JP2000356568A - 光ファイバ引張試験による光ファイバひずみセンサ較正装置 - Google Patents
光ファイバ引張試験による光ファイバひずみセンサ較正装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 標点区間が１ｍ以上の光ファイバの温度制御
を行いながら、光ファイバの光学的特性と機械的特性を
同時に測定し、光ファイバの較正を行う。 【解決手段】 光ファイバの変位測定のための部材によ
って光ファイバにかかる初期荷重を除去する初期荷重除
去装置と、初期荷重が除去された光ファイバに対して、
負荷重錘により荷重を負荷する荷重負荷装置と、光ファ
イバの標定区間の上部および下部の変位を非接触で測定
し、両者の差から標定区間の長さの変化を測定する変位
測定装置と、光ファイバの標定区間の温度を一定に保持
する温度制御手段とを備える。
を行いながら、光ファイバの光学的特性と機械的特性を
同時に測定し、光ファイバの較正を行う。 【解決手段】 光ファイバの変位測定のための部材によ
って光ファイバにかかる初期荷重を除去する初期荷重除
去装置と、初期荷重が除去された光ファイバに対して、
負荷重錘により荷重を負荷する荷重負荷装置と、光ファ
イバの標定区間の上部および下部の変位を非接触で測定
し、両者の差から標定区間の長さの変化を測定する変位
測定装置と、光ファイバの標定区間の温度を一定に保持
する温度制御手段とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの伸縮
によるひずみを光学的に測定する「光ファイバひずみセ
ンサ」の較正に用いる装置に関する。
によるひずみを光学的に測定する「光ファイバひずみセ
ンサ」の較正に用いる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、光ファイバをひずみセンサとして
用いる技術の研究・開発が進められている。その中で、
例えばブリルアン後方散乱光を利用したひずみ計測技術
（特願平４−３６７５１）は、光ファイバの片端から光
パルス信号を入力したときに、光ファイバの各位置で生
じる散乱光の特性の変化、すなわち光学的特性の変化量
（周波数変化等）から光ファイバに生じた機械的特性の
変化量（温度やひずみ量等）を求め、散乱光が戻ってく
るのに要する時間からその発生位置を測定するものであ
る。
用いる技術の研究・開発が進められている。その中で、
例えばブリルアン後方散乱光を利用したひずみ計測技術
（特願平４−３６７５１）は、光ファイバの片端から光
パルス信号を入力したときに、光ファイバの各位置で生
じる散乱光の特性の変化、すなわち光学的特性の変化量
（周波数変化等）から光ファイバに生じた機械的特性の
変化量（温度やひずみ量等）を求め、散乱光が戻ってく
るのに要する時間からその発生位置を測定するものであ
る。
【０００３】ひずみセンサとして用いられる光ファイバ
は、光を伝送するガラス媒体と、それを保護するための
被覆から構成されており、実際には通信用の光ファイバ
を流用する場合と、センサ用の光ファイバを利用する場
合がある。
は、光を伝送するガラス媒体と、それを保護するための
被覆から構成されており、実際には通信用の光ファイバ
を流用する場合と、センサ用の光ファイバを利用する場
合がある。
【０００４】通信用光ファイバは、被覆構造から、紫外
線硬化型樹脂で被覆された光ファイバ素線、ナイロン系
樹脂で被覆された光ファイバ心線、光ファイバ心線をさ
らに繊維と被覆で保護した光ファイバコードの３種類に
大別される。これら通信用光ファイバの機械的特性を測
る方法として、通信媒体としての光ファイバを対象とす
る「光ファイバ機械特性試験法（ＪＩＳ Ｃ６８２
１）」が規定されている。ここでは、光ファイバ素線お
よび光ファイバ心線について、光ファイバ全長に張力を
加え、傷による弱い部分をあらかじめ切断することによ
り除去し、強度を保証するためのスクリーニング試験は
定められているものの、引張試験に関する規定は定めら
れていない。光ファイバコードは、スクリーニング試験
を経た光ファイバ心線をさらに繊維と被覆で保護して製
造したものについて、長さが 500ｍｍ以上の試験片の両
端を適切な樹脂で固定し、これに一定の張力を５分間与
え、試験後の導通状態を確認する。これらの試験は本
来、光ファイバが一定の強度をもつか否かを調べる試験
であり、そのひずみやヤング率などの機械的特性を調べ
るものではない。
線硬化型樹脂で被覆された光ファイバ素線、ナイロン系
樹脂で被覆された光ファイバ心線、光ファイバ心線をさ
らに繊維と被覆で保護した光ファイバコードの３種類に
大別される。これら通信用光ファイバの機械的特性を測
る方法として、通信媒体としての光ファイバを対象とす
る「光ファイバ機械特性試験法（ＪＩＳ Ｃ６８２
１）」が規定されている。ここでは、光ファイバ素線お
よび光ファイバ心線について、光ファイバ全長に張力を
加え、傷による弱い部分をあらかじめ切断することによ
り除去し、強度を保証するためのスクリーニング試験は
定められているものの、引張試験に関する規定は定めら
れていない。光ファイバコードは、スクリーニング試験
を経た光ファイバ心線をさらに繊維と被覆で保護して製
造したものについて、長さが 500ｍｍ以上の試験片の両
端を適切な樹脂で固定し、これに一定の張力を５分間与
え、試験後の導通状態を確認する。これらの試験は本
来、光ファイバが一定の強度をもつか否かを調べる試験
であり、そのひずみやヤング率などの機械的特性を調べ
るものではない。
【０００５】そこで、センサ用に流用する光ファイバ素
線や光ファイバ心線、あるいはセンサ用の光ファイバの
機械的特性を求める方法としては、標点区間が通常数ｃ
ｍ〜数10ｃｍ程度の試験片を用いて行う試験が提案され
ている。この試験は、温度制御された環境で、光ファイ
バの被覆あるいは光ファイバガラスの両端を引張試験用
治具に樹脂等で固定し、この引張試験用治具を引っ張る
ことによって行う（参考文献：Taylor,"In situ mechan
ical measurements of optical fiber coatings", Con
f. on Optical Fiber Communication, Technical Dires
t MG-5, San Diego, CA, 1995) 。
線や光ファイバ心線、あるいはセンサ用の光ファイバの
機械的特性を求める方法としては、標点区間が通常数ｃ
ｍ〜数10ｃｍ程度の試験片を用いて行う試験が提案され
ている。この試験は、温度制御された環境で、光ファイ
バの被覆あるいは光ファイバガラスの両端を引張試験用
治具に樹脂等で固定し、この引張試験用治具を引っ張る
ことによって行う（参考文献：Taylor,"In situ mechan
ical measurements of optical fiber coatings", Con
f. on Optical Fiber Communication, Technical Dires
t MG-5, San Diego, CA, 1995) 。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ひずみセンサとして使
用する光ファイバは、ガラスに含まれる成分や製造過程
の違いにより、光ファイバごとに光学的特性にばらつき
がある。そのため、光ファイバをセンサとして用いるひ
ずみ計測技術では、精度を向上させるために光ファイバ
ごとの較正が必要になる。較正は、光ファイバのひずみ
（伸び）について、外部から例えば物差しで測る機械的
特性測定値と、ファイバに入力した光パルスの後方散乱
光から測る光学的特性測定値を一致させることにより行
う。
用する光ファイバは、ガラスに含まれる成分や製造過程
の違いにより、光ファイバごとに光学的特性にばらつき
がある。そのため、光ファイバをセンサとして用いるひ
ずみ計測技術では、精度を向上させるために光ファイバ
ごとの較正が必要になる。較正は、光ファイバのひずみ
（伸び）について、外部から例えば物差しで測る機械的
特性測定値と、ファイバに入力した光パルスの後方散乱
光から測る光学的特性測定値を一致させることにより行
う。
【０００７】ここで、光パルスを用いたひずみ計測技術
の距離分解能は光パルス幅に依存し、現在の技術レベル
では約１ｍが限界である。よって、較正を行うには、標
点区間が１ｍ以上の光ファイバについて光学的特性と機
械的特性を同時に測定する必要がある。したがって、上
述した標点区間が数ｃｍ〜数10ｃｍ程度の試験片を用い
て行う試験法では、光ファイバの較正を正確に行うこと
ができなかった。
の距離分解能は光パルス幅に依存し、現在の技術レベル
では約１ｍが限界である。よって、較正を行うには、標
点区間が１ｍ以上の光ファイバについて光学的特性と機
械的特性を同時に測定する必要がある。したがって、上
述した標点区間が数ｃｍ〜数10ｃｍ程度の試験片を用い
て行う試験法では、光ファイバの較正を正確に行うこと
ができなかった。
【０００８】また、光ファイバの光学的特性と機械的特
性は温度の影響を受けるために、温度の制御を行う必要
がある。しかし、引張試験機本体を恒温槽などに入れる
と、計測器自体が温度の影響を受けてしまい、測定結果
に影響を与えてしまう。
性は温度の影響を受けるために、温度の制御を行う必要
がある。しかし、引張試験機本体を恒温槽などに入れる
と、計測器自体が温度の影響を受けてしまい、測定結果
に影響を与えてしまう。
【０００９】また、光ファイバは 500ｋｇｆ／ｍｍ2 程
度の引張強度をもつが、荷重が負荷されると通常２〜３
％、最大で７％程度の伸びが生ずる。そのため、測定用
に光ファイバに取り付ける引張試験用治具の重量は、ひ
ずみセンサ較正作業に無視できない影響を与えるおそれ
がある。
度の引張強度をもつが、荷重が負荷されると通常２〜３
％、最大で７％程度の伸びが生ずる。そのため、測定用
に光ファイバに取り付ける引張試験用治具の重量は、ひ
ずみセンサ較正作業に無視できない影響を与えるおそれ
がある。
【００１０】本発明は、このような課題を解決するもの
であり、標点区間が１ｍ以上の光ファイバの温度制御を
行いながら、光ファイバの光学的特性と機械的特性を同
時に測定し、光ファイバの較正を行うことができる光フ
ァイバ引張試験による光ファイバひずみセンサ較正装置
を提供することを目的とする。
であり、標点区間が１ｍ以上の光ファイバの温度制御を
行いながら、光ファイバの光学的特性と機械的特性を同
時に測定し、光ファイバの較正を行うことができる光フ
ァイバ引張試験による光ファイバひずみセンサ較正装置
を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバの
変位測定のための部材によって光ファイバにかかる初期
荷重を除去する初期荷重除去装置と、初期荷重が除去さ
れた光ファイバに対して、負荷重錘により荷重を負荷す
る荷重負荷装置と、光ファイバの標定区間の上部および
下部の変位を非接触で測定し、両者の差から標定区間の
長さの変化を測定する変位測定装置と、光ファイバの標
定区間の温度を一定に保持する温度制御手段とを備え
る。
変位測定のための部材によって光ファイバにかかる初期
荷重を除去する初期荷重除去装置と、初期荷重が除去さ
れた光ファイバに対して、負荷重錘により荷重を負荷す
る荷重負荷装置と、光ファイバの標定区間の上部および
下部の変位を非接触で測定し、両者の差から標定区間の
長さの変化を測定する変位測定装置と、光ファイバの標
定区間の温度を一定に保持する温度制御手段とを備え
る。
【００１２】本発明装置では、対象となる光ファイバに
負荷重錘を直接負荷し、光ファイバの標定区間の変位を
測定する構成であるが、光ファイバに負荷重錘を取り付
けたり変位を測定するための部材が取り付けられ、それ
による初期荷重がかかる。そこで、てこ部材を用いて初
期荷重による負荷と逆向きの負荷を光ファイバに与える
ことにより、初期荷重を除去する。本発明装置では、さ
らにてこ部材の支点となる支点部材について、光ファイ
バの伸びに応じて上下位置が変動するように設定する。
これにより、光ファイバが負荷重錘の負荷により伸びた
場合でも、てこ部材の支点が変化して初期荷重を０にす
ることができる。
負荷重錘を直接負荷し、光ファイバの標定区間の変位を
測定する構成であるが、光ファイバに負荷重錘を取り付
けたり変位を測定するための部材が取り付けられ、それ
による初期荷重がかかる。そこで、てこ部材を用いて初
期荷重による負荷と逆向きの負荷を光ファイバに与える
ことにより、初期荷重を除去する。本発明装置では、さ
らにてこ部材の支点となる支点部材について、光ファイ
バの伸びに応じて上下位置が変動するように設定する。
これにより、光ファイバが負荷重錘の負荷により伸びた
場合でも、てこ部材の支点が変化して初期荷重を０にす
ることができる。
【００１３】また、本発明装置では、光ファイバの標定
区間の上部および下部の変位を非接触で測定することに
より、両者の差から標定区間の長さの変化を正確に測定
することができる。
区間の上部および下部の変位を非接触で測定することに
より、両者の差から標定区間の長さの変化を正確に測定
することができる。
【００１４】また、本発明装置の温度制御では、測定対
象の光ファイバおよびその周囲の空間を恒温槽で囲むこ
とにより行う。この恒温槽は、二重筒構造の外側と内側
の筒間を縦方向に区分した複数の恒温セルからなってお
り、温度制御装置と各恒温セルとの間で所定温度の空気
を循環させる。このように複数の恒温セルからなり、か
つ循環する空気が光ファイバに直接当たらない構成とす
ることにより、長尺の光ファイバについても効率よく安
定した温度制御が可能となる。
象の光ファイバおよびその周囲の空間を恒温槽で囲むこ
とにより行う。この恒温槽は、二重筒構造の外側と内側
の筒間を縦方向に区分した複数の恒温セルからなってお
り、温度制御装置と各恒温セルとの間で所定温度の空気
を循環させる。このように複数の恒温セルからなり、か
つ循環する空気が光ファイバに直接当たらない構成とす
ることにより、長尺の光ファイバについても効率よく安
定した温度制御が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明装置の基本構成を
示す。図において、測定対象の光ファイバｆの上端はフ
レーム１に固定され、その下端に荷重負荷装置３によっ
て負荷重錘が負荷される。また、光ファイバｆにかかる
初期荷重は、初期荷重除去装置４により除去される。光
ファイバｆは荷重が負荷されると伸びるが、このとき光
ファイバｆの上部と下部の一定区間を標定区間とし、こ
の標定区間の変化を上下に設けた変位測定装置２により
測定し、光ファイバｆのひずみ（伸び）を求める。光フ
ァイバｆの標点区間は恒温槽６により覆われ、温度制御
装置５で任意に設定された一定温度の空気を恒温槽６に
循環させることにより、光ファイバｆの標点区間付近の
温度制御を行う。光ファイバｆの一端には、光学的特性
測定装置７が接続される。
示す。図において、測定対象の光ファイバｆの上端はフ
レーム１に固定され、その下端に荷重負荷装置３によっ
て負荷重錘が負荷される。また、光ファイバｆにかかる
初期荷重は、初期荷重除去装置４により除去される。光
ファイバｆは荷重が負荷されると伸びるが、このとき光
ファイバｆの上部と下部の一定区間を標定区間とし、こ
の標定区間の変化を上下に設けた変位測定装置２により
測定し、光ファイバｆのひずみ（伸び）を求める。光フ
ァイバｆの標点区間は恒温槽６により覆われ、温度制御
装置５で任意に設定された一定温度の空気を恒温槽６に
循環させることにより、光ファイバｆの標点区間付近の
温度制御を行う。光ファイバｆの一端には、光学的特性
測定装置７が接続される。
【００１６】図２は、本発明装置のフレーム１、変位測
定装置２、荷重負荷装置３、初期荷重除去装置４の実施
例構成を示す。図において、フレーム１は、フレーム本
体１１と、光ファイバｆをフレーム本体１１に吊り下げ
固定するための上部固定チャック１２により構成され
る。
定装置２、荷重負荷装置３、初期荷重除去装置４の実施
例構成を示す。図において、フレーム１は、フレーム本
体１１と、光ファイバｆをフレーム本体１１に吊り下げ
固定するための上部固定チャック１２により構成され
る。
【００１７】変位測定装置２は、上部固定チャック１２
によりフレーム本体１１に固定された光ファイバｆの標
点区間の両端にあらかじめ取り付けた上部変位検出用チ
ャック２１および下部変位検出用チャック２２と、それ
ぞれの変位を検出する上部変位検出器２３および下部変
位検出器２４により構成される。
によりフレーム本体１１に固定された光ファイバｆの標
点区間の両端にあらかじめ取り付けた上部変位検出用チ
ャック２１および下部変位検出用チャック２２と、それ
ぞれの変位を検出する上部変位検出器２３および下部変
位検出器２４により構成される。
【００１８】荷重負荷装置３は、負荷重錘支持棒３１
と、それを光ファイバｆの下端に取り付けるための取り
付けチャック３２と、複数の円盤状の負荷重錘３３と、
負荷重錘調節器３４と、光ファイバｆの負荷荷重を測定
するロードセル３５により構成される。負荷重錘調節器
３４は、負荷重錘３３を把持するハンドル部と、フレー
ム本体１１に沿って上下する昇降部により構成され、負
荷重錘支持棒３１のテーパ部に円盤状の負荷重錘３３を
１枚ずつ積み重ね、光ファイバｆに与える荷重負荷を調
整する構成である。
と、それを光ファイバｆの下端に取り付けるための取り
付けチャック３２と、複数の円盤状の負荷重錘３３と、
負荷重錘調節器３４と、光ファイバｆの負荷荷重を測定
するロードセル３５により構成される。負荷重錘調節器
３４は、負荷重錘３３を把持するハンドル部と、フレー
ム本体１１に沿って上下する昇降部により構成され、負
荷重錘支持棒３１のテーパ部に円盤状の負荷重錘３３を
１枚ずつ積み重ね、光ファイバｆに与える荷重負荷を調
整する構成である。
【００１９】初期荷重除去装置４は、光ファイバｆに取
り付けられた上部変位検出用チャック２１、下部変位検
出用チャック２２、負荷重錘支持棒３１および取り付け
チャック３２により、光ファイバｆにかかる初期荷重を
除去するものであり、てこ部材を構成する小型負荷レバ
ー４１および小型負荷重錘４２と、支点部材を構成する
負荷重錘支持棒変位検出器４３および小型負荷重錘制御
装置４４からなる。光ファイバｆの伸びに対応する負荷
重錘支持棒３１の変位を負荷重錘支持棒変位検出器４３
により検出し、それに応じて小型負荷レバー４１の支点
となる小型負荷重錘制御装置４４を移動させ、小型負荷
レバー４１に取り付けた小型負荷重錘４２により、負荷
重錘支持棒３１に対して初期荷重に相当する逆向きの荷
重を与える構成である。
り付けられた上部変位検出用チャック２１、下部変位検
出用チャック２２、負荷重錘支持棒３１および取り付け
チャック３２により、光ファイバｆにかかる初期荷重を
除去するものであり、てこ部材を構成する小型負荷レバ
ー４１および小型負荷重錘４２と、支点部材を構成する
負荷重錘支持棒変位検出器４３および小型負荷重錘制御
装置４４からなる。光ファイバｆの伸びに対応する負荷
重錘支持棒３１の変位を負荷重錘支持棒変位検出器４３
により検出し、それに応じて小型負荷レバー４１の支点
となる小型負荷重錘制御装置４４を移動させ、小型負荷
レバー４１に取り付けた小型負荷重錘４２により、負荷
重錘支持棒３１に対して初期荷重に相当する逆向きの荷
重を与える構成である。
【００２０】図３は、本発明装置の恒温槽６の実施例構
成を示す。図において、恒温槽６は、二重筒構造の外側
と内側の筒間を縦方向に複数に区分した恒温セル６１ａ
〜６１ｄにより構成され、各恒温セルと温度制御装置５
との間で所定温度の空気を循環させる構造になってい
る。上部変位検出用チャック２１と下部変位検出用チャ
ック２２とにより設定される光ファイバｆの標定区間
は、各恒温セルの内側の筒の中に配置され、各恒温セル
を循環する空気が直接光ファイバｆに当たらないように
なっている。すなわち、恒温セルの内側の筒が風除け筒
の役割を果している。
成を示す。図において、恒温槽６は、二重筒構造の外側
と内側の筒間を縦方向に複数に区分した恒温セル６１ａ
〜６１ｄにより構成され、各恒温セルと温度制御装置５
との間で所定温度の空気を循環させる構造になってい
る。上部変位検出用チャック２１と下部変位検出用チャ
ック２２とにより設定される光ファイバｆの標定区間
は、各恒温セルの内側の筒の中に配置され、各恒温セル
を循環する空気が直接光ファイバｆに当たらないように
なっている。すなわち、恒温セルの内側の筒が風除け筒
の役割を果している。
【００２１】各恒温セル６１ａ〜６１ｄ内の温度は各恒
温セル内に取り付けた温度モニタ６２ａ〜６２ｄにより
測定され、温度制御装置５で送出空気の温度を制御する
ことにより、光ファイバｆとその周囲の温度が間接的に
制御される。このように、恒温槽６を複数のセルに分け
ることにより、長尺な光ファイバに対しても効率的な温
度制御を行うことができる。なお、恒温セル内に配置さ
れた光ファイバｆの変位は、各恒温セルに設けたガラス
窓を介して上部変位検出器２３および下部変位検出器２
４により測定される。
温セル内に取り付けた温度モニタ６２ａ〜６２ｄにより
測定され、温度制御装置５で送出空気の温度を制御する
ことにより、光ファイバｆとその周囲の温度が間接的に
制御される。このように、恒温槽６を複数のセルに分け
ることにより、長尺な光ファイバに対しても効率的な温
度制御を行うことができる。なお、恒温セル内に配置さ
れた光ファイバｆの変位は、各恒温セルに設けたガラス
窓を介して上部変位検出器２３および下部変位検出器２
４により測定される。
【００２２】以下、図１〜図３および図４に示すフロー
チャートを参照し、本発明装置により光ファイバｆの引
張試験を行う際の動作について説明する。まず、光ファ
イバｆをフレーム１内に設置する（Ｓ１）。これは、光
ファイバｆの標点区間の両端に上部変位検出用チャック
２１と下部変位検出用チャック２２を取り付け、光ファ
イバｆの上端を上部固定チャック１２を用いてフレーム
本体１１に吊り下げ固定し、その下端に取り付けチャッ
ク３２を介して負荷重錘支持棒３１を取り付ける。
チャートを参照し、本発明装置により光ファイバｆの引
張試験を行う際の動作について説明する。まず、光ファ
イバｆをフレーム１内に設置する（Ｓ１）。これは、光
ファイバｆの標点区間の両端に上部変位検出用チャック
２１と下部変位検出用チャック２２を取り付け、光ファ
イバｆの上端を上部固定チャック１２を用いてフレーム
本体１１に吊り下げ固定し、その下端に取り付けチャッ
ク３２を介して負荷重錘支持棒３１を取り付ける。
【００２３】次に、光ファイバｆに負荷される初期荷重
を初期荷重除去装置４により除去する（Ｓ２）。これ
は、小型負荷重錘制御装置４４を支点とする小型負荷レ
バー４１の一端を負荷重錘支持棒３１に固定し、他端に
小型負荷重錘４２を取り付ける。このとき、小型負荷重
錘４２の重さは、光ファイバｆの負荷荷重を測定するた
めに上部固定チャック１２に取り付けたロードセル３５
の示す値が０となるように調整する。本引張試験では、
初期荷重を常に０とする必要があるが、光ファイバｆに
負荷される荷重により光ファイバｆが伸び縮みする。そ
こで、負荷重錘支持棒３１の変位を負荷重錘支持棒変位
検出器４３により測定し、その変位分だけ支点となる小
型負荷重錘制御装置４４を上下移動させることにより、
初期荷重を常に０に保つ。
を初期荷重除去装置４により除去する（Ｓ２）。これ
は、小型負荷重錘制御装置４４を支点とする小型負荷レ
バー４１の一端を負荷重錘支持棒３１に固定し、他端に
小型負荷重錘４２を取り付ける。このとき、小型負荷重
錘４２の重さは、光ファイバｆの負荷荷重を測定するた
めに上部固定チャック１２に取り付けたロードセル３５
の示す値が０となるように調整する。本引張試験では、
初期荷重を常に０とする必要があるが、光ファイバｆに
負荷される荷重により光ファイバｆが伸び縮みする。そ
こで、負荷重錘支持棒３１の変位を負荷重錘支持棒変位
検出器４３により測定し、その変位分だけ支点となる小
型負荷重錘制御装置４４を上下移動させることにより、
初期荷重を常に０に保つ。
【００２４】次に、光ファイバｆおよびその周辺の空間
の温度制御を行う（Ｓ３）。観音開き構造の恒温セル６
１ａ〜６１ｄを開き、その内側の筒の中に上部変位検出
用チャック２１と下部変位検出用チャック２２を取り付
けた光ファイバｆを設置し、恒温セルを閉じる。そし
て、温度制御装置５から各恒温セル内に所定温度の空気
を循環させることにより、光ファイバｆとその周囲の温
度を間接的に制御する。
の温度制御を行う（Ｓ３）。観音開き構造の恒温セル６
１ａ〜６１ｄを開き、その内側の筒の中に上部変位検出
用チャック２１と下部変位検出用チャック２２を取り付
けた光ファイバｆを設置し、恒温セルを閉じる。そし
て、温度制御装置５から各恒温セル内に所定温度の空気
を循環させることにより、光ファイバｆとその周囲の温
度を間接的に制御する。
【００２５】温度制御装置５により制御された一例とし
て、室温が20℃のときに、各恒温セル内の設定温度を70
℃と−20℃としたときの温度分布の測定結果を表１に示
す。
て、室温が20℃のときに、各恒温セル内の設定温度を70
℃と−20℃としたときの温度分布の測定結果を表１に示
す。
【００２６】
【表１】 ここに示すように、光ファイバｆの標定区間に設置され
た温度センサ６２ａ〜６２ｄにより測定した温度のずれ
は２度以内であり、恒温槽を複数の恒温セルに分割した
ことにより温度ムラが最小限に抑えられていることがわ
かる。
た温度センサ６２ａ〜６２ｄにより測定した温度のずれ
は２度以内であり、恒温槽を複数の恒温セルに分割した
ことにより温度ムラが最小限に抑えられていることがわ
かる。
【００２７】次に、光ファイバｆに対して負荷重錘３３
により荷重負荷を与え（Ｓ４）、光ファイバｆの標点区
間に生じた変位（光ファイバｆの伸び）を測定する（Ｓ
５）。まず、上部変位検出器２３および下部変位検出器
２４により、上部変位検出用チャック２１および下部変
位検出用チャック２２の変位をそれぞれ測定し、その差
分から光ファイバｆの標点区間の変位を測定する。そし
て、この変位を標定区間の長さで割ると、光ファイバｆ
に生じたひずみが求まる。本装置を用いた実験では、標
定区間の長さは３ｍ±１ｍｍであり、変位測定装置２の
計測精度は±５μｍである。このときのひずみの測定誤
差は、約± 1.7×10-6である。一方、ブリルアン散乱光
を利用した光学的特性測定装置７により観測されるひず
みの計測精度は約±５×10-6であり、本装置はブリルア
ン散乱光を利用した光ファイバひずみセンサの較正装置
として十分な性能をもつ。
により荷重負荷を与え（Ｓ４）、光ファイバｆの標点区
間に生じた変位（光ファイバｆの伸び）を測定する（Ｓ
５）。まず、上部変位検出器２３および下部変位検出器
２４により、上部変位検出用チャック２１および下部変
位検出用チャック２２の変位をそれぞれ測定し、その差
分から光ファイバｆの標点区間の変位を測定する。そし
て、この変位を標定区間の長さで割ると、光ファイバｆ
に生じたひずみが求まる。本装置を用いた実験では、標
定区間の長さは３ｍ±１ｍｍであり、変位測定装置２の
計測精度は±５μｍである。このときのひずみの測定誤
差は、約± 1.7×10-6である。一方、ブリルアン散乱光
を利用した光学的特性測定装置７により観測されるひず
みの計測精度は約±５×10-6であり、本装置はブリルア
ン散乱光を利用した光ファイバひずみセンサの較正装置
として十分な性能をもつ。
【００２８】ここで、各恒温セルの温度を20℃に設定し
たときの光ファイバｆの応力ひずみ分布を図５に示す。
図において、■は本装置による測定値、●はブリルアン
散乱光を利用した光学的特性測定装置７による測定値を
示す。本装置では、光ファイバｆおよびその周囲の温度
を制御しながら、光ファイバｆに生じた変位量を機械的
特性および光学的特性の２つを用いて同時に測定するこ
とにより、光学的特性測定装置７の較正を行うことがで
きることがわかる。
たときの光ファイバｆの応力ひずみ分布を図５に示す。
図において、■は本装置による測定値、●はブリルアン
散乱光を利用した光学的特性測定装置７による測定値を
示す。本装置では、光ファイバｆおよびその周囲の温度
を制御しながら、光ファイバｆに生じた変位量を機械的
特性および光学的特性の２つを用いて同時に測定するこ
とにより、光学的特性測定装置７の較正を行うことがで
きることがわかる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ファイ
バ引張試験による光ファイバひずみセンサ較正装置で
は、次のような効果が得られる。
バ引張試験による光ファイバひずみセンサ較正装置で
は、次のような効果が得られる。
【００３０】(1) 光ファイバにかかる初期荷重を除去し
た後に光ファイバに荷重を直接負荷することにより、そ
の機械的特性と光学的特性を同時かつ正確に測定するこ
とができる。
た後に光ファイバに荷重を直接負荷することにより、そ
の機械的特性と光学的特性を同時かつ正確に測定するこ
とができる。
【００３１】(2) 複数に分割された構造をもつ恒温槽を
用いることにより、光ファイバの標定区間が長くなって
も効率よく安定した温度制御を行うことができる。
用いることにより、光ファイバの標定区間が長くなって
も効率よく安定した温度制御を行うことができる。
【図１】本発明装置の基本構成を示す図。
【図２】本発明装置のフレーム１、変位測定装置２、荷
重負荷装置３、初期荷重除去装置４の実施例構成を示す
図。
重負荷装置３、初期荷重除去装置４の実施例構成を示す
図。
【図３】本発明装置の恒温槽６の実施例構成を示す図。
【図４】本発明装置の動作手順を示すフローチャート。
【図５】本発明装置による光ファイバに生じたひずみの
測定結果を示す図。
測定結果を示す図。
ｆ 光ファイバ １ フレーム ２ 変位測定装置 ３ 荷重負荷装置 ４ 初期荷重除去装置 ５ 温度制御装置 ６ 恒温槽 ７ 光学的特性測定装置 １１ フレーム本体 １２ 上部固定チャック ２１ 上部変位検出用チャック ２２ 下部変位検出用チャック ２３ 上部変位検出器 ２４ 下部変位検出器 ３１ 負荷重錘支持棒 ３２ 取り付けチャック ３３ 負荷重錘 ３４ 負荷重錘調節器 ３５ ロードセル ４１ 小型負荷レバー ４２ 小型負荷重錘 ４３ 負荷重錘支持棒変位検出器 ４４ 小型負荷重錘制御装置 ６１ａ〜６１ｄ 恒温セル ６２ａ〜６２ｄ 温度モニタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西畑 三樹男 千葉県八千代市大和田新田601−36 日本 ベルパーツ株式会社内 (72)発明者 荒瀬 昇 神奈川県厚木市鳶尾五丁目４番28号 有限 会社テストロニクス内 (72)発明者 國峯 辰雄 千葉県八千代市大和田新田601−36 日本 ベルパーツ株式会社内 (72)発明者 吉岡 慎一 千葉県八千代市大和田新田601−36 日本 ベルパーツ株式会社内 Ｆターム(参考） 2G061 AA01 AB01 AC03 AC04 CA05 CA16 EA02 EA04 EB07 EC06
Claims (3)
- 【請求項１】 光ファイバに荷重を負荷したときの長さ
の変化を基準に、光学的特性測定により得られた光ファ
イバのひずみを較正する光ファイバ引張試験による光フ
ァイバひずみセンサ較正装置において、 前記光ファイバの変位測定のための部材によって光ファ
イバにかかる初期荷重を除去する初期荷重除去装置と、 前記初期荷重が除去された光ファイバに対して、負荷重
錘により荷重を負荷する荷重負荷装置と、 前記光ファイバの標定区間の上部および下部の変位を非
接触で測定し、両者の差から標定区間の長さの変化を測
定する変位測定装置と、 前記光ファイバの標定区間の温度を一定に保持する温度
制御手段とを備えたことを特徴とする光ファイバ引張試
験による光ファイバひずみセンサ較正装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光ファイバ引張試験に
よる光ファイバひずみセンサ較正装置において、 前記初期荷重除去装置は、前記光ファイバの伸びに応じ
て上下位置が変動する支点部材と、前記支点部材を支点
として一端に取り付けた小型負荷重錘により前記光ファ
イバの下端部を持ち上げるてこ部材とにより構成された
ことを特徴とする光ファイバ引張試験による光ファイバ
ひずみセンサ較正装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の光ファイバ引張試験に
よる光ファイバひずみセンサ較正装置において、 前記温度制御手段は、二重筒構造の外側と内側の筒間を
縦方向に区分した複数の恒温セルと、前記各恒温セルに
所定温度の空気を循環させる温度制御装置とにより構成
され、前記恒温セルの内側の筒の中に前記光ファイバを
配置し、前記各恒温セル内を循環する空気が前記光ファ
イバに直接あたらない構造であることを特徴とする光フ
ァイバ引張試験による光ファイバひずみセンサ較正装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16683999A JP4002367B2 (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | 光ファイバ引張試験による光ファイバひずみセンサ較正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16683999A JP4002367B2 (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | 光ファイバ引張試験による光ファイバひずみセンサ較正装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000356568A true JP2000356568A (ja) | 2000-12-26 |
| JP4002367B2 JP4002367B2 (ja) | 2007-10-31 |
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ID=15838620
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16683999A Expired - Fee Related JP4002367B2 (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | 光ファイバ引張試験による光ファイバひずみセンサ較正装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4002367B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104089740A (zh) * | 2014-08-01 | 2014-10-08 | 昆山市创新科技检测仪器有限公司 | 一种自动加载砝码装置 |
| CN107941163A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-04-20 | 中国地质大学（武汉） | 一种全分布式光纤应变系数标定装置及方法 |
| CN111578977A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-08-25 | 西北大学 | 光纤光栅传感器多功能测试装置及方法 |
| CN111735714A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-10-02 | 西北工业大学 | 一种基于光纤的高温全应力-应变曲线测试方法及装置 |
| CN113532500A (zh) * | 2021-08-17 | 2021-10-22 | 北京卫星环境工程研究所 | 布里渊传感光纤温度系数和应变系数的标定系统及方法 |
| CN113820208A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-12-21 | 苏州天孚光通信股份有限公司 | 一种光纤拉伸性能测试装置及其使用方法 |
| CN116380417A (zh) * | 2023-04-18 | 2023-07-04 | 中国长江三峡集团有限公司 | 风电机组叶片分布式光纤监测系统的参数标定装置及方法 |
| CN117288112A (zh) * | 2023-08-23 | 2023-12-26 | 大连理工大学 | 一种分布式光纤和光纤光栅应变系数标定装置及方法 |
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-
1999
- 1999-06-14 JP JP16683999A patent/JP4002367B2/ja not_active Expired - Fee Related
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