JPH02228531A - 小さな引張り力又は圧縮力のための光導波体一センサ - Google Patents
小さな引張り力又は圧縮力のための光導波体一センサInfo
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- JPH02228531A JPH02228531A JP2008565A JP856590A JPH02228531A JP H02228531 A JPH02228531 A JP H02228531A JP 2008565 A JP2008565 A JP 2008565A JP 856590 A JP856590 A JP 856590A JP H02228531 A JPH02228531 A JP H02228531A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、内側から外側へ以下の構成、つまり ：
（イ）一次被覆された光導波体、
（ロ）該光導波体に巻付けられ、一次被覆された光導波
体の直径より小さい直径の金属線材もしくはガラス繊維
から成る少なくとも１つのうず巻き線、 （ハ）該うず巻き線の周りの、熱硬化材又は熱塑性材か
ら成る母体内に埋込まれている長手方向に延びる引張り
に強いファイバーによって補強されたプラスチック構造
体から成るジャケット、 を備えた線材形状の、小さな引張り力又は圧縮力のため
の光導波体−センサに関する。この光導波体−センサは
、高感度の伸びセンサ又は接点センサとして使用される
。
体の直径より小さい直径の金属線材もしくはガラス繊維
から成る少なくとも１つのうず巻き線、 （ハ）該うず巻き線の周りの、熱硬化材又は熱塑性材か
ら成る母体内に埋込まれている長手方向に延びる引張り
に強いファイバーによって補強されたプラスチック構造
体から成るジャケット、 を備えた線材形状の、小さな引張り力又は圧縮力のため
の光導波体−センサに関する。この光導波体−センサは
、高感度の伸びセンサ又は接点センサとして使用される
。
Ｌ従来の技術１
前述の形式の引張力のための光導波体−センサは、ドイ
ツ連邦共和国特許出願公開第３５２６９６６号明細書に
記載されている。この公知の光導波体−センサにおいて
は、光導波体の周りに、金属線材、有利には０．０８ｍ
＋ａの太さのスチール線材あるいはガラス繊維の少なく
とも１つのうず巻き線が巻付けられており、さらにこの
うず巻き線の周りに引張りに強いジャケットが取付けら
れている。このジャケットはガラス繊維で補強されたプ
ラスチックから成っており、かつほぼ２ｍｍの外径を有
する線材の形状である。
ツ連邦共和国特許出願公開第３５２６９６６号明細書に
記載されている。この公知の光導波体−センサにおいて
は、光導波体の周りに、金属線材、有利には０．０８ｍ
＋ａの太さのスチール線材あるいはガラス繊維の少なく
とも１つのうず巻き線が巻付けられており、さらにこの
うず巻き線の周りに引張りに強いジャケットが取付けら
れている。このジャケットはガラス繊維で補強されたプ
ラスチックから成っており、かつほぼ２ｍｍの外径を有
する線材の形状である。
うず巻き線を形成するために、直径および撚り長さにつ
いて幾つかの記載があるし、他にも、複数のうず巻き線
を一次被覆されｔ；光導波体の周りに平行撚り又は交叉
撚りで巻付けることができるという記載がある。また、
ジャケットのためには、例えば、単一方向に整合された
ガラス繊維を有するポリエステル樹脂のような、繊維で
補強された合成樹脂（熱硬化材）、シかも熱塑性材のよ
うな種々の材料が示されている。
いて幾つかの記載があるし、他にも、複数のうず巻き線
を一次被覆されｔ；光導波体の周りに平行撚り又は交叉
撚りで巻付けることができるという記載がある。また、
ジャケットのためには、例えば、単一方向に整合された
ガラス繊維を有するポリエステル樹脂のような、繊維で
補強された合成樹脂（熱硬化材）、シかも熱塑性材のよ
うな種々の材料が示されている。
引張り力のためのこのような光導波体−センサは、光導
波体の周りに、樹脂を浸潤されたガラス繊維から成る１
つのうず巻き線が巻付けられており、あるいは粒状のガ
ラス粉末又は類似の粉末を添加することによって非均質
なプラスチック層が被覆されているような、ドイツ連邦
共和国特許第３３０５２３４号明細書ｌこ記載された別
の公知のセンサより感度がよい。この明細書にはプレス
トレストコンクリート−ブリッジのようなコンクリート
構造を監視するためにこのようなセンサを使用すること
が記載されている。つまり、光導波体−センサはブリッ
ジのだ行状に嵌込まれた緊定線材内に設けられており、
さらに光導波体の測定端部が、ブリッジの移動する機械
的な監視を可能にする光−通過検出装置（減衰量測定装
置）と接続されている。
波体の周りに、樹脂を浸潤されたガラス繊維から成る１
つのうず巻き線が巻付けられており、あるいは粒状のガ
ラス粉末又は類似の粉末を添加することによって非均質
なプラスチック層が被覆されているような、ドイツ連邦
共和国特許第３３０５２３４号明細書ｌこ記載された別
の公知のセンサより感度がよい。この明細書にはプレス
トレストコンクリート−ブリッジのようなコンクリート
構造を監視するためにこのようなセンサを使用すること
が記載されている。つまり、光導波体−センサはブリッ
ジのだ行状に嵌込まれた緊定線材内に設けられており、
さらに光導波体の測定端部が、ブリッジの移動する機械
的な監視を可能にする光−通過検出装置（減衰量測定装
置）と接続されている。
このような光導波体−センサは引張り力センサから圧縮
力センサに簡単に変えられる。
力センサに簡単に変えられる。
例えば、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３６２８０８
３号明細書には、光導波体−圧縮力センサを嵌込んだビ
ームから成る底プレートが記載されており、ここにおい
て光導波体とジャケットとの間の非均質層は金属うず巻
き線である。この底プレートは、建築物内にあるいは対
象物保護のために戸外で地面内に入れられる。
３号明細書には、光導波体−圧縮力センサを嵌込んだビ
ームから成る底プレートが記載されており、ここにおい
て光導波体とジャケットとの間の非均質層は金属うず巻
き線である。この底プレートは、建築物内にあるいは対
象物保護のために戸外で地面内に入れられる。
さらにドイツ連邦共和国特許出願第３８０９９５７．８
号明細書において開示された光導波体−圧縮力センサに
おいては、光導波体とジャケット（保護外套）との間の
非均質層が前述の顆粒のプラスチック層のように形成さ
れているこのようなセンサは、すでにほぼＩＮの力の際
にシグナル発生又は保護構成のレリーズを生ぜしめ、さ
らにこのセンサは、締付け一１接触、又は通過保護とし
ての安全技術において主に接点センサとして使用される
。
号明細書において開示された光導波体−圧縮力センサに
おいては、光導波体とジャケット（保護外套）との間の
非均質層が前述の顆粒のプラスチック層のように形成さ
れているこのようなセンサは、すでにほぼＩＮの力の際
にシグナル発生又は保護構成のレリーズを生ぜしめ、さ
らにこのセンサは、締付け一１接触、又は通過保護とし
ての安全技術において主に接点センサとして使用される
。
最初に述べた公知の光導波体−引張り力センサによって
、従来では１つのうず巻き線を有する構成のみが実際に
作業中である。この場合、巻付けられるスチール線材（
直径はぼ９０μｍ）を有する一次被覆されｔ；マルチモ
ード−光導波体（外径はぼ１７５μｍ５ グレーデッド
形ファイバー５０／１２５）から成る、ジャケットを取
除くセンサ（センサコア）において以下のことが判る： 軸方向に作用する力が及ぼされる際にはこのようなセン
サは伸ばされ、この場合スチール線材は光導波体に締め
付けられて、この光導波体にマイクロベンディング効果
によって光を減衰する特性を与える。減衰量上昇は、マ
イクロベンディング効果が有効である限りは、伸びとの
関係で直線的である。このことは、センサが０．３％ま
で伸びる場合には通常のことであるしかし、著しく伸び
る場合には、このようなセンサは、スチール線材のみが
真直ぐに緊張して、今や光導波体がスチール線材に巻付
けられるように包囲される。遅くともこのような伸び状
態以降は、センサの減衰量はもはや変化されない。
、従来では１つのうず巻き線を有する構成のみが実際に
作業中である。この場合、巻付けられるスチール線材（
直径はぼ９０μｍ）を有する一次被覆されｔ；マルチモ
ード−光導波体（外径はぼ１７５μｍ５ グレーデッド
形ファイバー５０／１２５）から成る、ジャケットを取
除くセンサ（センサコア）において以下のことが判る： 軸方向に作用する力が及ぼされる際にはこのようなセン
サは伸ばされ、この場合スチール線材は光導波体に締め
付けられて、この光導波体にマイクロベンディング効果
によって光を減衰する特性を与える。減衰量上昇は、マ
イクロベンディング効果が有効である限りは、伸びとの
関係で直線的である。このことは、センサが０．３％ま
で伸びる場合には通常のことであるしかし、著しく伸び
る場合には、このようなセンサは、スチール線材のみが
真直ぐに緊張して、今や光導波体がスチール線材に巻付
けられるように包囲される。遅くともこのような伸び状
態以降は、センサの減衰量はもはや変化されない。
減衰量の直線化は、センサの繊維補強されたプラスチッ
クを有するジャケットによって達成される。光導波体、
線材及びジャケットのためのパラメータを適当に選ぶ際
に、１．５％の伸びまで直線的な減衰量−伸び特性を有
する伸びセンサを製造することができる。この場合、伸
びｌ ｃｍあたりの減衰量ｄＢの値が０．２〜１．５ｄ
Ｂ／Ｃ鱈こなる。
クを有するジャケットによって達成される。光導波体、
線材及びジャケットのためのパラメータを適当に選ぶ際
に、１．５％の伸びまで直線的な減衰量−伸び特性を有
する伸びセンサを製造することができる。この場合、伸
びｌ ｃｍあたりの減衰量ｄＢの値が０．２〜１．５ｄ
Ｂ／Ｃ鱈こなる。
光導波体−線材−ジャケットのパラメータの組合わせを
作るのは困難である。従って、このような伸びセンサ製
造は手間がかかるし、高価になる。
作るのは困難である。従って、このような伸びセンサ製
造は手間がかかるし、高価になる。
［発明が解決しようとする課題］
本発明の課題は、製造が簡単であり、しかも測定感度が
高められるような光導波１体−センサを形成することに
ある。
高められるような光導波１体−センサを形成することに
ある。
［課題を解決するだめの手段１
前述の課題を解決するために講じた手段は、ドイツ連邦
共和国特許出願公開第３５２６９６６号明細書に記載さ
れた公知技術から出発して、複数のうず巻き線が交叉撚
りで光導波体の周りに巻付けられており、しかも各うず
巻き線の撚り長さが一次被覆された光導波体の直径の２
．２ 倍より大きいようにしたことにある。
共和国特許出願公開第３５２６９６６号明細書に記載さ
れた公知技術から出発して、複数のうず巻き線が交叉撚
りで光導波体の周りに巻付けられており、しかも各うず
巻き線の撚り長さが一次被覆された光導波体の直径の２
．２ 倍より大きいようにしたことにある。
さらに、従属形式の請求項第２乃至第４項にはうず巻き
線の形状が、第５乃至第７項にはジャケットの形状が記
載されている。
線の形状が、第５乃至第７項にはジャケットの形状が記
載されている。
［発明の効果Ｊ
本発明によって得られる利点は、センサ製造時の前述の
欠点が取除かれ、さらにセンサ感度が著しく高くなるこ
とである。今や、センサの機能はほとんど、専らセンサ
コア（光導波体及びこれの周りに交叉撚りされる２本の
うず巻き線）によって及ぼされ、従って繊維結合材料を
有するジャケットは光学的なセンサ特性を変化させるの
ではなく、機械的な安定性を高めることのみに役立つ。
欠点が取除かれ、さらにセンサ感度が著しく高くなるこ
とである。今や、センサの機能はほとんど、専らセンサ
コア（光導波体及びこれの周りに交叉撚りされる２本の
うず巻き線）によって及ぼされ、従って繊維結合材料を
有するジャケットは光学的なセンサ特性を変化させるの
ではなく、機械的な安定性を高めることのみに役立つ。
［実施例］
図示の実施例を説明する前に、図面の簡単な説明をして
おく。
おく。
ｌ ニー次被覆されたマルチモード−光導波体５０／１
２５、外径１７５μ肩 ２ ： スチール線材、直径９０μｍ ２′： 第１のスチール線材に対して交叉撚りされＩ；
同様のスチール線材 ３ ： ガラス繊維で補強されたポリエステル樹脂から
成るジャケット ３′： ジャケットの構造化された表面Ｓ ： うず巻
き線撚り長さ 第１の線材２に対して交叉撚りで光導波体ｌに巻付けら
れた第２の線材２′は、伸びが大きい際に光導波体の変
位を阻止し、かつ伸びが大きい場合にも光導波体を（セ
ンサ長手軸線の）所定の本来の位置に固定する。
２５、外径１７５μ肩 ２ ： スチール線材、直径９０μｍ ２′： 第１のスチール線材に対して交叉撚りされＩ；
同様のスチール線材 ３ ： ガラス繊維で補強されたポリエステル樹脂から
成るジャケット ３′： ジャケットの構造化された表面Ｓ ： うず巻
き線撚り長さ 第１の線材２に対して交叉撚りで光導波体ｌに巻付けら
れた第２の線材２′は、伸びが大きい際に光導波体の変
位を阻止し、かつ伸びが大きい場合にも光導波体を（セ
ンサ長手軸線の）所定の本来の位置に固定する。
両方の線材は、１回の作業動作において交叉撚り（互い
に反対向きの撚り）で、しかも同じパラメータ（撚り長
さ、巻付は力）で、中心に延びる光導波体ｌの周りに撚
合されることができる。しかし、第２の線材をあとから
巻付けることもできる。有利なジャケットは超硬の繊維
結合材料から成っており、この材料においては単一方向
に整合されたガラス繊維がポリエステル樹脂と結合され
ている。
に反対向きの撚り）で、しかも同じパラメータ（撚り長
さ、巻付は力）で、中心に延びる光導波体ｌの周りに撚
合されることができる。しかし、第２の線材をあとから
巻付けることもできる。有利なジャケットは超硬の繊維
結合材料から成っており、この材料においては単一方向
に整合されたガラス繊維がポリエステル樹脂と結合され
ている。
このようなセンサにおいては、減衰量−伸びグラフが大
きい伸びの方へ直線状になるだけでなく、センサ感度も
著しく高くなる。センサ感度は、従来では最良の際に伸
び１ｃｍあたりの減衰量ｄＢが１．５〜２ であったが
、今や別の機械的な補強手段なしに６ｄＢ／ｃ＋ｎまで
の値になる。
きい伸びの方へ直線状になるだけでなく、センサ感度も
著しく高くなる。センサ感度は、従来では最良の際に伸
び１ｃｍあたりの減衰量ｄＢが１．５〜２ であったが
、今や別の機械的な補強手段なしに６ｄＢ／ｃ＋ｎまで
の値になる。
これは特に、スチール線材−撚り個所から光導波体に作
用する力に起因する。
用する力に起因する。
この撚り点の周期性が、うず巻き線撚り長さを適当に選
ぶことによってグレーデッド形ファイバーのピッチ長さ
（すなわちグレートッド形ファイバーを通る見せかけの
集束レンズ列のレンズ焦点距離の２倍）に適合されると
、センサ感度はｌ ＯｄＢ／ ｃｒａ を越える値に
上昇する。勿論、この場合には線材の巻付は力は、セン
サの著しく高い基本減衰を生じないだけ減少されなけれ
ばならない。
ぶことによってグレーデッド形ファイバーのピッチ長さ
（すなわちグレートッド形ファイバーを通る見せかけの
集束レンズ列のレンズ焦点距離の２倍）に適合されると
、センサ感度はｌ ＯｄＢ／ ｃｒａ を越える値に
上昇する。勿論、この場合には線材の巻付は力は、セン
サの著しく高い基本減衰を生じないだけ減少されなけれ
ばならない。
伸びセンサの高い横圧感度は、伸びセンサを敏感な接点
センサとして使用するために利用されることができる。
センサとして使用するために利用されることができる。
伸びセンサが、横圧が（例えば人の体重によって）生じ
る範囲に使用されると、光学−電子光学的に与えられる
起伏は簡単に超えられる。この場合、センサは、非常に
敏感に反応する調節可能な接点表示装置を示す。順に切
換えられる起伏を接点選択に関係させることもできる。
る範囲に使用されると、光学−電子光学的に与えられる
起伏は簡単に超えられる。この場合、センサは、非常に
敏感に反応する調節可能な接点表示装置を示す。順に切
換えられる起伏を接点選択に関係させることもできる。
図面は本発明による光導波体−センサを示す概略的斜視
図である。 ■・・・光導波体、２．２′・・・線材、３・・・ジャ
ケラ ト 、 ３ ′ ・・・ 表 面１・・光
導波体 ２・２′・・線材 ３・・ジャケット
図である。 ■・・・光導波体、２．２′・・・線材、３・・・ジャ
ケラ ト 、 ３ ′ ・・・ 表 面１・・光
導波体 ２・２′・・線材 ３・・ジャケット
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、内側から外側へ以下の構成、つまり： （イ）一次被覆された光導波体（１）、 （ロ）該光導波体に巻付けられ、一次被覆された光導波
体（１）の直径より小さい直径 の金属線材（２）もしくはガラス繊維から 成る少なくとも１つのうず巻き線、 （ハ）該うず巻き線の周りの、熱硬化材又は熱塑性材か
ら成る母体内に埋込まれている 長手方向に延びる引張りに強いファイバー によって補強されたプラスチック構造体か ら成るジャケット（３）、 を備えた線材形状の、小さな引張り力又は圧縮力のため
の光導波体−センサにおいて、複数のうず巻き線（２、
２′）が交叉撚りで光導波体（１）の周りに巻付けられ
ており、しかも各うず巻き線の撚り長さ（Ｓ）が一次被
覆された光導波体（１）の直径の２．２倍より大きいこ
とを特徴とする、小さな引張り力又は圧縮力のための光
導波体−センサ。 ２、グレーデッド形ファイバーを形成する一次被覆され
たマルチモード−光導波体（１）が０．１と０．３ｍｍ
との間の外径を有しており、該光導波体の周りに、０．
０６と０．１２ｍｍとの間の直径を有する２つのスチー
ル線材（２、２′）が、８と１２ｍｍとの間の撚り長さ
（Ｓ）を有する交叉撚りで巻付けられている、請求項１
記載の光導波体−センサ。 ３、うず巻き線撚り長さ（Ｓ）が、グレーデッド形ファ
イバー（１）を通る見せかけの集束レンズのレンズ焦点
距離の２倍である、グレーデッド形ファイバー（１）の
ピッチ長さに、ｎ＝３、４、５・・・＞１０を有するｎ
：１の比で相応している、請求項１又は２記載の光導波
体−センサ。 ４、うず巻き線（２、２′）の撚り長さ（Ｓ）が互いに
異なっている、請求項１から３までのいずれか１項記載
の光導波体−センサ。 ５、コンクリート建築物において伸びセンサとして使用
するために、センサのジャケット（３）が、単一方向に
整合されたガラス繊維がポリエステル樹脂と結合されて
いるような超硬の繊維結合材料から成っており、あるい
は前記ジャケットが熱塑性材から成っている、請求項１
から４までのいずれか１項記載の光導波体−センサ。 ６、接点センサとして使用するために、センサのジャケ
ット（３）が、若干の補強繊維しか埋込んでいない、あ
るいは全く埋込んでいないような熱塑性材から成ってい
る、請求項１から４までのいずれか１項記載の光導波体
−センサ。 ７、ジャケット（３）の表面が、監視すべき構造部材内
に良好に埋込むために押込み変形された構造を有してい
る、請求項５又は６記載の光導波体−センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3901845A DE3901845A1 (de) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | Lichtwellenleiter-sensor fuer kleine zug- oder druckkraefte |
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