光ファイバー温度センサ構成では、プローブ、光ファイバー長、チャンネル数、監視計測器を実際の測定点に合わせる必要があります。モデルや価格を比較する前に、7項目を確認してください： 温度範囲、測定位置、プローブ構造、ファイバー長、感温点数、電気環境、監視出力.
選定の問題の多くは、これらのいずれかを省略したときに生じます。プローブが適切な測温範囲に対応していても巻線の隙間に収まらない場合や、必要な監視点数を確認する前に変換器を注文してしまう場合があります。
光ファイバー温度センサ選定早見表
| 選定要因 | 確認事項 | 選定の方向性 |
|---|---|---|
| 温度範囲 | 通常運転温度、想定最高温度、必要な余裕 | 最高温度に余裕を加えた範囲を満たすプローブを選びます。代表的な構成は約-40～260°Cに対応します。 |
| プローブ構造 | 接触方法、固定方法、絶縁要件 | 埋込み点には裸の小型先端、表面接触には固定可能な構造やシース構造を使用します。 |
| プローブ径 | 感温点の隙間・スロット・穴の寸法 | 通常約2–3 mm。巻線の隙間や狭いスロットには小径を選定します。 |
| 光ファイバー長 | 曲げと出口を含む、感温点から計測器までの経路 | 機器取付け計測器では3–5 mを起点とし、外部・遠隔経路分を加えます。 |
| 感温点数 | 同時に測定する必要がある位置の数 | 各点にプローブ1本。合計プローブ数がチャネル数になります。 |
| 電気的環境 | 高電圧、EMI、RF、マイクロ波、強磁場。 | 全誘電体プローブ・光ファイバーを使い、計測器を場の外へ置く。 |
| 機械的保護 | 振動、摩耗、油、組立時の引張り | 露出したファイバー部分に保護スリーブや被覆を追加し、経路に沿って固定します。 |
| 監視計測器 | チャンネル数、取付位置、現場表示の必要性 | 1～4点には少チャンネル機器、それ以上には多チャンネル変換器・監視計器を使用します。 |
| 通信・出力 | PLC・SCADA・DCS接続、警報ロジック | 見積段階でRS485/Modbus、アナログ、警報リレーを指定。 |
手順1：温度範囲を定める
測定点が実際に受ける温度から始め、次の4項目を確認します：
- 通常運転温度： 通常運転時の定常値。
- 想定最高温度： 過負荷、故障、試験条件での最高値。
- 必要な測定余裕： 予想最高温度より余裕を設け、測定値を定格内に保ちます。
- 高温・低温構成： 高温側または低温側への範囲拡張が用途に必要かどうか。
一般的な参考として、代表的な蛍光式光ファイバー構成の対応範囲は約 -40～260 °C はプローブ設計によります。代表精度は ±0.5～±1 °C、応答時間は <1 sです。実用限界はプローブ材質と構造によるため、最終範囲は選定したプローブ構成で決まります。
- 変圧器巻線： 通常負荷だけでなく、過負荷時のホットスポット温度にも対応させます。
- 電気接続部 / 母線： 継手劣化で起こり得る温度上昇も含めます。
- マイクロ波・試験装置： 通常のプロセス温度を超えることがある、試験サイクルのピーク温度を確認してください。
手順2：測定点を特定
製品モデルの選択から始めず、まずどこを測温するかを正確に定義してください。一般的な測定点は次のとおりです。
- 変圧器巻線ホットスポット
- 母線接合部
- ケーブル接続部
- 電動機・発電機巻線。
- 試験対象
- マイクロ波加熱領域
- 高電圧部品
各点で以下を確認してください：
- 点の周囲にどの程度のスペースがありますか。
- 対象に直接接触できるか。
- プローブを保持する固定位置はあるか。
- 近くに強い電界・磁場がありますか。
- 機器外へどう配線するか。
手順3：プローブ構造・径の選定
測定点がプローブ要件を決めます。代表的な径はおよそ 2～3mm 構造により異なり、小径は狭い巻線隙間に適します。
| 用途 | プローブ選定の焦点 |
|---|---|
| 変圧器巻線 | 小径、変圧器油・紙との絶縁適合性、巻線内配置への適性 |
| 乾式変圧器 | 各相の複数巻線点へ配置できる小型プローブ。 |
| 母線・電気接続部 | 機械的固定と接合表面への確実な直接接触 |
| モータ・発電機 | 巻線・スロット経路に沿わせられる小型構造 |
| マイクロ波・RF | 全非金属の光学経路。 |
| 高電圧試験 | 電気的絶縁と、安全な計測器位置まで届く十分な経路距離 |
| MRI・強磁場。 | プローブ・光ファイバー全体が非導電性・非金属の構成。 |
手順4：ファイバー長の選定
光ファイバー長は主に感温点と監視計測器の実配線距離で決まります。多くの一般的な機器案件では、 3–5 m は妥当な初期目安です。以下の要因で調整してください。
- 機器寸法
- 内部配線経路
- 曲げ経路・最小曲げ半径。
- 計器取付位置
- 固定・保守用の設置余長。
- 機器外部の配線距離。
代表例：
- 小型盤： 計測器が近ければ約3 mで足りる場合があります。
- 変圧器・大型機器： 巻線からタンク壁・制御箱まで3～5 m以上必要になる場合があります。
- 実験室・試験ベンチ： 長さは試験領域とデータ収集装置の距離によって決まります。
直線距離だけからファイバー長を計算しないでください。 ファイバーは機器構造に沿うため、実際の経路はほぼ常に長くなります。
手順5：感温点数を決定
光ファイバープローブは通常、指定測定点1つに対応します。重要な問いは次のとおりです： 同時に何か所を測る必要があるか。
| 用途 | チャネル選定ロジック |
|---|---|
| 変圧器巻線 | 相数、巻線位置、ホットスポットのみか油温も含むかなどの監視目的によります。 |
| 乾式変圧器 | 通常は各相巻線1点以上を基本とし、必要な鉄心・周囲温度点を追加 |
| 開閉装置 | 監視する接点、ケーブル端末、区画の数に基づきます。 |
| 母線接続部 | 重要接合部ごとに1点。大電流のボルト接続部を優先。 |
| モータ・発電機 | 監視が必要な相、巻線位置、軸受位置に基づきます。 |
| 試験台 | 試験計画と試験対象ごとの記録点数に基づく |
| マイクロ波機器 | 比較する試料位置・加熱ゾーン数に基づく。 |
手順6：監視計測器を選定
感温点数が決まったら、変換器または監視計器を選定します。INNOは単チャンネル・多チャンネル測定に対応し、感温点数に応じてチャンネル数を選べます。
| 要件 | 提案の方向 |
|---|---|
| 1～4点 | 少チャンネル変換器・小型監視装置 |
| 複数点 | 合計プローブ数に対応した多チャネル変換器・監視計測器。拡張を予定する場合は予備チャネルを確保します。 |
| 現場表示 | 現場読取用の前面表示付き計器 |
| RS485 / Modbus | システム連携向けデジタル通信ポート付き計測器 |
| アナログ出力 | 既存制御システム向けの4–20mAなどのアナログ出力付き計器 |
| 警報リレー | 現場警報・トリップ信号向けリレー出力付き計測器 |
| OEM組込機器 | ホスト機器へ統合した小型OEM光ファイバー温度モジュール |
| PLC / SCADA接続 | 制御システムの入力に応じたModbus通信またはアナログ出力 |
手順7：電気環境を考慮
従来の電気式センサでは測定が難しい環境があるため、光ファイバー温度センサが選ばれることがよくあります。熱電対とRTDは金属リード線を使用し、干渉の混入、高電圧での導電経路の形成、RF場での発熱が生じることがあります。
では 高電圧 機器では、全誘電体のプローブとファイバーが測定点と計器の間に本来の電気的絶縁を提供します。これにより、巻線や母線などの充電部を直接測定できます。
次の環境では、 強EMI、RF、マイクロ波 エネルギーに対し、光信号は電磁ノイズの影響を受けず、非金属プローブは場のエネルギーを吸収したり加熱パターンを乱したりしません。
では 強磁場では、MRIや大型電気機械などで、非導電性・非金属の構成が誘導電流や磁気的相互作用を避けます。いずれの場合も監視計測器を電磁界の外に置き、そこに届くファイバー長を計画してください。
代表的な選定例
変圧器巻線
巻線ホットスポット監視には、巻線構造内へ配置し、タンク外へ配線できるプローブが必要です。
- 過負荷ホットスポット条件を含む温度範囲
- 巻線内配置に適した小さなプローブ径
- 各相の所定巻線測定点。
- 巻線からタンク壁・計測器までの長さ。
- 相数と監視目的に基づく総感温点数。
- 通信出力付き多チャネル計測器
開閉装置 / 母線
接続部監視では、故障前の接続点の温度上昇検出を重視します。
- 各継手・接続部の位置。
- 監視する接続部数
- 導体上のプローブ固定方法
- 区画を通るファイバー経路
- 複数盤全体のチャンネル数
- 変電所システムへの監視出力
マイクロ波 / RF機器
電磁界内の測定は、加熱を妨げず、電磁界の影響も受けない必要があります。
- 全非金属感温経路。
- プロセスのピーク条件に対応する測温範囲
- 試料・空洞に適したプローブ構造
- チャンバー壁を通るファイバー経路
- 電磁界外に置く計器
高電圧試験機器
試験構成には、運転者と計測器を安全距離に保つ絶縁測定が必要です。
- ファイバー全経路の電気的絶縁
- 試験対象に適したプローブ寸法
- 安全な測定領域まで届くファイバー長
- 対象物ごとの試験点数
- 試験対象から計器までの距離
選定早見表
| 要件 | 推奨方針 |
|---|---|
| 単一温度点 | プローブ1本と適切な少チャネル計測器 |
| 1つの機器内の複数点 | 複数プローブと多チャンネル監視計器 |
| 変圧器巻線 | 小径絶縁プローブと多チャネル変換器 |
| 電気盤・母線。 | 固定可能な接触プローブと、多チャンネルモニタ・通信出力 |
| マイクロ波・RF | 非金属プローブと電磁界外の計測器 |
| 強磁界 | 長い光ファイバーを備える全非導電性プローブ。 |
| 実験室試験ベンチ | 試験点に合うプローブと、データ出力を持つ計測器 |
| OEM機器 | OEM光ファイバー温度モジュール付きプローブ |
これらは初期選定の方向性です。最終構造、長さ、チャンネル構成は実機と照合してください。
光ファイバー温度センサ購入チェックリスト
見積依頼前に以下をご用意ください：
- □ 機器の種類
- □ 測定位置
- □ 温度範囲
- □ 感温点数
- □ 必要ファイバー長
- □ 空間・必要径
- □ 電気環境
- □ 機械的保護要件
- □ 監視計測器要件
- □ RS485 / Modbus要件
- □ アナログ出力要件
- □ 警報リレー要件
- □ OEM要件
よくある選定ミス
- 直線距離からファイバー長を選ぶこと。 曲げ、内部経路、計測器位置により長さが増すため、この方法で選んだファイバーは短すぎることがあります。
- チャンネル数を確認する前に監視計器を選ぶこと。 測定漏れが生じたり、後から2台目が必要になったりします。
- すべての測定位置に同じプローブ構造を使用すること。 巻線点と母線継手では寸法・固定方法が異なります。
- 温度範囲だけを重視し、設置スペースを無視すること。 範囲が正しくても、感温点に収まらなければ使えません。