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JP2013148373A - Distribution type temperature sensor - Google Patents

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JP2013148373A
JP2013148373A JP2012007059A JP2012007059A JP2013148373A JP 2013148373 A JP2013148373 A JP 2013148373A JP 2012007059 A JP2012007059 A JP 2012007059A JP 2012007059 A JP2012007059 A JP 2012007059A JP 2013148373 A JP2013148373 A JP 2013148373A
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Japan
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temperature
electrode
sensing element
temperature sensor
temperature sensing
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JP2012007059A
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Japanese (ja)
Inventor
Tokichika Inose
世親 猪瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hakko Electric Co Ltd
Original Assignee
Hakko Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hakko Electric Co Ltd filed Critical Hakko Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a distribution type temperature sensor which can be manufactured at a low cost.SOLUTION: A distribution type temperature sensor 1a includes a temperature-sensing element 2a cylindrically formed to allow a conductive liquid 3a to be charged thereto and electrical resistivity of which varies depending on temperature, a first electrode 67 electrically connected to one end of the temperature-sensing element 2a and a second electrode 68 electrically connected to the other end of the temperature-sensing element 2a as an approximate configuration. The distribution type temperature sensor 1a further includes a measurement part 71 for measuring a temperature in a one-dimensional direction between the first electrode 67 and the second electrode 68 corresponding to a position of the conductive liquid 3a on the basis of the electrical resistivity measured through the first electrode 67 and the second electrode 68 as an approximate configuration.

Description

本発明は、分布型温度センサに関する。   The present invention relates to a distributed temperature sensor.

従来の技術として、光ファイバにパルス光を入射したときに発生するラマン散乱光を用いて光ファイバの長さ方向の温度分布を測定する温度分布測定器が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   As a conventional technique, there is known a temperature distribution measuring instrument that measures a temperature distribution in the length direction of an optical fiber using Raman scattered light generated when pulsed light enters an optical fiber (for example, Patent Document 1). reference.).

このラマン散乱光には、光パルスの波長に対して短い波長側に発生し、温度依存性が高いアンチストークス光と、長い波長側に発生し、温度依存性が低いストークス光と、が含まれている。従って、その強度比は、温度変化に比例して変化する。温度分布測定器は、この強度比に基づいて測定対象物の温度分布を測定する。   This Raman scattered light includes anti-Stokes light that is generated on the short wavelength side with respect to the wavelength of the light pulse and has high temperature dependence, and Stokes light that is generated on the long wavelength side and has low temperature dependence. ing. Therefore, the intensity ratio changes in proportion to the temperature change. The temperature distribution measuring device measures the temperature distribution of the measurement object based on this intensity ratio.

特開2011−242142号公報JP 2011-242142 A

しかし、従来の温度分布測定器は、ラマン散乱光が微弱であることから、測定誤差が生じ易く、その誤差を減らすため、処理能力が高いマイクロコンピュータ等を用いて構成されるので、高コストである。   However, since the conventional temperature distribution measuring instrument is weak in Raman scattered light, measurement errors are likely to occur, and in order to reduce the errors, it is configured using a microcomputer having a high processing capacity. is there.

従って、本発明の目的は、低コストで製造することができる分布型温度センサを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a distributed temperature sensor that can be manufactured at low cost.

本発明の一態様は、導電液が入れられるように筒状に形成され、温度によって電気抵抗率が変化する感温体と、感温体の一方端に電気的に接続された第1の電極と、感温体の他方端に電気的に接続された第2の電極と、を備えた分布型温度センサを提供する。   According to one embodiment of the present invention, a temperature sensing element which is formed in a cylindrical shape so that a conductive liquid can be put therein and whose electric resistivity changes with temperature, and a first electrode which is electrically connected to one end of the temperature sensing element And a second electrode electrically connected to the other end of the temperature sensing element.

本発明によれば、低コストで製造することができる。   According to this invention, it can manufacture at low cost.

図1(a)は、実施の形態に係る分布温度センサの長手方向の断面図であり、(b)は、図1(a)のI(b)-I(b)線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。FIG. 1A is a longitudinal sectional view of a distributed temperature sensor according to an embodiment, and FIG. 1B is a sectional view taken along line I (b) -I (b) in FIG. It is sectional drawing seen from the arrow direction. 図2(a)は、実施の形態に係る分布型温度センサの感温体の温度依存性を確認するための実験装置に関する模式図であり、(b)は、感温体の温度と電気抵抗の関係を示すグラフである。Fig.2 (a) is a schematic diagram regarding the experimental apparatus for confirming the temperature dependence of the temperature sensing body of the distributed temperature sensor which concerns on embodiment, (b) is the temperature and electrical resistance of a temperature sensing body. It is a graph which shows the relationship. 図3(a)は、本実施の形態に係る感温体の温度依存性を実験するための実験装置の概略図であり、(b)は、図3(a)のIII(b)-III(b)線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。FIG. 3A is a schematic diagram of an experimental apparatus for experimenting the temperature dependence of the temperature sensing element according to the present embodiment, and FIG. 3B is a schematic view of III (b) -III in FIG. (B) It is sectional drawing which looked at the cross section cut | disconnected by the line from the arrow direction. 図4(a)は、本実施の形態に係る実験装置のブロック図であり、(b)は、測定回路の回路図である。FIG. 4A is a block diagram of the experimental apparatus according to the present embodiment, and FIG. 4B is a circuit diagram of the measurement circuit. 図5(a)は、実施の形態に係る分布型温度センサの電気抵抗を測定した結果のグラフであり、(b)は、図5(a)の抵抗値を移動平均し、数値微分した結果を示すグラフである。FIG. 5A is a graph showing a result of measuring the electrical resistance of the distributed temperature sensor according to the embodiment, and FIG. 5B is a result of moving and numerically differentiating the resistance value of FIG. 5A. It is a graph which shows. 図6(a)は、実施の形態に係る凍結させた感温体の温度変化を示すグラフであり、(b)は、変形例に係る測定回路のブロック図である。FIG. 6A is a graph showing a temperature change of the frozen temperature sensor according to the embodiment, and FIG. 6B is a block diagram of a measurement circuit according to a modification.

[実施の形態]
(実施の形態の要約)
実施の形態に係る分布型温度センサは、導電液が入れられるように筒状に形成され、温度によって電気抵抗率が変化する感温体と、感温体の一方端に電気的に接続された第1の電極と、感温体の他方端に電気的に接続された第2の電極と、を備える。
[Embodiment]
(Summary of embodiment)
The distributed temperature sensor according to the embodiment is formed in a cylindrical shape so that a conductive liquid can be put therein, and is electrically connected to one end of the temperature sensing element whose electric resistivity changes depending on the temperature. A first electrode and a second electrode electrically connected to the other end of the temperature sensing element.

(分布型温度センサの動作原理)
図1(a)は、実施の形態に係る分布温度センサの長手方向の断面図であり、(b)は、図1(a)のI(b)-I(b)線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。なお、実施の形態に係る各図において、部品と部品との比率は、実際の比率とは異なる場合がある。
(Operation principle of distributed temperature sensor)
FIG. 1A is a longitudinal sectional view of a distributed temperature sensor according to an embodiment, and FIG. 1B is a sectional view taken along line I (b) -I (b) in FIG. It is sectional drawing seen from the arrow direction. In each drawing according to the embodiment, the ratio between parts may differ from the actual ratio.

分布型温度センサ(DTS:Distributed Temperature Sensor)は、線状のセンサ内部の温度情報をセンサ各部に沿って一次元的に取得することができる温度センサである。この分布型温度センサは、線状であるため、対象物に敷設することにより、広がりを持った空間の温度分布を測定することが可能となる。   A distributed temperature sensor (DTS) is a temperature sensor that can acquire temperature information inside a linear sensor one-dimensionally along each part of the sensor. Since this distributed temperature sensor is linear, it is possible to measure the temperature distribution in a wide space by laying it on the object.

分布型温度センサ1は、例えば、図1(a)及び(b)に示すように、導電液3が入れられるように筒状に形成された感温体2と、を備える。   For example, as shown in FIGS. 1A and 1B, the distributed temperature sensor 1 includes a temperature sensing body 2 formed in a cylindrical shape so that the conductive liquid 3 can be placed therein.

この感温体2は、電流を流すことができ、その電気抵抗率は、位置xについてρ(x)で与えられるものとする。   The temperature sensing element 2 can pass an electric current, and its electrical resistivity is given by ρ (x) for the position x.

また導電液3の電気抵抗率は、ρ(x)に比べ十分小さいとし、導電液3が位置lから位置Lにあるとき、感温体2の両端の電気抵抗は、次式で近似することができる。

Figure 2013148373

ここで、rは、図1(b)に示すように、感温体2の内径であり、rは、感温体2の外径である。 The electrical resistivity of the conductive liquid 3 is sufficiently smaller than ρ (x), and when the conductive liquid 3 is located from the position 1 to the position L, the electrical resistance at both ends of the temperature sensing element 2 is approximated by the following equation. Can do.
Figure 2013148373

Here, r 1 is the inner diameter of the temperature sensing element 2 and r 2 is the outer diameter of the temperature sensing element 2 as shown in FIG.

また感温体2は、例えば、導電液3が速度vで感温体2の貫通孔20内に注入されるとき、各点xにおける感温体2の電気抵抗率は、次式で表すことができる。

Figure 2013148373
従って、電気抵抗率が温度により変化する材料を感温体2に用いることにより、感温体2に沿った温度分布を測定することができる。 For example, when the conductive liquid 3 is injected into the through-hole 20 of the temperature sensing body 2 at a speed v, the temperature sensing element 2 represents the electrical resistivity of the temperature sensing element 2 at each point x by the following equation. Can do.
Figure 2013148373
Therefore, the temperature distribution along the temperature sensing element 2 can be measured by using a material whose electrical resistivity varies with temperature for the temperature sensing element 2.

(電気抵抗率の温度依存性の確認)
図2(a)は、実施の形態に係る分布型温度センサの感温体の温度依存性を確認するための実験装置に関する模式図であり、(b)は、感温体の温度と電気抵抗の関係を示すグラフである。
(Confirmation of temperature dependence of electrical resistivity)
Fig.2 (a) is a schematic diagram regarding the experimental apparatus for confirming the temperature dependence of the temperature sensing body of the distributed temperature sensor which concerns on embodiment, (b) is the temperature and electrical resistance of a temperature sensing body. It is a graph which shows the relationship.

実験装置4は、例えば、図2(a)に示すように、水41が入れられた容器40と、水41の温度を上昇させるためのヒータ42と、ヒータ42に電力を供給する電源43と、感温体21が入れられた試験管44と、感温体21に挿入された第1の電極46及び第2の電極47と、感温体21の温度を測定する温度センサ48と、を備えて概略構成されている。   For example, as shown in FIG. 2A, the experimental apparatus 4 includes a container 40 in which water 41 is placed, a heater 42 for raising the temperature of the water 41, and a power supply 43 that supplies power to the heater 42. A test tube 44 in which the temperature sensing element 21 is placed, a first electrode 46 and a second electrode 47 inserted in the temperature sensing element 21, and a temperature sensor 48 for measuring the temperature of the temperature sensing element 21. In general, it is structured.

ヒータ42は、炭素皮膜抵抗を用いた。   As the heater 42, a carbon film resistor was used.

また第1の電極46及び第2の電極47は、電源49(ケンウッド社製AG−203A)と電気的に接続されている。また、第1の電極46及び第2の電極47に流れる電流は、電流計50(Agilent社製34401A)で測定され、第1の電極46及び第2の電極47間の電圧は、電圧計51(Agilent社製34401A)で測定された。なお、第1の電極46及び第2の電極47は、直径が約1mmの銅線を用いて形成されている。   The first electrode 46 and the second electrode 47 are electrically connected to a power source 49 (AG-203A manufactured by Kenwood). Further, the current flowing through the first electrode 46 and the second electrode 47 is measured by an ammeter 50 (Agilent 34401A), and the voltage between the first electrode 46 and the second electrode 47 is measured by a voltmeter 51. (Agilent 34401A). The first electrode 46 and the second electrode 47 are formed using a copper wire having a diameter of about 1 mm.

この温度センサ48(ナショナルセミコンダクター社製LM35DZ)は、例えば、データロガー(横河電機社製OR1400)に電気的に接続されている。このデータロガーは、例えば、温度センサ48から出力される温度情報に基づいて感温体21の温度を算出する。   The temperature sensor 48 (LM35DZ manufactured by National Semiconductor) is electrically connected to, for example, a data logger (OR1400 manufactured by Yokogawa Electric Corporation). For example, the data logger calculates the temperature of the temperature sensing body 21 based on temperature information output from the temperature sensor 48.

本実験では、寒天でゲル化させた食塩水(NaCl溶液)を分布型温度センサの感温体21として使用している。   In this experiment, saline solution (NaCl solution) gelled with agar is used as the temperature sensor 21 of the distributed temperature sensor.

7.11352wt%のKCl溶液の電気抵抗率は、0〜25℃の範囲の温度に対し、概ね線形に変化し、その温度係数は、−1.6%/℃であることが知られている。   It is known that the electrical resistivity of a 7.1352 wt% KCl solution varies approximately linearly with respect to temperatures in the range of 0-25 ° C., and its temperature coefficient is −1.6% / ° C. .

NaCl溶液とKCl溶液の化学的な類似性から、食塩水の電気抵抗率と温度係数は、KCl溶液のそれと同様の特性が得られることが望ましい。そこで、本実験では、電気抵抗率の温度依存性を確認することとした。   Because of the chemical similarity between the NaCl solution and the KCl solution, it is desirable that the electrical resistivity and temperature coefficient of the saline solution have characteristics similar to those of the KCl solution. Therefore, in this experiment, it was decided to confirm the temperature dependence of the electrical resistivity.

感温体21は、5wt%のNaCl溶液と、形状を保持するために用いられる3wt%の寒天と、で構成するポリマーとした。   The temperature sensing element 21 was a polymer composed of a 5 wt% NaCl solution and 3 wt% agar used to maintain the shape.

この感温体21は、NaCl溶液を試験管に注入し、湯煎で寒天を溶解させた後、室温(28℃)に戻してゲル化させることにより作製された。   The temperature sensing element 21 was produced by injecting a NaCl solution into a test tube, dissolving the agar with a hot water bath, and returning to room temperature (28 ° C.) for gelation.

第1の電極46、第2の電極47及び温度センサ48は、試験管44の蓋45に設けられた孔に挿入された後、感温体21がゲル化する前に、感温体21に挿入された。   The first electrode 46, the second electrode 47, and the temperature sensor 48 are inserted into the hole provided in the lid 45 of the test tube 44 and then the temperature sensing body 21 is gelled before the temperature sensing body 21 is gelled. Inserted.

本実験では、図2(a)に示す電源43からヒータ42に電力を供給し、温度センサ48から得られる温度情報に基づいて感温体21の温度が45℃程度になったところで電力の供給を停止し、自然放冷により感温体21の温度を変化させた。   In this experiment, electric power is supplied from the power source 43 shown in FIG. 2A to the heater 42, and electric power is supplied when the temperature of the temperature sensing body 21 reaches about 45 ° C. based on temperature information obtained from the temperature sensor 48. The temperature of the temperature sensing element 21 was changed by natural cooling.

ここで本実験では、NaClの電気分解を防ぐため、電源49は、交流電源とした。また電源49は、電源周波数が300Hzであり、その波形は正弦波である。   Here, in this experiment, the power source 49 was an AC power source to prevent electrolysis of NaCl. The power supply 49 has a power supply frequency of 300 Hz, and its waveform is a sine wave.

この実験装置4では、第1の電極46と第2の電極47との間の電気抵抗が、ポリマー、すなわち寒天でゲル化させた食塩水の電気抵抗率に比例するため、電気抵抗率の温度依存性を測定することができる。その測定の結果が図2(b)に示すグラフである。   In this experimental apparatus 4, the electrical resistance between the first electrode 46 and the second electrode 47 is proportional to the electrical resistivity of the polymer, that is, the saline solution gelled with agar. Dependencies can be measured. The result of the measurement is a graph shown in FIG.

本実験により、感温体21の電気抵抗の温度係数が、図2(b)に示すように、−1.3%/℃程度であることを確認することができた。つまり、感温体21の電気抵抗率は、感温体21がKCl溶液とは異なる電解質を有するNaCl溶液を用いて形成されたにも関わらず、感温体21の温度に伴い線形に変化することが確認できた。また、感温体21の電気抵抗の温度係数がKCl溶液の温度係数と概ね一致した。   From this experiment, it was confirmed that the temperature coefficient of the electric resistance of the temperature sensing element 21 was about −1.3% / ° C. as shown in FIG. That is, the electrical resistivity of the temperature sensing element 21 changes linearly with the temperature of the temperature sensing element 21 even though the temperature sensing element 21 is formed using an NaCl solution having an electrolyte different from that of the KCl solution. I was able to confirm. In addition, the temperature coefficient of the electric resistance of the temperature sensing element 21 substantially coincided with the temperature coefficient of the KCl solution.

次に説明する分布型温度センサの温度の測定実験では、分布型温度センサの一部分を0℃以下の低温とした。   In the temperature measurement experiment of the distributed temperature sensor described below, a part of the distributed temperature sensor was set to a low temperature of 0 ° C. or lower.

ここで寒天を用いて形成された上記のポリマーと同様に、豚肉に含まれる電解質が、電気抵抗率の温度依存性に関与することが知られている。   Here, it is known that the electrolyte contained in pork is involved in the temperature dependence of the electrical resistivity, similar to the polymer formed using agar.

豚肉は、常温領域(20℃)から低温領域(−30℃)まで、温度の低下と共に導電率が単調に減少する。すなわち、温度が決まれば電気抵抗率が決まることを示している。また、その逆も真であり、電気抵抗率から温度を求めることができる。   Pork has a monotonous decrease in electrical conductivity with a decrease in temperature from a normal temperature range (20 ° C.) to a low temperature range (−30 ° C.). That is, the electrical resistivity is determined if the temperature is determined. The reverse is also true, and the temperature can be determined from the electrical resistivity.

従って、本実験により、寒天を用いて形成された感温体21の電気抵抗率から温度を読み取ることができることが確認できた。   Therefore, this experiment confirmed that the temperature could be read from the electrical resistivity of the temperature sensing element 21 formed using agar.

(分布型温度センサの動作確認)
図3(a)は、本実施の形態に係る感温体の温度依存性を実験するための実験装置の概略図であり、(b)は、図3(a)のIII(b)-III(b)線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。図4(a)は、本実施の形態に係る実験装置のブロック図であり、(b)は、測定回路の回路図である。
(Operation check of distributed temperature sensor)
FIG. 3A is a schematic diagram of an experimental apparatus for experimenting the temperature dependence of the temperature sensing element according to the present embodiment, and FIG. 3B is a schematic view of III (b) -III in FIG. (B) It is sectional drawing which looked at the cross section cut | disconnected by the line from the arrow direction. FIG. 4A is a block diagram of the experimental apparatus according to the present embodiment, and FIG. 4B is a circuit diagram of the measurement circuit.

本実験における分布型温度センサ1aは、例えば、図3(a)及び(b)に示すように、導電液3aが入れられるように筒状に形成され、温度によって電気抵抗率が変化する感温体2aと、感温体2aの一方端に電気的に接続された第1の電極67と、感温体2aの他方端に電気的に接続された第2の電極68と、を備えて概略構成されている。   For example, as shown in FIGS. 3A and 3B, the distributed temperature sensor 1 a in this experiment is formed in a cylindrical shape so that the conductive liquid 3 a can be put therein, and the temperature sensitivity in which the electrical resistivity changes depending on the temperature. A body 2a, a first electrode 67 electrically connected to one end of the temperature sensing element 2a, and a second electrode 68 electrically connected to the other end of the temperature sensing element 2a. It is configured.

また、分布型温度センサ1aは、さらに、第1の電極67及び第2の電極68を介して測定された電気抵抗率に基づいて、導電液3aの位置に応じた第1の電極67と第2の電極68間の一次元方向の温度を測定する測定部71と、を備えて概略構成されている。   In addition, the distributed temperature sensor 1a further includes the first electrode 67 and the first electrode corresponding to the position of the conductive liquid 3a based on the electrical resistivity measured through the first electrode 67 and the second electrode 68. And a measuring unit 71 that measures the temperature in a one-dimensional direction between the two electrodes 68.

この感温体2aは、導電性物質(例えば食塩水)を含有したポリマー(例えば寒天)を含んで構成される。また、感温体2aは、ポリマーを含有した多孔質体である。   The temperature sensing element 2a includes a polymer (eg, agar) containing a conductive material (eg, saline). The temperature sensing element 2a is a porous body containing a polymer.

この感温体2aは、図3(b)に示すように、多孔質体としてのスポンジ22と、ポリマー23と、を備えて概略構成されている。   As shown in FIG. 3 (b), the temperature sensing element 2 a is schematically configured to include a sponge 22 as a porous body and a polymer 23.

本実験では、上述した特性を確認された寒天を用いてなるポリマーをスポンジ22に含浸させて感温体2aとして分布型温度センサ1aを作製し、動作確認を行った。   In this experiment, the sponge 22 was impregnated with a polymer made of agar whose characteristics were confirmed as described above to produce the distributed temperature sensor 1a as the temperature sensing element 2a, and the operation was confirmed.

本実験に用いる分布型温度センサ1aのポリマー23は、上述したものと同一の配合の寒天液を作製し、溶融したままスポンジ22に含浸させることにより作製した。スポンジ22を用いたのは、寒天単体ではチューブの形状を作れないためである。スポンジ22は、連続気泡で、気泡の大きさが1mm程度のウレタン製のフィルタ用スポンジを用いた。   The polymer 23 of the distributed temperature sensor 1a used in this experiment was prepared by preparing an agar liquid having the same composition as described above and impregnating the sponge 22 while it was melted. The sponge 22 was used because the shape of the tube cannot be made with agar alone. The sponge 22 was a continuous filter, and a urethane filter sponge having a bubble size of about 1 mm was used.

このスポンジ22は、例えば、図3(b)に示すように、多孔質であり、ポリマー23が、孔に充填されるように構成されている。   The sponge 22 is porous, for example, as shown in FIG. 3B, and is configured so that the pores are filled with the polymer 23.

また作製された感温体2aの長さは、30cm程度であり、内径rは5mm程度であり、外径Rは10mm程度である。   The length of the produced temperature sensing element 2a is about 30 cm, the inner diameter r is about 5 mm, and the outer diameter R is about 10 mm.

図3(a)に示す第1の電極67及び第2の電極68は、寒天液を含浸させる前に裸線をねじってスポンジ22に密着させている。   The first electrode 67 and the second electrode 68 shown in FIG. 3A are in close contact with the sponge 22 by twisting bare wires before impregnating with the agar liquid.

また感温体2aの一端には、導電液3aがシリンダ65に充填された注射器64が接続されている。この注射器64のピストン66は、ポンプとしてのパーソナルコンピュータ用のスキャナ60のヘッド63に取り付けられている。   A syringe 64 in which the cylinder 65 is filled with the conductive liquid 3a is connected to one end of the temperature sensing element 2a. The piston 66 of the syringe 64 is attached to a head 63 of a scanner 60 for a personal computer as a pump.

このヘッド63は、例えば、図3(a)に示すように、筐体61に取り付けられたレール62に沿って、予め定められた速度(定速度)で駆動される。このヘッド63は、駆動用にステッピングモータを備えており、移動速度を高精度に決定できるため、本実験に適している。   For example, as shown in FIG. 3A, the head 63 is driven at a predetermined speed (constant speed) along a rail 62 attached to the housing 61. The head 63 includes a stepping motor for driving and can determine the moving speed with high accuracy, and is suitable for this experiment.

ヘッド63は、例えば、図4(a)に示すように、直流電源63a(Agilent社製E3630A)に接続され、直流電力が供給され駆動するように構成されている。   For example, as shown in FIG. 4A, the head 63 is connected to a DC power source 63a (E3630A manufactured by Agilent) and is configured to be supplied with DC power and driven.

また感温体2aは、第1の電極67及び第2の電極68を介して交流電源69(ケンウッド社製AG-203A)と接続され、交流電力が供給される。   The temperature sensing element 2a is connected to an AC power source 69 (AG-203A manufactured by Kenwood) via the first electrode 67 and the second electrode 68, and supplied with AC power.

感温体2aは、DC変換器70(タートル工業社製T-RM501-1)に電気的に接続され、DC変換器70は、測定部71(横河電機社製OR1400)に電気的に接続されている。なお、測定部71がDC変換器70を備える構成であっても良いし、直流電圧が出力される構成であれば、DC変換器70は省略可能である。   The temperature sensing element 2a is electrically connected to a DC converter 70 (T-RM501-1 manufactured by Turtle Industry Co., Ltd.), and the DC converter 70 is electrically connected to a measuring unit 71 (OR1400 manufactured by Yokogawa Electric Corporation). Has been. The measurement unit 71 may be configured to include the DC converter 70, or the DC converter 70 may be omitted as long as a DC voltage is output.

導電液3aには、飽和食塩水を使用した。飽和食塩水の電気伝導率は、不明であるが、溶解度は、35.9wt%であり寒天を用いたポリマーの5wt%に比べ十分大きいと考えられる。   A saturated saline solution was used as the conductive liquid 3a. The electrical conductivity of the saturated saline solution is unknown, but the solubility is 35.9 wt%, which is considered to be sufficiently larger than 5 wt% of the polymer using agar.

ここで温度を測定するための測定回路8は、例えば、図4(b)に示すように、直列に電気的に接続された感温体2aと電流検出抵抗80との電圧Vを電圧計81によって測定するように構成されている。また、測定回路8は、感温体2aと電流検出抵抗80の電圧を測定する電圧計82を備えている。 Here measuring circuit 8 for measuring the temperature in, for example, as shown in FIG. 4 (b), a voltmeter voltage V t of the temperature sensing element 2a and the current detection resistor 80 that are electrically connected in series 81 to measure. The measurement circuit 8 includes a voltmeter 82 that measures the voltage of the temperature sensing element 2 a and the current detection resistor 80.

交流電源69は、一方端が接地され、他方端が感温体2aに電気的に接続されている。交流電源69からの電源電圧は、200mV程度であり、電源周波数は、300Hzとなるように設定されている。この電源電圧の波形は、正弦波である。   The AC power supply 69 has one end grounded and the other end electrically connected to the temperature sensing element 2a. The power supply voltage from the AC power supply 69 is about 200 mV, and the power supply frequency is set to be 300 Hz. The waveform of the power supply voltage is a sine wave.

電流検出抵抗80は、炭素皮膜抵抗が用いられ、その抵抗値Rは、1kΩである。電流検出抵抗80は、一方端が接地され、他方端が感温体2aと電気的に接続されている。 Current detecting resistor 80, the carbon film resistor is used, the resistance value R s is 1 k [Omega. The current detection resistor 80 has one end grounded and the other end electrically connected to the temperature sensing element 2a.

また測定部71が、直流入力のみに対応しているため、交流電圧となる電圧Vは、DC変換器70により直流電圧に変換されて測定部71に入力する。 In addition, since the measurement unit 71 supports only DC input, the voltage V t that is an AC voltage is converted into a DC voltage by the DC converter 70 and input to the measurement unit 71.

また実験装置6は、ヘッド63の出力波形を測定開始信号(トリガ信号)として活用し、感温体2aに導電液3aが入り込む瞬間が、測定データの始点となるように構成されている。   The experimental apparatus 6 is configured such that the output waveform of the head 63 is used as a measurement start signal (trigger signal), and the moment when the conductive liquid 3a enters the temperature sensing element 2a is the starting point of measurement data.

本実験では、分布型温度センサ1aの温度センサとしての動作確認のため、感温体2aを2つの区間に分け、それぞれの区間で異なる温度が設定されるようにした。   In this experiment, in order to confirm the operation of the distributed temperature sensor 1a as a temperature sensor, the temperature sensing element 2a is divided into two sections, and different temperatures are set in each section.

この2つの区間の一方は、例えば、図3(a)に示すように、室温(20℃)に保つように設定された常温領域であり、他方は、エアダスターの低温を利用して表面に霜がつく程度に冷却して室温より低温となるように設定された低温領域である。なお、エアダスターとは、例えば、気体を放出し埃等を飛ばすエアゾールスプレーの一種である。   For example, as shown in FIG. 3A, one of the two sections is a room temperature region set to be kept at room temperature (20 ° C.), and the other is on the surface using the low temperature of the air duster. It is a low temperature region that is set to cool to the extent that it forms frost and to be cooler than room temperature. In addition, an air duster is a kind of aerosol spray which discharge | releases gas and blows off dust etc., for example.

図5(a)は、実施の形態に係る分布型温度センサの電気抵抗を測定した結果のグラフであり、(b)は、図5(a)の抵抗値を移動平均(前後500点で平均)し、数値微分した結果を示すグラフである。図5(a)は、縦軸が電気抵抗(Ω)であり、横軸が注入開始後の経過時間(s)である。図5(b)は、縦軸が任意単位となる温度であり、横軸が任意単位となる距離である。   FIG. 5A is a graph showing the result of measuring the electrical resistance of the distributed temperature sensor according to the embodiment, and FIG. 5B is a moving average (average of 500 points before and after the resistance value of FIG. 5A). It is a graph showing the result of numerical differentiation. In FIG. 5A, the vertical axis represents electric resistance (Ω), and the horizontal axis represents elapsed time (s) after the start of injection. In FIG. 5B, the vertical axis is the temperature in arbitrary units, and the horizontal axis is the distance in arbitrary units.

この実験装置6を用いて、分布型温度センサ1aの感温体2aの両端の電気抵抗Rを測定した結果、図5(a)に示すようなグラフが得られた。 Using this experimental device 6, a result of measuring the electrical resistance R t at both ends of the temperature sensing element 2a of the distributed temperature sensor 1a, a graph as shown in FIG. 5 (a) was obtained.

図5(a)に示すように、経過時間1.2秒付近までが常温領域であり、2.0秒付近までが低温領域である。2.0秒以降は、感温体2aが導電液3aで満たされ、注射器64が接続された一方端とは反対側の開放端から導電液3aが溢れている状態を示している。   As shown in FIG. 5 (a), the elapsed time up to about 1.2 seconds is the normal temperature region, and up to about 2.0 seconds is the low temperature region. After 2.0 seconds, the temperature sensing element 2a is filled with the conductive liquid 3a, and the conductive liquid 3a overflows from the open end opposite to the one end to which the syringe 64 is connected.

上述した式(2)より、図5(b)は、感温体2aの温度分布を反映したグラフを示している。このグラフから分かるように、常温領域と低温領域で値が2値に分かれており、エアダスターにより作り出した温度分布を分布型温度センサ1aで測定できていることが確認できる。   From the equation (2) described above, FIG. 5B shows a graph reflecting the temperature distribution of the temperature sensing element 2a. As can be seen from this graph, the value is divided into two values in the normal temperature region and the low temperature region, and it can be confirmed that the temperature distribution created by the air duster can be measured by the distributed temperature sensor 1a.

またグラフから常温領域と低温領域の境界で波形が緩やかに変化している様子が見られるが、これは作り出した温度分布が均一でないことによると考えられる。つまり、境界付近では、両者で熱の交換が行われるため、明確に2つの温度を分けることができないことが原因の一つとして考えられる。またエアダスターによって作り出された低温領域が、均一でないことも原因の一つと考えられる。   In addition, the graph shows that the waveform gradually changes at the boundary between the normal temperature region and the low temperature region, which is considered to be because the created temperature distribution is not uniform. That is, it is considered that one of the causes is that the two temperatures cannot be clearly separated because heat is exchanged between the two in the vicinity of the boundary. Another possible cause is that the low temperature region created by the air duster is not uniform.

(感温体の低温特性)
図6(a)は、実施の形態に係る凍結させた感温体の温度変化を示すグラフである。図6(a)は、縦軸が温度(℃)であり、横軸が時間(s)である。
(Low temperature characteristics of the temperature sensing element)
Fig.6 (a) is a graph which shows the temperature change of the frozen thermosensitive body which concerns on embodiment. In FIG. 6A, the vertical axis represents temperature (° C.) and the horizontal axis represents time (s).

ここでは、温度分布に不均一が生じた原因を調査するため、感温体2aの低温特性を調査した。   Here, in order to investigate the cause of the nonuniformity in the temperature distribution, the low temperature characteristics of the temperature sensing element 2a were investigated.

上記の実験において、エアダスターで感温体2aを冷却するときに、冷却しすぎた場合は、感温体2aの抵抗値が極めて大きい値を示し、測定が出来なかった。そのため、上記の実験では、抵抗値が測定に適する程度、つまり、電流検出抵抗80の抵抗値Rと感温体2aの抵抗値Rが同程度になるように冷却を行っていた。 In the above experiment, when the temperature sensing element 2a was cooled with an air duster, if the temperature sensing element 2a was overcooled, the resistance value of the temperature sensing element 2a showed a very large value, and measurement was not possible. Therefore, in the above experiment, the degree of resistance suitable for measurement, i.e., the resistance value R t of the resistance value R s and the temperature-sensitive body 2a of the current detection resistor 80 had to cool so that the same degree.

分布型温度センサ1aが、極めて大きい抵抗値を示す原因として、感温体2aの凍結が考えられる。そこで感温体の凍結温度を検証するため、実験を行った。   The freezing of the temperature sensing element 2a can be considered as a cause of the distribution type temperature sensor 1a exhibiting an extremely large resistance value. Therefore, an experiment was conducted to verify the freezing temperature of the temperature sensor.

この実験は、温度センサの表面に感温体を付着させ、エアダスターで出来る限り冷却を行った後、室温(20℃)による加熱を行って感温体の温度を変化させることで行われた。この実験では、感温体の温度変化の様子により凍結温度を推定した。   This experiment was performed by attaching a temperature sensing element to the surface of the temperature sensor, cooling as much as possible with an air duster, and then heating at room temperature (20 ° C.) to change the temperature of the temperature sensing element. . In this experiment, the freezing temperature was estimated from the state of temperature change of the temperature sensor.

図6(a)に示すように、−20℃付近に温度変化が平坦になる部分が見られる。   As shown in FIG. 6A, there is a portion where the temperature change becomes flat in the vicinity of −20 ° C.

ここで食塩水を冷却すると、流氷などに見られるように、水が先に凍結をはじめ、水のみでできている結晶が生成される(つまり氷ができる)。これは、氷の生成がこれ以上できなくなる点である共晶点まで続き、共晶点より冷却すると完全に固体となる。   Here, when the saline solution is cooled, as seen in drift ice, water begins to freeze first, and crystals made only of water are generated (that is, ice is formed). This continues up to the eutectic point where ice can no longer be produced, and becomes completely solid when cooled from the eutectic point.

食塩水の共晶点は、−21.1℃である。従って共晶点より低い温度では、相転移に伴う熱放出がないため、温度上昇は速くなる。   The eutectic point of the saline solution is −21.1 ° C. Therefore, at a temperature lower than the eutectic point, there is no heat release associated with the phase transition, so the temperature rises faster.

以上のことから、図6(a)に示すように、感温体においても同様に−20℃付近に共晶点が存在し、これ以下の温度では感温体は、完全に固体状になると考えられる。そのため、共晶点以下では、食塩(の水和物)と氷が別々に存在するため、電気が非常に流れにくい。   From the above, as shown in FIG. 6 (a), the temperature sensitive body also has a eutectic point in the vicinity of −20 ° C., and at temperatures below this temperature, the temperature sensitive body becomes completely solid. Conceivable. Therefore, below the eutectic point, since salt (hydrate) and ice exist separately, electricity hardly flows.

また図6(a)に示すように、エアダスターは、−50℃程度まで冷却が可能であることが分かる。従って、エアダスターを用いて冷却しすぎると、容易に感温体が共晶点以下となることが分かる。   Moreover, as shown to Fig.6 (a), it turns out that an air duster can be cooled to about -50 degreeC. Therefore, it can be seen that if the air duster is used for cooling too much, the temperature sensitive body easily falls below the eutectic point.

つまり、分布型温度センサ1aの感温体2aの抵抗値が極めて大きい値を示したのは、感温体2aが共晶点以下となったためと考えられる。一方、共晶点では相転移が起こるため、感温体2aは一定温度に保たれる。   In other words, the reason why the resistance value of the temperature sensing element 2a of the distributed temperature sensor 1a showed a very large value is considered that the temperature sensing element 2a became equal to or lower than the eutectic point. On the other hand, since the phase transition occurs at the eutectic point, the temperature sensing element 2a is kept at a constant temperature.

それとは逆に、共晶点以上では、相転移による温度維持は不可能であり、感温体2aの温度分布を均一とすることは難しい。図6(a)において波形が緩やかとなった原因として、温度分布が一定でなかったことが大きく寄与していると考えられる。   On the other hand, at the eutectic point or higher, the temperature cannot be maintained by phase transition, and it is difficult to make the temperature distribution of the temperature sensing element 2a uniform. It can be considered that the temperature distribution is not constant as a cause of the gentle waveform in FIG.

(変形例)
・感温体の変形例
変形例に係る感温体は、導電性物質を含有した高分子体から形成される。また、この高分子体は、例えば、温度が上がるに従って抵抗値が上がるポジティブサーミスタ特性を有する。
(Modification)
-Modification of temperature sensing element A temperature sensing element according to a modification is formed from a polymer containing a conductive substance. In addition, this polymer body has, for example, a positive thermistor characteristic in which the resistance value increases as the temperature increases.

上記では、感温体として、寒天に食塩水を含有させたポリマーをスポンジに含ませたもの等を用いたが、これらに限定されず、例えば、ポジティブサーミスタ特性を有する材料を用いて感温体を形成しても良い。ポジティブサーミスタ特性を有する材料としては、一例として、PTC(positive temperature coefficient)ポリマーが使用できる。   In the above, the temperature sensing body used is a sponge in which a polymer containing saline in agar is contained in a sponge, but is not limited thereto. For example, the temperature sensing body is made of a material having a positive thermistor characteristic. May be formed. As a material having positive thermistor characteristics, for example, a PTC (positive temperature coefficient) polymer can be used.

このPTCポリマーは、樹脂に導電性粉末(例えば、カーボンブラック)を混入して成型したもので、温度により電気抵抗率が増加するポジティブサーミスタ特性を有する。   This PTC polymer is formed by mixing a conductive powder (for example, carbon black) in a resin and has a positive thermistor characteristic in which the electrical resistivity increases with temperature.

PTCポリマーは、樹脂であるため、管状に成型したり曲げたりすることができ、分布型温度センサに好適である。   Since the PTC polymer is a resin, it can be molded or bent into a tubular shape and is suitable for a distributed temperature sensor.

・導電液の変形例
また上記の各実験では、導電液に飽和食塩水を用いたが、これに限定されず、例えば、イオン液体及び液体金属等が用いられても良い。
-Modification of conductive liquid In each of the above experiments, saturated saline was used as the conductive liquid. However, the present invention is not limited to this, and for example, an ionic liquid and a liquid metal may be used.

イオン液体としては、一例として、陽イオンが、ピリジン系、脂環族アミン系、脂肪族アミン系であり、これに組み合わせる陰イオンの種類を選択することで、多様な構造を合成することができる。組み合わせる陰イオンとしては、一例として、臭化物イオン及びトリフラート等のハロゲン系、テトラフェニルボレート等のホウ素系、ヘキサフルオロホスフェート等のリン系等である。   As an ionic liquid, for example, the cation is a pyridine type, an alicyclic amine type, or an aliphatic amine type, and various structures can be synthesized by selecting the type of anion to be combined therewith. . Examples of the anions to be combined include bromide ions and halogens such as triflate, borons such as tetraphenylborate, and phosphoruss such as hexafluorophosphate.

液体金属としては、一例として、常温で液体である水銀、低融点合金であるUアロイ等を用いることが可能である。   As an example of the liquid metal, mercury that is liquid at room temperature, U alloy that is a low melting point alloy, or the like can be used.

これらは、電気分解しないか、しにくい特性を持つ。そのため、直流で測定することが可能であり、より簡易な回路で測定可能になる。   These have properties that do not electrolyze or are difficult to do. Therefore, it is possible to measure with direct current, and it is possible to measure with a simpler circuit.

・測定回路の変形例
図6(b)は、変形例に係る測定回路のブロック図である。
Modification Example of Measurement Circuit FIG. 6B is a block diagram of a measurement circuit according to a modification example.

この変形例では、測定部71は、例えば、第1の電極67が接地され、第2の電極68が固定抵抗91に電気的に接続されているとき、バンドパスフィルタ9aを介して第2の電極68から出力された電圧Vに基づいて、導電液3aの位置に応じた第1の電極67と第2の電極68間の一次元方向の温度を測定するように構成されている。 In this modification, the measurement unit 71 includes, for example, the second electrode via the band-pass filter 9a when the first electrode 67 is grounded and the second electrode 68 is electrically connected to the fixed resistor 91. based on the voltage V t which is output from the electrode 68, it is configured to the first electrode 67 corresponding to the position of the conductive fluid 3a and measuring the temperature of the one-dimensional direction between the second electrode 68.

上記の実験では、原理検証のため、分布型温度センサの抵抗値を直接測定し、得られた抵抗値を数値処理により微分して温度情報を得た。測定する対象によっては、分布型温度センサは、上記の実験より距離精度が良く、また距離が長い測定器が必要となる場合がある。そこで、変形例として、必要とされる測定器のダイナミックレンジを節約する以下の測定回路9を提案する。   In the above experiment, for verification of the principle, the resistance value of the distributed temperature sensor was directly measured, and the obtained resistance value was differentiated by numerical processing to obtain temperature information. Depending on the object to be measured, the distributed temperature sensor may require a measuring instrument with better distance accuracy and longer distance than the above experiment. Therefore, as a modification, the following measurement circuit 9 that saves the required dynamic range of the measuring instrument is proposed.

測定回路9は、例えば、図6(b)に示すように、感温体2aと、直流電源90と、固定抵抗91と、抵抗92、コンデンサ93、オペアンプ94、抵抗95及びコンデンサ96からなるバンドパスフィルタ9aと、を備えて概略構成されている。   For example, as shown in FIG. 6B, the measurement circuit 9 is a band composed of a temperature sensing element 2a, a DC power source 90, a fixed resistor 91, a resistor 92, a capacitor 93, an operational amplifier 94, a resistor 95, and a capacitor 96. And a pass filter 9a.

直流電源90は、マイナス側が接地され、プラス側が固定抵抗91の一方端に電気的に接続されている。   In the DC power supply 90, the negative side is grounded, and the positive side is electrically connected to one end of the fixed resistor 91.

固定抵抗91は、他方端が感温体2aの一方端に電気的に接続されている。この固定抵抗91の抵抗値は、例えば、Rである。 The other end of the fixed resistor 91 is electrically connected to one end of the temperature sensing element 2a. The resistance value of the fixed resistor 91 is, for example, R M.

分布型温度センサ1aの感温体2aは、他方端が接地されている。固定抵抗91と感温体2aの間には、バンドパスフィルタ9aの抵抗92の一方端が電気的に接続されている。   The other end of the temperature sensing element 2a of the distributed temperature sensor 1a is grounded. Between the fixed resistor 91 and the temperature sensing element 2a, one end of the resistor 92 of the band pass filter 9a is electrically connected.

抵抗92の他方端は、コンデンサ93の一方電極に電気的に接続されている。また抵抗92の抵抗値は、例えば、Rである。 The other end of the resistor 92 is electrically connected to one electrode of the capacitor 93. The resistance value of the resistor 92 is, for example, R 1.

コンデンサ93の他方電極は、オペアンプ94の反転入力端子と電気的に接続されている。またコンデンサ93の容量は、例えば、Cである。 The other electrode of the capacitor 93 is electrically connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 94. The capacitance of the capacitor 93 is, for example, C 1.

オペアンプ94の非反転入力端子は、接地されている。このオペアンプ94の出力端子からは、出力電圧Voutが出力される。 The non-inverting input terminal of the operational amplifier 94 is grounded. The output voltage V out is output from the output terminal of the operational amplifier 94.

抵抗95の一方端は、オペアンプ94の反転入力端子に電気的に接続され、他方端は、オペアンプ94の出力端子に電気的に接続されている。また抵抗95の抵抗値は、例えば、Rである。 One end of the resistor 95 is electrically connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 94, and the other end is electrically connected to the output terminal of the operational amplifier 94. The resistance value of the resistor 95 is, for example, R 2.

コンデンサ96の一方端は、オペアンプ94の反転入力端子に電気的に接続され、他方端は、オペアンプ94の出力端子に電気的に接続されている。またコンデンサ93の容量は、例えば、Cである。 One end of the capacitor 96 is electrically connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 94, and the other end is electrically connected to the output terminal of the operational amplifier 94. The capacitance of the capacitor 93 is, for example, C 2.

ここで、分布型温度センサ1aの感温体2aの両端の電圧がVであるとき、次の式が成り立つ。

Figure 2013148373

この式(3)より、抵抗値R<<Rであるとき、次の式が成り立つ。
Figure 2013148373

式(4)は、微分項以外は定数項(R/V)となっているため、分布型温度センサ1aの感温体2aの抵抗値Rの変化によりレンジが大きく変化することはない。従って、この測定回路9から出力される出力電圧Voutを測定する測定器に必要なダイナミックレンジは、∂R/∂tが取りうる値の範囲のみ、つまり温度変化の幅のみである。 Here, when the voltage across the temperature sensing element 2a of the distributed temperature sensor 1a is V t, the following equation holds.
Figure 2013148373

From this equation (3), when the resistance value is R t << R M, the following equation holds.
Figure 2013148373

Since the expression (4) is a constant term (R M / V s ) other than the differential term, the range greatly changes due to the change of the resistance value R t of the temperature sensing element 2 a of the distributed temperature sensor 1 a. Absent. Therefore, the dynamic range necessary for the measuring instrument that measures the output voltage Vout output from the measuring circuit 9 is only the range of values that can be taken by ∂R t / ∂t, that is, only the width of the temperature change.

また、図6(b)に示すように、抵抗92以降の回路は、微分回路であり、抵抗値と容量を適切に選ぶことにより、次の式が成り立つ。

Figure 2013148373

この測定回路9は、高周波領域では積分回路となり、ノイズを抑制する。従って、測定回路9の全体の入出力特性は、次の式で表すことができる。
Figure 2013148373
As shown in FIG. 6B, the circuit after the resistor 92 is a differentiating circuit, and the following equation is established by appropriately selecting the resistance value and the capacitance.
Figure 2013148373

The measurement circuit 9 becomes an integration circuit in a high frequency region and suppresses noise. Therefore, the entire input / output characteristic of the measurement circuit 9 can be expressed by the following equation.
Figure 2013148373

・温度測定以外の用途
実施の形態に係る分布型温度センサは、測定対象となる物理量と電気抵抗率に関係があればよいため、温度測定の他に、大変幅広い種類の分布型温度センサを構成することができる。例えば、感温部がスポンジである場合、付着した水分により電気抵抗率が変化するため、漏水検知センサを構成できる。その他には、腐食検知センサや湿度分布センサなどへの応用が考えられる。
・ Applications other than temperature measurement Since the distributed temperature sensor according to the embodiment only needs to be related to the physical quantity to be measured and the electrical resistivity, a wide variety of distributed temperature sensors are configured in addition to temperature measurement. can do. For example, when the temperature sensitive part is a sponge, the electrical resistivity changes due to the attached moisture, and thus a water leakage detection sensor can be configured. In addition, the application to a corrosion detection sensor, a humidity distribution sensor, etc. can be considered.

(実施の形態の効果)
本実施の形態に係る分布型温度センサは、筒状に形成された感温体の貫通孔に導電液を注入した状態で測定された感温体の電気抵抗率から一次元方向の温度分布を測定することができるので、構成が簡単となり、低コストで製造することができる。
(Effect of embodiment)
The distributed temperature sensor according to the present embodiment calculates the temperature distribution in the one-dimensional direction from the electrical resistivity of the temperature sensing element measured with the conductive liquid injected into the through hole of the temperature sensing element formed in a cylindrical shape. Since it can be measured, the configuration is simple, and it can be manufactured at low cost.

またこの分布型温度センサは、感温体の抵抗を測定する装置等が、例えば、光ファイバ内を散乱する微弱なラマン散乱光からストークス光とアンチストークス光を分離するような装置と比べて、高度な処理を必要としないので、低コストで製造することができる。   In addition, this distributed temperature sensor is a device that measures the resistance of a temperature sensor, for example, compared to a device that separates Stokes light and anti-Stokes light from weak Raman scattered light that scatters in an optical fiber, for example. Since advanced processing is not required, it can be manufactured at low cost.

さらに本実施の形態に係る分布型温度センサは、電気抵抗率と温度がほぼ線形の関係にあり、またノイズの除去、及び外的な要因等による測定誤差の修正に高度な処理を行う必要がなく、低コストで製造することができる。従って、分布型温度センサは、構成が簡単であり、また測定対象が電気抵抗率であることから、故障箇所の確定、測定精度の向上等を容易に行うことができる。   Furthermore, the distributed temperature sensor according to the present embodiment has a substantially linear relationship between the electrical resistivity and the temperature, and it is necessary to perform advanced processing for removing noise and correcting measurement errors due to external factors. And can be manufactured at low cost. Therefore, the distributed temperature sensor has a simple configuration and the measurement target is electrical resistivity, so that it is possible to easily determine a fault location and improve measurement accuracy.

なお、本実施の形態では、感温体は、ネガティブサーミスタ特性を有していたが、これに限定されず、用途に応じてポジティブサーミスタ特性を有する構成としても良い。   In the present embodiment, the temperature sensing element has a negative thermistor characteristic. However, the temperature sensing element is not limited to this and may have a positive thermistor characteristic depending on the application.

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   As mentioned above, although some embodiment and modification of this invention were demonstrated, these embodiment and modification are only examples, and do not limit the invention based on a claim. These novel embodiments and modifications can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the scope of the present invention. In addition, not all combinations of features described in these embodiments and modifications are necessarily essential to the means for solving the problems of the invention. Furthermore, these embodiments and modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1、1a…分布型温度センサ、2、2a…感温体、3、3a…導電液、4、6…実験装置、8、9…測定回路、9a…バンドパスフィルタ、20…貫通孔、21…感温体、22…スポンジ、23…ポリマー、24…貫通孔、40…容器、41…水、42…ヒータ、43…電源、44…試験管、45…蓋、46…第1の電極、47…第2の電極、48…温度センサ、49…電源、50…電流計、51…電圧計、60…スキャナ、61…筐体、62…レール、63…ヘッド、63a…直流電源、64…注射器、65…シリンダ、66…ピストン、67…第1の電極、68…第2の電極、69…交流電源、70…DC変換器、71…測定部、80…電流検出抵抗、81、82…電圧計、90…直流電源、91…固定抵抗、92…抵抗、93…コンデンサ、94…オペアンプ、95…抵抗、96…コンデンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a ... Distributed temperature sensor 2, 2a ... Temperature sensor 3, 3a ... Conductive liquid 4, 6, ... Experimental apparatus, 8, 9 ... Measurement circuit, 9a ... Band pass filter, 20 ... Through-hole, 21 DESCRIPTION OF SYMBOLS Temperature sensor, 22 ... Sponge, 23 ... Polymer, 24 ... Through-hole, 40 ... Container, 41 ... Water, 42 ... Heater, 43 ... Power source, 44 ... Test tube, 45 ... Lid, 46 ... First electrode, 47 ... second electrode, 48 ... temperature sensor, 49 ... power supply, 50 ... ammeter, 51 ... voltmeter, 60 ... scanner, 61 ... housing, 62 ... rail, 63 ... head, 63a ... DC power supply, 64 ... Syringe, 65 ... Cylinder, 66 ... Piston, 67 ... First electrode, 68 ... Second electrode, 69 ... AC power source, 70 ... DC converter, 71 ... Measuring unit, 80 ... Current detection resistor, 81, 82 ... Voltmeter, 90 ... DC power supply, 91 ... fixed resistor, 92 ... resistor, 93 ... condenser Service, 94 ... op-amp, 95 ... resistance, 96 ... capacitor

Claims (7)

導電液が入れられるように筒状に形成され、温度によって電気抵抗率が変化する感温体と、
前記感温体の一方端に電気的に接続された第1の電極と、
前記感温体の他方端に電気的に接続された第2の電極と、
を備えた分布型温度センサ。
A temperature sensing element that is formed in a cylindrical shape so that a conductive liquid can be put therein, and whose electric resistivity changes with temperature,
A first electrode electrically connected to one end of the temperature sensing body;
A second electrode electrically connected to the other end of the temperature sensing element;
A distributed temperature sensor.
さらに、前記第1の電極及び前記第2の電極を介して測定された電気抵抗率に基づいて、前記導電液の位置に応じた前記第1の電極と前記第2の電極間の一次元方向の温度を測定する測定部と、
を備えた請求項1に記載の分布型温度センサ。
Further, based on the electrical resistivity measured through the first electrode and the second electrode, a one-dimensional direction between the first electrode and the second electrode according to the position of the conductive liquid A measuring unit for measuring the temperature of
The distributed temperature sensor according to claim 1, comprising:
前記感温体は、導電性物質を含有したポリマーを含む請求項1又は2に記載の分布型温度センサ。   The distributed temperature sensor according to claim 1, wherein the temperature sensing element includes a polymer containing a conductive substance. 前記感温体は、前記ポリマーを含有した多孔質体である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の分布型温度センサ。   The distributed temperature sensor according to claim 1, wherein the temperature sensing body is a porous body containing the polymer. 前記感温体は、導電性物質を含有した高分子体である請求項1又は2に記載の分布型温度センサ。   The distributed temperature sensor according to claim 1, wherein the temperature sensing body is a polymer body containing a conductive substance. 前記高分子体は、温度が上がるに従って抵抗値が上がるポジティブサーミスタ特性を有する請求項5に記載の分布型温度センサ。   The distributed temperature sensor according to claim 5, wherein the polymer body has a positive thermistor characteristic in which a resistance value increases as the temperature increases. 前記測定部は、前記第1の電極が接地され、前記第2の電極が固定抵抗に電気的に接続されているとき、バンドパスフィルタを介して前記第2の電極から出力された電圧に基づいて、前記導電液の位置に応じた前記第1の電極と前記第2の電極間の一次元方向の温度を測定する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の分布型温度センサ。   The measurement unit is based on a voltage output from the second electrode via a band-pass filter when the first electrode is grounded and the second electrode is electrically connected to a fixed resistor. The distributed temperature sensor according to claim 1, wherein a temperature in a one-dimensional direction between the first electrode and the second electrode corresponding to the position of the conductive liquid is measured.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015144286A1 (en) * 2014-03-26 2015-10-01 Olympus Winter & Ibe Gmbh Urological instrument
CN105873533A (en) * 2014-03-26 2016-08-17 奥林匹斯冬季和Ibe有限公司 Urological instrument

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