横河電機株式会社 - 光ファイバセンシング振興協会 vp fa-m3r prosafe-rs...

<会社紹介r>Copyright © Yokogawa Electric Corporation<2009/12/16>

2009年12月16日

横河電機株式会社

IA事業部システム事業センター

会社紹介

横河電機株式会社

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制御制御制御制御ビジネスビジネスビジネスビジネス-1Business Segments: Industrial Automation and Control - 1

ネットワークベース生産システムSTARDOM

統合生産制御システム CENTUM VP

レンジフリーコントローラFA-M3R

安全計装システムProSafe-RS

生産制御システム

3


制御制御制御制御ビジネスビジネスビジネスビジネス-2Business Segments: Industrial Automation and Control - 2

フィールド機器／レコーダ

データ収集ステーションDXAdvanced電磁流量計

ADMAG AXF差圧・圧力伝送器DPharp EJX

プロセスガスクロマトグラフGC1000 MarkⅡⅡⅡⅡ

送水ポンプ省エネ制御システムエコノパイロット

省エネルギー・環境保全ソリューション製造管理パッケージ「ＣＩＭＶision」シリーズを中心にＩＴシステムの各業種テンプレートを揃えています。ソリューションビジネス製造業向けソリューション

4


計測機器計測機器計測機器計測機器ビジネスビジネスビジネスビジネス-１Business Segments: Test and Measurement – １測定器

プレシジョンパワーアナライザWT3000

近赤外光スペクトラムアナライザAQ6375

半導体テスタ FPDドライバテストシステムST6730

メモリテストシステムMT6121

ミックスドシグナルオシロスコープDLM2054

5


航空関連機器航空機用フラットパネルディスプレイ

計測機器計測機器計測機器計測機器ビジネスビジネスビジネスビジネス-２/そのそのそのその他他他他Business Segments: New and Other Businesses - 2

バイオアナリティカル機器共焦点スキャナCSU-X1

ハイスループット細胞機能探索システムCellVoyager

光通信機器

モーション＆メジャメント機器

４０ＧＲＺ－ＤＱＰＳＫ変調方式トランスポンダ

ダイレクトモータドライブDYNASERV DRｼﾘｰｽｼﾘｰｽｼﾘｰｽｼﾘｰｽﾞ゙゙゙

その他

6


＜光ファイバを測る！光ファイバで測る！＞

足立

＜送ると測るをつなげる！測ると守るをつなげる！＞

村山先生

光光光光ファイバセンシングファイバセンシングファイバセンシングファイバセンシングとはとはとはとは

＜光ファイバを構造物の“神経”にする技術！＞

保立先生

7


““““知的構造物知的構造物知的構造物知的構造物””””によるによるによるによるヘルスモニタリングヘルスモニタリングヘルスモニタリングヘルスモニタリング実用化実用化実用化実用化へのへのへのへの取取取取りりりり組組組組みみみみ““““知的構造物知的構造物知的構造物知的構造物””””によるによるによるによるヘルスモニタリングヘルスモニタリングヘルスモニタリングヘルスモニタリング実用化実用化実用化実用化へのへのへのへの取取取取りりりり組組組組みみみみ

航空機

ダム

光ファイバ（センサ）

土砂崩れ

橋トンネル

ケーブル

トンネル

プラント

船舶

ビル

堤防

河口堰

監視センター

応用分野応用分野応用分野応用分野応用分野応用分野応用分野応用分野

電力ケーブル

油井

発電所

ガス基地

出力光パルス後方散乱光光ファイバセンサ測定器本体

光光光光ファイバセンシングファイバセンシングファイバセンシングファイバセンシングのののの応用分野応用分野応用分野応用分野

8


～～～～100mレンジレンジレンジレンジでででで1ｃｍｃｍｃｍｃｍ以下以下以下以下のののの分解能分解能分解能分解能

数数数数KmKmKmKmレンジレンジレンジレンジでででで1111mmmm以下以下以下以下のののの分解能分解能分解能分解能プラントプラントプラントプラント、、、、ビルビルビルビル、、、、住宅住宅住宅住宅

痛い！痛い！

フラフラする！フラフラする！

誰だ！誰だ！

自自自自らららら痛痛痛痛みやみやみやみや危険危険危険危険をををを知知知知らせることのできるらせることのできるらせることのできるらせることのできる知的知的知的知的

構造物構造物構造物構造物がががが実現実現実現実現できればできればできればできれば、、、、

ヘルスモニタリングヘルスモニタリングヘルスモニタリングヘルスモニタリングヘルスモニタリングヘルスモニタリングヘルスモニタリングヘルスモニタリングによりによりによりにより、、、、初期導入初期導入初期導入初期導入からからからから廃棄廃棄廃棄廃棄・・・・

更新更新更新更新されるまでのされるまでのされるまでのされるまでの予防保全予防保全予防保全予防保全、、、、生産効率生産効率生産効率生産効率のののの向上向上向上向上

（（（（設備設備設備設備のののの有効利用有効利用有効利用有効利用）、）、）、）、メンテナンスコストメンテナンスコストメンテナンスコストメンテナンスコストのののの削減削減削減削減

等等等等がががが可能可能可能可能となるとなるとなるとなる（（（（ライフサイクルソリューションライフサイクルソリューションライフサイクルソリューションライフサイクルソリューションライフサイクルソリューションライフサイクルソリューションライフサイクルソリューションライフサイクルソリューション））））

光光光光ファイバファイバファイバファイバのののの神経網神経網神経網神経網でででで光光光光ファイバファイバファイバファイバのののの神経網神経網神経網神経網ででででヘルスモニタリングヘルスモニタリングヘルスモニタリングヘルスモニタリングヘルスモニタリングヘルスモニタリングヘルスモニタリングヘルスモニタリングをををを実現実現実現実現！！！！をををを実現実現実現実現！！！！

火事だ！火事だ！

光光光光ファイバファイバファイバファイバ

（（（（（（（（SHMSHM ；；；；；；；； StructuralStructural HealthHealth MonitoringMonitoring））））））））

地震だ！地震だ！

■■■■スマートマテリアルスマートマテリアルスマートマテリアルスマートマテリアル■■■■スマートマテリアルスマートマテリアルスマートマテリアルスマートマテリアル((知的材料知的材料知的材料知的材料知的材料知的材料知的材料知的材料))のためののためののためののための神経網神経網神経網神経網のためののためののためののための神経網神経網神経網神経網 ■■■■スマートストラクチャスマートストラクチャスマートストラクチャスマートストラクチャ■■■■スマートストラクチャスマートストラクチャスマートストラクチャスマートストラクチャ((知的構造物知的構造物知的構造物知的構造物知的構造物知的構造物知的構造物知的構造物))のためののためののためののための神経網神経網神経網神経網のためののためののためののための神経網神経網神経網神経網

■■■■防犯防犯防犯防犯システムシステムシステムシステム■■■■防犯防犯防犯防犯システムシステムシステムシステム // 防災防災防災防災システムシステムシステムシステムのためののためののためののための神経網神経網神経網神経網防災防災防災防災システムシステムシステムシステムのためののためののためののための神経網神経網神経網神経網

保立研究室保立研究室保立研究室保立研究室

bybybyby

安全安全安全安全・・・・安心安心安心安心

光光光光ファイバファイバファイバファイバをををを構造物構造物構造物構造物のののの““““神経神経神経神経””””にするにするにするにする技術技術技術技術

9


OTDR ；；；；Optical Time Domain Reflectmeter

BOTDR；；；；Brillouin OTDR

ROTDR；；；；Raman OTDR

FBG ；；；；Fiber Bragg Grating

保立研究室保立研究室保立研究室保立研究室

bybybyby

ＲＯＴＤＲＲＯＴＤＲＲＯＴＤＲＲＯＴＤＲＢＯＴＤＲＢＯＴＤＲＢＯＴＤＲＢＯＴＤＲＦＢＧＦＢＧＦＢＧＦＢＧ

光源光源光源光源カプラカプラカプラカプラセンサセンサセンサセンサ（（（（光光光光ファイバファイバファイバファイバ））））

●●●●レーリーレーリーレーリーレーリー後方散乱光後方散乱光後方散乱光後方散乱光

●●●●ラマンラマンラマンラマン散乱光散乱光散乱光散乱光

●●●●ブリルアンブリルアンブリルアンブリルアン散乱光散乱光散乱光散乱光

OTDR

ROTDR

BOTDR

連続分布情報連続分布情報時間（距離）時間（距離）散乱光散乱光強度強度受光素子受光素子受光素子受光素子

-信号処理信号処理信号処理信号処理歪み

距離

温度

距離

光光光光ファイバファイバファイバファイバ

カプラカプラカプラカプラ

●●●●FBG（（（（光光光光ﾌｧｲﾊﾌｧｲﾊﾌｧｲﾊﾌｧｲﾊﾞ゙゙゙ﾌﾌﾌﾌﾞ゙゙゙ﾗｸﾗｸﾗｸﾗｸﾞ゙゙゙ｸｸｸｸﾞ゙゙゙ﾚｰﾃｨﾝｸﾚｰﾃｨﾝｸﾚｰﾃｨﾝｸﾚｰﾃｨﾝｸﾞ゙゙゙)受光素子受光素子受光素子受光素子-信号処理信号処理信号処理信号処理

FBG2FBG1 FBG3FBG2FBG1 FBG3

λλλλλλλλ11 λλλλλλλλ２２２２２２２２ λλλλλλλλ３３３３３３３３センサセンサセンサセンサ

点情報点情報t

歪み

白色光源白色光源白色光源白色光源

（（（（広帯域光源広帯域光源広帯域光源広帯域光源））））

FBG1

FBG2

FBG3

光光光光ファイバセンシングファイバセンシングファイバセンシングファイバセンシング技術技術技術技術＜＜＜＜分布型分布型分布型分布型とととと多点型多点型多点型多点型＞＞＞＞

10


■■■■AQ8920/AQ8940 ROTDR･・・・･・・・･・・・･・・・温度温度温度温度分布測定分布測定分布測定分布測定

ROTDR；；；；Raman Optical Time Domain Reflectometer

（（（（DTS ; Distributed Temperature Sensor））））

・・・・長距離長距離長距離長距離 2km/10km、、、、距離分解能距離分解能距離分解能距離分解能 2/4m、、、、温度分解能温度分解能温度分解能温度分解能 1℃℃℃℃

■■■■FB200 FBGセンサセンサセンサセンサ用用用用モニタモニタモニタモニタ･・・･・・･・・･・・多点歪多点歪多点歪多点歪みみみみ、、、、温度温度温度温度、、、、高速振動測定高速振動測定高速振動測定高速振動測定

FBG；；；；Fiber Bragg Grating

・・・・小型小型小型小型、、、、低価格低価格低価格低価格、、、、メカレスメカレスメカレスメカレス（（（（可動部可動部可動部可動部なしなしなしなし））））でででで高信頼性高信頼性高信頼性高信頼性

・・・・高速測定高速測定高速測定高速測定（（（（100Hz以上以上以上以上））））

640素子フォトダイオードアレイ（社内製）を使用

■■■■AQ8603 BOTDR・・・・・・・・・・・・・・・・歪歪歪歪みみみみ、、、、温度温度温度温度分布測定分布測定分布測定分布測定

BOTDR；；；；Brillouin Optical Time Domain Reflectometer

（（（（DTSS ; Distributed Temperature & Strain Sensor））））

・・・・世界初世界初世界初世界初のののの分布型分布型分布型分布型歪歪歪歪みみみみ測定器測定器測定器測定器

・・・・長距離長距離長距離長距離～～～～10km、、、、距離分解能距離分解能距離分解能距離分解能 1m、、、、歪歪歪歪みみみみ分解能分解能分解能分解能 30μμμμｽﾄﾚｲﾝｽﾄﾚｲﾝｽﾄﾚｲﾝｽﾄﾚｲﾝ

Strain

Distance

Distance

Temp.

t

Strain

FBG1

FBG2

FBG3

横河電機横河電機横河電機横河電機はははは，，，，主要主要主要主要なななな３３３３つのつのつのつのセンシングセンシングセンシングセンシング技術技術技術技術とととと

製品製品製品製品をををを同時同時同時同時にににに持持持持つつつつ唯一唯一唯一唯一ののののメーカメーカメーカメーカ

光光光光ファイバセンシングファイバセンシングファイバセンシングファイバセンシング製品製品製品製品＜＜＜＜横河電機製品群横河電機製品群横河電機製品群横河電機製品群＞＞＞＞

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アプリケーションアプリケーションアプリケーションアプリケーション例例例例

火災検知火災検知火災検知火災検知／／／／防災防災防災防災／／／／省省省省エネエネエネエネ

アプリケーションアプリケーションアプリケーションアプリケーション概要概要概要概要光ファイバ分布型温度測定器は、鉄鋼プラントでの高温炉体温度監視、石油・化学プラントでのＬＮＧタンクやパイプラインの漏れ、ヤードやベルトコンベア・トンネル内の火災検知、電力線温度監視など、光ファイバの防爆性と耐腐食性を生かした広範囲の温度分布測定を可能とします。また、室内（例えば、データセンター）の温度分布を測定することにより、空調運転最適可のための情報提供を行い省エネルギー運転に寄与します。アプリケーションアプリケーションアプリケーションアプリケーションののののポイントポイントポイントポイント温度検出部（センサ）に光ファイバを用いているので防爆性、耐腐食性に優れています。また、落雷、電界、磁界環境下でも全く影響を受けずに測定が可能です。プラント設備の温度管理、発電所や大型建設物の空調関連への応用が期待できます。製品製品製品製品のののの特長特長特長特長光ファイバ分布型温度測定器（AQ8920）はOTDR（Optical Time Domain Reflectometer）技術を応用した分布型温度測定器です。本器に光ファイバを接続し、光パルスを入力することにより、後方散乱光（ラマン散乱光）を検出し、温度分布に変換します。・2kmまでの温度分布を2mの距離分解能で連続測定・1kmまでの温度分布を±1℃の精度で測定・10kmまでの温度分布を1.5ｍの距離分解能で連続測定する機種も対応可能(AQ8940)

AQ8920/AQ8940光ファイバ分布型温度測定器

プラント内火災検知システムの例

温度分布状況温度分布状況温度分布状況温度分布状況０℃３００℃炉体炉体炉体炉体ＡＡＡＡＣＥＮＴＵＭＳＴＡＲＤＯＭAQ8920/8940光ファイバ分布型温度測定器光スイッチ光光光光ファイバファイバファイバファイバ

高炉異常温度検知システムの例ガス導管火災検知ベルトコンベア

測定78(LANケーブル)-200204060801000.0 50.0 100.0 150.0 200.0距離[m]測定温度[℃] 2006/9/6 11:122006/9/6 11:122006/9/6 11:122006/9/6 11:132006/9/6 11:132006/9/6 11:132006/9/6 11:132006/9/6 11:132006/9/6 11:132006/9/6 11:142006/9/6 11:142006/9/6 11:142006/9/6 11:142006/9/6 11:142006/9/6 11:142006/9/6 11:152006/9/6 11:152006/9/6 11:152006/9/6 11:152006/9/6 11:152006/9/6 11:152006/9/6 11:162006/9/6 11:162006/9/6 11:162006/9/6 11:162006/9/6 11:162006/9/6 11:162006/9/6 11:162006/9/6 11:17お湯の温度測定78(LANケーブル)-200204060801000.0 50.0 100.0 150.0 200.0距離[m]測定温度[℃] 2006/9/6 11:122006/9/6 11:122006/9/6 11:122006/9/6 11:132006/9/6 11:132006/9/6 11:132006/9/6 11:132006/9/6 11:132006/9/6 11:132006/9/6 11:142006/9/6 11:142006/9/6 11:142006/9/6 11:142006/9/6 11:142006/9/6 11:142006/9/6 11:152006/9/6 11:152006/9/6 11:152006/9/6 11:152006/9/6 11:152006/9/6 11:152006/9/6 11:162006/9/6 11:162006/9/6 11:162006/9/6 11:162006/9/6 11:162006/9/6 11:162006/9/6 11:162006/9/6 11:17お湯の温度警報警戒値事務所AQ8920/8940光ファイバ分布型温度測定器光スイッチ光光光光ファイバファイバファイバファイバチップヤード

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構造物状態監視構造物状態監視構造物状態監視構造物状態監視

アプリケーションアプリケーションアプリケーションアプリケーション概要概要概要概要光ファイバ歪みアナライザは、橋梁、トンネル等の各種構造物、斜面などの状態監視に威力を発揮します。光ファイバセンサを道路法面等に連続設置することにより、地滑り・表層崩壊等を検知します。また、石油プラントの変位（歪み）検知等は大規模地震等の災害発生に備え、プラント管理の高度化ニーズに最適なシステムを提供します。アプリケーションアプリケーションアプリケーションアプリケーションののののポイントポイントポイントポイント光ファイバセンサの高耐久性（耐腐食、耐湿性等）によりメンテナンスのコストの低減化が実現します。従って、土木・建設分野における防災監視（高盛土・河川堤防監視、土石流監視、鉄道トンネル・道路トンネル監視（地滑り等の地盤挙動によるトンネルの変状検知））など幅広い用途が期待でき、道路管理者等の管理の高度化のニーズに最適なソリューションを提供します。また、石油プラントの変位（歪み）検知等の際、災害によりオイル漏れが発生した場合でも、安全に設備損傷（歪み）の有無を検知できます。製品製品製品製品のののの特徴特徴特徴特徴AQ8603光ファイバ歪みアナライザはブリルアン分光技術とOTDR技術を用いることにより、光ファイバの長手方向歪み分布を光ファイバの片端から測定可能です。・歪み測定確度：±0.003%・再現性：＜0.02%・測定距離分解能：1m

AQ8603光ファイバ歪みアナライザ

斜面監視、トンネル変状検知システムの例

光ファイバセンサユニット光ファイバ

AQ8603光ファイバ歪みアナライザ光スイッチ-0.200.20.40.60.81 0 2 4 6 8 10深さ（ｍ）歪量（％） 2000年7月 2001年5月 2002年5月 2003年3月2003年10月 2004年7月 2004年10月 2005年2月-0.200.20.40.60.81 0 2 4 6 8 10深さ（ｍ）歪量（％） 2000年7月 2001年5月 2002年5月 2003年3月2003年10月 2004年7月 2004年10月 2005年2月

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防災防災防災防災、、、、セキュリティセキュリティセキュリティセキュリティ

アプリケーションアプリケーションアプリケーションアプリケーション概要概要概要概要FBGセンサは多点測定ではあるものの、高速測定（振動測定）が可能であり、歪みゲージや抵抗測温体温度計の光版と言えるものです。大型構造物のヘルスモニタリング、河川や下水道などの水位監視（集中豪雨による浸水をリアルタイムで検知）、地下鉄・地下街・地下室の浸水検知、重要施設のセキュリティ監視など幅広い分野で、FBGセンサを用いたセンシングシステムが構築できます。アプリケーションアプリケーションアプリケーションアプリケーションののののポイントポイントポイントポイント悪環境（落雷、電界、磁界）下での数点の高速測定に最適であり、セキュリティ関連以外でも、構造物の振動測定、モータの振動解析、トランス内温度測定等に用いられています。製品製品製品製品のののの特長特長特長特長可動部がないため、小型化高信頼性を実現するとともに高速動作が可能です。約1μεの歪み分解能や約0.1℃の温度分解能を高速（10msec周期, TYP）で実現します。FBGセンサは、一本のファイバに多点接続可能で、しかも電磁ノイズの影響を受けないので、電気センサの配線の煩雑さや環境への考慮が軽減されます。・同時測定可能FBG数：40 (typ.)・測定波長範囲：1527～1567nm あるいは 1568～1607nm・波長表示分解能：1pm・測定パワー範囲：-4dBm～ -65dBm (0.1nm幅)・測定周期：最短10msec (100Hzサンプリング)

FB200FBGセンサモニタ

光光光光ファイバーファイバーファイバーファイバーつかまりつかまりつかまりつかまり圧力圧力圧力圧力フェンスフェンスフェンスフェンス上部上部上部上部のののの乗越検知乗越検知乗越検知乗越検知フェンスフェンスフェンスフェンス金網金網金網金網のののの破壊検知破壊検知破壊検知破壊検知破壊破壊破壊破壊振動検知振動検知振動検知振動検知ＦＢＦＢＦＢＦＢ２００２００２００２００

セキュリティシステムの例

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常時監視／緊急連絡常時監視／緊急連絡

ネットワークネットワーク

生産設備生産設備((プラントなどプラントなど))管理管理

防災、セキュリティ、構造物の維持管理防災、セキュリティ、構造物の維持管理

・火災検知・火災検知

・コンクリート・コンクリート

品質監視品質監視

・地すべり監視・地すべり監視

・とう道監視・とう道監視

・構造物歪み監視・構造物歪み監視

・水位監視・水位監視

・セキュリティ・セキュリティ

・橋梁、鉄塔監視・橋梁、鉄塔監視

＜例＞＜例＞＜例＞＜例＞＜例＞＜例＞

・石油／ＬＮＧ・石油／ＬＮＧ

関連施設監視関連施設監視

・高温高圧炉監視・高温高圧炉監視

・送電線監視・送電線監視

＜例＞＜例＞

＜例＞＜例＞

データベースデータベースデータベースデータベース

ＣＥＮＴＵＭＣＥＮＴＵＭ

（総合生産制御システム）（総合生産制御システム）

ＳＴＡＲＤＯＭ（ネットワークＳＴＡＲＤＯＭ（ネットワーク

ベース生産ソリューション）ベース生産ソリューション）

本社オフィス本社オフィス

官庁、自治体、官庁、自治体、

民間企業民間企業

警報警報

ＡＱ８９２０ＡＱ８９２０

ROTDRROTDRＦＢ２００ＦＢ２００

FBGFBGﾓﾆﾀﾓﾆﾀ

ＦＢ２００ＦＢ２００

FBGFBGﾓﾆﾀﾓﾆﾀ

ＡＱ８９２０ＡＱ８９２０

ROTDRROTDRＡＱ８６０３ＡＱ８６０３

BOTDRBOTDR

伝送器伝送器伝送器伝送器

伝送器伝送器伝送器伝送器伝送器伝送器

健全性健全性健全性健全性のののの評価評価評価評価・・・・診断診断診断診断ととととフィードバックシステムフィードバックシステムフィードバックシステムフィードバックシステム健全性健全性健全性健全性のののの評価評価評価評価・・・・診断診断診断診断ととととフィードバックシステムフィードバックシステムフィードバックシステムフィードバックシステム

設備管理システム設備管理システム

融合融合

ヘルスモニタリングシステムヘルスモニタリングシステム

統合管理統合管理統合管理統合管理システムシステムシステムシステムのののの構築構築構築構築

差圧・

圧力

伝送器電磁流量計

温度

伝送器

予防保全予防保全

・セキュリティ・セキュリティ

その他既存センサその他既存センサ

および周辺機器および周辺機器

制御分野制御分野制御分野制御分野からみたからみたからみたからみたＳＨＭＳＨＭＳＨＭＳＨＭ（（（（StructuralStructuralStructuralStructural (Smart) Health Monitoring)(Smart) Health Monitoring)(Smart) Health Monitoring)(Smart) Health Monitoring) のののの概念概念概念概念

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この資料で使用されている会社名、商品名は

自社、各社の登録商標または商標です。

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