温度測定システム及び温度測定方法
【課題】多点温度測定及び広範囲の温度測定を低コストで行うことを実現した温度測定システムを提供する。
【解決手段】温度測定システム１０は一本の光ファイバ１１を備えており、光ファイバ１１のＦＢＧ２１，２２，２３，・・・，２ｎが被測定部３１，３２，３３，・・・，３ｎにそれぞれ設けられている。光ファイバ１１の一端に接続された光源１２は、各ＦＢＧの反射帯域より広帯域であり且つ連続的なスペクトルの光を、入射光として光ファイバ１１に入射する。測定手段１３は、各ＦＢＧを通過した透過スペクトルの帯域幅を含む帯域を測定可能となっており、入力される透過スペクトル中に示される各ＦＢＧの反射スペクトルの移動量に基づいて、対応する被測定部の温度が測定される。
【解決手段】温度測定システム１０は一本の光ファイバ１１を備えており、光ファイバ１１のＦＢＧ２１，２２，２３，・・・，２ｎが被測定部３１，３２，３３，・・・，３ｎにそれぞれ設けられている。光ファイバ１１の一端に接続された光源１２は、各ＦＢＧの反射帯域より広帯域であり且つ連続的なスペクトルの光を、入射光として光ファイバ１１に入射する。測定手段１３は、各ＦＢＧを通過した透過スペクトルの帯域幅を含む帯域を測定可能となっており、入力される透過スペクトル中に示される各ＦＢＧの反射スペクトルの移動量に基づいて、対応する被測定部の温度が測定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は温度測定システム及び温度測定方法に係り、特に、ＦＢＧが形成された光ファイバを利用して被測定部の温度を測定するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、温度を測定するためのセンサとして、ＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）が形成された光ファイバが利用される。ＦＢＧとは、光ファイバのコアの屈折率を軸方向に沿った所定の長さ周期（グレーティング周期）で変化させた回折格子であって、光ファイバへの入射光に対し、グレーティング周期に応じた特定の波長（ブラッグ波長）の光を反射し、残りの光を透過するという特性を有している。温度変化に応じてＦＢＧが熱膨張すると、それに伴ってグレーティング周期が変化する。ブラッグ波長は、グレーティング周期の変化に対して線形に変化するため、ブラッグ波長の変化量に基づいて温度を測定することが可能となる。また、一本の光ファイバに複数のＦＢＧを形成すれば複数箇所の温度を測定する多点温度度測定が可能となる。例えば特許文献１には、光ファイバへの入射光の光源としてレーザを用い、航空機の外板上に設けられた複数のＦＢＧで温度を測定する温度測定システムが開示されている。
【０００３】
ここで、図７を用いて、レーザを光源としてＦＢＧによる温度測定を行う方法について概略的に説明する。図７において符号１００で示される領域は、温度測定の対象となる被測定部が所与の温度にある場合におけるＦＢＧの反射スペクトルを示している。また、符号２００で示される領域は、レーザが発する入射光のスペクトルを示しており、その帯域幅は、ＦＢＧの反射スペクトルの帯域幅より狭いことが一般的である。被測定部が上記温度にある場合、ＦＢＧは、符号２００で示される入射光を反射強度Ｓ１にて反射する。また、被測定部の温度が上昇してＦＢＧが伸張すると、ＦＢＧの反射スペクトルは一点鎖線の領域１１０で示されるように長波長側にシフトし、反射光の反射強度がＳ１からＳ２へと変化する。上述したように、ＦＢＧのブラッグ波長はグレーティング周期の変化、すなわち被測定部の温度変化に対して線形に変化するため、反射強度Ｓ１、Ｓ２の差異に基づいて被測定部の温度が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５１６８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一本の光ファイバに複数のＦＢＧを形成して多点温度測定を行う場合、反射光がどのＦＢＧからのものであるかを判別することが必要となる。したがって、各ＦＢＧは、それらのグレーティング周期が互いに異なるように、すなわち各ＦＢＧの反射帯域が互いに異なるように形成されることが一般的である。ここで、上述したようにレーザが発する入射光の帯域幅は狭く、単一のレーザで各ＦＢＧの反射帯域に対応した入射光を発することはできないため、特許文献１に記載の温度測定システムでは、複数のレーザまたは波長可変レーザを光源として用いている。しかしながら、レーザはＬＥＤ等と比較すると高価な機器であり、波長可変レーザはさらに高価であるため、特許文献１に記載の温度測定システムのようにレーザを光源として多点温度測定を行う場合、温度測定システムのコストが高くなるという問題点が生じる。
【０００６】
また、被測定部の温度の変化幅が広い場合、温度上昇時におけるＦＢＧの熱膨張量も大きくなるため、ＦＢＧの反射スペクトルが図７の二点鎖線で示される領域１２０にシフトすることがある。このような場合、レーザが発する入射光のスペクトル２００は反射スペクトルの帯域内に含まれず、ＦＢＧにおける反射が起こらないため、温度の測定を行うことが不可能になるという問題点が生じる。この問題点を回避するには、波長可変レーザを用いるか、または光ファイバの材料を変更してＦＢＧの熱膨張量を少なくすることが必要となるため、多点温度測定を行う場合と同様に、温度測定システムのコストが高くなる。すなわち、レーザを光源として多点温度測定を行う温度測定システム、及びレーザを光源として温度の変化幅が大きい被測定部の温度測定を行う温度測定システムは、システムを低コストで構築することが困難であるという問題点を有していた。
【０００７】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、多点温度測定及び広範囲の温度測定を低コストで行うことを実現した温度測定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る温度測定システムは、被測定部の温度に応じて入射光に対する反射光の波長と入射光に対する透過光の波長とを変化させるＦＢＧを有する光ファイバと、光ファイバに入射光を入射する光源と、反射光または透過光に基づいて、被測定部の温度を測定する測定手段とを備えた温度測定システムにおいて、光源は、ＦＢＧの反射スペクトルの帯域幅より広い帯域幅を有するとともに連続的なスペクトルを有する光を入射光として光ファイバに入射し、測定手段は、ＦＢＧの反射スペクトルの位置の変化量またはＦＢＧの透過スペクトルの位置の変化量に基づいて、被測定部の温度を測定することを特徴とするものである。
【０００９】
光源が発する入射光を、ＦＢＧの反射スペクトルの帯域幅より広い帯域幅を有するとともに連続的なスペクトルを有する広帯域の光としたので、入射光のスペクトルの帯域幅に合わせてＦＢＧを複数とすることが可能となる。また、入射光が広帯域であるため、ＦＢＧが単一であるか複数であるかにかかわらず、測定可能な温度範囲も広げられた状態となる。測定手段は、ＦＢＧの反射スペクトルまたは透過スペクトルを測定するため、入射光のスペクトルの帯域幅に対応した波長帯域を測定すると、その帯域内にＦＢＧの反射スペクトルを見つけることができ、このスペクトルの位置の変化量に基づいて温度の変化量を求めることができる。すなわち、単体の光源を用いても測定可能な帯域幅が広がった状態となっており、レーザを光源とする場合のように、光源を複数とすることや、入射光の波長を可変とすることを必要としない。また、入射光を広帯域とする場合、例えばＬＥＤ等の安価な機器を光源として用いることができる。したがって、温度測定システムにおいて、多点温度測定及び広範囲の温度測定を低コストで行うことが可能となる。
【００１０】
光ファイバは複数のＦＢＧを有していてもよい。また、測定手段は、ＦＢＧの透過スペクトルの位置の変化量に基づいて、対応する被測定部の温度を測定してもよい。一般的に、ＦＢＧの反射スペクトルを測定する場合は光源及び測定手段が共に光ファイバの一端側に接続されるため、ＦＢＧからの反射光を測定手段に導くためのサーキュレータ等が必要となる。一方、ＦＢＧの透過スペクトルを測定する場合、光ファイバの一端側に光源が接続され、他端側に測定手段が接続されるため、サーキュレータ等を必要とすることなく透過光を測定手段に入力できる。すなわち、透過スペクトルを測定する場合、温度測定システムの構成を簡単にすることが可能となる。
【００１１】
測定手段は、ＦＢＧの反射スペクトルの位置の変化量に基づいて、対応する被測定部の温度を測定してもよい。複数のＦＢＧを有する温度計測システムにおいてＦＢＧの反射スペクトルを測定する構成とした場合、光ファイバが途中で断線すると、断線箇所以降にあるＦＢＧからの反射光が測定手段に届かなくなる。したがって、断線の有無、及び断線箇所の特定を行うことが可能となる。
【００１２】
この発明に係る温度測定システムは、車両の温度を測定する車両用センサとして用いることが可能であり、その場合、車両は複数の被測定部を有し、光ファイバは複数の被測定部に設けられる複数のＦＢＧを有する。
【００１３】
また、この発明に係る温度測定方法は、被測定部の温度に応じて入射光に対する反射光の波長と入射光に対する透過光の波長とを変化させるＦＢＧを有する光ファイバと、光ファイバに入射光を入射する光源と、反射光または透過光に基づいて、被測定部の温度を測定する測定手段とを備えた温度測定システムを用いて、被測定部の温度を測定する温度測定方法において、ＦＢＧを被測定部に設けるステップと、光源によってＦＢＧの反射スペクトルの帯域幅より広い帯域幅を有するとともに連続的なスペクトルを有する光を入射光として光ファイバに入射するステップと、測定手段によってＦＢＧの反射スペクトルまたはＦＢＧの透過スペクトルを測定し、反射スペクトルの位置の変化量または透過スペクトルの位置の変化量に基づいて、被測定部の温度を算出するステップとを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、温度測定システムにおいて、多点温度測定及び広範囲の温度測定を低コストで行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１に係る温度測定システムの構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１に係る温度測定システムにおけるＦＢＧの構成を示す概略図である。
【図３】実施の形態１に係る温度測定システムにおける各ＦＢＧの反射スペクトルを示すグラフである。
【図４】実施の形態１に係る温度測定システムにおいて測定手段に入力される透過スペクトルを示すグラフであり、（ａ）は定常状態のスペクトルを示し、（ｂ）は温度変化が生じた状態を示す。
【図５】この発明の実施の形態２に係る温度測定システムの構成を示す概略図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る温度測定システムを用いた車両用センサの構成を示す概略図である。
【図７】従来の温度計測方法を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、この発明の実施の形態について添付図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この実施の形態１に係る温度測定システム１０の構成を概略的に示す。温度測定システム１０は、一本の光ファイバ１１と、光ファイバ１１の一端に接続された光源１２と、光ファイバ１１の他端に接続された測定手段１３とを備えている。また、光ファイバ１１の途中には、ｎ個のＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）２１，２２，２３，・・・，２ｎが形成されており、これらのＦＢＧが温度測定の対象となるｎ箇所の被測定部３１，３２，３３，・・・，３ｎにそれぞれ設けられている。後述するように、各被測定部の温度は、対応するＦＢＧによって測定可能となっている。すなわち、温度測定システム１０は、複数の被測定部の温度を測定する多点温度測定を一本の光ファイバ１１によって行うものである。
【００１７】
次に、図２に示されるＦＢＧ２１を参照して、その構成について説明する。図２に示すように、光ファイバ１１は、光源１２（図１参照）から入力される入射光Ｌ１が伝播するコア１１ａと、コア１１ａの外周部を覆うクラッド１１ｂとを有している。ＦＢＧ２１は、コア１１ａの屈折率を軸方向に沿った所定の長さ周期（グレーティング周期）Λ１で変化させた回折格子であって、入射光Ｌ１に対し、特定の波長（ブラッグ波長）の光を反射光Ｌ２として反射し、残りの光を透過光Ｌ３として透過するという特性を有している。尚、光ファイバ１１は、例えば石英ガラス等の材料から形成されており、その熱膨張率は正の値となっている。また、一例として、各ＦＢＧの形成は、光ファイバ１１のコア１１ａに紫外線等を照射することによって行われる。
【００１８】
グレーティング周期Λ１は、ＦＢＧ２１のブラッグ波長を規定する要素の１つとなっており、グレーティング周期Λ１の変化量に対してブラッグ波長が線形に変化するようになっている。すなわち、被測定部３１の温度が上昇してＦＢＧ２１が伸張すると、グレーティング周期Λ１も大きくなるため、それに伴ってブラッグ波長が長波長側にシフトする。逆に、被測定部３１の温度が低下してＦＢＧ２１が収縮すると、グレーティング周期Λ１も小さくなるため、それに伴ってブラッグ波長が短波長側にシフトする。したがって、ブラッグ波長のシフト量に基づいて、被測定部３１の温度を測定することが可能となる。ここで、ＦＢＧ２１を透過した透過光Ｌ３は、入射光Ｌ１から反射光Ｌ２を除いたものとなるため、ブラッグ波長のシフト量は反射側及び透過側の双方から求めることが可能となっている。
【００１９】
また、図２には示されていないが、入射光Ｌ１が伝播する方向におけるＦＢＧ２１の下流側にはＦＢＧ２２，２３，・・・，２ｎが配置されており（図１参照）、上流側のＦＢＧが透過した透過光が下流側のＦＢＧに順次入射されるようになっている。これらのＦＢＧは、ＦＢＧ２１と同様の構成を有し、対応する被測定部３２，３３，・・・，３ｎの温度をそれぞれ測定するためのものであるが、互いに異なるグレーティング周期Λ２，Λ３，・・・，Λｎとなるように、すなわち、各ＦＢＧが互いに異なるブラッグ波長の光を反射するように形成されている。図３を用いてより詳細に説明すると、ＦＢＧ２１，２２，・・・，２ｎは、それらのブラッグ波長を中心波長とする反射スペクトル４１，４２，・・・，４ｎの反射光をそれぞれ反射する。各ＦＢＧのグレーティング周期は、対応する反射スペクトルが互いに離間した波長帯域に位置するように選択され、それにより、反射光及び透過光がどのＦＢＧからのものであるかを判別可能となっている。
【００２０】
図１に戻って、光源１２は、各ＦＢＧ２１，２２，・・・，２ｎの反射スペクトル４１，４２，・・・，４ｎ（図３参照）を帯域幅に含む広帯域の光を発する機器であり、例えば白色光を発するＬＥＤ等が用いられる。ここで、ＬＥＤにより発せられる白色光とは紫外線（不可視）、紫色〜赤色に対応する波長の光（可視）および赤外線（不可視）が、連続的につながったスペクトルを示す光を指す。すなわち、光源１２が光ファイバ１１への入射光Ｌ１（図２参照）として発する光は無色の光のみに限定されるものではなく、そのスペクトルの帯域幅に応じた様々な色の光を含み得る。一方、測定手段１３は、複眼の光学素子であるＭＯＳやＣＣＤを用いて所定の帯域内における光の強度を測定する機器であり、光源１２が発する入射光Ｌ１の発光帯域を測定可能となっている。尚、光源１２の反対側に測定手段１３が接続されていることから明らかであるように、温度測定システム１０は、各ＦＢＧが透過した透過光に基づいて各被測定部の温度を測定するものである。
【００２１】
次に、この発明の実施の形態１に係る温度測定システムを用いて被測定部３１，３２，３３，・・・，３ｎの温度を測定する方法について説明する。
図１に示すように、まず、ＦＢＧ２１，２２，２３，・・・，２ｎが対応する被測定部３１，３２，３３，・・・，３ｎに接着等によって設けられ、次いで、光源１２から光ファイバ１１に入射光Ｌ１が入射される。入射光Ｌ１が入射されると、最も上流側に位置するＦＢＧ２１は、そのブラッグ波長に応じた反射光Ｌ２（図２参照）を反射し、残りの光を透過光Ｌ３（図２参照）として下流側に透過する。同様に、ＦＢＧ２２，２３，・・・，２ｎは、上流側のＦＢＧからの透過光に対してブラッグ波長に応じた反射光を反射し、残りの光を透過する。最終的に、全てのＦＢＧを透過した光が測定手段１３に入力されて監視される。
【００２２】
ここで、各ＦＢＧが透過する透過光は、その上流側から入射される光から反射光を除いたものとなる。また、光源１２は各ＦＢＧの反射スペクトルを帯域幅に含む広帯域の光を発しており、測定手段１３は、光源１２が発する光の発光帯域を測定可能となっている。すなわち、図４（ａ）に示されるように、全てのＦＢＧを通過して測定手段１３に入力される透過スペクトル５０には、各ＦＢＧによって反射されたスペクトル５１，５２，・・・，５ｎが含まれた状態となっており、測定手段１３は、これらのスペクトルを波形として認識することが可能となっている。尚、各反射スペクトル５１，５２，・・・，５ｎは透過スペクトル５０内において互いに離間しているため、これらが位置する波長帯域に基づいて、対応するＦＢＧが判別される。また、図４（ａ）は、各被測定部に温度変化が生じる前の定常状態を示すものである。
【００２３】
以上のように透過スペクトル５０を監視する温度測定システム１０において、被測定部３１の温度が低下し、且つ被測定部３２の温度が上昇した場合について以下に説明する。図４（ａ）に示される定常状態から被測定部３１の温度が低下すると、対応するＦＢＧ２１が収縮してブラッグ波長が短波長側にシフトする。また、被測定部３２の温度が上昇すると、対応するＦＢＧ２２が伸張してブラッグ波長が長波長側にシフトする。したがって、図４（ｂ）に示されるように、測定手段１３（図１参照）に入力される透過スペクトル５０は、被測定部３１に対応する反射スペクトル５１が符号５１’で示される位置に移動し、被測定部３２に対応する反射スペクトル５２が符号５２’で示される位置に移動した状態となる。測定手段１３は、各ＦＢＧにおける反射スペクトルを波形として認識可能であるため、被測定部３１、３２の温度変化量が反射スペクトル５１、５２の移動量に基づいて、具体的には、反射スペクトル５１、５２を示す波形のピーク位置の移動量や、あるいは所定の強度における波形の移動量等に基づいて測定される。
【００２４】
上述したように、光源１２が発する入射光Ｌ１を、ＦＢＧ２１，２２，２３，・・・，２ｎの反射スペクトル５１，５２，・・・，５ｎの帯域幅より広い帯域幅を有するとともに連続的なスペクトルを有する広帯域の光としたので、入射光Ｌ１のスペクトルの帯域幅に合わせてＦＢＧを複数とすることが可能となる。また、入射光Ｌ１が広帯域であるため、ＦＢＧが単一であるか複数であるかにかかわらず、測定可能な温度範囲も広げられた状態となる。測定手段１３は、ＦＢＧ２１，２２，２３，・・・，２ｎを通過した透過スペクトル５０を測定するため、入射光Ｌ１のスペクトルの帯域幅に対応した波長帯域を測定すると、その帯域内に各ＦＢＧの反射スペクトル５１，５２，・・・，５ｎを見つけることができ、これらのスペクトルの位置の変化量に基づいて温度の変化量を求めることができる。すなわち、単体の光源１２を用いても測定可能な帯域幅が広がった状態となっており、発光帯域が狭いレーザを光源とする場合のように、光源を複数とすることや、入射光の波長を可変とすることを必要としない。また、入射光Ｌ１を広帯域とする場合、例えばＬＥＤ等の安価な機器を光源１２として用いることができる。したがって、温度測定システム１０において、多点温度測定及び広範囲の温度測定を低コストで行うことが可能となる。
【００２５】
また、測定手段１３によって各ＦＢＧ２１，２２，２３，・・・，２ｎを通過した透過スペクトル５０に基づいて、対応する被測定部３１，３２，３３，・・・，３ｎの温度を測定したので、温度測定システム１０の構成が簡単になる。具体的には、測定手段１３を反射側、すなわち光源１２側に接続する場合、各ＦＢＧからの反射光を測定手段に導くためにサーキュレータ等の機器を必要とすることが一般的であるが、温度測定システム１０のように透過スペクトル５０に基づいて温度測定を行う場合、光ファイバ１１の一端側に光源１２を接続し、他端側に測定手段１３を接続すればよく、サーキュレータ等を必要としない。
【００２６】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る温度測定システムについて説明する。この実施の形態２に係る温度測定システムは、実施の形態１に係る温度測定システム１０における測定手段１３が透過側、すなわち光源１２の反対側に接続されていたのに対し、反射側に接続されるように構成したものである。尚、以下に説明する実施の形態において、図１〜４に示される符号と同一の符号は同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
図５に示すように、温度測定システム６０は、実施の形態１と同様の光ファイバ１１と光源１２とを備えている。また、光源１２と、最も上流側に位置するＦＢＧ２１との間には、ＦＢＧ２１側から光源１２側に伝播する光を光ファイバ６１に分岐するためのサーキュレータ６２が接続されており、光ファイバ６１の先端に測定手段１３が接続されている。すなわち、実施の形態１における温度測定システム１０が、ＦＢＧ２１，２２，２３，・・・，２ｎを通過した透過スペクトル５０（図４参照）を監視し、それに含まれる反射スペクトル５１，５２，・・・，５ｎの位置の変化量に基づいて被測定部の温度を測定していたのに対し、温度測定システム６０は、図３に示される反射スペクトル４１，４２，・・・，４ｎを監視し、これらの移動量に基づいて温度を測定するものである。その他の構成、及び温度の測定方法については、実施の形態１と同様である。
【００２８】
以上のように、測定手段１３をＦＢＧ２１，２２，２３，・・・，２ｎの反射側に接続しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、測定手段１３を反射側に接続した場合、例えばＦＢＧ２１とＦＢＧ２２との間で光ファイバ１１が断線したとすると、測定手段１３には、断線箇所以降にあるＦＢＧ２２，２３，・・・，２ｎからの反射光が届かなくなるため、断線の有無の判別及び断線箇所の特定を行うことが可能となる。
【００２９】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る温度測定システムについて、電気自動車やハイブリッドカー等に適用される車両用センサとして適用した場合を例として説明する。
図６に示すように、車両用センサ７０は、車両７１の前部に設けられたバッテリー７２ａや車両７１の居室内にある部位７２ｂ、７２ｃ等を光ファイバ１１で順次接続したものとなっている。すなわち、バッテリー７２ａや上記の部位７２ｂ、７２ｃは、実施の形態１、２における被測定部に相当しており、これらに対してＦＢＧ２１〜２３がそれぞれ設けられている。また、測定手段１３には、図示しない車両の制御部が接続されており、ＦＢＧ２１〜２３を利用した温度測定結果に基づいて、バッテリーの稼働状況を示す警告灯やオートエアコン等の機器の動作が制御される。その他の構成及び温度測定方法については、実施の形態１と同様である。
以上のように、この発明に係る温度測定システムは、車両用センサ７０として適用することも可能となっている。この場合、一本の光ファイバ１１を車両７１内に敷設すれば多点温度測定を行えるため、簡単な構成で複数個所の温度管理を行うことが可能となる。
【００３０】
実施の形態１〜３に係る温度測定システムは多点温度測定を行うものとして構成されたが、被測定部を複数とすることに限定するものではなく、一箇所の被測定部の温度測定に用いることも可能である。本発明は、広帯域の光源と、光源の発光帯域を測定可能な測定手段とを用いることにより、測定可能な温度範囲を広げることができるという効果を有しており、この効果は被測定部の数に関わらず共通のものである。したがって、レーザを光源とする場合のように、光源の発光帯域がＦＢＧの反射スペクトルから外れて温度の測定が不可能となる問題が生じることがない。
【符号の説明】
【００３１】
１０，６０ 温度測定システム、１１ 光ファイバ、１２ 光源、１３ 測定手段、２１，２２，２３，・・・，２ｎ ＦＢＧ、３１，３２，３３，・・・，３ｎ 被測定部、７０ 車両用センサ、７１ 車両、７２ａ バッテリー（被測定部）、７２ｂ，７２ｃ 車両の居室内の部位（被測定部）、Ｌ１ 入射光、Ｌ２ 反射光、Ｌ３ 透過光。
【技術分野】
【０００１】
この発明は温度測定システム及び温度測定方法に係り、特に、ＦＢＧが形成された光ファイバを利用して被測定部の温度を測定するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、温度を測定するためのセンサとして、ＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）が形成された光ファイバが利用される。ＦＢＧとは、光ファイバのコアの屈折率を軸方向に沿った所定の長さ周期（グレーティング周期）で変化させた回折格子であって、光ファイバへの入射光に対し、グレーティング周期に応じた特定の波長（ブラッグ波長）の光を反射し、残りの光を透過するという特性を有している。温度変化に応じてＦＢＧが熱膨張すると、それに伴ってグレーティング周期が変化する。ブラッグ波長は、グレーティング周期の変化に対して線形に変化するため、ブラッグ波長の変化量に基づいて温度を測定することが可能となる。また、一本の光ファイバに複数のＦＢＧを形成すれば複数箇所の温度を測定する多点温度度測定が可能となる。例えば特許文献１には、光ファイバへの入射光の光源としてレーザを用い、航空機の外板上に設けられた複数のＦＢＧで温度を測定する温度測定システムが開示されている。
【０００３】
ここで、図７を用いて、レーザを光源としてＦＢＧによる温度測定を行う方法について概略的に説明する。図７において符号１００で示される領域は、温度測定の対象となる被測定部が所与の温度にある場合におけるＦＢＧの反射スペクトルを示している。また、符号２００で示される領域は、レーザが発する入射光のスペクトルを示しており、その帯域幅は、ＦＢＧの反射スペクトルの帯域幅より狭いことが一般的である。被測定部が上記温度にある場合、ＦＢＧは、符号２００で示される入射光を反射強度Ｓ１にて反射する。また、被測定部の温度が上昇してＦＢＧが伸張すると、ＦＢＧの反射スペクトルは一点鎖線の領域１１０で示されるように長波長側にシフトし、反射光の反射強度がＳ１からＳ２へと変化する。上述したように、ＦＢＧのブラッグ波長はグレーティング周期の変化、すなわち被測定部の温度変化に対して線形に変化するため、反射強度Ｓ１、Ｓ２の差異に基づいて被測定部の温度が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５１６８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一本の光ファイバに複数のＦＢＧを形成して多点温度測定を行う場合、反射光がどのＦＢＧからのものであるかを判別することが必要となる。したがって、各ＦＢＧは、それらのグレーティング周期が互いに異なるように、すなわち各ＦＢＧの反射帯域が互いに異なるように形成されることが一般的である。ここで、上述したようにレーザが発する入射光の帯域幅は狭く、単一のレーザで各ＦＢＧの反射帯域に対応した入射光を発することはできないため、特許文献１に記載の温度測定システムでは、複数のレーザまたは波長可変レーザを光源として用いている。しかしながら、レーザはＬＥＤ等と比較すると高価な機器であり、波長可変レーザはさらに高価であるため、特許文献１に記載の温度測定システムのようにレーザを光源として多点温度測定を行う場合、温度測定システムのコストが高くなるという問題点が生じる。
【０００６】
また、被測定部の温度の変化幅が広い場合、温度上昇時におけるＦＢＧの熱膨張量も大きくなるため、ＦＢＧの反射スペクトルが図７の二点鎖線で示される領域１２０にシフトすることがある。このような場合、レーザが発する入射光のスペクトル２００は反射スペクトルの帯域内に含まれず、ＦＢＧにおける反射が起こらないため、温度の測定を行うことが不可能になるという問題点が生じる。この問題点を回避するには、波長可変レーザを用いるか、または光ファイバの材料を変更してＦＢＧの熱膨張量を少なくすることが必要となるため、多点温度測定を行う場合と同様に、温度測定システムのコストが高くなる。すなわち、レーザを光源として多点温度測定を行う温度測定システム、及びレーザを光源として温度の変化幅が大きい被測定部の温度測定を行う温度測定システムは、システムを低コストで構築することが困難であるという問題点を有していた。
【０００７】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、多点温度測定及び広範囲の温度測定を低コストで行うことを実現した温度測定システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る温度測定システムは、被測定部の温度に応じて入射光に対する反射光の波長と入射光に対する透過光の波長とを変化させるＦＢＧを有する光ファイバと、光ファイバに入射光を入射する光源と、反射光または透過光に基づいて、被測定部の温度を測定する測定手段とを備えた温度測定システムにおいて、光源は、ＦＢＧの反射スペクトルの帯域幅より広い帯域幅を有するとともに連続的なスペクトルを有する光を入射光として光ファイバに入射し、測定手段は、ＦＢＧの反射スペクトルの位置の変化量またはＦＢＧの透過スペクトルの位置の変化量に基づいて、被測定部の温度を測定することを特徴とするものである。
【０００９】
光源が発する入射光を、ＦＢＧの反射スペクトルの帯域幅より広い帯域幅を有するとともに連続的なスペクトルを有する広帯域の光としたので、入射光のスペクトルの帯域幅に合わせてＦＢＧを複数とすることが可能となる。また、入射光が広帯域であるため、ＦＢＧが単一であるか複数であるかにかかわらず、測定可能な温度範囲も広げられた状態となる。測定手段は、ＦＢＧの反射スペクトルまたは透過スペクトルを測定するため、入射光のスペクトルの帯域幅に対応した波長帯域を測定すると、その帯域内にＦＢＧの反射スペクトルを見つけることができ、このスペクトルの位置の変化量に基づいて温度の変化量を求めることができる。すなわち、単体の光源を用いても測定可能な帯域幅が広がった状態となっており、レーザを光源とする場合のように、光源を複数とすることや、入射光の波長を可変とすることを必要としない。また、入射光を広帯域とする場合、例えばＬＥＤ等の安価な機器を光源として用いることができる。したがって、温度測定システムにおいて、多点温度測定及び広範囲の温度測定を低コストで行うことが可能となる。
【００１０】
光ファイバは複数のＦＢＧを有していてもよい。また、測定手段は、ＦＢＧの透過スペクトルの位置の変化量に基づいて、対応する被測定部の温度を測定してもよい。一般的に、ＦＢＧの反射スペクトルを測定する場合は光源及び測定手段が共に光ファイバの一端側に接続されるため、ＦＢＧからの反射光を測定手段に導くためのサーキュレータ等が必要となる。一方、ＦＢＧの透過スペクトルを測定する場合、光ファイバの一端側に光源が接続され、他端側に測定手段が接続されるため、サーキュレータ等を必要とすることなく透過光を測定手段に入力できる。すなわち、透過スペクトルを測定する場合、温度測定システムの構成を簡単にすることが可能となる。
【００１１】
測定手段は、ＦＢＧの反射スペクトルの位置の変化量に基づいて、対応する被測定部の温度を測定してもよい。複数のＦＢＧを有する温度計測システムにおいてＦＢＧの反射スペクトルを測定する構成とした場合、光ファイバが途中で断線すると、断線箇所以降にあるＦＢＧからの反射光が測定手段に届かなくなる。したがって、断線の有無、及び断線箇所の特定を行うことが可能となる。
【００１２】
この発明に係る温度測定システムは、車両の温度を測定する車両用センサとして用いることが可能であり、その場合、車両は複数の被測定部を有し、光ファイバは複数の被測定部に設けられる複数のＦＢＧを有する。
【００１３】
また、この発明に係る温度測定方法は、被測定部の温度に応じて入射光に対する反射光の波長と入射光に対する透過光の波長とを変化させるＦＢＧを有する光ファイバと、光ファイバに入射光を入射する光源と、反射光または透過光に基づいて、被測定部の温度を測定する測定手段とを備えた温度測定システムを用いて、被測定部の温度を測定する温度測定方法において、ＦＢＧを被測定部に設けるステップと、光源によってＦＢＧの反射スペクトルの帯域幅より広い帯域幅を有するとともに連続的なスペクトルを有する光を入射光として光ファイバに入射するステップと、測定手段によってＦＢＧの反射スペクトルまたはＦＢＧの透過スペクトルを測定し、反射スペクトルの位置の変化量または透過スペクトルの位置の変化量に基づいて、被測定部の温度を算出するステップとを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、温度測定システムにおいて、多点温度測定及び広範囲の温度測定を低コストで行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１に係る温度測定システムの構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１に係る温度測定システムにおけるＦＢＧの構成を示す概略図である。
【図３】実施の形態１に係る温度測定システムにおける各ＦＢＧの反射スペクトルを示すグラフである。
【図４】実施の形態１に係る温度測定システムにおいて測定手段に入力される透過スペクトルを示すグラフであり、（ａ）は定常状態のスペクトルを示し、（ｂ）は温度変化が生じた状態を示す。
【図５】この発明の実施の形態２に係る温度測定システムの構成を示す概略図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る温度測定システムを用いた車両用センサの構成を示す概略図である。
【図７】従来の温度計測方法を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、この発明の実施の形態について添付図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この実施の形態１に係る温度測定システム１０の構成を概略的に示す。温度測定システム１０は、一本の光ファイバ１１と、光ファイバ１１の一端に接続された光源１２と、光ファイバ１１の他端に接続された測定手段１３とを備えている。また、光ファイバ１１の途中には、ｎ個のＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）２１，２２，２３，・・・，２ｎが形成されており、これらのＦＢＧが温度測定の対象となるｎ箇所の被測定部３１，３２，３３，・・・，３ｎにそれぞれ設けられている。後述するように、各被測定部の温度は、対応するＦＢＧによって測定可能となっている。すなわち、温度測定システム１０は、複数の被測定部の温度を測定する多点温度測定を一本の光ファイバ１１によって行うものである。
【００１７】
次に、図２に示されるＦＢＧ２１を参照して、その構成について説明する。図２に示すように、光ファイバ１１は、光源１２（図１参照）から入力される入射光Ｌ１が伝播するコア１１ａと、コア１１ａの外周部を覆うクラッド１１ｂとを有している。ＦＢＧ２１は、コア１１ａの屈折率を軸方向に沿った所定の長さ周期（グレーティング周期）Λ１で変化させた回折格子であって、入射光Ｌ１に対し、特定の波長（ブラッグ波長）の光を反射光Ｌ２として反射し、残りの光を透過光Ｌ３として透過するという特性を有している。尚、光ファイバ１１は、例えば石英ガラス等の材料から形成されており、その熱膨張率は正の値となっている。また、一例として、各ＦＢＧの形成は、光ファイバ１１のコア１１ａに紫外線等を照射することによって行われる。
【００１８】
グレーティング周期Λ１は、ＦＢＧ２１のブラッグ波長を規定する要素の１つとなっており、グレーティング周期Λ１の変化量に対してブラッグ波長が線形に変化するようになっている。すなわち、被測定部３１の温度が上昇してＦＢＧ２１が伸張すると、グレーティング周期Λ１も大きくなるため、それに伴ってブラッグ波長が長波長側にシフトする。逆に、被測定部３１の温度が低下してＦＢＧ２１が収縮すると、グレーティング周期Λ１も小さくなるため、それに伴ってブラッグ波長が短波長側にシフトする。したがって、ブラッグ波長のシフト量に基づいて、被測定部３１の温度を測定することが可能となる。ここで、ＦＢＧ２１を透過した透過光Ｌ３は、入射光Ｌ１から反射光Ｌ２を除いたものとなるため、ブラッグ波長のシフト量は反射側及び透過側の双方から求めることが可能となっている。
【００１９】
また、図２には示されていないが、入射光Ｌ１が伝播する方向におけるＦＢＧ２１の下流側にはＦＢＧ２２，２３，・・・，２ｎが配置されており（図１参照）、上流側のＦＢＧが透過した透過光が下流側のＦＢＧに順次入射されるようになっている。これらのＦＢＧは、ＦＢＧ２１と同様の構成を有し、対応する被測定部３２，３３，・・・，３ｎの温度をそれぞれ測定するためのものであるが、互いに異なるグレーティング周期Λ２，Λ３，・・・，Λｎとなるように、すなわち、各ＦＢＧが互いに異なるブラッグ波長の光を反射するように形成されている。図３を用いてより詳細に説明すると、ＦＢＧ２１，２２，・・・，２ｎは、それらのブラッグ波長を中心波長とする反射スペクトル４１，４２，・・・，４ｎの反射光をそれぞれ反射する。各ＦＢＧのグレーティング周期は、対応する反射スペクトルが互いに離間した波長帯域に位置するように選択され、それにより、反射光及び透過光がどのＦＢＧからのものであるかを判別可能となっている。
【００２０】
図１に戻って、光源１２は、各ＦＢＧ２１，２２，・・・，２ｎの反射スペクトル４１，４２，・・・，４ｎ（図３参照）を帯域幅に含む広帯域の光を発する機器であり、例えば白色光を発するＬＥＤ等が用いられる。ここで、ＬＥＤにより発せられる白色光とは紫外線（不可視）、紫色〜赤色に対応する波長の光（可視）および赤外線（不可視）が、連続的につながったスペクトルを示す光を指す。すなわち、光源１２が光ファイバ１１への入射光Ｌ１（図２参照）として発する光は無色の光のみに限定されるものではなく、そのスペクトルの帯域幅に応じた様々な色の光を含み得る。一方、測定手段１３は、複眼の光学素子であるＭＯＳやＣＣＤを用いて所定の帯域内における光の強度を測定する機器であり、光源１２が発する入射光Ｌ１の発光帯域を測定可能となっている。尚、光源１２の反対側に測定手段１３が接続されていることから明らかであるように、温度測定システム１０は、各ＦＢＧが透過した透過光に基づいて各被測定部の温度を測定するものである。
【００２１】
次に、この発明の実施の形態１に係る温度測定システムを用いて被測定部３１，３２，３３，・・・，３ｎの温度を測定する方法について説明する。
図１に示すように、まず、ＦＢＧ２１，２２，２３，・・・，２ｎが対応する被測定部３１，３２，３３，・・・，３ｎに接着等によって設けられ、次いで、光源１２から光ファイバ１１に入射光Ｌ１が入射される。入射光Ｌ１が入射されると、最も上流側に位置するＦＢＧ２１は、そのブラッグ波長に応じた反射光Ｌ２（図２参照）を反射し、残りの光を透過光Ｌ３（図２参照）として下流側に透過する。同様に、ＦＢＧ２２，２３，・・・，２ｎは、上流側のＦＢＧからの透過光に対してブラッグ波長に応じた反射光を反射し、残りの光を透過する。最終的に、全てのＦＢＧを透過した光が測定手段１３に入力されて監視される。
【００２２】
ここで、各ＦＢＧが透過する透過光は、その上流側から入射される光から反射光を除いたものとなる。また、光源１２は各ＦＢＧの反射スペクトルを帯域幅に含む広帯域の光を発しており、測定手段１３は、光源１２が発する光の発光帯域を測定可能となっている。すなわち、図４（ａ）に示されるように、全てのＦＢＧを通過して測定手段１３に入力される透過スペクトル５０には、各ＦＢＧによって反射されたスペクトル５１，５２，・・・，５ｎが含まれた状態となっており、測定手段１３は、これらのスペクトルを波形として認識することが可能となっている。尚、各反射スペクトル５１，５２，・・・，５ｎは透過スペクトル５０内において互いに離間しているため、これらが位置する波長帯域に基づいて、対応するＦＢＧが判別される。また、図４（ａ）は、各被測定部に温度変化が生じる前の定常状態を示すものである。
【００２３】
以上のように透過スペクトル５０を監視する温度測定システム１０において、被測定部３１の温度が低下し、且つ被測定部３２の温度が上昇した場合について以下に説明する。図４（ａ）に示される定常状態から被測定部３１の温度が低下すると、対応するＦＢＧ２１が収縮してブラッグ波長が短波長側にシフトする。また、被測定部３２の温度が上昇すると、対応するＦＢＧ２２が伸張してブラッグ波長が長波長側にシフトする。したがって、図４（ｂ）に示されるように、測定手段１３（図１参照）に入力される透過スペクトル５０は、被測定部３１に対応する反射スペクトル５１が符号５１’で示される位置に移動し、被測定部３２に対応する反射スペクトル５２が符号５２’で示される位置に移動した状態となる。測定手段１３は、各ＦＢＧにおける反射スペクトルを波形として認識可能であるため、被測定部３１、３２の温度変化量が反射スペクトル５１、５２の移動量に基づいて、具体的には、反射スペクトル５１、５２を示す波形のピーク位置の移動量や、あるいは所定の強度における波形の移動量等に基づいて測定される。
【００２４】
上述したように、光源１２が発する入射光Ｌ１を、ＦＢＧ２１，２２，２３，・・・，２ｎの反射スペクトル５１，５２，・・・，５ｎの帯域幅より広い帯域幅を有するとともに連続的なスペクトルを有する広帯域の光としたので、入射光Ｌ１のスペクトルの帯域幅に合わせてＦＢＧを複数とすることが可能となる。また、入射光Ｌ１が広帯域であるため、ＦＢＧが単一であるか複数であるかにかかわらず、測定可能な温度範囲も広げられた状態となる。測定手段１３は、ＦＢＧ２１，２２，２３，・・・，２ｎを通過した透過スペクトル５０を測定するため、入射光Ｌ１のスペクトルの帯域幅に対応した波長帯域を測定すると、その帯域内に各ＦＢＧの反射スペクトル５１，５２，・・・，５ｎを見つけることができ、これらのスペクトルの位置の変化量に基づいて温度の変化量を求めることができる。すなわち、単体の光源１２を用いても測定可能な帯域幅が広がった状態となっており、発光帯域が狭いレーザを光源とする場合のように、光源を複数とすることや、入射光の波長を可変とすることを必要としない。また、入射光Ｌ１を広帯域とする場合、例えばＬＥＤ等の安価な機器を光源１２として用いることができる。したがって、温度測定システム１０において、多点温度測定及び広範囲の温度測定を低コストで行うことが可能となる。
【００２５】
また、測定手段１３によって各ＦＢＧ２１，２２，２３，・・・，２ｎを通過した透過スペクトル５０に基づいて、対応する被測定部３１，３２，３３，・・・，３ｎの温度を測定したので、温度測定システム１０の構成が簡単になる。具体的には、測定手段１３を反射側、すなわち光源１２側に接続する場合、各ＦＢＧからの反射光を測定手段に導くためにサーキュレータ等の機器を必要とすることが一般的であるが、温度測定システム１０のように透過スペクトル５０に基づいて温度測定を行う場合、光ファイバ１１の一端側に光源１２を接続し、他端側に測定手段１３を接続すればよく、サーキュレータ等を必要としない。
【００２６】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る温度測定システムについて説明する。この実施の形態２に係る温度測定システムは、実施の形態１に係る温度測定システム１０における測定手段１３が透過側、すなわち光源１２の反対側に接続されていたのに対し、反射側に接続されるように構成したものである。尚、以下に説明する実施の形態において、図１〜４に示される符号と同一の符号は同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
図５に示すように、温度測定システム６０は、実施の形態１と同様の光ファイバ１１と光源１２とを備えている。また、光源１２と、最も上流側に位置するＦＢＧ２１との間には、ＦＢＧ２１側から光源１２側に伝播する光を光ファイバ６１に分岐するためのサーキュレータ６２が接続されており、光ファイバ６１の先端に測定手段１３が接続されている。すなわち、実施の形態１における温度測定システム１０が、ＦＢＧ２１，２２，２３，・・・，２ｎを通過した透過スペクトル５０（図４参照）を監視し、それに含まれる反射スペクトル５１，５２，・・・，５ｎの位置の変化量に基づいて被測定部の温度を測定していたのに対し、温度測定システム６０は、図３に示される反射スペクトル４１，４２，・・・，４ｎを監視し、これらの移動量に基づいて温度を測定するものである。その他の構成、及び温度の測定方法については、実施の形態１と同様である。
【００２８】
以上のように、測定手段１３をＦＢＧ２１，２２，２３，・・・，２ｎの反射側に接続しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、測定手段１３を反射側に接続した場合、例えばＦＢＧ２１とＦＢＧ２２との間で光ファイバ１１が断線したとすると、測定手段１３には、断線箇所以降にあるＦＢＧ２２，２３，・・・，２ｎからの反射光が届かなくなるため、断線の有無の判別及び断線箇所の特定を行うことが可能となる。
【００２９】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る温度測定システムについて、電気自動車やハイブリッドカー等に適用される車両用センサとして適用した場合を例として説明する。
図６に示すように、車両用センサ７０は、車両７１の前部に設けられたバッテリー７２ａや車両７１の居室内にある部位７２ｂ、７２ｃ等を光ファイバ１１で順次接続したものとなっている。すなわち、バッテリー７２ａや上記の部位７２ｂ、７２ｃは、実施の形態１、２における被測定部に相当しており、これらに対してＦＢＧ２１〜２３がそれぞれ設けられている。また、測定手段１３には、図示しない車両の制御部が接続されており、ＦＢＧ２１〜２３を利用した温度測定結果に基づいて、バッテリーの稼働状況を示す警告灯やオートエアコン等の機器の動作が制御される。その他の構成及び温度測定方法については、実施の形態１と同様である。
以上のように、この発明に係る温度測定システムは、車両用センサ７０として適用することも可能となっている。この場合、一本の光ファイバ１１を車両７１内に敷設すれば多点温度測定を行えるため、簡単な構成で複数個所の温度管理を行うことが可能となる。
【００３０】
実施の形態１〜３に係る温度測定システムは多点温度測定を行うものとして構成されたが、被測定部を複数とすることに限定するものではなく、一箇所の被測定部の温度測定に用いることも可能である。本発明は、広帯域の光源と、光源の発光帯域を測定可能な測定手段とを用いることにより、測定可能な温度範囲を広げることができるという効果を有しており、この効果は被測定部の数に関わらず共通のものである。したがって、レーザを光源とする場合のように、光源の発光帯域がＦＢＧの反射スペクトルから外れて温度の測定が不可能となる問題が生じることがない。
【符号の説明】
【００３１】
１０，６０ 温度測定システム、１１ 光ファイバ、１２ 光源、１３ 測定手段、２１，２２，２３，・・・，２ｎ ＦＢＧ、３１，３２，３３，・・・，３ｎ 被測定部、７０ 車両用センサ、７１ 車両、７２ａ バッテリー（被測定部）、７２ｂ，７２ｃ 車両の居室内の部位（被測定部）、Ｌ１ 入射光、Ｌ２ 反射光、Ｌ３ 透過光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定部の温度に応じて入射光に対する反射光の波長と前記入射光に対する透過光の波長とを変化させるＦＢＧを有する光ファイバと、
前記光ファイバに前記入射光を入射する光源と、
前記反射光または前記透過光に基づいて、前記被測定部の温度を測定する測定手段と
を備えた温度測定システムにおいて、
前記光源は、前記ＦＢＧの反射スペクトルの帯域幅より広い帯域幅を有するとともに連続的なスペクトルを有する光を前記入射光として前記光ファイバに入射し、
前記測定手段は、前記ＦＢＧの反射スペクトルの位置の変化量または前記ＦＢＧの透過スペクトルの位置の変化量に基づいて、前記被測定部の温度を測定することを特徴とする温度測定システム。
【請求項２】
前記光ファイバは複数の前記ＦＢＧを有する請求項１に記載の温度測定システム。
【請求項３】
前記測定手段は、前記ＦＢＧの透過スペクトルの位置の変化量に基づいて、対応する前記被測定部の温度を測定する請求項１または２に記載の温度測定システム。
【請求項４】
前記測定手段は、前記ＦＢＧの反射スペクトルの位置の変化量に基づいて、対応する前記被測定部の温度を測定する請求項１または２に記載の温度測定システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の温度測定システムを用いて車両の温度を測定する車両用センサであって、
前記車両は複数の被測定部を有し、
前記光ファイバは前記複数の被測定部に設けられる複数のＦＢＧを有する車両用センサ。
【請求項６】
被測定部の温度に応じて入射光に対する反射光の波長と前記入射光に対する透過光の波長とを変化させるＦＢＧを有する光ファイバと、
前記光ファイバに前記入射光を入射する光源と、
前記反射光または前記透過光に基づいて、前記被測定部の温度を測定する測定手段と
を備えた温度測定システムを用いて、前記被測定部の温度を測定する温度測定方法において、
前記ＦＢＧを前記被測定部に設けるステップと、
前記光源によって前記ＦＢＧの反射スペクトルの帯域幅より広い帯域幅を有するとともに連続的なスペクトルを有する光を前記入射光として前記光ファイバに入射するステップと、
前記測定手段によって前記ＦＢＧの反射スペクトルまたは前記ＦＢＧの透過スペクトルを測定し、前記反射スペクトルの位置の変化量または前記透過スペクトルの位置の変化量に基づいて、前記被測定部の温度を算出するステップと
を含むことを特徴とする温度測定方法。
【請求項１】
被測定部の温度に応じて入射光に対する反射光の波長と前記入射光に対する透過光の波長とを変化させるＦＢＧを有する光ファイバと、
前記光ファイバに前記入射光を入射する光源と、
前記反射光または前記透過光に基づいて、前記被測定部の温度を測定する測定手段と
を備えた温度測定システムにおいて、
前記光源は、前記ＦＢＧの反射スペクトルの帯域幅より広い帯域幅を有するとともに連続的なスペクトルを有する光を前記入射光として前記光ファイバに入射し、
前記測定手段は、前記ＦＢＧの反射スペクトルの位置の変化量または前記ＦＢＧの透過スペクトルの位置の変化量に基づいて、前記被測定部の温度を測定することを特徴とする温度測定システム。
【請求項２】
前記光ファイバは複数の前記ＦＢＧを有する請求項１に記載の温度測定システム。
【請求項３】
前記測定手段は、前記ＦＢＧの透過スペクトルの位置の変化量に基づいて、対応する前記被測定部の温度を測定する請求項１または２に記載の温度測定システム。
【請求項４】
前記測定手段は、前記ＦＢＧの反射スペクトルの位置の変化量に基づいて、対応する前記被測定部の温度を測定する請求項１または２に記載の温度測定システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の温度測定システムを用いて車両の温度を測定する車両用センサであって、
前記車両は複数の被測定部を有し、
前記光ファイバは前記複数の被測定部に設けられる複数のＦＢＧを有する車両用センサ。
【請求項６】
被測定部の温度に応じて入射光に対する反射光の波長と前記入射光に対する透過光の波長とを変化させるＦＢＧを有する光ファイバと、
前記光ファイバに前記入射光を入射する光源と、
前記反射光または前記透過光に基づいて、前記被測定部の温度を測定する測定手段と
を備えた温度測定システムを用いて、前記被測定部の温度を測定する温度測定方法において、
前記ＦＢＧを前記被測定部に設けるステップと、
前記光源によって前記ＦＢＧの反射スペクトルの帯域幅より広い帯域幅を有するとともに連続的なスペクトルを有する光を前記入射光として前記光ファイバに入射するステップと、
前記測定手段によって前記ＦＢＧの反射スペクトルまたは前記ＦＢＧの透過スペクトルを測定し、前記反射スペクトルの位置の変化量または前記透過スペクトルの位置の変化量に基づいて、前記被測定部の温度を算出するステップと
を含むことを特徴とする温度測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２２５６８７（Ｐ２０１２−２２５６８７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９１４２１（Ｐ２０１１−９１４２１）
【出願日】平成２３年４月１５日（２０１１．４．１５）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【出願人】（３０４０２８３４６）国立大学法人 香川大学 (285)
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１５日（２０１１．４．１５）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【出願人】（３０４０２８３４６）国立大学法人 香川大学 (285)
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
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