光ファイバセンサを用いた高温度モニタリング

2022.11.07 By 大阪府立大学 大学院 工学研究科 准教授 小山長規

電気・電子工学

背景と狙い

従来の電気式センサと比べ、優れた特徴を有する光ファイバセンサの研究が注目されている。最大の特徴は、センサ部に電源が不要であり、この特徴を活かし、電源の確保や人間が直接立ち入ることが困難な場所に対するモニタリングへの応用が期待されている。

研究の概要

光ファイバセンサとは、センサ部に光ファイバを用いたもので、電気式センサと比べ、センサ部に電源が不要、遠隔計測が可能、電磁不干渉性、防爆性、細径・軽量などの優れた特徴をもつ。特に、CO2レーザで作製した光ファイバセンサ(LPFG)は高温で優れた安定性を有し、直接人間が立入ることが困難な高温環境下での長時間温度計測への応用が期待されている。本件では、CO2レーザ光照射型LPFGの作製法、温度計測システムの構成、高温センシング性能について発表する。

研究の特徴

□ 長周期ファイバグレーティング(LPFG)

□ CO2レーザを用いてLPFGを作製   –>高温環境下で安定

□ 商用の通信用SM光ファイバを使用 –>特殊な光ファイバは必要なし

□ 比較的簡単に短時間で作製可能   –>15分程度

適用分野

□ 長時間・高温環境下での温度計測
その他にも
□ 水溶液の濃度計測
□ 光増幅器の利得等価器

技術の内容

【光ファイバセンサ】

□ センサ部が光ファイバである

□ 伝搬光をもとに、外部からの影響(計測量)を検出する

 

【特徴】
センサ部に電源不必要、遠隔計測、細径・軽量、防爆性、耐電磁誘導性・耐サージ電流対策不必要

 

【長周期ファイバグレーティング(LPFG)】

 

□ 長周期ファイバグレーティングの伝搬光の光損失スペクトラムのピーク波長lRを読取ることで、温度が計測できる。

 

【作製系】

・CO2レーザ

・微動台

・張力付加

・コントローラ

 

 

【作製法(レーザ光の照射法)】

 【温度計測システム】

【温度とピーク波長(IR)との関係】

 【高温度環境下の安定度評価】

 

測温抵抗体に関する国際規格(IEC60751)のCクラスに相当する誤差範囲を維持できる時間

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