記憶機能を有する特殊プラスチック光ファイバを用いた分布型温度測定の実現

利用具有记忆功能的特种塑料光纤实现分布式测温

基本信息

批准号：
15J11445
负责人：
皆川和成
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

歪と温度が同時に変化する環境において、プラスチック光ファイバ（POF）中のブリルアン散乱光に対する歪・温度依存性の解明を進めた。まず、POFの材質から受ける影響を抑制し、POFの歪と温度を同時に変化させながらブリルアン散乱光のスペクトル（BGS）の歪・温度依存性を実測する方法を構築した。そして、BGSの歪・温度依存性を、ブリルアン周波数シフト（BFS；ブリルアン散乱光とそれを発生させた入射光との周波数の差）と、BGSのピークの高さ（以降BGS heightと呼ぶ）の観点から解析し、以下を示した。POF中では、ブリルアン散乱光の温度依存性は歪から、ブリルアン散乱特性の歪依存性は温度から影響を受けることを示した。特に、BFSについては、温度感度がPOFの歪に応じて変化し、歪感度がPOFの温度に応じて変化することを明らかにした。これらの感度の変化率は-1.5 MHz/(℃・%)にもなり得る。よって、歪が温度感度に与える影響と温度が歪感度に与える影響は無視できない。このことから、BFSを利用した歪・温度測定（ブリルアン散乱光を利用した歪・温度測定の最も基本的な形）において、歪を測定する際は温度に応じて、温度を測定する場合は歪に応じて感度の値を選択しなければ、BFSの値から歪や温度を正確に逆算することが不可能となることを示した。加えて、歪と温度が同時に変化する環境でBFSからPOFの歪や温度を逆算する際に必要となる関係式を、実験的に導出することを試みた。また、予め13～16%の歪を与えたPOFを、歪を与えていない同種のPOFとともに敷設することで、本来歪と温度の両方に反応するブリルアン散乱光から歪と温度の情報を分離できる可能性を示した。BGS heightに関して、これを用いての正確な歪・温度測定は難しいことを示した。

我们在阐明应变和温度同时变化的环境中塑料光纤 (POF) 中布里渊散射光的应变和温度依赖性方面取得了进展。首先，我们构建了一种方法来测量布里渊散射光谱 (BGS) 的应变/温度依赖性，同时改变 POF 的应变和温度，同时抑制 POF 材料的影响。然后，我们通过布里渊频移（BFS；布里渊散射光与产生布里渊散射光的入射光之间的频率差）和BGS峰的高度（以下简称BGS高度）计算了BGS的应变/温度依赖性从这个角度分析了以下几点。在POF中，我们表明布里渊散射光的温度依赖性受到应变的影响，并且布里渊散射特性的应变依赖性也受到温度的影响。特别是，对于 BFS，我们阐明了温度灵敏度根据 POF 的应变而变化，应变灵敏度根据 POF 的温度而变化。这些灵敏度的变化率可高达-1.5 MHz/(℃·%)。因此，应变对温度敏感性的影响以及温度对应变敏感性的影响均不可忽视。因此，在使用 BFS（使用布里渊散射光的应变/温度测量的最基本形式）进行应变/温度测量时，当测量应变时，它取决于温度，当测量温度时，它取决于应变/温度测量结果表明，除非根据BFS值选择灵敏度值，否则不可能从BFS值准确反算应变和温度。此外，我们尝试通过实验导出在应变和温度同时变化的环境中从 BFS 反算 POF 应变和温度所需的关系表达式。此外，通过将预先施加了13%～16%应变的POF与未施加应变的同类型POF一起安装，可以从布里渊散射光中分离出应变和温度信息，它最初对应变和温度都有反应，这表明了这种可能性。关于 BGS 高度，我们表明很难用它来准确测量应变和温度。