光纤温度传感器、温度传感器片及温度测定方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种能减小点的范围、增多测定点的光纤温度传感器、温度传感器片及温度测定方法。由于在测定温度分布的空间中使中空光纤（１ａ）的规定长度部分集中地布置在比较狭窄的点范围Ａ内，因而可减小曲率半径，缩小点的范围Ａ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用了光纤的温度测定，涉及将点范围取小并将测定点增多的。
技术介绍
当光入射到光纤时，可以根据其传输光的变化测定沿着光纤长度方向的温度分布的、使用了光纤的光纤温度传感器已经公知。通过将这种光纤布置在温度测定对象物的表面或内部等空间中，便能测得该空间的温度分布。将传输光的变化转换为沿着长度方向的温度分布的光纤的温度计是公知的，由于只要将光纤连接在该光纤温度计上就能测定温度分布，因而省略了对其原理的详细说明。但是，对于利用这样的光纤温度计的测定结果存在所谓距离分辨率的限制，作为光纤上的某个点的温度得出的结果，是位于该点前后规定长度范围的温度的平均值。即，该长度范围就是距离分辨率。要精确地分离并测定位于比距离分辨率更狭窄范围内的多个点的温度的不同是不可能的。因此，上述光纤温度计的数据采样间隔(即距离的间隔，下同)的精度依赖于距离分辨率。图12所示的光纤121在长度为5米的空间中布置成直线状。此时，若将光纤温度计的数据采样间隔取为1米，则每隔1米取一个点可测定5点的温度。此外，作为有关光纤温度传感器的现有技术的文献有专利文献1-日本特开平9-219869号公报。另外，作为有关中空光纤的现有技术的文献有专利文献2-日本特开平2002-249335号公报。为了使用如上所述的存在距离分辨率这种限制的光纤和光纤温度计测定分布在光纤的空间中、比距离分辨率更窄的点范围内的温度(称为点温度)时，可以使光纤中间的规定规定长度段，也即与数据取样间隔同等长度段集中到点范围内。这样一来，由于光纤的规定长度纳入到点范围内，从而能精确地测定点温度。这时，若要在狭窄的点范围内形成使光纤的规定长度段集中的光纤集中部分，则不能避免产生光纤的弯曲。并且，点范围越狭窄，弯曲越显著(若以弯曲半径表现它，则曲率半径变小)。例如，要以尽可能多的测定点测定如图12的空间的温度分布时，与之对应，由于将点范围取得很窄，从而曲率半径很小。然而，通常光纤具有因弯曲产生光传输损失的性质，曲率半径一小，由其弯曲部分产生的光传输损失则增大。另外，当在光纤的整个长度之间有多处弯曲部分时，由于各个弯曲部分产生的光传输损失叠加而使光纤整个长度间的光传输损失增加，因而一旦弯曲部分数量增多，则光传输的总损失增大。这样，当曲率半径小或弯曲部分数量增加使光传输损失增大时，会对光纤温度计的温度测定带来障碍。例如，当曲率半径在100mm以下制作捆扎部时，由于在该捆扎部发生较大的光传输损失，因而不能增加捆扎部的数量。另外，由于在捆扎部发生较大的光传输损失，为了抑制总的光传输损失，必须缩短光纤的总长度。此外，由于在捆扎部发生较大的光传输损失，对光纤温度计的温度测定形成障碍，使测定精度变差。正因为如此，要总体而又细密地测定空间的温度不能用这种温度计，它只能适用于在局部空间内测定少数测定点。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于解决上述问题，提供一种能减小点的范围、增多测定点的。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的光纤温度传感器在温度分布测定空间中将中空光纤(holey fiber)的规定长度集中地分布设置在比较狭窄的点范围内。在上述点范围内可以形成捆扎或卷绕了上述中空光纤的规定长度的光纤集中部分。上述光纤集中部分在将上述中空光纤的全长设为x、在以曲率半径d将该中空光纤卷绕一圈时所产生的光传输损失设为ΔL、将上述中空光纤没有弯曲时的光传输损失设为L0、将最大允许光传输损失设为L时，可以捆扎或卷绕的曲率半径d以下述(1)式表示d≥ΔL×x/(2π×(L-L0))(1)本专利技术的温度传感器片将上述光纤集中部分设置在规定长度的片上。本专利技术的温度测定方法是，使用在光入射到光纤中时根据其传输光的变化可以测定沿该光纤的长度方向的温度分布的光纤，通过使上述光纤的中途规定长度部分集中到上述光纤所布置的空间的比较狭窄的点范围内，以便测定点温度的确温度测定方法，在上述温度测定方法中，上述光纤使用的是中空光纤。本专利技术所发挥的优良效果是，能减小点的范围并增多测定点。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施例的光纤温度传感器的结构图。图2是可用作本专利技术的光纤的光缆的断面图。图3是表示本专利技术的光纤集中部分的一个实施例的侧视图。图4是表示本专利技术的光纤集中部分的一个实施例的温度传感器片的俯视图。图5是表示本专利技术的光纤集中部分的一个实施例的温度传感器片的俯视图。图6是表示本专利技术的光纤集中部分的一个实施例的点传感器的俯视图。图7是表示将本专利技术的光纤温度传感器设置在实际测定现场的状态的图。图8是将本专利技术的的连续的光纤集中部分布置在空间中的俯视图。图9是比较本专利技术和现有技术的温度分布图。图10是中空光纤及单模光纤的曲率半径对一匝光纤的光传输损失的特性图。图11是是表示本专利技术的一个实施例的光纤温度传感器的结构图。图12是将现有的光纤布置于空间中的俯视图。图中1-光纤；1a-中空光纤；2-光纤集中部；3-光纤温度计 具体实施例方式下面，根据附图对本专利技术的的一个实施例进行详细说明。如图1所示，本专利技术的光纤温度传感器是在使用在光入射到光纤1中时，根据其传输光的变化可以测定沿光纤1的长度方向的温度分布的光纤1，通过在上述光纤1所布置的空间(整个图1)的比较狭窄的点范围内使光纤1的中途的规定长度部分集中到光纤集中部分2，以便测定点范围A内的点温度的光纤温度传感器中，上述光纤1使用的是中空光纤1a。中空光纤1a的内部结构及机械特性、光学特性因已公知而省略其说明。中空光纤1a的一端与光纤温度传感器3连接。中空光纤1a的相反一端敞开或作为终端。在从该中空光纤1a的一端到相反一端的空间长F之间布置全长为x的中空光纤1a。光纤集中部分2通过将中空光纤1a的规定长度部分捆扎或卷绕形成。在该图的例子中，光纤集中部分2离散地以间距S的间隔设置了4个。连续地设置的例子(图4)将于后述。光纤集中部分2将中空光纤1a绕成匝并形成环状。匝数虽可以是任意匝，但此处各为1匝。环状虽不必为正圆，但最小曲率半径为d，并将光纤集中部分2的环状做成半径为d的圆，从而能将中空光纤1a集中放置于尽可能窄的范围内。另外，在该例子中，间距S＝2d，即，相邻的光纤集中部分2虽相互接触，但相邻的光纤集中部分2之间即使相互离开也无问题。采用以上的结构，由于光纤1的全长x是空间的直线距离F再加上各环的长度，即，x＝F+4×2πd。在不是如图1的形态那样用直线连接独立的环之间，而是如图4的形态那样环一边偏移一边卷绕时，可以以x＝2πd×T近似地表示(T为匝数)。光纤集中部分2的曲率半径d的值满足(2)式。d≥ΔL×(x-F)/(2π(L-L0)) (2)此处 x光纤1的全长F空间的直线距离ΔL一匝光纤的光传输损失L0无弯曲时的光传输损失L满足温度测定精度的最大允许光传输损失 π圆周率当以图4的形态为例说明上述条件式的根据时，分布在空间的全长F上的光纤1连续地被捆扎，当将捆扎数T视为匝数时，则x＝2πd×T (3)相对于所要求的最大允许光传输损失L，一匝的光传输损失为ΔL，由于匝数为T，因而L必须是L≥L0+ΔL×T (4)若将(3)式变形代入(4)式则可消去T，从而得到L-L0≥ΔL×x/(2πd)(5)由于根据定义为L-L0＞0，因而可以得到L-L0≥ΔL×x/(2π(L-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤温度传感器，其特征在于：在测定温度分布的空间中将中空光纤的规定长度部分集中地布置在比较狭窄的点范围内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：盐路珠央，内山茂雄，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]