JP2016075505A - 光ファイバひずみゲージ、光ファイバひずみセンサ、および光ファイバひずみセンシングシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る光ファイバひずみゲージは、光ファイバを用いたひずみゲージであって、前記光ファイバは、樹脂製コアと前記コアを覆う樹脂製クラッドとを有するポリマ光ファイバであり、前記コアに所定の色素が分散配合されていることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
(i)前記所定の色素が、シアニン誘導体、フタロシアニン誘導体、ローダミン誘導体、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、フルオレセイン誘導体、およびピラン誘導体のいずれかである。
(ii)前記所定の色素は、前記コアの樹脂に対して0.01質量%以上1質量%以下で配合されている。
(iii)前記ポリマ光ファイバは、偏波保持のマルチモード光ファイバである。
(iv)前記光源は、直線偏光を出力する光源である。
(v)前記光ファイバひずみゲージが、光コネクタを介して複数接続されている。
図1は、本発明に係る光ファイバひずみゲージの一例を示す斜視透視模式図である。図1に示したように、光ファイバひずみゲージ101は、樹脂製コア102と該コア102を覆う樹脂製クラッド103とを有するポリマ光ファイバであり、コア102の屈折率はクラッド103の屈折率よりも高い。また、コア102中には色素104が沈殿物の無いように分散配合されている。なお、図1においては、色素104が分散配合されていることをイメージし易いように、色素104を誇張して描いている。
本発明に係る光ファイバひずみゲージの製造方法は、上述の光ファイバひずみゲージ101の構成を有するポリマ光ファイバが結果として得られる限り特段の限定はないが、例えば、次のような製造方法を利用できる。
(1)クラッドとなる樹脂チューブ(クラッド用樹脂チューブ)を用意する。
(2)コアとなる樹脂溶液に所定の色素を溶解させたコア用樹脂溶液を用意する。コア用樹脂溶液はあらかじめ濾過し、沈殿物を除去しておく。
(3)コア用樹脂溶液をクラッド用樹脂チューブに充填し、該コア用樹脂溶液を重合してプリフォームを作製する。
(4)プリフォームに対し、従前のポリマ熱成形法(例えば、熱延伸)を施してポリマ光ファイバを製造する。
つぎに、本発明の光ファイバひずみゲージにおけるひずみ検出原理を説明する。
図3は、本発明に係る光ファイバひずみセンサの一例を示す平面模式図である。図3に示したように、光ファイバひずみセンサ201は、上述の光ファイバひずみゲージ101と、光ファイバひずみゲージ101の端部に配設され色素104の吸収波長を含む波長領域の光を出力する光源202と、光ファイバひずみゲージ101を伝搬した光を検出する光検出器203とを有する。
本発明に係る光ファイバひずみセンシングシステムは、上述の光ファイバひずみセンサと制御・信号処理装置とを有し、該制御・信号処理装置が、光源および光検出器と接続されている。図4は、本発明に係る光ファイバひずみセンシングシステムの一例を示す平面模式図である。
まず、クラッド用樹脂チューブとしてPMMAチューブを用意し、コア用樹脂溶液としてMMAとBzMAとの共重合体(質量比82:12)に対してローダミン誘導体(ローダミン6G、発光化合物、0.05質量%)を添加混合した樹脂溶液を用意した。つぎに、コア用樹脂溶液をクラッド用樹脂チューブに充填し、該コア用樹脂溶液を重合してプリフォームを作製した。得られたプリフォームに対して熱延伸を施して、実施例1のポリマ光ファイバ(色素分散配合ポリマ光ファイバ)を作製した。得られたポリマ光ファイバのコア径/クラッド外径は、667μm/1000μmであった。
従来技術の基準となる比較例1として、コアに色素を配合していないポリマ光ファイバ(色素非配合ポリマ光ファイバ)を作製した。製造方法は、コア用樹脂溶液に色素を添加しないこと以外は上記実施例1と同様にした。
実施例1および比較例1のポリマ光ファイバを長さ1 mで切り出し、試験用の光ファイバひずみゲージを用意した。光源としてレーザ光源(波長530 nm)を用い、光検出器として光パワーメータを用いて光ファイバひずみセンサを組み上げた。光ファイバひずみゲージの中央部(長さ0.4 m)に対して平板を用いて均等に荷重を負荷して、透過した光強度を測定した。結果を図6に示す。
コア用樹脂溶液に添加混合する色素として、ピラン誘導体(4-(ジシアノメチレン)-2-メチル-6-(4-ジメチルアミノスチリル)-4H-ピラン:DCM2、発光化合物、0.1質量%)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてポリマ光ファイバ(色素分散配合ポリマ光ファイバ)を作製した。
コア用樹脂溶液に添加混合する色素として、フタロシアニン誘導体(2,9,16,23-テトラ-ターシャリブチル銅フタロシアニン、非発光化合物、0.01質量%)を用いたこと以外は、実施例1と同様にしてポリマ光ファイバ(色素分散配合ポリマ光ファイバ)を作製した。
201…光ファイバひずみセンサ、202…光源、203…光検出器、
301…光ファイバひずみセンシングシステム、302…制御・信号処理装置、
303…光コネクタ、400…建築物。
Claims (8)
- 光ファイバを用いたひずみゲージであって、
前記光ファイバは、樹脂製コアと前記コアを覆う樹脂製クラッドとを有するポリマ光ファイバであり、
前記コアに所定の色素が分散配合されていることを特徴とする光ファイバひずみゲージ。 - 請求項1に記載の光ファイバひずみゲージにおいて、
前記所定の色素が、シアニン誘導体、フタロシアニン誘導体、ローダミン誘導体、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、フルオレセイン誘導体、およびピラン誘導体のいずれかであることを特徴とする光ファイバひずみゲージ。 - 請求項1又は請求項2に記載の光ファイバひずみゲージにおいて、
前記所定の色素は、前記コアの樹脂に対して0.01質量%以上1質量%以下で配合されていることを特徴とする光ファイバひずみゲージ。 - 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の光ファイバひずみゲージにおいて、
前記ポリマ光ファイバは、偏波保持のマルチモード光ファイバであることを特徴とする光ファイバひずみゲージ。 - 光ファイバひずみゲージと、光源と、前記光ファイバひずみゲージを伝搬した光を検出する光検出器とを有する光ファイバひずみセンサであって、
前記光ファイバひずみゲージが、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の光ファイバひずみゲージであり、
前記光源は、前記所定の色素の吸収波長を含む波長領域の光を出力する光源であることを特徴とする光ファイバひずみセンサ。 - 請求項5に記載の光ファイバひずみセンサにおいて、
前記光源は、直線偏光を出力する光源であることを特徴とする光ファイバひずみセンサ。 - 請求項5又は請求項6に記載の光ファイバひずみセンサにおいて、
前記光ファイバひずみゲージが、光コネクタを介して複数接続されていることを特徴とする光ファイバひずみセンサ。 - 光ファイバひずみセンサと制御・信号処理装置とを有する光ファイバひずみセンシングシステムであって、
前記光ファイバひずみセンサが、請求項5乃至請求項7のいずれかに記載の光ファイバひずみセンサであり、
前記制御・信号処理装置は、前記光源および前記光検出器と接続されていることを特徴とする光ファイバひずみセンシングシステム。
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