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光ファイバーセンサー

光ファイバーセンサー

光ファイバーセンサー装置

通信市場でOKIが長年取り組んできた高速光通信技術を活かした独自方式により、多地点での温度・歪みのリアルタイム分布測定を、従来方式比で最大1000倍の速度で計測できます。

製造ラインや工場内の温度監視、橋梁や道路などの社会インフラ監視などにおいて、長距離・広範囲でのリアルタイムセンシングに適用できます。

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光ファイバーセンサーとは

センサーヘッドに光ファイバーを使用したセンサーです。敷設した光ファイバーに沿って連続的な分布情報(温度・歪み)を測定することが可能です。

光ファイバー全般の主な特長は、以下の通りです。

  • 細径で軽量なため、施工しやすい
  • 電気部品を含まないため故障率が低く、メンテナンスフリーで長期間使用可能
  • 電源供給が不要で、落雷や電磁誘導の影響を受けずに計測可能
  • 防爆対策が必要な環境でも利用可能
  • 高温・低温などの厳しい環境にも設置可能

点型センサーとは異なり、光ファイバーに沿った線/面での多点同時測定が可能になります。点型センサーを用いて多点計測する場合、点型センサーとデータロガーを複数設置する必要があるため、導入コストも高く、システム構成や配線が複雑化してしまいます。また多くの点型センサーは電気式であるため、センサーの寿命や耐環境性が問題となることも多くあります。

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OKI独自の新技術「SDH-BOTDR方式」

従来の「BOTDR(※1)」は、光ファイバーに光パルスを入射したときに発生する後方散乱光の1つである「ブリルアン散乱光」の周波数が温度や歪みに比例して変化するという特性を利用することで、光ファイバーに沿った連続的な温度・歪みを計測することができる方式です。この方式では、周波数解析などの大量な計算処理を実施するため、計測に時間がかかるという課題があります。

OKIの新技術「SDH-BOTDR(特許出願中)(※2)」は、ブリルアン散乱光のわずかな変化を周波数変位ではなく、簡単な位相差で捉える独自アルゴリズムを開発し、リアルタイム高速測定を実現しています。

「SDH-BOTDR」方式の主な特長は、以下の通りです。

  • 光ファイバーにより最大10kmでの長距離・広範囲計測が可能
  • 温度と歪みを1秒未満でリアルタイムに測定し、素早く変化点の特定が可能(BODTR方式は十秒~数分であり、それに比べ最大1000倍の高速計測可能)

光ファイバーセンサー装置による測定イメージ

  • ※1 BOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectometry):ブリルアン光時間領域反射測定法
  • ※2 SDH-BOTDR(Self Delayed Heterodyne - Brillouin Optical Time Domain Reflectometry):自己遅延ヘテロダインブリルアン時間領域反射法

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システム構成

光ファイバーセンサー評価キットは光ファイバーセンサー装置と、計測ソフトウエアを搭載した制御用PCで構成されます。光ファイバーは用途(測定対象となる温度測定範囲)に合わせて別途手配が必要です。

システム構成

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応用例

製造ライン
  • 大型製造装置の内部温度分布測定による品質管理や製品のトレーサビリティ管理
  • 工場内の温度分布測定を空調管理に活用することによる省エネ
防災
  • 大型プラントや倉庫の火災・異常温度の位置検知による防火対策
社会インフラ
  • 橋梁の歪みやワイヤーロープの歪み・断線などの監視

応用例:製造/防災/社会インフラ

  • 光ファイバーは用途に応じて選定

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