JPH09101205A - 消耗型光ファイバ温度計及び消耗型光ファイバ温度計に よる温度測定方法 - Google Patents

消耗型光ファイバ温度計及び消耗型光ファイバ温度計に よる温度測定方法

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Publication number
JPH09101205A
JPH09101205A JP7256376A JP25637695A JPH09101205A JP H09101205 A JPH09101205 A JP H09101205A JP 7256376 A JP7256376 A JP 7256376A JP 25637695 A JP25637695 A JP 25637695A JP H09101205 A JPH09101205 A JP H09101205A
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JP
Japan
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optical fiber
consumable
temperature
thermometer
length
Prior art date
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Pending
Application number
JP7256376A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiro Yamada
善郎 山田
Zenkichi Yamanaka
善吉 山中
Akira Osumi
明 大角
Takashi Itakura
孝 板倉
Hiroshi Maeda
浩史 前田
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.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
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Publication of JPH09101205A publication Critical patent/JPH09101205A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 消耗する光ファイバからの光を非消耗のダミ
ー光ファイバを介して放射温度計に導くことにより、光
ファイバの消耗に伴う温度誤差の補正を正確に行う。 【解決手段】 溶鋼12からの放射光は、消耗部6、結
合部8、非消耗部7、光コネクタ2を介して放射温度計
により受信される。非消耗部6の長さを、クラッディン
グモード光に起因する検出誤差が許容誤差以内に入る長
さ以上の長さとすることにより、測定誤差を許容誤差以
内に収めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温被測定物から
放出される放射光を光ファイバの一端より入射し、他端
から出射される光を放射温度計により測定して温度を測
定する消耗型光ファイバ温度計及びそれを用いた温度測
定方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】溶鋼等の溶融金属の温度を測定する温度
計として、消耗型光ファイバー温度計が広く使用されて
いる。図7に消耗型光ファイバー温度計の構成例を示
す。図7において、1はFIMT、2は光コネクタ、3
は放射温度計、4はFIMTドラム、5はFIMT供給
ローラ、11は連続鋳造機のモールド、12は溶鋼、1
3は連続鋳造機の浸漬ノズル、14はパウダである。こ
こで、FIMT(Fiber inMetallic Tube)とは、光フ
ァイバを金属管で被覆し、さらにその上をポリエチレン
等の被覆材で被覆したものである。
【0003】FIMT1をFIMTドラム4より巻き戻
し、その先端をFIMT供給ローラ5により溶鋼12中
に挿入する。FIMT1の他端は光コネクタ2を介して
放射温度計3に接続されている。FIMT1の先端が溶
鋼12中に浸漬されると、被覆体が炭化されて断熱層を
形成し、金属管と光ファイバが断熱層で保護されながら
溶鋼12中に浸漬される。光ファイバの径は125μm
と極めて細いため、浸漬された光ファイバ先端部の溶鋼
と接する部分には透明ガラスの均熱微小空洞が形成さ
れ、黒体条件が満たされる。これは、放射温度計におい
て他に例を見ない優れた特徴であり、この特徴により溶
鋼12の放射率に依存しない高精度の測温が実現され
る。
【0004】測定に伴い、FIMT1の先端は高温の為
に消耗するが、FIMT供給ローラ5により順次新しい
FIMT1を供給することにより、温度測定が実施され
る。
【0005】FIMT1中を伝播する光は、伝播と共に
減衰する。よって、FIMT1が消耗して長さが短くな
ると共に減衰量が少なくなり温度計が高めの指示をする
ようになる。よって、正確な測温を行うためにはFIM
T供給ローラ5をメジャリングロールとして使用する等
によりFIMT1の残り長さを把握し、FIMT1に固
有の伝送損失を補償するような補正を行うことが行われ
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な補償を行うための伝送損失として光ファイバの規格値
を使用すると、FIMTの残長が短くなった場合に、実
際の温度と放射温度計の指示値との誤差が大きくなると
いう問題点がある。
【0007】図5は、発明者らが発見した光ファイバ残
長と温度計の指示値の変化の関係を示すグラフである。
図5において、横軸は光ファイバ残長、縦軸は光ファイ
バ残長650mにおける温度計の指示値を基準とした放
射温度計の指示値を示し、xはSi放射温度計を使用した
実測値、・はInGaAs放射温度計を使用した実績値、実線
及び破線は、光ファイバの規格伝送損失から算出したそ
れぞれの放射温度計の指示値(カタログ値)を示す。
【0008】図5を見ると以下のことがわかる。 (1) Si放射温度計、InGaAs放射温度計のいずれにおいて
も、実際の指示値の方がカタログ値よりも高く、その差
は光ファイバ残長が少なくなるに従って増大する。 (2) 光ファイバ残長と実際の指示値との関係は、光ファ
イバ残長がある程度以上ではほぼ直線の関係にあるが、
光ファイバ残長が少なくなると直線の関係が崩れる。
【0009】この原因は、クラッディングモードによる
伝播光によるものであると推定される。図6は、光ファ
イバ中を伝播する光を表した図である。光ファイバはコ
アとクラッド、及びその上を被覆する被覆樹脂により構
成される。通常の光通信等に使用される光はコアとクラ
ッドの境界面で反射されてコア中を伝播する光であり、
伝播モード光といわれる。この他に、わずかではあるが
クラッドと被覆樹脂の境界面で反射されてクラッド・コ
ア中を伝播する光、被覆樹脂の界面で反射されて被覆樹
脂・クラッド・コア中を伝播する光があり、クラッディ
ングモード光といわれている。クラッディングモード光
は伝播モード光に対して減衰が大きいため、光ファイバ
の長さが長くなると無視できるようになるが、光ファイ
バの残長が短くなると完全には減衰せずに放射温度計に
まで到達する。即ち、図5における直線及び破線は、伝
播モード光の減衰による温度指示への影響を示し、実線
又は破線と実測データとの差は、クラッディングモード
光の減衰による温度指示への影響を示すものである。
【0010】一方、光ファイバの規格伝送損失は伝播モ
ード光についてのものであってクラッディングモード光
については考慮されていないので、規格値に基づいて補
正を行うと誤差が発生するものである。(上記の推定を
基に、特許請求の範囲を含め本明細書中においては、図
5における、実測値と光ファイバの規格伝送損失から算
出したそれぞれの放射温度計の指示値(カタログ値)と
の誤差を「クラッディングモード光に起因する検出誤
差」と称する。)
【0011】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたものであり、光ファイバの消耗に伴う温度
誤差の補正を正確に行うことが可能な、消耗型光ファイ
バ温度計および消耗型光ファイバ温度計による温度測定
方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題は、高温被測定
物から放出される放射光を光ファイバの一端より入射
し、他端から出射される光を放射温度計により測定して
温度を測定する消耗型光ファイバ温度計であって、光フ
ァイバが、測定に伴い先端部から消耗する消耗部と、消
耗部と放射温度計の間に接続された非消耗部とからな
り、非消耗部は、クラッディングモード光に起因する検
出誤差が許容誤差以内に入る長さ以上の長さを有するこ
とを特徴とする消耗型光ファイバ温度計により解決され
る。
【0013】この温度計においては、光ファイバ残長
(消耗部長さ+非消耗部長さ)による補正を、光ファイ
バの規格伝送損失値に基づいて行っても(即ち、光ファ
イバ残長と検出される温度の関係が図5の実線又は破線
の関係にあるとして補正を行っても)、非消耗部によ
り、クラッディングモード光が許容誤差以内の影響しか
及ぼさない程度に減衰させられるので、測定誤差を許容
誤差以内に収めることができる。
【0014】消耗部とは別に非消耗部を設けることな
く、1本の光ファイバを使用し、クラッディングモード
光に起因する検出誤差が許容誤差以内に入る長さ以上の
長さの光ファイバを残して光ファイバを交換するように
しても同じ作用効果が得られる。
【0015】上記課題は、また、高温被測定物から放出
される放射光を光ファイバの一端より入射し、他端から
出射される光を放射温度計により測定して温度を測定す
る消耗型光ファイバ温度計であって、光ファイバが、測
定に伴い先端部から消耗する消耗部と、消耗部と放射温
度計の間に接続された非消耗部とからなり、非消耗部
は、直線で近似された光ファイバの長さに対する温度指
示補正値と実際に必要な温度指示補正値との差が許容測
定誤差以内に入るような長さ以上の長さを有することを
特徴とする消耗型光ファイバ温度計によっても解決され
る。
【0016】この温度計においては、光ファイバ残長と
温度指示補正値との関係を直線で近似しても、非消耗部
により、非線型性に影響を与えるクラッディングモード
光が許容誤差以内の影響しか及ぼさない程度に減衰させ
られるので、測定誤差を許容誤差以内に収めることがで
きる。
【0017】消耗部とは別に非消耗部を設けることな
く、1本の光ファイバを使用し、直線で近似された光フ
ァイバの長さに対する温度指示補正値と実際に必要な温
度指示補正値との差が許容測定誤差以内に入るような長
さ以上の長さの光ファイバを残して光ファイバを交換す
るようにしても同じ作用効果が得られる。
【0018】なお、上記手段において、光ファイバとは
必ずしもFIMTに限定されるものではない。とくに、
非消耗部は、直接厳しい環境に曝されるものではないた
め、通常の光ファイバをそのまま使用することができ
る。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図1及び図2は、本発明の実施の
形態を示す構成図である。これらの図において、図7と
同じ部位には同じ符号を付し、その説明を省略する。図
1において6はFIMTからなる消耗部、7は通常の光
ファイバからなる非消耗部である。8は消耗部6と非消
耗部7を光結合する結合部であり、通常は融着により消
耗部6と非消耗部7を接合する。9は非消耗部7用のフ
ァイバドラムである。
【0020】FIMTドラム4に巻き付けられて収納さ
れた消耗部6は、従来技術と同じようにFIMT供給ロ
ーラ5によって溶鋼12中に送り込まれ、測温が行われ
る。溶鋼12からの放射光は、消耗部6、結合部8、非
消耗部7、光コネクタ2を介して放射温度計により受信
される。
【0021】光ファイバの規格伝送損失値に基づいて補
正を行う場合には、非消耗部の長さを500m程度とす
ると、放射温度計がSi放射温度計の場合には補正誤差を
約1℃以内、放射温度計がInGaAs放射温度計の場合には
補正誤差を約3℃以内とすることができる。
【0022】また、図5における実績データに基づい
て、光ファイバ残長と指示値の変動が直線関係にあると
して補正を行う場合には、非消耗部の長さを100m程
度としても同程度の補正誤差とすることができることが
図5より明らかである。
【0023】図2においては、装置の構成は従来技術と
同じであるが、本実施形態の場合は、FIMT1を最後
まで使用することなく、500m程度あるいは100m
残して使用をやめ、新しいFIMTと交換している。こ
れにより、非消耗部をそれぞれ500m、100mとし
た場合と同じ効果が得られる。
【0024】図3は、本発明の実施形態にかかる温度検
出部の構成の一例を示す図である。図3において、20
は放射温度計、21は光コネクタ2と結合されるレセプ
タクル、22は光学系、23は光電変換素子(Si、InGa
As等) 、24は増幅器、25はリニアライザ、26は光
ファイバ残長補正演算器を示す。
【0025】光コネクタ2を介してレセプタクルにより
受光された光は、光学系22を介して光電変換素子23
により電気信号に変換され、増幅器24で増幅された
後、リニアライザ25でリニアライズされて光ファイバ
残長補正演算器26に入力される。光ファイバ残長補正
演算器26は、検出された光ファイバ残長に基づいて、
「光ファイバの規格伝送損失値に基づく補正」、又は
「光ファイバ残長と温度指示補正値の関係を直線関係で
近似した補正」を行って、補正後の値を出力する。
【0026】図4は、本発明の実施形態にかかる温度検
出部の構成の他の例を示す図である。図4において、図
3と同じ部位には同じ符号を付してその説明を省略す
る。図4においては、受光された光は光学系22によっ
て2つに分けられ、別々の光電変換素子23(Si)、2
3’(InGaAs)によって受光されて電気信号に変換さ
れ、それぞれ増幅器24、リニアライザ25を介して光
ファイバ残長補正演算器26に入力される。
【0027】図4における実施形態においては、光ファ
イバ残長補正演算器26は、光ファイバ残長の変動の影
響を、2波長の光の受光強度を用いて演算して補償す
る。よって、この場合には、光ファイバの残長は測定す
る必要はない。この技術においても、クラッディングモ
ード光の影響により補償誤差が生じるが、本発明の方法
を使用することにより、クラッディングモード光の影響
が許容測定誤差以内に減衰されるため、正確な補正を行
うことができる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、クラッディングモード
光の影響が測定精度に影響を及ぼさない程度にまで減衰
するため、光ファイバの消耗に伴う温度誤差の補正を正
確に行うことできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態の構成を示す図である。
【図2】 本発明の他の実施形態の構成を示す図であ
る。
【図3】 本発明の実施形態に係る温度検出部の構成の
一例を示す図である。
【図4】 本発明の実施形態に係る温度検出部の構成の
他の例を示す図である。
【図5】 光ファイバ残長と温度計の指示値の変化の関
係を示すグラフである。
【図6】 光ファイバ中を伝播する光を表した図であ
る。
【図7】 従来型の消耗型光ファイバー温度計の構成例
を示す図である。
【符号の説明】
1 FIMT 2 光コネクタ 3 放射温度計 4 FIMTドラム 5 FIMT供給ローラ 6 消耗部 7 非消耗部 8 結合部 9 ファイバドラム 20 放射温度計
フロントページの続き (72)発明者 板倉 孝 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 前田 浩史 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高温被測定物から放出される放射光を光
    ファイバの一端より入射し、他端から出射される光を放
    射温度計により測定して温度を測定する消耗型光ファイ
    バ温度計であって、光ファイバが、測定に伴い先端部か
    ら消耗する消耗部と、消耗部と放射温度計の間に接続さ
    れた非消耗部とからなり、非消耗部は、クラッディング
    モード光に起因する検出誤差が許容誤差以内に入る長さ
    以上の長さを有することを特徴とする消耗型光ファイバ
    温度計。
  2. 【請求項2】 高温被測定物から放出される放射光を光
    ファイバの一端より入射し、他端から出射される光を放
    射温度計により測定して温度を測定する消耗型光ファイ
    バ温度計を用いて温度を測定する方法であって、クラッ
    ディングモード光に起因する検出誤差が許容誤差以内に
    入る長さ以上の長さの光ファイバを残して光ファイバを
    交換することを特徴とする消耗型光ファイバ温度計によ
    る温度測定方法。
  3. 【請求項3】 高温被測定物から放出される放射光を光
    ファイバの一端より入射し、他端から出射される光を放
    射温度計により測定して温度を測定する消耗型光ファイ
    バ温度計であって、光ファイバが、測定に伴い先端部か
    ら消耗する消耗部と、消耗部と放射温度計の間に接続さ
    れた非消耗部とからなり、非消耗部は、直線で近似され
    た光ファイバの長さに対する温度指示補正値と実際に必
    要な温度指示補正値との差が許容測定誤差以内に入るよ
    うな長さ以上の長さを有することを特徴とする消耗型光
    ファイバ温度計。
  4. 【請求項4】 高温被測定物から放出される放射光を光
    ファイバの一端より入射し、他端から出射される光を放
    射温度計により測定して温度を測定する消耗型光ファイ
    バ温度計を用いて温度を測定する方法であって、直線で
    近似された光ファイバの長さに対する温度指示補正値と
    実際に必要な温度指示補正値との差が許容測定誤差以内
    に入るような長さ以上の長さの光ファイバを残して光フ
    ァイバを交換することを特徴とする消耗型光ファイバ温
    度計による温度測定方法。
JP7256376A 1995-10-03 1995-10-03 消耗型光ファイバ温度計及び消耗型光ファイバ温度計に よる温度測定方法 Pending JPH09101205A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017534880A (ja) * 2014-09-01 2017-11-24 ミンコン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングMINKON GmbH 溶融金属の光学的温度検出のための方法およびそのような方法を実施する繰り出し装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017534880A (ja) * 2014-09-01 2017-11-24 ミンコン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングMINKON GmbH 溶融金属の光学的温度検出のための方法およびそのような方法を実施する繰り出し装置
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