(57)【要約】【解決手段】コアに遷移金属元素を添加した光信号減衰用ファイバを用いて温度測定を行う。基準減衰量からの温度に対する減衰量の変化を予め定めておき、光信号の減衰量を測定することにより温度を特定する。【効果】本発明によれば、ポイント測定や長尺部分での測定等種々の目的に応じた測定が可能であり、測定精度も高めることができる。また、コネクタ接続が可能であり、長期間の測定においても信頼性が高い温度測定方法を提供できる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアに遷移金属元素を添加した光ファイバを用いる温度測定方法であって、前記コアに添加した遷移金属元素の添加量に基づく光信号の減衰量を測定することにより温度を特定することを特徴とする光ファイバによる温度測定方法。
【請求項２】
前記光信号の減衰量を測定することにより温度を特定する方法は、光信号の基準減衰量を定め、その基準減衰量からの減衰量の変化と温度との相関を予め定めておき、前記減衰量の変化から温度を特定することを特徴とする請求項１記載の光ファイバによる温度測定方法。
【請求項３】
前記コアに遷移金属元素を添加した光ファイバは、温度を測定すべき個所の状況に応じて適宜長さが調整されて配置されることを特徴とする請求項１記載の光ファイバによる温度測定方法。
【請求項４】
前記コアに遷移金属元素を添加した光ファイバは、温度を測定すべき個所の状況に応じて３次元的に配置されることを特徴とする請求項１記載の光ファイバによる温度測定方法。
【請求項５】
前記コアに遷移金属元素を添加した光ファイバは、温度を測定すべき個所の長さが短いほど減衰量が大きく、温度を測定すべき個所の長さが長いほど減衰量が小さい光ファイバが選択されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の光ファイバによる温度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号減衰用ファイバを用いた温度測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
温度を測定する方法については熱電対による方法、赤外線による方法等現在までに様々な方法が提案されているが、光ファイバを用いた温度測定方法もその一つである。従来光ファイバを用いた温度測定方法には次のような技術が知られている。
【０００３】
即ち、光ファイバのコアにファイバ・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）を書き込み、そのＦＢＧの部分に温度による歪が負荷されたときに光信号の波長が変化することを利用して、その波長変化と温度との相関を例えば予め求めた検量線として定めておき、その波長変化から温度を測定する方法や温度変化によって光ファイバ内で発生するラマン散乱による光信号の強度変化から温度を測定する方法などである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
即ち、ＦＢＧを用いた測定方法では波長の変化を検出する必要があるが、波長の変化を検出するための測定器は大がかりなものとなり必ずしも温度を測定したい場所に簡便に持ち運びできるとは限らなかった。
【０００５】
また、ＦＢＧは光ファイバの長手方向の極めて短い区間に部分的に書き込むものであるが、温度を測定するに当たってはＦＢＧが書き込まれた部分でしか検出できないため測定する場所が限られてくるという問題点もあった。
【０００６】
一方、ラマン散乱を利用する測定方法では、光ファイバにラマン散乱が生じるためにはある程度の長さがなければならず長尺の光ファイバが必要となる。これはＦＢＧによる温度測定方法の欠点を補うものであるが、反対にポイント測定には適していないという問題点があった。
【０００７】
さらに、ＦＢＧを用いる方法もラマン散乱を用いる方法も光ファイバの接続にコネクタを用いると接続損失が大きくなり、接続部分で反射の影響が出るために測定精度が低下するなどの問題が生じ好ましくない。従って、融着接続することが基本となるが作業が繁雑になるという問題点があった。
【０００８】
本発明は光信号減衰用ファイバを用いて精度良く簡便に温度を測定できる方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の点を解決するため次の構成を採用する。
〈構成１〉
コアに遷移金属元素を添加した光ファイバを用いる温度測定方法であって、上記コアに添加した遷移金属元素の添加量に基づく光信号の減衰量を測定することにより温度を特定することを特徴とする光ファイバによる温度測定方法。
【００１０】
〈構成２〉
上記光信号の減衰量を測定することにより温度を特定する方法は、光信号の基準減衰量を定め、その基準減衰量からの減衰量の変化と温度との相関を予め定めておき、上記減衰量の変化から温度を特定することを特徴とする構成１記載の光ファイバによる温度測定方法。
【００１１】
〈構成３〉
上記コアに遷移金属元素を添加した光ファイバは、温度を測定すべき個所の状況に応じて適宜長さが調整されて配置されることを特徴とする構成１記載の光ファイバによる温度測定方法。
【００１２】
〈構成４〉
上記コアに遷移金属元素を添加した光ファイバは、温度を測定すべき個所の状況に応じて３次元的に配置されることを特徴とする構成１記載の光ファイバによる温度測定方法。
【００１３】
〈構成５〉
上記コアに遷移金属元素を添加した光ファイバは、温度を測定すべき個所の長さが短いほど減衰量が大きく、温度を測定すべき個所の長さが長いほど減衰量が小さい光ファイバが選択されることを特徴とする構成１から構成３までのいずれかの構成に記載の光ファイバによる温度測定方法。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について具体例を用いて説明する。
【００１５】
本発明の温度測定方法に用いる光ファイバはコアにコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、バナジウム（Ｖ）等の遷移金属元素を添加したものであり、光信号減衰用ファイバと呼ばれる。遷移金属をコアに添加した光ファイバの光信号減衰量は温度と相関性があり、再現性がある。従って、一度減衰量と温度との相関関係を確定しておけば光信号の減衰量を測定することで温度が特定できることになる。
【００１６】
また、本発明に用いる光信号減衰用ファイバは遷移金属元素の添加量によって温度との相関関係が変わってくる。即ち、遷移金属元素の添加量が多い場合は温度に対して減衰量の変化は急勾配になり、反対に遷移金属元素の添加量が少ない場合は温度に対して減衰量の変化は緩やかな勾配となる。
【００１７】
図１は遷移金属の添加量を変えて光信号の減衰量変化と温度との相関関係を表した実施例である。縦軸の減衰量変化は常温（２３℃）の時の減衰量を基準として温度によってどれだけ減衰量が変化しているかを表したものである。図１においては常温の時の基準減衰量が２ｍの長さで１１ｄＢ、５ｍの長さで４ｄＢ、１０ｍの長さで１．５ｄＢの３種類の光ファイバの減衰量変化−温度特性を表している。
【００１８】
図１から明らかなように、例えば基準減衰量が１１ｄＢの光ファイバを用いた場合、減衰量の測定値が１０．７ｄＢだったとすると、減衰量の変化が−０．３ｄＢであるから温度は−１７℃であることがわかる。
【００１９】
また、基準減衰量が大きい光ファイバは温度に対して減衰量の変化が大きく、一方基準減衰量が小さい光ファイバは温度に対して減衰量の変化が緩やかになっている。このように、遷移金属元素の添加量によって温度特性が変化することを利用すれば、例えばある狭い場所の温度を測定する場合、即ちポイント測定の場合には基準減衰量の大きい光ファイバを用い、温度を測定すべきポイントに適するように短くして測定することができる。
【００２０】
このように基準減衰量が大きい場合は温度に対する減衰量の変化が大きいので光ファイバの長さが短くても精度良く温度を測定することができる。このようなポイント測定の場合には光減衰器を用いて測定してもよい。通常の光減衰器の長さは２２．４ｍｍであるので狭い場所での温度測定についても充分可能である。
【００２１】
なお、光信号減衰用ファイバはもともと減衰量が大きいためにコネクタ接続をしても全損失中に占める接続損失が相対的に無視できる程度になるので光減衰器のように通常コネクタ接続をする場合でも問題がなく、融着接続のような煩雑な作業を行う必要がなくなる。
【００２２】
一方、例えばある長さに亘って温度を測定したい場合には、光ファイバを長くしなければならず、このような場合基準減衰量が大きいと光信号が充分に測定器まで到達しない虞があるので基準減衰量の小さい光ファイバを用いると良い。
【００２３】
また、光ファイバの長手方向の一部分での温度変化を測定したい場合にはパルス試験法（ＯＴＤＲ法）を用いて測定すると、温度変化が生じている部分でＯＴＤＲ波形に段差ができるので、その段差の値、即ち減衰量を測定すればその部分の温度がわかる。
【００２４】
さらに、本発明に用いる光ファイバを、温度を測定すべき箇所に３次元的に配置することも可能である。即ち、面的な配置ばかりではなく、空間的にも配置してＯＴＤＲ法を用いて測定すれば測定個所の立体的な温度分布を知ることができる。
【００２５】
このように、種々の基準減衰量を有する光ファイバを用意すれば温度を測定する目的に応じて測定の精度や測定の範囲を最も適するように選択することができる。また、遷移金属元素の添加量は経時的に変化しないため長期間の測定においても信頼性が高い。さらに本発明の温度測定方法は電気信号による測定と異なり外部からの電気信号による誤動作がない。
【００２６】
なお、減衰量の値を測定器からコンピュータに取り込み、コンピュータ内で減衰量と温度との相関関係を予めプログラミングしておけば、減衰量から直ちにモニターに温度を表示することも可能である。
【００２７】
本発明による温度測定方法と従来からある熱電対による温度測定方法を比較するために恒温槽内の温度を−４０℃〜＋８０℃まで変化させてそれぞれの方法における温度を測定したところ、双方の測定方法において温度表示はよく一致し、本発明による温度測定方法は従来の方法と比べてまったく問題ないことがわかった。
【００２８】
【発明の効果】
上記したように本発明によれば、光信号減衰用ファイバを用いて温度を測定するので、従来の光ファイバによる温度測定方法に比べてポイント測定や長尺部分での測定等種々の目的に応じた測定が可能であり、また測定精度も高めることができる。さらに、コネクタ接続しても光信号減衰用ファイバはもともと減衰量が大きいために全損失中に占める接続損失が相対的に無視できる程度になる。その上、遷移金属元素の添加量は経時的に変動することがないため長期間の使用においても信頼性の高い測定が可能である。もちろん、温度を特定するのに光信号の減衰量を測定するので電気的な温度測定方法とは異なり外部信号による誤動作が生じる虞もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】光信号の減衰量変化と温度との相関関係を表した実施例である。
【図１】
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