JPH11248545A - 温度測定システム - Google Patents
温度測定システムInfo
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- JPH11248545A JPH11248545A JP5375598A JP5375598A JPH11248545A JP H11248545 A JPH11248545 A JP H11248545A JP 5375598 A JP5375598 A JP 5375598A JP 5375598 A JP5375598 A JP 5375598A JP H11248545 A JPH11248545 A JP H11248545A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度測定システムにおいて、敷設上の制約を
少なくするとともに測定器の構成を簡単して安価にす
る。 【解決手段】 ２芯ケーブル１３はその一端が入射端と
して規定されており、パルス発生回路１１は２芯ケーブ
ルの入射端から電気パルスを入射パルスとして入射す
る。反射パルス測定回路１２は、２芯ケーブルにおける
長さ方向の温度変化に基づいて２芯ケーブル内において
入射パルスに応じて生じる反射パルスを入射端で受け
る。そして、反射パルス測定回路は、反射パルスの極性
と入射パルスからの遅れ時間とを検出して温度変化を温
度分布として測定する。
少なくするとともに測定器の構成を簡単して安価にす
る。 【解決手段】 ２芯ケーブル１３はその一端が入射端と
して規定されており、パルス発生回路１１は２芯ケーブ
ルの入射端から電気パルスを入射パルスとして入射す
る。反射パルス測定回路１２は、２芯ケーブルにおける
長さ方向の温度変化に基づいて２芯ケーブル内において
入射パルスに応じて生じる反射パルスを入射端で受け
る。そして、反射パルス測定回路は、反射パルスの極性
と入射パルスからの遅れ時間とを検出して温度変化を温
度分布として測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は温度測定システムに
関し、特に、２芯ケーブルを用いた温度測定システムに
関する。
関し、特に、２芯ケーブルを用いた温度測定システムに
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、温度測定には、熱電対又は白金
抵抗体等の感温素子を用いて限定された範囲（環境範
囲）の温度を測定する所謂点測定方式が知られており、
さらに、温度分布を測定する際には、光ファイバケーブ
ルの誘導ラマンら散乱現象を用いて温度分布を測定する
所謂分布型方式が用いられる。
抵抗体等の感温素子を用いて限定された範囲（環境範
囲）の温度を測定する所謂点測定方式が知られており、
さらに、温度分布を測定する際には、光ファイバケーブ
ルの誘導ラマンら散乱現象を用いて温度分布を測定する
所謂分布型方式が用いられる。
【０００３】分布型方式では、広い範囲の温度分布測定
を１本の光ファイバケーブルを用いて測定でき、このた
め、土木計測の領域においても、例えば、コンクリート
の打設温度管理に用いられている。
を１本の光ファイバケーブルを用いて測定でき、このた
め、土木計測の領域においても、例えば、コンクリート
の打設温度管理に用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の分布
型方式では、光ファイバケーブルの設置に当っては、伝
送損失の関係上、曲率半径に制限があるばかりでなく、
光ファイバケーブルの接続及びコネクタの取付等製造上
及び取付上に種々の制約がある。
型方式では、光ファイバケーブルの設置に当っては、伝
送損失の関係上、曲率半径に制限があるばかりでなく、
光ファイバケーブルの接続及びコネクタの取付等製造上
及び取付上に種々の制約がある。
【０００５】加えて、上述のラマン散乱現象を用いた手
法では、微小信号を検出する必要があるため、つまり、
微小信号を取り扱う必要がある関係上、光ファイバケー
ブルの長さ方向において、測定限界があり、しかも、測
定装置自体が高価となってしまうという問題点がある。
法では、微小信号を検出する必要があるため、つまり、
微小信号を取り扱う必要がある関係上、光ファイバケー
ブルの長さ方向において、測定限界があり、しかも、測
定装置自体が高価となってしまうという問題点がある。
【０００６】本発明の目的は製造上及び取付上の制約が
ない温度測定システムに提供することにある。
ない温度測定システムに提供することにある。
【０００７】本発明の他の目的は測定限界が大きくしか
も安価な温度測定システムを提供することにある。
も安価な温度測定システムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、一端が
入射端として規定された２芯ケーブルと、該２芯ケーブ
ルの入射端から電気パルスを入射パルスとして入射する
パルス発生回路と、前記２芯ケーブルにおける長さ方向
の温度変化に基づいて前記２芯ケーブル内において前記
入射パルスに応じて生じる反射パルスを前記入射端で受
け前記反射パルスの極性と前記入射パルスからの遅れ時
間とを検出して前記温度変化を温度分布として測定する
測定回路とを有することを特徴とする温度測定システム
が得られる。
入射端として規定された２芯ケーブルと、該２芯ケーブ
ルの入射端から電気パルスを入射パルスとして入射する
パルス発生回路と、前記２芯ケーブルにおける長さ方向
の温度変化に基づいて前記２芯ケーブル内において前記
入射パルスに応じて生じる反射パルスを前記入射端で受
け前記反射パルスの極性と前記入射パルスからの遅れ時
間とを検出して前記温度変化を温度分布として測定する
測定回路とを有することを特徴とする温度測定システム
が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下本発明について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１０】図１を参照して、図示の温度測定システム
は、パルス発生回路１１及び反射パルス測定回路１２を
備えており、これらパルス発生回路１１及び反射パルス
測定回路１２は、図示のように、２芯ケーブル１３に接
続されている。いま、パルス発生回路１１から２芯ケー
ブル１３に電気パルスを入射パルスとして入射して、２
芯ケーブル１３からの反射パルスを反射パルス測定回路
１２で検出する。
は、パルス発生回路１１及び反射パルス測定回路１２を
備えており、これらパルス発生回路１１及び反射パルス
測定回路１２は、図示のように、２芯ケーブル１３に接
続されている。いま、パルス発生回路１１から２芯ケー
ブル１３に電気パルスを入射パルスとして入射して、２
芯ケーブル１３からの反射パルスを反射パルス測定回路
１２で検出する。
【００１１】入射パルス入射から反射パルスを検出する
までの時間をｔ、２芯ケーブル１３内を伝播するパルス
の速度をｖ、入射端から反射パルス発生箇所までの２芯
ケーブル１３の距離をＬとすると、距離Ｌは数１で表さ
れる。
までの時間をｔ、２芯ケーブル１３内を伝播するパルス
の速度をｖ、入射端から反射パルス発生箇所までの２芯
ケーブル１３の距離をＬとすると、距離Ｌは数１で表さ
れる。
【００１２】
【数１】
【００１３】時間ｔ（つまり、反射パルスの伝播遅延時
間）を測定すると、数１から反射位置が求められる。
間）を測定すると、数１から反射位置が求められる。
【００１４】ところで、平行２芯ケーブルにおいては、
芯線の半径をｒ、芯線中心間距離をｄ、導体周囲の透磁
率をμ、導体周囲の誘電率をεとすると、高周波領域に
おける特性インピーダンスＺｐは、数２で表される。
芯線の半径をｒ、芯線中心間距離をｄ、導体周囲の透磁
率をμ、導体周囲の誘電率をεとすると、高周波領域に
おける特性インピーダンスＺｐは、数２で表される。
【００１５】
【数２】
【００１６】一方、同軸ケーブルにおいては、同軸ケー
ブルの外部導体内径をｂ、内部導体外径をａ、導体間の
透磁率をμ、導体間の誘電率をεとすると、高周波領域
における特性インピーダンスＺｃは、数３で表される。
ブルの外部導体内径をｂ、内部導体外径をａ、導体間の
透磁率をμ、導体間の誘電率をεとすると、高周波領域
における特性インピーダンスＺｃは、数３で表される。
【００１７】
【数３】
【００１８】数２及び数３において、誘電率εの温度変
化率は、内部導体外径ａ、外部導体内径ｂ、及び透磁率
μに比べて大きいから、両特性インピーダンスともに１
√εに比例して変化することになる。
化率は、内部導体外径ａ、外部導体内径ｂ、及び透磁率
μに比べて大きいから、両特性インピーダンスともに１
√εに比例して変化することになる。
【００１９】平行２芯ケーブル及び同軸ケーブルとも
に、電気パルスの伝送路として用いることができ、予め
定められた温度における伝送路の特性インピーダンス
（以下、基準特性インピーダンスという）をＺ0 とし
て、温度上昇によって特性インピーダンス（以下、変化
後特性インピーダンスという）がＺに変化した際、特性
インピーダンスの変化によって生じる反射波の反射率Ｒ
は数４で表される。
に、電気パルスの伝送路として用いることができ、予め
定められた温度における伝送路の特性インピーダンス
（以下、基準特性インピーダンスという）をＺ0 とし
て、温度上昇によって特性インピーダンス（以下、変化
後特性インピーダンスという）がＺに変化した際、特性
インピーダンスの変化によって生じる反射波の反射率Ｒ
は数４で表される。
【００２０】
【数４】
【００２１】ここで、同軸ケーブルの温度上昇による特
性インピーダンスの変化と反射率との関係を求めてみ
る。常温域の特性インピーダンスをＺ0 、高温域の特性
インピーダンスをＺとして、誘電率の温度係数をα、比
例定数をｋとすると、基準特性インピーダンスＺ0 及び
変化後特性インピーダンスというＺはそれぞれ数５及び
数６で表すことができる。
性インピーダンスの変化と反射率との関係を求めてみ
る。常温域の特性インピーダンスをＺ0 、高温域の特性
インピーダンスをＺとして、誘電率の温度係数をα、比
例定数をｋとすると、基準特性インピーダンスＺ0 及び
変化後特性インピーダンスというＺはそれぞれ数５及び
数６で表すことができる。
【００２２】
【数５】
【００２３】
【数６】 但し、比例定数ｋは数７で表すものとする。
【００２４】
【数７】 ここで、数８（近似公式）を用いて数６を変形すると、
数９が得られる。
数９が得られる。
【００２５】
【数８】
【００２６】
【数９】
【００２７】数４に数５及び数９を代入すると、数１０
が得られる。
が得られる。
【００２８】
【数１０】
【００２９】同様にして、平行２芯ケーブルの特性イン
ピーダンスを示す数２を数４に代入して、平行２芯ケー
ブルにおける反射率Ｒを求めると、同軸ケーブルと同様
に数１０が得られる。
ピーダンスを示す数２を数４に代入して、平行２芯ケー
ブルにおける反射率Ｒを求めると、同軸ケーブルと同様
に数１０が得られる。
【００３０】数１０は、誘電率の温度係数αが反射率Ｒ
に及ぼす影響を示しており、ここでは、誘電率の温度係
数αの１／４に比例して反射率Ｒが変化することを示し
ている。なお、数１０において、符号“−”は反射波の
極性を示している。
に及ぼす影響を示しており、ここでは、誘電率の温度係
数αの１／４に比例して反射率Ｒが変化することを示し
ている。なお、数１０において、符号“−”は反射波の
極性を示している。
【００３１】例えば、３Ｃ−２Ｖ高周波同軸ケーブルで
は、その基準特性インピーダンスＺ0 は常温で７５Ωで
あり、内外導体間に使用される誘電体として誘電率の温
度係数が−１５００（ｐｐｍ／℃）のポリエチレンが用
いられている（出典：電子通信学会／電子通信ハンドブ
ック ４０２頁／１９９７年）。この３Ｃ−２Ｖ高周波
同軸ケーブルにおいては、反射率が約３７５ｐｐｍ／℃
であり、３Ｃ−２Ｖ高周波同軸ケーブルは、反射率が約
３７５ｐｐｍ／℃となる温度係数を有する温度分布セン
サケーブルとして用いることができる。
は、その基準特性インピーダンスＺ0 は常温で７５Ωで
あり、内外導体間に使用される誘電体として誘電率の温
度係数が−１５００（ｐｐｍ／℃）のポリエチレンが用
いられている（出典：電子通信学会／電子通信ハンドブ
ック ４０２頁／１９９７年）。この３Ｃ−２Ｖ高周波
同軸ケーブルにおいては、反射率が約３７５ｐｐｍ／℃
であり、３Ｃ−２Ｖ高周波同軸ケーブルは、反射率が約
３７５ｐｐｍ／℃となる温度係数を有する温度分布セン
サケーブルとして用いることができる。
【００３２】なお、平行２芯ケーブルにおいても、同軸
ケーブルと同様に、特性インピーダンスは１／√εに比
例して変化するから、平行２芯ケーブルにおいても、特
性インピーダンスに対する温度変化は同軸ケーブルと同
様になる。従って、平行２芯ケーブルも温度分布センサ
ケーブルとして用いることができる。
ケーブルと同様に、特性インピーダンスは１／√εに比
例して変化するから、平行２芯ケーブルにおいても、特
性インピーダンスに対する温度変化は同軸ケーブルと同
様になる。従って、平行２芯ケーブルも温度分布センサ
ケーブルとして用いることができる。
【００３３】ここで、図２も参照して、２芯ケーブル１
３が直線状に敷設されているとする。この際、図２
（ａ）に示すように、ケーブルの長さ方向にケーブル温
度が高い領域（温度上昇領域）があるものとする。この
ような状態で、パルス発生回路１１から入射パルスを与
えると、図２（ｂ）に示すように、パルス入射端からみ
て、温度上昇領域の開始点と終止点において、入射パル
スに応じた反射パルスが発生する（以下開始点における
反射パルスを開始点パルスといい、終止点における反射
パルスを終止点パルスという）。さらに、ケーブルの終
端においても反射パルスが発生する（以下終端パルスと
いう）。
３が直線状に敷設されているとする。この際、図２
（ａ）に示すように、ケーブルの長さ方向にケーブル温
度が高い領域（温度上昇領域）があるものとする。この
ような状態で、パルス発生回路１１から入射パルスを与
えると、図２（ｂ）に示すように、パルス入射端からみ
て、温度上昇領域の開始点と終止点において、入射パル
スに応じた反射パルスが発生する（以下開始点における
反射パルスを開始点パルスといい、終止点における反射
パルスを終止点パルスという）。さらに、ケーブルの終
端においても反射パルスが発生する（以下終端パルスと
いう）。
【００３４】図２（ａ）に示す例では、温度上昇領域が
存在しており、その開始点では、特性インピーダンスが
低い領域から高い領域へと変化するため、開始点におけ
る反射パルスは入射パルスと同一の極性となる。
存在しており、その開始点では、特性インピーダンスが
低い領域から高い領域へと変化するため、開始点におけ
る反射パルスは入射パルスと同一の極性となる。
【００３５】一方、終了点では、特性インピーダンスが
高い領域から低い領域へと変化してするから、終止点に
おける反射パルスは入射パルスと逆の極性となる。
高い領域から低い領域へと変化してするから、終止点に
おける反射パルスは入射パルスと逆の極性となる。
【００３６】上述のようにして発生した反射パルスは反
射パルス測定回路１２に与えられる。そして、パルス発
生回路１１と反射パルス測定回路１２とを連動させて、
パルス発生回路１１が入射パルスを入射すると、反射パ
ルス測定回路１２がカウント（計時）を開始し、最初に
反射パルス（開始点パルス）を受けた時点でのカウント
値を計測する（以下第１のカウント値という）。反射パ
ルス測定回路１２は数１に基づいて、開始点までの距離
を求める。さらに、反射パルス測定回路１２は計時を続
けて、第２回目に反射パルス（終止点パルス）を受けた
時点でのカウント値を計測する（第２のカウント値とい
う）。反射パルス測定回路１２は数１に基づいて、終止
点までの距離を求める。
射パルス測定回路１２に与えられる。そして、パルス発
生回路１１と反射パルス測定回路１２とを連動させて、
パルス発生回路１１が入射パルスを入射すると、反射パ
ルス測定回路１２がカウント（計時）を開始し、最初に
反射パルス（開始点パルス）を受けた時点でのカウント
値を計測する（以下第１のカウント値という）。反射パ
ルス測定回路１２は数１に基づいて、開始点までの距離
を求める。さらに、反射パルス測定回路１２は計時を続
けて、第２回目に反射パルス（終止点パルス）を受けた
時点でのカウント値を計測する（第２のカウント値とい
う）。反射パルス測定回路１２は数１に基づいて、終止
点までの距離を求める。
【００３７】反射パルス測定回路１２は開始点までの距
離と終止点まで距離から温度変化領域を求める。さら
に、開始点パルスは入射パルスと同極性であり、終止点
パルスは入射パルスと逆極性であるから、反射パルス測
定回路１２は、温度変化領域が温度上昇領域であると判
定して、例えば、図２（ａ）に示す温度分布表示を行
う。
離と終止点まで距離から温度変化領域を求める。さら
に、開始点パルスは入射パルスと同極性であり、終止点
パルスは入射パルスと逆極性であるから、反射パルス測
定回路１２は、温度変化領域が温度上昇領域であると判
定して、例えば、図２（ａ）に示す温度分布表示を行
う。
【００３８】図示の例では、さらに、終端パルスを受け
ることになるが、その後、さらに反射パルスを受けるこ
とがないので、パルス測定回路１２は終端パルスである
と判断することになる。
ることになるが、その後、さらに反射パルスを受けるこ
とがないので、パルス測定回路１２は終端パルスである
と判断することになる。
【００３９】なお、温度変化領域が温度下降領域である
場合には、開始点で入射パルスと逆極性の反射パルスが
発生し、終止点で入射パルスと同極性の反射パルスが発
生するから、反射パルス測定回路１２はまず逆極性の開
始点パルスを受け、次に、同極性の終止点パルスを受け
ることになり、これによって、温度変化領域が温度下降
領域であると判断できることになる。
場合には、開始点で入射パルスと逆極性の反射パルスが
発生し、終止点で入射パルスと同極性の反射パルスが発
生するから、反射パルス測定回路１２はまず逆極性の開
始点パルスを受け、次に、同極性の終止点パルスを受け
ることになり、これによって、温度変化領域が温度下降
領域であると判断できることになる。
【００４０】さらに、温度変化領域が複数あっても、開
始点パルスと終止点パルスの対で考えると、奇数回目に
受ける反射パルスと偶数回目に受ける反射パルスの極性
は互いに逆の関係になっているから、同様にして、複数
の温度変化領域について温度上昇領域か温度下降領域か
を判定できることになる。
始点パルスと終止点パルスの対で考えると、奇数回目に
受ける反射パルスと偶数回目に受ける反射パルスの極性
は互いに逆の関係になっているから、同様にして、複数
の温度変化領域について温度上昇領域か温度下降領域か
を判定できることになる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、２芯
ケーブルを温度分布センサケーブルとして用いているか
ら、光ファイバケーブルに比べて敷設上の制約が少ない
という利点がある。加えて、本発明では、光学部品を用
いる必要がないから、測定器の構成が簡単となり、しか
も測定範囲（距離）を拡大できるという効果がある。
ケーブルを温度分布センサケーブルとして用いているか
ら、光ファイバケーブルに比べて敷設上の制約が少ない
という利点がある。加えて、本発明では、光学部品を用
いる必要がないから、測定器の構成が簡単となり、しか
も測定範囲（距離）を拡大できるという効果がある。
【図１】本発明による温度測定システムの一例を示す図
である。
である。
【図２】図１に示す温度測定システムの動作を説明する
ための図であり、（ａ）はケーブル敷設方向に存在する
温度上昇領域を示す図であり、（ｂ）は温度上昇領域に
よる反射パルスを説明するための図である。
ための図であり、（ａ）はケーブル敷設方向に存在する
温度上昇領域を示す図であり、（ｂ）は温度上昇領域に
よる反射パルスを説明するための図である。
１１ パルス発生回路 １２ 反射パルス測定回路 １３ ２芯ケーブル
Claims (3)
- 【請求項１】 一端が入射端として規定された２芯ケー
ブルと、該２芯ケーブルの入射端から電気パルスを入射
パルスとして入射するパルス発生回路と、前記２芯ケー
ブルにおける長さ方向の温度変化に基づいて前記２芯ケ
ーブル内において前記入射パルスに応じて生じる反射パ
ルスを前記入射端で受け前記反射パルスの極性と前記入
射パルスからの遅れ時間とを検出して前記温度変化を温
度分布として測定する測定回路とを有することを特徴と
する温度測定システム。 - 【請求項２】 請求項１に記載された温度測定システム
において、前記反射パルスは前記温度変化に応じて生じ
る前記２芯ケーブルの特性インピーダンスの変化によっ
て発生し、前記測定回路は前記極性に基づいて前記温度
変化が温度上昇変化であるか温度下降変化であるかを測
定し、前記遅れ時間に基づいて前記温度変化の大きさを
測定するようにしたことを特徴とする温度測定システ
ム。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載された温度測定シ
ステムにおいて、前記２芯ケーブルは同軸ケーブルであ
ることを特徴とする温度測定システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5375598A JPH11248545A (ja) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | 温度測定システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5375598A JPH11248545A (ja) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | 温度測定システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11248545A true JPH11248545A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=12951642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5375598A Withdrawn JPH11248545A (ja) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | 温度測定システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11248545A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7275011B2 (en) | 2005-06-30 | 2007-09-25 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for monitoring integrated circuit temperature through deterministic path delays |
| JP2010237065A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Japan Fine Ceramics Center | 表面温度分布検知装置とこれを利用した配管の減肉検知方法 |
| JP2018097905A (ja) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | 富士通株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の制御方法 |
-
1998
- 1998-03-05 JP JP5375598A patent/JPH11248545A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7275011B2 (en) | 2005-06-30 | 2007-09-25 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for monitoring integrated circuit temperature through deterministic path delays |
| JP2010237065A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Japan Fine Ceramics Center | 表面温度分布検知装置とこれを利用した配管の減肉検知方法 |
| JP2018097905A (ja) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | 富士通株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の制御方法 |
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