JP2000028456A - 圧力検知ユニット - Google Patents
圧力検知ユニットInfo
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- JP2000028456A JP2000028456A JP10197445A JP19744598A JP2000028456A JP 2000028456 A JP2000028456 A JP 2000028456A JP 10197445 A JP10197445 A JP 10197445A JP 19744598 A JP19744598 A JP 19744598A JP 2000028456 A JP2000028456 A JP 2000028456A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＦＢＧ（光ファイバブラッグ回折格子）を用
いた圧力検知手段をユニット構造とし、特性のチェック
を容易にする。装置への組み込みを簡単に行えるように
する。ＦＢＧに不具合が発生した場合の修理を簡単に行
えるようにする。 【解決手段】 ４つのリンク２ａ〜２ｄを四角形に連結
すると共に各連結部３ａ〜３ｄでリンクの角度を可変と
する。対角関係にある１組の連結部３ａ、３ｃに受圧部
４を設ける。他の１組の連結部３ｂ、３ｄ間を、長さ方
向の途中にＦＢＧ７を有する光ファイバ６を保護管５と
樹脂８で補強したセンサーユニット９によって連結す
る。ＦＢＧ７は連結部３ｂ、３ｄの中間に位置する。圧
力がセンサーユニット９の伸び歪みに変換されるので、
ＦＢＧ７で圧力を検知できる。
いた圧力検知手段をユニット構造とし、特性のチェック
を容易にする。装置への組み込みを簡単に行えるように
する。ＦＢＧに不具合が発生した場合の修理を簡単に行
えるようにする。 【解決手段】 ４つのリンク２ａ〜２ｄを四角形に連結
すると共に各連結部３ａ〜３ｄでリンクの角度を可変と
する。対角関係にある１組の連結部３ａ、３ｃに受圧部
４を設ける。他の１組の連結部３ｂ、３ｄ間を、長さ方
向の途中にＦＢＧ７を有する光ファイバ６を保護管５と
樹脂８で補強したセンサーユニット９によって連結す
る。ＦＢＧ７は連結部３ｂ、３ｄの中間に位置する。圧
力がセンサーユニット９の伸び歪みに変換されるので、
ＦＢＧ７で圧力を検知できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＦＢＧ（光ファイ
バブラッグ回折格子）を用いた圧力検知ユニットに関す
るものである。
バブラッグ回折格子）を用いた圧力検知ユニットに関す
るものである。
【０００２】長さ方向の途中にＦＢＧを有する光ファイ
バに一端から光を入射し、ＦＢＧからの反射光の波長を
観察すると、ＦＢＧの歪みに応じて反射波長が変化す
る。したがってＦＢＧを歪み発生部材（張力がかかる金
属線など）に固定して、ＦＢＧからの反射波長の変化を
測定すれば、歪み発生部材の歪み（すなわち応力）を検
知することができる。
バに一端から光を入射し、ＦＢＧからの反射光の波長を
観察すると、ＦＢＧの歪みに応じて反射波長が変化す
る。したがってＦＢＧを歪み発生部材（張力がかかる金
属線など）に固定して、ＦＢＧからの反射波長の変化を
測定すれば、歪み発生部材の歪み（すなわち応力）を検
知することができる。
【０００３】しかしＦＢＧを用いて圧力を検知しようと
する場合、ＦＢＧに軸線方向の圧力を加えることは困難
である。そこで従来は、圧力による変位を歪み発生部材
の伸び歪みに変換する部分を装置に組み込み、その歪み
発生部材にＦＢＧを接着固定して、歪み発生部材の伸び
歪みをＦＢＧで検知することにより、圧力を検知してい
た。
する場合、ＦＢＧに軸線方向の圧力を加えることは困難
である。そこで従来は、圧力による変位を歪み発生部材
の伸び歪みに変換する部分を装置に組み込み、その歪み
発生部材にＦＢＧを接着固定して、歪み発生部材の伸び
歪みをＦＢＧで検知することにより、圧力を検知してい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の圧
力検知装置では次のような問題があった。 装置の一部にＦＢＧを接着固定する構造であるた
め、装置として組み立てた後でないと、特性（圧力と波
長変化の関係）が分からず、組立後の試験、調整が面倒
である。 装置を組み立てる過程で、ＦＢＧを歪み発生部材に
接着固定する必要があるため、接着剤の硬化に時間がか
かり、組立に要する時間が長くなる。 不具合が発生したときにＦＢＧを交換することが困
難である。 圧力の測定範囲は、ダイヤフラムのような歪み発生
部材の構造によって決められてしまう。例えば高い圧力
を測定しようとすればダイヤフラムの厚さを厚くしなけ
ればならない。このため測定範囲によっていろいろな歪
み発生部材を用意しなければならない。
力検知装置では次のような問題があった。 装置の一部にＦＢＧを接着固定する構造であるた
め、装置として組み立てた後でないと、特性（圧力と波
長変化の関係）が分からず、組立後の試験、調整が面倒
である。 装置を組み立てる過程で、ＦＢＧを歪み発生部材に
接着固定する必要があるため、接着剤の硬化に時間がか
かり、組立に要する時間が長くなる。 不具合が発生したときにＦＢＧを交換することが困
難である。 圧力の測定範囲は、ダイヤフラムのような歪み発生
部材の構造によって決められてしまう。例えば高い圧力
を測定しようとすればダイヤフラムの厚さを厚くしなけ
ればならない。このため測定範囲によっていろいろな歪
み発生部材を用意しなければならない。
【０００５】本発明の目的は、上記のような課題を解決
した歪み検知ユニットを提供することにある。
した歪み検知ユニットを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る圧力検知ユ
ニットは、４つのリンクを四角形に連結すると共に各連
結部でリンクの角度を可変とし、対角関係にある１組の
連結部にその間隔を狭める方向の圧力を受ける受圧部を
設け、前記１組の連結部の間隔が狭まることによって間
隔が広がる２点間を、長さ方向の途中にＦＢＧを有する
光ファイバ又はその光ファイバを補強する部材によっ
て、前記ＦＢＧが前記２点の中間に位置するように連結
したことを特徴とするものである。
ニットは、４つのリンクを四角形に連結すると共に各連
結部でリンクの角度を可変とし、対角関係にある１組の
連結部にその間隔を狭める方向の圧力を受ける受圧部を
設け、前記１組の連結部の間隔が狭まることによって間
隔が広がる２点間を、長さ方向の途中にＦＢＧを有する
光ファイバ又はその光ファイバを補強する部材によっ
て、前記ＦＢＧが前記２点の中間に位置するように連結
したことを特徴とするものである。
【０００７】なおここでいう「前記１組の連結部の間隔
が狭まることによって間隔が広がる２点間」とは、他の
１組の連結部間、他の１組の連結部付近のリンクとリン
クの間、又は他の１組の連結部のうちの一方の連結部と
他方の連結部付近のリンクの間などである。
が狭まることによって間隔が広がる２点間」とは、他の
１組の連結部間、他の１組の連結部付近のリンクとリン
クの間、又は他の１組の連結部のうちの一方の連結部と
他方の連結部付近のリンクの間などである。
【０００８】また本発明に係る圧力検知ユニットは、径
方向の圧力を受けると弾性変形する環状枠体に、周方向
に 180°離して受圧部を設け、この受圧部から周方向に
90°離れた２点間を、長さ方向の途中にＦＢＧを有する
光ファイバ又はその光ファイバを補強する部材によっ
て、前記ＦＢＧが前記２点の中間に位置するように連結
した構成とすることもできる。
方向の圧力を受けると弾性変形する環状枠体に、周方向
に 180°離して受圧部を設け、この受圧部から周方向に
90°離れた２点間を、長さ方向の途中にＦＢＧを有する
光ファイバ又はその光ファイバを補強する部材によっ
て、前記ＦＢＧが前記２点の中間に位置するように連結
した構成とすることもできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して詳細に説明する。 〔実施形態１〕図１および図２は本発明の一実施形態を
示す。この圧力検知ユニット１は、四角形に連結された
４つ（４組）のリンク２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを備えて
いる。４つのリンク２ａ〜２ｄは同じ長さであり、両端
部の同じ位置を連結ピン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄで連結
されている。各リンク２ａ〜２ｄは連結ピン３ａ〜３ｄ
を中心として回動可能であり、したがって各連結部では
リンクの角度が可変である。
参照して詳細に説明する。 〔実施形態１〕図１および図２は本発明の一実施形態を
示す。この圧力検知ユニット１は、四角形に連結された
４つ（４組）のリンク２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを備えて
いる。４つのリンク２ａ〜２ｄは同じ長さであり、両端
部の同じ位置を連結ピン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄで連結
されている。各リンク２ａ〜２ｄは連結ピン３ａ〜３ｄ
を中心として回動可能であり、したがって各連結部では
リンクの角度が可変である。
【００１０】対角位置にある１組の連結ピン３ａ、３ｃ
には受圧部材４が取りつけられている。またもう１組の
連結ピン３ｂ、３ｄは光ファイバ６を挿通した保護管５
によって連結されている。具体的には、保護管５の両端
部に両側に突出するように連結ピン３ｂ、３ｄが溶接に
より固定されており、その連結ピン３ｂ、３ｄにリンク
２ａ〜２ｄの端部が回動自在に取りつけられている。
には受圧部材４が取りつけられている。またもう１組の
連結ピン３ｂ、３ｄは光ファイバ６を挿通した保護管５
によって連結されている。具体的には、保護管５の両端
部に両側に突出するように連結ピン３ｂ、３ｄが溶接に
より固定されており、その連結ピン３ｂ、３ｄにリンク
２ａ〜２ｄの端部が回動自在に取りつけられている。
【００１１】光ファイバ６は長さ方向の途中にＦＢＧ７
を有しており、ＦＢＧ７は保護管５の、連結ピン３ｂか
ら３ｄまでの区間の中間部に位置させてある。保護管５
内には接着性の樹脂８が充填されており、これによって
光ファイバ６と保護管５は一体化され、センサーユニッ
ト９を構成している。保護管５の材質は例えばステンレ
ス、アルミニウム又はガラスなどであり、樹脂８の材質
は例えばエポキシ樹脂である。
を有しており、ＦＢＧ７は保護管５の、連結ピン３ｂか
ら３ｄまでの区間の中間部に位置させてある。保護管５
内には接着性の樹脂８が充填されており、これによって
光ファイバ６と保護管５は一体化され、センサーユニッ
ト９を構成している。保護管５の材質は例えばステンレ
ス、アルミニウム又はガラスなどであり、樹脂８の材質
は例えばエポキシ樹脂である。
【００１２】この圧力検知ユニット１は以上のような構
成であるので、受圧部材４に矢印方向の圧力がかかる
と、センサーユニット９に伸び歪みが生じ、ＦＢＧ７の
反射波長が変化する。したがってＦＢＧ７の反射波長を
観測することにより、圧力を検知することができる。
成であるので、受圧部材４に矢印方向の圧力がかかる
と、センサーユニット９に伸び歪みが生じ、ＦＢＧ７の
反射波長が変化する。したがってＦＢＧ７の反射波長を
観測することにより、圧力を検知することができる。
【００１３】図３は上記の圧力検知ユニット１の使用状
態の一例を示す。図において、11は圧力容器、12はその
一部に設けられたダイヤフラム、13は圧力容器11に加圧
流体を導入するパイプ、14は固定枠体、15は光ファイバ
５の導出部である。圧力検知ユニット１は、ダイヤフラ
ム12と固定枠体14の天井部との間に設置される。この状
態で容器11内に流体が導入され、容器11内の圧力が上昇
すると、それに応じてダイヤフラム12が膨らみ、受圧部
材３、３間に圧力がかかるため、センサーユニット９に
伸び歪みが生じ、ＦＢＧ６の反射波長が変化する。した
がってＦＢＧ６の反射波長を観測することにより、圧力
を検知することができる。
態の一例を示す。図において、11は圧力容器、12はその
一部に設けられたダイヤフラム、13は圧力容器11に加圧
流体を導入するパイプ、14は固定枠体、15は光ファイバ
５の導出部である。圧力検知ユニット１は、ダイヤフラ
ム12と固定枠体14の天井部との間に設置される。この状
態で容器11内に流体が導入され、容器11内の圧力が上昇
すると、それに応じてダイヤフラム12が膨らみ、受圧部
材３、３間に圧力がかかるため、センサーユニット９に
伸び歪みが生じ、ＦＢＧ６の反射波長が変化する。した
がってＦＢＧ６の反射波長を観測することにより、圧力
を検知することができる。
【００１４】なおこの実施形態では、ＦＢＧ７とその付
近の光ファイバ６を保護管７と樹脂８で補強する構造と
したが、微小圧力を検知する場合には、ＦＢＧ７のまわ
りの保護管６および樹脂８を省略して、ＦＢＧ７に圧力
に基づく全張力がかかる構造とすることもできる。
近の光ファイバ６を保護管７と樹脂８で補強する構造と
したが、微小圧力を検知する場合には、ＦＢＧ７のまわ
りの保護管６および樹脂８を省略して、ＦＢＧ７に圧力
に基づく全張力がかかる構造とすることもできる。
【００１５】〔実施形態２〕図４および図５は本発明の
他の実施形態を示す。この歪み検知ユニット１は、実施
形態１と同じ構造のセンサーユニット２を使用している
ので、同一部分には同一符号を付してある。実施形態１
と異なる点は４つのリンクの代わりに円形の環状枠体21
を使用したことである。環状枠体21は金属製で、直径方
向の圧力を受けると楕円形に弾性変形するものである。
環状枠体21には周方向に 180°離して受圧部材４が固定
されている。また環状枠体21には、前記受圧部材４から
周方向に90°離れた２点に径方向に孔が形成され、その
孔にセンサーユニット９の端部が挿通されており、その
部分でセンサーユニット９の保護管５と環状枠体21とが
溶接または接着により固定されている。
他の実施形態を示す。この歪み検知ユニット１は、実施
形態１と同じ構造のセンサーユニット２を使用している
ので、同一部分には同一符号を付してある。実施形態１
と異なる点は４つのリンクの代わりに円形の環状枠体21
を使用したことである。環状枠体21は金属製で、直径方
向の圧力を受けると楕円形に弾性変形するものである。
環状枠体21には周方向に 180°離して受圧部材４が固定
されている。また環状枠体21には、前記受圧部材４から
周方向に90°離れた２点に径方向に孔が形成され、その
孔にセンサーユニット９の端部が挿通されており、その
部分でセンサーユニット９の保護管５と環状枠体21とが
溶接または接着により固定されている。
【００１６】この圧力検知ユニットは以上のような構成
であるので、受圧部材４に矢印方向の圧力がかかると、
環状枠体21が楕円形に変形しようとするためセンサーユ
ニット９に伸び歪みが生じ、ＦＢＧ７の反射波長が変化
する。したがってＦＢＧ７の反射波長を観測することに
より、圧力を検知することができる。この圧力検知ユニ
ットの使用方法は実施形態１と同様である。
であるので、受圧部材４に矢印方向の圧力がかかると、
環状枠体21が楕円形に変形しようとするためセンサーユ
ニット９に伸び歪みが生じ、ＦＢＧ７の反射波長が変化
する。したがってＦＢＧ７の反射波長を観測することに
より、圧力を検知することができる。この圧力検知ユニ
ットの使用方法は実施形態１と同様である。
【００１７】〔実施形態３〕図６は本発明のさらに他の
実施形態を示す。この歪み検知ユニット１は、金属で出
来た略四角形の枠体22を使用している。この枠体22は、
１組の対角位置に受圧部４が設けられ、他の１組の対角
位置に光ファイバ固定部23が設けられており、受圧部４
に矢印方向の圧力がかかると、光ファイバ固定部23、23
の間隔が広がるように弾性変形するものである。光ファ
イバ固定部23、23には、長さ方向の途中にＦＢＧ７を有
する光ファイバ６が接着剤24により固定されている。Ｆ
ＢＧ７は光ファイバ固定部23、23の中間に位置させてあ
る。
実施形態を示す。この歪み検知ユニット１は、金属で出
来た略四角形の枠体22を使用している。この枠体22は、
１組の対角位置に受圧部４が設けられ、他の１組の対角
位置に光ファイバ固定部23が設けられており、受圧部４
に矢印方向の圧力がかかると、光ファイバ固定部23、23
の間隔が広がるように弾性変形するものである。光ファ
イバ固定部23、23には、長さ方向の途中にＦＢＧ７を有
する光ファイバ６が接着剤24により固定されている。Ｆ
ＢＧ７は光ファイバ固定部23、23の中間に位置させてあ
る。
【００１８】この圧力検知ユニットは以上のような構成
であるので、受圧部４に矢印方向の圧力がかかると、枠
体22が弾性変形し、光ファイバ６に伸び歪みが生じ、Ｆ
ＢＧ７の反射波長が変化する。したがってＦＢＧ７の反
射波長を観測することにより、圧力を検知することがで
きる。この圧力検知ユニットの使用方法は実施形態１と
同様である。
であるので、受圧部４に矢印方向の圧力がかかると、枠
体22が弾性変形し、光ファイバ６に伸び歪みが生じ、Ｆ
ＢＧ７の反射波長が変化する。したがってＦＢＧ７の反
射波長を観測することにより、圧力を検知することがで
きる。この圧力検知ユニットの使用方法は実施形態１と
同様である。
【００１９】またこの圧力検知ユニットは、枠体22の材
料の弾性率あるいは枠体22の寸法によって、加えられた
圧力に対する弾性変形の大きさ、すなわち光ファイバ固
定部23、23間の光ファイバ６の伸びの大きさを適当に設
定できる。したがって圧力の測定範囲を自由に設定でき
る。このような効果は実施形態２の圧力検知ユニットも
同様に有している。
料の弾性率あるいは枠体22の寸法によって、加えられた
圧力に対する弾性変形の大きさ、すなわち光ファイバ固
定部23、23間の光ファイバ６の伸びの大きさを適当に設
定できる。したがって圧力の測定範囲を自由に設定でき
る。このような効果は実施形態２の圧力検知ユニットも
同様に有している。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｆ
ＢＧを用いた圧力検知手段をユニット構造としたため、
予め圧力検知ユニットとしての特性をチェックできるの
で、装置組み込み後の試験、調整を簡素化できる。また
装置への組み込みも簡単になる。さらにＦＢＧに何らか
の不具合が発生した場合には圧力検知ユニットを取り換
えればよいので、修理も簡単である。また請求項２の発
明によれば、枠体の材料の弾性率、寸法等によって圧力
の測定範囲を自由に設定できる。
ＢＧを用いた圧力検知手段をユニット構造としたため、
予め圧力検知ユニットとしての特性をチェックできるの
で、装置組み込み後の試験、調整を簡素化できる。また
装置への組み込みも簡単になる。さらにＦＢＧに何らか
の不具合が発生した場合には圧力検知ユニットを取り換
えればよいので、修理も簡単である。また請求項２の発
明によれば、枠体の材料の弾性率、寸法等によって圧力
の測定範囲を自由に設定できる。
【図１】 本発明に係る圧力検知ユニットの一実施形態
を示す一部切開正面図。
を示す一部切開正面図。
【図２】 図１の圧力検知ユニットの右側面図。
【図３】 図１の圧力検知ユニットの使用状態を示す断
面図。
面図。
【図４】 本発明に係る圧力検知ユニットの他の実施形
態を示す一部切開正面図。
態を示す一部切開正面図。
【図５】 図５の圧力検知ユニットの一部切開側面図。
【図６】 本発明に係る圧力検知ユニットのさらに他の
実施形態を示す（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
実施形態を示す（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
１：圧力検知ユニット ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ：リンク ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ：連結ピン ４：受圧部材 ５：保護管 ６：光ファイバ ７：ＦＢＧ ８：樹脂 ９：センサーユニット 11：圧力容器 12：ダイヤフラム 21：環状枠体 22：略四角形の枠体 23：光ファイバ固定部 24：接着剤
Claims (2)
- 【請求項１】４つのリンクを四角形に連結すると共に各
連結部でリンクの角度を可変とし、対角関係にある１組
の連結部にその間隔を狭める方向の圧力を受ける受圧部
を設け、前記１組の連結部の間隔が狭まることによって
間隔が広がる２点間を、長さ方向の途中にＦＢＧ（光フ
ァイバブラッグ回折格子）を有する光ファイバ又はその
光ファイバを補強する部材によって、前記ＦＢＧが前記
２点の中間に位置するように連結したことを特徴とする
圧力検知ユニット。 - 【請求項２】相対する２点に圧力がかかると、その２点
を通る直線と交差する方向にある２点の間隔が広がるよ
うに弾性変形する枠体を備え、この枠体の前者の２点に
受圧部を設け、後者の２点間を、長さ方向の途中にＦＢ
Ｇを有する光ファイバ又はその光ファイバを補強する部
材によって、前記ＦＢＧが後者の２点の中間に位置する
ように連結したことを特徴とする圧力検知ユニット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10197445A JP2000028456A (ja) | 1998-07-13 | 1998-07-13 | 圧力検知ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10197445A JP2000028456A (ja) | 1998-07-13 | 1998-07-13 | 圧力検知ユニット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000028456A true JP2000028456A (ja) | 2000-01-28 |
Family
ID=16374635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10197445A Pending JP2000028456A (ja) | 1998-07-13 | 1998-07-13 | 圧力検知ユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000028456A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2005156178A (ja) * | 2003-11-20 | 2005-06-16 | Kri Inc | 圧力評価方法及び光導波路型圧力センサ |
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| KR101031253B1 (ko) | 2008-11-25 | 2011-04-29 | 삼성중공업 주식회사 | 광섬유 격자 센서를 이용한 압력측정장치 |
| JP2011095220A (ja) * | 2009-11-02 | 2011-05-12 | Honda Motor Co Ltd | 光ファイバセンサ及び圧力センサ |
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| CN102313779A (zh) * | 2011-07-22 | 2012-01-11 | 北京航空航天大学 | 一种基于光纤布拉格光栅的声发射信号传感系统 |
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-
1998
- 1998-07-13 JP JP10197445A patent/JP2000028456A/ja active Pending
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