信号は10キロメートル伝送されますが、温度データは変化しますか?
光ファイバーセンシングシステム(光ファイバーグレーティング(FBG)センシングシステムや分散型光ファイバーセンシングシステムなど)では、信号伝送距離が 10\ \text{km} であっても温度データは変化しません。
光信号の強度(信号対雑音比 SNR)が、デモジュレーターの感度閾値を上回っている限り、測定される温度データは絶対的に正確であり、従来の電気信号(電圧信号、電流信号など)で発生しがちな伝送線路の抵抗や電圧降下によるデータの歪みやドリフト現象は発生しません。
1. 物理工学原理の分析
- 波長/周波数エンコーディングの絶対性(Wavelength / Frequency Encoding)
光ファイバーグレーティング(FBG)センサーは波長変調技術を採用しています。外部温度の変化は、反射スペクトルの中心波長 \lambda_B の相対的な変位( \Delta \lambda_B )として直接反映されます。波長は絶対的な物理量であり、光信号がファイバー内を伝播する際に、ファイバーの曲がり、接合部の損失、長距離伝送によっても、スペクトルの波長特性は変化しません。 - 極めて低い光ファイバー伝送減衰(Low Optical Attenuation)
一般的に使用される近赤外波長帯(例:一般的に使用される 1550\ \text{nm} 波長帯)では、標準単一モードファイバーの減衰係数は通常 0.18\ \text{dB/km} \sim 0.22\ \text{dB/km} です。
信号が 10\ \text{km} 伝送された後の累積伝送損失は約 2\ \text{dB} 程度であり、これは光パワーが約 37\% 減少することに相当します。現代の光ファイバーグレーティングデモジュレーターのダイナミックレンジは通常 30\ \text{dB} 以上(場合によっては 50\ \text{dB} 以上)であり、この 2\ \text{dB} というわずかな減衰は、デモジュレーターが反射ピーク波長を正確に抽出するのを全く妨げません。 - 分散型光ファイバー温度センサー(DTS/BOTDA)の耐干渉能力
ラマン散乱(Raman DTS)に基づく分散型温度センサーの場合、長距離伝送で波長差(非ストークス光とストークス光)の減衰差が発生する可能性がありますが、高品質な DTS システムでは、二重端回路(Double-ended loop)デモジュレーション法や差分自動補償アルゴリズムを採用して、減衰による誤差を完全に除去します。ブリルアン散乱(BOTDA)に基づくシステムは、周波数シフトを測定して温度を取得しますが、周波数も距離減衰の影響を受けません。
2. 関連する高品質 OFSCN® センシング製品の例
長距離・高要求の産業用温度監視プロジェクトにおいて、Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd.(OFSCN®)が提供するセンサーおよび光ファイバーケーブル製品は、過酷な作業条件下でも信号の安定した伝送を保証します:
-
光ファイバーグレーティング温度センサー:
OFSCN® 300°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor は、シームレス鋼管でカプセル化されており、産業用高温環境向けに設計されており、優れた波長安定性と長距離伝送との互換性を提供します。
-
分散型光ファイバー温度センサー:
OFSCN® 300°C Distributed Fiber Temperature Sensor は、316L 単層シームレス鋼管でカプセル化されており、高温耐性のある単一モードファイバーが内蔵されており、長距離・高解像度の分散型温度監視(DTS/OFDR)に適しています。
-
高温光ファイバーパッチコード(センサーとデモジュレーターの接続用):
OFSCN® 120℃ Fiber Optic Patch Cord は、1メートルから数百メートルの長さでカスタマイズ可能であり、長距離ルーティングにおける信号減衰の最小化を保証します。




