JP2000298010A - Strain sensor utilizing optical fiber and deformation- monitoring system using the strain sensor - Google Patents
Strain sensor utilizing optical fiber and deformation- monitoring system using the strain sensorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、歪みを検知する
箇所に配設された光ファイバの曲率半径が歪みにより変
化して光の透過光量が増減することを利用して歪みを検
知する光ファイバを利用した歪センサ、及びこの歪セン
サーを用いて例えば山地、崖などの傾斜面の変形や崩
壊、構造物の変形や崩壊などを検知する変状監視システ
ムに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber for detecting distortion by utilizing the fact that the radius of curvature of an optical fiber disposed at a position where distortion is detected changes due to the distortion and the amount of transmitted light increases or decreases. The present invention relates to a strain sensor that utilizes a strain sensor, and a deformation monitoring system that uses the strain sensor to detect, for example, deformation or collapse of a slope such as a mountain or a cliff, and deformation or collapse of a structure.
【０００２】[0002]
【従来の技術】山地、崖などの傾斜面では、豪雨、地震
などによる土砂崩壊が多発している。これらの土砂崩壊
による被害を最小限にとどめるためには、土砂崩壊の前
兆を早期かつ的確に検知することが必要である。この種
の技術で地盤の変状を直接的に監視する方法の一つとし
ては、地盤の変状を光ファイバの曲げに変換し、光ファ
イバが曲がることにより光の透過光量が減衰することを
利用する方法（マイクロベンディング法）がある。2. Description of the Related Art On slopes such as mountains and cliffs, landslides frequently occur due to heavy rain, earthquakes, and the like. In order to minimize the damage caused by these landslides, it is necessary to detect the signs of landslides early and accurately. One method of directly monitoring ground deformation with this type of technology is to convert the ground deformation into optical fiber bending, and to reduce the amount of transmitted light by bending the optical fiber. There is a method to use (microbending method).
【０００３】従来技術１の図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、上
記マイクロベンディング法による従来の傾斜崩落の検知
システムを示す図である。図１０（Ａ）は道路に面した
斜面７２に光ファイバ７１及び計測器７３を設置した例
であり、図１０（Ｂ）〜（Ｃ）は検出部となる光ファイ
バ７１の圧縮部７４とその構造を示す図である。この方
法によれば、道路脇の斜面７２に添って据え付けられた
杭７５に梁７６が取付けられている。その位置関係は図
１０（Ｂ）に示すように１本の梁７６ａは隣の梁７６ｂ
と１〜２ｍの重複区間をもち上下に位置するとともに、
その端に光ファイバ７１の圧縮部７４が取付けられてい
る。光ファイバ７１の圧縮部７４は図１０（Ｃ）に示す
ように上部の梁７６ａに取付けてある複数の突起状の板
７４ａと下部の梁７６ｂに連結された金具に貼り付けら
れたゴム板７４ｂとで構成されており、光ファイバ７１
は突起状の板７４ａとゴム板７４ｂの間を通してある。
ここで、斜面７２の崩落７７が発生した場合、その崩落
７７による変状は斜面７２に据え付けられた杭７５の移
動量としてその杭７５に取付けられた梁７６ａ又は７６
ｂに伝えられる。これにより複数の突起状の板７４ａで
光ファイバ７１を圧縮７８してゴム板７４ｂにより光フ
ァイバ７１の屈曲が生じ光の伝送損失が既定値以上に増
加することで斜面７２の崩落７７を検知することができ
る。FIGS. 10A to 10C of the prior art 1 are diagrams showing a conventional tilt-fall detection system by the micro-bending method. FIG. 10A shows an example in which an optical fiber 71 and a measuring device 73 are installed on a slope 72 facing a road, and FIGS. 10B to 10C show a compression section 74 of the optical fiber 71 serving as a detection section and its compression section 74. It is a figure showing a structure. According to this method, the beam 76 is attached to the stake 75 installed along the slope 72 beside the road. As shown in FIG. 10B, one beam 76a is adjacent to the adjacent beam 76b.
With an overlapping section of 1-2 m
The compression part 74 of the optical fiber 71 is attached to the end. As shown in FIG. 10 (C), the compression portion 74 of the optical fiber 71 has a plurality of protruding plates 74a attached to the upper beam 76a and a rubber plate 74b attached to a metal fitting connected to the lower beam 76b. And an optical fiber 71
Is passed between the protruding plate 74a and the rubber plate 74b.
Here, if the slope 77 of the slope 72 occurs, the deformation due to the collapse 77 is determined by the amount of movement of the pile 75 installed on the slope 72 and the beam 76 a or 76 attached to the pile 75.
b. As a result, the optical fiber 71 is compressed 78 by the plurality of projecting plates 74a, and the optical fiber 71 is bent by the rubber plate 74b, and the light transmission loss increases beyond a predetermined value, thereby detecting the collapse 77 of the slope 72. be able to.
【０００４】従来技術２の図１１（Ａ）〜（Ｄ）は前記
従来技術１と同じくマイクロベンディング法による従来
の土砂崩壊の検知システムを示す図である。図１１
（Ａ）は光ファイバ８１の敷設例を示す斜視図である。
図１１（Ａ）に示すように、地面８２または地面８２に
設けた図示しない溝内に複数のトラフ８３を並べる。こ
のとき、一個または複数個のトラフ８３毎（図１１
（Ａ）では４個毎）に空隙８４を設けて長手方向に並
べ、各空隙８４の地面８２に棒状体８５を立てる。そし
て一本の光ファイバ８１を各トラフ８３の溝に沿い、且
つ各空隙８４にて棒状体８５と交差するループ８６を作
るように配線した後、各トラフ８３に蓋８７を被せる。
なお、各トラフ８３内に小動物が侵入しないように充填
物（小石等）を詰めることが望ましい。図１１（Ｂ）〜
（Ｄ）は、上記地面８２が崩壊した場合を示す図であ
る。地面８２の一部が崩壊すると、図１１（Ｂ）に示す
ようにその地面８２上に設置されていたトラフ８３が崩
壊する。すると、そのトラフ８３により隣接する棒状体
８５に交差していた光ファイバ８１が引っ張られるた
め、ループ８６が図１１（Ｃ）〜（Ｄ）の破線で示す崩
落前の状態から、同じく実線で示すようにその径が小さ
くなるよう変形する。この方法では、光ファイバ８１の
一端からセンシング光を入射して他端で受光強度を検知
するため、ループ８６の径が小さくなると光ファイバ８
１の透過光の減衰が大きくなり、受光強度が既定値以下
になり、トラフ８３が崩壊したことを検知することがで
きる。FIGS. 11 (A) to 11 (D) of prior art 2 are diagrams showing a conventional system for detecting a landslide by the micro-bending method as in the above prior art 1. FIG. FIG.
(A) is a perspective view showing an example of laying the optical fiber 81.
As shown in FIG. 11A, a plurality of troughs 83 are arranged in the ground 82 or in a groove (not shown) provided in the ground 82. At this time, for each of one or a plurality of troughs 83 (FIG. 11)
(In (A), four gaps 84 are provided) and the gaps 84 are arranged in the longitudinal direction, and a rod-shaped body 85 is erected on the ground 82 of each gap 84. Then, after one optical fiber 81 is wired along the groove of each trough 83 so as to form a loop 86 intersecting with the rod-shaped body 85 at each gap 84, a cover 87 is put on each trough 83.
In addition, it is desirable to pack a filler (pebble or the like) so that small animals do not enter each trough 83. FIG. 11 (B)-
(D) is a diagram showing a case where the ground 82 has collapsed. When a part of the ground 82 collapses, the trough 83 installed on the ground 82 collapses as shown in FIG. Then, the optical fiber 81 intersecting the adjacent rod-shaped body 85 is pulled by the trough 83, so that the loop 86 is also shown by a solid line from the state before collapse indicated by broken lines in FIGS. 11 (C) to 11 (D). As shown in FIG. In this method, since the sensing light is incident from one end of the optical fiber 81 and the received light intensity is detected at the other end, when the diameter of the loop 86 becomes small, the optical fiber 8
1, the attenuation of the transmitted light is increased, the received light intensity falls below a predetermined value, and it can be detected that the trough 83 has collapsed.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来技術１の方法では、風圧、車両の通過による振動、
及び移動量の伝達系すなわち杭７５、梁７６、圧縮部７
４そのものの機械的歪みによる微小変動が見込まれる。
よって、これらの微小変動に対する不感領域を設ける目
的から複数の突起状の板７４ａとゴム板７４ｂとの間に
あそび幅を持たせる必要があり、早期の崩落検知に寄与
する斜面７２の微小な変状を検知することができない。
また、この方式では、光ファイバ７１の屈曲による光の
伝送損失の増加傾向を監視し、既定値以上に達したこと
で斜面７２の崩落７７を検知している。よって、変状の
検出部はＯＮ／ＯＦＦ的動作に適合したものであり、光
の伝送損失の減少傾向をとらえて変状を検知する方法に
は適さないとともに、その位置の検出も不可能である。However, in the method of the prior art 1 described above, the wind pressure, the vibration due to the passage of the vehicle,
And the transmission system of the movement amount, ie, the pile 75, the beam 76, the compression unit 7
Small fluctuations due to mechanical distortion of 4 itself are expected.
Therefore, it is necessary to provide a play width between the plurality of protruding plates 74a and the rubber plate 74b for the purpose of providing an insensitive region to these minute fluctuations, and a minute change in the slope 72 contributing to early fall detection. Condition cannot be detected.
Further, in this method, the tendency of the light transmission loss due to the bending of the optical fiber 71 to increase is monitored, and when the light transmission loss exceeds a predetermined value, the collapse 77 of the slope 72 is detected. Therefore, the deformation detection unit is suitable for ON / OFF-like operation, and is not suitable for a method of detecting the deformation by grasping the tendency of light transmission loss to decrease, and its position cannot be detected. is there.
【０００６】また、前述の従来技術２の方法では、光フ
ァイバ８１をその外径に対して十分大きな空間をもつト
ラフ８３内に敷設することでたるみが生じることは避け
られない。しかも、小石等の充填物を詰めることで光フ
ァイバ８１の地面８２の変状に対応したスムーズな変形
が得られにくくなる。このことは、前記の従来技術１の
場合と同じく、崩落につながる地面８２の微小な変動を
検知することができないので早期の崩落検知には適さな
い。さらに、光ファイバ８１のループ８６を構成する部
分は単に棒状体８５に交叉して敷設されておりループ８
６の径が小さくなる方向、すなわち光ファイバ８１の屈
曲による光の伝送損失の増加傾向のみを監視することが
考慮されている。従って、これも従来技術１と同じく変
状の検出部はＯＮ／ＯＦＦ的動作に適合したものであ
り、光の伝送損失の減少傾向をとらえて変状を検知する
方法には適さないとともに、その位置の検出も不可能で
ある。Further, in the method of the above-mentioned prior art 2, it is inevitable that the optical fiber 81 is slackened by being laid in the trough 83 having a space large enough for its outer diameter. In addition, by filling a filler such as pebbles, it becomes difficult to obtain a smooth deformation corresponding to the deformation of the ground surface 82 of the optical fiber 81. This is not suitable for early fall detection because it is not possible to detect a minute change in the ground 82 that leads to the fall, as in the case of the above-described prior art 1. Further, a portion constituting the loop 86 of the optical fiber 81 is simply laid so as to intersect with the rod-shaped body 85, and
It is considered that only the direction in which the diameter of the optical fiber 6 becomes smaller, that is, only the increasing tendency of the optical transmission loss due to the bending of the optical fiber 81, is monitored. Therefore, similarly to the prior art 1, the deformation detecting unit is adapted for ON / OFF operation, and is not suitable for a method of detecting the deformation by catching the tendency of reduction in light transmission loss. Position detection is also not possible.
【０００７】この発明は、上記のような課題に鑑み、そ
の課題を解決すべく創案されたものであって、その目的
とするところは、歪みを検知する箇所に配設された光フ
ァイバの曲率半径が歪みにより変化して光の透過光量が
増減することを利用して歪みを検知することのできる光
ファイバを利用した歪センサ、及びこの歪センサーを用
いて例えば山地、崖などの傾斜面の変形や崩壊、構造物
の変形や崩壊などを検知することのできる変状監視シス
テムを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has been made in order to solve the problems. It is an object of the present invention to provide an optical fiber provided at a position where distortion is detected. A distortion sensor using an optical fiber that can detect distortion using the fact that the radius changes due to distortion and the amount of transmitted light increases and decreases, and using this distortion sensor, for example, the slope of slopes such as mountains and cliffs An object of the present invention is to provide a deformation monitoring system capable of detecting deformation and collapse, deformation and collapse of a structure, and the like.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、緊張状態で配設される光ファ
イバの一部を歪み検知箇所で所定の曲率半径を有する曲
線部に形成すると共に、この曲線部を可変自在に弾性支
持し、歪み検知箇所で光ファイバの曲線部の曲率半径が
歪みにより変化して光の透過光量が増減することを利用
して歪み検知箇所の歪みを検知する手段よりなるもので
ある。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a part of an optical fiber disposed in a tensioned state is formed by a curved portion having a predetermined radius of curvature at a strain detection point. In addition, the curved portion is elastically supported variably, and the radius of curvature of the curved portion of the optical fiber is changed by the strain at the strain detecting portion, and the amount of transmitted light is increased or decreased. It comprises means for detecting distortion.
【０００９】また、請求項２の発明は、緊張状態で配設
される光ファイバの一部を歪み検知箇所で所定の曲率半
径を有する円形の閉ループの曲線部に形成すると共に、
この曲線部の内側に円筒状に巻かれた板バネを取付けて
上記曲線部を可変自在に弾性支持し、歪み検知箇所で光
ファイバの曲線部の曲率半径が歪みにより変化して光の
透過光量が増減することを利用して歪み検知箇所の歪み
を検知する手段よりなるものである。According to a second aspect of the present invention, a part of an optical fiber disposed in a tensioned state is formed into a circular closed-loop curved portion having a predetermined radius of curvature at a strain detection point.
A cylindrically wound leaf spring is attached inside the curved portion to variably and elastically support the curved portion, and the radius of curvature of the curved portion of the optical fiber changes due to distortion at a distortion detection point, and the transmitted light amount of light. Is used to detect the distortion at the distortion detection location by utilizing the increase or decrease of the distance.
【００１０】また、請求項３の発明は、緊張状態で配設
される光ファイバの一部を歪み検知箇所で固定ローラ及
び可動ローラの協動により所定の曲率半径を有する円弧
状の曲線部に形成すると共に、この曲線部の内側を可動
ローラを介して圧縮バネで付勢して上記曲線部を可変自
在に弾性支持し、歪み検知箇所で光ファイバの曲線部の
曲率半径が歪みにより変化して光の透過光量が増減する
ことを利用して歪み検知箇所の歪みを検知する手段より
なるものである。According to a third aspect of the present invention, a part of the optical fiber disposed in a tensioned state is formed into an arc-shaped curved portion having a predetermined radius of curvature by cooperation of a fixed roller and a movable roller at a strain detection point. While being formed, the inside of this curved part is urged by a compression spring via a movable roller to variably and elastically support the curved part, and the radius of curvature of the curved part of the optical fiber changes at the strain detection point due to distortion. And a means for detecting a distortion at a distortion detecting portion by utilizing the fact that the amount of transmitted light increases or decreases.
【００１１】また、請求項４の発明は、緊張状態で配設
される光ファイバの一部を歪み検知箇所で固定ローラ及
び可動ローラの協動により所定の曲率半径を有する円弧
状の曲線部に形成すると共に、この曲線部の内側を押圧
する可動ローラが取付けられた回転盤に捩じりバネで回
転モーメントを付与して上記曲線部を可変自在に弾性支
持し、歪み検知箇所で光ファイバの曲線部の曲率半径が
歪みにより変化して光の透過光量が増減することを利用
して歪み検知箇所の歪みを検知する手段よりなるもので
ある。According to a fourth aspect of the present invention, a part of the optical fiber disposed in a tensioned state is formed into an arcuate curved portion having a predetermined radius of curvature by cooperation of a fixed roller and a movable roller at a strain detection point. In addition to forming the curved portion, a rotating moment is applied to a rotating plate to which a movable roller that presses the inside of the curved portion is attached by a torsion spring to variably elastically support the curved portion, and the optical fiber is deformed at a strain detection point. It comprises means for detecting a distortion at a distortion detection location by utilizing the fact that the radius of curvature of the curved portion changes due to distortion and the amount of transmitted light increases or decreases.
【００１２】また、請求項５の発明は、請求項１〜請求
項４に記載の何れかの光ファイバを利用した歪センサを
歪み検知箇所に複数配置し、上記各歪センサを緊張状態
の光ファイバで直列状に接続すると共に、上記光ファイ
バの一端を投光回路に接続し、光ファイバの他端を受光
回路に接続し、受光回路に警報を発する警報出力回路を
接続し、歪み検知箇所で光ファイバの曲線部の曲率半径
が歪みにより変化して光の透過光量が増減することを利
用して歪み検知箇所の歪みを検知して警報を発するよう
にした手段よりなるものである。According to a fifth aspect of the present invention, a plurality of strain sensors using any one of the optical fibers according to any one of the first to fourth aspects are arranged at a strain detection location, and each of the strain sensors is placed in a tensioned light. A fiber is connected in series, one end of the optical fiber is connected to a light emitting circuit, the other end of the optical fiber is connected to a light receiving circuit, an alarm output circuit for issuing an alarm is connected to the light receiving circuit, and a strain detecting point is connected. In this method, the curvature radius of the curved portion of the optical fiber changes due to the distortion and the amount of transmitted light increases / decreases, thereby detecting distortion at a distortion detection point and issuing an alarm.
【００１３】また、請求項６の発明は、請求項１〜請求
項４に記載の何れかの光ファイバを利用した歪センサを
歪み検知箇所に複数配置し、上記各歪センサを緊張状態
の光ファイバで直列状に接続すると共に、上記光ファイ
バの一端を投光回路に接続し、光ファイバの他端に切替
え光スイッチを介して受光回路を接続し、受光回路に警
報を発する警報出力回路を接続し、警報出力回路からの
警報信号によって切り替えられる切替え光スイッチを介
して光ファイバの他端に切替え接続され歪み検知箇所の
歪み発生位置を特定するＯＴＤＲ回路を設け、歪み検知
箇所で光ファイバの曲線部の曲率半径が歪みにより変化
して光の透過光量が増減することを利用して歪み検知箇
所の歪みを検知して警報を発すると共に、上記ＯＴＤＲ
回路によって歪み検知箇所の特定の歪み発生位置を検出
するようにした手段よりなるものである。According to a sixth aspect of the present invention, a plurality of strain sensors using any one of the optical fibers according to any one of the first to fourth aspects are arranged at a strain detection location, and each of the strain sensors is placed in a light-tight state. While connecting in series with a fiber, one end of the optical fiber is connected to a light emitting circuit, a light receiving circuit is connected to the other end of the optical fiber via a switching optical switch, and an alarm output circuit for issuing an alarm to the light receiving circuit is provided. An OTDR circuit that is connected to and connected to the other end of the optical fiber via a switching optical switch that is switched by an alarm signal from an alarm output circuit and that specifies the distortion occurrence position of the distortion detection point is provided. Utilizing the fact that the radius of curvature of the curved portion changes due to the distortion to increase or decrease the amount of transmitted light, a distortion is detected at the distortion detection point, and an alarm is issued.
The circuit comprises means for detecting a specific distortion occurrence position at a distortion detection position by a circuit.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、図面に記載の発明の実施の
形態に基づいて、この発明をより具体的に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on embodiments of the invention shown in the drawings.
【００１５】〔実施の形態−１〕ここで、図１は光ファ
イバを利用した歪センサの概略構成図、図２はループ径
又は曲率半径と透過光の損失量を示す図である。[Embodiment 1] Here, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a strain sensor using an optical fiber, and FIG. 2 is a diagram showing a loop diameter or a radius of curvature and a loss amount of transmitted light.
【００１６】図１において、光ファイバを利用した歪セ
ンサ１は、歪みを検知する箇所に配設された光ファイバ
２の曲線部３の曲率半径が歪みにより変化して光の透過
光量が増減することを利用して歪みを検知する機器であ
る。In FIG. 1, in a strain sensor 1 using an optical fiber, the radius of curvature of a curved portion 3 of an optical fiber 2 disposed at a location where strain is detected changes due to the strain, and the amount of transmitted light increases or decreases. This is a device that uses this to detect distortion.
【００１７】光ファイバを利用した歪センサ１は、緊張
状態で配設される光ファイバ２、光ファイバ２の曲線部
３を内部に有するハウジング４、ハウジング４内に形成
された曲線部３を弾性支持する板バネ５などから主に構
成されている。A strain sensor 1 using an optical fiber is composed of an optical fiber 2 disposed in a tensioned state, a housing 4 having a curved portion 3 of the optical fiber 2 inside, and a curved portion 3 formed in the housing 4 elastically. It is mainly composed of a supporting leaf spring 5 and the like.
【００１８】光ファイバ２は、曲線部３を内側から弾性
支持する板バネ５と釣り合って歪み検知箇所で歪み発生
時以外に曲率半径が変化するのを防ぐために、又歪み検
知箇所以外の部分で簡単に撓んだり変形したりして曲率
半径が変化するのを防ぐために、一定の張力で引っ張ら
れて緊張状態で配設されている。The optical fiber 2 is balanced with a leaf spring 5 that elastically supports the curved portion 3 from the inside to prevent a radius of curvature from changing at a distortion detection location other than when distortion occurs. In order to prevent the radius of curvature from changing due to easy bending or deformation, it is arranged in tension by being pulled with a constant tension.
【００１９】緊張状態で配設される光ファイバ２の一端
には光源２ａが接続され、又光ファイバ２の他端には光
源２ａが出た光を受ける受光素子２ｂが接続されてい
る。受光素子２ｂが光源２ａから出た光の透過光量の増
減を検知することによって、歪み検知箇所で光ファイバ
２の曲線部３の曲率半径の変化を検知して、歪み検知箇
所の歪みの発生の有無及び歪みの方向を検知できる。A light source 2a is connected to one end of the optical fiber 2 disposed in a tensioned state, and a light receiving element 2b for receiving light emitted from the light source 2a is connected to the other end of the optical fiber 2. The light receiving element 2b detects a change in the amount of transmitted light of the light emitted from the light source 2a, thereby detecting a change in the radius of curvature of the curved portion 3 of the optical fiber 2 at the distortion detection point, thereby detecting the occurrence of distortion at the distortion detection point. Presence / absence and direction of distortion can be detected.
【００２０】光ファイバ２の曲線部３は、歪み検知箇所
に、所定の曲率半径を有する円形の閉ループ状に形成さ
れている。光ファイバ２の曲線部３は、１回巻き又は複
数回巻きの円形の閉ループ状になっている。複数回巻き
のときには円形の螺旋巻きになる。この光ファイバ２の
曲線部３は、光ファイバ２を緊張し且つ円形の閉ループ
状の内側に筒状に巻いた板バネ５によって、歪みが発生
しない状態では所定の曲率半径に維持される。The curved portion 3 of the optical fiber 2 is formed in a circular closed loop shape having a predetermined radius of curvature at a strain detection point. The curved portion 3 of the optical fiber 2 has a circular closed loop shape of one turn or a plurality of turns. When it is wound multiple times, it becomes a circular spiral winding. The curved portion 3 of the optical fiber 2 is maintained at a predetermined radius of curvature in a state where no distortion occurs, by a plate spring 5 which tensions the optical fiber 2 and is wound in a cylindrical shape inside a circular closed loop.
【００２１】ハウジング４は光ファイバ２の円形の曲線
部３を内部に有する箇所で、歪み検知箇所に設置され
る。ハウジング４の内部には円形の空間４ａが形成され
ており、この円形の空間４ａ内に円形の閉ループ状に形
成された光ファイバ２の曲線部３が配置されている。The housing 4 has a circular curved portion 3 of the optical fiber 2 therein, and is installed at a distortion detecting portion. A circular space 4a is formed inside the housing 4, and a curved portion 3 of the optical fiber 2 formed in a circular closed loop is arranged in the circular space 4a.
【００２２】ハウジング４内に形成された円形の空間４
ａは、光ファイバ２の曲線部３の所定の曲率半径の円形
の閉ループの直径よりも大きく形成されていて、光ファ
イバ２の曲線部３は歪み発生時に所定の曲率半径より大
きな曲率半径に可変することができるようになってい
る。A circular space 4 formed in the housing 4
a is formed to be larger than the diameter of a circular closed loop having a predetermined radius of curvature of the curved portion 3 of the optical fiber 2, and the curved portion 3 of the optical fiber 2 can be changed to a radius of curvature larger than the predetermined radius of curvature when a strain occurs. You can do it.
【００２３】板バネ５は、ハウジング４内の円形の空間
４ａ内に取付けられ、緊張状態の光ファイバ２の円形の
曲線部３を内側から付勢して、歪み発生時以外で所定の
曲率半径で釣り合って弾性支持するもので、薄い平板か
らなる。この薄い平板からなる板バネ５は、円筒状に巻
いた状態で緊張状態の光ファイバ２の曲線部３の内側に
密着した状態で装着されている。The leaf spring 5 is mounted in a circular space 4a in the housing 4, and urges the circular curved portion 3 of the tensioned optical fiber 2 from the inside to have a predetermined radius of curvature except when distortion occurs. It is balanced and elastically supported by a thin flat plate. The leaf spring 5 made of a thin flat plate is mounted in a tightly wound state inside the curved portion 3 of the optical fiber 2 in a state of being wound in a cylindrical shape.
【００２４】円筒状に巻いた板バネ５の付勢力によって
光ファイバ２の円形の曲線部３は、光ファイバ２を引っ
張ることによって作用して曲線部３の曲率半径を小さく
しようとする力と、円筒状に巻いた板バネ５が平面状に
拡がろうとすることによって作用して曲線部３の曲率半
径を大きくしようとする力とが釣り合うことによって、
歪み発生時以外で所定の曲率半径が維持される。The circular curved portion 3 of the optical fiber 2 is acted upon by pulling the optical fiber 2 to reduce the radius of curvature of the curved portion 3 by the urging force of the leaf spring 5 wound in a cylindrical shape. By the fact that the leaf spring 5 wound in a cylindrical shape acts by trying to expand in a plane shape, and the force for increasing the radius of curvature of the curved portion 3 is balanced,
A predetermined radius of curvature is maintained except when distortion occurs.
【００２５】次に、上記発明の実施の形態の構成に基づ
く作用について以下説明する。ハウジング４が設置され
た歪み検知箇所で歪みが発生すると、ハウジング４が変
位し、ハウジング４の変位によって、ハウジング４内の
円形の曲線部３の両側の直線部分の光ファイバ２の長さ
は伸長又は縮小する。Next, the operation based on the configuration of the above embodiment of the present invention will be described below. When a strain is generated at the strain detecting portion where the housing 4 is installed, the housing 4 is displaced, and the displacement of the housing 4 increases the length of the optical fiber 2 in the straight portion on both sides of the circular curved portion 3 in the housing 4. Or shrink.
【００２６】曲線部３の両側の直線部分の光ファイバ２
の長さが伸長又は縮小した場合、その伸長又は縮小した
長さ部分だけ、逆に曲線部３の光ファイバ２の長さが縮
小又は伸長する。つまり、直線部分の光ファイバ２の長
さが伸長するとその伸長した長さだけ曲線部３の光ファ
イバ２の長さが縮小し、逆に、直線部分の光ファイバ２
の長さが縮小するとその縮小した長さだけ曲線部３の光
ファイバ２の長さが伸長する。The optical fiber 2 in a straight line portion on both sides of the curved portion 3
When the length of the optical fiber 2 in the curved portion 3 is reduced or expanded, the length of the optical fiber 2 in the curved portion 3 is reduced or expanded by the length of the expanded or reduced length. That is, when the length of the optical fiber 2 in the linear portion is elongated, the length of the optical fiber 2 in the curved portion 3 is reduced by the length of the elongated portion.
When the length of the optical fiber 2 is reduced, the length of the optical fiber 2 of the curved portion 3 is extended by the reduced length.
【００２７】即ち、ハウジング４が変位して円形の曲線
部３の両側の直線部分の光ファイバ２の長さが伸長する
と、曲線部３を締め付ける張力が高くなり、曲線部３の
内側の円筒状の板バネ５の付勢力に抗して曲線部３の光
ファイバ２の長さは縮小して径が小さくなる。That is, when the housing 4 is displaced and the length of the optical fiber 2 in the linear portion on both sides of the circular curved portion 3 is elongated, the tension for tightening the curved portion 3 is increased, and the cylindrical shape inside the curved portion 3 is increased. The length of the optical fiber 2 of the curved portion 3 is reduced and its diameter is reduced against the urging force of the leaf spring 5 of FIG.
【００２８】そして、曲線部３の光ファイバ２の径が小
さくなって、その曲率半径が小さくなると、図２に示す
ように、光の透過光量が減少する。これから、歪み検知
箇所に設置されたハウジング４が曲線部３の曲率半径が
小さくなる方向に変位したことが検知される。また、光
の透過光量が減少量から曲率半径の減少量が計算され、
曲率半径の減少量から歪み検知箇所の変位量も計測可能
となる。When the diameter of the optical fiber 2 in the curved portion 3 is reduced and the radius of curvature is reduced, the amount of transmitted light is reduced as shown in FIG. From this, it is detected that the housing 4 installed at the distortion detection location has been displaced in the direction in which the radius of curvature of the curved portion 3 decreases. Also, the amount of decrease in the radius of curvature is calculated from the amount of decrease in the amount of transmitted light,
From the amount of decrease in the radius of curvature, it is possible to measure the amount of displacement at the distortion detection point.
【００２９】これに対して、ハウジング４が上記と逆方
向に変位して曲線部３の両側の直線部分の光ファイバ２
の長さが縮小すると、内側から曲線部３を付勢している
円筒状の板バネ５の付勢力によって曲線部３の光ファイ
バ２の長さは伸長して曲線部３の径が大きくなる。On the other hand, the housing 4 is displaced in the opposite direction to the above, and
When the length of the optical fiber 2 is reduced, the length of the optical fiber 2 of the curved portion 3 is increased by the urging force of the cylindrical leaf spring 5 urging the curved portion 3 from the inside, and the diameter of the curved portion 3 is increased. .
【００３０】そして、曲線部３の光ファイバ２の径が大
きくなって、その曲率半径が大きくなると、図２に示す
ように、光の透過光量が増加する。これから、歪み検知
箇所に設置されたハウジング４が曲線部３の曲率半径が
大きくなる方向に変位したことが検知される。また、光
の透過光量が増加量から曲率半径の増加量が計算され、
曲率半径の増加量から歪み検知箇所の変位量も計測可能
となる。When the diameter of the optical fiber 2 in the curved portion 3 increases and the radius of curvature increases, as shown in FIG. 2, the amount of transmitted light increases. From this, it is detected that the housing 4 installed at the distortion detection location has been displaced in the direction in which the radius of curvature of the curved portion 3 increases. In addition, the amount of increase in the radius of curvature is calculated from the amount of increase in the amount of transmitted light,
The amount of displacement at the distortion detection point can be measured from the amount of increase in the radius of curvature.
【００３１】このように、この発明に係る光ファイバを
利用した歪センサ１は、円形の曲線部３の光ファイバ２
の内側にこれを内側から外側に向けて付勢する円筒状に
巻いた板バネ５によって、曲線部３の両側の直線部分の
光ファイバ２の長さが伸長する方向に歪み検知箇所が変
位したことを計測することができるのは勿論のこと、更
に、曲線部３の両側の直線部分の光ファイバ２の長さが
縮小する方向に歪み検知箇所が変位した場合は、円形の
曲線部３の径を大きくして、歪み検知箇所が曲線部３の
径を大きくする方向に変位したことの計測も可能とな
る。As described above, the strain sensor 1 using the optical fiber according to the present invention provides the optical fiber 2 having the circular curved portion 3.
The strain detecting portion is displaced in the direction in which the length of the optical fiber 2 in the linear portion on both sides of the curved portion 3 is extended by the leaf spring 5 wound in a cylindrical shape for urging the inside from the inside toward the outside. Of course, when the strain detection portion is displaced in a direction in which the length of the optical fiber 2 in the straight line portion on both sides of the curved portion 3 is reduced, the circular curved portion 3 can be measured. By increasing the diameter, it is also possible to measure that the distortion detection point has been displaced in a direction to increase the diameter of the curved portion 3.
【００３２】〔実施の形態−２〕ここで、図３は光ファ
イバを利用した歪センサの概略構成図である。[Embodiment 2] FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a strain sensor using an optical fiber.
【００３３】図３において、光ファイバを利用した歪セ
ンサ１１は、歪みを検知する箇所に配設された光ファイ
バ１２の曲線部１３の曲率半径が歪みにより変化して光
の透過光量が増減することを利用して歪みを検知する機
器である。Referring to FIG. 3, in a strain sensor 11 using an optical fiber, the radius of curvature of a curved portion 13 of an optical fiber 12 provided at a location where strain is detected changes due to the strain, and the amount of transmitted light increases or decreases. This is a device that uses this to detect distortion.
【００３４】光ファイバを利用した歪センサ１１は、緊
張状態で配設される光ファイバ１２、光ファイバ１２の
曲線部１３を内部に有するハウジング１４、ハウジング
１４内に形成された曲線部１３を弾性支持する圧縮バネ
１５などから主に構成されている。The strain sensor 11 using an optical fiber includes an optical fiber 12 disposed in a tension state, a housing 14 having a curved portion 13 of the optical fiber 12 therein, and a curved portion 13 formed in the housing 14 elastically. It is mainly composed of a supporting compression spring 15 and the like.
【００３５】光ファイバ１２は、曲線部１３を内側から
弾性支持する圧縮バネ１５と釣り合って歪み検知箇所で
歪み発生時以外に曲率半径が変化するのを防ぐために、
又歪み検知箇所以外の部分で簡単に撓んだり変形したり
して曲率半径が変化するのを防ぐために、一定の張力で
引っ張られて緊張状態で配設されている。The optical fiber 12 is balanced with a compression spring 15 that elastically supports the curved portion 13 from the inside to prevent the radius of curvature from changing at a strain detection point except when a distortion occurs.
Further, in order to prevent the radius of curvature from being changed easily by bending or deforming in a portion other than the distortion detection portion, the tension member is provided in a tensioned state by being pulled with a constant tension.
【００３６】緊張状態で配設される光ファイバ１２の一
端には光源１２ａが接続され、又光ファイバ１２の他端
には光源１２ａが出た光を受ける受光素子１２ｂが接続
されている。受光素子１２ｂが光源１２ａから出た光の
透過光量の増減を検知することによって、歪み検知箇所
で光ファイバ１２の曲線部１３の曲率半径の変化を検知
して、歪み検知箇所の歪みの発生の有無及び歪みの方向
を検知できる。A light source 12a is connected to one end of the optical fiber 12 arranged in a tensioned state, and a light receiving element 12b for receiving light emitted from the light source 12a is connected to the other end of the optical fiber 12. The light receiving element 12b detects an increase or decrease in the amount of transmitted light of the light emitted from the light source 12a, thereby detecting a change in the radius of curvature of the curved portion 13 of the optical fiber 12 at the distortion detection location, and thereby generating the distortion at the distortion detection location. Presence / absence and direction of distortion can be detected.
【００３７】光ファイバ１２の曲線部１３は、歪み検知
箇所に、所定の曲率半径を有する円弧状に形成されてい
る。この実施の形態では、２つの円弧状の曲線部１３が
互いに反対方向に凸部を有するように形成されている。
つまり、左右の２つの円弧状の曲線部１３は互いに点対
称に形成されている。この光ファイバ１２の２つの円弧
状の曲線部１３は、光ファイバ１２を緊張し且つ円弧状
の内側を外側にそれぞれ付勢する各圧縮バネ１５によっ
て、歪みが発生しない状態では所定の曲率半径に維持さ
れる。The curved portion 13 of the optical fiber 12 is formed in an arc shape having a predetermined radius of curvature at the position where the distortion is detected. In this embodiment, two arc-shaped curved portions 13 are formed so as to have convex portions in directions opposite to each other.
That is, the left and right two arc-shaped curved portions 13 are formed point-symmetric with each other. The two arcuate curved portions 13 of the optical fiber 12 have a predetermined radius of curvature in a state where no distortion is generated by each compression spring 15 which tensions the optical fiber 12 and urges the arcuate inner side outward. Will be maintained.
【００３８】ハウジング１４は光ファイバ１２の２つの
円弧状の曲線部１３を内部に有する箇所で、歪み検知箇
所に設置される。ハウジング１４の内部には２つの円弧
状の各曲線部１３をそれぞれ形成する一対の固定ローラ
１４ａと圧縮バネ１５に支持される可動ローラ１４ｂと
がそれぞれ設けられている。The housing 14 has two arc-shaped curved portions 13 of the optical fiber 12 therein, and is installed at a distortion detecting portion. Inside the housing 14, a pair of fixed rollers 14a forming two arc-shaped curved portions 13 and a movable roller 14b supported by a compression spring 15 are provided, respectively.
【００３９】一対の固定ローラ１４ａ、可動ローラ１４
ｂ及び圧縮バネ１５は、ハウジング１４の中心で左右で
点対称に配置されている。これらの固定ローラ１４ａと
可動ローラ１４ｂ及び圧縮バネ１５によって、光ファイ
バ１２は円弧状の曲線部１３に形成される。A pair of fixed roller 14a and movable roller 14
The b and the compression spring 15 are arranged point-symmetrically on the left and right at the center of the housing 14. The optical fiber 12 is formed into an arc-shaped curved portion 13 by the fixed roller 14a, the movable roller 14b, and the compression spring 15.
【００４０】このうち、一対の各固定ローラ１４ａは２
つの円弧状の曲線部１３の両側に設けられていて、各可
動ローラ１４ｂと協動して両側から直線状の光ファイバ
１２を円弧状の曲線部１３に曲げる部分である。各固定
ローラ１４ａは円形の形状を有している。Of these, a pair of fixed rollers 14a
It is provided on both sides of two arc-shaped curved portions 13 and bends the linear optical fiber 12 into arc-shaped curved portions 13 from both sides in cooperation with each movable roller 14b. Each fixed roller 14a has a circular shape.
【００４１】また、一対の各可動ローラ１４ｂは、円弧
状の曲線部１３の内側に位置して、内側から圧縮バネ１
５の付勢によって押圧して、光ファイバ１２の曲線部１
３を円弧状にする部分で、圧縮バネ１５に支持される部
分を除いて略円形の形状を有している。可動ローラ１４
ｂは圧縮バネ１５の先端に連結されている。各可動ロー
ラ１４ｂはそれぞれ逆向きに光ファイバ１２の曲線部１
３を付勢するように配置されている。The pair of movable rollers 14b are located inside the arcuate curved portion 13, and the compression spring 1b is located from the inside.
5 by pressing the curved portion 1 of the optical fiber 12.
3 has a substantially circular shape except for an arc-shaped portion excluding a portion supported by the compression spring 15. Movable roller 14
b is connected to the tip of the compression spring 15. Each movable roller 14b is turned in the opposite direction to the curved portion 1 of the optical fiber 12.
3 are energized.
【００４２】各可動ローラ１４ｂを付勢する圧縮バネ１
５は、それぞれハウジング１４の内部に形成された各ガ
イド１４ｃ内に設けられている。各ガイド１４ｃによっ
て、光ファイバ１２の張力が弱くなって相対的に圧縮バ
ネ１５の付勢力が高くなっても、各可動ローラ１４ｂが
必要以上に曲線部１３の光ファイバ１２を押圧するのを
防ぐストッパの機能を果す。Compression spring 1 for urging each movable roller 14b
5 are provided in respective guides 14c formed inside the housing 14, respectively. Each guide 14c prevents each movable roller 14b from pressing the optical fiber 12 of the curved portion 13 more than necessary, even if the tension of the optical fiber 12 is weakened and the biasing force of the compression spring 15 is relatively increased. Acts as a stopper.
【００４３】圧縮バネ１５は、ハウジング１４内に取付
けられ、緊張状態の光ファイバ１２の円弧状の曲線部１
３を可動ローラ１４ｂを介して内側からそれぞれ付勢し
て、歪み発生時以外で所定の曲率半径で釣り合って弾性
支持するもので、例えばコイルバネが使用されている。
左右の各圧縮バネ１５は、それぞれ逆向きに光ファイバ
１２の曲線部１３を可動ローラ１４ｂを介して付勢する
ように配置されている。The compression spring 15 is mounted in the housing 14 and has a curved portion 1 of an arc shape of the optical fiber 12 in a tensioned state.
3 is urged from the inside through the movable roller 14b, and is balanced and elastically supported at a predetermined radius of curvature except when distortion occurs. For example, a coil spring is used.
The left and right compression springs 15 are disposed so as to urge the curved portion 13 of the optical fiber 12 in opposite directions via the movable roller 14b.
【００４４】可動ローラ１４ｂを介して光ファイバ１２
の曲線部１３の内側を付勢する圧縮バネ１５の付勢力に
よって光ファイバ１２の円弧状の曲線部１３は、光ファ
イバ１２を引っ張ることによって作用して曲線部１３の
曲率半径を大きくしようとする力と、可動ローラ１４ｂ
を介して光ファイバ１２の円弧状の曲線部１３の内側を
付勢する圧縮バネ１５の付勢力によって作用して曲線部
１３の曲率半径を小さくしようとする力とが釣り合うこ
とによって、歪み発生時以外で所定の曲率半径が維持さ
れる。The optical fiber 12 passes through the movable roller 14b.
Due to the urging force of the compression spring 15 that urges the inside of the curved portion 13, the arc-shaped curved portion 13 of the optical fiber 12 acts by pulling the optical fiber 12 to increase the radius of curvature of the curved portion 13. Force and movable roller 14b
When the strain is generated by the balance between the force acting on the inside of the arc-shaped curved portion 13 of the optical fiber 12 via the compression spring 15 and the force for reducing the radius of curvature of the curved portion 13 acting by the urging force of the compression spring 15 Otherwise, the predetermined radius of curvature is maintained.
【００４５】次に、上記発明の実施の形態の構成に基づ
く作用について以下説明する。ハウジング１４が設置さ
れた歪み検知箇所で歪みが発生すると、ハウジング１４
が変位し、ハウジング１４の変位によって、ハウジング
１４内の２つの円弧状の曲線部１３の両側の直線部分の
光ファイバ１２の長さは伸長又は縮小する。Next, the operation based on the configuration of the above embodiment of the present invention will be described below. When distortion occurs at the distortion detection location where the housing 14 is installed, the housing 14
Is displaced, and the displacement of the housing 14 causes the length of the optical fiber 12 in the straight portion on both sides of the two arc-shaped curved portions 13 in the housing 14 to expand or contract.
【００４６】２つの円弧状の曲線部１３の両側の直線部
分の光ファイバ１２の長さが伸長又は縮小した場合、そ
の伸長又は縮小した長さ部分だけ、逆に曲線部１３の光
ファイバ１２の長さが縮小又は伸長する。つまり、直線
部分の光ファイバ１２の長さが伸長するとその伸長した
長さだけ曲線部１３の光ファイバ１２の長さが縮小し、
逆に、直線部分の光ファイバ１２の長さが縮小するとそ
の縮小した長さだけ曲線部１３の光ファイバ１２の長さ
が伸長する。When the length of the optical fiber 12 in the straight portion on both sides of the two arc-shaped curved portions 13 is elongated or reduced, the length of the elongated or reduced length of the optical fiber 12 in the curved portion 13 is reversed. The length shrinks or grows. In other words, when the length of the optical fiber 12 in the straight portion is extended, the length of the optical fiber 12 in the curved portion 13 is reduced by the extended length,
Conversely, when the length of the optical fiber 12 in the linear portion is reduced, the length of the optical fiber 12 in the curved portion 13 is extended by the reduced length.
【００４７】即ち、ハウジング１４が変位して２つの円
弧状の曲線部１３の両側の直線部分の光ファイバ１２の
長さが伸長すると、曲線部１３の張力が高くなり、円弧
状の曲線部１３の内側を可動ローラ１４ｂを介して外側
に向けて付勢する圧縮バネ１５は後退して、円弧状の曲
線部１３の形状は低い山形形状に変形し、曲線部１３の
光ファイバ１２の長さは縮小する。That is, when the housing 14 is displaced and the length of the optical fiber 12 in the straight portion on both sides of the two arc-shaped curved portions 13 is extended, the tension of the curved portion 13 is increased, and the arc-shaped curved portion 13 is increased. Of the optical fiber 12 of the curved portion 13 is deformed into a low chevron shape, and the compression spring 15 for urging the inside of the inner portion toward the outside via the movable roller 14b is retracted. Shrinks.
【００４８】そして、光ファイバ１２の曲線部１３の形
状は低い山形形状に変形して、その曲率半径が大きくな
ると、光の透過光量が増加する。これから、歪み検知箇
所に設置されたハウジング１４が曲線部１３の曲率半径
が大きくなる方向に変位したことが検知される。また、
光の透過光量が増加量から曲率半径の増加量が計算さ
れ、曲率半径の増加量から歪み検知箇所の変位量も計測
可能となる。Then, the shape of the curved portion 13 of the optical fiber 12 is deformed into a low chevron shape, and as the radius of curvature increases, the amount of transmitted light increases. From this, it is detected that the housing 14 installed at the distortion detection location has been displaced in the direction in which the radius of curvature of the curved portion 13 increases. Also,
The amount of increase in the radius of curvature is calculated from the amount of increase in the amount of transmitted light, and the amount of displacement of the distortion detection point can be measured from the amount of increase in the radius of curvature.
【００４９】これに対して、ハウジング１４が上記と逆
方向に変位して２つの円弧状の曲線部１３の両側の直線
部分の光ファイバ１２の長さが縮小すると、円弧状の曲
線部１３の内側を可動ローラ１４ｂを介して外側に向け
て付勢する圧縮バネ１５は前進して、円弧状の曲線部１
３の形状は半円形の形状に変形し、曲線部１３の光ファ
イバ１２の長さは伸長する。On the other hand, when the housing 14 is displaced in the opposite direction to the above and the length of the optical fiber 12 in the straight portions on both sides of the two arc-shaped curved portions 13 decreases, the arc-shaped curved portion 13 The compression spring 15, which urges the inside toward the outside via the movable roller 14b, moves forward to form the arcuate curved portion 1
The shape of No. 3 is transformed into a semicircular shape, and the length of the optical fiber 12 in the curved portion 13 is elongated.
【００５０】そして、光ファイバ１２の曲線部１３の形
状が半円形に変形して、その曲率半径が小さくなると、
光の透過光量が減少する。これから、歪み検知箇所に設
置されたハウジング１４が曲線部１３の曲率半径が小さ
くなる方向に変位したことが検知される。また、光の透
過光量が減少量から曲率半径の減少量が計算され、曲率
半径の減少量から歪み検知箇所の変位量も計測可能とな
る。When the shape of the curved portion 13 of the optical fiber 12 is deformed into a semicircle and the radius of curvature is reduced,
The amount of transmitted light decreases. From this, it is detected that the housing 14 installed at the distortion detection location has been displaced in the direction in which the radius of curvature of the curved portion 13 decreases. Also, the amount of decrease in the radius of curvature is calculated from the amount of decrease in the amount of transmitted light, and the amount of displacement of the distortion detection point can be measured from the amount of decrease in the radius of curvature.
【００５１】このように、この発明に係る光ファイバを
利用した歪センサ１１は、２つの円弧状の曲線部１３の
光ファイバ１２の内側を可動ローラ１４ｂを介して外側
に向けて付勢する圧縮バネ１５によって、曲線部１３の
両側の直線部分の光ファイバ１２の長さが伸長する方向
に歪み検知箇所が変位した場合は、曲線部１３の曲率半
径を大きくして、歪み検知箇所が曲線部１３の曲率半径
を大きくする方向に変位したことを計測することができ
るのは勿論のこと、更に、曲線部１３の両側の直線部分
の光ファイバ１２の長さが縮小する方向に歪み検知箇所
が変位した場合は、曲線部１３の曲率半径を小さくし
て、歪み検知箇所が曲線部１３の曲率半径を小さくする
方向に変位したことの計測も可能となる。As described above, the strain sensor 11 using the optical fiber according to the present invention compresses the inside of the optical fiber 12 of the two arc-shaped curved portions 13 outward through the movable roller 14b. If the strain detection portion is displaced by the spring 15 in the direction in which the length of the optical fiber 12 in the linear portion on both sides of the curved portion 13 is extended, the radius of curvature of the curved portion 13 is increased, and the distortion detected portion is changed to the curved portion. 13 can be measured in a direction in which the radius of curvature of the curved portion 13 is increased. In the case of displacement, the radius of curvature of the curved portion 13 is reduced, and it is also possible to measure that the distortion detection point has been displaced in the direction of decreasing the radius of curvature of the curved portion 13.
【００５２】〔実施の形態−３〕ここで、図４は光ファ
イバを利用した歪センサの概略構成図である。[Embodiment 3] FIG. 4 is a schematic structural view of a strain sensor using an optical fiber.
【００５３】図において、光ファイバを利用した歪セン
サ２１は、歪みを検知する箇所に配設された光ファイバ
２２の曲線部２３の曲率半径が歪みにより変化して光の
透過光量が増減することを利用して歪みを検知する機器
である。In the figure, a strain sensor 21 using an optical fiber has a structure in which a radius of curvature of a curved portion 23 of an optical fiber 22 provided at a position where a strain is detected changes due to the strain, thereby increasing or decreasing the amount of transmitted light. It is a device that detects distortion using
【００５４】光ファイバを利用した歪センサ２１は、緊
張状態で配設される光ファイバ２２、光ファイバ２２の
曲線部２３を内部に有するハウジング２４、ハウジング
２４内に形成された曲線部２３を弾性支持する捩じりバ
ネ２５などから主に構成されている。The strain sensor 21 using an optical fiber is composed of an optical fiber 22 disposed in a tensioned state, a housing 24 having a curved portion 23 of the optical fiber 22 therein, and a curved portion 23 formed in the housing 24 elastically. It is mainly composed of a torsion spring 25 to be supported.
【００５５】光ファイバ２２は、曲線部２３を内側から
弾性支持する捩じりバネ２５と釣り合って歪み検知箇所
で歪み発生時以外に曲率半径が変化するのを防ぐため
に、又歪み検知箇所以外の部分で簡単に撓んだり変形し
たりして曲率半径が変化するのを防ぐために、一定の張
力で引っ張られて緊張状態で配設されている。The optical fiber 22 is balanced with a torsion spring 25 that elastically supports the curved portion 23 from the inside to prevent the radius of curvature from changing at a distortion detection location other than when distortion occurs. In order to prevent the portion from easily bending or deforming and changing the radius of curvature, the portion is tensioned by being pulled with a constant tension.
【００５６】緊張状態で配設される光ファイバ２２の一
端には光源２２ａが接続され、又光ファイバ２２の他端
には光源２２ａが出た光を受ける受光素子２２ｂが接続
されている。受光素子２２ｂが光源２２ａから出た光の
透過光量の増減を検知することによって、歪み検知箇所
で光ファイバ２２の曲線部２３の曲率半径の変化を検知
して、歪み検知箇所の歪みの発生の有無及び歪みの方向
を検知できる。A light source 22a is connected to one end of the optical fiber 22 arranged in a tensioned state, and a light receiving element 22b for receiving light emitted from the light source 22a is connected to the other end of the optical fiber 22. The light receiving element 22b detects a change in the radius of curvature of the curved portion 23 of the optical fiber 22 at the distortion detection point by detecting an increase or decrease in the amount of transmitted light of the light emitted from the light source 22a. Presence / absence and direction of distortion can be detected.
【００５７】光ファイバ２２の曲線部２３は、歪み検知
箇所に、所定の曲率半径を有する円弧状に形成されてい
る。この実施の形態では、２つの円弧状の曲線部２３が
互いに反対方向に凸部を有するように形成されている。
つまり、左右の２つの円弧状の曲線部２３は互いに点対
称に形成されている。この光ファイバ２２の２つの円弧
状の曲線部２３は、光ファイバ２２を緊張し且つ円弧状
の内側を外側にそれぞれ付勢して回転モーメントを付与
する各捩じりバネ２５によって、歪みが発生しない状態
では所定の曲率半径に維持される。The curved portion 23 of the optical fiber 22 is formed in an arc shape having a predetermined radius of curvature at the position where distortion is detected. In this embodiment, two arc-shaped curved portions 23 are formed so as to have convex portions in directions opposite to each other.
That is, the left and right two arc-shaped curved portions 23 are formed point-symmetric with each other. The two arcuate curved portions 23 of the optical fiber 22 are distorted by the respective torsion springs 25 that tension the optical fiber 22 and urge the arcuate inner side outward to impart a rotational moment. If not, the radius of curvature is maintained at a predetermined value.
【００５８】ハウジング２４は光ファイバ２２の２つの
円弧状の曲線部２３を内部に有する箇所で、歪み検知箇
所に設置される。ハウジング２４の内部には２つの円弧
状の各曲線部２３をそれぞれ形成する一対の固定ローラ
２４ａと捩じりバネ２５に支持される可動ローラ２４ｂ
とがそれぞれ設けられている。The housing 24 is a portion having two arc-shaped curved portions 23 of the optical fiber 22 therein, and is installed at a distortion detecting portion. A pair of fixed rollers 24a and two movable rollers 24b supported by a torsion spring 25 respectively form two arc-shaped curved portions 23 inside the housing 24.
Are provided respectively.
【００５９】一対の固定ローラ２４ａ及び可動ローラ２
４ｂは、ハウジング２４の中心で左右で点対称に配置さ
れている。これらの固定ローラ２４ａと可動ローラ２４
ｂ及び捩じりバネ２５によって、光ファイバ２２は円弧
状の曲線部２３に形成される。A pair of fixed roller 24a and movable roller 2
4 b is arranged point-symmetrically on the left and right at the center of the housing 24. These fixed roller 24a and movable roller 24
The optical fiber 22 is formed into an arcuate curved portion 23 by b and the torsion spring 25.
【００６０】このうち、一対の各固定ローラ２４ａは２
つの円弧状の曲線部２３の両側に設けられていて、各可
動ローラ２４ｂと協動して両側から直線状の光ファイバ
２２を円弧状の曲線部２３に曲げる部分である。各固定
ローラ２４ａは円形の形状を有している。Of these, a pair of fixed rollers 24a
It is provided on both sides of the two arc-shaped curved portions 23 and bends the linear optical fiber 22 into the arc-shaped curved portions 23 from both sides in cooperation with the movable rollers 24b. Each fixed roller 24a has a circular shape.
【００６１】また、一対の各可動ローラ２４ｂは、ハウ
ジング２４内に設けられた回転盤２４ｃ上にその回転中
心部２４ｄを中心として向かい側つまり１８０度の位置
に取付けられている。各可動ローラ２４ｂは回転盤２４
ｃが回転することによって回転して可動する。Each of the pair of movable rollers 24b is mounted on a rotating plate 24c provided in the housing 24 at a position opposite to the rotation center 24d, that is, at a position of 180 degrees. Each movable roller 24b is a rotary disc 24
When c rotates, it rotates and moves.
【００６２】回転盤２４ｃの相対向する位置に設けられ
た一対の可動ローラ２４ｂは、円弧状の曲線部２３の内
側に位置して、捩じりバネ２５の付勢によっる回転モー
メントによって、光ファイバ２２の曲線部２３を円弧状
に押圧する部分で、円形の形状を有している。各可動ロ
ーラ２４ｂはそれぞれ逆向きに光ファイバ２２の曲線部
２３を付勢するように回転盤２４ｃ上に配置されてい
る。A pair of movable rollers 24 b provided at opposing positions of the rotary disk 24 c are located inside the arcuate curved portion 23, and are rotated by the rotation moment by the bias of the torsion spring 25. A portion that presses the curved portion 23 of the optical fiber 22 in an arc shape, and has a circular shape. Each movable roller 24b is disposed on the turntable 24c so as to bias the curved portion 23 of the optical fiber 22 in the opposite direction.
【００６３】各可動ローラ２４ｂを回転盤２４ｃを介し
て回転モーメントを付与して付勢する捩じりバネ２５
は、ハウジング２４内に取付けられた回転盤２４ｃの回
転中心部２４ｄに、図において時計回り方向に付勢して
回転モーメントを付与するように設けられている。A torsion spring 25 for applying a rotational moment to each movable roller 24b via a rotary disk 24c to urge the movable roller 24b.
Is provided so as to apply a rotational moment to the rotation center portion 24d of the turntable 24c mounted in the housing 24 in the clockwise direction in the drawing.
【００６４】捩じりバネ２５は、回転盤２４ｃ及び可動
ローラ２４ｂを介して緊張状態の光ファイバ２２の円弧
状の曲線部２３を曲線部２３の内側からそれぞれ付勢し
て、歪み発生時以外で所定の曲率半径で釣り合って弾性
支持するものである。捩じりバネ２５は回転盤２４ｃの
回転中心部２４ｄで螺旋状に巻かれ、その一端はハウジ
ング２４に固定され、又他端は回転盤２４ｃの円周側に
固定されている。The torsion spring 25 urges the arcuate curved portion 23 of the tensioned optical fiber 22 from the inside of the curved portion 23 via the turntable 24c and the movable roller 24b, respectively, except when distortion occurs. And are elastically supported at a predetermined radius of curvature. The torsion spring 25 is spirally wound around the rotation center 24d of the rotating disk 24c, and has one end fixed to the housing 24 and the other end fixed to the circumferential side of the rotating disk 24c.
【００６５】可動ローラ２４ｂを介して光ファイバ２２
の曲線部２３の内側を回転モーメントを付与して付勢す
る捩じりバネ２５の付勢力によって光ファイバ２２の円
弧状の曲線部２３は、光ファイバ２２を引っ張ることに
よって作用して曲線部２３の曲率半径を大きくしようと
する力と、回転盤２４ｃ及び可動ローラ２４ｂを介して
光ファイバ２２の円弧状の曲線部２３の内側を回転モー
メントによって付勢する捩じりバネ２５の付勢力によっ
て作用して曲線部２３の曲率半径を小さくしようとする
力とが釣り合うことによって、歪み発生時以外で所定の
曲率半径が維持される。The optical fiber 22 passes through the movable roller 24b.
The curved portion 23 of the optical fiber 22 is actuated by pulling the optical fiber 22 by the urging force of the torsion spring 25 which applies a rotational moment to the inside of the curved portion 23 of And a torsion spring 25 for urging the inside of the arcuate curved portion 23 of the optical fiber 22 with a rotational moment via the rotating disk 24c and the movable roller 24b. As a result, a predetermined radius of curvature is maintained at times other than when distortion occurs because the force for reducing the radius of curvature of the curved portion 23 is balanced.
【００６６】次に、上記発明の実施の形態の構成に基づ
く作用について以下説明する。ハウジング２４が設置さ
れた歪み検知箇所で歪みが発生すると、ハウジング２４
が変位し、ハウジング２４の変位によって、ハウジング
２４内の２つの円弧状の曲線部２３の両側の直線部分の
光ファイバ２２の長さは伸長又は縮小する。Next, the operation based on the configuration of the embodiment of the present invention will be described below. When distortion occurs at the distortion detection location where the housing 24 is installed, the housing 24
Is displaced, and the displacement of the housing 24 causes the length of the optical fiber 22 in the straight portions on both sides of the two arc-shaped curved portions 23 in the housing 24 to expand or contract.
【００６７】２つの円弧状の曲線部２３の両側の直線部
分の光ファイバ２２の長さが伸長又は縮小した場合、そ
の伸長又は縮小した長さ部分だけ、逆に曲線部２３の光
ファイバ２２の長さが縮小又は伸長する。つまり、直線
部分の光ファイバ２２の長さが伸長するとその伸長した
長さだけ曲線部２３の光ファイバ２２の長さが縮小し、
逆に、直線部分の光ファイバ２２の長さが縮小するとそ
の縮小した長さだけ曲線部２３の光ファイバ２２の長さ
が伸長する。When the length of the optical fiber 22 in the straight portion on both sides of the two arc-shaped curved portions 23 is elongated or reduced, the length of the elongated or reduced optical fiber 22 is reversed. The length shrinks or grows. That is, when the length of the optical fiber 22 in the straight line portion is extended, the length of the optical fiber 22 in the curved portion 23 is reduced by the extended length,
Conversely, when the length of the optical fiber 22 in the straight portion is reduced, the length of the optical fiber 22 in the curved portion 23 is extended by the reduced length.
【００６８】即ち、ハウジング２４が変位して２つの円
弧状の曲線部２３の両側の直線部分の光ファイバ２２の
長さが伸長すると、曲線部２３の張力が高くなり、円弧
状の曲線部２３の内側を回転盤２４ｃ及び可動ローラ２
４ｂを介して外側に向けて捩じり付勢する捩じりバネ２
５の回転モーメントに抗して回転盤２４ｃを反時計回り
に回転させ、円弧状の曲線部２３の形状は低い山形形状
に変形し、曲線部２３の光ファイバ２２の長さは縮小す
る。That is, when the housing 24 is displaced and the length of the optical fiber 22 in the straight portion on both sides of the two arc-shaped curved portions 23 is elongated, the tension of the curved portion 23 is increased, and the arc-shaped curved portion 23 is increased. Of the rotary disk 24c and the movable roller 2
4b torsionally urges outwardly through 4b
By rotating the turntable 24c counterclockwise against the rotational moment of 5, the shape of the arc-shaped curved portion 23 is deformed into a low chevron shape, and the length of the optical fiber 22 in the curved portion 23 is reduced.
【００６９】そして、光ファイバ２２の曲線部２３の形
状は低い山形形状に変形して、その曲率半径が大きくな
ると、光の透過光量が増加する。これから、歪み検知箇
所に設置されたハウジング２４が曲線部２３の曲率半径
が大きくなる方向に変位したことが検知される。また、
光の透過光量が増加量から曲率半径の増加量が計算さ
れ、曲率半径の増加量から歪み検知箇所の変位量も計測
可能となる。Then, the shape of the curved portion 23 of the optical fiber 22 is deformed into a low chevron shape, and as the radius of curvature increases, the amount of transmitted light increases. From this, it is detected that the housing 24 installed at the distortion detection location has been displaced in the direction in which the radius of curvature of the curved portion 23 increases. Also,
The amount of increase in the radius of curvature is calculated from the amount of increase in the amount of transmitted light, and the amount of displacement of the distortion detection point can be measured from the amount of increase in the radius of curvature.
【００７０】これに対して、ハウジング２４が上記と逆
方向に変位して２つの円弧状の曲線部２３の両側の直線
部分の光ファイバ２２の長さが縮小すると、円弧状の曲
線部２３の内側を回転盤２４ｃ及び可動ローラ２４ｂを
介して外側に向けて捩じり付勢する捩じりバネ２５の回
転モーメントによって回転盤２４ｃは時計回りに回転し
て、円弧状の曲線部２３の形状は半円形の形状に変形
し、曲線部２３の光ファイバ２２の長さは伸長する。On the other hand, when the housing 24 is displaced in the opposite direction to the above and the length of the optical fiber 22 in the straight portion on both sides of the two arc-shaped curved portions 23 is reduced, the arc-shaped curved portion 23 The rotating disk 24c is rotated clockwise by the rotational moment of the torsion spring 25 that urges the inside toward the outside via the rotating disk 24c and the movable roller 24b, and the shape of the arc-shaped curved portion 23 is formed. Is deformed into a semicircular shape, and the length of the optical fiber 22 in the curved portion 23 is elongated.
【００７１】そして、光ファイバ２２の曲線部２３の形
状が半円形に変形して、その曲率半径が小さくなると、
光の透過光量が減少する。これから、歪み検知箇所に設
置されたハウジング２４が曲線部２３の曲率半径が小さ
くなる方向に変位したことが検知される。また、光の透
過光量が減少量から曲率半径の減少量が計算され、曲率
半径の減少量から歪み検知箇所の変位量も計測可能とな
る。When the shape of the curved portion 23 of the optical fiber 22 is deformed into a semicircle and the radius of curvature is reduced,
The amount of transmitted light decreases. From this, it is detected that the housing 24 installed at the distortion detection location has been displaced in the direction in which the radius of curvature of the curved portion 23 decreases. Also, the amount of decrease in the radius of curvature is calculated from the amount of decrease in the amount of transmitted light, and the amount of displacement of the distortion detection point can be measured from the amount of decrease in the radius of curvature.
【００７２】このように、この発明に係る光ファイバを
利用した歪センサ２１は、２つの円弧状の曲線部２３の
光ファイバ２２の内側を回転盤２４ｃ及び可動ローラ２
４ｂを介して外側に向けて回転モーメントにより付勢す
る捩じりバネ２５により、曲線部２３の両側の直線部分
の光ファイバ２２の長さが伸長する方向に歪み検知箇所
が変位した場合は、曲線部２３の曲率半径を大きくし
て、歪み検知箇所が曲線部２３の曲率半径を大きくする
方向に変位したことを計測することができるのは勿論の
こと、更に、曲線部２３の両側の直線部分の光ファイバ
２２の長さが縮小する方向に歪み検知箇所が変位した場
合は、曲線部２３の曲率半径を小さくして、歪み検知箇
所が曲線部２３の曲率半径を小さくする方向に変位した
ことの計測も可能となる。As described above, in the strain sensor 21 using the optical fiber according to the present invention, the inside of the optical fiber 22 of the two arc-shaped curved portions 23 is formed by the rotating disk 24 c and the movable roller 2.
When the strain detecting portion is displaced in the direction in which the length of the optical fiber 22 of the linear portion on both sides of the curved portion 23 is extended by the torsion spring 25 biased outward by the rotational moment via 4b, By increasing the radius of curvature of the curved portion 23, it is of course possible to measure that the distortion detection portion has been displaced in the direction of increasing the radius of curvature of the curved portion 23, and furthermore, it is also possible to measure straight lines on both sides of the curved portion 23. When the strain detection portion is displaced in the direction in which the length of the optical fiber 22 is reduced, the radius of curvature of the curved portion 23 is reduced, and the strain detection portion is displaced in the direction of decreasing the radius of curvature of the curved portion 23. Measurement of things is also possible.
【００７３】〔実施の形態−４〕ここで、図５は変状監
視システムの概略構成図、図６は他例の変状監視システ
ムの概略構成図である。[Embodiment 4] FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a deformation monitoring system, and FIG. 6 is a schematic configuration diagram of another example of a deformation monitoring system.
【００７４】図５において、変状監視システム３１は、
例えば、前記の実施の形態−１，２又は３に記載の光フ
ァイバを利用した歪センサ１，１１又は２１（図５及び
図６においては歪センサ１の場合を図示）を、変状つま
り歪みを検知する箇所に複数配置し、各歪センサ１，１
１又は２１の光ファイバ２，１２又は２２の曲線部３，
１３又は２３の曲率半径が歪みにより変化して光の透過
光量が増減することを利用して変状つまり歪みを検知す
ることによって、山地、崖などの傾斜面の変形や崩壊、
構造物の変形や崩壊などを検知して警報を発するように
した監視システムである。In FIG. 5, the deformation monitoring system 31 includes:
For example, the strain sensor 1, 11 or 21 using the optical fiber described in the first, second or third embodiment (the case of the strain sensor 1 is shown in FIGS. 5 and 6) is deformed, that is, deformed. Are arranged at the locations for detecting
1 or 21 optical fiber 2, 12 or 22 curved portion 3,
Deformation or distortion is detected by utilizing the fact that the radius of curvature of 13 or 23 changes due to distortion and the amount of transmitted light increases or decreases, thereby detecting deformation or collapse of slopes such as mountains and cliffs.
This is a monitoring system that detects a deformation or collapse of a structure and issues an alarm.
【００７５】変状監視システム３１は、歪み検知箇所に
複数配置された光ファイバを利用した歪センサ１，１１
又は２１、上記各歪センサ１，１１又は２１を緊張状態
で直列状に接続する光ファイバ２，１２又は２２、上記
光ファイバ２，１２又は２２の一端が接続される投光回
路３２、光ファイバ２，１２又は２２の他端が接続され
る受光回路３３、受光回路３３に接続されて警報を発す
る警報出力回路４０、切替え光スイッチ４２によって光
ファイバ２，１２又は２２の他端に接続されるＯＴＤＲ
回路４３などから主に構成されている。The deformation monitoring system 31 includes strain sensors 1 and 11 using optical fibers arranged at a plurality of strain detection points.
Or 21, an optical fiber 2, 12 or 22 for connecting the strain sensors 1, 11 or 21 in series in a tension state, a light emitting circuit 32 to which one end of the optical fiber 2, 12 or 22 is connected, an optical fiber A light receiving circuit 33 to which the other end of 2, 2, or 22 is connected, an alarm output circuit 40 that is connected to the light receiving circuit 33 to generate an alarm, and is connected to the other end of the optical fiber 2, 12, or 22 by a switching optical switch 42. OTDR
It mainly comprises a circuit 43 and the like.
【００７６】また、受光回路３３と警報出力回路４０と
の間には、順に、光電アンプ３４、測定範囲設定回路３
５、バッファ回路３６、リニアライズ回路３７、警報値
設定回路３８、コンパレータ回路３９が接続されてい
る。さらに、リニアライズ回路３７からは分岐して外部
に伝送信号を出す外部インターフェース回路４１が接続
されている。Further, between the light receiving circuit 33 and the alarm output circuit 40, a photoelectric amplifier 34 and a measurement range setting circuit 3
5, a buffer circuit 36, a linearize circuit 37, an alarm value setting circuit 38, and a comparator circuit 39 are connected. Further, an external interface circuit 41 which branches from the linearize circuit 37 and outputs a transmission signal to the outside is connected.
【００７７】光ファイバ２，１２又は２２の他端には切
替え光スイッチ４２が設けられている。この切替え光ス
イッチ４２は警報出力回路４０からの警告信号によっ
て、受光回路３３からＯＴＤＲ回路４３への切り替えを
自動的に行うものである。A switching optical switch 42 is provided at the other end of the optical fiber 2, 12, or 22. The switching light switch 42 automatically switches from the light receiving circuit 33 to the OTDR circuit 43 in response to a warning signal from the warning output circuit 40.
【００７８】ＯＴＤＲ回路４３は、Optical Time Domai
n Reflectometer の各頭文字をとった略語で、複数の各
歪センサ１，１１又は２１のそれぞれの特定位置におけ
る変状つまり歪みを計測できる機器である。The OTDR circuit 43 is an optical time domain.
n Reflectometer is an abbreviation that stands for each acronym, and is a device that can measure the deformation or strain at a specific position of each of the plurality of strain sensors 1, 11 or 21.
【００７９】即ち、このＯＴＤＲ回路４３より光パルス
を光ファイバ２，１２又は２２に入射したとき、光ファ
イバ２，１２又は２２に局所的な変状つまり歪みが発生
した場合、その部分の屈折率が変化することによりレイ
リー後方散乱光が発生し入射端に戻ってくる。このレイ
リー後方散乱光は反射点までの距離に比例した時間後に
戻ってくるとともに、その強度は反射点における屈折率
の変化、即ち、変状つまり歪みの大きさに依存する。こ
のような原理によって、このＯＴＤＲ回路４３はその時
間と強度により変状の大きさと位置を知ることができる
のである。That is, when an optical pulse is incident on the optical fiber 2, 12, or 22 from the OTDR circuit 43, if a local deformation or distortion occurs in the optical fiber 2, 12, or 22, the refractive index of the portion Changes, Rayleigh backscattered light is generated and returns to the incident end. The Rayleigh backscattered light returns after a time proportional to the distance to the reflection point, and its intensity depends on the change in the refractive index at the reflection point, ie, the degree of deformation or distortion. According to such a principle, the OTDR circuit 43 can know the size and position of the deformation based on the time and intensity.
【００８０】なお、ＯＴＤＲ回路４３は、価格が高いた
め、変状つまり歪みの位置の特定を要さない低コストの
監視システムの場合には、図６に図示するように、切替
え光スイッチ４２と共に省略される。Since the OTDR circuit 43 is expensive, in the case of a low-cost monitoring system that does not need to specify the position of the deformation or distortion, as shown in FIG. Omitted.
【００８１】次に、上記発明の実施の形態の構成に基づ
く変状監視システム３１の動作について以下説明する。
光ファイバ２，１２又は２２の一端が接続された投光回
路３２からセンシング光が入射される。入射されたセン
シング光は、変状つまり歪み検知箇所に設置された複数
の歪センサ１，１１又は２１の各曲線部３，１３又は２
３を経て光ファイバ２，１２又は２２の他端に到達す
る。Next, the operation of the deformation monitoring system 31 based on the configuration of the above embodiment of the present invention will be described below.
Sensing light is incident from a light projecting circuit 32 to which one end of the optical fiber 2, 12, or 22 is connected. The incident sensing light is applied to each curved portion 3, 13 or 2 of the plurality of strain sensors 1, 11 or 21 installed at the deformation, that is, the strain detection point.
The light reaches the other end of the optical fiber 2, 12 or 22 via 3.
【００８２】光ファイバ２，１２又は２２の他端には切
替え光スイッチ４２が設けられていて、この切替え光ス
イッチ４２は通常受光回路３３側に選択されており、透
過光は受光回路３３の受光素子により電気信号に変換さ
れ、光電アンプ３４に導かれる。光電アンプ３４で増幅
された信号は、測定範囲設定回路３５でセンサによって
決まる検出特性の所要の部分を選択的に抽出するべく設
定され、バッファ回路３６のインピーダンス変換を経て
リニアライズ回路３７で直線化され警報値設定回路３８
に送られる。A switching light switch 42 is provided at the other end of the optical fiber 2, 12, or 22, and this switching light switch 42 is normally selected on the light receiving circuit 33 side. The light is converted into an electric signal by the element and guided to the photoelectric amplifier 34. The signal amplified by the photoelectric amplifier 34 is set by the measurement range setting circuit 35 to selectively extract a required portion of the detection characteristic determined by the sensor, and is linearized by the linearize circuit 37 through the impedance conversion of the buffer circuit 36. Alarm value setting circuit 38
Sent to
【００８３】この信号は変状つまり歪みの発生により見
込まれる透過光量の変化に対応した所要の設定値とコン
パレータ回路３９にて比較され、一致した場合、歪み検
知箇所で変状つまり歪みが発生した旨の警報がリアルタ
イムで警報出力回路４０より発せられるようになってい
る。This signal is compared with a required set value corresponding to a change in the amount of transmitted light expected due to the deformation, that is, distortion, in the comparator circuit 39. An alarm to the effect is issued from the alarm output circuit 40 in real time.
【００８４】さらに、この警報信号は切替え光スイッチ
４２を駆動し、ＯＴＤＲ回路４３側へその光路を切り替
える。これにより、変状つまり歪みの発生箇所を特定す
るための高度の監視が継続される。Further, this alarm signal drives the switching optical switch 42 and switches its optical path to the OTDR circuit 43 side. As a result, the altitude monitoring for identifying the location where the deformation, that is, the distortion occurs is continued.
【００８５】なお、リニアライズ回路３７を出た信号は
外部インターフェース回路４１にも分配され、ここでデ
ジタル変換されて伝送信号として取り出せるようになっ
ている。The signal output from the linearizing circuit 37 is also distributed to the external interface circuit 41, where it is converted into a digital signal and can be extracted as a transmission signal.
【００８６】続いて、上記発明の実施の形態の構成に基
づく変状監視システム３１の使用例について以下説明す
る。図７は、山地、崖など傾斜面の土砂崩壊の前兆を早
期かつ的確に検知するために、光ファイバを利用した歪
センサ１，１１又は２１を敷設した変状監視システム３
１の使用例である。Next, an example of use of the deformation monitoring system 31 based on the configuration of the above embodiment of the present invention will be described below. FIG. 7 shows a deformation monitoring system 3 in which strain sensors 1, 11 or 21 using optical fibers are laid in order to quickly and accurately detect a sign of a landslide on a slope such as a mountain or a cliff.
1 is an example of use.
【００８７】図７において、変状監視システム３１は図
５又は図６に示すものであり、光ファイバ２，１２又は
２２は傾斜面５１及び傾斜面上部５２を、それぞれ複数
の光ファイバを利用した歪センサ１，１１又は２１とと
もに図のように必要とする監視区域を上下に一周するよ
うに敷設されている。この場合、光ファイバ２，１２又
は２２は、山地、崖などの傾斜面５１の状況に応じて決
定された間隔で打ち込まれたアンカー５３の頭部に取付
けられ、通常、小動物や雑草による外乱を避けるために
図示しないケーブルトラフなどで保護される。In FIG. 7, the deformation monitoring system 31 is as shown in FIG. 5 or FIG. 6, and the optical fibers 2, 12, or 22 use the inclined surface 51 and the upper inclined surface 52, and a plurality of optical fibers, respectively. Along with the strain sensors 1, 11 or 21, the required monitoring area is laid up and down as shown in FIG. In this case, the optical fiber 2, 12, or 22 is attached to the head of the anchor 53 driven at an interval determined according to the situation of the slope 51 such as a mountain area, a cliff, etc., and usually causes disturbance by small animals and weeds. It is protected by a cable trough (not shown) to avoid it.
【００８８】図８は、図７における傾斜面上部５２にお
ける敷設状況の詳細を示すもので、バネ機構（板バネ
５、圧縮バネ１５又は捩じりバネ２５）により、光の伝
送損失の増加のみならず減少傾向も検出可能な本願発明
の光ファイバを利用した歪センサ１，１１又は２１の特
徴を有効に活用した敷設例である。FIG. 8 shows the details of the laying condition on the upper inclined surface 52 in FIG. 7. Only the increase in light transmission loss is caused by the spring mechanism (leaf spring 5, compression spring 15, or torsion spring 25). However, this is an example of laying that effectively utilizes the features of the strain sensors 1, 11, or 21 using the optical fiber of the present invention, which can also detect a decreasing tendency.
【００８９】光ファイバ２，１２又は２２を敷設しよう
とする山地、崖などの傾斜面５１は通常フラットの場合
はまれであり、図のように凹凸のある地盤に敷設するこ
とが多いと考えられる。The slopes 51, such as mountains and cliffs, on which the optical fibers 2, 12, or 22 are to be laid, are usually rarely flat, and are often laid on uneven ground as shown in the figure. .
【００９０】ここで、図の破線で示す地盤の盛り上がっ
た部分に設置された光ファイバを利用した歪センサ１
ｂ，１１ｂ又は２１ｂは、隣接する歪センサ１ａ，１１
ａ又は２１ａ或いは歪センサ１ｃ，１１ｃ又は２１ｃよ
り少し高い位置にある。一連の光ファイバ２，１２又は
２２はそれぞれ、歪センサ１，１１又は２１のハウジン
グ４，１４又は２４の片側で固定されており、しかも曲
線部３，１３又は２３の変化域の中間を保持するように
初期の段階で敷設されているので、それぞれの区間の変
状（高低差）が歪センサ１，１１又は２１の伸縮すなわ
ち曲線部３，１３又は２３の曲率半径の変化として検知
可能となる。Here, a strain sensor 1 using an optical fiber installed on a raised portion of the ground indicated by a broken line in the figure.
b, 11b or 21b are adjacent strain sensors 1a, 11b.
a or 21a or slightly higher than the strain sensors 1c, 11c or 21c. A series of optical fibers 2, 12 or 22 are fixed on one side of the housing 4, 14 or 24 of the strain sensor 1, 11 or 21, respectively, and also hold the middle of the changing range of the curved part 3, 13 or 23. As described above, the laying is performed at the initial stage, so that the deformation (elevation difference) of each section can be detected as expansion and contraction of the strain sensor 1, 11, or 21, that is, a change in the radius of curvature of the curved portion 3, 13, or 23. .
【００９１】従って、土砂崩壊の前兆として傾斜面上部
５２が僅かに崩落５４した場合でも、中央の歪センサ１
ｂ，１１ｂ又は２１ｂの沈降により、歪センサ１ｂ及び
歪センサ１ｃの曲線部３のループ径は光ファイバ２の余
長を取り込むかたち５５で当初は拡大し（歪センサ１１
ｂ，２１ｂ及び歪センサ１１ｃ，２１ｃの曲線部１３，
２３はその曲率半径が小さくなり）、さらに沈降がすす
むと光ファイバ２，１２又は２２の不足長を繰り出すか
たち５６で縮小するので、曲線部３のループ径に対応し
た光の伝送損失５７は崩落の進行に応じて減少５８から
増加５９（曲線部１３，２３ではその曲率半径が小さく
なるので、光の伝送損失５７は崩落の進行に応じて増加
から減少）をたどることになるが、組み合わせ使用され
る変状監視システム３１（図５）の警報値設定回路３８
にて検出信号の負方向にたいする設定により減少傾向も
土砂崩壊の前兆を示す信号として利用できる。Therefore, even when the upper slope 52 slightly collapses 54 as a precursor to the collapse of the earth and sand, the central strain sensor 1
Due to the sedimentation of b, 11b or 21b, the loop diameter of the curved portion 3 of the strain sensor 1b and the strain sensor 1c initially expands in a form 55 taking in the extra length of the optical fiber 2 (the strain sensor 11b).
b, 21b and the curved portions 13 of the strain sensors 11c, 21c,
23 has a smaller radius of curvature), and as the sedimentation proceeds further, the shortage of the optical fiber 2, 12, or 22 is reduced by the shape 56, so that the light transmission loss 57 corresponding to the loop diameter of the curved portion 3 is collapsed. From the decrease 58 to the increase 59 (the radius of curvature is reduced in the curved portions 13 and 23, so that the light transmission loss 57 decreases from the increase as the collapse progresses). Alarm value setting circuit 38 of the monitored deformation monitoring system 31 (FIG. 5)
With the setting of the detection signal in the negative direction, the decreasing tendency can also be used as a signal indicating a precursor of the earth and sand collapse.
【００９２】図９は、図７における傾斜面５１において
土砂崩壊の前兆である傾斜面５１のはらみ６１を検知す
るための敷設例である。光ファイバ２，１２又は２２は
傾斜面５１に添って水平方向に歪センサ１ａ，１１ａ又
は２１ａ、歪センサ１ｂ，１１ｂ又は２１ｂ、歪センサ
１ｃ，１１ｃ又は２１ｃとともに敷設されている。FIG. 9 shows an example of laying for detecting the stagnation 61 of the slope 51 which is a precursor of the landslide on the slope 51 in FIG. The optical fibers 2, 12, or 22 are laid along the inclined surface 51 in the horizontal direction together with the strain sensors 1a, 11a, or 21a, the strain sensors 1b, 11b, or 21b, and the strain sensors 1c, 11c, or 21c.
【００９３】また、一連の光ファイバ２，１２又は２２
は、それぞれ曲線部３，１３又は２３の変化域の中間を
保持するよう歪センサ１，１１又は２１のハウジング
４，１４又は２４の片側で固定されているので、それぞ
れの区間の変状が光ファイバ２，１２又は２２の伸縮す
なわち曲線部３，１３又は２３の変化として検知され
る。A series of optical fibers 2, 12, or 22
Are fixed on one side of the housing 4, 14, or 24 of the strain sensor 1, 11, or 21, respectively, so as to maintain the middle of the changing range of the curved portion 3, 13, or 23. It is detected as expansion or contraction of the fiber 2, 12, or 22, that is, a change in the curved portion 3, 13, or 23.
【００９４】ここで、歪センサ１ｂ，１１ｂ又は２１ｂ
の部位で傾斜面５１のはらみ６１が発生した場合、歪セ
ンサ１ｂ，１１ｂ又は２１ｂははらみ６１により歪セン
サ１ａ，１１ａ又は２１ａ、歪センサ１ｃ，１１ｃ又は
２１ｃよりも前方へ迫り出すので、歪センサ１ａ及び歪
センサ１ｃの曲線部３のループ径は光ファイバ２の不足
長を繰り出すかたち６２で縮小する（歪センサ１１ａ，
２１ａ及び歪センサ１１ｃ，２１ｃの曲線部１３，２３
の曲率半径は光ファイバ１２，２２の不足長を繰り出す
かたち６２で大きくなる）。Here, the strain sensor 1b, 11b or 21b
When the bulge 61 of the inclined surface 51 occurs at the position of the, the strain sensor 1b, 11b, or 21b bulges forward from the strain sensor 1a, 11a or 21a, or the strain sensor 1c, 11c, or 21c by the bulge 61. The loop diameter of the curved portion 3 of the strain sensor 1a and the strain sensor 1c is reduced by the length 62 of the shortage of the optical fiber 2 (the strain sensor 11a,
Curved portions 13 and 23 of 21a and strain sensors 11c and 21c
The radius of curvature becomes larger in the form 62 in which the shortage of the optical fibers 12 and 22 is extended.)
【００９５】従って、歪センサ１では光の伝送損失が増
加（歪センサ１１，２１では光の伝送損失が減少）する
ことになり、これを監視することによって、土砂崩壊の
前兆である傾斜面５１のはらみ６１を検知することがで
きる。Therefore, the transmission loss of light increases in the strain sensor 1 (the transmission loss of light decreases in the strain sensors 11 and 21), and by monitoring this, the slope 51 which is a precursor of the collapse of the earth and sand is monitored. Can be detected.
【００９６】[0096]
【発明の効果】以上の記載より明らかなように、請求項
１〜４の発明に係る光ファイバを利用した歪センサによ
れば、光ファイバの一部を歪み検知箇所で所定の曲率半
径を有する曲線部に形成すると共に、この曲線部を可変
自在に弾性支持したことにより、変状つまり歪みの正負
方向の微小変化を高感度で検出することが可能となる。As is apparent from the above description, according to the strain sensor using the optical fiber according to the present invention, a part of the optical fiber has a predetermined radius of curvature at the strain detection point. By forming the curved portion and variably elastically supporting the curved portion, it is possible to detect the deformation, that is, the minute change of the distortion in the positive and negative directions with high sensitivity.
【００９７】また、請求項２の発明に係る光ファイバを
利用した歪センサによれば、前記の効果に加えて、円形
の閉ループの曲線部のループの巻数を増やすことによ
り、同一の変位量に対する感度を上げることができる。According to the strain sensor using the optical fiber according to the second aspect of the present invention, in addition to the above-described effects, by increasing the number of turns of the circular closed loop curved portion, the same displacement amount can be obtained. Sensitivity can be increased.
【００９８】また、請求項３の発明に係る光ファイバを
利用した歪センサによれば、前記の効果に加えて、固定
ローラと可動ローラの組合せによる段数を増やすことに
より、監視する変位量の検出範囲を拡大できる。According to the strain sensor using an optical fiber according to the third aspect of the present invention, in addition to the above-described effects, the number of stages by the combination of the fixed roller and the movable roller is increased to detect the displacement to be monitored. The range can be expanded.
【００９９】また、請求項５〜６の発明に係る変状監視
システムによれば、請求項１〜４の光ファイバを利用し
た歪センサを使用することにより、光ファイバの敷設方
法において変状による伸縮の変化範囲を見込まれる変動
量及び方向に応じて選択することができる。すなわち、
見込まれる監視対象の変状が上記請求項１〜４の歪セン
サに対して光ファイバを引き出す方向に偏る場合は、円
形の閉ループの曲線部のループ径若しくは曲線部の曲率
半径を大きく、逆の場合は小さくして設置し、いずれも
見込める場合はその中間にて設置することにより効果的
な検出が可能となる。しかも、センサとして使用する光
ファイバ一本で傾斜面のはらみ及び傾斜面上部の崩落を
監視でき、土砂崩壊の早期検知を目的とした経済的かつ
効果的なシステムを構成できる。Further, according to the deformation monitoring system according to the fifth and sixth aspects of the present invention, by using the strain sensor using the optical fiber according to the first to fourth aspects, the deformation of the optical fiber in the method for laying the optical fiber can be improved. The range of expansion and contraction can be selected according to the expected amount of fluctuation and direction. That is,
If the expected deformation of the monitored object is deviated in the direction in which the optical fiber is pulled out with respect to the strain sensor of claims 1 to 4, the loop diameter of the curved portion of the circular closed loop or the radius of curvature of the curved portion is increased, and conversely. In this case, it is possible to make the detection small by installing it in a small size. In addition, a single optical fiber used as a sensor can monitor the steepness of the inclined surface and the collapse of the upper part of the inclined surface, so that an economical and effective system can be constructed for the purpose of early detection of earth and sand collapse.
【０１００】また、請求項５の発明に係る変状監視シス
テムによれば、前記の効果に加えて、監視システムを構
成する場合において、監視装置として高価なＯＴＤＲ回
路を除いたシステムを採用することにより低コストが可
能となる。According to the deformation monitoring system according to the fifth aspect of the present invention, in addition to the effects described above, when a monitoring system is configured, a system excluding an expensive OTDR circuit is used as a monitoring device. Thereby, low cost is possible.
【０１０１】また、請求項６の発明に係る変状監視シス
テムによれば、前記の効果に加えて、監視システムを構
成する場合において、監視装置としてＯＴＤＲ回路を加
えることにより、変状の発生箇所を特定することがで
き、高度の監視を行うことが可能となる。Further, according to the deformation monitoring system according to the sixth aspect of the present invention, in addition to the above-mentioned effects, when a monitoring system is configured, by adding an OTDR circuit as a monitoring device, the location of the occurrence of the deformation can be improved. Can be specified, and high-level monitoring can be performed.
【図１】この発明の実施の形態−１を示す光ファイバを
利用した歪センサの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a strain sensor using an optical fiber according to a first embodiment of the present invention.
【図２】この発明の実施の形態−１を示すループ径又は
曲率半径と透過光の損失量を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a loop diameter or a radius of curvature and a loss amount of transmitted light according to the first embodiment of the present invention.
【図３】この発明の実施の形態−２を示す光ファイバを
利用した歪センサの概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a strain sensor using an optical fiber according to a second embodiment of the present invention.
【図４】この発明の実施の形態−３を示す光ファイバを
利用した歪センサの概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a strain sensor using an optical fiber according to a third embodiment of the present invention.
【図５】この発明の実施の形態−４を示す変状監視シス
テムの概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a deformation monitoring system according to Embodiment 4 of the present invention.
【図６】この発明の実施の形態−４を示す他例の変状監
視システムの概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of another modification monitoring system showing Embodiment 4 of the present invention.
【図７】この発明の実施の形態−４を示す変状監視シス
テムを傾斜面に敷設した概略斜視図である。FIG. 7 is a schematic perspective view in which a deformation monitoring system according to Embodiment 4 of the present invention is laid on an inclined surface.
【図８】（Ａ）はこの発明の実施の形態−４を示す変状
監視システムを敷設した傾斜面上部の変状状態の概略正
面図である。（Ｂ）は同図（Ａ）の側断面図である。FIG. 8A is a schematic front view of a deformed state of an upper part of an inclined surface on which a deformation monitoring system according to a fourth embodiment of the present invention is laid. (B) is a side sectional view of the same figure (A).
【図９】（Ａ）はこの発明の実施の形態−４を示す変状
監視システムを敷設した傾斜面の変状状態の概略正面図
である。（Ｂ）は同図（Ａ）の側断面図である。FIG. 9A is a schematic front view showing a deformed state of an inclined surface on which a deformation monitoring system according to Embodiment 4 of the present invention is laid. (B) is a side sectional view of the same figure (A).
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は従来技術１の説明図であ
る。10 (A) to 10 (C) are explanatory diagrams of the prior art 1. FIG.
【図１１】（Ａ）〜（Ｄ）は従来技術２の説明図であ
る。11 (A) to (D) are explanatory diagrams of Conventional Technique 2. FIG.
１ 光ファイバを利用した歪センサ ２ 光ファイバ ２ａ 光源 ２ｂ 受光素子 ３ 曲線部 ４ ハウジング ４ａ 空間 ５ 板バネ １１ 光ファイバを利用した歪センサ １２ 光ファイバ １２ａ 光源 １２ｂ 受光素子 １３ 曲線部 １４ ハウジング １４ａ 固定ローラ １４ｂ 可動ローラ １４ｃ ガイド １５ 圧縮バネ ２１ 光ファイバを利用した歪センサ ２２ 光ファイバ ２２ａ 光源 ２２ｂ 受光素子 ２３ 曲線部 ２４ ハウジング ２４ａ 固定ローラ ２４ｂ 可動ローラ ２４ｃ 回転盤 ２４ｄ 回転中心部 ２５ 捩じりバネ ３１ 変状監視システム ３２ 投光回路 ３３ 受光回路 ３４ 光電アンプ ３５ 測定範囲設定回路 ３６ バッファ回路 ３７ リニアライズ回路 ３８ 警報値設定回路 ３９ コンパレータ回路 ４０ 警報出力回路 ４１ 外部インターフェース回路 ４２ 切替え光スイッチ ４３ ＯＴＤＲ回路 ５１ 傾斜面 ５２ 傾斜面上部 ５３ アンカー ５４ 崩落 ５５ 取り込むかたち ５６ 繰り出すかたち ５７ 損失 ５８ 減少 ５９ 増加 ６１ はらみ ６２ 繰り出すかたち DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Strain sensor using optical fiber 2 Optical fiber 2a Light source 2b Light receiving element 3 Curve part 4 Housing 4a Space 5 Leaf spring 11 Strain sensor using optical fiber 12 Optical fiber 12a Light source 12b Light receiving element 13 Curved part 14 Housing 14a Fixed roller 14b Movable roller 14c Guide 15 Compression spring 21 Strain sensor using optical fiber 22 Optical fiber 22a Light source 22b Light receiving element 23 Curved portion 24 Housing 24a Fixed roller 24b Movable roller 24c Rotating disk 24d Rotation center portion 25 Torsion spring 31 Deformed Monitoring system 32 Light emitting circuit 33 Light receiving circuit 34 Photoelectric amplifier 35 Measurement range setting circuit 36 Buffer circuit 37 Linearize circuit 38 Alarm value setting circuit 39 Comparator circuit 40 Alarm output circuit 41 External interface circuit Shape unwinding second switching optical switch 43 OTDR circuit 51 inclined surface 52 inclined surface top 53 captures the anchor 54 collapse 55 form 56 feeds form 57 loss 58 decreases 59 increases 61 conceive 62
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０８Ｂ 21/10 Ｇ０２Ｂ 6/00 Ｂ (72)発明者 徳渕 健吾 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 長菱制御 システム株式会社内 (72)発明者 山口 憲幸 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 長菱制御 システム株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA65 BB05 CC00 CC14 DD06 FF58 GG12 JJ01 LL02 PP01 SS09 2G086 CC03 DD05 2H038 AA05 BA01 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G08B 21/10 G02B 6/00 B (72) Inventor Kengo Tokubuchi 1-1-1, Akunoura-cho, Nagasaki City, Nagasaki Prefecture Rishi Control System Co., Ltd. (72) Noriyuki Yamaguchi, Inventor 1-1, Akunouramachi, Nagasaki City, Nagasaki Pref. 2H038 AA05 BA01
Claims (6)
を歪み検知箇所で所定の曲率半径を有する曲線部に形成
すると共に、この曲線部を可変自在に弾性支持し、歪み
検知箇所で光ファイバの曲線部の曲率半径が歪みにより
変化して光の透過光量が増減することを利用して歪み検
知箇所の歪みを検知することを特徴とする光ファイバを
利用した歪センサ。1. A part of an optical fiber disposed in a tensioned state is formed into a curved portion having a predetermined radius of curvature at a strain detecting portion, and the curved portion is variably elastically supported at the strain detecting portion. A strain sensor using an optical fiber, wherein a strain at a strain detection point is detected by utilizing a change in a radius of curvature of a curved portion of the optical fiber due to distortion to increase or decrease the amount of transmitted light.
を歪み検知箇所で所定の曲率半径を有する円形の閉ルー
プの曲線部に形成すると共に、この曲線部の内側に円筒
状に巻かれた板バネを取付けて上記曲線部を可変自在に
弾性支持し、歪み検知箇所で光ファイバの曲線部の曲率
半径が歪みにより変化して光の透過光量が増減すること
を利用して歪み検知箇所の歪みを検知することを特徴と
する光ファイバを利用した歪センサ。2. A part of an optical fiber disposed in a tensioned state is formed into a circular closed loop curved portion having a predetermined radius of curvature at a strain detection point, and is wound cylindrically inside the curved portion. The above curve portion is variably elastically supported by attaching a leaf spring, and a distortion detection portion is utilized by utilizing the fact that the curvature radius of the curve portion of the optical fiber changes due to distortion at the strain detection portion and the amount of transmitted light increases or decreases. A strain sensor using an optical fiber, wherein the strain sensor detects a strain of the optical fiber.
を歪み検知箇所で固定ローラ及び可動ローラの協動によ
り所定の曲率半径を有する円弧状の曲線部に形成すると
共に、この曲線部の内側を可動ローラを介して圧縮バネ
で付勢して上記曲線部を可変自在に弾性支持し、歪み検
知箇所で光ファイバの曲線部の曲率半径が歪みにより変
化して光の透過光量が増減することを利用して歪み検知
箇所の歪みを検知することを特徴とする光ファイバを利
用した歪センサ。3. A part of an optical fiber disposed in a tensioned state is formed into an arc-shaped curved portion having a predetermined radius of curvature by cooperation of a fixed roller and a movable roller at a strain detection point, and the curved portion is formed. The inside of the optical fiber is urged by a compression spring via a movable roller to variably and elastically support the above curved portion, and the radius of curvature of the curved portion of the optical fiber changes at the strain detection point due to distortion, thereby increasing or decreasing the amount of transmitted light. A strain sensor using an optical fiber, wherein the strain sensor detects a strain at a strain detecting portion.
を歪み検知箇所で固定ローラ及び可動ローラの協動によ
り所定の曲率半径を有する円弧状の曲線部に形成すると
共に、この曲線部の内側を押圧する可動ローラが取付け
られた回転盤に捩じりバネで回転モーメントを付与して
上記曲線部を可変自在に弾性支持し、歪み検知箇所で光
ファイバの曲線部の曲率半径が歪みにより変化して光の
透過光量が増減することを利用して歪み検知箇所の歪み
を検知することを特徴とする光ファイバを利用した歪セ
ンサ。4. A part of an optical fiber disposed in a tensioned state is formed into an arcuate curved portion having a predetermined radius of curvature by cooperation of a fixed roller and a movable roller at a strain detection point, and the curved portion is formed. A torsion spring is used to apply a rotational moment to a rotating plate on which a movable roller that presses the inside of the optical fiber is attached, variably and elastically support the curved portion, and the radius of curvature of the curved portion of the optical fiber is distorted at the strain detection point. A strain sensor using an optical fiber, wherein the strain is detected at a strain detection location by utilizing the fact that the amount of transmitted light increases or decreases due to the change in the amount of light.
ファイバを利用した歪センサを歪み検知箇所に複数配置
し、上記各歪センサを緊張状態の光ファイバで直列状に
接続すると共に、上記光ファイバの一端を投光回路に接
続し、光ファイバの他端を受光回路に接続し、受光回路
に警報を発する警報出力回路を接続し、歪み検知箇所で
光ファイバの曲線部の曲率半径が歪みにより変化して光
の透過光量が増減することを利用して歪み検知箇所の歪
みを検知して警報を発するようにしたことを特徴とする
変状監視システム。5. A strain sensor using one of the optical fibers according to any one of claims 1 to 4 is arranged at a strain detection location, and the strain sensors are connected in series with a strained optical fiber. At the same time, one end of the optical fiber is connected to a light projecting circuit, the other end of the optical fiber is connected to a light receiving circuit, an alarm output circuit for generating an alarm is connected to the light receiving circuit, and a curved portion of the optical fiber is detected at a distortion detection point. A deformation monitoring system characterized in that a distortion is detected at a distortion detection point by using the fact that the radius of curvature changes due to distortion and the amount of transmitted light increases or decreases, and an alarm is issued.
ファイバを利用した歪センサを歪み検知箇所に複数配置
し、上記各歪センサを緊張状態の光ファイバで直列状に
接続すると共に、上記光ファイバの一端を投光回路に接
続し、光ファイバの他端に切替え光スイッチを介して受
光回路を接続し、受光回路に警報を発する警報出力回路
を接続し、警報出力回路からの警報信号によって切り替
えられる切替え光スイッチを介して光ファイバの他端に
切替え接続され歪み検知箇所の歪み発生位置を特定する
ＯＴＤＲ回路を設け、歪み検知箇所で光ファイバの曲線
部の曲率半径が歪みにより変化して光の透過光量が増減
することを利用して歪み検知箇所の歪みを検知して警報
を発すると共に、上記ＯＴＤＲ回路によって歪み検知箇
所の特定の歪み発生位置を検出するようにしたことを特
徴とする変状監視システム。6. A plurality of strain sensors using any one of the optical fibers according to claim 1 are arranged at a strain detection location, and the strain sensors are connected in series with a strained optical fiber. At the same time, one end of the optical fiber is connected to a light emitting circuit, the other end of the optical fiber is connected to a light receiving circuit via a switching optical switch, an alarm output circuit for issuing an alarm is connected to the light receiving circuit, An OTDR circuit is connected to the other end of the optical fiber via a switching optical switch that is switched by an alarm signal to specify a distortion occurrence position at a distortion detection point, and the curvature radius of the curved portion of the optical fiber at the distortion detection point is distorted. The OTDR circuit generates a specific distortion at the distortion detection point while detecting the distortion at the distortion detection point using the fact that the transmitted light quantity of the light increases and decreases due to the change in the temperature, and issues an alarm. A deformation monitoring system characterized by detecting a position.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10715999A JP3403355B2 (en) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | Strain sensor using optical fiber |
Applications Claiming Priority (1)
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