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技術解説 DTSの原理

DTSは光ファイバー素材の物理的特性を利用して、光ファイバ自身の温度分布を測定します。
センサーは一般的な通信用光ファイバーを使用し、温度測定のための加工や機器類は不要です。

基本構成

  • DTSの基本構成要素はレーザー光源、波長分離フィルタ、光検出器および信号処理回路です。
  • 光ファイバにレーザーパルスを入射すると、パルスの進行に沿って各種散乱光が発生します。
  • 散乱光はその一部が後方散乱光として逆方向に戻り、波長分離フィルタを経由して時系列的に検出されます。

測定原理

  • 光ファイバの光路上で発生する代表的な散乱光はレーリー(*1)、ブリルアン(*2)、ラマン(*3)の3種類です
    *1: Rayleigh Scattering
    *2: Brillouin Scattering
    *3: Raman Scattering
  • DTSでは上記散乱光の中で特に温度感受性の高いラマン散乱光を利用して温度を測定します
  • ラマン散乱光は反ストークス/ストークスの両方に発生しますが、反ストークス側の方が温度感受性が高く、両者の強度比からその地点の温度が求められます
  • 散乱光強度を時系列的に測定することにより、距離方向の温度分布が求められます
  • 各パルス毎に光ファイバ全長の温度分布が得られますが、実際の装置では繰返し測定して測定精度を高めています

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