溫度傳感器用光纖以及電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供為簡單的結構且能夠在多個測量位置進行溫度測量的溫度傳感器用光纖以及電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)。傳感器用光纖(10)具備溫度保證用FBG(20)以及溫度測量用FBG(30)，作為使芯線的折射率周期性地變化的FBG。入射到傳感器用光纖(10)的光的波長的頻帶包含溫度保證用FBG(20)以及溫度測量用FBG(30)的布拉格波長。電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)(1)基于溫度保證用FBG(20)以及溫度測量用FBG(30)中的布拉格波長，來測量各自的溫度。
【專利說明】溫度傳感器用光纖以及電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及溫度傳感器用光纖、和具備該溫度傳感器用光纖的電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]為了防止電池、發(fā)電機等的事故，溫度的監(jiān)視是有效的。作為用于進行溫度的測量的溫度傳感器已知各種裝置。例如，在專利文獻I的段落
[0077]以及
[0078]等記載有使用了形成了 FBG(光纖布拉格光柵)的光纖的溫度傳感器的例子。
[0003]另外，已知有為了適當?shù)卦u價裝置的發(fā)熱，獨立地設置用于測量周圍的環(huán)境溫度進行溫度保證的溫度傳感器、和測量裝置本身的溫度的溫度傳感器的結構。
[0004]專利文獻1:日本特表2004 - 506869號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]然而，在以往的結構中，在多個測量位置進行溫度測量的情況下，存在結構變得復雜這樣的問題。例如，在直接組合多個溫度傳感器的結構中，需要分別針對溫度傳感器的配置電源、電極對以及傳感器主體。
[0006]本發(fā)明是為了解決這樣的問題而提出的，目的在于提供能夠為簡單的結構且在多個測量位置進行溫度測量的溫度傳感器用光纖以及電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)。
[0007]為了解決上述的問題，本發(fā)明所涉及的溫度傳感器用光纖是利用使芯線的折射率沿入射光傳播的方向周期性地變化的FBG的溫度傳感器用光纖，具備與電力裝置分離地配置的第一 FBG、和與電力裝置接觸地配置的多個第二 FBG，第一 FBG以及第二 FBG具有彼此不同的光柵周期。
[0008]根據(jù)這樣的結構，一根光纖具備多個FBG,各FBG作為各自的位置的溫度傳感器而發(fā)揮功能。
[0009]也可以為第一 FBG以及第二 FBG設置在同一光路上。
[0010]也可以為溫度傳感器用光纖還具備第三FBG、覆蓋第三FBG的金屬層、以及設置于金屬層的一對電極。
[0011]另外，本發(fā)明所涉及的電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)是測量電力裝置的溫度的電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)，具備上述的溫度傳感器用光纖、放射入射光的光源、以及光測量單元，該光測量單元測量透過了第一 FBG以及第二 FBG的光，或者被第一 FBG或第二 FBG反射的光。
[0012]也可以為第一 FBG配置于不直接受到電力線的熱量的影響的位置。
[0013]也可以為入射光具有連續(xù)的光譜，入射光的波長的頻帶包含第一 FBG反射的波長的頻帶以及第二 FBG反射的波長的頻帶。
[0014]也可以為光測量單元具備:濾光器，其在包含第一 FBG反射的波長的第一頻帶具有與波長對應地單調(diào)地變化的透過率；和測量透過了濾光器的光的強度的光強度測量單
J Li ο
[0015]也可以為電力裝置具備多個構成單位，構成單位分別為電池、蓄電池、發(fā)電機或者變電器中的任意一個，構成單位的各個至少設置有一個第二 FBG。
[0016]也可以為第二 FBG均具有同一光柵周期。
[0017]也可以為光測量單元具備測量包含第二 FBG反射的波長的第二頻帶中的光的強度的光強度測量單元，基于第二頻帶中的光的強度，來判定電力裝置中的異常的有無。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的溫度傳感器用光纖以及電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)，能夠將一根光纖上的多個FBG配置在不同的測量位置，所以能夠為簡單的結構且在多個測量位置進行溫度測量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)的結構的圖。
[0020]圖2是表示圖1的溫度保證用FBG的結構的圖。
[0021]圖3是表示透過的光的光譜根據(jù)圖2的溫度保證用FBG的溫度的變化而變化的情況的圖。
[0022]圖4是表示圖1的溫度測量用FBG的結構的圖。
[0023]圖5是表示圖1的電壓用FBG以及其周邊的結構的圖。
[0024]圖6是表示圖1的電流用FBG以及其周邊的結構的圖。
[0025]圖7是表示圖1的光測量單元的結構的圖。
[0026]圖8是表示圖7的各濾光器的波長特性的圖。
[0027]圖9是表示透過了圖7的各濾光器的光的光譜的具體例的圖。
[0028]圖10是表示透過了圖7的濾光器F2的光的光譜變化的情況的圖。

【具體實施方式】
[0029]以下，基于附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。
[0030]實施方式1.
[0031]圖1是表示本發(fā)明的實施方式I所涉及的電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)I的結構的概要的示意圖。
[0032]電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)I用于測量電力裝置的溫度、電流以及電壓，并由此監(jiān)視電力裝置。所謂的電力裝置是指例如強電的電力裝置，包括電池、蓄電池、發(fā)電機、變電器等。另夕卜，所謂的電力裝置也可以是被稱為功率器件的裝置，也可以是高壓電路或者其一部分。
[0033]電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)I具備傳感器用光纖10、光源60以及光測量單元70。在本實施方式中，傳感器用光纖10作為溫度傳感器用光纖、電流傳感器用光纖以及電壓傳感器用光纖而發(fā)揮功能。光源60向傳感器用光纖10放射入射光。光源60是放射具有在規(guī)定的頻帶連續(xù)的光譜的光的寬波長光源，例如使用LED構成。光測量單元70對透過了傳感器用光纖10的光進行受光并測量。
[0034]電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)I作為監(jiān)視對象的電力裝置的例子監(jiān)視電池100。電池100作為其內(nèi)部的結構單位具備一個或者多個電池單元101，在本實施方式中，電池單元101分別以并聯(lián)的方式連接。電池100具備陽極102以及陰極103，在陽極102以及陰極103之間連接有負載104。這樣，電池100以及負載104構成電路C。
[0035]電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)I的傳感器用光纖10具有作為公知的光纖的結構。例如，傳感器用光纖10作為用于使入射光向規(guī)定的方向傳播的結構具備芯線以及包層。另外，傳感器用光纖10具備具有作為光纖的結構的光纖部11、和多個FBG。光纖部11中的芯線的折射率一定。
[0036]多個FBG包括溫度保證用FBG20、溫度測量用FBG30、電壓用FBG40以及電流用FBG50。這些FBG全部設置在一根傳感器用光纖10上的同一光路上。在各FBG中，芯線的折射率沿入射光傳播的方向以規(guī)定的長度周期(光柵周期)周期性地變化。因此，各FBG具有針對入射光反射根據(jù)光柵周期確定的特定的波長(布拉格波長)的光，并透過剩余的光這樣的特性。此外，光纖部11以及各FBG例如由石英玻璃等材料形成，其熱膨脹率為正值。另外，作為一個例子，通過對光纖的芯線照射紫外線等來進行各FBG的形成。
[0037]以對應的反射光譜位于相互分離的波長頻帶的方式選擇溫度保證用FBG20、溫度測量用FBG30、電壓用FBG40以及電流用FBG50的光柵周期，由此，能夠辨別反射光以及透過光來自哪個FBG。另外，設置有多個溫度測量用FBG30，但這些溫度測量用FBG全部具有同一光柵周期。此外，光源60放射的波長的頻帶包括各FBG反射的波長的頻帶。
[0038]圖2表示溫度保證用FBG20的結構。溫度保證用FBG20具有與作為以往的溫度傳感器使用的FBG相同的結構。溫度保證用FBG20用于測量周圍環(huán)境的溫度，是作為環(huán)境溫度傳感器部而發(fā)揮功能的第一 FBG。溫度保證用FBG20為了電流、電壓傳感器的靈敏度保障用測量環(huán)境溫度，與電池100分離地配置。
[0039]圖3表示透過的光的光譜與溫度保證用FBG20的溫度的變化對應地變化的情況。圖3 (a)是溫度Ta下的透過光的光譜，圖3 (b)是溫度Tb下的透過光的光譜。這里Ta < Tb。此外，現(xiàn)實的光源并不是理想的白色光源，所以實際上光譜并不如圖3那樣平坦而在長波長側以及短波長側衰減，但這里為了方便說明使用圖3所示的形狀。此外，在本實施方式中，光纖部11的線膨脹系數(shù)為0.012nm/°C，所以只要在波長范圍比50nm左右窄的情況下，則認為光譜平坦。
[0040]如圖3 (a)所示，在溫度Ta，波長λ a相當于布拉格波長。溫度保證用FBG20反射波長λ a的光的大部分，所以具有波長λ a以及其附近的波長的光不透過溫度保證用FBG20，其結果，透過光的光譜在波長λa表示為極小值。
[0041 ] 若溫度保證用FBG20的溫度從Ta上升至Tb，則溫度保證用FBG20由于熱膨脹而向軸向伸長，且光柵周期也變化。光柵周期為規(guī)定FBG的布拉格波長的要素的一個，布拉格波長相對于光柵周期的變化量而線性地變化。即若溫度保證用FBG20伸長，則光柵周期也增大，所以隨之布拉格波長向長波長側偏移。相反，若溫度保證用FBG20的溫度降低而收縮，則光柵周期也變小，所以隨之布拉格波長向短波長側偏移。因此，能夠基于布拉格波長的偏移量，來測量表示溫度保證用FBG20的溫度的數(shù)值。
[0042]如圖3(b)，隨著溫度的上升布拉格波長向長波長側偏移，例如成為Ab。此時，具有波長Xb以及其附近的波長的光不透過溫度保證用FBG20，其結果，透過光的光譜在波長λ b表不為極小值。
[0043]使用了圖3的以上的說明也同樣地適用于后述的溫度測量用FBG30、電壓用FBG40以及電流用FBG50。
[0044]圖4表示溫度測量用FBG30的結構。溫度測量用FBG30也具有與作為以往的溫度傳感器使用的FBG相同的結構，但如上述那樣溫度測量用FBG30的光柵周期與溫度保證用FBG20的光柵周期不同。此外，由于FBG根據(jù)溫度伸縮而光柵周期也變動，但在本說明書中比較光柵周期的情況是指，在某個相同的溫度范圍進行比較的情況下的光柵周期。
[0045]如圖1所示，設置有多個溫度測量用FBG30。在該例中，四個電池單元101分別設置有兩個，共計設置有八個溫度測量用FBG30。溫度測量用FBG30是用于測量電池單元101的溫度的第二 FBG。溫度測量用FBG30只要是能夠以某種程度的精度測量電池單元101的溫度的位置則可以配置于任何位置，但例如被配置成與電池單元101接觸。通過這樣的結構，溫度測量用FBG30進行電池100的多點溫度測量。
[0046]這些多個溫度測量用FBG30全部具有同一光柵周期。此外，在后述的異常的判定中未產(chǎn)生顯著的誤差的情況下，即使在嚴格來說光柵周期不同的情況下也能夠視為“相同”。
[0047]圖5表示電壓用FBG40以及其周邊的結構。電壓用FBG40的光柵周期與溫度保證用FBG20以及溫度測量用FBG30的光柵周期不同。傳感器用光纖10具備覆蓋電壓用FBG40的金屬層41。另外，傳感器用光纖10具備設置于金屬層41的一對電極42以及43。電極42以及43分別通過電線44以及45與金屬層41的不同位置連接。另外，這些電極中的一個(在圖5的例子中為電極42)經(jīng)由對應的電線44與電阻器46連接。在這樣的結構中，通過對電極42與電極43之間施加電壓,能夠在金屬層41流過電流。
[0048]金屬層41是包含具有一定的電阻的電阻金屬材料的發(fā)熱體，例如其整體由電阻金屬材料構成。作為這樣的電阻金屬材料的具體例列舉鈦、鎳鉻合金、不銹鋼、銀。另外，電阻金屬材料也可以是混合了鈦、鎳鉻合金、不銹鋼以及銅的材料。該金屬層41在電壓用FBG40的外周形成為圓筒面狀。金屬層41不需要完全覆蓋電壓用FBG40的整體，只要覆蓋電壓用FBG40的至少一部分即可。而且，金屬層41例如形成在電壓用FBG40的包覆層上并覆蓋包覆層，但并不局限于一定直接覆蓋包覆層。
[0049]在這樣的結構中，若在金屬層41流過電流，則金屬層41產(chǎn)生焦耳熱，而電壓用FBG40被加熱并因熱應力而膨脹向軸向伸長。另外，因該焦耳熱金屬層41自身膨脹并向軸向伸長，因此時的應力使電壓用FBG40向軸向伸長。通過這樣的效果，電壓用FBG40向軸向(光傳播的方向)伸長，而長度增加。
[0050]隨著電壓用FBG40的長度的變化，光柵周期也變化，被電壓用FBG40反射的布拉格波長也變化。這里，根據(jù)施加給金屬層41的電壓的大小決定金屬層41的發(fā)熱量，金屬層41的發(fā)熱量與施加給電壓用FBG40的熱應力成比例，所以布拉格波長的變化量(與規(guī)定的基準布拉格波長的差分)取決于施加給金屬層41的電壓的大小。
[0051]圖6表示電流用FBG50以及其周邊的結構。電流用FBG50的光柵周期與溫度保證用FBG20、溫度測量用FBG30以及電壓用FBG40的光柵周期不同。與圖5的電壓用FBG40相同地，傳感器用光纖10具備覆蓋電流用FBG50的金屬層51。另外，傳感器用光纖10具備設置于金屬層51的一對電極52以及53。電極52以及53分別通過電線54以及55與金屬層51的不同位置連接。此外，與電壓用FBG40不同，在電流用FBG50不連接電阻器。
[0052]在這樣的結構中，若在金屬層51流過電流，則電流用FBG50向軸向伸長而長度增力口，所以布拉格波長也變化。這里，根據(jù)流過金屬層51的電流的大小決定金屬層51的發(fā)熱量，金屬層51的發(fā)熱量與施加給電流用FBG50的熱應力成比例，所以布拉格波長的變化量(與規(guī)定的基準布拉格波長的差分)取決于流過金屬層51的電流的大小。
[0053]如上所述，電壓用FBG40以及電流用FBG50均作為測量電池100的電參數(shù)(分別為電壓以及電流)的第三FBG而發(fā)揮功能。
[0054]如圖1所示電壓用FBG40的金屬層41以及電阻器46在電路C中以并聯(lián)的方式與電池100連接。另外，電流用FBG50的金屬層51在電路C中以串聯(lián)的方式與電池100連接。此外，在本實施方式中，溫度保證用FBG20以及溫度測量用FBG30與電路C獨立。
[0055]圖7表示圖1的光測量單元70的結構。光測量單元70具備分別具有不同的波長特性的濾光器Fl、Fv、Fi以及F2、測量光的強度的光強度測量單元PUPv、Pi以及P2、以及進行運算的運算單元71。此外，在圖7的例子中，運算單元71是光測量單元70的一部分，但運算單元71也可以由獨立的計算機構成。
[0056]圖8表示濾光器F1、Fv、Fi以及F2各自的波長特性。濾光器Fl在頻帶BI (第一頻帶)具有正的透過率，并遮斷頻帶BI以外的波長。頻帶BI中的透過率與波長對應地單調(diào)地變化。在圖8的例子中，透過率與波長的增加對應地線性地增加。另外，頻帶BI是包含溫度保證用FBG20的布拉格波長λ I (第一波長)的頻帶。雖然布拉格波長λ I與溫度對應地變動，但頻帶BI包含與電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)I應該進行溫度測量的規(guī)定的溫度范圍對應的布拉格波長λ I的變動范圍。
[0057]濾光器Fv在頻帶Bv具有正的透過率,并遮斷頻帶Bv以外的波長。頻帶Bv中的透過率與波長對應地單調(diào)地變化。在圖8的例子中，透過率與波長的增加對應地線性增加。另外，頻帶Bv是包含電壓用FBG40的布拉格波長λ V的頻帶。雖然布拉格波長λ V與溫度對應地變動，但頻帶Bv包含與電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)I應該進行溫度測量的溫度范圍以及應該進行電壓測量的規(guī)定的電壓范圍對應的布拉格波長λV的變動范圍。
[0058]濾光器Fi在頻帶Bi具有正的透過率，并遮斷頻帶Bi以外的波長。頻帶Bi中的透過率與波長對應地單調(diào)地變化。在圖8的例子中，透過率與波長的增加對應地線性增加。另外，頻帶Bi是包含電流用FBG50的布拉格波長λ i的頻帶。雖然布拉格波長λ i與溫度對應地變動，但頻帶Bi包含與電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)I應該進行溫度測量的溫度范圍以及應該進行電流測量的規(guī)定的電流范圍對應的布拉格波長的變動范圍。
[0059]濾光器F2在頻帶B2 (第二頻帶)具有一定(例如理想來說為100% )的透過率，并遮斷頻帶B2以外的波長。頻帶B2是包含溫度測量用FBG30的布拉格波長λ2(第二波長)的頻帶。雖然布拉格波長λ2與溫度對應地變動，但頻帶Β2包含與電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)I應該進行溫度測量的溫度范圍對應的布拉格波長λ 2的變動范圍。
[0060]另外光源60具有遍及頻帶Bl、Bv、Bi以及Β2平坦的光譜。在本實施方式中，從光源放射的光的波長范圍為10nm以下。從光源放射的光也可以是白色光。
[0061]圖9表示透過了濾光器Fl、Fv、Fi以及F2的各個的光的光譜的具體例。通過溫度保證用FBG20、溫度測量用FBG30、電壓用FBG40以及電流用FBG50的反射，分別在對應的布拉格波長λ 1、λ V、λ i以及λ 2出現(xiàn)極小值。此外,各FBG的反射光譜相互分尚。頻帶BI所包含的光的強度是將頻帶BI的各波長的光的強度針對波長進行積分得到的值，以面積SI表示。同樣地，頻帶Βν、頻帶Bi以及頻帶Β2所包含的光的強度分別以面積Sv、面積Si以及面積S2表示。
[0062]圖10表示透過了濾光器F2的光的光譜變化的情況。圖10 (a)是電池100的溫度一樣的情況下的例子。八個溫度測量用FBG30全部為相等的溫度，所以光柵周期也相等，與布拉格波長λ 20對應地僅出現(xiàn)一個極小值。
[0063]圖10(b)是電池100的溫度不一樣的情況下的例子。與位于溫度比較低的位置的溫度測量用FBG30的布拉格波長λ 21對應的極小值、和與位于溫度比較高的位置的溫度測量用FBG30的布拉格波長λ 22對應的極小值獨立地出現(xiàn)。
[0064]光強度測量單元PU Pv、Pi以及Ρ2將光的強度轉換為電信號，能夠構成為使用公知的 MOS、CCD。
[0065]光強度測量單元Pl測量透過了濾光器Fl的光(即頻帶BI所包含的光)的強度。即光強度測量單元Pl測量圖9的面積SI。這里，面積SI根據(jù)布拉格波長λ?為不同的值。即由于濾光器Fl的波長特性，若布拉格波長λ I變短，則極小值周邊的對面積SI的貢獻被抑制，所以面積SI增大，相反若布拉格波長λ I變長，則極小值周邊的對面積SI的貢獻被增大，所以面積SI變小。
[0066]光強度測量單元Pl將測量的光的強度即面積SI傳遞給運算單元71。光強度測量單元Pv、Pi以及P2也相同，分別測量透過了濾光器Fv、Fi以及F2的光的強度即面積Sv、Si以及S2，并將這些面積傳遞給運算單元71。
[0067]運算單元71基于從光強度測量單元Pl、Pv、Pi以及P2接收的信號，進行電池100的監(jiān)視。
[0068]運算單元71基于面積SI，測量通過溫度保證用FBG20測量的電池100的周圍的環(huán)境溫度T0。如上述那樣，布拉格波長λ I與溫度保證用FBG20的溫度對應地變化，并且面積SI與布拉格波長λ I對應地變化，所以能夠基于面積SI來計算溫度。這例如通過預先存儲表示溫度與面積SI的關系的式子，并將面積SI代入該式來進行。
[0069]另外，運算單元71基于面積Sv，來測量通過電壓用FBG40測量的電池100的電極間的電壓。如上述那樣，電壓用FBG40的溫度與環(huán)境溫度TO以及施加給電壓用FBG40的金屬層41的電壓對應地變化，布拉格波長λ V與電壓用FBG40的溫度對應地變化，并且面積Sv依據(jù)布拉格波長λ V變化，所以能夠基于面積Sv計算電壓。作為計算方法的一個例子，可以計算與電壓用FBG40對應的面積Sv和與溫度保證用FBG20對應的面積SI的面積差，并基于該面積差計算電壓。
[0070]這樣，電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)I測量電池100的電壓值。
[0071]另外，運算單元71基于面積Si，來測量通過電流用FBG50測量的電池100的電極間的電流(即流過電路C的電流)。如上述那樣，電流用FBG50的溫度與環(huán)境溫度TO以及流過電流用FBG50的金屬層51的電流對應地變化，布拉格波長λ i與電流用FBG50的溫度對應地變化，并且面積Si依據(jù)布拉格波長λ i變化，所以能夠基于面積Si計算電流。作為計算方法的一個例子，可以計算與電流用FBG50對應的面積Si和與溫度保證用FBG20對應的面積SI的面積差，并基于該面積差計算電流。
[0072]這樣，電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)I測量電池100的電流值。
[0073]另外，運算單元71基于面積S2，來判定與電池100的溫度有關的異常的有無。例如，若面積S2在規(guī)定的閾值以上則判定為存在異常，否則判定為不存在異常。如圖10所示，極小值為單一的圖10(a)的情況下的面積S2比極小值出現(xiàn)多個的圖10(b)的情況下的面積S2大。因此，在面積S2較小的情況下，考慮溫度測量用FBG30中至少一個布拉格波長與其他的溫度測量用FBG30的布拉格波長不同，考慮在電池100的一部分引起過度的發(fā)熱的可能性較高。這樣，通過基于面積S2判定異常，能夠適當?shù)貦z測過度的發(fā)熱。
[0074]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施方式I所涉及的電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)1，在一根傳感器用光纖10設置溫度保證用FBG20以及溫度測量用FBG30，所以能夠實現(xiàn)省布線并在多個測量位置進行溫度測量。因此，例如能夠通過溫度測量用FBG30測量電池100的溫度，并且通過溫度保證用FBG20測量環(huán)境溫度，并補償環(huán)境溫度的影響。特別是能夠更高效地檢測充放電時的異常發(fā)熱，所以能夠更高效地抑制重大的事故。
[0075]并且，由于在一根傳感器用光纖10上，除了溫度保證用FBG20以及溫度測量用FBG30還設置電壓用FBG40以及電流用FBG50，所以為簡單的結構且能夠同時測量溫度、電壓、電流，能夠進行綜合的監(jiān)視。特別是在能夠充放電的二次電池中，監(jiān)視充電量以及放電量在延長二次電池的壽命上重要。
[0076]另外，光強度測量單元Pl、Pv、Pi以及P2均為能夠測量該波長頻帶所包含的光整體的強度即可，不需要測量精密的光譜分布的分光單元，所以能夠使結構簡單。但是，也能夠代替這些光強度測量單元而使用分光單元，該情況下能夠省略濾光器Fl、Fv、Fi以及F2。
[0077]另外，在溫度保證用FBG20以及溫度測量用FBG30、這些FBG的周邊不流過電流，所以這些FBG自身的溫度在電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)I的停止時和運轉時不變動。即不需要溫度保證用FBG20的預熱、使溫度保證用FBG20相對于環(huán)境溫度穩(wěn)定的作業(yè)。另外，各FBG的布拉格波長的變化以及其測量是光學上的，不受電磁的干擾，所以能夠排除電磁的噪聲而進行S/N比較高的測量。
[0078]另外，均基于FBG的布拉格波長的變動進行與環(huán)境溫度對應的波長(布拉格波長λ I)、與監(jiān)視對象的溫度對應的波長(布拉格波長λ 2)、與電流以及電流對應的波長(布拉格波長Ai以及λ V)的測量，即基于相同的物理原理進行測量，所以誤差的補償變得更正確。
[0079]在上述的實施方式I中，能夠增加以下那樣的變形。
[0080]在實施方式I中，光測量單元70基于透過了各FBG的透過光來測量溫度、電流以及/或者電壓。作為變形例，光處理裝置也可以基于被各FBG反射的反射光來測量電流或者電壓。該情況下，光測量單元設置于傳感器用光纖的入射側，并測量被各FBG反射的光的光譜。另外，布拉格波長作為給予測量出的光譜的極大值的波長而被確定，異常的判定也基于極大值進行。
[0081]也可以省略電壓用FBG40、電流用FBG50、或者這些FBG雙方。特別是若省略電壓用FBG40，則能夠抑制電池100的待機電流。這樣的結構例如對車輛的電池組的監(jiān)視系統(tǒng)有效。
[0082]在實施方式I中，電池100的結構單位是電池單元101，但構成單位也可以是蓄電池、發(fā)電機、變電器等。另外，也可以包含不同種類的結構單位。
[0083]作為溫度保證用FBG20與溫度測量用FBG30的位置關系，在圖1中溫度保證用FBG20配置于遠離電池100的位置，溫度測量用FBG30被配置成與電池100所包含的電池單元101的任意一個接觸。為了精度良好地進行電壓用FBG40、電流用FBG50的環(huán)境溫度的校正，期望校正溫度保證用FBG20配置在電壓用FBG40、電流用FBG50的附近，并且為不直接從電力線等受到熱量的影響那樣的位置關系。
[0084]或者，也可以是起因于電池100的溫度的對溫度保證用FBG20的測量值的影響比對溫度測量用FBG30的測量值的影響小那樣的配置。例如，為溫度保證用FBG20與電池100的距離比溫度測量用FBG30與電池100的距離(或者從各溫度測量用FBG30到最近的電池單元101的距離)大那樣的位置關系即可。
[0085]在實施方式I中，作為電池100的結構單位的電池單元101分別設置有兩個溫度測量用FBG30。作為變形例，溫度測量用FBG30在構成單位的各個至少設置一個即可。另夕卜，在不要求每個構成單位的溫度測量的情況下，電池100的整體至少設置一個溫度測量用FBG30即可。
【權利要求】
1.一種溫度傳感器用光纖，是利用使芯線的折射率沿入射光傳播的方向周期性地變化的FBG的溫度傳感器用光纖，其中， 具備與電力裝置分離地配置的第一 FBG、和與電力裝置接觸地配置的多個第二 FBG， 所述第一 FBG以及所述第二 FBG具有彼此不同的光柵周期。
2.根據(jù)權利要求1所述的溫度傳感器用光纖，其中， 所述第一 FBG以及所述第二 FBG設置在同一光路上。
3.根據(jù)權利要求1所述的溫度傳感器用光纖，其中， 所述溫度傳感器用光纖還具備第三FBG、覆蓋所述第三FBG的金屬層、以及設置于所述金屬層的一對電極。
4.一種電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)，是測量電力裝置的溫度的電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)，其中，具備: 權利要求1所述的溫度傳感器用光纖； 光源，其放射所述入射光；以及 光測量單元，其測量透過了所述第一 FBG以及所述第二 FBG的光，或者被所述第一 FBG或所述第二 FBG反射的光。
5.根據(jù)權利要求4所述的電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)，其中， 所述第一 FBG配置于不直接受到電力線的熱量的影響的位置。
6.根據(jù)權利要求4所述的電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)，其中， 所述入射光具有連續(xù)的光譜， 所述入射光的波長的頻帶包含所述第一 FBG反射的波長的頻帶以及所述第二 FBG反射的波長的頻帶。
7.根據(jù)權利要求4所述的電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)，其中， 所述光測量單元具備: 濾光器，其在包含所述第一 FBG反射的波長的第一頻帶具有與波長對應地單調(diào)地變化的透過率；和 光強度測量單元，其測量透過了所述濾光器的光的強度。
8.根據(jù)權利要求4所述的電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)，其中， 所述電力裝置具備多個構成單位， 所述構成單位分別為電池、蓄電池、發(fā)電機或者變電器中的任意一個， 所述構成單位分別至少設置有一個所述第二 FBG。
9.根據(jù)權利要求8所述的電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)，其中， 所述第二 FBG均具有同一光柵周期。
10.根據(jù)權利要求8所述的電力裝置監(jiān)視系統(tǒng)，其中， 所述光測量單元具備測量包含所述第二 FBG反射的波長的第二頻帶中的光的強度的光強度測量單元， 基于所述第二頻帶中的光的強度，來判定所述電力裝置中的異常的有無。
【文檔編號】G02B6/00GK104185779SQ201380015840
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年1月21日 優(yōu)先權日:2012年1月23日
【發(fā)明者】今岡功, 須崎嘉文, 巖田弘, 中川清 申請人:株式會社豐田自動織機, 國立大學法人香川大學, 獨立行政法人國立高等專門學校機構