TOP > 国内特許検索 > レーザによる温度測定方法及びその装置

レーザによる温度測定方法及びその装置 NEW

国内特許コード P160013492
整理番号 14013
掲載日 2016年11月10日
出願番号 特願2015-051836
公開番号 特開2016-170153
出願日 平成27年3月16日(2015.3.16)
公開日 平成28年9月23日(2016.9.23)
発明者
  • 大高 雅彦
出願人
  • 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
発明の名称 レーザによる温度測定方法及びその装置 NEW
発明の概要 【課題】高温、高放射線環境下の過酷な環境においても精度良く環境温度の測定ができる技術を提供する。
【解決手段】レーザの伝搬媒体となる中空のプローブ11に温度測定箇所に測定用反射部X1~XNを設け、中空のプローブを測定環境に挿入し、レーザ発振部6から発振させたレーザを中空のプローブに投光し、中空のプローブ内に設けた測定用反射部からの反射波を解析することによって測定環境の温度を測定する温度測定方法であって、レーザ発振部から発振するレーザを制御するレーザ発振制御手段5と、レーザ発振部6から発振されたレーザ光を、プローブ11の測定点である測定反射部に配設された起点反射体起点反射体X10~XN0と終点反射体X11~XN1によって各々反射光として反射させ該反射光を受振するレーザ受信制御手段と、レーザ発振制御手段の情報とレーザ受振手段の情報から、測定環境の温度を解析する温度解析手段4Cとからなる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


一般に、液体、固体を問わず、遠隔位置あるいは狭隘部の温度を測定する場合には、超音波センサによって液体あるいは固体中に超音波を伝播させ、その反射波の戻り時間を測定し、基準音速との対比を行い、速度の変化から液体の温度を測定する方法が用いられている。(特許文献1)、(特許文献2)
また、遠隔位置あるいは狭隘部の温度を測定する場合には、光ファイバなどを利用して、遠隔位置あるいは狭隘部での超音波センサによる超音波伝播を実現し、その反射波の戻り時間を測定し、基準音速との対比を行い、超音波の速度の変化から液体の温度を測定する方法が用いられている。(特許文献3)
さらに、超音波を利用した一般的な温度測定の原理は数多く紹介されているが、基本原理的な技術紹介であり、実用に即した測定方法とするためには種々の工夫が必要とされる。(非特許文献1)
しかしながら、これらは、超音波センサが正常に稼働できる比較的低温の環境に限られたものである。



また、レーザを利用した温度測定は、特許文献4を始め一般的な温度測定の技術として開示されているが、いずれもが、所定の距離をもった反射部に対してレーザを投光し、該レーザが反射して戻るまでの時間を測定することによって、温度変化に伴う距離の変化を検知することで、レーザの基準戻り時間と実際の計測戻り時間との差を演算し、所定位置の温度を特定するものである。しかしながら、レーザを利用した一般的な温度測定の基本原理的な技術紹介であり、実用に即した測定方法とするためには、環境温度に対するプローブの考慮等の種々の工夫が必要とされる。(特許文献4)



一方、福島第一原子力発電所の事故に見られるように、過酷事故における原子炉内の温度測定の重要度が再認識され、一方で原子炉内に挿架されるセンサは、過酷環境によって破損し、その機能を果たさなかった。主たる課題は、温度、放射線にあった。また、このような高温、高放射線環境下での測定要求は、原子炉施設の事故に限らず、再処理施設のガラス固化体処理プロセスなどに例示されるように、測定を不可あるいは困難にしていた。



また、事故などに限らず、原子炉施設では安全上重要な機器や設備に対する健全性維持が要求される。ただ、これを実現するためには、原子炉施設の容器の蓋を開放するなどの必要が生じ、施設の稼働中に検査を行うことができず、やむを得ず施設を停止した時に検査を行うことで対処している。このやり方では、施設を停止するによって本来の稼働中の状況測定が困難となっていた。
すなわち、高温、高放射線環境下においても環境温度の測定を可能とする測定方法の実現が要求されるようになってきた。



【特許文献1】
特開2013-178127号公報
【特許文献2】
特願2013-244628号出願明細書
【特許文献3】
特開2009-210395号公報
【特許文献4】
特開2014-202610号公報



【非特許文献1】
「超音波を用いた新規な非破壊・ 非接触モニタリング手法」長岡技術科学大学工学部機械系 井原郁夫准教授(http://mcweb.nagaokaut.ac.jp/j/laboratory/laboratory_13参照)

産業上の利用分野


本発明は、レーザを利用した遠隔地点あるいは狭隘部の温度を測定する方法及び装置に関する。詳細には、所定位置に内部に複数の反射部を持った中空のプローブに、レーザを投光させ、中空のプローブの内部に設けられた反射部からの反射波の到達時間を計測することによって所定位置での温度を測定する技術に関する。
ここで、複数の反射部とは、中空のプローブの内部に設けられた鏡の他、レーザが到達することによって複雑に反射するミゾ、スリット、ノッチ、突起などの任意の形状を採用することができる。本発明では、これらを総称して「反射部」として説明する。

特許請求の範囲 【請求項1】
測定環境に、レーザの伝搬媒体となる中空のプローブに、温度測定箇所に測定用反射部を設け、該中空のプローブを測定環境に挿入し、レーザ発振部から発振させたレーザを前記中空のプローブに投光し、前記中空のプローブ内に設けた測定用反射部からの反射波を解析することによって測定環境の温度を測定するレーザによる温度測定方法であって、
前記レーザ発振部から発振するレーザを制御するレーザ発振制御手段と、
該レーザ発振部から発振されたレーザ光を、前記プローブの測定点である測定反射部に配設された起点反射体と終点反射体によって各々反射光として反射させ該反射光を受振するレーザ受信制御手段と、
前記レーザ発振制御手段の情報と前記レーザ受振手段の情報から、前記測定環境の温度を解析する温度解析手段と
からなることを特徴とするレーザによる温度測定方法。

【請求項2】
前記測定用反射部は、測定点の位置に合わせて前記中空のプローブの複数位置に設けたことを特徴とする請求項2に記載のレーザによる温度測定方法。

【請求項3】
前記中空のプローブは、タングステン等の高融点材料からなることを特徴とする請求項2乃至3に記載のレーザによる温度測定方法。

【請求項4】
測定環境に、レーザの伝搬媒体となる中空のプローブに、温度測定箇所に測定用反射部を設け、該中空のプローブを測定環境に挿入し、レーザ発振部から発振させたレーザを前記中空のプローブに投光し、前記中空のプローブ内に設けた測定用反射部からの反射波を解析することによって測定環境の温度を測定するレーザによる温度測定方法であって、
前記レーザ発振部から発振するレーザを制御するレーザ発振制御手段と、
該レーザ発振部から発振されたレーザ光を、前記プローブの測定点である測定反射部に配設された起点反射体と終点反射体によって各々反射光として反射させ該反射光を受振するレーザ受信制御手段と、
前記レーザ発振制御手段の情報と前記レーザ受振手段の情報から、前記測定環境の温度を解析する温度解析手段と
からなることを特徴とするレーザによる温度測定装置。

【請求項5】
前記測定用反射部は、測定点の位置に合わせて前記中空のプローブの複数位置に設けたことを特徴とする請求項4に記載のレーザによる温度測定装置。

【請求項6】
前記中空のプローブは、タングステン等の高融点材料からなることを特徴とする請求項4乃至5に記載のレーザによる温度測定装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2015051836thum.jpg
出願権利状態 公開
ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、下記問合せ先にご相談下さい。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close