニの光ファイバ温度セ
ンサては、周囲温度の変化によ−、て起こる光ファイバ
のコア径および屈折率などの変化か極めて小さいので、
光ファイバに生しる部分的な伝送損失が小さく、従って
、この伝送損失を光の振幅として確実にとらえることか
・稚しい問題か、j5 =、た。
そこで、この発明は、上記の問題を解決セるために、周
囲lI+1に度の変化によって、光ファイバに生しる部
分的な伝送損失を増大さU“る手段をYTする高感度な
センサ素子形の光ファイバ温度センサを提供することを
目的とするしのである。
「問題点を解決するための手段」 この発明の光ファイバ温度センサは、光ファイバと、こ
れを被覆する第1彼覆層および第2被覆囮とからなり、
第2被覆層の膨張係数が第1被覆;:4の膨張係数より
小さく、かつ第2被覆層のヤング率が第1彼葭層のヤン
グ率より太さくしたしのである。
「作用」 このような構成からなる光ファイバ温度センサに35−
では、この光ファイバ温度センナの周囲温度が変化する
と、第1被覆層が光ファイバの半径方向に膨張すること
になるか、第2彼覆層が第1彼1百層に比べて低膨張率
で、かつ高弾性率であるので、第2被覆層の膨張量は小
さく、このため第2彼覆層か第1被覆層の膨張を押さえ
込むことになる。その結果、光ファイバが光ファイバの
軸方向に向かう内圧を受け、この内圧により光ファイバ
のコア径および屈折率などが変化し、光ファイバに部分
的な伝送損失が生じる。さらに、この部分的な伝送損失
を光の振幅などの伝送パラメータとしてとらえ、それに
より温度変化を検知する。
「実施例」 第1図は、この発明の光ファイバ温度センサA(以下、
温度センサAと言う。)の構成を示すらので、図中符号
1は光ファイバである。この光ファイバ1は、コア1a
とクラッド1bとからなるしのである。ここで、光ファ
イバ1には、伝送特性に優れた石英ガラスなどが選ばれ
る。
光ファイバIの外周面に保護層(第1被覆層)2が形成
されている。この保護層2は、表面か傷付き易い光ファ
イバ!を外力から保護するための乙のであって、例えば
、Δ1、Sn、Pbなどの金属、Δ1,03.TiO2
などの金属酸化物あるいはシリコーン樹脂、ナイロンな
どの有機高分子化合物などが用いられる。
保護層2上には、外層(第2被覆層)3が形成されてい
る。ここで、外層3としては、保護層2の線膨張(77
X敗よりし小さい線膨張係数を(了し、かつ保護層2の
ヤング率より大きいヤング率をa4−る伺゛料が使用さ
れ、Fe、 AI、 Pb、などの金属、1’b−9b
−9n系などの活字合金、N i −T i系、Cu−
Zn系などの形状記憶合金あるいはアラミツド繊4(t
なとの何機高分子化合物、ガラス繊維やアラミツド繊維
等を不飽和ポリエステル等で補強したいイつゆるFfl
Pなどが用いられ、保護層2に用いられる被覆(オ料と
の組み合わせにより決められろ。この組み合イつせの例
を第1表に示す。
(以F余白) 第1表 ヤング率: IO’kg/ cm’ 、線膨張係数:l
O’/℃このような光ファイバ温度センサAは、例えば
次のような方法で製造される。例えば、紡糸炉中におい
て光ファイバ母材を加熱し、常法により溶融紡糸して光
ファイバ1を得る。次に、この光ファイバ1をノリコー
ン樹脂槽に通過させ、その表面に上記ノリコーン樹脂を
塗布すると共に上記漕に設けたダイスに挿通させること
により余剰の上記シリコーン樹脂を絞って除去し、管状
炉中で熱硬化させることにより、上記光ファイバl上に
シリコーン樹脂からなる保護層2を形成する。次に、活
字合金(Pb−9b−5n系)の溶融槽に、」二足光フ
ァイバIを通過させ、その表面に上記合金を塗布すると
共に、上記槽に設けたダイスに挿通させることにより余
剰の上記合金を絞って除去して、第1図に示す目的の温
度センサAを得る。
次に、このような温度センサAの使用方法を説明する。
例えば、保護層2にノリコーン樹脂を用い、外層3に活
字合金を用いた場合、この温度センサAでは、周囲温度
の上界によりシリコーンIMI脂からなる保護層2が光
ファイバlの半径方向に膨張することになるが、活字合
金からなる外層3かほとんど膨張什ず、このため外層3
が保護層2の膨張を押さえ込も・ことになる。その結果
、光ファイバIの軸方向に向かう内圧がかかる。この内
圧により、コア径および屈折率などを変化させて、光フ
ァイバ1の部分的な伝送損失を増大させる。
次に、この増大させた伝送損失を光の振幅の変化として
温度センサAの一端部に接続されたバックスキャツタア
ナライザにより検知する。この検知方法は、他の方法で
乙よく、例えば伝送損失の増1j11 inを位相6−
)変化として干渉て検知−4rろ方法らある。
なお、上記実施例では、保護層2の外周面にこの保護層
2の膨張係数より小さい膨張係数を7fL、かつ保護層
2のヤング率より大きいヤング率をf丁する牛オ料(以
下、温度センザH料と言う。)からなる外層3を設けた
か、第2図に示すように1−記温度センサ材料を線材、
1とし、保護層2の外周而に線材・1を撚り合イっせて
巻回・Pるようにして乙よい7゛4゛なわち、第2図に
示すこの発明の温度センサBは、心材としての光ファイ
バ1の外周面に保護層2を設け、この保護層2の外周而
に16本のアラミツド繊維からなる線材4を撚り合わせ
て構成されたしのである。この温度センサBは、第1図
に示した温度センサl\と同様の作用効果をHIiるこ
とかできる。なお、」−1;己線財4の水散は何本でら
よい。
また、第3図に示すように、上記温室センサ材料を複数
本の細線5とし、保護、;Δ2の外周面に2411掠5
を編組して巻回するようにしてちよい。すなわち、第3
図に示すこの発明の温度センサCは、心材としての光フ
ァイバlの外周面に保護層2を設け、この保護層2の外
周面にアラミツド繊維からなる細線5を偏組させて構成
されたものである。
この温度センサCは、第2図に示した温度センサBと同
様の作用効果を得ることができる。
次に、第1図に示したこの発明のfml、1’センサA
を用いて、この温度センサAの長手方向の温度分布を調
べた。すなイっち、第4図(図中左側を後方、右側を重
力とする。)に示すように、長さIOJにの温度センサ
Aの後端に光ファイバlの伝送損失の増加を光散乱とし
てとらえ光の強度変化を測定するバックスキャツタアナ
ライザ6を接続し、温度センサAの後端から501−〜
75代の間を直径3 Q :> ニーの螺旋状に巻き、
この螺旋状に巻かれた部分を加熱炉7内に入れた。この
加熱炉7の炉内温度を0℃から100℃まで上昇さHo
て光ファイバ温度センサAの長手方向の温度分布を調べ
た。この実験結果を第5図に示した。第5図は、横軸に
温度センサΔの後端からの距離(貝)をとり、縦軸に温
1yセンサA上の6地点における後方散乱強度をとっf
コ。
第5図から明らかなように、この温度センサAの長手方
向に沿って温度の分布状態を感度良く検知てきるのて、
温度センサとして侵れていることがわかる。
「発明の効果」 この発明の光ファイバ温度センサは、先ファイバと、こ
れを肢)でする第1彼)豆層および第2彼で層とからな
り、第2披y(J層の膨張係数が第1肢)”0層の膨張
係数より小さく、かつ第2披;“Ol、うのヤング率が
第1肢1°σ層のヤング率にり大きくしたので、ずなわ
ら、周囲温度か変化すると、第1彼覆層か光ファイバの
半径方向に膨張゛4゛ることになるが、第2被覆層が第
1被覆層に比べて低膨張率で、かつ高弾性率であるので
、第2披vJ層の膨張・′dは小さく、このため第2披
で層が第1被覆1:づの膨張を押さえ込むことになる。
その結果、光ファイバが光ファイバの軸方向に向かう内
■を受け、この内圧により光ファイバのコア径すよび屈
折率などが変化し、光ファイバに部分的な伝送損失を増
大さけることかできる。
iMって、この増大した伝送損失を光に振幅またはfi
g F目の変化としてとらえる測定手段を用いれば、高
察1yに71A !I:変化を1fll+定し、さらに
、光ファイバ、D長手方向の温度分布を検知する光ファ
イバ温度七ン→ノ゛を得ることかでさる。
また、第2彼覆層にヤング率′J>Kきい材料を用いて
いるので、この第2披;σV:1、外力から)しファイ
バを保護して、光ファイバにマイク[lベンディノブを
起こさd゛ないテンンヨンメンバとしても使用すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の光ファイバ温間センザA、1′)
構成を示す横断面図、第2図は、ごの発明の光二7アイ
バ温度センザBの構成を示す横断面図、第3図は、この
発明の先ファイバ温変センサCの構成を示す横断面図、
第4図は、この発明の一実験例を示・1−!I!略図、
第5図は、この発明の一実験例、)拮果を示セ図でのる
。 Δ、B 、C、・・光ファイバ温度センザ、l・・・光
ファイバ、2・保護層(第1被覆層)、3・・外層(第
2彼覆溜)、・1・・・線月(第2被覆層)、5・・・
線材(第2被覆層)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  光ファイバと、これを被覆する第1被覆層および第2
    被覆層とからなり、第2被覆層の膨張係数が第1被覆層
    の膨張係数より小さく、かつ第2被覆層のヤング率が第
    1被覆層のヤング率より大きくしたことを特徴とする光
    ファイバ温度センサ。
JP60210459A 1985-09-24 1985-09-24 光フアイバ温度センサ Pending JPS6269132A (ja)

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JP60210459A JPS6269132A (ja) 1985-09-24 1985-09-24 光フアイバ温度センサ

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JPS6269132A true JPS6269132A (ja) 1987-03-30

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