光ファイバー温度測定：仕組みと用途

光ファイバー温度測定は、光ファイバーで監視計測器につないだ光学プローブを使い、特定の物理的な位置の温度値を取得します。光ファイバー温度センサは測定点で電気的な測定信号を伝送しないため、高電圧、強いEMI、磁場、RF、マイクロ波の環境で選ばれることが多い方式です。

• 光ファイバー温度測定は、光プローブと光ファイバーで、選定した物理的な1点の温度を測ります。
• プローブ位置で電気測定信号を使わず、光信号を伝送します。
• 光ファイバー点式温度センサは設置位置だけを測ります。
• 複数の独立温度点を監視する場合、複数のプローブが必要です。
• 電気的絶縁が重要な高電圧、強いEMI、磁場、RF、マイクロ波環境で特に有用な方式です。
• 監視計器で温度データに変換し、対応する場合はPLC、SCADA、DAQなどのプラットフォームへ送信できます。

光ファイバー温度測定ガイド

• 光ファイバー温度測定とは何ですか。
• 光ファイバー温度測定の仕組み
• 光ファイバー温度センサが測るもの
• 光ファイバー温度測定システムの構成部品
• 光ファイバーと従来温度測定の比較
• 光ファイバー温度測定の用途
• 高電圧・EMI環境の温度測定
• 多点光ファイバー温度測定
• 光ファイバー温度監視とシステム統合
• 光ファイバー温度測定を選ぶべき条件は。
• 光ファイバー温度測定システム選定チェックリスト
• INNO光ファイバー温度測定
• 光ファイバー温度測定のよくある質問

光ファイバー温度測定とは何ですか。

光ファイバー温度測定は、光ファイバーで温度監視計測器に接続した光学温度プローブを使う測定方法です。点式測温では、定めた位置ごとに個別の感温先端部を使い、光ファイバー全長を連続測温しません。

この光学測温では3要素が連携します：

• センサ・プローブ — 測定する物理位置に設置する、温度に感応する感温点。
• 光ファイバー — プローブと計測器の間で、光励起信号と戻り信号を伝送します。
• 監視計測器 — プローブを読み取り、光学応答を温度値に換算します。

この構成により、感温部自体に電気測定信号経路を設けず、点温度測定を行えます。

光ファイバー温度測定の仕組みは何ですか。

測定系の流れ：光ファイバープローブ → 光ファイバー → 監視計器 → 温度データ → 必要に応じてPLC／SCADA／DAQ。

1. 計測器が光ファイバーで光信号を送ります。
2. 感温プローブは自身の温度に応じて応答します。
3. 光応答が監視計器へ戻ります。
4. 計測器が応答を温度値へ変換します。

INNOプローブは蛍光式の光ファイバー点式測温で光応答を生じます。測定原理の詳細は以下をご覧ください： 蛍光式光ファイバー温度検出技術.

光ファイバー温度センサが実際に測るもの

点式の光ファイバー温度センサは、感温先端の物理位置の温度を測定します。変圧器全体、母線全体、モーター全体、マイクロ波チャンバー全体の温度を測るものではなく、システム内の最も高温の点を自動的に特定するものでもありません。複数箇所を測定する場合は、複数のプローブが必要です。

プローブ数とチャネル数は、機器全体のサイズではなく、監視が必要な独立測定点の数に合わせます。

光ファイバー温度測定システムの構成要素

一般的な光ファイバー温度測定・監視システムには、次の要素が含まれます：

• 光ファイバー温度プローブ
• 光ファイバー・延長アセンブリ
• 監視計測器・伝送器・復調器。
• 必要に応じた電源
• 対応機種の現場表示
• 対応時の通信出力。
• 必要に応じたPLC / SCADA / DAQ接続

プローブと監視計器の役割は異なります。プローブは温度に応じた光応答を生み、監視計器はそれを使用可能な温度データに変換し、対応機種では通信出力も提供します。詳しくは以下をご覧ください： 光ファイバー温度センサとは：仕組みを解説 で、プローブ自体を詳しく説明しています。

光ファイバー温度測定と従来の温度測定の比較

各方法に実用的な場面があります。参照： 光ファイバー温度センサとPT100の主な違い で、両直接接触方式を詳しく比較しています。

光ファイバー温度測定の用途

すべての用途に光ファイバー測定が必要なわけではありませんが、電気的絶縁が重要な場合に特に有用です。モーター巻線測定の詳細は、次をご覧ください。 電動機巻線温度の測り方。母線・接合部の監視は次をご覧ください： 開閉装置の母線・接合部・ケーブル終端の温度監視方法.

高電圧・EMI環境で光ファイバー温度測定が使われる理由

次の特性により、光ファイバー温度測定は高電圧や強電磁界での温度測定に適しています：

• 光学経路は電気的に絶縁されています。
• 感温点で電気信号を使わず、光ファイバーで光学的に測定情報を運びます。
• 光学検出経路に沿った高い耐電磁干渉性。
• 機器設計が許せば、選定した充電部や電気的影響に敏感な位置の近くへプローブを配置できます。
• 計測器を感温点から離して置けます。

監視計測器と外部通信配線は電子・電気要素であるため、システム全体の設計と離隔は適用される機器・安全要件に従う必要があります。詳しくは次をご覧ください： 高電圧温度測定に光ファイバー温度センサを使う理由は何ですか。

多点光ファイバー温度測定はどう機能しますか。

点式プローブ1本は、通常1つの有効測定チャンネルに対応します。例えば、使用する監視計測器に応じて、3本のプローブで3つ、6本で6つ、12本で12の独立点を測定します。

一般的な光ファイバー温度監視システムには、該当する小型・OEM構成で1-4チャネル、機器監視用途で計測器に応じて3 / 6 / 9 / 12 / 16チャネル、システム構成によって約64チャネルまで対応する特殊構成などがあります。すべてのモデルがすべてのチャネル数に対応するわけではありません。チャネル数の選定については、次をご覧ください。 光ファイバー温度監視に必要なチャンネル数

光ファイバー温度監視をPLC・SCADA・DAQへ接続する方法

光ファイバープローブは通常PLCやSCADAと直接通信しません。一般的な接続経路は、光ファイバープローブ → 監視計測器 → 産業用インターフェース → PLC / SCADA / DAQです。

計測器に応じた一般的なインターフェース：

• Modbus RTUなどの対応プロトコルによるRS485
• 4-20 mAアナログ出力
• 警報リレー
• 対応時のCAN
• 対応時のEthernet / TCP/IP。

すべての計測器モデルが全インターフェースを備えるわけではありません。他社プラットフォームへの光ファイバー温度監視システム接続の詳細は、次をご覧ください。 光ファイバー温度監視システムをPLC・SCADA・他社プラットフォームへ接続する方法

光ファイバー温度測定を選ぶべき条件は。

光ファイバー温度測定システムの選定前に何を定めるべきですか。

• 測定対象機器は何ですか。
• 正確にどの物理点の測温が必要ですか。
• 独立点は何点必要ですか。
• 想定温度範囲は何ですか。
• 使用可能なプローブ径・設置空間はどの程度ですか。
• 必要長は何ですか。
• 計測器の設置場所はどこか。
• 現場表示が必要ですか。
• PLC / SCADA / DAQ連携が必要ですか。
• 必要な通信インターフェースは。
• 標準構成ですか、OEM／ODM統合ですか。

温度範囲とファイバー長については以下をご覧ください： 光ファイバー温度センサはどの温度範囲を測れますか。 および 光ファイバー温度センサの適切なファイバー長の選び方。幅広い選定手順はこちらです： 光ファイバー温度センサの選び方.

INNO光ファイバー温度測定システム

INNOは電気、産業、医療、試験用途向けに、蛍光式光ファイバー点式温度プローブ、監視計測器、構成可能な多チャンネル測定システムを提供します。

• 直接点温度測定
• 電気的に絶縁された光学検出経路
• 光学測定経路の高い耐電磁干渉性。
• 小型プローブの選択肢
• 特注ファイバー長
• 多チャンネル測定
• 異なる点数要件に対応する計測器。
• 対応インターフェースによるPLC／SCADA／DAQ統合
• 機器メーカー・システムインテグレーター向けOEM／ODM

INNOの点プローブの代表的な参考仕様は、温度範囲約-40～260°C、精度約±0.5～±1°C、応答1秒未満、プローブ径約2～3mm、ファイバー長約0～20mです。チャンネル構成は監視計器とプロジェクト要件によって異なり、正確な仕様はプローブ、計器、プロジェクトの構成によって決まります。