JP5435122B2

JP5435122B2 - 環境測定システム及び環境測定方法

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Publication number: JP5435122B2
Application number: JP2012501567A
Authority: JP
Inventors: 文雄武井; 和史宇野; 丈夫笠嶋
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
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Description

本発明は、工場やオフィスビル及びデータセンターなどにおいて温度及び風速を測定する環境測定システム及び環境測定方法に関する。

近年、地球温暖化の防止が急務の課題となっており、そのために社会のあらゆる場面で省エネルギー化が求められている。例えば工場や大規模オフィスビル及びインターネットデータセンターなど（以下、「オフィスビル等の施設」ともいう）では空調に用いる電力が膨大であり、空調設備自体の省電力化とともに空調の最適化が要求されている。

オフィスビル等の施設内の空調の最適化を図るためには、施設内の多数の場所で温度や風速を測定し、その結果に基づいて空調設備を制御することが好ましい。測定箇所が少ない場合は、それぞれの箇所に温度センサや風速センサを個別に設置することが考えられる。この種の用途に使用可能な温度センサには熱電対、白金測温抵抗体、サーミスタ及び膨張式温度計などがあり、風速センサには熱線式風速センサ、ベーン式（風車式）風速センサ及び超音波式風速センサなどがある。

しかし、このようなセンサを使用すると、測定箇所が多い場合は必要なセンサの数が多くなって、システム全体のコストが高くなる。また、センサの数が多くなるほどメンテナンスに要するコストも高くなる。そこで、光ファイバを温度センサとして用いる温度測定装置（以下、「光ファイバ温度測定装置」という）を使用して、オフィスビル等の施設内の温度を測定することが提案されている。

光ファイバ温度測定装置は、光ファイバ内にレーザ光を入射し、光ファイバ内で発生するラマン後方散乱光を検出して温度を測定するものであり、光ファイバの長さ方向に沿った温度分布を短時間で測定することができる。また、光ファイバを流速センサとする流速測定装置も提案されている。この種の流速測定装置では、光ファイバを発熱体で加熱し、温度変化に基づいて流体の流速を算出している。この種の流速測定装置を用いてオフィスビル等の施設内の風速を測定することが考えられる。

特開平５−１０７１２１号公報特開平６−１７４５６１号公報

上述したように、従来の光ファイバを用いた流速測定装置では、発熱体により光ファイバを加熱している。このため、光ファイバとは別に、発熱体に電力を供給するための電源と配線とが必要になる。また、発熱体に供給する電力の分だけ消費電力が多くなるという欠点もある。

一観点によれば、被覆層の熱容量及び熱伝導率の少なくとも一方が異なる第１の測定部及び第２の測定部を備えた光ファイバと、前記光ファイバに光を入射し、前記光ファイバから出射される後方散乱光を受光して前記光ファイバの長さ方向の温度分布を測定する温度測定装置と、前記温度測定装置から出力される温度分布の経時変化を解析して、前記第１の測定部及び前記第２の測定部が配置された測定場所の温度と、前記第１の測定部における温度の変動幅と前記第２の測定部における温度の変動幅との比率とを算出し、前記測定場所の温度と前記比率とに基づいて前記測定場所における風速を算出する解析装置とを有する環境測定システムが提供される。

上記一観点によれば、被覆層の熱容量及び熱伝導率の少なくとも一方が異なる第１の測定部及び第２の測定部を有する光ファイバを使用する。そして、第１の測定部及び第２の測定部を同一測定場所に配置し、温度測定装置により第１の測定部及び第２の測定部における温度を測定する。この場合、温度が変化すると、第１の測定部及び第２の測定部で検出される温度がいずれも変化するが、風の強さにより第１の測定部で検出される温度の変動幅と第２の測定部で検出される温度の変動幅とが異なる。このため、第１の測定部で検出される温度の変動幅と第２の測定部で検出される温度の変動幅との比率により、風速を算出することができる。また、測定場所の温度は、例えば第１の測定部又は第２の測定部で検出される温度の平均値により得られる。

上記一観点によれば、発熱体を使用することなく風速を測定することができる。また、例えば１本の光ファイバに第１の測定部及び第２の測定部をそれぞれ複数設けておくことにより、１本の光ファイバで多数の測定場所の温度と風速とを測定することができる。１本の光ファイバに第１の測定部及び第２の測定部を設ける替わりに、被覆層の熱容量及び熱伝導率の少なくとも一方が異なる２本の光ファイバを用いてもよい。

図１は、第１の実施形態に係る環境測定システムの概要を示すブロック図である。図２（ａ），（ｂ）は、いずれも光ファイバの断面図である。図３は、後方散乱光のスペクトルを示す図である。図４は、ラマン散乱光の強度の経時変化の一例を示す図である。図５は、図４に示すラマン散乱光の強度の経時変化を基にＩ₁／Ｉ₂比を時間毎に計算し、且つ図４の横軸（時間）を距離に換算し、縦軸（信号強度）を温度に換算した結果を示す図である。図６は、光ファイバに一定の風速の風を与えた場合に温度測定装置で測定される温度の変化の例を示した図である。図７は、第１の測定部における温度揺らぎと第２の測定部における温度揺らぎとの間の遅延時間Δｔの算出方法の一例を示す図である。図８は、風速とΔＴ２／ΔＴ１の値との関係を環境温度毎に示す図である。図９は、第１の実施形態に係る環境測定方法を示すフローチャートである。図１０は、第１の実施形態に係る環境測定方法による風速測定値と熱線式風速計による風速測定値との相関を示す図である。図１１は、第２の実施形態に係る環境測定システムの概要を示すブロック図である。図１２は、その他の実施形態に係る環境測定システムの光ファイバを示す図（その１）である。図１３は、その他の実施形態に係る環境測定システムの光ファイバを示す図（その２）である。

以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る環境測定システムの概要を示すブロック図、図２（ａ），（ｂ）はいずれも光ファイバの断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る環境測定システムは、光ファイバ１０と、温度測定装置２０と、解析装置（コンピュータ）２５とを有している。

光ファイバ１０は、レーザ光が伝搬する芯線１１と、芯線１１を被覆する第１の被覆層１２と、光ファイバ１０の長さ方向の所定の位置に配置されて第１の被覆層１２を被覆する第２の被覆層１３とを有する。図２（ａ）は第１の被覆層１２が露出した部分の断面を示し、図２（ｂ）は第２の被覆層１３が配置された部分の断面を示している。これらの図２（ａ），（ｂ）に示すように、芯線１１は、コア１１ａと、コア１１ａの周囲に配置されたクラッド１１ｂとを有し、コア１１ａとクラッド１１ｂとの屈折率の差により光をコア１１ａ内に閉じ込めて伝送する。

第１の被覆層１２は例えばポリウレタン等の高分子樹脂からなり、芯線１１全体を均一の厚さで被覆している。第２の被覆層１３は、第１の被覆層１２と同一の材料により形成されていてもよく、異なる材料により形成されていてもよい。要するに、光ファイバ１０は、その長さ方向に沿って被覆層が厚い部分と被覆層が薄い部分とを有していればよい。本実施形態では、第２の被覆層１３はシリコーン樹脂により形成されているものとする。

被覆層の厚さや材料により、被覆層の熱容量及び熱伝導率が変化する。従って、本実施形態で使用する光ファイバ１０は、熱容量又は熱伝導率が相互に異なる２つの領域を有しているということができる。

後述するように、本実施形態では、第１の被覆層１２のみの部分と第２の被覆層１３が配置された部分とを同一の測定箇所に配置してその測定箇所の温度と風速とを測定する。測定箇所が１箇所の場合は第２の被覆層１３を光ファイバ１０の長さ方向の１箇所に配置すればよく、測定箇所が複数の場合は第２の被覆層１３を光ファイバ１０の長さ方向に沿って複数配置することが必要となる。

温度測定装置２０は、レーザ光源２１と、ビームスプリッタ２２と、光検出器２３と、データ処理部２４とを有している。光ファイバ１０（芯線１１）は、レーザ光源２１及びビームスプリッタ２２と光学的に接続されている。

レーザ光源２１からは一定の時間間隔でレーザ光（レーザパルス）が出射される。レーザ光源２１から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ２２を透過して光ファイバ１０（芯線１１）内に進入し、光ファイバ１０内を長さ方向に伝搬する。光ファイバ１０内を伝搬する光の一部は、光ファイバ１０（芯線１１）を構成する分子により後方散乱される。後方散乱された光は、光ファイバ１０を戻って光源側端部から出射し、ビームスプリッタ１２により反射されて光検出器２３に入力される。

光ファイバ１０内で発生する後方散乱光には、図３に示すように、レイリー（Rayleigh）散乱光と、ブリルアン（Brillouin）散乱光と、ラマン（Raman）散乱光とが含まれる。レイリー散乱光は入射光と同一波長の光であり、ブリルアン散乱光及びラマン散乱光は入射波長からシフトした波長の光である。

ラマン散乱光には、入射光よりも長波長側にシフトしたストークス光と、入射光よりも短波長側にシフトした反ストークス光とがある。ストークス光及び反ストークス光のシフト量はレーザ光の波長や光ファイバ１０（芯線１１）を構成する物質等に依存するが、通常５０ｎｍ程度である。また、ストークス光及び反ストークス光の強度はいずれも温度により変化するが、ストークス光は温度による変化量が小さく、反ストークス光は温度による変化量が大きい。すなわち、ストークス光は温度依存性が小さく、反ストークス光は温度依存性が大きいということができる。光検出器２３は、後方散乱光からストークス光及び反ストークス光を分離してそれぞれの光量を検出する。

図４は、横軸に時間をとり、縦軸に光検出器２３で検出される信号強度をとって、ラマン散乱光の強度の経時変化の一例を示す図である。光ファイバ１０にレーザパルスを入射した直後から一定の間、光検出器２３にはストークス光及び反ストークス光が検出される。光ファイバ１０の全長にわたって温度が均一の場合、レーザパルスが光ファイバ１０に入射した時点を基準とすると、信号強度は時間の経過とともに減少する。この場合、横軸の時間は光ファイバ１０の光源側端部から後方散乱が発生した位置までの距離を示しており、信号強度の経時的な減少は光ファイバ１０による光の減衰を示している。

光ファイバ１０の長さ方向にわたって温度が均一でない場合、例えば長さ方向に沿って高温部及び低温部が存在する場合は、ストークス光及び反ストークス光の信号強度は一様に減衰するのではなく、図４に示すように信号強度の経時変化を示す曲線に山及び谷が現れる。図４において、ある時間ｔにおける反ストークス光の強度をＩ₁、ストークス光の強度をＩ₂とする。

図５は、図４に示すラマン散乱光の強度の経時変化を基にＩ₁／Ｉ₂比を時間毎に計算し、且つ図４の横軸（時間）を距離に換算し、縦軸（信号強度）を温度に換算した結果を示す図である。この図５に示すように、反ストークス光とストークス光との強度比（Ｉ₁／Ｉ₂）を計算することにより、光ファイバ１０の長さ方向における温度分布を測定することができる。

反ストークス光とストークス光との強度比の計算はデータ処理部２４により行われ、データ処理部２４からは所定の時間毎に光ファイバ１０の長さ方向の温度分布が出力される。解析装置２５は、データ処理部２４から出力された温度分布の経時的変化を解析して温度と風速（流体速度）とを算出する。

図６は、光ファイバ１０に一定の風速の風を与えた場合に温度測定装置２０で測定される温度の変化の例を示した図である。ここでは、光ファイバ１０の第１の被覆層１２のみの部分（以下、「第１の測定部」という）と第２の被覆層１３が配置された部分（以下、「第２の測定部」という）とが、コイル状に巻かれた状態で同一の場所に配置されているものとする。また、室内には、空調機により空気の流れ（風）が生じているものとする。一般的に、空調機の設定温度を一定にしても、空調機により生じる風の温度は一定ではなく、±０．５℃程度の温度の揺らぎを有する。

図６に示すように、第１の測定部及び第２の測定部のいずれにおいても、風の温度の揺らぎを受けて、温度測定装置２０で測定される温度は経時的な変化を示す。この場合、第１の測定部における温度変化に対し第２の測定部における温度変化は、変化の幅が小さく、且つ第２の被覆層１３の熱伝導率と熱容量とで決まる時間Δｔの遅延が生じる。第２の被覆層１３は、その熱伝導率と熱容量とで特性が決まる低周波透過フィルタとしての機能を有するということができる。

遅延や温度変化の幅の違いはあるものの、温度測定装置２０で測定される第２の測定部における温度揺らぎは、第１の測定部における温度揺らぎと基本的に同じ変化を示す。ここで、風速が速いほど、温度の伝達過程で平均化が進むため、第１の測定部における温度揺らぎ幅ΔＴ１に対する第２の測定部における温度揺らぎ幅ΔＴ２の割合が小さくなる。従って、第１の測定部における温度揺らぎ幅ΔＴ１と第２の測定部における温度揺らぎ幅ΔＴ２との比率（ΔＴ２／ΔＴ１）から、風速を求めることができる。

但し、前述したように、第１の測定部における温度揺らぎと第２の測定部における温度揺らぎとの間には遅延（位相差）があるため、遅延時間を求めて位相差を０としてからΔＴ２／ΔＴ１の値を計算することが好ましい。

図７は、第１の測定部における温度揺らぎと第２の測定部における温度揺らぎとの間の遅延時間Δｔの算出方法の一例を示す図である。この図７に示すように、第１の測定部における温度揺らぎを時間ｔの関数ｆ₁（ｔ）とし、第２の測定部における温度揺らぎを時間ｔの関数ｆ₂（ｔ）とする。そして、Δｔを０から少しずつ大きな値に変更してｆ₁（ｔ＋Δｔ）−ｆ₂（ｔ）の値を計算し、その値が最小となる時間を遅延時間Δｔとする。遅延時間Δｔが決定すれば、第１の測定部における温度揺らぎと第２の測定部における温度揺らぎとの位相差を０とすることができる。

図８は、横軸に風速をとり、縦軸にΔＴ２／ΔＴ１の値をとって、両者の関係を環境温度毎に示す図である。但し、基準となる風速はベーン式風速計を用いて測定している。この図８に示すように、ΔＴ２／ΔＴ１の値と風速との関係は環境温度によって変化する。従って、環境温度が大きく変化する場合は、予め複数の環境温度でΔＴ２／ΔＴ１の値と風速との関係を求めておくことが必要となる。ここでは、解析装置２５には図８から求めた校正テーブル、すなわち環境温度毎のΔＴ２／ΔＴ１の値と風速との関係を示すテーブルが記憶されているものとする。なお、環境温度毎にΔＴ２／ΔＴ１の値と風速との関係を示す関係式（計算式）を求め、その関係式を解析装置２５に記憶しておいてもよい。

図９は、本実施形態に係る環境測定方法を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１１において、温度測定装置２０は、光ファイバ１０の長さ方向の温度分布を測定する。すなわち、レーザ光源２１から一定の時間間隔でレーザ光（レーザパルス）を出射する。その後、光検出器２３は、光ファイバ１０内で発生した後方散乱光からストークス光及び反ストークス光を抽出し、それらの光量の検出値をデータ処理部２４に出力する。データ処理部２４は、ストークス光及び反ストークス光の光量の検出値から光ファイバ１０の長さ方向の温度分布を求め、その結果を解析装置２５に随時出力する。

次に、ステップＳ１２に移行し、解析装置２５は、データ処理部２４から出力される温度分布から、第１の測定部における温度の経時変化と第２の測定部における温度の経時変化とを抽出する。そして、それらの温度の経時変化を位相分析して遅延時間Δｔを求め、第１の測定部における温度の経時変化と第２の測定部における温度の経時変化との位相差を０とする。また、解析装置２５は、第１の測定部における温度の経時変化の平均値を算出して、環境温度とする。なお、第２の測定部における温度の経時変化の平均値を算出して環境温度としてもよく、第１の測定部及び第２の測定部の両方における経時変化の平均値を算出して環境温度としてもよい。

次に、ステップＳ１３に移行し、解析装置２５は、第１の測定部における温度変動幅ΔＴ１と第２の測定部における温度変動幅ΔＴ２とを求める。そして、ステップＳ１４において、ΔＴ２／ΔＴ１の値を算出する。

次に、ステップＳ１５に移行し、解析装置２５は校正テーブルを参照して、ΔＴ２／ΔＴ１の値から風速を求める。ここで、例えば環境温度が２４℃であり、解析装置２５内には２０℃のときの校正テーブルと３０℃のときの校正テーブルしかないとする。この場合、解析装置２５は、２０℃のときの校正テーブルから求めた風速と３０℃のときの校正テーブルから求めた風速とを補間処理して、２４℃のときの風速を算出する。なお、風速の精度がそれほど要求されない場合は、環境温度に最も近い温度の校正テーブル（上記の場合は２０℃のときの校正テーブル）で求めた風速を採用し、補間処理を行わなくてもよい。このようにして、測定箇所毎の温度（環境温度）と風速とが判明する。

次いで、ステップＳ１６に移行し、解析装置２５は、各測定箇所における温度及び風速の測定結果を、空調設備をコントロールするコントローラ（図示せず）に出力する。コントローラは、解析装置２５から出力された温度及び風速の測定結果を基に空調設備（空調機及びオフィスビル等の施設内の各所に設置されたファン等）をコントロールして、空調の最適化を行う。

本実施形態では、１本の光ファイバ１０で複数（例えば１００以上）の測定箇所の温度と風速（流体の速度）とを同時に測定することができる。このため、測定箇所毎に温度センサ及び風速センサを個別に配置するシステムに比べてシステムの構成が簡単であり、システムを構築するためのコスト及びメンテナンスに要するコストが低減される。また、本実施形態では、風速の測定に発熱体が必要ではなく、発熱体に供給する電力も必要ない。このため、システム全体の消費電力が少なくてすむ。これらの理由により、本実施形態に係る環境測定システムは、データセンターや大規模オフィスビル及び工場などの施設内の多数の測定箇所の温度及び風速の測定に好適である。

なお、本実施形態ではラマン散乱光（ストークス光及び反ストークス光）により温度分布を測定するものとしているが、ブリルアン散乱光により温度分布を測定することも可能である。

以下、本実施形態に係る環境測定方法により温度と風速とを実際に測定した結果について説明する。

センサとなる光ファイバには、マルチモード・グレーデッドインデックス型石英光ファイバ（HFR-2Z-1：古河電気工業株式会社製）を使用した。この光ファイバは芯線１１をポリウレタン樹脂で被覆したものであり、このポリウレタン樹脂の層を第１の被覆層１２とした。光ファイバの直径（第１の被覆層１２の外径）は２５０μｍ、芯線１１の直径は１２５μｍである。

この光ファイバの周囲に、紫外線硬化型シリコーン樹脂ワニス（X-31-2011-1：信越化学工業株式会社製）を光ファイバの長さ方向に沿って１ｍずつ２ｍのピッチでコーティングし、第２の被覆層１３とした。この第２の被覆層１３の厚さは０．３ｍｍである。なお、シリコーン樹脂ワニスを光ファイバに塗布した後、当該光ファイバを１ｍ／minの速度で掃引しながら高圧水銀灯（１６０Ｗ／ｃｍ）の光（紫外線）を照射してシリコーン樹脂ワニスを硬化させた。

この第１の被覆層１２及び第２の被覆層１３を有する光ファイバを、温度及び速度が一定の風を送ることが可能な風洞内に敷設した。そして、その光ファイバの終端を温度測定装置２０となるラマン散乱光測定装置（DTS800M：SENSA社製）に接続した。

また、風洞内には、熱線式風速計も配置した。そして、風洞の風速設定値を１ｍ／ｓから１０ｍ／ｓまで変化させて、熱線式風速計及び本実施形態に係る環境測定方法により風速を測定した。なお、本実施形態に係る環境測定方法では、ラマン散乱光測定装置により、第１の被覆層１２のみの部分と第２の被覆層１３が配置された部分の温度を１０秒毎にサンプリングして記録した。そして、そのデータを使用して第１の被覆層１２のみの部分から風の温度（環境温度）を算出した。また、第１の被覆層１２のみの部分と第２の被覆層１３が配置された部分の温度揺らぎ幅の比率（ΔＴ２／ΔＴ１）を算出し、その値を図８を用いて風速に換算した。

図１０は、本実施形態に係る環境測定方法による風速測定値と熱線式風速計による風速測定値との相関を示す図である。この図１０に示すように、本実施形態の環境測定方法により測定した風速と熱線式風速計による測定した風速との誤差は１０％以下であり、ほぼ一致していることが確認された。

本実施形態に係る環境測定方法では、電力を消費するのは温度測定装置２０及び解析装置（コンピュータ）２５のみであり、全長２ｋｍの光ファイバを用いて環境測定を行った場合の消費電力はおおよそ２００Ｗ又はそれ以下である。

なお、本実施形態では第２の被覆層１３を樹脂（高分子材料）により形成しているが、第２の被覆層１３を金属材料又は無機材料などにより形成してもよい。また、これらの材料を複合化したものを用いて第２の被覆層１３を形成してもよい。被覆層の材質により熱容量や熱伝導率が変化し、光ファイバのセンサとしての特性を調整することができる。

（第２の実施形態）
図１１は、第２の実施形態に係る環境測定システムの概要を示すブロック図である。図１１において、図１と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

本実施形態においては、２本の光ファイバ３２，３３を接続可能な温度測定装置３０を使用する。本実施形態において使用する温度測定装置３０は、光スイッチ３１を有しており、この光スイッチ３１によりレーザ光源２１及びビームスプリッタ２２と光ファイバ３２，３３との間の光学的接続を制御することができる。例えば、前述したラマン散乱測定装置（DTS800M：SENSA社製）は、その内部に設けられた光スイッチを介して複数の光ファイバとレーザ光源及びビームスプリッタとの間を光学的に切替えることができる。なお、光スイッチ３１により光接続を切り替える方式の温度測定装置３０に替えて、レーザ光源２１、ビームスプリッタ２２及び光検出器２３を複数組有する温度測定装置を使用してもよい。

温度測定装置３０に接続される一方の光ファイバ（以下、「第１の光ファイバ」という）３２は、芯線１１の周囲を第１の被覆層１２のみで被覆したものである。この第１の光ファイバ３２として、例えば前述のマルチモード・グレーデッドインデックス型石英ファイバ（HFR-2Z-1：古河電気工業株式会社製）を使用することができる。

温度測定装置３０に接続される他方の光ファイバ（以下、「第２の光ファイバ」という）３３は、芯線１１の周囲を第１の被覆層１２と第２の被覆層１３とにより２重に被覆したものである。この第２の光ファイバ３３として、例えば第１の光ファイバ３２と同一の光ファイバの周囲に発泡性ウレタン樹脂（第２の被覆層１３）を０．２ｍｍの厚さで被覆したものを使用することができる。なお、第２の光ファイバ３３は被覆層が１層でもよく、その場合は第１の光ファイバ３２の被覆層１２に対し熱容量及び熱伝導率の少なくとも一方が異なる被覆層を用いることが必要である。

第１の光ファイバ３２及び第２の光ファイバ３３は、施設内の測定箇所に並行且つ近接して敷設する。第１の光ファイバ３２と第２の光ファイバ３３との間隔は、例えば５ｍｍ程度とする。そして、温度測定装置３０から第１の光ファイ３２及び第２の光ファイバ３３にそれぞれレーザ光を入射し、後方散乱光により測定箇所の温度を測定する。この場合、第２の光ファイバ３３には第２の被覆層１３が設けられているため、第２の光ファイバ３３で測定される温度の経時変化は第１の光ファイバ３２で測定される温度の経時変化に対し変化の幅が小さく、且つ時間の遅れが生じる。このため、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に図９のフローチャートに示す処理を実施して、測定箇所の環境温度及び風速を測定することができる。

本実施形態においては、２本の光ファイバが必要であるが、第１の実施形態と同様に、複数の測定箇所の温度と風速（流体の速度）とを同時に測定することができる。このため、測定箇所毎に温度センサ及び風速センサを個別に配置するシステムに比べてシステムの構成が簡単であり、システムを構築するためのコスト及びメンテナンスに要するコストが低減される。また、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、風速の測定に発熱体が必要ではなく、発熱体に供給する電力も必要ない。このため、消費電力が少なくてすむ。

（その他の実施形態）
図１２，図１３は、その他の実施形態に係る環境測定システムの光ファイバを示す図である。これらの図１２，図１３において、図２と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

前述の第１及び第２の実施形態では、いずれもセンサとなる光ファイバの周面が滑らかであるものとしたが、図１２（ａ），（ｂ）に示すように光ファイバの周面に溝を形成してもよい。

図１２（ａ）に示す光ファイバ４１は、その最外周の被覆層１３の周面に、長さ方向に延びる複数の溝４１ａが設けられている。このように被覆層１３の周面に溝４１ａを設けることにより被覆層１３の表面積が増大し、風と被覆層１３との間の熱交換が迅速に行われる。

図１２（ｂ）に示す光ファイバ４２は、その最外周の被覆層１３の周面に、周方向に延びる複数の溝４２ａが設けられている。センサとなる光ファイバは、風の流れ方向に対し直交するように敷設する。図１２（ａ）に示す光ファイバ４１では風が溝に直交する方向に進むため、風の流れに乱れが発生することが考えられる。これに対し、図１２（ｂ）に示す光ファイバ４２では、溝４２ａに平行な方向に風が流れるため、風の流れの乱れが図１２（ａ）に示す光ファイバ４１よりも少なくなる。図１２（ａ），（ｂ）に示すように光ファイバの周面に溝を形成することで、センサとしての特性を調整することができる。

また、被覆層の熱特性（熱容量及び熱伝導率）を制御することを目的とし、図１３（ａ），（ｂ）に示すように被覆層１３に気泡を含有するようにしてもよい。図１３（ａ）に示す光ファイバ４３は被覆層１３に多数の独立した気泡を有するものであり、図１３（ｂ）に示す光ファイバ４４は被覆層１３に多数の連続した気泡を有するものである。

Claims

被覆層の熱容量及び熱伝導率の少なくとも一方が異なる第１の測定部及び第２の測定部を備えた光ファイバと、
前記光ファイバに光を入射し、前記光ファイバから出射される後方散乱光を受光して前記光ファイバの長さ方向の温度分布を測定する温度測定装置と、
前記温度測定装置から出力される温度分布の経時変化を解析して、前記第１の測定部及び前記第２の測定部が配置された測定場所の温度と、前記第１の測定部における温度の変動幅と前記第２の測定部における温度の変動幅との比率とを算出し、前記測定場所の温度と前記比率とに基づいて前記測定場所における風速を算出する解析装置と
を有することを特徴とする環境測定システム。
前記光ファイバには、その長さ方向に沿って前記第１の測定部及び前記第２の測定部が複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の環境測定システム。
前記解析装置は、前記第１の測定部における温度の経時変化と前記第２の測定部における温度の経時変化との位相差を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の環境測定システム。
前記解析装置には、風速と、前記第１の測定部における温度の変動幅と前記第２の測定部における温度の変動幅との比率との関係が記憶されていることを特徴とする請求項１に記載の環境測定システム。
被覆層の熱容量及び熱伝導率の少なくとも一方が異なる第１の光ファイバ及び第２の光ファイバと、
前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバに光を入射し、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバから出射される後方散乱光を受光して前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバの長さ方向の温度分布を測定する温度測定装置と、
前記温度測定装置から出力される温度分布の経時変化を解析して、前記第１の光ファイバ及び前記第２の光ファイバが配置された測定場所の温度と、前記第１の光ファイバにおける温度の変動幅と前記第２の光ファイバにおける温度の変動幅との比率とを算出し、前記測定場所の温度と前記比率とに基づいて前記測定場所における風速を算出する解析装置と
を有することを特徴とする環境測定システム。
同一の測定場所に光ファイバの第１の測定部及び第２の測定部を配置する工程と、
前記光ファイバに光を入射し、前記光ファイバから出射される後方散乱光から前記第１の測定部における温度の経時変化と前記第２の測定部における温度の経時変化とを測定する工程と、
前記第１の測定部における温度の経時変化及び前記第２の測定部における温度の経時変化の少なくとも一方から前記測定場所の温度を算出する工程と、
前記第１の測定部における温度の変動幅と前記第２の測定部における温度の変動幅との比率を算出する工程と、
前記測定場所の温度と前記比率とに基づいて前記測定場所における風速を算出する工程とを有し、
前記光ファイバの前記第１の測定部及び前記第２の測定部は、被覆層の熱容量及び熱伝導率の少なくとも一方が異なることを特徴とする環境測定方法。