[发明专利]利用光纤光栅传感器的温度测定装置

说明书

本发明涉及利用光纤光栅传感器的温度测定装置，本发明包括：光纤，使一部分旋转一次来在以预设直径形成的环部卷绕一圈以上并维持规定的形状；外罩，在内部配置上述光纤；以及光纤光栅传感器，设置于上述光纤中的形成直线的部分，从而，即使因外部温度变化而导致外罩发生变形，也防止在外罩内部隔开规定距离配置的光纤及光纤光栅传感器的变形，由此，能够以没有温度误差的方式精密地测定温度。

技术领域

本发明涉及利用光纤光栅传感器的温度测定装置，更详细地，涉及如下的利用光纤光栅传感器的温度测定装置，即，根据温度等的外部条件变化，检测从各个光栅反射的光的波长的变化来测定温度。

背景技术

通常，光纤传感器(optical fiber sensor)利用经过光纤的光的强度、光纤的折射率及长度、模式以及偏光状态的变化等来推定被测定量的传感器。

光纤的主要成分由石英玻璃形成，光纤传感器由作为光纤中心的芯部分和作为用于保护中心的保护层的覆盖部分，上述芯部分以稍微提高折射率的方式添加锗。

向光纤芯入射的光在折射率高的芯层与折射率低的覆盖层的边界面反射并沿着光纤维芯部分传播。

上述光纤传感器根据用途，分为强度型、相位型、衍射光栅型、模式调制型、偏振型、分布测定型等，提供电压、电流、温度、压力、应变、旋转率、音响、气体浓度等多种测定值。

光纤传感器可以测定超精密宽带，不受到电磁波的影响，远程测定轻松，传感器部不使用电，通过硅胶材质的卓越的耐腐蚀性，几乎不受到使用环境的限制。

在光纤传感器中的代表为光纤光栅传感器(Fiber Bragg Grating Sensor，以下称之为“光纤光栅传感器”)型的光纤传感器。

光纤光栅传感器为如下的传感器，即，在一束光纤，沿着规定的长度刻上多个光纤布拉格光栅之后，利用根据温度或强度等的外部条件变化，从各个光栅反射的光的波长改变的特性。

因此，在光纤光栅传感器中，当因向形成有光栅(grating)的光纤施加物理的力而发生变形时，在光栅中的光折射发生变化，测定这种折射变化来测定光纤的变形率，由此，测定光纤固定的结构物的变形率来得知作用于结构物的负荷及应力。

而且，光纤光栅传感器为如下的检测传感器，即，在光纤内，当光从折射率高的物质向折射率低的物质传播时，利用在上述边界面中均反射规定角度内的光的全反射的原理来检测变形率、角度、加速度、位移、温度、压力变化等。

例如，本申请人在以下的专利文献1及专利文献2等揭示利用光纤光栅传感器的技术并进行申请来授权。

另一方面，在现有技术的利用光纤光栅传感器的测定装置中，向直线型的保护管内部插入配置有光纤光栅传感器的光纤，保护管两端部与固定部件相结合来固定光纤，从而，通过固定部件，保护管内部的光纤不会因外部的应力而发生变形。

因此，在现有技术的利用光纤光栅传感器的测定装置中，为了可以实现准确地计测，外部的温度只能通过保护管来向内部的光纤传递，根据温度变化，仅有保护管的光纤发生变形。

通常，光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating，FBG)传感器的变形范围为极微细的－0.5nm至+0.5nm。

但是，在现有技术的利用光纤光栅传感器的测定装置中，根据外部温度的变化，保护管拉伸或缩短，随着通过固定部件固定光纤，与保护管的伸缩变化联动而发生光纤也将伸缩的现象。

如上所述，在光纤伸缩变形的情况下，除基于外部温度的变形值之外，还存在基于伸缩的误差值，因此，发生测定值的误差。

图1为现有技术的利用光纤光栅传感器的测定装置的结构图，图2为例示将光纤维弯曲的状态的图。