(57)【要約】【課題】低コストで製造することができる分布型温度センサを提供する。【解決手段】分布型温度センサ１ａは、導電液３ａが入れられるように筒状に形成され、温度によって電気抵抗率が変化する感温体２ａと、感温体２ａの一方端に電気的に接続された第１の電極６７と、感温体２ａの他方端に電気的に接続された第２の電極６８と、を備えて概略構成されている。また、分布型温度センサ１ａは、さらに、第１の電極６７及び第２の電極６８を介して測定された電気抵抗率に基づいて、導電液３ａの位置に応じた第１の電極６７と第２の電極６８間の一次元方向の温度を測定する測定部７１と、を備えて概略構成されている。【選択図】図３
2013148373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電液が入れられるように筒状に形成され、温度によって電気抵抗率が変化する感温体と、
前記感温体の一方端に電気的に接続された第１の電極と、
前記感温体の他方端に電気的に接続された第２の電極と、
を備えた分布型温度センサ。
【請求項２】
さらに、前記第１の電極及び前記第２の電極を介して測定された電気抵抗率に基づいて、前記導電液の位置に応じた前記第１の電極と前記第２の電極間の一次元方向の温度を測定する測定部と、
を備えた請求項１に記載の分布型温度センサ。
【請求項３】
前記感温体は、導電性物質を含有したポリマーを含む請求項１又は２に記載の分布型温度センサ。
【請求項４】
前記感温体は、前記ポリマーを含有した多孔質体である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の分布型温度センサ。
【請求項５】
前記感温体は、導電性物質を含有した高分子体である請求項１又は２に記載の分布型温度センサ。
【請求項６】
前記高分子体は、温度が上がるに従って抵抗値が上がるポジティブサーミスタ特性を有する請求項５に記載の分布型温度センサ。
【請求項７】
前記測定部は、前記第１の電極が接地され、前記第２の電極が固定抵抗に電気的に接続されているとき、バンドパスフィルタを介して前記第２の電極から出力された電圧に基づいて、前記導電液の位置に応じた前記第１の電極と前記第２の電極間の一次元方向の温度を測定する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の分布型温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分布型温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、光ファイバにパルス光を入射したときに発生するラマン散乱光を用いて光ファイバの長さ方向の温度分布を測定する温度分布測定器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このラマン散乱光には、光パルスの波長に対して短い波長側に発生し、温度依存性が高いアンチストークス光と、長い波長側に発生し、温度依存性が低いストークス光と、が含まれている。従って、その強度比は、温度変化に比例して変化する。温度分布測定器は、この強度比に基づいて測定対象物の温度分布を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２４２１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の温度分布測定器は、ラマン散乱光が微弱であることから、測定誤差が生じ易く、その誤差を減らすため、処理能力が高いマイクロコンピュータ等を用いて構成されるので、高コストである。
【０００６】
従って、本発明の目的は、低コストで製造することができる分布型温度センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、導電液が入れられるように筒状に形成され、温度によって電気抵抗率が変化する感温体と、感温体の一方端に電気的に接続された第１の電極と、感温体の他方端に電気的に接続された第２の電極と、を備えた分布型温度センサを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、実施の形態に係る分布温度センサの長手方向の断面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。
【図２】図２（ａ）は、実施の形態に係る分布型温度センサの感温体の温度依存性を確認するための実験装置に関する模式図であり、（ｂ）は、感温体の温度と電気抵抗の関係を示すグラフである。
【図３】図３（ａ）は、本実施の形態に係る感温体の温度依存性を実験するための実験装置の概略図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のIII（ｂ）-III（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。
【図４】図４（ａ）は、本実施の形態に係る実験装置のブロック図であり、（ｂ）は、測定回路の回路図である。
【図５】図５（ａ）は、実施の形態に係る分布型温度センサの電気抵抗を測定した結果のグラフであり、（ｂ）は、図５（ａ）の抵抗値を移動平均し、数値微分した結果を示すグラフである。
【図６】図６（ａ）は、実施の形態に係る凍結させた感温体の温度変化を示すグラフであり、（ｂ）は、変形例に係る測定回路のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[実施の形態]
（実施の形態の要約）
実施の形態に係る分布型温度センサは、導電液が入れられるように筒状に形成され、温度によって電気抵抗率が変化する感温体と、感温体の一方端に電気的に接続された第１の電極と、感温体の他方端に電気的に接続された第２の電極と、を備える。
【００１１】
（分布型温度センサの動作原理）
図１（ａ）は、実施の形態に係る分布温度センサの長手方向の断面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のI（ｂ）-I（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。なお、実施の形態に係る各図において、部品と部品との比率は、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１２】
分布型温度センサ（DTS：Distributed Temperature Sensor）は、線状のセンサ内部の温度情報をセンサ各部に沿って一次元的に取得することができる温度センサである。この分布型温度センサは、線状であるため、対象物に敷設することにより、広がりを持った空間の温度分布を測定することが可能となる。
【００１３】
分布型温度センサ１は、例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、導電液３が入れられるように筒状に形成された感温体２と、を備える。
【００１４】
この感温体２は、電流を流すことができ、その電気抵抗率は、位置ｘについてρ（ｘ）で与えられるものとする。
【００１５】
また導電液３の電気抵抗率は、ρ（ｘ）に比べ十分小さいとし、導電液３が位置ｌから位置Ｌにあるとき、感温体２の両端の電気抵抗は、次式で近似することができる。
【数１】
2013148373.tif 000003
ここで、ｒ１は、図１（ｂ）に示すように、感温体２の内径であり、ｒ２は、感温体２の外径である。
【００１６】
また感温体２は、例えば、導電液３が速度ｖで感温体２の貫通孔２０内に注入されるとき、各点ｘにおける感温体２の電気抵抗率は、次式で表すことができる。
【数２】
2013148373.tif 000004
従って、電気抵抗率が温度により変化する材料を感温体２に用いることにより、感温体２に沿った温度分布を測定することができる。
【００１７】
（電気抵抗率の温度依存性の確認）
図２（ａ）は、実施の形態に係る分布型温度センサの感温体の温度依存性を確認するための実験装置に関する模式図であり、（ｂ）は、感温体の温度と電気抵抗の関係を示すグラフである。
【００１８】
実験装置４は、例えば、図２（ａ）に示すように、水４１が入れられた容器４０と、水４１の温度を上昇させるためのヒータ４２と、ヒータ４２に電力を供給する電源４３と、感温体２１が入れられた試験管４４と、感温体２１に挿入された第１の電極４６及び第２の電極４７と、感温体２１の温度を測定する温度センサ４８と、を備えて概略構成されている。
【００１９】
ヒータ４２は、炭素皮膜抵抗を用いた。
【００２０】
また第１の電極４６及び第２の電極４７は、電源４９（ケンウッド社製AG−203A）と電気的に接続されている。また、第１の電極４６及び第２の電極４７に流れる電流は、電流計５０（Agilent社製34401A）で測定され、第１の電極４６及び第２の電極４７間の電圧は、電圧計５１（Agilent社製34401A）で測定された。なお、第１の電極４６及び第２の電極４７は、直径が約１ｍｍの銅線を用いて形成されている。
【００２１】
この温度センサ４８（ナショナルセミコンダクター社製LM35DZ）は、例えば、データロガー（横河電機社製OR1400）に電気的に接続されている。このデータロガーは、例えば、温度センサ４８から出力される温度情報に基づいて感温体２１の温度を算出する。
【００２２】
本実験では、寒天でゲル化させた食塩水（ＮａＣｌ溶液）を分布型温度センサの感温体２１として使用している。
【００２３】
７．１１３５２ｗｔ％のＫＣｌ溶液の電気抵抗率は、０〜２５℃の範囲の温度に対し、概ね線形に変化し、その温度係数は、−１．６％／℃であることが知られている。
【００２４】
ＮａＣｌ溶液とＫＣｌ溶液の化学的な類似性から、食塩水の電気抵抗率と温度係数は、ＫＣｌ溶液のそれと同様の特性が得られることが望ましい。そこで、本実験では、電気抵抗率の温度依存性を確認することとした。
【００２５】
感温体２１は、５ｗｔ％のＮａＣｌ溶液と、形状を保持するために用いられる３ｗｔ％の寒天と、で構成するポリマーとした。
【００２６】
この感温体２１は、ＮａＣｌ溶液を試験管に注入し、湯煎で寒天を溶解させた後、室温（２８℃）に戻してゲル化させることにより作製された。
【００２７】
第１の電極４６、第２の電極４７及び温度センサ４８は、試験管４４の蓋４５に設けられた孔に挿入された後、感温体２１がゲル化する前に、感温体２１に挿入された。
【００２８】
本実験では、図２（ａ）に示す電源４３からヒータ４２に電力を供給し、温度センサ４８から得られる温度情報に基づいて感温体２１の温度が４５℃程度になったところで電力の供給を停止し、自然放冷により感温体２１の温度を変化させた。
【００２９】
ここで本実験では、ＮａＣｌの電気分解を防ぐため、電源４９は、交流電源とした。また電源４９は、電源周波数が３００Ｈｚであり、その波形は正弦波である。
【００３０】
この実験装置４では、第１の電極４６と第２の電極４７との間の電気抵抗が、ポリマー、すなわち寒天でゲル化させた食塩水の電気抵抗率に比例するため、電気抵抗率の温度依存性を測定することができる。その測定の結果が図２（ｂ）に示すグラフである。
【００３１】
本実験により、感温体２１の電気抵抗の温度係数が、図２（ｂ）に示すように、−１．３％／℃程度であることを確認することができた。つまり、感温体２１の電気抵抗率は、感温体２１がＫＣｌ溶液とは異なる電解質を有するＮａＣｌ溶液を用いて形成されたにも関わらず、感温体２１の温度に伴い線形に変化することが確認できた。また、感温体２１の電気抵抗の温度係数がＫＣｌ溶液の温度係数と概ね一致した。
【００３２】
次に説明する分布型温度センサの温度の測定実験では、分布型温度センサの一部分を０℃以下の低温とした。
【００３３】
ここで寒天を用いて形成された上記のポリマーと同様に、豚肉に含まれる電解質が、電気抵抗率の温度依存性に関与することが知られている。
【００３４】
豚肉は、常温領域（２０℃）から低温領域（−３０℃）まで、温度の低下と共に導電率が単調に減少する。すなわち、温度が決まれば電気抵抗率が決まることを示している。また、その逆も真であり、電気抵抗率から温度を求めることができる。
【００３５】
従って、本実験により、寒天を用いて形成された感温体２１の電気抵抗率から温度を読み取ることができることが確認できた。
【００３６】
（分布型温度センサの動作確認）
図３（ａ）は、本実施の形態に係る感温体の温度依存性を実験するための実験装置の概略図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のIII（ｂ）-III（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。図４（ａ）は、本実施の形態に係る実験装置のブロック図であり、（ｂ）は、測定回路の回路図である。
【００３７】
本実験における分布型温度センサ１ａは、例えば、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、導電液３ａが入れられるように筒状に形成され、温度によって電気抵抗率が変化する感温体２ａと、感温体２ａの一方端に電気的に接続された第１の電極６７と、感温体２ａの他方端に電気的に接続された第２の電極６８と、を備えて概略構成されている。
【００３８】
また、分布型温度センサ１ａは、さらに、第１の電極６７及び第２の電極６８を介して測定された電気抵抗率に基づいて、導電液３ａの位置に応じた第１の電極６７と第２の電極６８間の一次元方向の温度を測定する測定部７１と、を備えて概略構成されている。
【００３９】
この感温体２ａは、導電性物質（例えば食塩水）を含有したポリマー（例えば寒天）を含んで構成される。また、感温体２ａは、ポリマーを含有した多孔質体である。
【００４０】
この感温体２ａは、図３（ｂ）に示すように、多孔質体としてのスポンジ２２と、ポリマー２３と、を備えて概略構成されている。
【００４１】
本実験では、上述した特性を確認された寒天を用いてなるポリマーをスポンジ２２に含浸させて感温体２ａとして分布型温度センサ１ａを作製し、動作確認を行った。
【００４２】
本実験に用いる分布型温度センサ１ａのポリマー２３は、上述したものと同一の配合の寒天液を作製し、溶融したままスポンジ２２に含浸させることにより作製した。スポンジ２２を用いたのは、寒天単体ではチューブの形状を作れないためである。スポンジ２２は、連続気泡で、気泡の大きさが１ｍｍ程度のウレタン製のフィルタ用スポンジを用いた。
【００４３】
このスポンジ２２は、例えば、図３（ｂ）に示すように、多孔質であり、ポリマー２３が、孔に充填されるように構成されている。
【００４４】
また作製された感温体２ａの長さは、３０ｃｍ程度であり、内径ｒは５ｍｍ程度であり、外径Ｒは１０ｍｍ程度である。
【００４５】
図３（ａ）に示す第１の電極６７及び第２の電極６８は、寒天液を含浸させる前に裸線をねじってスポンジ２２に密着させている。
【００４６】
また感温体２ａの一端には、導電液３ａがシリンダ６５に充填された注射器６４が接続されている。この注射器６４のピストン６６は、ポンプとしてのパーソナルコンピュータ用のスキャナ６０のヘッド６３に取り付けられている。
【００４７】
このヘッド６３は、例えば、図３（ａ）に示すように、筐体６１に取り付けられたレール６２に沿って、予め定められた速度（定速度）で駆動される。このヘッド６３は、駆動用にステッピングモータを備えており、移動速度を高精度に決定できるため、本実験に適している。
【００４８】
ヘッド６３は、例えば、図４（ａ）に示すように、直流電源６３ａ（Agilent社製E3630A）に接続され、直流電力が供給され駆動するように構成されている。
【００４９】
また感温体２ａは、第１の電極６７及び第２の電極６８を介して交流電源６９（ケンウッド社製AG-203A）と接続され、交流電力が供給される。
【００５０】
感温体２ａは、ＤＣ変換器７０（タートル工業社製T-RM501-1）に電気的に接続され、ＤＣ変換器７０は、測定部７１（横河電機社製OR1400）に電気的に接続されている。なお、測定部７１がＤＣ変換器７０を備える構成であっても良いし、直流電圧が出力される構成であれば、ＤＣ変換器７０は省略可能である。
【００５１】
導電液３ａには、飽和食塩水を使用した。飽和食塩水の電気伝導率は、不明であるが、溶解度は、３５．９ｗｔ％であり寒天を用いたポリマーの５ｗｔ％に比べ十分大きいと考えられる。
【００５２】
ここで温度を測定するための測定回路８は、例えば、図４（ｂ）に示すように、直列に電気的に接続された感温体２ａと電流検出抵抗８０との電圧Ｖｔを電圧計８１によって測定するように構成されている。また、測定回路８は、感温体２ａと電流検出抵抗８０の電圧を測定する電圧計８２を備えている。
【００５３】
交流電源６９は、一方端が接地され、他方端が感温体２ａに電気的に接続されている。交流電源６９からの電源電圧は、２００ｍＶ程度であり、電源周波数は、３００Ｈｚとなるように設定されている。この電源電圧の波形は、正弦波である。
【００５４】
電流検出抵抗８０は、炭素皮膜抵抗が用いられ、その抵抗値Ｒｓは、１ｋΩである。電流検出抵抗８０は、一方端が接地され、他方端が感温体２ａと電気的に接続されている。
【００５５】
また測定部７１が、直流入力のみに対応しているため、交流電圧となる電圧Ｖｔは、ＤＣ変換器７０により直流電圧に変換されて測定部７１に入力する。
【００５６】
また実験装置６は、ヘッド６３の出力波形を測定開始信号（トリガ信号）として活用し、感温体２ａに導電液３ａが入り込む瞬間が、測定データの始点となるように構成されている。
【００５７】
本実験では、分布型温度センサ１ａの温度センサとしての動作確認のため、感温体２ａを２つの区間に分け、それぞれの区間で異なる温度が設定されるようにした。
【００５８】
この２つの区間の一方は、例えば、図３（ａ）に示すように、室温（２０℃）に保つように設定された常温領域であり、他方は、エアダスターの低温を利用して表面に霜がつく程度に冷却して室温より低温となるように設定された低温領域である。なお、エアダスターとは、例えば、気体を放出し埃等を飛ばすエアゾールスプレーの一種である。
【００５９】
図５（ａ）は、実施の形態に係る分布型温度センサの電気抵抗を測定した結果のグラフであり、（ｂ）は、図５（ａ）の抵抗値を移動平均（前後５００点で平均）し、数値微分した結果を示すグラフである。図５（ａ）は、縦軸が電気抵抗（Ω）であり、横軸が注入開始後の経過時間（ｓ）である。図５（ｂ）は、縦軸が任意単位となる温度であり、横軸が任意単位となる距離である。
【００６０】
この実験装置６を用いて、分布型温度センサ１ａの感温体２ａの両端の電気抵抗Ｒｔを測定した結果、図５（ａ）に示すようなグラフが得られた。
【００６１】
図５（ａ）に示すように、経過時間１．２秒付近までが常温領域であり、２．０秒付近までが低温領域である。２．０秒以降は、感温体２ａが導電液３ａで満たされ、注射器６４が接続された一方端とは反対側の開放端から導電液３ａが溢れている状態を示している。
【００６２】
上述した式（２）より、図５（ｂ）は、感温体２ａの温度分布を反映したグラフを示している。このグラフから分かるように、常温領域と低温領域で値が２値に分かれており、エアダスターにより作り出した温度分布を分布型温度センサ１ａで測定できていることが確認できる。
【００６３】
またグラフから常温領域と低温領域の境界で波形が緩やかに変化している様子が見られるが、これは作り出した温度分布が均一でないことによると考えられる。つまり、境界付近では、両者で熱の交換が行われるため、明確に２つの温度を分けることができないことが原因の一つとして考えられる。またエアダスターによって作り出された低温領域が、均一でないことも原因の一つと考えられる。
【００６４】
（感温体の低温特性）
図６（ａ）は、実施の形態に係る凍結させた感温体の温度変化を示すグラフである。図６（ａ）は、縦軸が温度（℃）であり、横軸が時間（ｓ）である。
【００６５】
ここでは、温度分布に不均一が生じた原因を調査するため、感温体２ａの低温特性を調査した。
【００６６】
上記の実験において、エアダスターで感温体２ａを冷却するときに、冷却しすぎた場合は、感温体２ａの抵抗値が極めて大きい値を示し、測定が出来なかった。そのため、上記の実験では、抵抗値が測定に適する程度、つまり、電流検出抵抗８０の抵抗値Ｒｓと感温体２ａの抵抗値Ｒｔが同程度になるように冷却を行っていた。
【００６７】
分布型温度センサ１ａが、極めて大きい抵抗値を示す原因として、感温体２ａの凍結が考えられる。そこで感温体の凍結温度を検証するため、実験を行った。
【００６８】
この実験は、温度センサの表面に感温体を付着させ、エアダスターで出来る限り冷却を行った後、室温（２０℃）による加熱を行って感温体の温度を変化させることで行われた。この実験では、感温体の温度変化の様子により凍結温度を推定した。
【００６９】
図６（ａ）に示すように、−２０℃付近に温度変化が平坦になる部分が見られる。
【００７０】
ここで食塩水を冷却すると、流氷などに見られるように、水が先に凍結をはじめ、水のみでできている結晶が生成される（つまり氷ができる）。これは、氷の生成がこれ以上できなくなる点である共晶点まで続き、共晶点より冷却すると完全に固体となる。
【００７１】
食塩水の共晶点は、−２１．１℃である。従って共晶点より低い温度では、相転移に伴う熱放出がないため、温度上昇は速くなる。
【００７２】
以上のことから、図６（ａ）に示すように、感温体においても同様に−２０℃付近に共晶点が存在し、これ以下の温度では感温体は、完全に固体状になると考えられる。そのため、共晶点以下では、食塩（の水和物）と氷が別々に存在するため、電気が非常に流れにくい。
【００７３】
また図６（ａ）に示すように、エアダスターは、−５０℃程度まで冷却が可能であることが分かる。従って、エアダスターを用いて冷却しすぎると、容易に感温体が共晶点以下となることが分かる。
【００７４】
つまり、分布型温度センサ１ａの感温体２ａの抵抗値が極めて大きい値を示したのは、感温体２ａが共晶点以下となったためと考えられる。一方、共晶点では相転移が起こるため、感温体２ａは一定温度に保たれる。
【００７５】
それとは逆に、共晶点以上では、相転移による温度維持は不可能であり、感温体２ａの温度分布を均一とすることは難しい。図６（ａ）において波形が緩やかとなった原因として、温度分布が一定でなかったことが大きく寄与していると考えられる。
【００７６】
（変形例）
・感温体の変形例
変形例に係る感温体は、導電性物質を含有した高分子体から形成される。また、この高分子体は、例えば、温度が上がるに従って抵抗値が上がるポジティブサーミスタ特性を有する。
【００７７】
上記では、感温体として、寒天に食塩水を含有させたポリマーをスポンジに含ませたもの等を用いたが、これらに限定されず、例えば、ポジティブサーミスタ特性を有する材料を用いて感温体を形成しても良い。ポジティブサーミスタ特性を有する材料としては、一例として、ＰＴＣ（positive temperature coefficient）ポリマーが使用できる。
【００７８】
このＰＴＣポリマーは、樹脂に導電性粉末（例えば、カーボンブラック）を混入して成型したもので、温度により電気抵抗率が増加するポジティブサーミスタ特性を有する。
【００７９】
ＰＴＣポリマーは、樹脂であるため、管状に成型したり曲げたりすることができ、分布型温度センサに好適である。
【００８０】
・導電液の変形例
また上記の各実験では、導電液に飽和食塩水を用いたが、これに限定されず、例えば、イオン液体及び液体金属等が用いられても良い。
【００８１】
イオン液体としては、一例として、陽イオンが、ピリジン系、脂環族アミン系、脂肪族アミン系であり、これに組み合わせる陰イオンの種類を選択することで、多様な構造を合成することができる。組み合わせる陰イオンとしては、一例として、臭化物イオン及びトリフラート等のハロゲン系、テトラフェニルボレート等のホウ素系、ヘキサフルオロホスフェート等のリン系等である。
【００８２】
液体金属としては、一例として、常温で液体である水銀、低融点合金であるＵアロイ等を用いることが可能である。
【００８３】
これらは、電気分解しないか、しにくい特性を持つ。そのため、直流で測定することが可能であり、より簡易な回路で測定可能になる。
【００８４】
・測定回路の変形例
図６（ｂ）は、変形例に係る測定回路のブロック図である。
【００８５】
この変形例では、測定部７１は、例えば、第１の電極６７が接地され、第２の電極６８が固定抵抗９１に電気的に接続されているとき、バンドパスフィルタ９ａを介して第２の電極６８から出力された電圧Ｖｔに基づいて、導電液３ａの位置に応じた第１の電極６７と第２の電極６８間の一次元方向の温度を測定するように構成されている。
【００８６】
上記の実験では、原理検証のため、分布型温度センサの抵抗値を直接測定し、得られた抵抗値を数値処理により微分して温度情報を得た。測定する対象によっては、分布型温度センサは、上記の実験より距離精度が良く、また距離が長い測定器が必要となる場合がある。そこで、変形例として、必要とされる測定器のダイナミックレンジを節約する以下の測定回路９を提案する。
【００８７】
測定回路９は、例えば、図６（ｂ）に示すように、感温体２ａと、直流電源９０と、固定抵抗９１と、抵抗９２、コンデンサ９３、オペアンプ９４、抵抗９５及びコンデンサ９６からなるバンドパスフィルタ９ａと、を備えて概略構成されている。
【００８８】
直流電源９０は、マイナス側が接地され、プラス側が固定抵抗９１の一方端に電気的に接続されている。
【００８９】
固定抵抗９１は、他方端が感温体２ａの一方端に電気的に接続されている。この固定抵抗９１の抵抗値は、例えば、ＲＭである。
【００９０】
分布型温度センサ１ａの感温体２ａは、他方端が接地されている。固定抵抗９１と感温体２ａの間には、バンドパスフィルタ９ａの抵抗９２の一方端が電気的に接続されている。
【００９１】
抵抗９２の他方端は、コンデンサ９３の一方電極に電気的に接続されている。また抵抗９２の抵抗値は、例えば、Ｒ１である。
【００９２】
コンデンサ９３の他方電極は、オペアンプ９４の反転入力端子と電気的に接続されている。またコンデンサ９３の容量は、例えば、Ｃ１である。
【００９３】
オペアンプ９４の非反転入力端子は、接地されている。このオペアンプ９４の出力端子からは、出力電圧Ｖｏｕｔが出力される。
【００９４】
抵抗９５の一方端は、オペアンプ９４の反転入力端子に電気的に接続され、他方端は、オペアンプ９４の出力端子に電気的に接続されている。また抵抗９５の抵抗値は、例えば、Ｒ２である。
【００９５】
コンデンサ９６の一方端は、オペアンプ９４の反転入力端子に電気的に接続され、他方端は、オペアンプ９４の出力端子に電気的に接続されている。またコンデンサ９３の容量は、例えば、Ｃ２である。
【００９６】
ここで、分布型温度センサ１ａの感温体２ａの両端の電圧がＶｔであるとき、次の式が成り立つ。
【数３】
2013148373.tif 000005
この式（３）より、抵抗値Ｒｔ＜＜ＲＭであるとき、次の式が成り立つ。
【数４】
2013148373.tif 000006
式（４）は、微分項以外は定数項（ＲＭ／Ｖｓ）となっているため、分布型温度センサ１ａの感温体２ａの抵抗値Ｒｔの変化によりレンジが大きく変化することはない。従って、この測定回路９から出力される出力電圧Ｖｏｕｔを測定する測定器に必要なダイナミックレンジは、∂Ｒｔ／∂ｔが取りうる値の範囲のみ、つまり温度変化の幅のみである。
【００９７】
また、図６（ｂ）に示すように、抵抗９２以降の回路は、微分回路であり、抵抗値と容量を適切に選ぶことにより、次の式が成り立つ。
【数５】
2013148373.tif 000007
この測定回路９は、高周波領域では積分回路となり、ノイズを抑制する。従って、測定回路９の全体の入出力特性は、次の式で表すことができる。
【数６】
2013148373.tif 000008
【００９８】
・温度測定以外の用途
実施の形態に係る分布型温度センサは、測定対象となる物理量と電気抵抗率に関係があればよいため、温度測定の他に、大変幅広い種類の分布型温度センサを構成することができる。例えば、感温部がスポンジである場合、付着した水分により電気抵抗率が変化するため、漏水検知センサを構成できる。その他には、腐食検知センサや湿度分布センサなどへの応用が考えられる。
【００９９】
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る分布型温度センサは、筒状に形成された感温体の貫通孔に導電液を注入した状態で測定された感温体の電気抵抗率から一次元方向の温度分布を測定することができるので、構成が簡単となり、低コストで製造することができる。
【０１００】
またこの分布型温度センサは、感温体の抵抗を測定する装置等が、例えば、光ファイバ内を散乱する微弱なラマン散乱光からストークス光とアンチストークス光を分離するような装置と比べて、高度な処理を必要としないので、低コストで製造することができる。
【０１０１】
さらに本実施の形態に係る分布型温度センサは、電気抵抗率と温度がほぼ線形の関係にあり、またノイズの除去、及び外的な要因等による測定誤差の修正に高度な処理を行う必要がなく、低コストで製造することができる。従って、分布型温度センサは、構成が簡単であり、また測定対象が電気抵抗率であることから、故障箇所の確定、測定精度の向上等を容易に行うことができる。
【０１０２】
なお、本実施の形態では、感温体は、ネガティブサーミスタ特性を有していたが、これに限定されず、用途に応じてポジティブサーミスタ特性を有する構成としても良い。
【０１０３】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０４】
１、１ａ…分布型温度センサ、２、２ａ…感温体、３、３ａ…導電液、４、６…実験装置、８、９…測定回路、９ａ…バンドパスフィルタ、２０…貫通孔、２１…感温体、２２…スポンジ、２３…ポリマー、２４…貫通孔、４０…容器、４１…水、４２…ヒータ、４３…電源、４４…試験管、４５…蓋、４６…第１の電極、４７…第２の電極、４８…温度センサ、４９…電源、５０…電流計、５１…電圧計、６０…スキャナ、６１…筐体、６２…レール、６３…ヘッド、６３ａ…直流電源、６４…注射器、６５…シリンダ、６６…ピストン、６７…第１の電極、６８…第２の電極、６９…交流電源、７０…ＤＣ変換器、７１…測定部、８０…電流検出抵抗、８１、８２…電圧計、９０…直流電源、９１…固定抵抗、９２…抵抗、９３…コンデンサ、９４…オペアンプ、９５…抵抗、９６…コンデンサ
【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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