光ファイバー温度センサとPT100の主な違い

蛍光式光ファイバー点式温度センサはプローブ先端の光学応答を読み、PT100測温抵抗体は白金素子の抵抗を読み取ります。

光ファイバー温度センサとPT100センサは、いずれも点式測温に使用できますが、検出と信号伝送の方式は大きく異なります。PT100は白金素子の予測可能な抵抗変化を利用し、感温素子と測定電子回路の間に電気導体を必要とします。光ファイバー温度プローブは光学的な検出経路を用い、測定信号を光ファイバーで伝送するため、電気的絶縁や高い耐電磁干渉性が重要な環境に適しています。

通常の産業用温度測定では、PT100が実用的な選択肢となることがよくあります。高電圧機器の内部や近傍、強い電磁界、RF・マイクロ波環境、強磁場、電気的に絶縁された構造に測定点がある場合は、光ファイバー測定の利点が大きくなります。

光ファイバー温度センサとPT100：測定・設置の比較

2種類の温度センサの測定方法

光ファイバー温度センサ

光は光ファイバーを通って所定のプローブ先端に届き、そこで測定が行われます。戻り光信号は同じ光ファイバーを通って監視計測器へ戻り、処理されて温度値に変換されます。測定点自体に電気的な測定信号は必要ありません。

PT100温度センサ

PT100素子には、温度に対して電気抵抗が予測可能な形で変化する白金を使用します。測定回路は微小電流を流し、得られた抵抗値から温度を計算します。RTD素子と測定計器をリード線で接続するため、感温点から制御室や盤まで導電性の回路が形成されます。

電気的絶縁と高電圧環境

これは両技術の特に重要な違いの1つです。PT100は感温素子と計測器の間に導電性配線を使用します。光ファイバープローブは代わりに光経路を使うため、検出リンクを電気信号が流れません。

この違いは、変圧器巻線、高電圧試験装置、通電中の電気部品、電気絶縁構造、開閉装置内部の特定測定点などで重要です。設置方法、絶縁、測定回路を適切に設計すれば、PT100は多くの電気用途で使用できます。ただし、非導電性の信号経路が必要な場所の温度を直接測定する場合は、光ファイバー方式が適することがあります。

EMI・RFI・強電磁界

光ファイバー測温では検出用ファイバー内で電気信号を伝送しないため、光経路自体は電磁結合の影響を受けません。PT100は導電性リード線を介した抵抗測定を利用するため、電気ノイズの多い環境では、配線方法、シールド、接地、計装設計がより重要になる場合があります。

光学測温が適する代表的な環境には、変圧器巻線、発電機、大電流母線システム、RF機器、マイクロ波加熱設備、MRIシステム、高電圧試験室があります。

温度範囲・精度・応答時間

どちらの技術も有用な産業測温を提供できますが、実際の性能はセンサ構造、計測器、用途によって決まります。

一般的な光ファイバー点式温度プローブでは、構成により、使用範囲はおおむね-40～260 °C、精度は±0.5～±1 °C程度、応答時間は1秒未満です。PT100センサには多様な産業用構造と温度範囲があるため、実際に使える仕様はRTD素子、保護管、配線、伝送器によって大きく変わります。

プローブ寸法・設置スペース

光ファイバー温度プローブには小型の感温部を使用でき、代表的なプローブ径は構成により約2～3mmです。狭い巻線内では利点になる場合があります。PT100にも小型素子から金属シース付き産業用プローブまで多様な構造があり、幅広い設置スペースに対応できます。

どちらの技術が常に小さいかではなく、プローブ形状が具体的な測定点、アクセス、機械的保護要件に合うかが判断基準です。

光配線と電気配線の比較

光ファイバープローブ

光ファイバーは測定点から監視計測器まで引き回します。多くの機器設置では約3–5 mが実用的で、必要に応じてより長いファイバーも使用できます。ファイバーは光信号を伝送するため経路全体で電気的絶縁を確保でき、設置時には通常、曲げ半径と機械的保護への配慮が必要です。

PT100

PT100センサは2線式、3線式、4線式の測定構成で配線し、感温素子から計測器まで導電性ケーブルを敷設します。特に2線式ではリード線抵抗が測定精度に影響する場合があり、設置環境に応じてシールドや配線経路への配慮が必要です。

配線構成自体が実用上の選定要因です。センサの電気的絶縁だけでなく、設置現場でどのケーブル経路が実現可能かも重要です。

多点温度監視

光ファイバー測定では、点プローブ1本が通常1つの指定温度測定点に対応します。複数のプローブを多チャンネル温度変換器や監視計器へ接続して、光ファイバー温度監視システムを構成します。

複数のPT100素子も、多チャネルの収集・制御システムに接続できます。ここでの比較の焦点は、各技術で多点監視ができるかよりも、センサ配線、チャネル数、計測器構成、各点での電気的絶縁要件にあります。

PLC・SCADA・監視システム連携

PT100も光ファイバーも、最終的には適切な伝送器や監視計測器を介して制御システムへ接続します。

光ファイバー監視計器は、選定機種に応じて、RS485、Modbus RTU、アナログ出力、警報リレー出力、現場表示を備える場合があります。PT100の測定値は通常、RTD入力モジュール、温度変換器、またはRTD／アナログ直接入力付きPLCを介して制御システムへ取り込み、監視システムに統合します。

両技術の組込み方法は異なりますが、いずれも現代の産業監視システムで使用できます。

PT100が実用的な選択となる場面

PT100は、一般産業機械、プロセス装置、空調、タンク・配管、軸受ハウジングなど、幅広い用途で実用的で扱い慣れた選択肢です。

次の場合、PT100は実用的な選択肢です：

電気的絶縁が主要要件ではない／EMI条件を管理できる／従来の有線センサ設置で問題ない／既設PLCや伝送器がRTD入力に対応している／標準的な産業用プローブ構造が測定点に適合する

光ファイバー測温がよく選ばれる場面

光ファイバー点温度測定は、変圧器巻線（乾式・油入）、高電圧機器、発電機巻線、RF・マイクロ波環境、MRI、高電圧試験装置でよく使われます。

こうした環境では、感温点の信号伝送に導電配線を用いない光測定の利点が大きくなります。電気的絶縁、耐電磁干渉性、小さなプローブ設置面積、離れた監視計器への接続を実現します。

用途別の光ファイバー・PT100比較

光ファイバー温度センサとPT100の選び分け

PT100を使う条件：

測定環境が電気的に一般的である。標準的なセンサ配線を使用できる。既存計装がRTD入力に対応している。従来の産業用プローブが感温点に収まる。測定点での電気的絶縁が主要要件ではない。

次の場合は光ファイバー測定を検討：

センサが高電圧の近くにある／直接的な電気的絶縁が重要／強いEMI / RFIが存在する／RFやマイクロ波の場が関係する／強磁場が存在する／導電性センサ配線を避けたい／感温位置が変圧器や電気機器の巻線構造内にある

PT100・光ファイバー測温の選定前に確認すべき質問

必要な温度範囲はどの程度ですか。実際の感温点はどこですか。測定箇所は充電部ですか。電気的絶縁は必要ですか。強いEMIやRFが存在しますか。非金属プローブが必要ですか。設置スペースはどの程度ありますか。監視計器から感温点までの距離はどの程度ですか。何点を監視しますか。制御システムはRTD入力を直接受け付けますか。RS485／Modbusは必要ですか。4–20mAは必要ですか。警報リレー出力は必要ですか。現場表示は必要ですか。

光ファイバーセンサとPT100の比較でよくある誤解

「光ファイバーセンサは常に高精度」は、必ずしも正しくありません。精度は測定技術だけでなく、センサと計器の構成全体によって決まります。

「PT100は電気機器で使用できない」は誤りです。PT100は電気・産業機器に広く使われ、適性は絶縁、配線、測定位置によって決まります。

「光ファイバー測定は変圧器専用」は誤りです。RF、マイクロ波、発電機、高電圧試験、MRI、産業試験環境にも使用されます。

「センサ仕様だけが重要」は誤りです。プローブ構造、ケーブル・ファイバー経路、チャンネル数、監視インターフェースも選定要素です。