[发明专利]光纤式温度计以及温度补偿型光纤传感器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤式温度计以及使用其的温度补偿型光纤传感器，特别是涉及使用光纤式温度计补偿由温度变化引起的测量误差，能够高精度地测量压力等各种物理量的传感器。

本申请主张于2006年10月18日在日本提出的专利申请特愿2006-284027号的优先权，并在此引用其内容。

背景技术

使用光纤将光传送至测量部，根据测量部光的状态的变化进行传感的光传感器，由于在测量部中没有使用电，因此具有优良的防爆性、抗雷性、抗电磁噪音性以及容易实现遥测等优点。在这样的光传感器中，被测量对象是温度以外的物理量时，由温度变化引起的特性变化是导致测量精度低下的原因。因此，进行高精度的测量时有必要补偿由温度变化引起的影响。

现有技术作为这样的温度补偿型光纤传感器提出了使用光的干涉方法(参考专利文献1、3)、测量光纤光栅的中心波长变化的方法(参考专利文献4)等方案。但是，这些现有技术，其原理是测量光的波长变化、调制成分，因此存在测量装置昂贵的问题。而且，为了实现温度补偿需要频率可变的光源(专利文献1)，或需要制造特殊的构造体(专利文献4)，这些都是导致价格昂贵的原因。

另一方面，提出了通过测量光强度的变化，能够使用更廉价的测量装置的方法(例如参照专利文献2、5以及6)。这些是将来自光纤的射出光通过被测量对象物进行反射，测量耦合到相同光纤中的光的强度的方法，其中所述光纤是将来自光源的光引导至传感部。

该方法具有传感部的构造简单，可较廉价地提供测量光强度的变化的测量器的优点。

但是，该方法由于使用光发送用光纤进行光的接收，因此为了将反射光照射到光电二极管等光接收器，需要使用光耦合器等光分路元件。该光分路元件具有温度依赖性、光源的波长依赖性，因此会根据温度、光源的波长的变化改变分支比。其结果，在专利文献2、5和6的构造中，存在由于光分支比的变化使测量值发生变化从而导致测量精度低下的问题。

为了避免发生这样的问题，在专利文献5中，为了使测量精度稳定，增加了使该光分路部的温度一定的机构，但构造变得复杂，因为需要温度控制机构所以价格变高，在实际使用上存在问题。

另一方面，提出了用其他的光纤接收来自光纤的射出光的方法(例如参考专利文献7～9)。根据该方法，即使不使用光分路元件也能测量光强度。

但是，在专利文献7和8中，为了接收光强度大的光，导光用的光纤使用多模光纤、或捆扎多根光纤作为光接收光纤，因此通过温度、光源波长的变化、对光纤的外压容易使光纤中的模式变化。该模式的变化导致测量精度低下，因此很难进行高精度的测量。

而且，在专利文献9中，为了接收光强度大的光，在测量部中使用透镜系统。因此，除了存在构造变得复杂，价格变高这样的问题以外，还存在由于外部环境(温度、震动等)容易引起测量精度低下的问题。

如上所述，在以上所述的现有技术中不能实现廉价且高精度地测量温度，使用该温度数据的温度补偿型光纤传感器。

专利文献1：日本特开昭60-50402号公报

专利文献2：日本特开平5-196528号公报

专利文献3：日本特开平9-5028号公报

专利文献4：日本特开2002-267557号公报

专利文献5：日本特开2002-372472号公报

专利文献6：日本特开平8-62080号公报

专利文献7：美国专利第5017772号说明书

专利文献8：美国专利第4479717号说明书

专利文献9：美国专利第6433350号说明书

发明内容

本发明是鉴于所述情况而做出的，目的在于提供一种能廉价且高精度地测量温度的光纤式温度计，以及使用该温度计补偿由温度变化引起的测量误差，能够进行高精度的测量的温度补偿型光纤传感器。

为了达到所述目的，本发明提供的光纤式温度计包括：一根光发送用光纤，其用于将来自光源的光传送到测量部；两根光接收用光纤，其用于将由配置于测量部的反射镜的反射面所反射的光分别传送到两个光接收部；以及运算处理电路，其根据来自两个光接收部的电信号之比计算测量部的温度，其中，与反射面对置的三根光纤的端面被固定，以使光纤长度方向与反射面的法线所成的角度θ是非零度，两根光接收用光纤平行，光发送用光纤和光接收用光纤的固定角度以反射面的法线为基准对称，并且所述各光纤在使用的波长下是单模的。

优选所述角度θ是8°以上