JP2001281077A - 光ファイバ歪みセンサ - Google Patents
光ファイバ歪みセンサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 通信用光ファイバを利用した歪みセンサの上
記欠点を克服した光ファイバ歪みセンサを提供する。 【解決手段】 入射した光のブリルアン散乱により光フ
ァイバに生じた歪みを検出する光ファイバ歪みセンサで
あって、前記光ファイバ２が伸び歪みを生じた状態で光
ファイバ２を被覆する外皮１４に固定されている。
記欠点を克服した光ファイバ歪みセンサを提供する。 【解決手段】 入射した光のブリルアン散乱により光フ
ァイバに生じた歪みを検出する光ファイバ歪みセンサで
あって、前記光ファイバ２が伸び歪みを生じた状態で光
ファイバ２を被覆する外皮１４に固定されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを用い
た歪みセンサに関する。
た歪みセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】様々な産業分野で構造物の歪みを測定し
ている。その目的は、構造材の機械試験、構造物のメイ
ンテナンスや防災などである。応力−歪み曲線の測定、
変形のモニタ−や異常点の検出に利用されている。歪み
検出手段として抵抗線歪み計に代表される電気的測定が
ある。しかしながら、点測定であることや電磁ノイズを
受け易いことから、実際の適用においては測定数および
場所に関して費用の面から限られた測定数および場所と
ならざるを得ない。最近、これらの欠点を克服するため
光ファイバを用いて歪みを分布として測定する方法が提
案されている（特開平６−２７３２７０号公報、特開平
１０−９００１８号公報、特開平１０−９０１２０号公
報など）。この測定システムは、光ファイバに入射され
た光の後方散乱光（ブリルアン散乱）の歪み依存性を有
する周波数シフト量を、時分割的に測定し、歪みの大き
さと生じている場所を分布として知ることができる。こ
の測定システムの適用により比較的安価に歪みを分布と
して測定することが出来るようになってきている。その
測定能力は、距離分解能１ｍ、歪み分解能０．１mm／１
ｍ、測定可能距離５０kmであり、許容ダイナミックレン
ジ（光ファイバによる全伝送損失レベル）は測定条件に
よるが最も低い値で約２dBである。
ている。その目的は、構造材の機械試験、構造物のメイ
ンテナンスや防災などである。応力−歪み曲線の測定、
変形のモニタ−や異常点の検出に利用されている。歪み
検出手段として抵抗線歪み計に代表される電気的測定が
ある。しかしながら、点測定であることや電磁ノイズを
受け易いことから、実際の適用においては測定数および
場所に関して費用の面から限られた測定数および場所と
ならざるを得ない。最近、これらの欠点を克服するため
光ファイバを用いて歪みを分布として測定する方法が提
案されている（特開平６−２７３２７０号公報、特開平
１０−９００１８号公報、特開平１０−９０１２０号公
報など）。この測定システムは、光ファイバに入射され
た光の後方散乱光（ブリルアン散乱）の歪み依存性を有
する周波数シフト量を、時分割的に測定し、歪みの大き
さと生じている場所を分布として知ることができる。こ
の測定システムの適用により比較的安価に歪みを分布と
して測定することが出来るようになってきている。その
測定能力は、距離分解能１ｍ、歪み分解能０．１mm／１
ｍ、測定可能距離５０kmであり、許容ダイナミックレン
ジ（光ファイバによる全伝送損失レベル）は測定条件に
よるが最も低い値で約２dBである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】歪み測定システムで歪
み検出に用いられる光ファイバ（光ファイバ歪みセン
サ）は、光ファイバ通信用のシングルモ−ド(SＭ)光フ
ァイバである（特開平１０−１９７２９８号公報）。こ
の通信用の光ファイバは布設環境を考慮して、外皮に対
して０．２％程度の正余長を付与している。すなはち、
０．２％の伸び変形に対して光ファイバの光学的性能が
低下しないように設計している。
み検出に用いられる光ファイバ（光ファイバ歪みセン
サ）は、光ファイバ通信用のシングルモ−ド(SＭ)光フ
ァイバである（特開平１０−１９７２９８号公報）。こ
の通信用の光ファイバは布設環境を考慮して、外皮に対
して０．２％程度の正余長を付与している。すなはち、
０．２％の伸び変形に対して光ファイバの光学的性能が
低下しないように設計している。
【０００４】光ファイバに正余長を与える方法を説明す
ると、図２に示す光ファイバ素線５の光ファイバに正余
長を与えるには、裸光ファイバ３（図１に示すようにク
ラッド１およびコア２からなっている）にうねりを与え
て、樹脂４で被覆する。図３に示す光ファイバ心線７の
場合には、光ファイバ素線５にうねりを与えて樹脂６で
被覆する。図４に示す光ファイバコード１０の場合に
は、光ファイバ心線７にうねりを与え、ケブラ−繊維９
と光ファイバ心線７との間で長さを変えた状態で、外装
シースで被覆する。図５に示す光ケ−ブル１３の場合に
は、テンションメンバー１１を軸としてその周りに光コ
−ド１０（または光心線）を撚り、外装シース１２で被
覆する。
ると、図２に示す光ファイバ素線５の光ファイバに正余
長を与えるには、裸光ファイバ３（図１に示すようにク
ラッド１およびコア２からなっている）にうねりを与え
て、樹脂４で被覆する。図３に示す光ファイバ心線７の
場合には、光ファイバ素線５にうねりを与えて樹脂６で
被覆する。図４に示す光ファイバコード１０の場合に
は、光ファイバ心線７にうねりを与え、ケブラ−繊維９
と光ファイバ心線７との間で長さを変えた状態で、外装
シースで被覆する。図５に示す光ケ−ブル１３の場合に
は、テンションメンバー１１を軸としてその周りに光コ
−ド１０（または光心線）を撚り、外装シース１２で被
覆する。
【０００５】一方、図１０および図１１に示すように使
用環境を考慮して金属管入り光ファイバを光ファイバ歪
みセンサとして使用するものが提案されている（特開平
１０−９００１８号公報）。図１０に示す歪み検出光フ
ァイバケーブル２１は、裸光ファイバ３を樹脂１４で被
覆した光ファイバ素線を、金属管１９に挿入したもので
ある。図１１に示す歪み検出光ファイバケーブル２１
は、裸光ファイバ３を樹脂１４で被覆した光ファイバ素
線を、金属管１９に挿入し、光ファイバ素線を金属管１
９に樹脂で固定したものである。
用環境を考慮して金属管入り光ファイバを光ファイバ歪
みセンサとして使用するものが提案されている（特開平
１０−９００１８号公報）。図１０に示す歪み検出光フ
ァイバケーブル２１は、裸光ファイバ３を樹脂１４で被
覆した光ファイバ素線を、金属管１９に挿入したもので
ある。図１１に示す歪み検出光ファイバケーブル２１
は、裸光ファイバ３を樹脂１４で被覆した光ファイバ素
線を、金属管１９に挿入し、光ファイバ素線を金属管１
９に樹脂で固定したものである。
【０００６】いずれにしても、余長に関する技術的配慮
が無く、これらの光ファイバを歪み検出に使用すると正
の余長分だけ初期感度が鈍くなると共に伸びが生じた場
所の特定が困難になる。このことは測定器自体が本来持
っている能力が発揮されないことを意味する。
が無く、これらの光ファイバを歪み検出に使用すると正
の余長分だけ初期感度が鈍くなると共に伸びが生じた場
所の特定が困難になる。このことは測定器自体が本来持
っている能力が発揮されないことを意味する。
【０００７】図１２は、歪み試験装置の概略を示してい
る。図１２において、歪み検出光ファイバ２５の一端に
歪み測定機２４が接続される。歪み検出光ファイバ２５
に荷重を加える荷重負荷機２６は、固定部２７と可動部
２８とを備えている。歪み検出光ファイバ２５の測定箇
所を固定部２７で把持し、可動部２８を移動して歪み検
出光ファイバ２８に所定の引張荷重を与える。
る。図１２において、歪み検出光ファイバ２５の一端に
歪み測定機２４が接続される。歪み検出光ファイバ２５
に荷重を加える荷重負荷機２６は、固定部２７と可動部
２８とを備えている。歪み検出光ファイバ２５の測定箇
所を固定部２７で把持し、可動部２８を移動して歪み検
出光ファイバ２８に所定の引張荷重を与える。
【０００８】図１０および図１１に示す従来の歪み検出
光ファイバケーブルを、図１２に示す歪み試験装置で
０．３％の歪み（６ｍを６．０１８mmに伸ばす）試験し
た結果を図１３に示す。図１０の歪み検出光ファイバケ
ーブルは、歪み発生位置がずれるとともに値は正確さを
欠いている。図１１の歪み検出光ファイバケーブルは、
歪み検出位置が広がると共に値が低くなっている。図１
０の歪み検出光ファイバケーブルは、内包されている光
ファイバが固定されていないので、荷重範囲に漸次引き
込まれ、結果として光ファイバの動きの悪いＲ部近傍
（図１２参照）で歪みが発生したものと思われる。図１
１の歪み検出光ファイバケーブルは、もともと光ファイ
バが有している正余長分だけ感度が鈍くなると共に荷重
範囲両端近傍の無荷重部分の正余長を引き込んでいると
思われる。
光ファイバケーブルを、図１２に示す歪み試験装置で
０．３％の歪み（６ｍを６．０１８mmに伸ばす）試験し
た結果を図１３に示す。図１０の歪み検出光ファイバケ
ーブルは、歪み発生位置がずれるとともに値は正確さを
欠いている。図１１の歪み検出光ファイバケーブルは、
歪み検出位置が広がると共に値が低くなっている。図１
０の歪み検出光ファイバケーブルは、内包されている光
ファイバが固定されていないので、荷重範囲に漸次引き
込まれ、結果として光ファイバの動きの悪いＲ部近傍
（図１２参照）で歪みが発生したものと思われる。図１
１の歪み検出光ファイバケーブルは、もともと光ファイ
バが有している正余長分だけ感度が鈍くなると共に荷重
範囲両端近傍の無荷重部分の正余長を引き込んでいると
思われる。
【０００９】本発明は通信用光ファイバを利用した歪み
センサの上記欠点を克服した光ファイバ歪みセンサを提
供するものである。
センサの上記欠点を克服した光ファイバ歪みセンサを提
供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ歪み
センサは、入射した光のブリルアン散乱により光ファイ
バに生じた歪みを検出する光ファイバ歪みセンサであっ
て、前記光ファイバが伸び歪みを生じた状態で光ファイ
バを被覆する外皮に固定されている。
センサは、入射した光のブリルアン散乱により光ファイ
バに生じた歪みを検出する光ファイバ歪みセンサであっ
て、前記光ファイバが伸び歪みを生じた状態で光ファイ
バを被覆する外皮に固定されている。
【００１１】本発明の光ファイバ歪みセンサは、光ファ
イバに伸び歪みが生じている状態で光ファイバを外皮に
固定しているので、光ファイバが外皮と一体となって正
確に伸縮する。したがって、歪み検出に不感帯がなく、
また精度も向上する。
イバに伸び歪みが生じている状態で光ファイバを外皮に
固定しているので、光ファイバが外皮と一体となって正
確に伸縮する。したがって、歪み検出に不感帯がなく、
また精度も向上する。
【００１２】上記光ファイバ歪みセンサにおいて、外皮
が金属管で全線にわたって光ファイバを固定することに
より、耐環境性が向上する。また、外皮が金属で間欠的
に光ファイバが固定することにより、歪み発生時の外皮
の縮径に起因する光ファイバへの側圧による伝送損失増
加を軽減し、精度の良い長距離の歪み測定を可能にす
る。さらに、簡便なかしめによる間欠固定を実施し、光
ファイバ歪みセンサの製造コストを低減する。
が金属管で全線にわたって光ファイバを固定することに
より、耐環境性が向上する。また、外皮が金属で間欠的
に光ファイバが固定することにより、歪み発生時の外皮
の縮径に起因する光ファイバへの側圧による伝送損失増
加を軽減し、精度の良い長距離の歪み測定を可能にす
る。さらに、簡便なかしめによる間欠固定を実施し、光
ファイバ歪みセンサの製造コストを低減する。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の光ファイバ歪みセンサ
は、光ファイバが伸び歪みを生じた状態で光ファイバを
被覆する外皮に固定されている。伸び歪みの大きさは、
０．０１〜２％好ましくは０．１〜１％である。下限の
０．０１％は歪み測定器の検出限界であり、歪みが２％
を超えると光ファイバが破断するおそれがある。また、
好ましい範囲で０．１％以上であると均一に余長を与え
ることができ、１％は歪み測定の実用的な範囲の上限で
ある。
は、光ファイバが伸び歪みを生じた状態で光ファイバを
被覆する外皮に固定されている。伸び歪みの大きさは、
０．０１〜２％好ましくは０．１〜１％である。下限の
０．０１％は歪み測定器の検出限界であり、歪みが２％
を超えると光ファイバが破断するおそれがある。また、
好ましい範囲で０．１％以上であると均一に余長を与え
ることができ、１％は歪み測定の実用的な範囲の上限で
ある。
【００１４】外皮の材料として、樹脂または金属が用い
られる。樹脂として、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、
ナイロンその他が用いられる。金属として、ステンレス
鋼、インコネル（インコ社商標名）、銅、チタン、アル
ミニウムその他が用いられる。
られる。樹脂として、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、
ナイロンその他が用いられる。金属として、ステンレス
鋼、インコネル（インコ社商標名）、銅、チタン、アル
ミニウムその他が用いられる。
【００１５】図６は、本発明の光ファイバ歪みセンサ１
５を示している。コア２がクラッド１で被覆され裸光フ
ァイバを樹脂１４で被覆している。図１４は、この光フ
ァイバ歪みセンサ１５の製造方法を示している。裸光フ
ァイバにダンサロール３３で張力を加えながら裸光ファ
イバ供給リール３０から裸光ファイバを送り出す。送り
出された裸光ファイバを樹脂塗布装置３１で被覆し、冷
却装置３２で冷却したのち光ファイバ歪みセンサ巻取り
装置３４で巻き取る。
５を示している。コア２がクラッド１で被覆され裸光フ
ァイバを樹脂１４で被覆している。図１４は、この光フ
ァイバ歪みセンサ１５の製造方法を示している。裸光フ
ァイバにダンサロール３３で張力を加えながら裸光ファ
イバ供給リール３０から裸光ファイバを送り出す。送り
出された裸光ファイバを樹脂塗布装置３１で被覆し、冷
却装置３２で冷却したのち光ファイバ歪みセンサ巻取り
装置３４で巻き取る。
【００１６】図７は、本発明の光ファイバ歪みセンサ２
１を示している。コア２およびクラッド１からなる裸光
ファイバを樹脂１４で被覆している。樹脂１４で被覆さ
れた裸光ファイバは、金属管１９内に挿入されている。
樹脂１４で被覆された裸光ファイバは、金属管１９に固
定用樹脂２０（例えば熱硬化性エポキシ樹脂）で全長に
わたって金属管１９に固定されている。図１５は、この
光ファイバ歪みセンサ２１の製造方法を示している。樹
脂被覆した裸光ファイバ（通常の樹脂被覆を有する石英
系シングルモード光ファイバでもよい）にダンサロール
３３で張力を加えながら被覆光ファイバ供給リール３０
から被覆光ファイバを送り出し、ガイドロール４１を経
て樹脂塗布装置３１に供給する。一方、金属フープ供給
装置４３から板状の金属フープが送り出し、成形ロール
４４で上方に開口するＣ形の管状体に成形する。樹脂塗
布装置３１で、上記被覆光ファイバを管状体に開口部か
ら挿入しながら樹脂を塗布する。ついで、最終成形ロー
ル４５で管に成形し、加熱装置４２で加熱し、冷却装置
３２で冷却したのち光ファイバ歪みセンサ巻取り装置４
６で巻き取る。
１を示している。コア２およびクラッド１からなる裸光
ファイバを樹脂１４で被覆している。樹脂１４で被覆さ
れた裸光ファイバは、金属管１９内に挿入されている。
樹脂１４で被覆された裸光ファイバは、金属管１９に固
定用樹脂２０（例えば熱硬化性エポキシ樹脂）で全長に
わたって金属管１９に固定されている。図１５は、この
光ファイバ歪みセンサ２１の製造方法を示している。樹
脂被覆した裸光ファイバ（通常の樹脂被覆を有する石英
系シングルモード光ファイバでもよい）にダンサロール
３３で張力を加えながら被覆光ファイバ供給リール３０
から被覆光ファイバを送り出し、ガイドロール４１を経
て樹脂塗布装置３１に供給する。一方、金属フープ供給
装置４３から板状の金属フープが送り出し、成形ロール
４４で上方に開口するＣ形の管状体に成形する。樹脂塗
布装置３１で、上記被覆光ファイバを管状体に開口部か
ら挿入しながら樹脂を塗布する。ついで、最終成形ロー
ル４５で管に成形し、加熱装置４２で加熱し、冷却装置
３２で冷却したのち光ファイバ歪みセンサ巻取り装置４
６で巻き取る。
【００１７】図８は、本発明の光ファイバ歪みセンサ２
３を示している。光ファイバ歪みセンサ２３は、裸光フ
ァイバ３を樹脂１４で被覆し、金属管１９に挿入されて
いる。金属管１９を外部から内径方向に圧縮し、かしめ
て樹脂被覆光ファイバを金属管１９に固定している。光
ファイバ長手方向のかしめ２２の間隔は、歪み測定条件
によるが、例えば１m以上である。図１６は、この光フ
ァイバ歪みセンサ２３の製造方法を示している。金属管
に挿入された樹脂被覆光ファイバを金属管入り光ファイ
バ供給装置５０から送り出し、金属管入り光ファイバを
かしめ装置５２でかしめたのち、光ファイバ歪みセンサ
巻取り装置５３で巻き取る。かしめ装置５２は、ガイド
ロール５１で金属管入り光ファイバを案内、保持し、エ
アシリンダー５５で駆動されるかしめ治具５４によりか
しめる。かしめられた金属管入り光ファイバのかしめ位
置をかしめ位置検出器５６で検出し、かしめ位置に基づ
いて金属管入り光ファイバをかしめ間隔だけ金属管入り
光ファイバ供給装置５０から送り出す。巻き取られた金
属管入り光ファイバは、別工程でかしめ間隔ごとに伸び
歪みが与えれられる。
３を示している。光ファイバ歪みセンサ２３は、裸光フ
ァイバ３を樹脂１４で被覆し、金属管１９に挿入されて
いる。金属管１９を外部から内径方向に圧縮し、かしめ
て樹脂被覆光ファイバを金属管１９に固定している。光
ファイバ長手方向のかしめ２２の間隔は、歪み測定条件
によるが、例えば１m以上である。図１６は、この光フ
ァイバ歪みセンサ２３の製造方法を示している。金属管
に挿入された樹脂被覆光ファイバを金属管入り光ファイ
バ供給装置５０から送り出し、金属管入り光ファイバを
かしめ装置５２でかしめたのち、光ファイバ歪みセンサ
巻取り装置５３で巻き取る。かしめ装置５２は、ガイド
ロール５１で金属管入り光ファイバを案内、保持し、エ
アシリンダー５５で駆動されるかしめ治具５４によりか
しめる。かしめられた金属管入り光ファイバのかしめ位
置をかしめ位置検出器５６で検出し、かしめ位置に基づ
いて金属管入り光ファイバをかしめ間隔だけ金属管入り
光ファイバ供給装置５０から送り出す。巻き取られた金
属管入り光ファイバは、別工程でかしめ間隔ごとに伸び
歪みが与えれられる。
【００１８】
【実施例】［実施例１］図６に本発明の実施例を示す。
図１４に製造方法を示す。コアおよびクラッドから成る
石英系シングルモ−ド裸ファイバにＵＶ硬化樹脂を被覆
する際に、裸ファイバに所定の張力を付与（矢印にて示
す）しながら巻き取った。裸光ファイバ 外径 ：０．１２５mm 被覆外径 ：０．２５mm 張力 ：２．０N 初期歪み ：０．２％
図１４に製造方法を示す。コアおよびクラッドから成る
石英系シングルモ−ド裸ファイバにＵＶ硬化樹脂を被覆
する際に、裸ファイバに所定の張力を付与（矢印にて示
す）しながら巻き取った。裸光ファイバ 外径 ：０．１２５mm 被覆外径 ：０．２５mm 張力 ：２．０N 初期歪み ：０．２％
【００１９】［実施例２］図７に本発明の実施例を示
す。図１５に製造方法を示す。通常の樹脂被覆を有する
石英系シングルモ−ド光ファイバを金属管に挿通する際
に、エポキシ樹脂（加熱硬化型）を塗布して樹脂が硬化
し金属管と光ファイバが固定されるまで光ファイバに所
定の張力を付与した。 裸光ファイバ外径：０．１２５mm 樹脂被覆外径 ：０．９mm 樹脂材質 ：ナイロン 金属管外径 ：１．８mm 金属管内径 ：１．４mm 金属管材質 ：ステンレス 張力 ：９．０N 初期歪み ：０．３％
す。図１５に製造方法を示す。通常の樹脂被覆を有する
石英系シングルモ−ド光ファイバを金属管に挿通する際
に、エポキシ樹脂（加熱硬化型）を塗布して樹脂が硬化
し金属管と光ファイバが固定されるまで光ファイバに所
定の張力を付与した。 裸光ファイバ外径：０．１２５mm 樹脂被覆外径 ：０．９mm 樹脂材質 ：ナイロン 金属管外径 ：１．８mm 金属管内径 ：１．４mm 金属管材質 ：ステンレス 張力 ：９．０N 初期歪み ：０．３％
【００２０】［実施例３］図８に本発明の実施例を示
す。図１６に製造方法を示す。通常の樹脂被覆を有する
石英系シングルモ−ド光ファイバを金属管に挿通（特開
昭６２−４４０１０号公報で開示されている方法を適
用）し余長をマイナス０．１％に調整（特開昭６３−１
８７２０９号公報を適用）後、所定間隔で金属管と光フ
ァイバをかしめ、金属管ごと所定の塑性歪みを生じる張
力を付与した。その後、張力を解放した。全長２２ｍの
うち４ｍ−９ｍに０．２％の塑性歪みを与えた。その後
８ｍ−１４ｍに図１２に示す要領で０．２％の伸び歪み
試験を実施した。その結果は図９に示すごとく正常な値
を示している。 裸光ファイバ外径：０．１２５mm 樹脂被覆外径 ：０．９mm 樹脂材質 ：ナイロン 金属管外径 ：２．０mm 金属管内径 ：１．６mm 金属管材質 ：ステンレス かしめ間隔 ：１ｍ かしめ部内径 ：０．７mm 張力 ：２１０N 初期歪み ：０．１％
す。図１６に製造方法を示す。通常の樹脂被覆を有する
石英系シングルモ−ド光ファイバを金属管に挿通（特開
昭６２−４４０１０号公報で開示されている方法を適
用）し余長をマイナス０．１％に調整（特開昭６３−１
８７２０９号公報を適用）後、所定間隔で金属管と光フ
ァイバをかしめ、金属管ごと所定の塑性歪みを生じる張
力を付与した。その後、張力を解放した。全長２２ｍの
うち４ｍ−９ｍに０．２％の塑性歪みを与えた。その後
８ｍ−１４ｍに図１２に示す要領で０．２％の伸び歪み
試験を実施した。その結果は図９に示すごとく正常な値
を示している。 裸光ファイバ外径：０．１２５mm 樹脂被覆外径 ：０．９mm 樹脂材質 ：ナイロン 金属管外径 ：２．０mm 金属管内径 ：１．６mm 金属管材質 ：ステンレス かしめ間隔 ：１ｍ かしめ部内径 ：０．７mm 張力 ：２１０N 初期歪み ：０．１％
【００２１】実施例１は耐環境性や機械的強度を必要と
しない場合、比較的安価に適用する。実施例２は機械的
強度や耐環境性が要求される場合、金属管を保護管とし
て適用する。実施例３は、実施例１や３のように全線、
外皮と光ファイバが固定されていると歪みが生じた時の
外皮の縮径による光ファイバへの側圧により光ファイバ
の伝送損失が増加し長距離の測定が出来ない場合に適用
する。図１７に示すように実施例２は荷重範囲（４００
ｍ）において約２dBの伝送損失、実施例３は０．２５dB
である。ダイナミックレンジが２dBとすると、測定可能
距離は実施例２は４００ｍで、実施例３は３２００ｍで
ある。格段に改善されている。図１３に図１２の試験要
領で試験した結果示す。歪みの位置および精度を正確に
検知していることが分かる。（実施例１および３は実施
例２とほとんどグラフが重なるので省略する）
しない場合、比較的安価に適用する。実施例２は機械的
強度や耐環境性が要求される場合、金属管を保護管とし
て適用する。実施例３は、実施例１や３のように全線、
外皮と光ファイバが固定されていると歪みが生じた時の
外皮の縮径による光ファイバへの側圧により光ファイバ
の伝送損失が増加し長距離の測定が出来ない場合に適用
する。図１７に示すように実施例２は荷重範囲（４００
ｍ）において約２dBの伝送損失、実施例３は０．２５dB
である。ダイナミックレンジが２dBとすると、測定可能
距離は実施例２は４００ｍで、実施例３は３２００ｍで
ある。格段に改善されている。図１３に図１２の試験要
領で試験した結果示す。歪みの位置および精度を正確に
検知していることが分かる。（実施例１および３は実施
例２とほとんどグラフが重なるので省略する）
【００２２】
【発明の効果】本発明を実施することにより、精度の良
い歪み位置および値を得ることができるようになる。し
かも測定距離も伸ばすことができ歪み測定器の能力を充
分に発揮できるようになる。実際の工業的適用に際して
も、耐環境性が優れ且つ安価なセンサを提供できる。使
用する光ファイバの種類や樹脂の種類、金属管の材質、
外径や肉厚、かしめの距離等は適用する環境に合わせて
適当に選択可能であることは云うまでもない。また金属
管に樹脂被覆をかけて耐薬品性や絶縁性を得てもよい。
い歪み位置および値を得ることができるようになる。し
かも測定距離も伸ばすことができ歪み測定器の能力を充
分に発揮できるようになる。実際の工業的適用に際して
も、耐環境性が優れ且つ安価なセンサを提供できる。使
用する光ファイバの種類や樹脂の種類、金属管の材質、
外径や肉厚、かしめの距離等は適用する環境に合わせて
適当に選択可能であることは云うまでもない。また金属
管に樹脂被覆をかけて耐薬品性や絶縁性を得てもよい。
【図１】裸光ファイバの断面図である。
【図２】光ファイバ素線の断面図である。
【図３】光ファイバ心線の断面図である。
【図４】光ファイバコ−ドの断面図である。
【図５】光ファイバケ−ブルの断面図である。
【図６】本発明の光ファイバ歪みセンサの断面図であ
る。
る。
【図７】本発明の光ファイバ歪みセンサの断面図であ
る。
る。
【図８】本発明の光ファイバ歪みセンサの断面図であ
る。
る。
【図９】本発明の製造時および測定の時の歪みの一例を
示す線図である。
示す線図である。
【図１０】従来例の光ファイバ歪みセンサの例を示す断
面図である。
面図である。
【図１１】従来例の光ファイバ歪みセンサの他の例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図１２】光ファイバ歪みセンサの歪み試験方法を説明
する図面である。
する図面である。
【図１３】荷重試験の結果を本発明例と従来例とを比較
して示す線図である。
して示す線図である。
【図１４】図６に示す本発明の光ファイバ歪みセンサの
製造方法を説明する図面である。
製造方法を説明する図面である。
【図１５】図７に示す本発明の光ファイバ歪みセンサの
製造方法を説明する図面である。
製造方法を説明する図面である。
【図１６】図８に示す本発明の光ファイバ歪みセンサの
製造方法を説明する図面である。
製造方法を説明する図面である。
【図１７】間欠固定の伝送損失に与える効果を示す線図
である。
である。
１：クラッド部 ２：コア部 ３：裸光ファイバ ４：樹脂コ−ト ５：光ファイバ素線 ６：樹脂コ−ト ７：光ファイバ心線 ８：外装シ−ス ９：ケブラ−繊維 １０：光ファイバコ−ド １１：テンションメンバ １２：外装シ−ス １３：光ファイバケ−ブル １４：樹脂 １５：樹脂外皮タイプセンサ １９：金属管 ２０：固定用樹脂 ２１：金属管外皮タイプセンサ ２２：かしめ部 ２３：金属管外皮かしめタイプセンサ ２４：歪み測定器 ２５：供試歪みセンサ ２６：荷重負荷機 ２７：固定端 ２８：可動端 ３０：裸ファイバ供給スプ−ル ３１：樹脂塗布装置 ３２：冷却装置 ３３：ダンサロ−ル ３４：光ファイバ歪みセンサ巻取り装置 ４０：樹脂被覆光ファイバ供給装置 ４１：ガイドロ−ル ４２：加熱装置 ４３：金属フ−プ供給装置 ４４：成形ロ−ル ４５：最終成形ロ−ル ４６：光ファイバ歪みセンサ巻取り装置 ５０：金属管入り光ファイバ供給装置 ５１：ガイドロ−ル ５２：かしめ装置 ５３：光ファイバ歪みセンサ巻取り装置 ５４：かしめ治具 ５５：エア−シリンダ ５６：かしめ位置検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 6/44 ３４１ Ｇ０２Ｂ 6/44 ３４１ (72)発明者 舩山 憲泰 東京都中央区築地三丁目５番４号 日鐵溶 接工業株式会社内 (72)発明者 上野 修一 東京都中央区築地三丁目５番４号 日鐵溶 接工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA01 AA65 DD03 DD04 FF33 FF41 LL02 PP01 2G086 DD05 2H050 AC09 AD06 BB03Q BB09Q BB10Q BB26Q
Claims (4)
- 【請求項１】 入射した光のブリルアン散乱により光フ
ァイバに生じた歪みを検出する光ファイバ歪みセンサで
あって、前記光ファイバが伸び歪みを生じた状態で光フ
ァイバを被覆する外皮に固定されていることを特徴とす
る光ファイバ歪みセンサ。 - 【請求項２】 前記光ファイバが金属からなる外皮に全
線にわたって固定されていることを特徴とする請求項１
記載の光ファイバ歪みセンサ。 - 【請求項３】 前記光ファイバが金属からなる外皮に間
欠的に固定されていることを特徴とする請求項１項記載
の光ファイバ歪みセンサ。 - 【請求項４】 前記光ファイバがかしめにより前記外皮
に固定されていることを特徴とする請求項３記載の光フ
ァイバ歪みセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000093655A JP2001281077A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 光ファイバ歪みセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000093655A JP2001281077A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 光ファイバ歪みセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001281077A true JP2001281077A (ja) | 2001-10-10 |
Family
ID=18608810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000093655A Pending JP2001281077A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 光ファイバ歪みセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001281077A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008122368A (ja) * | 2006-10-12 | 2008-05-29 | Robert Bosch Gmbh | 光学的なファイバゾンデ |
| JP2010133876A (ja) * | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Tokyo Sokki Kenkyusho Co Ltd | 溶接型ひずみゲージおよび溶接型ひずみゲージの製造方法 |
| JP2015194522A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 株式会社オーシーシー | 光ファイバケーブル及び光信号変動検知センサーシステム |
| JP2019159227A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 日鉄溶接工業株式会社 | 光ファイバ歪みセンサおよびその製造方法 |
-
2000
- 2000-03-30 JP JP2000093655A patent/JP2001281077A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2015194522A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 株式会社オーシーシー | 光ファイバケーブル及び光信号変動検知センサーシステム |
| JP2019159227A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | 日鉄溶接工業株式会社 | 光ファイバ歪みセンサおよびその製造方法 |
| JP7026542B2 (ja) | 2018-03-16 | 2022-02-28 | 日鉄溶接工業株式会社 | 光ファイバ歪みセンサおよびその製造方法 |
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