JPH08114424A - 歪検出方法及び歪センサ - Google Patents
歪検出方法及び歪センサInfo
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- JPH08114424A JPH08114424A JP6251794A JP25179494A JPH08114424A JP H08114424 A JPH08114424 A JP H08114424A JP 6251794 A JP6251794 A JP 6251794A JP 25179494 A JP25179494 A JP 25179494A JP H08114424 A JPH08114424 A JP H08114424A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気的ノイズに影響されずまた周囲にノイズ
を放射することない，小型でかつ信頼性の高い歪検出法
及び歪センサを提供すること。 【構成】 基板１に光導波路２を設けた光導波路素子４
を歪測定物に貼り付けて該光導波路に歪を生じさせ，こ
の歪により光弾性効果により生じる屈折率の変化を，該
光導波路を通る光波の変化により検知して歪測定物の歪
みを検出する歪検出方法。装置として，光導波路を歪受
容体になるのものと基準体になるものに２分し，一方の
端部から光波を前記の２つの光導波路に入射し結合して
他方の端部から出射して歪を検出する方式と，光導波路
として歪受容体となるものを１つだけ用意し，一方の端
部から半透過膜８を通して入射し，他方の端部で全反射
膜９で全反射して前記の端部から出射して歪を検出する
方式とがある。
を放射することない，小型でかつ信頼性の高い歪検出法
及び歪センサを提供すること。 【構成】 基板１に光導波路２を設けた光導波路素子４
を歪測定物に貼り付けて該光導波路に歪を生じさせ，こ
の歪により光弾性効果により生じる屈折率の変化を，該
光導波路を通る光波の変化により検知して歪測定物の歪
みを検出する歪検出方法。装置として，光導波路を歪受
容体になるのものと基準体になるものに２分し，一方の
端部から光波を前記の２つの光導波路に入射し結合して
他方の端部から出射して歪を検出する方式と，光導波路
として歪受容体となるものを１つだけ用意し，一方の端
部から半透過膜８を通して入射し，他方の端部で全反射
膜９で全反射して前記の端部から出射して歪を検出する
方式とがある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，物体の歪の検出に関
し，特に物体の歪を光学的に検出する方法及びその方法
を実施するための歪センサとそれを用いた歪検出装置及
び音圧センサに関する。
し，特に物体の歪を光学的に検出する方法及びその方法
を実施するための歪センサとそれを用いた歪検出装置及
び音圧センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】物体の歪の検出は，機械的，電気的ある
いは光学的な方法がとられてきた。とりわけ歪ゲージに
よる方法は，目標とする部分の歪を離れた場所で高精度
にとらえることができる点で便利であり，多用されてい
る。また歪による光弾性効果で光ファイバの屈折率が変
化する現象をもって，歪を検出するいわゆるファイバセ
ンサによる手段も知られている。この方法は直接電気的
な手段を使わないことを特徴とする。
いは光学的な方法がとられてきた。とりわけ歪ゲージに
よる方法は，目標とする部分の歪を離れた場所で高精度
にとらえることができる点で便利であり，多用されてい
る。また歪による光弾性効果で光ファイバの屈折率が変
化する現象をもって，歪を検出するいわゆるファイバセ
ンサによる手段も知られている。この方法は直接電気的
な手段を使わないことを特徴とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，前記歪
ゲージ等の電気的手段は，電気的ノイズを受けやすく，
導体ケーブルを通じて空間ノイズを取り込むだけでな
く，空間にノイズを放射するという問題もある。一方，
例えば，歪センサに使用されている電気光学効果を有す
る結晶の歪みを測定する場合，電気的検出手段では，そ
の電気信号，ノイズ，他により被測定物であるその結晶
に変化を与え測定が困難であった。このように，電気的
検出手段が使用環境上好ましくない場合もあり，遠隔測
定における信号の減衰を補完するため増幅手段を必要と
するなどの技術的問題を抱えている。また光ファイバに
よる歪検出の場合には，センサが光ファイバのコイルか
ら構成されているために，小型化に難点がある。
ゲージ等の電気的手段は，電気的ノイズを受けやすく，
導体ケーブルを通じて空間ノイズを取り込むだけでな
く，空間にノイズを放射するという問題もある。一方，
例えば，歪センサに使用されている電気光学効果を有す
る結晶の歪みを測定する場合，電気的検出手段では，そ
の電気信号，ノイズ，他により被測定物であるその結晶
に変化を与え測定が困難であった。このように，電気的
検出手段が使用環境上好ましくない場合もあり，遠隔測
定における信号の減衰を補完するため増幅手段を必要と
するなどの技術的問題を抱えている。また光ファイバに
よる歪検出の場合には，センサが光ファイバのコイルか
ら構成されているために，小型化に難点がある。
【０００４】そこで，本発明の技術的課題は，こうした
問題点に鑑み，電気的ノイズに影響されずまた周囲にノ
イズを放射することなく，小型でかつ信頼性の高い歪検
出法及び歪センサを提供するものであり，併せてこれを
応用した音圧センサ法を提供することにある。
問題点に鑑み，電気的ノイズに影響されずまた周囲にノ
イズを放射することなく，小型でかつ信頼性の高い歪検
出法及び歪センサを提供するものであり，併せてこれを
応用した音圧センサ法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば，光導波
路を設けた基板を被歪測定物に貼り付けて該光導波路に
歪を生じさせ，この歪によって光弾性効果により生じる
屈折率の変化を，該光導波路を通る光の変化により検知
して前記被歪測定物の歪みを検出することを特徴とする
歪検出方法が得られる。
路を設けた基板を被歪測定物に貼り付けて該光導波路に
歪を生じさせ，この歪によって光弾性効果により生じる
屈折率の変化を，該光導波路を通る光の変化により検知
して前記被歪測定物の歪みを検出することを特徴とする
歪検出方法が得られる。
【０００６】また，本発明によれば，一端が光源に他端
が光電変換器に接続された光ファイバの央部を２つに分
け，少なくとも一方の光フアイバの一部を基板に光導波
路を形成した光導波路素子で置き換え，該光導波路素子
を歪受容体とし，他方の光ファイバもしくはその一部に
置き換えられた光導波路素子を基準体として，前記歪受
容体を通った光と前記基準体を通った光とを結合して前
記光電変換器に送出するように構成したことを特徴とす
る分岐干渉型の歪センサが得られる。
が光電変換器に接続された光ファイバの央部を２つに分
け，少なくとも一方の光フアイバの一部を基板に光導波
路を形成した光導波路素子で置き換え，該光導波路素子
を歪受容体とし，他方の光ファイバもしくはその一部に
置き換えられた光導波路素子を基準体として，前記歪受
容体を通った光と前記基準体を通った光とを結合して前
記光電変換器に送出するように構成したことを特徴とす
る分岐干渉型の歪センサが得られる。
【０００７】また，本発明によれば，横方向に段差を有
する単一の基板のいずれか一方の主面に，長さ方向の両
端部でそれぞれ結合する２つの光導波路が設けられ，結
合された２つの光導波路の一方の端は光源に通じる光フ
ァイバが接続され，他方の端は光電変換器に通じる光フ
ァイバが接続され，前記２つの光導波路の内で基板の薄
い方の側に形成された光導波路を歪受容体の光導波路と
し，基体の厚い方の側に形成された光導波路を基準体の
光導波路としたことを特徴とする分岐干渉型の歪センサ
が得られる。
する単一の基板のいずれか一方の主面に，長さ方向の両
端部でそれぞれ結合する２つの光導波路が設けられ，結
合された２つの光導波路の一方の端は光源に通じる光フ
ァイバが接続され，他方の端は光電変換器に通じる光フ
ァイバが接続され，前記２つの光導波路の内で基板の薄
い方の側に形成された光導波路を歪受容体の光導波路と
し，基体の厚い方の側に形成された光導波路を基準体の
光導波路としたことを特徴とする分岐干渉型の歪センサ
が得られる。
【０００８】また，本発明によれば，基板の主面に，長
さ方向の両端部でそれぞれ結合する２つの光導波路が設
けられ，結合された光導波路の一方の端部は光源に通じ
る光ファイバに接続され，他方の端部は光電変換器に通
じる光ファイバに接続され，前記２つの光導波路素子の
少なくとも一方の光導波路の上に弾性板を設置し，他方
の光導波路の上には，前記一方の光導波路の上の弾性板
と異なる厚さの弾性板を設置し，前記一方の側の光導波
路を基準体の光導波路とし，前記他方の側の光導波路を
歪受容体の光導波路としたことを特徴とする分岐干渉型
の歪センサが得られる。ここで，本発明において，前記
弾性板は導波光の吸収の少ない非金属製の材料，例え
ば，弾性樹脂からなることが好ましい。
さ方向の両端部でそれぞれ結合する２つの光導波路が設
けられ，結合された光導波路の一方の端部は光源に通じ
る光ファイバに接続され，他方の端部は光電変換器に通
じる光ファイバに接続され，前記２つの光導波路素子の
少なくとも一方の光導波路の上に弾性板を設置し，他方
の光導波路の上には，前記一方の光導波路の上の弾性板
と異なる厚さの弾性板を設置し，前記一方の側の光導波
路を基準体の光導波路とし，前記他方の側の光導波路を
歪受容体の光導波路としたことを特徴とする分岐干渉型
の歪センサが得られる。ここで，本発明において，前記
弾性板は導波光の吸収の少ない非金属製の材料，例え
ば，弾性樹脂からなることが好ましい。
【０００９】また，本発明によれば，基板の主面に，長
さ方向の両端部でそれぞれ結合する２つの光導波路が設
けられ，光導波路の結合した部分の一方の外方の端部は
光源に通じる光ファイバが接続され，他方の端部は光電
変換器に通じる光ファイバが接続され，而して前記基板
は，前記２つの光導波路の中間の部分が，いずれか一方
の光導波路に歪を印加しても他方の光導波路の側に実質
的な影響を及ぼさない程度まで彫り込みもしくは除去し
た基板であり，いずれの光導波路を歪受容体の光導波路
としても使用可能であることを特徴とする分岐干渉型の
歪センサが得られる。
さ方向の両端部でそれぞれ結合する２つの光導波路が設
けられ，光導波路の結合した部分の一方の外方の端部は
光源に通じる光ファイバが接続され，他方の端部は光電
変換器に通じる光ファイバが接続され，而して前記基板
は，前記２つの光導波路の中間の部分が，いずれか一方
の光導波路に歪を印加しても他方の光導波路の側に実質
的な影響を及ぼさない程度まで彫り込みもしくは除去し
た基板であり，いずれの光導波路を歪受容体の光導波路
としても使用可能であることを特徴とする分岐干渉型の
歪センサが得られる。
【００１０】また，本発明によれば，基板上に，一端が
全反射膜に接し他端が半透明膜を介して光ファイバに接
続される光導波路を設け，該光導波路を歪受容体の光導
波路とし，前記基板を歪測定対象物に貼り付けることに
よって，該光導波路に生じる歪を前記半透明膜から入射
され前記全反射膜で反射し再び前記半透明膜に出射する
光の強度変化として検出するように構成したことを特徴
とする歪センサが得られる。
全反射膜に接し他端が半透明膜を介して光ファイバに接
続される光導波路を設け，該光導波路を歪受容体の光導
波路とし，前記基板を歪測定対象物に貼り付けることに
よって，該光導波路に生じる歪を前記半透明膜から入射
され前記全反射膜で反射し再び前記半透明膜に出射する
光の強度変化として検出するように構成したことを特徴
とする歪センサが得られる。
【００１１】また，本発明によれば，前記歪センサー
と，光源と，光電変換器と，前記光源からの光を光ファ
イバに入射すると共に該光ファイバからの光を前記光電
変換器へ出射するサーキュレーターと，前記光電変換器
の出力を計測する計測器とを有することを特徴とする歪
検出装置が得られる。
と，光源と，光電変換器と，前記光源からの光を光ファ
イバに入射すると共に該光ファイバからの光を前記光電
変換器へ出射するサーキュレーターと，前記光電変換器
の出力を計測する計測器とを有することを特徴とする歪
検出装置が得られる。
【００１２】さらに，本発明の前記したいずれかの歪セ
ンサの前記歪受容体部分に振動板を機械的に結合して構
成したことを特徴とする音圧センサが得られる。ここ
で，本発明において，前記基板は，光の吸収の少ない透
明の結晶基板であることが好ましい。
ンサの前記歪受容体部分に振動板を機械的に結合して構
成したことを特徴とする音圧センサが得られる。ここ
で，本発明において，前記基板は，光の吸収の少ない透
明の結晶基板であることが好ましい。
【００１３】
【作用】本発明は，光導波路に生じた歪のために光弾性
効果によって屈折率が変化する現象にもとずく。個々の
基板上に構築した光導波路を光ファイバによって結合
し，あるいは同一基板上で二つの光導波路に分岐した後
再び結合する分岐干渉型光導波路が，干渉計を構成し，
これを歪センサとする。このような構成において，一方
の光導波路が応力を受けて歪が生じたとき，屈折率が局
部的に変化し，二つの導波路の透過光に位相差が生じ，
光強度の変化としてとらえられる。
効果によって屈折率が変化する現象にもとずく。個々の
基板上に構築した光導波路を光ファイバによって結合
し，あるいは同一基板上で二つの光導波路に分岐した後
再び結合する分岐干渉型光導波路が，干渉計を構成し，
これを歪センサとする。このような構成において，一方
の光導波路が応力を受けて歪が生じたとき，屈折率が局
部的に変化し，二つの導波路の透過光に位相差が生じ，
光強度の変化としてとらえられる。
【００１４】この方式においては歪を光の強度変化に変
換して検出し，光ファイバによって光電変換器に伝送
し，ここで初めて電気信号として計測器に伝達される。
分岐後の片方の導波路に歪を与えると，その歪が基板に
伝わり，もう片方の導波路にまで影響を与え歪センサと
して感度に問題を生じる。ここで，分岐後の導波路間に
隙間を設けることで片方に加わった歪みが基板を伝わり
もう片方の導波路に殆ど伝わらないために，感度の良い
歪センサとして動作する。それゆえ光ファイバを使った
この伝送線路系におけるノイズの発信・受信はなく，ま
た磁界の影響を受けることもないため，信頼性の高い検
出を可能とする。なお前記歪隙間の原理は，空中あるい
は液中における音圧の検出にも適用することができる。
換して検出し，光ファイバによって光電変換器に伝送
し，ここで初めて電気信号として計測器に伝達される。
分岐後の片方の導波路に歪を与えると，その歪が基板に
伝わり，もう片方の導波路にまで影響を与え歪センサと
して感度に問題を生じる。ここで，分岐後の導波路間に
隙間を設けることで片方に加わった歪みが基板を伝わり
もう片方の導波路に殆ど伝わらないために，感度の良い
歪センサとして動作する。それゆえ光ファイバを使った
この伝送線路系におけるノイズの発信・受信はなく，ま
た磁界の影響を受けることもないため，信頼性の高い検
出を可能とする。なお前記歪隙間の原理は，空中あるい
は液中における音圧の検出にも適用することができる。
【００１５】
【実施例】以下，本発明の実施例について，図面を参照
して説明する。
して説明する。
【００１６】図１は，本発明の一実施例である歪センサ
を含む歪検査装置の概略構成を示す図である。図１に示
すように，基板１ａ，１ｂ上に光導波路２ａ，２ｂをそ
れぞれ構築した２つの光導波路素子４ａ，４ｂに，光フ
ァイバ１０，１１を接続して干渉計を構成し，歪センサ
６とした。歪受容体となる一方の光導波路素子４ａを図
示してない測定対象物に貼り付け，他の光導波路素子４
ｂは歪を受けない環境におき，これを基準体とした。光
源１２から光ファイバ１０を介して歪センサ６に入射し
た光波は２つに分かれ，一方の歪受容体側の光導波路２
ａに入った光波は，センサ６が受けた歪に応じた光強度
をもって透過する。他方の光波は基準体側の光導波路２
ｂに入った光波は，強度を変えないで通過する。２つの
光波は歪センサ内で結合し，透過側光ファイバ１１を介
して光変換器１４に入り，計測器１６で計測され，記録
計１７に記録される。
を含む歪検査装置の概略構成を示す図である。図１に示
すように，基板１ａ，１ｂ上に光導波路２ａ，２ｂをそ
れぞれ構築した２つの光導波路素子４ａ，４ｂに，光フ
ァイバ１０，１１を接続して干渉計を構成し，歪センサ
６とした。歪受容体となる一方の光導波路素子４ａを図
示してない測定対象物に貼り付け，他の光導波路素子４
ｂは歪を受けない環境におき，これを基準体とした。光
源１２から光ファイバ１０を介して歪センサ６に入射し
た光波は２つに分かれ，一方の歪受容体側の光導波路２
ａに入った光波は，センサ６が受けた歪に応じた光強度
をもって透過する。他方の光波は基準体側の光導波路２
ｂに入った光波は，強度を変えないで通過する。２つの
光波は歪センサ内で結合し，透過側光ファイバ１１を介
して光変換器１４に入り，計測器１６で計測され，記録
計１７に記録される。
【００１７】なお，ここで基準体をなす光導波路素子４
ｂは，ファイバに置き換えても実用的に構わない。その
際，ファイバの分岐は，カプラーで行い，位相が等しく
強度１／２となるように分岐する。一方，ファイバの結
合は，同様に合波で強度が夫々の入力の強度の２倍とな
るように構成される。
ｂは，ファイバに置き換えても実用的に構わない。その
際，ファイバの分岐は，カプラーで行い，位相が等しく
強度１／２となるように分岐する。一方，ファイバの結
合は，同様に合波で強度が夫々の入力の強度の２倍とな
るように構成される。
【００１８】図２は第２の実施例の構成を示す図で，分
岐干渉型光導波路を形成する二つの光導波路が構築され
るガラス製の基板１の厚さをほぼ２分して一方を厚く他
方を薄くしたものである。光導波路２ａ，２ｂは基板１
の平面側に形成され，その面全体または少なくとも肉厚
が小さい部分を測定対象物に貼り付け，肉厚が小さい部
分の光導波路を歪受容体とし，基板の肉厚が大きい部分
は歪を受け難くこれを基準体とする。
岐干渉型光導波路を形成する二つの光導波路が構築され
るガラス製の基板１の厚さをほぼ２分して一方を厚く他
方を薄くしたものである。光導波路２ａ，２ｂは基板１
の平面側に形成され，その面全体または少なくとも肉厚
が小さい部分を測定対象物に貼り付け，肉厚が小さい部
分の光導波路を歪受容体とし，基板の肉厚が大きい部分
は歪を受け難くこれを基準体とする。
【００１９】図３は図２の光導波路を用いた歪センサの
原理の説明に供する図である。図３（ａ）に示すような
分岐手前の入射光３１を図３（ｂ）に示すように，強度
Ｐｏ，位相のずれを０に調整しておくと，分岐された２
つの入射光３２，３３は，図３（ｃ）の（ア）及び
（イ）に示されるように，位相のずれ０で強度Ｐｏ／２
の光となる。導波路の一方は，歪を加えられており，こ
れによって出力光３４は，図３（ｄ）の（ウ）に示され
るように，加えられた歪に対応した位相差τだけずれた
出力光となる。また，導波路の他方は，歪を加えられて
おらず，出力光は図３（ｄ）の（エ）に示すように，そ
の強度及び位相ともに変化しない。
原理の説明に供する図である。図３（ａ）に示すような
分岐手前の入射光３１を図３（ｂ）に示すように，強度
Ｐｏ，位相のずれを０に調整しておくと，分岐された２
つの入射光３２，３３は，図３（ｃ）の（ア）及び
（イ）に示されるように，位相のずれ０で強度Ｐｏ／２
の光となる。導波路の一方は，歪を加えられており，こ
れによって出力光３４は，図３（ｄ）の（ウ）に示され
るように，加えられた歪に対応した位相差τだけずれた
出力光となる。また，導波路の他方は，歪を加えられて
おらず，出力光は図３（ｄ）の（エ）に示すように，そ
の強度及び位相ともに変化しない。
【００２０】従って，図３（ｄ）の（ウ）と（エ）との
合成波である出力光３６は，図３（ｅ）に示すように，
位相差が生じ，強度Ｐｏよりも小さい強度Ｐｅが図示し
ない検出器によって検出される。この強度は，歪みの大
きさに比例しており，従って，強度Ｐｅから，歪の大き
さを検出することができる。
合成波である出力光３６は，図３（ｅ）に示すように，
位相差が生じ，強度Ｐｏよりも小さい強度Ｐｅが図示し
ない検出器によって検出される。この強度は，歪みの大
きさに比例しており，従って，強度Ｐｅから，歪の大き
さを検出することができる。
【００２１】図４に示す歪センサ６も，図２に示す歪セ
ンサと同様に二つの光導波路２ａ，２ｂにかかる透光性
の樹脂からなる基板１の厚さを相違させたものである。
光導波路２ａと２は基板１の肉厚の違いのために段違い
に形成されており，その裏面全体（または少なくもと肉
厚が小さい部分）を測定対象物に貼り付けると，基板の
肉厚が大きい部分は歪が生じにくくこれが基準体となり
歪を検出する。
ンサと同様に二つの光導波路２ａ，２ｂにかかる透光性
の樹脂からなる基板１の厚さを相違させたものである。
光導波路２ａと２は基板１の肉厚の違いのために段違い
に形成されており，その裏面全体（または少なくもと肉
厚が小さい部分）を測定対象物に貼り付けると，基板の
肉厚が大きい部分は歪が生じにくくこれが基準体となり
歪を検出する。
【００２２】図５に示す歪センサ６は，肉厚が一様な透
光性の樹脂からなる基板１に光導波路２ａ，２ｂを構築
して分岐干渉型の歪センサを構成したものである。この
歪センサ６は，二つの光導波路２の上に互いに異なった
厚さの樹脂膜７ａ，７ｂを付加したもので，二つの光導
波路に生じる歪の差を検出する。樹脂膜７ｂはなくても
よいものである。なおこの場合，どちらの側を歪受容体
とするか，どちらの側の樹脂膜を省略するかは特に限定
されない。
光性の樹脂からなる基板１に光導波路２ａ，２ｂを構築
して分岐干渉型の歪センサを構成したものである。この
歪センサ６は，二つの光導波路２の上に互いに異なった
厚さの樹脂膜７ａ，７ｂを付加したもので，二つの光導
波路に生じる歪の差を検出する。樹脂膜７ｂはなくても
よいものである。なおこの場合，どちらの側を歪受容体
とするか，どちらの側の樹脂膜を省略するかは特に限定
されない。
【００２３】図６に示す歪センサ６は肉厚が一様なニオ
ブ酸リチウム単結晶からなる基板１に光導波路２ａ，２
ｂを構築して分岐干渉型の歪センサを構成したものであ
る。この歪センサ６は，基板１の二つの光導波路の中間
の部分を除去してあり，一方の光導波路２ａが歪受容体
となり，これに生じた歪は，基準体となる他の一方の光
導波路２ｂには直接影響を及ぼさない構造をしている。
基板を除去した部分を隔てた歪受容体側の裏面を測定対
象物に貼り付けて歪を検出する。いうまでもないことで
あるが，どちらの側を歪受容体にするかは自由である。
ブ酸リチウム単結晶からなる基板１に光導波路２ａ，２
ｂを構築して分岐干渉型の歪センサを構成したものであ
る。この歪センサ６は，基板１の二つの光導波路の中間
の部分を除去してあり，一方の光導波路２ａが歪受容体
となり，これに生じた歪は，基準体となる他の一方の光
導波路２ｂには直接影響を及ぼさない構造をしている。
基板を除去した部分を隔てた歪受容体側の裏面を測定対
象物に貼り付けて歪を検出する。いうまでもないことで
あるが，どちらの側を歪受容体にするかは自由である。
【００２４】図７は，本発明による歪検出方法の別の実
施例の装置の概略構成を示す図である。図７に示すよう
に，本実施例では歪センサ６は反射型とした。歪センサ
の構造は，ガラス製の基板１に構築した光導波路２の入
射端面に半透過膜８を付して光ファイバ１１からの入射
光を一部反射させ，かつその光導波路２の他の端面に全
反射膜９を付して全反射させ，前記二つの反射光が前記
入射端面から同一の光ファイバ１１を通して再び伝搬す
るものである。この歪センサ６を測定対象物に貼り付け
ることにより，光導波路に生じる歪の大きさに依存して
反射光の強度が変化する。装置は，光源１２と，入射光
と反射光が同一線路を伝搬する光ファイバ１８として偏
波保持ファイバを用い，反射光をサーキュレータ１５を
通して受光する光電変換器１４，および光電変換器１４
からの電気信号を計測および表示する計測器１６，及び
記録する記録計１７によって構成されている。
施例の装置の概略構成を示す図である。図７に示すよう
に，本実施例では歪センサ６は反射型とした。歪センサ
の構造は，ガラス製の基板１に構築した光導波路２の入
射端面に半透過膜８を付して光ファイバ１１からの入射
光を一部反射させ，かつその光導波路２の他の端面に全
反射膜９を付して全反射させ，前記二つの反射光が前記
入射端面から同一の光ファイバ１１を通して再び伝搬す
るものである。この歪センサ６を測定対象物に貼り付け
ることにより，光導波路に生じる歪の大きさに依存して
反射光の強度が変化する。装置は，光源１２と，入射光
と反射光が同一線路を伝搬する光ファイバ１８として偏
波保持ファイバを用い，反射光をサーキュレータ１５を
通して受光する光電変換器１４，および光電変換器１４
からの電気信号を計測および表示する計測器１６，及び
記録する記録計１７によって構成されている。
【００２５】図７に示す装置の構成のもとに，歪センサ
を高圧反応容器の外壁に貼り付け，高圧化学反応による
反応容器の微小な歪を，隔離した場所において，検出・
モニタすることができることを確認した。
を高圧反応容器の外壁に貼り付け，高圧化学反応による
反応容器の微小な歪を，隔離した場所において，検出・
モニタすることができることを確認した。
【００２６】図８は，歪センサを空中または液中におけ
る音圧検出に適用し，音圧センサ２４を構成したもので
ある。振動板２１に連動したカンチレバー２２が歪セン
サ６に機械的に結合している。振動板２１による振動が
歪センサ６に伝達され，透過光または反射光の強度とし
て情報が変換される。なお，振動板に歪センサを貼り付
けて検出する方法も可能なことは言うまでもない。
る音圧検出に適用し，音圧センサ２４を構成したもので
ある。振動板２１に連動したカンチレバー２２が歪セン
サ６に機械的に結合している。振動板２１による振動が
歪センサ６に伝達され，透過光または反射光の強度とし
て情報が変換される。なお，振動板に歪センサを貼り付
けて検出する方法も可能なことは言うまでもない。
【００２７】以上の実施例においては，分岐後から合波
までの分岐光路の長さが等しい例について説明したが，
互いに分岐光路の長さが異なるもので構成してもよく，
その場合，結合時い位相変調が生じるため，出力光強度
が見掛け上小さくなり，バイアス変動を導くことができ
る。
までの分岐光路の長さが等しい例について説明したが，
互いに分岐光路の長さが異なるもので構成してもよく，
その場合，結合時い位相変調が生じるため，出力光強度
が見掛け上小さくなり，バイアス変動を導くことができ
る。
【００２８】
【発明の効果】従来多く使われてきた電気的方法による
物体の歪検出手段に対比して，本発明による歪検出方法
は，基板に光導波路を形成しこの光導波路に生じる歪を
光波を用いて測定するので，導体ケーブルを通した電気
的ノイズの誘導がなく，周囲にノイズを放射することも
ない。また磁界の影響を受けることがない。したがって
この方法は，例えば引火性あるいは誘爆性の環境でも安
全な測定を可能とする小型のセンサの実現と相まって，
信頼性の高い結果が得られる歪検出方法として有用であ
る。
物体の歪検出手段に対比して，本発明による歪検出方法
は，基板に光導波路を形成しこの光導波路に生じる歪を
光波を用いて測定するので，導体ケーブルを通した電気
的ノイズの誘導がなく，周囲にノイズを放射することも
ない。また磁界の影響を受けることがない。したがって
この方法は，例えば引火性あるいは誘爆性の環境でも安
全な測定を可能とする小型のセンサの実現と相まって，
信頼性の高い結果が得られる歪検出方法として有用であ
る。
【図１】本発明による歪検出方法を示す装置の構成であ
る。
る。
【図２】分岐干渉型導波路素子による歪センサの斜視図
である。
である。
【図３】（ａ）乃至（ｅ）は図２の歪センサの測定原理
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図４】本発明の分岐干渉型光導波路素子による歪セン
サの他の例を示す斜視図である。
サの他の例を示す斜視図である。
【図５】本発明の分岐干渉型光導波路素子による歪セン
サのさらに他の例を示す斜視図である。
サのさらに他の例を示す斜視図である。
【図６】本発明の分岐干渉型光導波路素子による歪セン
サの別の例を示す斜視図である。
サの別の例を示す斜視図である。
【図７】本発明による歪検出方法を示す装置の構成図で
ある。
ある。
【図８】音圧検出方法にかかるセンサの断面図である。
１，１ａ，１ｂ 基板 ２ 光導波路 ２ａ 光導波路（歪受容体） ２ｂ 光導波路（基準体） ４ａ 光導波路素子（歪受容体） ４ｂ 光導波路素子（基準体） ６ 歪センサ ７ａ，７ｂ 樹脂膜 ８ 半透過膜 ９ 全反射膜 １０，１１ 光ファイバ １２ 光源 １３ レンズ １４ 光電変換器 １５ サーキュレータ １６ 計測器 １７ 記録計 ２１ 振動板 ２２ カンチレバー ２３ フレーム ２４ 音圧センサ
Claims (8)
- 【請求項１】 光導波路を設けた基板を被歪測定物に貼
り付けて該光導波路に歪を生じさせ，この歪によって光
弾性効果により生じる屈折率の変化を，該光導波路を通
る光の変化により検知して前記被歪測定物の歪みを検出
することを特徴とする歪検出方法。 - 【請求項２】 一端が光源に他端が光電変換器に接続さ
れた光ファイバの央部を２つに分け，少なくとも一方の
光フアイバの一部を基板に光導波路を形成した光導波路
素子で置き換え，該光導波路素子を歪受容体とし，他方
の光ファイバもしくはその一部に置き換えられた光導波
路素子を基準体として，前記歪受容体を通った光と前記
基準体を通った光とを結合して前記光電変換器に送出す
るように構成したことを特徴とする分岐干渉型の歪セン
サ。 - 【請求項３】 横方向に段差を有する単一の基板のいず
れか一方の主面に，長さ方向の両端部でそれぞれ結合す
る２つの光導波路が設けられ，結合された２つの光導波
路の一方の端は光源に通じる光ファイバが接続され，他
方の端は光電変換器に通じる光ファイバが接続され，前
記２つの光導波路の内で基板の薄い方の側に形成された
光導波路を歪受容体の光導波路とし，基体の厚い方の側
に形成された光導波路を基準体の光導波路としたことを
特徴とする分岐干渉型の歪センサ。 - 【請求項４】 基板の主面に，長さ方向の両端部でそれ
ぞれ結合する２つの光導波路が設けられ，結合された光
導波路の一方の端部は光源に通じる光ファイバに接続さ
れ，他方の端部は光電変換器に通じる光ファイバに接続
され，前記２つの光導波路素子の少なくとも一方の光導
波路の上に弾性板を設置し，他方の光導波路の上には，
前記一方の光導波路の上の弾性板と異なる厚さの弾性板
を設置し，前記一方の側の光導波路を基準体の光導波路
とし，前記他方の側の光導波路を歪受容体の光導波路と
したことを特徴とする分岐干渉型の歪センサ。 - 【請求項５】 基板の主面に，長さ方向の両端部でそれ
ぞれ結合する２つの光導波路が設けられ，光導波路の結
合した部分の一方の外方の端部は光源に通じる光ファイ
バが接続され，他方の端部は光電変換器に通じる光ファ
イバが接続され，而して前記基板は，前記２つの光導波
路の中間の部分が，いずれか一方の光導波路に歪を印加
しても他方の光導波路の側に実質的な影響を及ぼさない
程度まで彫り込みもしくは除去した基板であり，いずれ
の光導波路を歪受容体の光導波路としても使用可能であ
ることを特徴とする分岐干渉型の歪センサ。 - 【請求項６】 基板上に，一端が全反射膜に接し他端が
半透明膜を介して光ファイバに接続される光導波路を設
け，該光導波路を歪受容体の光導波路とし，前記基板を
歪測定対象物に貼り付けることによって，該光導波路に
生じる歪を前記半透明膜から入射され前記全反射膜で反
射し再び前記半透明膜に出射する光の強度変化として検
出するように構成したことを特徴とする歪センサ。 - 【請求項７】 請求項７記載の歪センサーと，光源と，
光電変換器と，前記光源からの光を光ファイバに入射す
ると共に該光ファイバからの光を前記光電変換器へ出射
するサーキュレーターと，前記光電変換器の出力を計測
する計測器とを有することを特徴とする歪検出装置。 - 【請求項８】 請求項２乃至６の内のいずれかに記載の
歪センサの前記歪受容体部分に振動板を機械的に結合し
て構成したことを特徴とする音圧センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6251794A JPH08114424A (ja) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | 歪検出方法及び歪センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6251794A JPH08114424A (ja) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | 歪検出方法及び歪センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08114424A true JPH08114424A (ja) | 1996-05-07 |
Family
ID=17228037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6251794A Withdrawn JPH08114424A (ja) | 1994-10-18 | 1994-10-18 | 歪検出方法及び歪センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08114424A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009014561A (ja) * | 2007-07-05 | 2009-01-22 | Mitsubishi Electric Corp | 簡易歪測定ツールおよび検査装置 |
| JP2009270859A (ja) * | 2008-05-01 | 2009-11-19 | Yazaki Corp | 光導波手段の歪み計測装置 |
| JP2012058241A (ja) * | 2010-09-07 | 2012-03-22 | Krohne Messtechnik Gmbh | 干渉法の原理を用いたたわみ測定機器 |
-
1994
- 1994-10-18 JP JP6251794A patent/JPH08114424A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009014561A (ja) * | 2007-07-05 | 2009-01-22 | Mitsubishi Electric Corp | 簡易歪測定ツールおよび検査装置 |
| JP2009270859A (ja) * | 2008-05-01 | 2009-11-19 | Yazaki Corp | 光導波手段の歪み計測装置 |
| JP2012058241A (ja) * | 2010-09-07 | 2012-03-22 | Krohne Messtechnik Gmbh | 干渉法の原理を用いたたわみ測定機器 |
| CN102538662A (zh) * | 2010-09-07 | 2012-07-04 | 克洛纳测量技术有限公司 | 根据干涉量度学原理的偏转测量设备 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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