JPS6370131A - 光フアイバ形温度分布計測装置 - Google Patents
光フアイバ形温度分布計測装置Info
- Publication number
- JPS6370131A JPS6370131A JP21401286A JP21401286A JPS6370131A JP S6370131 A JPS6370131 A JP S6370131A JP 21401286 A JP21401286 A JP 21401286A JP 21401286 A JP21401286 A JP 21401286A JP S6370131 A JPS6370131 A JP S6370131A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical fiber
- frequency
- raman
- light source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 241000219112 Cucumis Species 0.000 description 1
- 235000015510 Cucumis melo subsp melo Nutrition 0.000 description 1
- FJJCIZWZNKZHII-UHFFFAOYSA-N [4,6-bis(cyanoamino)-1,3,5-triazin-2-yl]cyanamide Chemical compound N#CNC1=NC(NC#N)=NC(NC#N)=N1 FJJCIZWZNKZHII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/32—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (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。
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0発明はラマン散乱光の強度が温度の関数であるこ
とを利用した4■↑測装防であって、光ファイバの長さ
方向の温度分布を連続的に且つ高精度に4測することが
出来る光ファイバ形温瓜分布計測装dに関する。
とを利用した4■↑測装防であって、光ファイバの長さ
方向の温度分布を連続的に且つ高精度に4測することが
出来る光ファイバ形温瓜分布計測装dに関する。
[従来の技術]
従来、光ファイバを用いて、長さ方向に連続的な温度分
布を計測する方法としては、光ファイバに入射したパル
ス光の光フアイバ内でのレイリー散乱による後方散乱光
から求める方法が知られている。これは、温度により光
ファイバのマイクロベンド損、屈折率或いは光吸収度な
どが変化することによって、レイリー後方散乱光の強庭
が変化することを利用する方法である。
布を計測する方法としては、光ファイバに入射したパル
ス光の光フアイバ内でのレイリー散乱による後方散乱光
から求める方法が知られている。これは、温度により光
ファイバのマイクロベンド損、屈折率或いは光吸収度な
どが変化することによって、レイリー後方散乱光の強庭
が変化することを利用する方法である。
しかしながら、このレイリー後方散乱光を用いる方法で
は、光フアイバ中の光損失を利用するため長尺の3!1
定が困難であること、一般的に19度に対する感度が小
さいこと、外乱(光ファイバの曲げ、側圧等)の影響に
より精度が劣化することなどの問題がある。
は、光フアイバ中の光損失を利用するため長尺の3!1
定が困難であること、一般的に19度に対する感度が小
さいこと、外乱(光ファイバの曲げ、側圧等)の影響に
より精度が劣化することなどの問題がある。
この難点を解消する方式として、光ファイバに入射した
パルス光による光ファイバのラマン散乱光を利用する方
法が提案されている。
パルス光による光ファイバのラマン散乱光を利用する方
法が提案されている。
今、入(ト)パルス光の周波数をωo1光ファイバのコ
ア材質によって定まる物質固有の周波数をωfとすると
、光フアイバ内では、前記レイリー散乱(周波数ω0)
の他に、周波数ω0−ω「(ストークス光)とω0+ω
f (反ストークス光)の2成分からなるラマン散乱が
生じる。このラマン散乱光の強度は、温度に依存した関
数で表現されることが知られており、ラマン散乱光の強
度から温度が求まる。
ア材質によって定まる物質固有の周波数をωfとすると
、光フアイバ内では、前記レイリー散乱(周波数ω0)
の他に、周波数ω0−ω「(ストークス光)とω0+ω
f (反ストークス光)の2成分からなるラマン散乱が
生じる。このラマン散乱光の強度は、温度に依存した関
数で表現されることが知られており、ラマン散乱光の強
度から温度が求まる。
このラマン後方散乱光を利用する方法は高感度であり、
また反ストークス光とストークス光或いは反ストークス
光とレイリー散乱光の2波長を用いることにより外乱の
影響を受けない高精度な温度分布計画ができ、更に光損
失ではなく、新たな光発生用9を用いるため長尺化を実
現することが゛出来る。
また反ストークス光とストークス光或いは反ストークス
光とレイリー散乱光の2波長を用いることにより外乱の
影響を受けない高精度な温度分布計画ができ、更に光損
失ではなく、新たな光発生用9を用いるため長尺化を実
現することが゛出来る。
[発明が解決しようとする問題点コ
しかしながら、このラマン後方散乱光を用いる方法にお
いては、ラマン散乱光の強度がレイリー散乱光の強度の
約1/1000程度と小ざい。このため、高強度の特別
なパルス光源を必要とし、また検出信号のS/Nを向上
するために長時間の平均化処理を必要とするなどの問題
があった。
いては、ラマン散乱光の強度がレイリー散乱光の強度の
約1/1000程度と小ざい。このため、高強度の特別
なパルス光源を必要とし、また検出信号のS/Nを向上
するために長時間の平均化処理を必要とするなどの問題
があった。
この発明は、以上の従来技術の問題点を解消すべく01
案されたものであり、光ファイバの長さ方向の温度分布
を精度よく、且つ簡易に計測することが出来る光ファイ
バ形温度分布計測装置を提供することを目的とする。
案されたものであり、光ファイバの長さ方向の温度分布
を精度よく、且つ簡易に計測することが出来る光ファイ
バ形温度分布計測装置を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段]
本発明は、測定温度領域に配設される光ファイバと、光
ファイバにその人!8端よりパルス光を人!:)I す
るための測定用光源と、光ファイバの入射端から出射さ
れる上記パルス光の後方散乱光のうちラマン散乱光のみ
を分離する光学系と、ラマン散乱光に対して一定周波数
だけ周波数シフトした局発光を出射する局部発振用光源
と、局部発振用光源の局発光と上記ラマン散乱光とを混
合してそれらの差周波成分を取り出す検出系と、検出系
により取り出された信号から光ファイバの温度を求める
と共に上記測定用光源からパルス光が出射されてから検
出系がラマン散乱光を検出するまでの時1iiI J:
り光ファイバの温度測定位置を求める信号処理回路とを
備えたものである。
ファイバにその人!8端よりパルス光を人!:)I す
るための測定用光源と、光ファイバの入射端から出射さ
れる上記パルス光の後方散乱光のうちラマン散乱光のみ
を分離する光学系と、ラマン散乱光に対して一定周波数
だけ周波数シフトした局発光を出射する局部発振用光源
と、局部発振用光源の局発光と上記ラマン散乱光とを混
合してそれらの差周波成分を取り出す検出系と、検出系
により取り出された信号から光ファイバの温度を求める
と共に上記測定用光源からパルス光が出射されてから検
出系がラマン散乱光を検出するまでの時1iiI J:
り光ファイバの温度測定位置を求める信号処理回路とを
備えたものである。
[作 用1
このように、光ファイバのラマン後方散乱光に一定周波
数シフトした局発光を混合してヘデログイン検波してい
るため、局発光に比例した大きな利得が1rIられ、ラ
マン後方散乱光の検出精度を大幅に向上できる。
数シフトした局発光を混合してヘデログイン検波してい
るため、局発光に比例した大きな利得が1rIられ、ラ
マン後方散乱光の検出精度を大幅に向上できる。
[実施tJII ]
以下に、この発明の実施例を添付図面に従って詳述する
。
。
第1図において、7は光ファイバであり、光ファイバ7
は測定しようとする温度領域に配設される。光ファイバ
7の入DA 92側には、集光レンズ6を介して光分岐
器5が設Gノられると共に、光分岐器5の一方のボー1
〜には測定用光源4が、他方のボートには後方散乱光の
検出系が設けられている。
は測定しようとする温度領域に配設される。光ファイバ
7の入DA 92側には、集光レンズ6を介して光分岐
器5が設Gノられると共に、光分岐器5の一方のボー1
〜には測定用光源4が、他方のボートには後方散乱光の
検出系が設けられている。
測定用光源4には、光源駆動装置3.パルスディレィ回
路2.パルス発生器1が接続されている。
路2.パルス発生器1が接続されている。
パルス発生器1から出力された信号はそのまま信号処理
回路12に入力される一方、パルスディレィ回路2で所
定時間だけ遅らされたパルス信号が光源駆動装置3に入
力される。光源駆動装置3はこの入力されたパルス信号
にしたがって測定用光源4を駆動し、測定用光源4から
は周波数ω0のパルス光が出射される。測定用光源4か
らのパルス光は光分岐器5.集光レンズ6を通って光フ
ァイバ7に入射される。光ファイバ7では周波数ω0の
レイリー散乱光の外に、周波数ω0±ω[のラマン散乱
光が発生ずる。
回路12に入力される一方、パルスディレィ回路2で所
定時間だけ遅らされたパルス信号が光源駆動装置3に入
力される。光源駆動装置3はこの入力されたパルス信号
にしたがって測定用光源4を駆動し、測定用光源4から
は周波数ω0のパルス光が出射される。測定用光源4か
らのパルス光は光分岐器5.集光レンズ6を通って光フ
ァイバ7に入射される。光ファイバ7では周波数ω0の
レイリー散乱光の外に、周波数ω0±ω[のラマン散乱
光が発生ずる。
光ファイバ7で生じたレイリー散乱光及びラマン散乱光
の一部は後方散乱光として光ファイバ7を戻り入射端か
ら出113Jされ、集光レンズ6を経て光分岐器5で分
離され、ラマン散乱光(反ス1−一ウス光)のみを透過
させる光学フィルタ9を経て、光検出器10に入1.)
1−!lる。一方、反ストークス光(周波数ωΩ+ωr
)より周波数ω1だけ周波数シフトした光(周波数ω0
+ωf十ωL)を発生する局部発振用光源14より出Q
、I した局発光を同じく光検出器10に入射させる。
の一部は後方散乱光として光ファイバ7を戻り入射端か
ら出113Jされ、集光レンズ6を経て光分岐器5で分
離され、ラマン散乱光(反ス1−一ウス光)のみを透過
させる光学フィルタ9を経て、光検出器10に入1.)
1−!lる。一方、反ストークス光(周波数ωΩ+ωr
)より周波数ω1だけ周波数シフトした光(周波数ω0
+ωf十ωL)を発生する局部発振用光源14より出Q
、I した局発光を同じく光検出器10に入射させる。
光検出器10での信号は周波数ωl、のビート信号とな
り、このω、を電気的に処理riT能な値に設定して中
間周波数ω、でFM検波器11でFM検波ずればラマン
散乱信号光が得られる。この信号光強度は局発光の強度
に比例するため、光ファイバ7より出射したラマン後方
散乱光に較べて著しく大きな信号光を得ることが出来る
。
り、このω、を電気的に処理riT能な値に設定して中
間周波数ω、でFM検波器11でFM検波ずればラマン
散乱信号光が得られる。この信号光強度は局発光の強度
に比例するため、光ファイバ7より出射したラマン後方
散乱光に較べて著しく大きな信号光を得ることが出来る
。
なお、ラマン後方散乱光を生じた地点までの距離Xは、
信号処理回路12に入力されるパルス発生器1からのパ
ルス信号と光検出器10でのラマン後方散乱光の検出信
号との時間差にMづき決定される。
信号処理回路12に入力されるパルス発生器1からのパ
ルス信号と光検出器10でのラマン後方散乱光の検出信
号との時間差にMづき決定される。
上記ラマン接方散乱信号出力と上記距l1II×とによ
り、光ファイバ7の良さ方向に沿った連続的な温度分布
を知ることが出来る。
り、光ファイバ7の良さ方向に沿った連続的な温度分布
を知ることが出来る。
むお、上記実施例では、ラマン後方散乱光のうち反スト
ークス光だけを検出する方式について述べたが、第2図
に示すように、光分岐器5の次に別個の光分岐器105
を設け、この光分岐器105を出射する一方の光は、第
1図と同様に反ストークス光の検出系に導き、使方の光
は、ストークス光(又はレイリー光)のみを透過する光
学フィルタ109を経て第1図と同一構成の検出系(光
検出器110.FM検出器111)に導き、この両者の
信号出力の比率で温度に依存した出力を得ることも可能
である。この復習の方式によれば2波長を用いることで
、種々の外乱の影響を排除することができ、より高精度
な計測装置を実現することができる。
ークス光だけを検出する方式について述べたが、第2図
に示すように、光分岐器5の次に別個の光分岐器105
を設け、この光分岐器105を出射する一方の光は、第
1図と同様に反ストークス光の検出系に導き、使方の光
は、ストークス光(又はレイリー光)のみを透過する光
学フィルタ109を経て第1図と同一構成の検出系(光
検出器110.FM検出器111)に導き、この両者の
信号出力の比率で温度に依存した出力を得ることも可能
である。この復習の方式によれば2波長を用いることで
、種々の外乱の影響を排除することができ、より高精度
な計測装置を実現することができる。
[発明の効果1
以上要するにこの発明によれば、光ファイバのラマン敗
乱光を直接検波するのではなく、ラマン敗乱光を局発光
によりヘテロゲイン検波姐埋することにより、高強度の
特別なパルス光源を用いたり検知信号の長時間の平均化
処理を行わずに、極めて簡易に高精度で、長距離に亘る
湯度分布計測ができる。
乱光を直接検波するのではなく、ラマン敗乱光を局発光
によりヘテロゲイン検波姐埋することにより、高強度の
特別なパルス光源を用いたり検知信号の長時間の平均化
処理を行わずに、極めて簡易に高精度で、長距離に亘る
湯度分布計測ができる。
第1図は本発明に係る計測装置の一実施例を示す構成図
、第2図は本発明に係る装置の伯の実施例を示ザ構成図
である。 図中、1はパルス発生器、2はパルスディレィ回路、3
は光源駆動装置、4は測定用光源、5.105は光分岐
器、6は集光レンズ、7は光ファイバ、8は導入用光フ
ァイバ、9゜109は光学フィルタ、10,110は光
検出器、11.111はFM検波器、12は信号処理回
路、13は表示器、14は局部発振用光源である。
、第2図は本発明に係る装置の伯の実施例を示ザ構成図
である。 図中、1はパルス発生器、2はパルスディレィ回路、3
は光源駆動装置、4は測定用光源、5.105は光分岐
器、6は集光レンズ、7は光ファイバ、8は導入用光フ
ァイバ、9゜109は光学フィルタ、10,110は光
検出器、11.111はFM検波器、12は信号処理回
路、13は表示器、14は局部発振用光源である。
Claims (1)
- 測定温度領域に配設される光ファイバと、光ファイバに
その入射端よりパルス光を入射するための測定用光源と
、光ファイバの入射端から出射される上記パルス光の後
方散乱光のうちラマン散乱光のみを分離する光学系と、
ラマン散乱光に対して一定周波数だけ周波数シフトした
局発光を出射する局部発振用光源と、局部発振用光源の
局発光と上記ラマン散乱光とを混合してそれらの差周波
成分を取り出す検出系と、検出系により取り出された信
号から光ファイバの温度を求めると共に上記測定用光源
からパルス光が出射されてから検出系がラマン散乱光を
検出するまでの時間より光ファイバの温度測定位置を求
める信号処理回路とを備えたことを特徴とする光ファイ
バ形温度分布計測装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21401286A JPS6370131A (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | 光フアイバ形温度分布計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21401286A JPS6370131A (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | 光フアイバ形温度分布計測装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6370131A true JPS6370131A (ja) | 1988-03-30 |
Family
ID=16648808
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21401286A Pending JPS6370131A (ja) | 1986-09-12 | 1986-09-12 | 光フアイバ形温度分布計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6370131A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0291532A (ja) * | 1988-09-29 | 1990-03-30 | Fujikura Ltd | ラマン温度センサ |
JPH02171628A (ja) * | 1988-12-26 | 1990-07-03 | Toshiba Corp | 測定装置 |
CN106644160A (zh) * | 2017-02-21 | 2017-05-10 | 贵州电网有限责任公司遵义供电局 | 一种超长光缆中用于分布式温度测量的***和方法 |
-
1986
- 1986-09-12 JP JP21401286A patent/JPS6370131A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0291532A (ja) * | 1988-09-29 | 1990-03-30 | Fujikura Ltd | ラマン温度センサ |
JPH02171628A (ja) * | 1988-12-26 | 1990-07-03 | Toshiba Corp | 測定装置 |
CN106644160A (zh) * | 2017-02-21 | 2017-05-10 | 贵州电网有限责任公司遵义供电局 | 一种超长光缆中用于分布式温度测量的***和方法 |
CN106644160B (zh) * | 2017-02-21 | 2023-11-07 | 贵州电网有限责任公司遵义供电局 | 一种超长光缆中用于分布式温度测量的***和方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1265938A (en) | Temperature measurement | |
JPH0364812B2 (ja) | ||
EP0225023B1 (en) | Temperature measurement | |
US4853534A (en) | Optical fiber sensing system | |
ATE101715T1 (de) | Fiberoptischer sensor. | |
US4830513A (en) | Distributed temperature sensor with optical-fiber sensing element | |
CN107727122B (zh) | 双端探测的联合拉曼和布里渊散射的分布式光纤传感装置 | |
JPS6370131A (ja) | 光フアイバ形温度分布計測装置 | |
GB2207236A (en) | Sensing temperature or pressure distribution | |
JPH02201129A (ja) | 光ファイバ式分布形温度センサ | |
GB2196112A (en) | Optical fibre measurement apparatus and method | |
GB2183821A (en) | A temperature sensor | |
KR0171312B1 (ko) | 광서큘레이터를 이용한 분포형 광온도센서의 광학계 | |
JPH02306131A (ja) | 光ファイバ温度分布測定方法 | |
JP2905269B2 (ja) | 光ファイバを用いた温度測定方法 | |
CN219914342U (zh) | 一种长距离单多模混合光纤工程应变监测*** | |
JP3106443B2 (ja) | 温度分布測定方法及びその装置 | |
JPH02201233A (ja) | 分布型光ファイバ温度センサ及び温度測定方法 | |
JPH02145933A (ja) | 光ファイバ線状温度分布測定装置 | |
JPH04248426A (ja) | 光ファイバ歪分布計測装置 | |
JPH04318432A (ja) | 光ファイバセンサによる分布温度測定方法 | |
JPH0534437A (ja) | レーザ測距装置 | |
JPS57187677A (en) | Measuring device for speed | |
JPS5723873A (en) | Laser doppler speedometer | |
RU772389C (ru) | Устройство оптического зондировани атмосферы |