流速分布測定装置
【課題】流体の流速の値をもって、流速分布を測定することのできる装置を提供する。
【解決手段】温度計測部３は、光ファイバ６の一端が接続され光ファイバ６の他端に向けてパルス光を入射するパルス光源９と、光ファイバ６から後方散乱光を受信する受信器１１と、受信器１１から後方散乱光を受けて光ファイバの温度分布を算出する信号処理部１２とを有し、流速分布算出手段４は、発熱体７の非通電時と通電時における光ファイバ６の温度分布を信号処理部１２から受け、光ファイバ６の同一位置における非通電時温度と通電時温度の温度差から流速分布を算出する。
【解決手段】温度計測部３は、光ファイバ６の一端が接続され光ファイバ６の他端に向けてパルス光を入射するパルス光源９と、光ファイバ６から後方散乱光を受信する受信器１１と、受信器１１から後方散乱光を受けて光ファイバの温度分布を算出する信号処理部１２とを有し、流速分布算出手段４は、発熱体７の非通電時と通電時における光ファイバ６の温度分布を信号処理部１２から受け、光ファイバ６の同一位置における非通電時温度と通電時温度の温度差から流速分布を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川、水路等の流量を正確に把握するためや、構造物の設計のための基礎情報としての流速分布測定、さらには、地すべり対策や排水計画を目的に実施するボーリング孔の地下水流速分布測定等に好適な光ファイバを用いた流速分布測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを用いて、地下水位あるいは流動状態を調査する方法は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１では、光ファイバに沿って電熱線を近接配置して流体・流動センサを構成し、地盤に形成されたボーリング孔に該流体・流動センサを埋設し、光ファイバにレーザパルス光を入射して、ボーリング孔内での深さ位置に関しての温度差分布を得て、その温度の変化から地下水の存在や流動状態を知ることとしている。
【０００４】
光ファイバにパルス光を入射すると、光ファイバ中で発生する後方散乱光のラマン散乱によりストークス光及び反ストークス光が生ずる。ストークス光に対し反ストークス光が強い温度依存性を有しているので、ストークス光と反ストークス光の強度比が温度の関数となることを利用して、逐次受ける後方散乱光を受信する時刻から反射位置を算出しつつ上記強度比からこの位置での温度を得るという原理のもとで、光ファイバの長手方向における温度分布を得ることができる。特許文献１では、熱電線で加熱される光ファイバが地盤の深さ位置で異なる温度を検知した場合、例えば、光ファイバの長手方向の或る範囲で、他に比して急激に温度が低くなっている場合、上記範囲では、光ファイバが多くの熱を奪われていることとなるので、このことにもとづいて上記範囲に対応する深さで地下水が存在あるいは流動していると判断することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−２１４０４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１によると、特定の範囲での温度低下から、この範囲で地下水が存在あるいは流動していることは判断できる。また、深さ位置による温度低下の程度の差から、流動の大小も相対的には判断できる。しかしながら、特許文献１では、特定範囲と他との比較で地下水やその流動の存否についての判断がなされるのみであって、地下水の流速そのものの値を測定することはできない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑み、流体の流速の値をもって、流速分布を測定することのできる装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
＜第一発明＞
本発明に係る流速分布測定装置は、流体の流れに対して交差する方向に延びて該流体中に配される光ファイバと、流体中で上記光ファイバに沿って近接配置され該光ファイバを加熱する発熱体と、上記光ファイバに対してパルス光を送受信して光ファイバの温度分布を計測する温度計測部と、上記発熱体を発熱させるための電力を該発熱体へ通電・非通電の切換可能に供給する発熱体用電源と、光ファイバの温度分布から流体の流速分布を算出する流速分布算出手段とを有し、上記温度計測部は、光ファイバの一端が接続され該光ファイバの他端に向けてパルス光を入射する送信器と、光ファイバから後方散乱光を受信する受信器と、該受信器から後方散乱光を受けて光ファイバの温度分布を算出する信号処理部とを有し、流速分布算出手段は、発熱体の非通電時と通電時における光ファイバの温度分布を該信号処理部から受け、光ファイバの同一位置における非通電時温度と通電時温度の温度差から流速分布を算出するようになっていることを特徴としている。
【０００９】
かかる流速分布測定装置では、温度分布が計測される光ファイバの測定範囲の全長にわたり発熱体が該光ファイバに対して近接配置されていて、温度計測部の信号処理部が、上記光ファイバの測定範囲全体にわたり発熱体の非通電時および通電時について、光ファイバの温度分布を算出するようになっている。そして、流速分布算出手段が、該温度分布から温度差分布を算出し、さらに、既知の温度差と流速の関係を用いて該温度差分布から、流体の流速の値をもって流速分布を算出する。
【００１０】
＜第二発明＞
本発明に係る流速分布測定装置は、流体の流れに対して交差する方向に延びて該流体中に配され折返部を経て連続し且つ互いに間隔をもって並行に位置する第一光ファイバ部と第二光ファイバ部を備える光ファイバと、流体中で上記第一光ファイバ部に沿って近接配置され該第一光ファイバ部を加熱する発熱体と、上記光ファイバに対してパルス光を送受信して光ファイバの温度分布を計測する温度計測部と、上記発熱体を発熱させるための電力を該発熱体へ供給する発熱体用電源と、光ファイバの温度分布から流体の流速分布を算出する流速分布算出手段とを有し、上記温度計測部は、光ファイバの一端が接続され該光ファイバの他端に向けてパルス光を入射する送信器と、光ファイバから後方散乱光を受信する受信器と、該受信器から後方散乱光を受けて光ファイバの温度分布を算出する信号処理部とを有し、流速分布算出手段は、第一光ファイバ部と第二光ファイバ部の温度分布を該信号処理部から受け、光ファイバの第一光ファイバ部と第二光ファイバ部の長手方向位置における温度差から流速分布を算出するようになっていることを特徴としている。
【００１１】
本発明では、光ファイバの第一光ファイバ部のみに沿って発熱体が該第一光ファイバ部に対して近接配置されていて、該第一光ファイバ部が加熱されるようになっており、該第一光ファイバに対して間隔をもって位置する第二光ファイバ部は加熱されない。そして、温度計測部の信号処理部が、光ファイバ全体にわたる光ファイバの温度分布を算出する。さらに、流速分布算出手段が、第一光ファイバ部と第二光ファイバ部の長手方向位置での温度差分布を算出し、既知の温度差と流速の関係を用いて該温度差分布から、流体の流速の値をもって流速分布を算出する。
【００１２】
第一発明および第二発明において、光ファイバは金属管で覆われていて、該金属管が発熱体となっていることとしてもよい。光ファイバが金属管で覆われた構成をもともと有する光ファイバケーブルを用いて流体の流速分布を測定する場合、上記金属管を発熱体として利用することにより、発熱体として他の部品を用意する必要がないので、部品点数の増加を抑制できる。また、光ファイバの金属管を発熱体として利用しなくても、該金属管の外側に発熱体が配されていることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、以上のように、光ファイバを流体の流れに対して交差する方向に延びるように配すると共に、該光ファイバを加熱する発熱体をも配して、光ファイバの非加熱時あるいは非加熱部分での光ファイバの温度分布と、加熱時あるいは加熱部分での温度分布との温度差分布を得ることで、既知の温度差と流速との関係から、流体の流速分布を得ることとしたので、流体中には光ファイバと発熱体とを配置するだけのきわめて簡単な構成で、流速そのものの値の分布を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一実施形態および第二実施形態に係る流速分布測定装置の構成を示す概念図であり、河川の流速分布を測定する状態を示している。
【図２】第一実施形態における光電気複合ケーブルのケーブル軸線方向に対して直角な面での断面図である。
【図３】第一実施形態の変形例における光電気複合ケーブルのケーブル軸線方向に対して直角な方向での断面図である。
【図４】第二実施形態における光電気複合ケーブルの軸線方向に対して直角な方向での断面図である。
【図５】第二実施形態に係る流速分布測定装置の構成を示す概念図であり、地下水の流速分布を測定する状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に基いて本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
＜第一実施形態＞
本実施形態では、流速分布測定装置を用いて河川の流速分布を測定する例について説明する。図１は、本実施形態に係る流速分布測定装置１の構成を示す概念図であり、河川の流速分布を測定する状態を示している。図１にて二点鎖線で示される部分（後述の第二光ファイバ部６Ｂおよび折返部６Ｃ）は後述の第二実施形態に係る部分であり、本実施形態に係る流速分布測定装置１には、この二点鎖線の部分は含まれない。図２は、本実施形態における光電気複合ケーブル２のケーブル軸線方向に対して直角な面での断面図である。この図２では、説明の便宜上、断面を示すハッチングは、後述の発熱体７のみに付しており、光ファイバ６および絶縁体８に対しては省略されている。
【００１７】
図１に見られるように、流速分布測定装置１は、後述の光ファイバ６および発熱体７を有し河川Ｒ内で水の流れに対して交差する方向（図１では直交する方向）に延びる光電気複合ケーブル２と、河川Ｒ外（地上）にて該光電気複合ケーブル２の光ファイバ６の一端に接続され該光ファイバ６の温度分布を計測するための温度計測部３と、該温度計測部３と接続され河川Ｒの流速分布を算出する流速分布算出手段４と、該河川Ｒ外にて上記光電気複合ケーブル２の発熱体７の一端に接続され該発熱体７に定電流を供給する発熱体用電源としての定電流電源５とを備えている。
【００１８】
図１では、説明の便宜上、光電気複合ケーブル２の光ファイバ６が発熱体７の外部に位置しているように示されているが、実際には、図２に示されるように、金属管として形成された発熱体７によって光ファイバ６が被覆され、さらに絶縁体８によって該発熱体７が被覆されている構成になっている。つまり、発熱体７は光ファイバ６に沿って該光ファイバ６に近接配置されている。
【００１９】
図１に見られるように、光電気複合ケーブル２は、一端（右端）が河川Ｒ外の一方の川岸に位置しているとともに、他端（左端）が流水中に位置し対岸近傍で接地されている。該光電気複合ケーブル２の発熱体７の一端には、定電流電源５が接続されている。該定電流電源５は、発熱体７へ通電・非通電の切換可能に電力を供給するようになっている。発熱体７は、通電時にて、上記定電流電源５から電力を供給されてジュール熱により発熱して、発熱体７たる金属管内の光ファイバ６を加熱するようになっている。また、図１に見られるように、該発熱体７の他端は水中で接地されている。
【００２０】
温度計測部３は、光ファイバ６の一端が接続され該光ファイバ６の他端に向けてパルス光を該一端から入射する送信器としてのパルス光源９と、光ファイバ６へのパルス光の入射および該光ファイバ６中からの後方散乱光の通過を許容するカプラ１０と、カプラ１０を通過した後方散乱光を受信する受信器１１と、該受信器１１から後方散乱光を受けて該後方散乱光の反射位置および光ファイバ６の温度分布を算出する信号処理部１２とを有している。
【００２１】
上記温度計測部３のパルス光源９は、例えば１５５０ｎｍの波長のパルス光を出力する半導体で構成される。また、信号処理部１２は、受信器１１が受信した後方散乱光の受信時刻から後方散乱光の各反射位置を算出するとともに、後方散乱光のうちのストークス光および反ストークス光の強度比を算出して、該強度比を平均化処理することにより、上記各反射位置での温度を算出する。この結果、光ファイバ６のうち河川Ｒ内に位置し該河川Ｒの流れに対して交差する方向に延びる部分（以下、「第一光ファイバ部６Ａ」という）の長手方向での温度分布が信号処理部１２によって算出される。
【００２２】
上記温度計測部３の信号処理部１２には、流速分布算出手段４が接続されている。該流速分布算出手段４は、発熱体７の非通電時および通電時における第一光ファイバ部６Ａの温度分布を信号処理部１２から受け、各反射位置について、第一光ファイバ部６Ａの同一位置における非通電時の温度と通電時の温度との温度差を算出し、第一光ファイバ部６Ａの長手方向での温度差分布を得る。また、該流速分布算出手段４は、既知のデータとして、第一光ファイバ部６Ａの非通電時温度と通電時温度との温度差と、これに対応する水の流速との対応関係のデータ（以下、「対応関係データ」という）を予め保持している。そして、該流速分布算出手段４は、上記対応関係データを参照することにより、信号処理部１２からの温度分布に基いて算出した上記温度差分布に対応する流速分布を、流水の流速の値をもって算出する。この流速分布の算出には、以下の公知の式（１）が用いられる。
【００２３】
【数１】
【００２４】
以下、本実施形態に係る流速分布測定装置１の動作について説明する。まず、光電気複合ケーブル２が水の流れに対して交差（図１では直交）して延びるように、該光電気複合ケーブル２を河川Ｒの水中に敷設し位置を安定させる。そして、発熱体７が非通電の状態で、すなわち発熱体７が発熱せず光ファイバ６が加熱されていない状態で、温度計測部３のパルス光源９からカプラ１０を介してパルス光を光ファイバ６へ入射する。パルス光が入射すると、光ファイバ６中にて後方散乱光が発生し、該後方散乱光のラマン散乱によりストークス光および反ストークス光が生じる。この後方散乱光は、カプラ１０を介して受信器１１によって受信される。
【００２５】
次に、上記温度計測部３の信号処理部１２が、受信器１１で受信された後方散乱光の受信時刻から後方散乱光の反射位置を算出するとともに、後方散乱光のうち、ラマン散乱光のストークス光と反ストークス光との強度比から上記反射位置での温度を算出することにより、第一光ファイバ部６Ａの温度分布を算出する。この時点において、光ファイバ６は加熱されていないので、算出された第一光ファイバ部６Ａの温度分布は、光電気複合ケーブル２に沿った流水の温度分布にほぼ等しくなる。
【００２６】
次に、発熱体７を通電の状態として、該発熱体７に電力を供給して発熱させることにより、光ファイバ６を加熱する。発熱体７で発生した熱量は絶縁体８を介して河川Ｒ中の流水に奪われるので、流れが定速であれば、該発熱体７の温度は流水に対して一定の温度差をもって安定する。そして、発熱体７の温度が安定した時点で、上述した非通電の場合と同様に、温度計測部３の信号処理部１２が第一光ファイバ部６Ａの温度分布を算出する。
【００２７】
流速分布算出手段４は、第一光ファイバ部６Ａの同一位置における、通電時の温度から非通電時の温度を差し引いて温度差を算出することにより、第一光ファイバ部６Ａの長手方向での温度差分布を得る。そして、流速分布算出手段４は、既述の対応関係データを参照することにより、上記温度差分布に基づいて流速分布を、流水の流速の値をもって算出する。
【００２８】
本実施形態では、信号処理部１２は、ストークス光および反ストークス光の強度比に基づいて光ファイバの温度分布を算出することとしたが、これに代えて、例えば、後方散乱光のうち、ラマン散乱光の反ストローク光とレーリー散乱光との強度比を算出し、これを平均化処理することにより温度分布を得ることとしてもよい。
【００２９】
本実施形態では、発熱体は、図２に示したように光ファイバを覆う金属管によって形成されているが、これに代えて、例えば図３に示されるように、上記金属管の外側に別途配されていてもよい。
【００３０】
図３は、本実施形態の変形例における光電気複合ケーブルのケーブル軸線方向に対して直角な方向での断面図である。同図では、説明の便宜上、断面を示すハッチングが省略されている。この変形例における光電気複合ケーブル２は、図３に示されるように、一本の光ファイバケーブル２１および金属製の複数の鎧装線２２が、後述の芯線２３の外周面に沿って撚られて形成されている。上記光ファイバケーブル２１は、一本の光ファイバ６が金属管２４で被覆された構成となっている。この変形例では、該金属管２４は発熱体としての機能を有していない。また、上記鎧装線２２は、上記芯線２３を保護する機能とともに、テンションメンバーとしての機能をも有していて、光電気複合ケーブル２の耐久性を高めている。上記芯線２３は、例えば絶縁物から成る介在２５と、該介在２５を被覆する金属層としての発熱体７と、該発熱体７をさらに被覆する絶縁層２６とで構成されている。
【００３１】
このような図３の光電気複合ケーブル２では、上記介在２５の金属層としての発熱体７の一端（図１にて右端）に定電流電源５が接続され、該発熱体７は該定電流電源５から電力を供給されて発熱し、上記絶縁層２６および金属管２４を介して光ファイバ６を加熱するようになっている。
【００３２】
＜第二実施形態＞
第一実施形態では、非通電時の温度分布を算出した後に通電時の温度分布を算出することとしたが、本実施形態は、非通電状態で得られる温度分布と通電状態で得られる温度分布とを同時に算出する点で第一実施形態と異なる。
【００３３】
図１に基づいて本実施形態を説明する。本実施形態に係る流速分布測定装置１は、光ファイバ６が、図１にて二点鎖線で示される部分をも含んでいる点で、この二点鎖線の部分を含まない第一実施形態の流速分布測定装置１と構成が異なっている。具体的には、本実施形態の光ファイバ６は、図１にて実線で示される第一実施形態での光ファイバ６が、同図にて二点鎖線で示されるように、その端部（図１での左端）で折り返されて延長されていて、以下に述べるように、第一および第二光ファイバ部を有している。
【００３４】
本実施形態では、光ファイバ６における、河川Ｒ内で互いに間隔をもって並行して位置する部分を、それぞれ「第一光ファイバ部６Ａ」（図１にて実線で図示）、「第二光ファイバ部６Ｂ」（図１にて二点鎖線で図示）とし、該第一光ファイバ部６Ａと第二光ファイバ部６Ｂとを連結する折り返し部分を「折返部６Ｃ」（図１にて二点鎖線で図示）とする。後述するように、本実施形態では、上記第一光ファイバ部６Ａのみが加熱され、第二光ファイバ部６Ｂは加熱されない。
【００３５】
図４は、本実施形態における光電気複合ケーブル２の軸線方向に対して直角な方向での断面図である。この図４では、説明の便宜上、発熱体７のみに断面を示すハッチングを付しており、その他の部分のハッチングは省略されている。光電気複合ケーブル２は、例えば絶縁物から成る主介在３１の外周面に沿って複数（図４では６本）の側線３２Ａ〜３２Ｆが撚られた状態で図１における左端まで延びている。
【００３６】
図４に示される側線３２Ａ〜３２Ｆのうち、図４での上側に位置する側線３２Ａは、一本の光ファイバケーブル３３および金属製の複数の鎧装線３４が、芯線３５の外周面に沿って撚られて形成されている。上記光ファイバケーブル３３は、第一光ファイバ部６Ａが金属管３６に被覆されて形成されている。本実施形態では、第一光ファイバ部６Ａを被覆する金属管３６は発熱体としての機能を有していない。また、上記芯線３５は、金属線で形成された発熱体７と、該発熱体７を被覆する絶縁層３７とで構成されている。
【００３７】
図４に示される側線３２Ａ〜３２Ｆのうち、図４での下側に位置する側線３２Ｄは、芯線が、絶縁物から成る副介在３８で構成されており、一本の光ファイバケーブル３３および金属製の複数の鎧装線３４が、上記副介在３８の外周面に沿って撚られて形成されている。また、上記側線３２Ｄでは、上記光ファイバケーブル３３は、第二光ファイバ部６Ｂが金属管３６に被覆されている。
【００３８】
側線３２Ａ，３２Ｄ以外の側線３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｅ，３２Ｆは、芯線としての副介在３８の外周面に沿って複数の鎧装線３４が撚られて形成されている。
【００３９】
図４に示される構成の光電気複合ケーブル２では、同図に見られるように、発熱体７は、第一光ファイバ部６Ａに近接するとともに第二光ファイバ部６Ｂから離れた位置に配されている。したがって、発熱体７の通電時にて、該定電流電源５から上記発熱体７へ電力が供給されて該発熱体７が発熱すると、上記第一光ファイバ部６Ａは加熱されるが、第二光ファイバ部６Ｂは加熱されない。
【００４０】
本実施形態では、上記通電時に、温度計測部３の信号処理部１２が光ファイバ６の長手方向全体にわたる温度分布を算出した後、流速分布算出手段４が、第一光ファイバ部６Ａの範囲での温度分布から第二光ファイバ部６Ｂの範囲での温度分布を差し引いて温度差分布を算出する。さらに、流速分布算出手段４は、該既知データとしての対応関係データを参照することにより、上記温度差分布に基づいて流速分布を、流水の流速の値をもって算出する。
【００４１】
つまり、既述した第一実施形態では、非通電時、すなわち光ファイバ６の非加熱時の温度分布を算出した後、通電時、すなわち光ファイバ６の加熱時の温度分布を算出していたが、本実施形態によれば、発熱体７を通電させた状態で、第一光ファイバ部６Ａで加熱時の温度分布をそして第二光ファイバ部６Ｂで非加熱部分の温度分布を同時に算出できる。したがって、加熱時の温度分布の算出時刻と非加熱部分の温度分布の算出時刻に差がないので、これらの温度分布に基づいて流速分布を算出することにより、より精度の高い流速分布を得ることができる。
【００４２】
光電気複合ケーブルは、図４に示される構成に限定されない。該光電気複合ケーブルは、第一光ファイバ部と第二光ファイバ部とが互いに間隔をもって並行して延び、発熱体が一方の光ファイバ部に近接して位置するとともに他方の光ファイバ部から離れて位置していて、該発熱体により一方の光ファイバ部が加熱され、他方の光ファイバ部が加熱されない構成を有していればよい。
【００４３】
以上、本実施形態に係る流速分布測定装置１を用いて河川での流速分布を測定する例について説明したが、該流速分布測定装置１を適用できる環境はこれに限られず、例えば、河川以外の水路での流速分布を測定してもよいし、また、地下水の流速分布を測定することも可能である。
【００４４】
図５は、本実施形態に係る流速分布測定装置１の構成を示す概念図であり、地下水の流速分布を測定する状態を示している。この図５に示されるように、流速分布測定装置１は、光電気複合ケーブル２が上下方向に延びた状態で地中に形成されたボーリング孔Ｈ内に埋設されており、本実施形態にて既述した要領で、該上下方向に対して交差する方向に流れる地下水の流速分布を算出する。
【００４５】
この図５の実施形態では、図４に示される光電気複合ケーブル２の第一光ファイバ部６Ａと第二光ファイバ部６Ｂとを置き換えた構成の光電気複合ケーブルが使用されている。したがって、図５に示されているように、発熱体７は、第二光ファイバ部６Ｂに近接して位置しており、該第二光ファイバ部６Ｂのみを加熱している。また、発熱体７は、図１の構成とは異なり、水中で接地されておらず、図５に見られるように、両端が定電流電源５に接続されていて、発熱体７に供給された電流が該定電流電源５へ帰還するようになっている。
【符号の説明】
【００４６】
１ 流速分布測定装置
３ 温度計測部
４ 流速分布算出手段
５ 定電流電源（発熱体用電源）
６ 光ファイバ
６Ａ 第一光ファイバ部
６Ｂ 第二光ファイバ部
６Ｃ 折返部
７ 発熱体
９ パルス光源（送信器）
１１ 受信器
１２ 信号処理部
２４ 金属管
３６ 金属管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川、水路等の流量を正確に把握するためや、構造物の設計のための基礎情報としての流速分布測定、さらには、地すべり対策や排水計画を目的に実施するボーリング孔の地下水流速分布測定等に好適な光ファイバを用いた流速分布測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを用いて、地下水位あるいは流動状態を調査する方法は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１では、光ファイバに沿って電熱線を近接配置して流体・流動センサを構成し、地盤に形成されたボーリング孔に該流体・流動センサを埋設し、光ファイバにレーザパルス光を入射して、ボーリング孔内での深さ位置に関しての温度差分布を得て、その温度の変化から地下水の存在や流動状態を知ることとしている。
【０００４】
光ファイバにパルス光を入射すると、光ファイバ中で発生する後方散乱光のラマン散乱によりストークス光及び反ストークス光が生ずる。ストークス光に対し反ストークス光が強い温度依存性を有しているので、ストークス光と反ストークス光の強度比が温度の関数となることを利用して、逐次受ける後方散乱光を受信する時刻から反射位置を算出しつつ上記強度比からこの位置での温度を得るという原理のもとで、光ファイバの長手方向における温度分布を得ることができる。特許文献１では、熱電線で加熱される光ファイバが地盤の深さ位置で異なる温度を検知した場合、例えば、光ファイバの長手方向の或る範囲で、他に比して急激に温度が低くなっている場合、上記範囲では、光ファイバが多くの熱を奪われていることとなるので、このことにもとづいて上記範囲に対応する深さで地下水が存在あるいは流動していると判断することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０６−２１４０４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１によると、特定の範囲での温度低下から、この範囲で地下水が存在あるいは流動していることは判断できる。また、深さ位置による温度低下の程度の差から、流動の大小も相対的には判断できる。しかしながら、特許文献１では、特定範囲と他との比較で地下水やその流動の存否についての判断がなされるのみであって、地下水の流速そのものの値を測定することはできない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑み、流体の流速の値をもって、流速分布を測定することのできる装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
＜第一発明＞
本発明に係る流速分布測定装置は、流体の流れに対して交差する方向に延びて該流体中に配される光ファイバと、流体中で上記光ファイバに沿って近接配置され該光ファイバを加熱する発熱体と、上記光ファイバに対してパルス光を送受信して光ファイバの温度分布を計測する温度計測部と、上記発熱体を発熱させるための電力を該発熱体へ通電・非通電の切換可能に供給する発熱体用電源と、光ファイバの温度分布から流体の流速分布を算出する流速分布算出手段とを有し、上記温度計測部は、光ファイバの一端が接続され該光ファイバの他端に向けてパルス光を入射する送信器と、光ファイバから後方散乱光を受信する受信器と、該受信器から後方散乱光を受けて光ファイバの温度分布を算出する信号処理部とを有し、流速分布算出手段は、発熱体の非通電時と通電時における光ファイバの温度分布を該信号処理部から受け、光ファイバの同一位置における非通電時温度と通電時温度の温度差から流速分布を算出するようになっていることを特徴としている。
【０００９】
かかる流速分布測定装置では、温度分布が計測される光ファイバの測定範囲の全長にわたり発熱体が該光ファイバに対して近接配置されていて、温度計測部の信号処理部が、上記光ファイバの測定範囲全体にわたり発熱体の非通電時および通電時について、光ファイバの温度分布を算出するようになっている。そして、流速分布算出手段が、該温度分布から温度差分布を算出し、さらに、既知の温度差と流速の関係を用いて該温度差分布から、流体の流速の値をもって流速分布を算出する。
【００１０】
＜第二発明＞
本発明に係る流速分布測定装置は、流体の流れに対して交差する方向に延びて該流体中に配され折返部を経て連続し且つ互いに間隔をもって並行に位置する第一光ファイバ部と第二光ファイバ部を備える光ファイバと、流体中で上記第一光ファイバ部に沿って近接配置され該第一光ファイバ部を加熱する発熱体と、上記光ファイバに対してパルス光を送受信して光ファイバの温度分布を計測する温度計測部と、上記発熱体を発熱させるための電力を該発熱体へ供給する発熱体用電源と、光ファイバの温度分布から流体の流速分布を算出する流速分布算出手段とを有し、上記温度計測部は、光ファイバの一端が接続され該光ファイバの他端に向けてパルス光を入射する送信器と、光ファイバから後方散乱光を受信する受信器と、該受信器から後方散乱光を受けて光ファイバの温度分布を算出する信号処理部とを有し、流速分布算出手段は、第一光ファイバ部と第二光ファイバ部の温度分布を該信号処理部から受け、光ファイバの第一光ファイバ部と第二光ファイバ部の長手方向位置における温度差から流速分布を算出するようになっていることを特徴としている。
【００１１】
本発明では、光ファイバの第一光ファイバ部のみに沿って発熱体が該第一光ファイバ部に対して近接配置されていて、該第一光ファイバ部が加熱されるようになっており、該第一光ファイバに対して間隔をもって位置する第二光ファイバ部は加熱されない。そして、温度計測部の信号処理部が、光ファイバ全体にわたる光ファイバの温度分布を算出する。さらに、流速分布算出手段が、第一光ファイバ部と第二光ファイバ部の長手方向位置での温度差分布を算出し、既知の温度差と流速の関係を用いて該温度差分布から、流体の流速の値をもって流速分布を算出する。
【００１２】
第一発明および第二発明において、光ファイバは金属管で覆われていて、該金属管が発熱体となっていることとしてもよい。光ファイバが金属管で覆われた構成をもともと有する光ファイバケーブルを用いて流体の流速分布を測定する場合、上記金属管を発熱体として利用することにより、発熱体として他の部品を用意する必要がないので、部品点数の増加を抑制できる。また、光ファイバの金属管を発熱体として利用しなくても、該金属管の外側に発熱体が配されていることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、以上のように、光ファイバを流体の流れに対して交差する方向に延びるように配すると共に、該光ファイバを加熱する発熱体をも配して、光ファイバの非加熱時あるいは非加熱部分での光ファイバの温度分布と、加熱時あるいは加熱部分での温度分布との温度差分布を得ることで、既知の温度差と流速との関係から、流体の流速分布を得ることとしたので、流体中には光ファイバと発熱体とを配置するだけのきわめて簡単な構成で、流速そのものの値の分布を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一実施形態および第二実施形態に係る流速分布測定装置の構成を示す概念図であり、河川の流速分布を測定する状態を示している。
【図２】第一実施形態における光電気複合ケーブルのケーブル軸線方向に対して直角な面での断面図である。
【図３】第一実施形態の変形例における光電気複合ケーブルのケーブル軸線方向に対して直角な方向での断面図である。
【図４】第二実施形態における光電気複合ケーブルの軸線方向に対して直角な方向での断面図である。
【図５】第二実施形態に係る流速分布測定装置の構成を示す概念図であり、地下水の流速分布を測定する状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に基いて本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
＜第一実施形態＞
本実施形態では、流速分布測定装置を用いて河川の流速分布を測定する例について説明する。図１は、本実施形態に係る流速分布測定装置１の構成を示す概念図であり、河川の流速分布を測定する状態を示している。図１にて二点鎖線で示される部分（後述の第二光ファイバ部６Ｂおよび折返部６Ｃ）は後述の第二実施形態に係る部分であり、本実施形態に係る流速分布測定装置１には、この二点鎖線の部分は含まれない。図２は、本実施形態における光電気複合ケーブル２のケーブル軸線方向に対して直角な面での断面図である。この図２では、説明の便宜上、断面を示すハッチングは、後述の発熱体７のみに付しており、光ファイバ６および絶縁体８に対しては省略されている。
【００１７】
図１に見られるように、流速分布測定装置１は、後述の光ファイバ６および発熱体７を有し河川Ｒ内で水の流れに対して交差する方向（図１では直交する方向）に延びる光電気複合ケーブル２と、河川Ｒ外（地上）にて該光電気複合ケーブル２の光ファイバ６の一端に接続され該光ファイバ６の温度分布を計測するための温度計測部３と、該温度計測部３と接続され河川Ｒの流速分布を算出する流速分布算出手段４と、該河川Ｒ外にて上記光電気複合ケーブル２の発熱体７の一端に接続され該発熱体７に定電流を供給する発熱体用電源としての定電流電源５とを備えている。
【００１８】
図１では、説明の便宜上、光電気複合ケーブル２の光ファイバ６が発熱体７の外部に位置しているように示されているが、実際には、図２に示されるように、金属管として形成された発熱体７によって光ファイバ６が被覆され、さらに絶縁体８によって該発熱体７が被覆されている構成になっている。つまり、発熱体７は光ファイバ６に沿って該光ファイバ６に近接配置されている。
【００１９】
図１に見られるように、光電気複合ケーブル２は、一端（右端）が河川Ｒ外の一方の川岸に位置しているとともに、他端（左端）が流水中に位置し対岸近傍で接地されている。該光電気複合ケーブル２の発熱体７の一端には、定電流電源５が接続されている。該定電流電源５は、発熱体７へ通電・非通電の切換可能に電力を供給するようになっている。発熱体７は、通電時にて、上記定電流電源５から電力を供給されてジュール熱により発熱して、発熱体７たる金属管内の光ファイバ６を加熱するようになっている。また、図１に見られるように、該発熱体７の他端は水中で接地されている。
【００２０】
温度計測部３は、光ファイバ６の一端が接続され該光ファイバ６の他端に向けてパルス光を該一端から入射する送信器としてのパルス光源９と、光ファイバ６へのパルス光の入射および該光ファイバ６中からの後方散乱光の通過を許容するカプラ１０と、カプラ１０を通過した後方散乱光を受信する受信器１１と、該受信器１１から後方散乱光を受けて該後方散乱光の反射位置および光ファイバ６の温度分布を算出する信号処理部１２とを有している。
【００２１】
上記温度計測部３のパルス光源９は、例えば１５５０ｎｍの波長のパルス光を出力する半導体で構成される。また、信号処理部１２は、受信器１１が受信した後方散乱光の受信時刻から後方散乱光の各反射位置を算出するとともに、後方散乱光のうちのストークス光および反ストークス光の強度比を算出して、該強度比を平均化処理することにより、上記各反射位置での温度を算出する。この結果、光ファイバ６のうち河川Ｒ内に位置し該河川Ｒの流れに対して交差する方向に延びる部分（以下、「第一光ファイバ部６Ａ」という）の長手方向での温度分布が信号処理部１２によって算出される。
【００２２】
上記温度計測部３の信号処理部１２には、流速分布算出手段４が接続されている。該流速分布算出手段４は、発熱体７の非通電時および通電時における第一光ファイバ部６Ａの温度分布を信号処理部１２から受け、各反射位置について、第一光ファイバ部６Ａの同一位置における非通電時の温度と通電時の温度との温度差を算出し、第一光ファイバ部６Ａの長手方向での温度差分布を得る。また、該流速分布算出手段４は、既知のデータとして、第一光ファイバ部６Ａの非通電時温度と通電時温度との温度差と、これに対応する水の流速との対応関係のデータ（以下、「対応関係データ」という）を予め保持している。そして、該流速分布算出手段４は、上記対応関係データを参照することにより、信号処理部１２からの温度分布に基いて算出した上記温度差分布に対応する流速分布を、流水の流速の値をもって算出する。この流速分布の算出には、以下の公知の式（１）が用いられる。
【００２３】
【数１】
【００２４】
以下、本実施形態に係る流速分布測定装置１の動作について説明する。まず、光電気複合ケーブル２が水の流れに対して交差（図１では直交）して延びるように、該光電気複合ケーブル２を河川Ｒの水中に敷設し位置を安定させる。そして、発熱体７が非通電の状態で、すなわち発熱体７が発熱せず光ファイバ６が加熱されていない状態で、温度計測部３のパルス光源９からカプラ１０を介してパルス光を光ファイバ６へ入射する。パルス光が入射すると、光ファイバ６中にて後方散乱光が発生し、該後方散乱光のラマン散乱によりストークス光および反ストークス光が生じる。この後方散乱光は、カプラ１０を介して受信器１１によって受信される。
【００２５】
次に、上記温度計測部３の信号処理部１２が、受信器１１で受信された後方散乱光の受信時刻から後方散乱光の反射位置を算出するとともに、後方散乱光のうち、ラマン散乱光のストークス光と反ストークス光との強度比から上記反射位置での温度を算出することにより、第一光ファイバ部６Ａの温度分布を算出する。この時点において、光ファイバ６は加熱されていないので、算出された第一光ファイバ部６Ａの温度分布は、光電気複合ケーブル２に沿った流水の温度分布にほぼ等しくなる。
【００２６】
次に、発熱体７を通電の状態として、該発熱体７に電力を供給して発熱させることにより、光ファイバ６を加熱する。発熱体７で発生した熱量は絶縁体８を介して河川Ｒ中の流水に奪われるので、流れが定速であれば、該発熱体７の温度は流水に対して一定の温度差をもって安定する。そして、発熱体７の温度が安定した時点で、上述した非通電の場合と同様に、温度計測部３の信号処理部１２が第一光ファイバ部６Ａの温度分布を算出する。
【００２７】
流速分布算出手段４は、第一光ファイバ部６Ａの同一位置における、通電時の温度から非通電時の温度を差し引いて温度差を算出することにより、第一光ファイバ部６Ａの長手方向での温度差分布を得る。そして、流速分布算出手段４は、既述の対応関係データを参照することにより、上記温度差分布に基づいて流速分布を、流水の流速の値をもって算出する。
【００２８】
本実施形態では、信号処理部１２は、ストークス光および反ストークス光の強度比に基づいて光ファイバの温度分布を算出することとしたが、これに代えて、例えば、後方散乱光のうち、ラマン散乱光の反ストローク光とレーリー散乱光との強度比を算出し、これを平均化処理することにより温度分布を得ることとしてもよい。
【００２９】
本実施形態では、発熱体は、図２に示したように光ファイバを覆う金属管によって形成されているが、これに代えて、例えば図３に示されるように、上記金属管の外側に別途配されていてもよい。
【００３０】
図３は、本実施形態の変形例における光電気複合ケーブルのケーブル軸線方向に対して直角な方向での断面図である。同図では、説明の便宜上、断面を示すハッチングが省略されている。この変形例における光電気複合ケーブル２は、図３に示されるように、一本の光ファイバケーブル２１および金属製の複数の鎧装線２２が、後述の芯線２３の外周面に沿って撚られて形成されている。上記光ファイバケーブル２１は、一本の光ファイバ６が金属管２４で被覆された構成となっている。この変形例では、該金属管２４は発熱体としての機能を有していない。また、上記鎧装線２２は、上記芯線２３を保護する機能とともに、テンションメンバーとしての機能をも有していて、光電気複合ケーブル２の耐久性を高めている。上記芯線２３は、例えば絶縁物から成る介在２５と、該介在２５を被覆する金属層としての発熱体７と、該発熱体７をさらに被覆する絶縁層２６とで構成されている。
【００３１】
このような図３の光電気複合ケーブル２では、上記介在２５の金属層としての発熱体７の一端（図１にて右端）に定電流電源５が接続され、該発熱体７は該定電流電源５から電力を供給されて発熱し、上記絶縁層２６および金属管２４を介して光ファイバ６を加熱するようになっている。
【００３２】
＜第二実施形態＞
第一実施形態では、非通電時の温度分布を算出した後に通電時の温度分布を算出することとしたが、本実施形態は、非通電状態で得られる温度分布と通電状態で得られる温度分布とを同時に算出する点で第一実施形態と異なる。
【００３３】
図１に基づいて本実施形態を説明する。本実施形態に係る流速分布測定装置１は、光ファイバ６が、図１にて二点鎖線で示される部分をも含んでいる点で、この二点鎖線の部分を含まない第一実施形態の流速分布測定装置１と構成が異なっている。具体的には、本実施形態の光ファイバ６は、図１にて実線で示される第一実施形態での光ファイバ６が、同図にて二点鎖線で示されるように、その端部（図１での左端）で折り返されて延長されていて、以下に述べるように、第一および第二光ファイバ部を有している。
【００３４】
本実施形態では、光ファイバ６における、河川Ｒ内で互いに間隔をもって並行して位置する部分を、それぞれ「第一光ファイバ部６Ａ」（図１にて実線で図示）、「第二光ファイバ部６Ｂ」（図１にて二点鎖線で図示）とし、該第一光ファイバ部６Ａと第二光ファイバ部６Ｂとを連結する折り返し部分を「折返部６Ｃ」（図１にて二点鎖線で図示）とする。後述するように、本実施形態では、上記第一光ファイバ部６Ａのみが加熱され、第二光ファイバ部６Ｂは加熱されない。
【００３５】
図４は、本実施形態における光電気複合ケーブル２の軸線方向に対して直角な方向での断面図である。この図４では、説明の便宜上、発熱体７のみに断面を示すハッチングを付しており、その他の部分のハッチングは省略されている。光電気複合ケーブル２は、例えば絶縁物から成る主介在３１の外周面に沿って複数（図４では６本）の側線３２Ａ〜３２Ｆが撚られた状態で図１における左端まで延びている。
【００３６】
図４に示される側線３２Ａ〜３２Ｆのうち、図４での上側に位置する側線３２Ａは、一本の光ファイバケーブル３３および金属製の複数の鎧装線３４が、芯線３５の外周面に沿って撚られて形成されている。上記光ファイバケーブル３３は、第一光ファイバ部６Ａが金属管３６に被覆されて形成されている。本実施形態では、第一光ファイバ部６Ａを被覆する金属管３６は発熱体としての機能を有していない。また、上記芯線３５は、金属線で形成された発熱体７と、該発熱体７を被覆する絶縁層３７とで構成されている。
【００３７】
図４に示される側線３２Ａ〜３２Ｆのうち、図４での下側に位置する側線３２Ｄは、芯線が、絶縁物から成る副介在３８で構成されており、一本の光ファイバケーブル３３および金属製の複数の鎧装線３４が、上記副介在３８の外周面に沿って撚られて形成されている。また、上記側線３２Ｄでは、上記光ファイバケーブル３３は、第二光ファイバ部６Ｂが金属管３６に被覆されている。
【００３８】
側線３２Ａ，３２Ｄ以外の側線３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｅ，３２Ｆは、芯線としての副介在３８の外周面に沿って複数の鎧装線３４が撚られて形成されている。
【００３９】
図４に示される構成の光電気複合ケーブル２では、同図に見られるように、発熱体７は、第一光ファイバ部６Ａに近接するとともに第二光ファイバ部６Ｂから離れた位置に配されている。したがって、発熱体７の通電時にて、該定電流電源５から上記発熱体７へ電力が供給されて該発熱体７が発熱すると、上記第一光ファイバ部６Ａは加熱されるが、第二光ファイバ部６Ｂは加熱されない。
【００４０】
本実施形態では、上記通電時に、温度計測部３の信号処理部１２が光ファイバ６の長手方向全体にわたる温度分布を算出した後、流速分布算出手段４が、第一光ファイバ部６Ａの範囲での温度分布から第二光ファイバ部６Ｂの範囲での温度分布を差し引いて温度差分布を算出する。さらに、流速分布算出手段４は、該既知データとしての対応関係データを参照することにより、上記温度差分布に基づいて流速分布を、流水の流速の値をもって算出する。
【００４１】
つまり、既述した第一実施形態では、非通電時、すなわち光ファイバ６の非加熱時の温度分布を算出した後、通電時、すなわち光ファイバ６の加熱時の温度分布を算出していたが、本実施形態によれば、発熱体７を通電させた状態で、第一光ファイバ部６Ａで加熱時の温度分布をそして第二光ファイバ部６Ｂで非加熱部分の温度分布を同時に算出できる。したがって、加熱時の温度分布の算出時刻と非加熱部分の温度分布の算出時刻に差がないので、これらの温度分布に基づいて流速分布を算出することにより、より精度の高い流速分布を得ることができる。
【００４２】
光電気複合ケーブルは、図４に示される構成に限定されない。該光電気複合ケーブルは、第一光ファイバ部と第二光ファイバ部とが互いに間隔をもって並行して延び、発熱体が一方の光ファイバ部に近接して位置するとともに他方の光ファイバ部から離れて位置していて、該発熱体により一方の光ファイバ部が加熱され、他方の光ファイバ部が加熱されない構成を有していればよい。
【００４３】
以上、本実施形態に係る流速分布測定装置１を用いて河川での流速分布を測定する例について説明したが、該流速分布測定装置１を適用できる環境はこれに限られず、例えば、河川以外の水路での流速分布を測定してもよいし、また、地下水の流速分布を測定することも可能である。
【００４４】
図５は、本実施形態に係る流速分布測定装置１の構成を示す概念図であり、地下水の流速分布を測定する状態を示している。この図５に示されるように、流速分布測定装置１は、光電気複合ケーブル２が上下方向に延びた状態で地中に形成されたボーリング孔Ｈ内に埋設されており、本実施形態にて既述した要領で、該上下方向に対して交差する方向に流れる地下水の流速分布を算出する。
【００４５】
この図５の実施形態では、図４に示される光電気複合ケーブル２の第一光ファイバ部６Ａと第二光ファイバ部６Ｂとを置き換えた構成の光電気複合ケーブルが使用されている。したがって、図５に示されているように、発熱体７は、第二光ファイバ部６Ｂに近接して位置しており、該第二光ファイバ部６Ｂのみを加熱している。また、発熱体７は、図１の構成とは異なり、水中で接地されておらず、図５に見られるように、両端が定電流電源５に接続されていて、発熱体７に供給された電流が該定電流電源５へ帰還するようになっている。
【符号の説明】
【００４６】
１ 流速分布測定装置
３ 温度計測部
４ 流速分布算出手段
５ 定電流電源（発熱体用電源）
６ 光ファイバ
６Ａ 第一光ファイバ部
６Ｂ 第二光ファイバ部
６Ｃ 折返部
７ 発熱体
９ パルス光源（送信器）
１１ 受信器
１２ 信号処理部
２４ 金属管
３６ 金属管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流れに対して交差する方向に延びて該流体中に配される光ファイバと、流体中で上記光ファイバに沿って近接配置され該光ファイバを加熱する発熱体と、上記光ファイバに対してパルス光を送受信して光ファイバの温度分布を計測する温度計測部と、上記発熱体を発熱させるための電力を該発熱体へ通電・非通電の切換可能に供給する発熱体用電源と、光ファイバの温度分布から流体の流速分布を算出する流速分布算出手段とを有し、上記温度計測部は、光ファイバの一端が接続され該光ファイバの他端に向けてパルス光を入射する送信器と、光ファイバから後方散乱光を受信する受信器と、該受信器から後方散乱光を受けて光ファイバの温度分布を算出する信号処理部とを有し、流速分布算出手段は、発熱体の非通電時と通電時における光ファイバの温度分布を該信号処理部から受け、光ファイバの同一位置における非通電時温度と通電時温度の温度差から流速分布を算出するようになっていることを特徴とする流速分布測定装置。
【請求項２】
流体の流れに対して交差する方向に延びて該流体中に配され折返部を経て連続し且つ互いに間隔をもって並行に位置する第一光ファイバ部と第二光ファイバ部を備える光ファイバと、流体中で上記第一光ファイバ部に沿って近接配置され該第一光ファイバ部を加熱する発熱体と、上記光ファイバに対してパルス光を送受信して光ファイバの温度分布を計測する温度計測部と、上記発熱体を発熱させるための電力を該発熱体へ供給する発熱体用電源と、光ファイバの温度分布から流体の流速分布を算出する流速分布算出手段とを有し、上記温度計測部は、光ファイバの一端が接続され該光ファイバの他端に向けてパルス光を入射する送信器と、光ファイバから後方散乱光を受信する受信器と、該受信器から後方散乱光を受けて光ファイバの温度分布を算出する信号処理部とを有し、流速分布算出手段は、第一光ファイバ部と第二光ファイバ部の温度分布を該信号処理部から受け、光ファイバの第一光ファイバ部と第二光ファイバ部の長手方向位置における温度差から流速分布を算出するようになっていることを特徴とする流速分布測定装置。
【請求項３】
光ファイバは金属管で覆われていて、該金属管が発熱体となっていることとする請求項１または請求項２に記載の流速分布測定装置。
【請求項４】
光ファイバは金属管で覆われていて、該金属管の外側に発熱体が配されていることとする請求項１または請求項２に記載の流速分布測定装置。
【請求項１】
流体の流れに対して交差する方向に延びて該流体中に配される光ファイバと、流体中で上記光ファイバに沿って近接配置され該光ファイバを加熱する発熱体と、上記光ファイバに対してパルス光を送受信して光ファイバの温度分布を計測する温度計測部と、上記発熱体を発熱させるための電力を該発熱体へ通電・非通電の切換可能に供給する発熱体用電源と、光ファイバの温度分布から流体の流速分布を算出する流速分布算出手段とを有し、上記温度計測部は、光ファイバの一端が接続され該光ファイバの他端に向けてパルス光を入射する送信器と、光ファイバから後方散乱光を受信する受信器と、該受信器から後方散乱光を受けて光ファイバの温度分布を算出する信号処理部とを有し、流速分布算出手段は、発熱体の非通電時と通電時における光ファイバの温度分布を該信号処理部から受け、光ファイバの同一位置における非通電時温度と通電時温度の温度差から流速分布を算出するようになっていることを特徴とする流速分布測定装置。
【請求項２】
流体の流れに対して交差する方向に延びて該流体中に配され折返部を経て連続し且つ互いに間隔をもって並行に位置する第一光ファイバ部と第二光ファイバ部を備える光ファイバと、流体中で上記第一光ファイバ部に沿って近接配置され該第一光ファイバ部を加熱する発熱体と、上記光ファイバに対してパルス光を送受信して光ファイバの温度分布を計測する温度計測部と、上記発熱体を発熱させるための電力を該発熱体へ供給する発熱体用電源と、光ファイバの温度分布から流体の流速分布を算出する流速分布算出手段とを有し、上記温度計測部は、光ファイバの一端が接続され該光ファイバの他端に向けてパルス光を入射する送信器と、光ファイバから後方散乱光を受信する受信器と、該受信器から後方散乱光を受けて光ファイバの温度分布を算出する信号処理部とを有し、流速分布算出手段は、第一光ファイバ部と第二光ファイバ部の温度分布を該信号処理部から受け、光ファイバの第一光ファイバ部と第二光ファイバ部の長手方向位置における温度差から流速分布を算出するようになっていることを特徴とする流速分布測定装置。
【請求項３】
光ファイバは金属管で覆われていて、該金属管が発熱体となっていることとする請求項１または請求項２に記載の流速分布測定装置。
【請求項４】
光ファイバは金属管で覆われていて、該金属管の外側に発熱体が配されていることとする請求項１または請求項２に記載の流速分布測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−３６８５４（Ｐ２０１３−３６８５４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３０９４（Ｐ２０１１−１７３０９４）
【出願日】平成２３年８月８日（２０１１．８．８）
【出願人】（３０３０４０５８５）株式会社オーシーシー (47)
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月８日（２０１１．８．８）
【出願人】（３０３０４０５８５）株式会社オーシーシー (47)
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