CN112683185A - 光纤检测装置及使用光纤检测装置的机械应变的检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种光纤检测装置及使用光纤检测装置的机械应变的检测方法，光纤检测装置具备：光纤，以与测定对象物的表面接触地延伸的方式设置；金属罩，以从测定对象物的外侧覆盖光纤的延伸方向上的一部分的方式设置；固定部，将金属罩的内表面与光纤固定；以及焊接部，在与延伸方向交叉地隔着光纤的位置将金属罩固定于所述测定对象物。
Description
技术领域
本公开涉及光纤检测装置及使用光纤检测装置的机械应变的检测方法。
背景技术
例如，已知在如燃气涡轮那样高温的工作流体在内部流通的机械装置中，由于伴随着运转的热输入，在各部产生应变(热变形)。作为用于定量地检测这样的应变的技术，使用光纤的方法(OFDR法、FBG法)迄今为止被实用化。作为一例，在OFDR法中，将光纤粘贴在测定对象物(涡轮的叶片或车室)上使用。若测定对象物的温度上升，则随着光纤自身的热膨胀、折射率的变化，光纤自身基于涡轮的伸长(热膨胀、机械应变)而伸缩。从长度方向的一端向光纤入射激光，从该光纤的各部分产生瑞利散射光。将该瑞利散射光作为来自各部分的反射光进行检测。此时，通过比较成为基准的参照光和散射光，求出光纤的各部分的波长偏移量。该波长偏移量(基于光纤的检测值)成为表示光纤自身的温度的影响成分与测定对象物的伸长的关系的函数。基于该函数，能够根据测定对象物的温度得到伸长(应变)。以往，光纤通常使用粘接剂固定于测定对象物的表面。
专利文献1：日本特开2006-276187号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，对于如燃气涡轮那样成为高温的机械装置的表面稳定地发挥粘接性能的粘接剂，在现状下尚未实现或者获得性存在困难。其结果是，存在难以维持检测精度的情况。因此，作为代替粘接剂的固定手段，要求更稳定的技术，并且对作为检测装置能够以更高精度进行检测的技术的要求提高。
本公开是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供能够更稳定地铺设并且能够以更高精度进行检测的光纤检测装置以及使用光纤检测装置的机械应变的检测方法。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述课题，本发明的光纤检测装置具备：光纤，以与测定对象物的表面接触地延伸的方式设置；金属罩，以从所述测定对象物的外侧覆盖该光纤的延伸方向上的一部分的方式设置；固定部，将该金属罩的内表面与所述光纤固定；以及焊接部，在与延伸方向交叉地隔着所述光纤的位置将所述金属罩固定于所述测定对象物。
发明效果
根据本公开，能够提供能够更稳定地铺设并且能够以更高精度进行检测的光纤检测装置以及使用光纤检测装置的机械应变的检测方法。
附图说明
图1是示出本公开的第一实施方式的光纤检测系统的结构的示意图。
图2是示出本公开的第一实施方式的光纤检测装置的结构的剖视图。
图3是示出本公开的第二实施方式的光纤检测装置的结构的剖视图。
图4是示出本公开的第三实施方式的光纤检测装置的结构的俯视图。
图5是示出本公开的第四实施方式的光纤检测装置的结构的俯视图。
图6是示出使用本公开的第四实施方式的光纤检测装置的机械应变的检测方法的各工序的流程图。
图7是示出光纤的物理特性与温度的关系的曲线图。
图8是示出本公开的第五实施方式的光纤检测装置的结构的俯视图。
标号说明
100 光纤检测系统
1 光源
2 分光器
3 光纤
31 主光纤
32 线膨胀计测用光纤
3P 挠曲部
3S 延长部
4 固定部
5、51 金属罩
52 金属箔
52F 游离部
6、61、62 焊接部
7 传热性保持部
70 光纤检测装置
80 检测器
90 测定对象物
90S 表面
C 切入部
L 激光
Lc 参考光
Lr 散射光
具体实施方式
<第一实施方式>
(光纤检测系统的结构)
以下，参照图1和图2对本公开的第一实施方式的光纤检测系统100进行说明。该光纤检测系统100例如用于检测在包含燃气涡轮的燃烧器、涡轮在内的高温部件中产生的应变。如图1所示，光纤检测系统100具备光源1、分光器2、包含光纤3的光纤检测装置70、检测器80。光源1产生激光L。在激光L的路径上设置有分光器2。在分光器2的内部设置有多个电流镜。而且，在分光器2连接有光纤3，激光L经过分光器2在该光纤3内行进。
详见后述，光纤3铺设于作为测定对象物90的燃气涡轮的任意部位(高温部件)。在该测定对象物90的表面温度发生变化的情况下，在光纤3内部产生基于瑞利散射的散射光Lr。散射光Lr经由光纤3内部返回分光器2。在分光器2内经过上述电流镜改变方向后，散射光Lr到达检测器80。另外，与该散射光Lr同样地，进入光纤3前的激光L的一部分通过其他电流镜改变方向，作为参照光Lc到达检测器80。在检测器80中，通过比较这些散射光Lr和参照光Lc的物理特性，得到散射光Lr中的波长偏移量。该波长偏移量成为以光纤自身的温度变化所造成的影响、测定对象物90的伸长(应变)等为变量的函数。即，基于波长偏移量，求出测定对象物90的应变。
(光纤检测装置的结构)
接着，参照图2对光纤检测装置70的结构进行说明。如该图所示，光纤检测装置70具有上述的光纤3、金属罩5、固定部4以及焊接部6。光纤3以与测定对象物90的表面90S接触的状态延伸任意的长度。金属罩5是形成为薄板状的金属部件，从测定对象物90(表面90S)的外侧覆盖光纤3的延伸方向上的一部分。固定部4将金属罩5的内表面与光纤3固定。光纤3的外表面由金等的金属覆膜覆盖。固定部4通过硬钎焊或软钎焊将该金属覆膜与金属罩5的内表面固定。即，固定部4通过熔融的钎料或焊料凝固而形成。另外，金属罩5的端缘(即，与表面90S抵接的部分)由通过点焊等形成的焊接部6固定于表面90S。换言之，焊接部6在与光纤3的延伸方向交叉的方向上，分别设置于从两侧隔着该光纤3的位置。
(作用效果)
根据上述结构，金属罩5的内表面与光纤3由固定部4固定，此外金属罩5通过焊接部6固定于测定对象物90。由此，能够以将光纤3按压于测定对象物90的表面90S的方式更牢固地固定。另一方面，在以往这种装置中，通常光纤通过粘接剂固定于测定对象物。根据上述结构，与使用这样的粘接剂的情况相比，能够更牢固地且稳定地将光纤3固定于测定对象物90。其结果是，能够以更高的精度实现光纤检测装置70及光纤检测系统100的应变的检测。
<第二实施方式>
接着，参照图3对本公开的第二实施方式进行说明。此外，对与上述各实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略详细的说明。如该图所示，在本实施方式中，在金属罩51的内侧，除了作为主光纤31的光纤3以外，还铺设有其他光纤(线膨胀计测用光纤32)。该线膨胀计测用光纤32通过金属罩51，经由由具有传热性的材料形成为筒状的传热性保持部7而被从外侧覆盖。需要说明的是，除此之外，作为传热性保持部7，也能够为了提高传热性而使用传热性水泥，或者为了降低外部空气的影响而使用绝热水泥。另外，该线膨胀计测用光纤32以与主光纤31平行的方式铺设在测定对象物90的表面90S上。此外，这里所说的“平行”是指实质上平行，允许设计上的公差或制造上的误差。该传热性保持部7不固定于线膨胀计测用光纤32。即，线膨胀计测用光纤32能够在传热性保持部7的内侧沿自身的延伸方向进行热伸长。
在此，光纤检测装置70检测以下那样的物理量。首先，激光L从设置于延伸方向上的一端的光源1入射到光纤3(主光纤31)。通过该激光L，在光纤3的各部产生瑞利散射光Lr。利用检测器80检测该散射光Lr，通过与作为基准的参照光Lc进行比较，求出光纤3的各部处的波长偏移量。该波长偏移量是以光纤3自身的温度变化引起的线膨胀、测定对象物90的伸长(应变)等为变量的函数。更具体而言，波长偏移量包含以下A～C。
A.基于测定对象物与光纤的线膨胀差的响应变化量
B.由光纤的温度变化引起的响应变化量(即，光纤的热伸长引起的响应变化量与折射率变化引起的响应变化量之和)
C.测定对象物的机械应变
在光纤3固定于测定对象物90的情况下，将对上述A、B、以及C进行合计而得到的值作为波长偏移量来检测。即，难以仅求出C.机械应变。因此，本实施方式的光纤检测装置70除了作为主光纤31的光纤3之外，还具备线膨胀计测用光纤32。该线膨胀计测用光纤32以其至少一部分仅容许基于测定对象物90的温度变化的自身的热伸长(即，上述B)的状态安装。具体而言，如上所述，线膨胀计测用光纤32能够在传热性保持部7的内侧自由地进行热伸长。
在此，如果向该线膨胀计测用光纤32的输入仅是温度，则波长偏移量成为仅温度的函数。因此，能够使用该函数，从上述B取得测定对象物90的温度。而且，输入到光纤3的A.基于测定对象物90与光纤3的线膨胀差的响应变化量也能够基于温度来算出。通过从由光纤3得到的波长偏移量(A、B以及C的和)减去这样求出的A和B的响应变化量之和，能够求出C.测定对象物的机械应变。即，在排除光纤3自身的温度变化所带来的影响(热伸长)的基础上，能够准确地求出测定对象物90的仅机械应变。由此，能够进一步提高测定精度。
<第三实施方式>
接着，参照图4对本公开的第三实施方式进行说明。此外，对与上述各实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略详细的说明。如该图所示，在本实施方式中，在上述第二实施方式中说明的线膨胀计测用光纤32的固定的铺设方式与第二实施方式不同。具体而言，在本实施方式中，作为金属罩5的金属箔52被粘贴在测定对象物90的表面90S上。另外，作为一例，该金属箔52由与测定对象物90相同的材料形成。此外，金属箔52和测定对象物90不一定必须是相同的材料，只要两者的线膨胀系数相同即可。
在该金属箔52上，经由焊接部6焊接固定有作为上述的主光纤31的光纤3。而且，在金属箔52上，相对于主纤维31在与该主纤维31的延伸方向交叉的方向上隔开间隔地铺设有上述线膨胀计测用光纤32。金属箔52中的固定有线膨胀计测用光纤32的部分在俯视时由呈C字状的切口部C从外侧覆盖，从而形成为游离部52F。该游离部52F与金属箔52的其他部分不同，未固定于测定对象物90的表面90S，以能够位移的状态与该表面90S接触。线膨胀计测用光纤32通过焊接部61固定于游离部52F。
在此，与上述第二实施方式同样地，设为A.基于测定对象物90与光纤3(主光纤31)的线膨胀差的响应变化量、B.由光纤3的温度变化引起的响应变化量(即，光纤3的热伸长引起的响应变化量和折射率变化引起的响应变化量之和)、以及C.测定对象物90的机械应变。根据上述结构，金属箔52中的介于线膨胀计测用光纤32与测定对象物90之间的部分(游离部52F)相对于测定对象物90的表面90S以能够位移的状态接触。因此，该线膨胀计测用光纤32成为仅容许基于测定对象物90的温度变化的自身的热伸长的状态。在此，将基于测定对象物90与金属箔52的线膨胀差的响应变化量设为A1，将基于金属箔52与光纤3的线膨胀差的响应变化量设为A2。于是，向线膨胀计测用光纤32的输入成为该A2与B.由光纤的温度变化引起的响应变化量之和。另一方面，向光纤3的输入成为A.基于测定对象物90与光纤3的线膨胀差的响应变化量、B.由光纤3的温度变化引起的响应变化量(即，光纤3的热伸长引起的响应变化量与折射率变化引起的响应变化量之和)、以及C.测定对象物90的机械应变之和。即，以下的(1)式以及(2)式的关系成立。
(向光纤的输入＝A+B+C…(1)
(向线膨胀计测用光纤的输入＝A2+B…(2)
在此，若求出(1)式与(2)式的差分，则成为以下的(3)式。
(1)式-(2)式＝(A+B+C)-(A2+B)
＝C+(A-A2)…(3)
根据上述定义，由于A-A2＝A1，因此(4)式的关系成立。
C+(A-A2)＝C+A1…(4)
在上述结构中，由于金属箔52和测定对象物90由相同的材料形成，因此A1(由测定对象物与金属罩的线膨胀差引起的响应变化量)为0。即，通过如上述那样求出(1)式与(2)式的差分，能够根据(4)式求出C的值。这样，通过将基于线膨胀计测用光纤32的响应量与基于光纤3的响应量进行比较，能够准确地求出测定对象物90的仅机械应变。
<第四实施方式>
接着，参照图5至图7对本公开的第四实施方式进行说明。此外，对与上述各实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略详细的说明。如图5所示，在本实施方式中，在光纤3的延伸方向上隔开间隔地设置有多个(作为一例为两个)焊接部6。通过这些焊接部6，在作为金属罩5的金属箔52上固定有光纤3。在光纤3的延伸中途的这些焊接部6彼此之间的部分，形成为该光纤3的张力为负的状态的挠曲部3P。另一方面，隔着焊接部6而与该挠曲部3P相反的一侧的部分成为延长部3S。延长部3S优选为与挠曲部3P同样或比挠曲部2P挠曲的状态。
在此，与上述第二实施方式同样地，设A.基于测定对象物90与光纤3的线膨胀差的响应变化量、B.由光纤3的温度变化引起的响应变化量(即，光纤3的热伸长引起的响应变化量与折射率变化引起的响应变化量之和)、以及C.测定对象物90的机械应变。在光纤3未挠曲的状态(即，张力为0以上的状态)下，若测定对象物90的温度上升，则向光纤3的输入成为A+B+C。另一方面，在如上述结构那样预先对光纤3施加挠曲的情况下，随着测定对象物90的温度上升而在该测定对象物90产生热伸长，从而挠曲逐渐消除，在到达某基准温度T0(参照图7)的时刻，上述张力成为0以上。然后，检测出的应变量如图7所示成为曲线A那样。(另一方面，在光纤3未预先赋予挠曲的情况下，检测出的应变量如图7所示成为曲线C那样。)即，在达到该基准温度T0之前的状态下，仅向光纤3输入上述B，不输入A、C。在达到基准温度T0后的状态下，成为输入了上述A、B以及C的状态。其结果是，即使在比较高的温度下也能够在不达到光纤的测定极限的情况下进行测定。
接着，参照图6，对使用上述光纤检测装置70的机械应变的检测方法进行说明。在该方法中，在将上述光纤检测装置70投入实际环境之前进行校正。如图6所示，该方法包括第一安装工序S1、试验片加热工序S2、修正曲线取得工序S3、第二安装工序S4、物理特性取得工序S5、减法工序S6。
在第一安装工序S1中，将光纤检测装置70安装于由与测定对象物90相同的材料形成的试验片。在试验片加热工序S2中，提高试验片的温度，直至光纤3的挠曲消除，成为产生热伸长的状态为止。在修正曲线取得工序S3中，得到试验片的温度与光纤3的物理特性(上述A+B)的关系(修正曲线)。然后，从试验片取下光纤检测装置70，并将其安装于测定对象物90的表面(第二安装工序S4)。接着，检测测定对象物90的温度及光纤3的物理特性(上述A+B+C)(物理特性取得工序S5)。最后，从在测定对象物90上检测出的光纤3的物理特性减去在试验片上检测出的光纤3的物理特性，由此得到在测定对象物上产生的机械应变(上述C)(减法工序S6)。
在上述方法中，首先对试验片安装光纤检测装置70，对该试验片提高试验片的温度，直至光纤3的挠曲消除，成为产生热伸长的状态为止。在该状态下，得到试验片的温度与光纤3的物理特性的关系。由于在试验片不产生机械应变，或小至可忽略的程度，因此通过该工序求出上述A+B的值。接着，将光纤检测装置70安装于测定对象物90，检测测定对象物90的温度及光纤3的物理特性。由于在测定对象物90产生机械应变，因此通过该工序，求出上述A+B+C。最后，通过从该A+B+C减去由上述试验片得到的A+B的值，能够求出C(机械应变)。这样，根据该方法，能够在预先排除光纤3自身的线膨胀(热伸长)的影响的状态下，准确且容易地检测、测定测定对象物90的机械应变。
<第五实施方式>
接着，参照图8对本公开的第五实施方式进行说明。此外，对与上述各实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并省略详细的说明。如该图所示，在本实施方式中，除了作为主光纤31的光纤3以外，还并列设置有第四实施方式中说明的结构和线膨胀计测用光纤32。该线膨胀计测用光纤32通过焊接部62仅在一点固定于金属箔52，并且以该固定部分(焊接部62)的两侧挠曲的状态铺设。
在此，与上述第二实施方式同样地，设为A.基于测定对象物与光纤的线膨胀差的响应变化量、B.由光纤的温度变化引起的响应变化量(即，光纤的热伸长引起的响应变化量与折射率变化引起的响应变化量之和)、以及C.测定对象物的机械应变。在如上述结构那样预先对光纤3赋予挠曲的情况下，随着测定对象物90的温度上升而在该测定对象物90产生热伸长，从而挠曲逐渐消除，在达到某基准温度的时刻，上述张力成为0以上。即，在达到该基准温度之前的状态下，仅向光纤3输入上述B，不输入A、C。在达到基准温度后的状态下，成为输入了上述A、B以及C的状态。即，在比基准温度高的区域中，求出A+B+C。在此，根据线膨胀计测用光纤32的检测结果来提供B的值，因此通过函数求出与该B对应的测定对象物90的温度。而且，根据该温度和测定对象物90的物性来求出A。因此，能够算出C的值。这样，根据上述结构，能够在预先排除光纤3自身的线膨胀(热伸长)造成的影响的状态下，准确且容易地检测、测定测定对象物90的机械应变。
以上，参照附图对本公开的实施方式进行了详述，但具体的结构并不限定于该实施方式，也包括不脱离本公开的主旨的范围的设计变更等。例如，在上述各实施方式中，作为测定对象物90，以燃气涡轮的高温部件为例进行了说明。然而，测定对象物90并不限定于燃气涡轮，只要是因成为高温而产生应变的机械装置，则任何装置都能够作为测定对象物90来应用。
<附注>
各实施方式中记载的光纤检测装置以及使用光纤检测装置的机械应变的检测方法例如以如下方式把握。
(1)第一方式的光纤检测装置70具备：光纤3，以与测定对象物90的表面90S接触地延伸的方式设置；金属罩5，以从所述测定对象物90的外侧覆盖该光纤3的延伸方向上的一部分的方式设置；固定部4，将该金属罩5的内表面与所述光纤3固定；以及焊接部6，在与延伸方向交叉地隔着所述光纤3的位置将所述金属罩5固定于所述测定对象物。
根据上述结构，金属罩5的内表面与光纤3通过固定部固定，进而金属罩5通过焊接部6固定于测定对象物90。由此，能够将光纤3以按压于测定对象物90的表面90S的方式更牢固地固定。
(2)第二方式的光纤检测装置70还具备线膨胀计测用光纤32，该线膨胀计测用光纤32与所述光纤3并列设置，且相对于所述测定对象物90的表面90S，以至少一部分容许基于所述测定对象物90的温度变化的自身的热伸长的状态安装。
在此，光纤检测装置70检测以下那样的物理量。首先，激光L从设置于延伸方向上的一端的光源1入射到光纤3。通过该激光L，在光纤3的各部产生瑞利散射光Lr。利用检测器80检测该瑞利散射光Lr，通过与成为基准的参照光Lc进行比较，求出光纤3的各部分中的波长偏移量。该波长偏移量成为以光纤3自身的温度变化引起的影响、测定对象物90的伸长(应变)等为变量的函数。更具体而言，波长偏移量包含A.基于测定对象物90与光纤3的线膨胀差的响应变化量、B.由光纤3的温度变化引起的响应变化量(即，光纤3的热伸长引起的响应变化量与折射率变化引起的响应变化量之和)、以及C.测定对象物90的机械应变。
在光纤3固定于测定对象物90的情况下，将对上述A、B以及C进行合计而得到的值检测为波长偏移量。即，难以仅求出C.机械应变。因此，在上述结构中，还具备线膨胀计测用光纤32。该线膨胀计测用光纤32以其至少一部分仅容许基于测定对象物90的温度变化的自身的热伸长(即，上述B)的状态安装。在此，如果对该线膨胀计测用光纤32的输入仅是温度，则波长偏移量成为仅温度的函数。因此，能够使用该函数，根据上述B取得测定对象物90的温度。而且，输入到光纤3的A.基于测定对象物与光纤3的线膨胀差的响应变化量也能够基于温度来算出。通过从由光纤3得到的波长偏移量(A、B以及C的和)减去这样求出的A和B的响应变化量之和，能够求出C.测定对象物的机械应变。即，在排除光纤3自身的温度变化所造成的影响的基础上，能够准确地求出测定对象物90的仅机械应变。
(3)在第三方式的光纤检测装置70中，所述线膨胀计测用光纤32由传热性保持部7保持，该传热性保持部7设置于该线膨胀计测用光纤32与所述金属罩5的内表面之间，且容许该线膨胀计测用光纤32的延伸方向上的位移。
根据上述结构，通过传热性保持部7，容许线膨胀计测用光纤32的延伸方向上的位移。因此，该线膨胀计测用光纤32成为容许基于测定对象物90的温度变化的自身的热伸长的状态。由此，通过将基于线膨胀计测用光纤32的响应量与基于光纤3的响应量进行比较，能够准确地求出测定对象物90的仅机械应变。
(4)在第四方式的光纤检测装置70中，所述金属罩5由与所述测定对象物90相同的金属材料形成，所述金属罩5中的介于所述线膨胀计测用光纤32与所述测定对象物90之间的部分(游离部52F)相对于该测定对象物90的表面90S以能够位移的状态接触。
在此，设为A.基于测定对象物90与光纤3的线膨胀差的响应变化量、B.由光纤3的温度变化引起的响应变化量(即，光纤3的热伸长引起的响应变化量与折射率变化引起的响应变化量之和)、以及C.测定对象物90的机械应变。根据上述结构，金属罩5中的介于线膨胀计测用光纤32与测定对象物90之间的部分相对于测定对象物90的表面以能够位移的状态接触。因此，该线膨胀计测用光纤32成为仅容许基于测定对象物90的温度变化的自身的热伸长的状态。在此，将基于测定对象物90与金属罩5的线膨胀差的响应变化量设为A1，将基于金属罩5与光纤3的线膨胀差的响应变化量设为A2。这样一来，向线膨胀计测用光纤32的输入成为该A2与B.由线膨胀计测用光纤32的温度变化引起的响应变化量之和。另一方面，向光纤3的输入成为A.基于测定对象物90与光纤3的线膨胀差的响应变化量、B.由光纤3的温度变化引起的响应变化量(即，光纤3的热伸长引起的响应变化量与折射率变化引起的响应变化量之和)、以及C.测定对象物90的机械应变之和。即，以下的(1)式以及(2)式的关系成立。
(向光纤的输入＝A+B+C…(1)
(向线膨胀计测用光纤的输入＝A2+B…(2)
在此，若求出(1)式与(2)式的差分，则成为以下的(3)式。
(1)式-(2)式＝(A+B+C)-(A2+B)
＝C+(A-A2)…(3)
根据上述定义，由于A-A2＝A1，因此(4)式的关系成立。
C+(A-A2)＝C+A1…(4)
在上述结构中，由于金属罩5和测定对象物90由相同的材料形成，因此A1(基于测定对象物90与金属罩5的线膨胀差的响应变化量)为0。即，通过如上述那样求出(1)式与(2)式的差分，能够根据(4)式求出C的值。这样，通过将基于线膨胀系数计测用光纤32的响应量与基于光纤3的响应量进行比较，能够准确地求出测定对象物90的仅机械应变。
(5)第五方式的光纤检测装置70具有在所述光纤3的延伸方向上隔开间隔排列的多个所述焊接部6，所述光纤中的所述焊接部6彼此之间的部分以挠曲的状态安装。
在此，设为A.基于测定对象物90与光纤3的线膨胀差的响应变化量、B.由光纤3的温度变化引起的响应变化量(即，光纤3的热伸长引起的响应变化量与折射率变化引起的响应变化量之和)、以及C.测定对象物90的机械应变。在光纤3未挠曲的状态(即，张力为0以上的状态)下，若测定对象物90的温度上升，则向光纤3的输入成为A+B+C。另一方面，在如上述结构那样预先对光纤3施加挠曲的情况下，随着测定对象物90的温度上升而在该测定对象物90产生热伸长，从而挠曲逐渐消除，在达到某基准温度的时刻，所述张力成为0以上。即，在达到该基准温度之前的状态下，仅向光纤3输入上述B和C，不输入A。在达到基准温度后的状态下，成为输入上述A、B、以及C的状态。其结果是，即使在比较高的温度下也不会达到光纤3的测定极限，能够在较宽的温度区域进行测定。
(6)第六方式的光纤检测装置70还具有线膨胀计测用光纤32，该线膨胀计测用光纤32与所述光纤3并列设置，相对于所述金属罩5仅在一点固定，并且该固定部位的两侧以挠曲的状态安装。
在此，设为A.基于测定对象物90与光纤3的线膨胀差的响应变化量、B.由光纤3的温度变化引起的响应变化量(即，光纤3的热伸长引起的响应变化量与折射率变化引起的响应变化量之和)、以及C.测定对象物90的机械应变。在如上述结构那样预先对光纤3赋予挠曲的情况下，随着测定对象物90的温度上升而在该测定对象物90产生热伸长，从而挠曲逐渐消除，在达到某基准温度的时刻，上述张力成为0以上。即，在达到该基准温度之前的状态下，仅向光纤3输入上述B和C，不输入A。在达到基准温度后的状态下，成为输入上述A、B、以及C的状态。另一方面，在线膨胀计测用光纤32中，成为始终仅输入B的状态。因此，通过从光纤3的检测结果减去线膨胀计测用光纤32的检测结果，在比基准温度低的区域中，求出C。另一方面，在比基准温度高的区域中，求出A+C。在此，根据线膨胀计测用光纤32的检测结果来提供B的值，因此通过函数求出与该B对应的测定对象物90的温度。而且，根据该温度和测定对象物90的物性来求出A。因此，能够算出C的值。
(7)第七方式的使用光纤检测装置70的机械应变的检测方法是使用第五方式的光纤检测装置70的机械应变的检测方法，其中，包括：工序S1，将所述光纤检测装置70安装于由与所述测定对象物90相同的材料形成的试验片；工序S2，提高所述试验片的温度，直到所述光纤3的挠曲消除，成为产生热伸长的状态；工序S3，得到所述试验片的温度与所述光纤3的物理特性之间的关系；工序S4，从所述试验片取下所述光纤检测装置70，并将其安装于所述测定对象物90的表面90S；工序S5，检测所述测定对象物90的温度以及所述光纤3的物理特性；以及工序S6，通过从在所述测定对象物90上检测出的所述光纤3的物理特性减去在所述试验片上检测出的所述光纤3的物理特性，从而得到在所述测定对象物90产生的机械应变。
在此，设为A.基于测定对象物90与光纤3的线膨胀差的响应变化量、B.由光纤3的温度变化引起的响应变化量(即，光纤3的热伸长引起的响应变化量与折射率变化引起的响应变化量之和)、以及C.测定对象物90的机械应变。在上述方法中，首先对试验片安装光纤检测装置70，在该试验片消除光纤3的挠曲，提高所述试验片的温度，直至成为产生热伸长的状态。在该状态下，得到试验片的温度与光纤3的物理特性的关系。由于试验片中不产生机械应变，或小至可忽略的程度，因此通过该工序求出上述A+B的值。接着，将光纤检测装置70安装于测定对象物90，检测测定对象物90的温度及光纤3的物理特性。由于在测定对象物90中产生机械应变，因此通过该工序，求出上述A+B+C。最后，通过从该A+B+C减去由所述试验片得到的A+B的值，能够求出C(机械应变)。
Claims (7)
1.一种光纤检测装置，具备：
光纤，以与测定对象物的表面接触地延伸的方式设置；
金属罩，以从所述测定对象物的外侧覆盖该光纤的延伸方向上的一部分的方式设置；
固定部，将该金属罩的内表面与所述光纤固定；以及
焊接部，在与延伸方向交叉地隔着所述光纤的位置将所述金属罩固定于所述测定对象物。
2.根据权利要求1所述的光纤检测装置，其中，
所述光纤检测装置还具备线膨胀计测用光纤，该线膨胀计测用光纤与所述光纤并列设置，且相对于所述测定对象物的表面，以至少一部分仅容许基于所述测定对象物的温度变化的热伸长的状态安装。
3.根据权利要求2所述的光纤检测装置，其中，
所述线膨胀计测用光纤由传热性保持部保持，该传热性保持部设置于该线膨胀计测用光纤与所述金属罩的内表面之间，且容许该线膨胀计测用光纤的延伸方向上的位移。
4.根据权利要求2所述的光纤检测装置，其中，
所述金属罩由与所述测定对象物相同的金属材料形成，
所述金属罩中的介于所述线膨胀计测用光纤与所述测定对象物之间的部分相对于该测定对象物的表面以能够位移的状态接触。
5.根据权利要求1所述的光纤检测装置，其中，
所述光纤检测装置具有在所述光纤的延伸方向上隔开间隔排列的多个所述焊接部，
所述光纤中的所述焊接部彼此之间的部分以挠曲的状态安装。
6.根据权利要求5所述的光纤检测装置，其中，
所述光纤检测装置还具有线膨胀计测用光纤，该线膨胀计测用光纤与所述光纤并列设置，相对于所述金属罩仅在一点固定，并且该固定部位的两侧以挠曲的状态安装。
7.一种使用光纤检测装置的机械应变的检测方法，是使用权利要求5所述的光纤检测装置的机械应变的检测方法，其中，
包括如下工序：
将所述光纤检测装置安装于由与所述测定对象物相同的材料形成的试验片的工序；
提高所述试验片的温度，直到所述光纤的挠曲消除，成为产生热伸长的状态的工序；
得到所述试验片的温度与所述光纤的物理特性之间的关系的工序；
从所述试验片取下所述光纤检测装置并安装于所述测定对象物的表面的工序；
检测所述测定对象物的温度以及所述光纤的物理特性的工序；以及
通过从在所述测定对象物上检测出的所述光纤的物理特性减去在所述试验片上检测出的所述光纤的物理特性，得到在所述测定对象物产生的机械应变的工序。
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