(57)【要約】 【課題】光受信系の特性に起因する温度誤差を低減した光ファイバ温度センサ及びそれを用いた温度測定方法を提供する。【解決手段】温度を測定するための光ファイバからなるセンシング部１１と、センシング部１１を伝搬するパルス光信号を生成する光源１３と、センシング部１１に接続されセンシング部１１からの後方散乱光をストークス光（Ｓｔ光）とアンチストークス光（Ａｓ光）とに分光する分光器１４と、分光器１４から出射されるＳｔ光とＡｓ光を受信する光受信器１６とを備えた光ファイバ温度センサ１０において、分光器１４のＳｔ光出力端１４ａとＡｓ光出力端１４ｂに、Ｓｔ光の経路とＡｓ光の経路を切り換える光スイッチ１５を接続し、光スイッチ１５の出力端１５ｃにはＳｔ光とＡｓ光とを検出する光受信器１６を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度を測定するための光ファイバからなるセンシング部と、上記センシング部を伝搬するパルス光信号を生成する光源と、上記センシング部に接続され上記センシング部からの後方散乱光をストークス光（Ｓｔ光）とアンチストークス光（Ａｓ光）とに分光する分光器と、上記分光器から出射される上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光を受信する光受信器とを備えた光ファイバ温度センサにおいて、
上記分光器のＳｔ光出力端とＡｓ光出力端に、上記Ｓｔ光の経路と上記Ａｓ光の経路を切り換える光スイッチを接続し、上記光スイッチの出力端には上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光とを検出する上記光受信器を設けたことを特徴とする光ファイバ温度センサ。
【請求項２】
温度を測定するための光ファイバからなるセンシング部と、上記センシング部を伝搬するパルス光信号を生成する光源と、上記センシング部に接続され上記センシング部からの後方散乱光をストークス光（Ｓｔ光）とアンチストークス光（Ａｓ光）とに分光する分光器と、上記分光器から出射される上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光を受信する光受信器とを備えた光ファイバ温度センサにおいて、
上記分光器のＳｔ光出力端とＡｓ光出力端に、上記Ｓｔ光の経路と上記Ａｓ光の経路を切り換える光スイッチを接続し、上記光スイッチの出力端には上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光とを検出する上記光受信器をそれぞれ設けたことを特徴とする光ファイバ温度センサ。
【請求項３】
請求項１に記載した光ファイバ温度センサを用い、上記センシング部を被測定物に沿って配設し、上記センシング部からの上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光の光強度比に基づいて上記被測定物の温度を算出する光ファイバ温度センサを用いた温度測定方法であって、
上記Ｓｔ光を出力する上記分光器の出力端と上記Ａｓ光を出力する上記分光器の出力端とに上記光スイッチの入力端をそれぞれ接続し、上記光スイッチ内の経路を制御する信号処理制御回路から出力する切り換え信号により、上記光スイッチ内の経路を切り換え、上記光スイッチは上記分光器で分光した上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光を所定時間毎に交互に出力し、上記光受信器で上記光スイッチから出力する上記Ｓｔ光又は上記Ａｓ光のいずれか一方を所定時間受信した後、上記光スイッチ内の経路を切り換え、上記光受信器で上記Ｓｔ光又は上記Ａｓ光の他方を所定時間受信し、上記Ｓｔ光の光強度と上記Ａｓ光の光強度を交互に複数回測定し、複数回測定した上記Ｓｔ光の光強度と上記Ａｓ光の光強度をそれぞれ加算平均し、加算平均した上記Ｓｔ光の光強度と加算平均した上記Ａｓ光の光強度に基づき、上記被測定物の温度を算出することを特徴とする光ファイバ温度センサを用いた温度測定方法。
【請求項４】
請求項２に記載した光ファイバ温度センサを用い、上記センシング部を被測定物に沿って配設し、上記センシング部からの上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光の光強度比に基づいて上記被測定物の温度を算出する光ファイバ温度センサを用いた温度測定方法であって、
上記Ｓｔ光を出力する上記分光器の出力端と上記Ａｓ光を出力する上記分光器の出力端とに上記光スイッチの入力端をそれぞれ接続し、上記光スイッチ内の経路を制御する信号処理制御回路から出力する切り換え信号により、上記光スイッチ内の経路を切り換え、上記光スイッチは上記分光器で分光した上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光を所定時間毎に異なる出力端から交互に出力し、上記各光受信器で上記光スイッチから出力する上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光をそれぞれ所定時間受信した後、上記光スイッチ内の経路を切り換え、上記各光受信器で上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光をそれぞれ所定時間受信し、上記Ｓｔ光の光強度と上記Ａｓ光の光強度を交互に複数回測定し、上記各光受信器毎に複数回測定した上記Ｓｔ光の光強度と上記Ａｓ光の光強度をそれぞれ加算平均し、加算平均した上記Ｓｔ光の光強度と加算平均した上記Ａｓ光の光強度に基づき温度をそれぞれ演算し、更に演算した温度を平均して上記被測定物の温度を算出することを特徴とする光ファイバ温度センサを用いた温度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ中で発生するラマン散乱光を検出して温度を測定する光ファイバ温度センサ及びそれを用いた温度測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５に示すように、光ファイバ温度センサ５０は、被温度測定物に配設される光ファイバで構成されるセンシング部５１と、センサ本体５２とを備える。
【０００３】
センサ本体５２は、センシング部５１において温度を光学的に測定するための光源５３と、センシング部５１からの後方散乱光を分光する分光器５４と、分光器５４に接続される２系統の光受信系と、光源５３と光受信系とに電気的に接続される信号処理制御回路６１とを備える。光受信系は、光受信器５５，５６と、信号増幅器５７，５８と、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器５９，６０とからなり、それぞれ独立に分光器５４に接続される。
【０００４】
センシング部５１に光源５３で生成されたパルス光信号が伝搬していくと、光ファイバの各箇所で微弱なラマン散乱光が発生する。ラマン散乱光は、光源出射光の波長を中心として、その光源出射光の波長の両側近傍に発生する。長波長側のラマン散乱光はストークス光（Ｓｔ光）、短波長側のラマン散乱光はアンチストークス光（Ａｓ光）と称されるものである。センシング部５１で発生したＳｔ光とＡｓ光との光強度比は、センシング部５１の温度に依存する。つまり、被温度測定物の温度によって、センシング部５１の温度が変化し、検出されるＳｔ光とＡｓ光との光強度比が変化する。従って、この光強度比を求めることにより被温度測定物の温度を測定することができる。
【０００５】
また、光ファイバ中の各点から発生した後方散乱光が光受信器５５，５６まで到達する時間から散乱した場所、すなわち温度の測定点を特定することができる。
【０００６】
具体的には、図６に示されるチャート図のように温度測定される。１回の温度を測定する時間をＴとすると、測定時間Ｔ中に、光源５３から多数のパルス光信号を出射してセンシング部５１に伝搬させ、センシング部５１で発生したラマン散乱光を光受信器５５，５６で多数回検出する。検出した多数の電気信号を信号処理制御回路６１で加算平均化処理し、Ｓｔ光とＡｓ光の光強度比を求め、その光強度比から測定温度を得る。
【０００７】
ラマン散乱光は、その強度が非常に微弱であるため、光受信器５５，５６で変換された電気信号ではＳＮ比の悪い信号となる。このため、ラマン散乱光を多数回検出し、得られた信号を加算平均処理することで、ＳＮ比を向上させ、温度の測定精度を改善している。
【０００８】
なお、本発明に係る光ファイバ温度センサの先行技術文献情報としては、次のものがある。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−１５７６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図５の光ファイバ温度センサ５０では、分光器５４で分光されたＳｔ光とＡｓ光をそれぞれ異なる光受信器５５，５６で受信し、各光受信器５５，５６に接続される信号増幅器５７，５８で増幅されたＳｔ光とＡｓ光の光強度データを用いて温度を測定している。
【００１１】
しかしながら、光受信器５５，５６や信号増幅器５７，５８などの光受信系毎に、周波数特性や増倍率等が異なる。このため、同じ光信号を２つの光受信系にて検出した場合でも、光受信系毎の周波数特性の違いにより、一方の光受信系と他方の光受信系とで検出される信号の受信波形が異なる。従って、光ファイバ温度センサにおいて異なる光受信系で検出されたＳｔ光とＡｓ光との光強度比が、光受信系毎の周波数特性の違いにより正しく検出されず、得られる温度と実際の温度に誤差が生じるという問題点がある。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、光受信系の周波数特性に起因する温度誤差を低減した光ファイバ温度センサ及びそれを用いた温度測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、温度を測定するための光ファイバからなるセンシング部と、上記センシング部を伝搬するパルス光信号を生成する光源と、上記センシング部に接続され上記センシング部からの後方散乱光をストークス光（Ｓｔ光）とアンチストークス光（Ａｓ光）とに分光する分光器と、上記分光器から出射される上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光を受信する光受信器とを備えた光ファイバ温度センサにおいて、
上記分光器のＳｔ光出力端とＡｓ光出力端に、上記Ｓｔ光の経路と上記Ａｓ光の経路を切り換える光スイッチを接続し、上記光スイッチの出力端には上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光とを検出する上記光受信器を設けた光ファイバ温度センサである。
【００１４】
請求項２の発明は、温度を測定するための光ファイバからなるセンシング部と、上記センシング部を伝搬するパルス光信号を生成する光源と、上記センシング部に接続され上記センシング部からの後方散乱光をストークス光（Ｓｔ光）とアンチストークス光（Ａｓ光）とに分光する分光器と、上記分光器から出射される上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光を受信する光受信器とを備えた光ファイバ温度センサにおいて、
上記分光器のＳｔ光出力端とＡｓ光出力端に、上記Ｓｔ光の経路と上記Ａｓ光の経路を切り換える光スイッチを接続し、上記光スイッチの出力端には上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光とを検出する上記光受信器をそれぞれ設けた光ファイバ温度センサである。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１に記載した光ファイバ温度センサを用い、上記センシング部を被測定物に沿って配設し、上記センシング部からの上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光の光強度比に基づいて上記被測定物の温度を算出する光ファイバ温度センサを用いた温度測定方法であって、
上記Ｓｔ光を出力する上記分光器の出力端と上記Ａｓ光を出力する上記分光器の出力端とに上記光スイッチの入力端をそれぞれ接続し、上記光スイッチ内の経路を制御する信号処理制御回路から出力する切り換え信号により、上記光スイッチ内の経路を切り換え、上記光スイッチは上記分光器で分光した上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光を所定時間毎に交互に出力し、上記光受信器で上記光スイッチから出力する上記Ｓｔ光又は上記Ａｓ光のいずれか一方を所定時間受信した後、上記光スイッチ内の経路を切り換え、上記光受信器で上記Ｓｔ光又は上記Ａｓ光の他方を所定時間受信し、上記Ｓｔ光の光強度と上記Ａｓ光の光強度を交互に複数回測定し、複数回測定した上記Ｓｔ光の光強度と上記Ａｓ光の光強度をそれぞれ加算平均し、加算平均した上記Ｓｔ光の光強度と加算平均した上記Ａｓ光の光強度に基づき、上記被測定物の温度を算出する光ファイバ温度センサを用いた温度測定方法である。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項２に記載した光ファイバ温度センサを用い、上記センシング部を被測定物に沿って配設し、上記センシング部からの上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光の光強度比に基づいて上記被測定物の温度を算出する光ファイバ温度センサを用いた温度測定方法であって、
上記Ｓｔ光を出力する上記分光器の出力端と上記Ａｓ光を出力する上記分光器の出力端とに上記光スイッチの入力端をそれぞれ接続し、上記光スイッチ内の経路を制御する信号処理制御回路から出力する切り換え信号により、上記光スイッチ内の経路を切り換え、上記光スイッチは上記分光器で分光した上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光を所定時間毎に異なる出力端から交互に出力し、上記各光受信器で上記光スイッチから出力する上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光をそれぞれ所定時間受信した後、上記光スイッチ内の経路を切り換え、上記各光受信器で上記Ｓｔ光と上記Ａｓ光をそれぞれ所定時間受信し、上記Ｓｔ光の光強度と上記Ａｓ光の光強度を交互に複数回測定し、上記各光受信器毎に複数回測定した上記Ｓｔ光の光強度と上記Ａｓ光の光強度をそれぞれ加算平均し、加算平均した上記Ｓｔ光の光強度と加算平均した上記Ａｓ光の光強度に基づき温度をそれぞれ演算し、更に演算した温度を平均して上記被測定物の温度を算出する光ファイバ温度センサを用いた温度測定方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光受信系の特性に起因する温度誤差を低減できるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１は本発明に係る光ファイバ温度センサの好適な実施の形態を示す回路図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施の形態の光ファイバ温度センサ１０は、センサ本体１２と、被測定物の温度測定箇所に配設される光ファイバからなるセンシング部１１とを備える。センシング部１１は、長尺な光ファイバからなる。
【００２１】
センサ本体１２は、センシング部１１において温度を光学的に測定するための光源１３と、光源１３から出射したパルス光信号を透過してセンシング部１１に入射させると共に、センシング部１１で発生した後方散乱光を分光（抽出）する分光器１４と、分光された後方散乱光を受光する光受信器１６とを備える。
【００２２】
光源１３としては、例えば、半導体レーザダイオード（ＬＤ）を用い、ＬＤ出射光をパルス光信号として出力するためのＬＤドライバを備える。光受信器１６としては、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を用いる。
【００２３】
分光器１４は、光源１３で生成されたパルス光信号をセンシング部１１に伝搬させると共に、センシング部１１で発生し、伝搬してきた後方散乱光をストークス光（Ｓｔ光）とアンチストークス光（Ａｓ光）に分光し、それぞれ独立に出力するものである。
【００２４】
さて、本実施の形態の光ファイバ温度センサ１０の特徴は、分光器１４のＳｔ光出力端１４ａとＡｓ光出力端１４ｂに、Ｓｔ光とＡｓ光がそれぞれ入力される２つの入力端１５ａ，１５ｂと、Ｓｔ光とＡｓ光のいずれか一方を交互に出力する１つの出力端１５ｃとを有する光スイッチ（２入力１出力光スイッチ）１５を接続したことにある。
【００２５】
具体的には、分光器１４のＳｔ光出力端１４ａとＡｓ光出力端１４ｂに、光スイッチ１５の入力端１５ａ，１５ｂをそれぞれ接続する。
【００２６】
さらに、光ファイバ温度センサ１０は、光スイッチ１５の出力端１５ｃには、出力端１５ｃから交互に出力されるＳｔ光及びＡｓ光を検出する１つの光受信器１６を設けたことに特徴を有する。
【００２７】
光スイッチ１５は、異なる入力端１５ａ，１５ｂからそれぞれ入力された２つの光信号を１つの出力端１５ｃから所定時間毎に交互に出力するべくスイッチ内の経路（光路）を切り換える機能を有すれば、入力端を３つ以上備えてもよく、出力端を２つ以上備えてもよい。また、光ファイバ型或いは光導波路素子型のいずれのものを用いてもよい。
【００２８】
光スイッチ１５の出力端１５ｃに設けられる光受信器１６には、光受信器１６で変換された電気信号を増幅する信号増幅器（プリアンプ）１７が接続され、信号増幅器１７には、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１８が接続される。ここで、光受信器１６、信号増幅器１７及びＡ／Ｄ変換器１８から構成される系統を光受信系と称する。
【００２９】
光源１３、Ａ／Ｄ変換器１８及び光スイッチ１５は、信号処理制御回路１９に電気的に接続される。信号処理制御回路１９は、発光制御信号１３ｓによる光源１３の発光制御、光受信系から受信した電気信号（受信信号）１６ｓの処理、処理したデータの記憶、切り換え信号１５ｓによる光スイッチ１５の経路制御等を行うものである。信号処理制御回路１９には図示されない演算処理部が設けられる。演算処理部は、光受信系から受信した電気信号１６ｓを演算してセンシング部１１が配設された測定箇所の温度を求める。
【００３０】
次に、本実施の形態の光ファイバ温度センサの動作を説明する。
【００３１】
センシング部１１に光源１３で生成されたパルス光信号が伝搬していくと、センシング部１１を構成する光ファイバの各箇所でＳｔ光及びＡｓ光を含む後方散乱光が発生する。Ｓｔ光及びＡｓ光を含む後方散乱光は、センシング部１１をパルス光信号とは逆向きに伝搬し、分光器１４に到達する。後方散乱光は分光器１４でＳｔ光とＡｓ光とに分光され、分光されたＳｔ光とＡｓ光はそれぞれＳｔ光出力端１４ａとＡｓ光出力端１４ｂとから別々に出力される。
【００３２】
Ｓｔ光とＡｓ光は、それぞれＳｔ光入力端１５ａとＡｓ光入力端１５ｂを介して光スイッチ１５に伝搬し、光スイッチ１５内の経路（光路）を切り換えることにより、出力端１５ｃから予め設定した測定時間Ｔｓ，Ｔａ毎に交互に出力される。交互に出力されたＳｔ光とＡｓ光は、光受信器１６で交互に受光される。
【００３３】
光受信器１６で受光されたＳｔ光とＡｓ光は電気信号に変換された後、プリアンプ１７で増幅され、次にＡ／Ｄ変換器１８でアナログ信号からデジタル信号に変換されて信号処理制御回路１９に入力される。信号処理制御回路（演算処理部）１９では、センシング部１１の各測定点で発生したＳｔ光とＡｓ光との光強度比からセンシング部１１の各測定点での温度を求める。
【００３４】
パルス光信号１周期分から得られるＳｔ光とＡｓ光の光強度による温度測定では、そのＳｔ光及びＡｓ光の光強度が微弱なため、Ｓｔ光及びＡｓ光を受信する光受信器からはＳＮ比の悪い電気信号しか得られず、測定温度の精度が悪い。このため、センシング部１１に多数回パルス光信号を伝搬させて、Ｓｔ光、Ａｓ光の光強度を多数回測定し、加算平均することでＳＮ比を向上させる必要がある。
【００３５】
従って、光ファイバ温度センサ１０では、光源１３で生成される周期が数十μｓのパルス光信号をセンシング部１１に多数回（所定時間）伝搬させ、周期毎に得られるＳｔ光の光強度とＡｓ光の光強度を検出し、これらを加算平均処理している。
【００３６】
本実施の形態では、±１℃の測定精度を達成すべく、パルス光信号１００００００周期分のＳｔ光とＡｓ光の光強度を検出し、それぞれ加算平均することによりノイズを低減した。具体的には、光源１３にパルス周期５０μｓのＬＤを用いて、測定時間Ｔｓ，Ｔａを５０秒に決定した。測定時間Ｔｓ（＝Ｔａ）はこれに限定されるものではなく、求められる測定精度や、用いられる光源１３のパルス周期などにより適宜決定すればよい。
【００３７】
図２は、本実施の形態の光ファイバセンサの温度測定タイミングを示すチャート図である。
【００３８】
図２に示すように、所定の回数のＳｔ光の光強度とＡｓ光の光強度を検出するのに掛かる時間は、それぞれ図中１ブロックで表される測定時間Ｔｓ、Ｔａである。
【００３９】
まず、信号処理制御回路１９から切り換え信号１５ｓを送信し、光スイッチ１５の出力をＳｔ光となるようにして、測定時間Ｔｓの間、Ｓｔ光を検出する。具体的には、測定時間Ｔｓ（５０秒）の間に、５０μｓ周期でセンシング部１１に入射させたパルス光信号毎に発生する後方散乱光のうち、Ｓｔ光のみを多数回受信する。１パルス光信号毎に検出されるＳｔ光の光強度のデータを、信号処理制御回路１９に記憶する。
【００４０】
次に、信号処理制御回路１９から切り換え信号１５ｓを送信し、光スイッチ１５の出力をＡｓ光となるように切り換え、測定時間Ｔａ（＝Ｔｓ）の間、Ａｓ光を検出する。この測定時間Ｔａ（５０秒）の間、センシング部１１に入射させたパルス光信号毎に発生する後方散乱光のうち、Ａｓ光のみを多数回受信する。１パルス信号光毎に検出されるＡｓ光の光強度のデータを信号処理制御回路１９に記憶する。
【００４１】
Ｔｓ時間に検出された多数のＳｔ光の光強度データ、及びＴａ時間に検出された多数のＡｓ光の光強度のデータを加算平均化する。加算平均化されたＳｔ光の光強度のデータ及びＡｓ光の光強度のデータから、Ｓｔ光とＡｓ光の光強度比を計算して温度が得られる。
【００４２】
本実施の形態の光ファイバ温度センサ１０によれば、分光器１４からの２つの出力を２入力１出力の光スイッチ１５を介して一つの光受信器１６に受光させることにより、Ｓｔ光とＡｓ光とを一つの光受信系で検出、信号処理することができる。これにより、Ｓｔ光の光強度データの検出に影響を及ぼす光受信系の周波数特性とＡｓ光の光強度データの検出に影響を及ぼす光受信系の周波数特性が同じになる。よって、光受信系毎の周波数特性の違いに起因する測定精度の低下を抑え、正確な温度を求めることができる。
【００４３】
本実施の形態の温度測定方法によれば、Ｓｔ光の出力とＡｓ光の出力とを光スイッチ１５で切り換えて交互に一つの光受信器１６に受信させ、交互に受信したＳｔ光とＡｓ光との光強度比から温度を求めるので、光受信系毎の周波数特性の違いに起因する測定精度の低下を抑え、正確な温度を求めることができる。
【００４４】
次に、他の実施の形態について説明する。
【００４５】
図３は本発明に係る光ファイバ温度センサの好適な他の実施の形態を示した回路図である。
【００４６】
図３に示すように、本実施の形態の光ファイバ温度センサ３０は、分光器１４のＳｔ光出力端１４ａとＡｓ光出力端１４ｂに、Ｓｔ光とＡｓ光がそれぞれ入力される２つの入力端３２ａ，３２ｂと、Ｓｔ光とＡｓ光とを互いに交互に出力する２つの出力端３２ｃ，３２ｄを有する光スイッチ３２を接続し、その光スイッチの両出力端３２ｃ，３２ｄにそれぞれ光受信器３３，３４を設け、光スイッチ３２の出力端３２ｃ、３２ｄから交互に出力されるＳｔ光及びＡｓ光を受光させることに特徴を有する。
【００４７】
すなわち、光ファイバ温度センサ３０は、分光器１４のＳｔ光出力端１４ａとＡｓ光出力端１４ｂに２入力２出力（２×２）光スイッチ３２を接続し、光スイッチ３２の２つの出力端３２ｃ，３２ｄにそれぞれ２つの光受信系を設けた点が、前実施の形態の光ファイバ温度センサ１０と異なる。
【００４８】
本実施の形態の光ファイバ温度センサを用いた温度測定方法を説明する。
【００４９】
本実施の形態の温度測定方法は、Ｓｔ光とＡｓ光を含む後方散乱光からＳｔ光とＡｓ光とを分光するまでは前実施の形態と同じである。
【００５０】
図４に示すように、まず、測定時間Ｔ１では光スイッチ３２は、Ｓｔ光を出力端３２ｃから出力すると共に、Ａｓ光を出力端３２ｄから出力するようにして、所定時間（回数）、Ｓｔ光とＡｓ光の光強度をそれぞれ検出する。このとき、Ｓｔ光は一方の光受信器３３で検出され、Ａｓ光は他方の光受信器３４で検出される。Ｓｔ光は、一方の光受信器３３を含む光受信系（プリアンプ３５，Ａ／Ｄ変換器３７）で信号処理されると同時に、Ａｓ光は、他方の光受信器３４を含む光受信系（プリアンプ３６，Ａ／Ｄ変換器３８）で信号処理され、信号処理されたデータは共に信号処理制御回路３９に保存される（図中、測定時間Ｔ１）。
【００５１】
次に、信号処理制御回路３９から送信される切り換え信号３２ｓにより、光スイッチ３２の経路を切り換える。測定時間Ｔ２では、Ｓｔ光を出力端３２ｄから出力すると共に、Ａｓ光を出力端３２ｃから出力し、測定時間Ｔ１と同じ時間（回数）、Ｓｔ光とＡｓ光の光強度をそれぞれ検出する。このとき、Ｓｔ光は光受信器３４で検出され、Ａｓ光は光受信器３３で検出される。Ｓｔ光は、一方の光受信器３４を含む光受信系で検出、信号処理されると同時に、Ａｓ光は、他方の光受信器３３を含む光受信系で信号処理され、処理されたデータは共に信号処理制御回路３９に保存される（図中、測定時間Ｔ２）。
【００５２】
なお、本実施の形態では、測定時間Ｔ１＋Ｔ２の間に、２つの光受信系で合わせて１００００００周期分のＳｔ光とＡｓ光の光強度データを検出するため、測定時間Ｔ１（＝Ｔ２）を２５秒とした。
【００５３】
信号処理制御回路３９では、保存されたデータを、光受信系毎かつ測定時間Ｔ１、Ｔ２毎にそれぞれ加算平均化し、Ａｓ光とＳｔ光の光強度比を求める。つまり、光受信器３３の測定時間Ｔ１で検出されたＳｔ光の光強度と、同じ光受信器３３の測定時間Ｔ２で検出されたＡｓ光の光強度との比から温度を求め、光受信器３４の測定時間Ｔ１で検出されたＡｓ光の光強度と、同じ光受信器３４の測定時間Ｔ２で検出されたＳｔ光の光強度との比から温度を求める。
【００５４】
更に、一方の光受信系から求めた温度と他方の光受信系から求めた温度を平均化処理して、各測定点での測定温度が得られる。
【００５５】
両光受信系で同時に得られた温度を平均化することにより、ＳＮ比を向上させ、精度の高い測定温度を得ることができる。
【００５６】
つまり、本実施の形態では、それぞれの光受信系で得られた温度結果は、前実施の形態と同様に光受信系毎の周波数特性の違いに起因する測定精度の低下を抑えた結果となる。ただし、それぞれの光受信系での加算回数は前実施の形態の半分であるため、加算平均して得られるＳｔ光及びＡｓ光の光強度は、前実施の形態と比べてＳＮ比の悪い信号となる。
【００５７】
そこで、光ファイバ温度センサ３０及びそれを用いた温度測定方法では、それぞれの光受信系毎で得られた温度結果を平均化することで、測定精度の低下を抑え、結果的には前実施形態と同程度の測定精度を得ることができる。
【００５８】
前実施の形態の光ファイバ温度センサ１０では、１つの光受信系を用いて、Ｓｔ光とＡｓ光とを交互に検出した。
【００５９】
これに対し、本実施の形態の光ファイバ温度センサ３０では、分光器１４に２入力２出力の光スイッチ３２を介して光受信系を２系統接続し、両光受信系で同時にＳｔ光とＡｓ光とを検出する。これにより、前実施の形態の光ファイバ温度センサ１０に比べて測定時間を略半分に短縮することができる。
【００６０】
すなわち、従来の光ファイバ温度センサ５０を用いて測定する場合に比べて、温度測定に要する時間を同程度に維持しつつ、光受信系毎の周波数特性の違いに起因する温度誤差を低減した正確な温度を得ることができる。
【００６１】
光スイッチ３２は、２つの入力端３２ａ，３２ｂからそれぞれ入力された光信号を、２つの出力端３２ｃ，３２ｄから所定時間毎に交互に出力するべく、スイッチ内の経路（光路）を切り換える機能を有すれば、入力端を３つ以上備えてもよく、出力端を３つ以上備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る好適な一実施形態の光ファイバ温度センサを示す回路図である。
【図２】図１の光ファイバ温度センサにおけるＳｔ光とＡｓ光の測定タイミングを示すチャート図である。
【図３】本発明に係る好適な他の実施形態の光ファイバ温度センサを示す回路図である。
【図４】図３の光ファイバ温度センサにおけるＳｔ光とＡｓ光の測定タイミングを示すチャート図である。
【図５】従来の光ファイバ温度センサを示す回路図である。
【図６】図５の光ファイバ温度センサにおけるＳｔ光とＡｓ光の測定タイミングを示すチャート図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０  光ファイバ温度センサ
１１  センシング部
１２  センサ本体
１３  光源
１４  分光器
１５  光スイッチ
１６  光受信器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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