JP2001021384A - 光ファイバセンサによる剥離検出方法 - Google Patents
光ファイバセンサによる剥離検出方法Info
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- JP2001021384A JP2001021384A JP11193547A JP19354799A JP2001021384A JP 2001021384 A JP2001021384 A JP 2001021384A JP 11193547 A JP11193547 A JP 11193547A JP 19354799 A JP19354799 A JP 19354799A JP 2001021384 A JP2001021384 A JP 2001021384A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 剥離の有無およびその発生位置を適確に検出
することができる光ファイバセンサによる剥離検出方法
を提供する。 【解決手段】 各部材７１，７２に光ファイバセンサ１
１，１２をそれぞれ固定し、各光ファイバセンサ１１，
１２に対して光ファイバひずみ測定装置６１，６２から
光パルスを入力し、この光パルスに対して各光ファイバ
センサで生じる散乱光の光学的特性の変化から各光ファ
イバセンサに生じるひずみおよび散乱光の戻り時間を光
ファイバひずみ測定装置６１，６２で測定し、この測定
したひずみの差および散乱光の戻り時間に基づいて各部
材の接着面における剥離の発生および発生位置を検出す
る。
することができる光ファイバセンサによる剥離検出方法
を提供する。 【解決手段】 各部材７１，７２に光ファイバセンサ１
１，１２をそれぞれ固定し、各光ファイバセンサ１１，
１２に対して光ファイバひずみ測定装置６１，６２から
光パルスを入力し、この光パルスに対して各光ファイバ
センサで生じる散乱光の光学的特性の変化から各光ファ
イバセンサに生じるひずみおよび散乱光の戻り時間を光
ファイバひずみ測定装置６１，６２で測定し、この測定
したひずみの差および散乱光の戻り時間に基づいて各部
材の接着面における剥離の発生および発生位置を検出す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、接着剤で接着され
た複数の部材からなる測定対象や複合材料の接着面にお
ける層間剥離を光ファイバセンサによって検出する光フ
ァイバセンサによる剥離検出方法に関する。
た複数の部材からなる測定対象や複合材料の接着面にお
ける層間剥離を光ファイバセンサによって検出する光フ
ァイバセンサによる剥離検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】軽量な心材をヤング率の高い表面材で挟
んだサンドイッチ構造を持つ複合材料は、丈夫で温度変
化にも耐えられることから、近年、船舶・航空機・土木
・建築などの構造物を構成する部材として使用されてい
る。ところが、心材と表面材または部材同士は、樹脂な
どで接着される場合、応力の集中などにより接着部分が
剥がれる、いわゆる剥離が生じることがある。従って、
こうした剥離の予知や検出を行う技術の開発は、複合材
料からなる構造物の安全性を高める上で必要不可欠であ
る。
んだサンドイッチ構造を持つ複合材料は、丈夫で温度変
化にも耐えられることから、近年、船舶・航空機・土木
・建築などの構造物を構成する部材として使用されてい
る。ところが、心材と表面材または部材同士は、樹脂な
どで接着される場合、応力の集中などにより接着部分が
剥がれる、いわゆる剥離が生じることがある。従って、
こうした剥離の予知や検出を行う技術の開発は、複合材
料からなる構造物の安全性を高める上で必要不可欠であ
る。
【０００３】複合材料内の層間剥離または部材間の接着
層の剥離を検出する従来の方法として、複合材料内また
は部材の内部または表面にひずみセンサを設置し、健常
時のひずみの大きさからの変化から、剥離を検出する方
法がある。ひずみセンサとして代表的なのは、局所的な
ひずみを測定するひずみゲージや「光ファイバ内に格子
を形成する方法」（特開昭６２−５０００５２号）によ
り作成される光ファイバセンサを用いる「分散的、離散
的に解析する光ファイバひずみ計」（特開昭６１−５０
２９８０号）がある。
層の剥離を検出する従来の方法として、複合材料内また
は部材の内部または表面にひずみセンサを設置し、健常
時のひずみの大きさからの変化から、剥離を検出する方
法がある。ひずみセンサとして代表的なのは、局所的な
ひずみを測定するひずみゲージや「光ファイバ内に格子
を形成する方法」（特開昭６２−５０００５２号）によ
り作成される光ファイバセンサを用いる「分散的、離散
的に解析する光ファイバひずみ計」（特開昭６１−５０
２９８０号）がある。
【０００４】ひずみゲージによりひずみの大きさを測定
する方法では、１つのひずみゲージに１本の配線コード
が必要であるため、多点の測定を行おうとすると、配線
の数が増えて測定系が大がかりになってしまい、面的な
剥離の検出を行うことが困難である。また、複合材料や
部材の内部にひずみゲージを設置する場合、ひずみゲー
ジの配線コードを複合材料や部材の内部に埋め込む必要
があるが、配線コードによって複合材料や部材の強度に
大きな影響を与えてしまう可能性がある。
する方法では、１つのひずみゲージに１本の配線コード
が必要であるため、多点の測定を行おうとすると、配線
の数が増えて測定系が大がかりになってしまい、面的な
剥離の検出を行うことが困難である。また、複合材料や
部材の内部にひずみゲージを設置する場合、ひずみゲー
ジの配線コードを複合材料や部材の内部に埋め込む必要
があるが、配線コードによって複合材料や部材の強度に
大きな影響を与えてしまう可能性がある。
【０００５】また、「分散的、離散的に解析する光ファ
イバひずみ計」は、図７に示すように、ある特定の位置
に周期的な格子３が形成されたコア２を有する光ファイ
バ１に広帯域光を入射し、ひずみが生じると、この格子
３による広帯域光の反射光あるいは透過光の周波数分布
が変化する性質を利用している。この「分散的、離散的
に解析する光ファイバひずみ計」を用いる方法は、光フ
ァイバを用いるため部材の強度に及ぼす影響は比較的少
ないが、センサ部である格子の位置が固定されるため、
ひずみゲージと同様に面的な剥離の検出を行うことが困
難である。
イバひずみ計」は、図７に示すように、ある特定の位置
に周期的な格子３が形成されたコア２を有する光ファイ
バ１に広帯域光を入射し、ひずみが生じると、この格子
３による広帯域光の反射光あるいは透過光の周波数分布
が変化する性質を利用している。この「分散的、離散的
に解析する光ファイバひずみ計」を用いる方法は、光フ
ァイバを用いるため部材の強度に及ぼす影響は比較的少
ないが、センサ部である格子の位置が固定されるため、
ひずみゲージと同様に面的な剥離の検出を行うことが困
難である。
【０００６】更に、ブリルアン後方散乱光を利用した
「後方散乱光の測定方法及びその装置」（特開平５−２
３１９２３号）も提案されている。これは、図８に示す
ように、光ファイバ１の片端に光ファイバひずみ測定装
置６を接続し、この装置からパルス光４を入力したとき
に、光ファイバ１の各位置で生じるブリルアン散乱光の
周波数分布５の変化から光ファイバ１に生じたひずみの
大きさを検出し、またブリルアン散乱光が戻ってくるの
に要する時間に基づき光ファイバ１に生じたひずみの発
生位置７を連続的に測定するものである。
「後方散乱光の測定方法及びその装置」（特開平５−２
３１９２３号）も提案されている。これは、図８に示す
ように、光ファイバ１の片端に光ファイバひずみ測定装
置６を接続し、この装置からパルス光４を入力したとき
に、光ファイバ１の各位置で生じるブリルアン散乱光の
周波数分布５の変化から光ファイバ１に生じたひずみの
大きさを検出し、またブリルアン散乱光が戻ってくるの
に要する時間に基づき光ファイバ１に生じたひずみの発
生位置７を連続的に測定するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のひずみ
測定方法のうち、ひずみゲージや特開昭６１−５０２９
８０号に開示されているように「分散的、離散的に解析
する光ファイバひずみ計」を用いて、複合材料や複合材
料から構成される部材の層間剥離を検出しようとする場
合は、センサ部分が限定されるため、広範囲な剥離の検
出が困難であるという問題がある。
測定方法のうち、ひずみゲージや特開昭６１−５０２９
８０号に開示されているように「分散的、離散的に解析
する光ファイバひずみ計」を用いて、複合材料や複合材
料から構成される部材の層間剥離を検出しようとする場
合は、センサ部分が限定されるため、広範囲な剥離の検
出が困難であるという問題がある。
【０００８】また、特開平５−２３１９２３号に記載さ
れているように、「後方散乱光の測定方法およびその装
置」を用いて、連続的なひずみを測定する方法では、こ
の方法でひずみを測定したとしても、このひずみが剥離
によるものであるのかまたは変形によるものであるのか
を判断するには、実際に目視などにより調べる必要があ
るという問題がある。
れているように、「後方散乱光の測定方法およびその装
置」を用いて、連続的なひずみを測定する方法では、こ
の方法でひずみを測定したとしても、このひずみが剥離
によるものであるのかまたは変形によるものであるのか
を判断するには、実際に目視などにより調べる必要があ
るという問題がある。
【０００９】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、剥離の有無およびその発生位
置を適確に検出することができる光ファイバセンサによ
る剥離検出方法を提供することにある。
その目的とするところは、剥離の有無およびその発生位
置を適確に検出することができる光ファイバセンサによ
る剥離検出方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明は、接着剤で接着された複数
の部材の接着面における剥離を検出する光ファイバセン
サによる剥離検出方法であって、前記接着された複数の
部材の各々に光ファイバセンサを固定し、前記光ファイ
バセンサの各々の一端から光パルスを入力し、前記入力
された光パルスに対して各光ファイバセンサで生じる散
乱光の光学的特性の変化から各光ファイバセンサに生じ
るひずみを測定し、この測定した各光ファイバセンサの
ひずみの差に基づいて各部材の接着面における剥離の発
生を検出することを要旨とする。
め、請求項１記載の本発明は、接着剤で接着された複数
の部材の接着面における剥離を検出する光ファイバセン
サによる剥離検出方法であって、前記接着された複数の
部材の各々に光ファイバセンサを固定し、前記光ファイ
バセンサの各々の一端から光パルスを入力し、前記入力
された光パルスに対して各光ファイバセンサで生じる散
乱光の光学的特性の変化から各光ファイバセンサに生じ
るひずみを測定し、この測定した各光ファイバセンサの
ひずみの差に基づいて各部材の接着面における剥離の発
生を検出することを要旨とする。
【００１１】請求項１記載の本発明にあっては、複数の
部材の各々に光ファイバセンサを固定し、各光ファイバ
センサに入力された光パルスに対して各光ファイバセン
サで生じる散乱光の光学的特性の変化から各光ファイバ
センサに生じるひずみを測定し、このひずみの差に基づ
き各部材の接着面における剥離の発生を検出するため、
光ファイバセンサの任意の位置に発生した剥離を適確に
検出することができる。
部材の各々に光ファイバセンサを固定し、各光ファイバ
センサに入力された光パルスに対して各光ファイバセン
サで生じる散乱光の光学的特性の変化から各光ファイバ
センサに生じるひずみを測定し、このひずみの差に基づ
き各部材の接着面における剥離の発生を検出するため、
光ファイバセンサの任意の位置に発生した剥離を適確に
検出することができる。
【００１２】また、請求項２記載の本発明は、請求項１
記載の本発明において、前記散乱光が前記一端に戻って
くるまでの時間を測定し、この測定した各光ファイバセ
ンサにおける散乱光の戻り時間に基づいて剥離の発生位
置を検出することを要旨とする。
記載の本発明において、前記散乱光が前記一端に戻って
くるまでの時間を測定し、この測定した各光ファイバセ
ンサにおける散乱光の戻り時間に基づいて剥離の発生位
置を検出することを要旨とする。
【００１３】請求項２記載の本発明にあっては、各光フ
ァイバセンサにおける散乱光の戻り時間に基づいて剥離
の発生位置を検出するため、各部材の接着面における剥
離の発生位置を適確に検出することができる。
ァイバセンサにおける散乱光の戻り時間に基づいて剥離
の発生位置を検出するため、各部材の接着面における剥
離の発生位置を適確に検出することができる。
【００１４】更に、請求項３記載の本発明は、表面材お
よび心材を含む複数の部材をサンドイッチ構造に接着剤
で接着した複合材料の接着面における剥離を検出する光
ファイバセンサによる剥離検出方法であって、前記接着
された複数の部材の各々に光ファイバセンサを固定し、
前記光ファイバセンサの各々の一端から光パルスを入力
し、前記入力された光パルスに対して各光ファイバセン
サで生じる散乱光の光学的特性の変化から各光ファイバ
センサに生じるひずみの大きさを測定し、この測定した
各光ファイバセンサのひずみの大きさの差に基づいて各
部材の接着面における剥離の発生を検出することを要旨
とする。
よび心材を含む複数の部材をサンドイッチ構造に接着剤
で接着した複合材料の接着面における剥離を検出する光
ファイバセンサによる剥離検出方法であって、前記接着
された複数の部材の各々に光ファイバセンサを固定し、
前記光ファイバセンサの各々の一端から光パルスを入力
し、前記入力された光パルスに対して各光ファイバセン
サで生じる散乱光の光学的特性の変化から各光ファイバ
センサに生じるひずみの大きさを測定し、この測定した
各光ファイバセンサのひずみの大きさの差に基づいて各
部材の接着面における剥離の発生を検出することを要旨
とする。
【００１５】請求項３記載の本発明にあっては、複数の
部材の各々に光ファイバセンサを固定し、各光ファイバ
センサに入力された光パルスに対して各光ファイバセン
サで生じる散乱光の光学的特性の変化から各光ファイバ
センサに生じるひずみの大きさを測定し、このひずみの
差に基づき各部材の接着面における剥離の発生を検出す
るため、光ファイバセンサの任意の位置に発生した剥離
を適確に検出することができる。
部材の各々に光ファイバセンサを固定し、各光ファイバ
センサに入力された光パルスに対して各光ファイバセン
サで生じる散乱光の光学的特性の変化から各光ファイバ
センサに生じるひずみの大きさを測定し、このひずみの
差に基づき各部材の接着面における剥離の発生を検出す
るため、光ファイバセンサの任意の位置に発生した剥離
を適確に検出することができる。
【００１６】請求項４記載の本発明は、請求項３記載の
本発明において、前記散乱光が前記一端に戻ってくるま
での時間を測定し、この測定した各光ファイバセンサに
おける散乱光の戻り時間に基づいて剥離の発生位置を検
出することを要旨とする。
本発明において、前記散乱光が前記一端に戻ってくるま
での時間を測定し、この測定した各光ファイバセンサに
おける散乱光の戻り時間に基づいて剥離の発生位置を検
出することを要旨とする。
【００１７】請求項４記載の本発明にあっては、各光フ
ァイバセンサにおける散乱光の戻り時間に基づいて剥離
の発生位置を検出するため、各部材の接着面における剥
離の発生位置を適確に検出することができる。
ァイバセンサにおける散乱光の戻り時間に基づいて剥離
の発生位置を検出するため、各部材の接着面における剥
離の発生位置を適確に検出することができる。
【００１８】請求項５記載の本発明は、請求項１乃至４
のいずれかに記載の本発明において、前記接着された複
数の部材の各々に光ファイバセンサを固定する処理が、
各部材の接着面における剥離の発生位置および広がりを
面的に検出し得るように各光ファイバセンサを多数回屈
曲蛇行または渦巻き状にして各部材に固定的に設けるこ
とを要旨とする。
のいずれかに記載の本発明において、前記接着された複
数の部材の各々に光ファイバセンサを固定する処理が、
各部材の接着面における剥離の発生位置および広がりを
面的に検出し得るように各光ファイバセンサを多数回屈
曲蛇行または渦巻き状にして各部材に固定的に設けるこ
とを要旨とする。
【００１９】請求項５記載の本発明にあっては、各光フ
ァイバセンサを多数回屈曲蛇行または渦巻き状にして各
部材に固定的に設けるため、各部材の接着面における剥
離の発生位置および広がりを面的に検出することができ
るとともに、従来のひずみゲージのような配線が不要と
なり、計測対象の強度に及ぼす影響を軽減することがで
き、経済化を図ることができ、構造が簡単化される。
ァイバセンサを多数回屈曲蛇行または渦巻き状にして各
部材に固定的に設けるため、各部材の接着面における剥
離の発生位置および広がりを面的に検出することができ
るとともに、従来のひずみゲージのような配線が不要と
なり、計測対象の強度に及ぼす影響を軽減することがで
き、経済化を図ることができ、構造が簡単化される。
【００２０】請求項６記載の本発明は、接着剤で接着さ
れた複数の部材の接着面における剥離を検出する光ファ
イバセンサによる剥離検出方法であって、前記接着され
た複数の部材の各々に順次固定されるように１本の光フ
ァイバセンサを設定し、前記光ファイバセンサの一端か
ら光パルスを入力し、前記入力された光パルスに対して
光ファイバセンサで生じる散乱光の光学的特性の変化か
ら各光ファイバセンサに生じるひずみの大きさを測定
し、この測定した各光ファイバセンサのひずみの差に基
づいて各部材の接着面における剥離の発生を検出するこ
とを要旨とする。
れた複数の部材の接着面における剥離を検出する光ファ
イバセンサによる剥離検出方法であって、前記接着され
た複数の部材の各々に順次固定されるように１本の光フ
ァイバセンサを設定し、前記光ファイバセンサの一端か
ら光パルスを入力し、前記入力された光パルスに対して
光ファイバセンサで生じる散乱光の光学的特性の変化か
ら各光ファイバセンサに生じるひずみの大きさを測定
し、この測定した各光ファイバセンサのひずみの差に基
づいて各部材の接着面における剥離の発生を検出するこ
とを要旨とする。
【００２１】請求項６記載の本発明にあっては、１本の
光ファイバセンサを複数の部材の各々に順次固定される
ように設定し、各光ファイバセンサに入力された光パル
スに対して各光ファイバセンサで生じる散乱光の光学的
特性の変化から各光ファイバセンサに生じるひずみの大
きさを測定し、このひずみの差に基づき各部材の接着面
における剥離の発生を検出するため、光ファイバセンサ
の任意の位置に発生した剥離を１本の光ファイバセンサ
により一度の測定で適確に検出することができる。
光ファイバセンサを複数の部材の各々に順次固定される
ように設定し、各光ファイバセンサに入力された光パル
スに対して各光ファイバセンサで生じる散乱光の光学的
特性の変化から各光ファイバセンサに生じるひずみの大
きさを測定し、このひずみの差に基づき各部材の接着面
における剥離の発生を検出するため、光ファイバセンサ
の任意の位置に発生した剥離を１本の光ファイバセンサ
により一度の測定で適確に検出することができる。
【００２２】請求項７記載の本発明は、請求項６記載の
本発明において、前記散乱光が前記一端に戻ってくるま
での時間を測定し、この測定した各光ファイバセンサに
おける散乱光の戻り時間に基づいて剥離の発生位置を検
出することを要旨とする。
本発明において、前記散乱光が前記一端に戻ってくるま
での時間を測定し、この測定した各光ファイバセンサに
おける散乱光の戻り時間に基づいて剥離の発生位置を検
出することを要旨とする。
【００２３】請求項７記載の本発明にあっては、各光フ
ァイバセンサにおける散乱光の戻り時間に基づいて剥離
の発生位置を検出するため、各部材の接着面における剥
離の発生位置を適確に検出することができる。
ァイバセンサにおける散乱光の戻り時間に基づいて剥離
の発生位置を検出するため、各部材の接着面における剥
離の発生位置を適確に検出することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に
係る光ファイバセンサによる剥離検出方法を実施する装
置構成を示す斜視図であり、図２は、図１の装置構成で
剥離が生じた場合の模式図である。
の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に
係る光ファイバセンサによる剥離検出方法を実施する装
置構成を示す斜視図であり、図２は、図１の装置構成で
剥離が生じた場合の模式図である。
【００２５】本実施形態の光ファイバセンサによる剥離
検出方法では、図１に示すように、部材７１および７２
をその接着面８において樹脂などで接着して、一体化さ
れた複合材料のひずみを検出するために、部材７１およ
び７２に対してそれぞれ光ファイバセンサ１１および１
２を樹脂などで固定し、該光ファイバセンサ１１および
１２の一端にそれぞれ光ファイバひずみ測定装置６１お
よび６２を接続する。なお、本発明で使用される光ファ
イバひずみ測定装置６１，６２などは特開平５−２３１
９２３号の「後方散乱光の測定方法およびその装置」に
開示されている光ファイバひずみ測定装置を用いている
ものである。
検出方法では、図１に示すように、部材７１および７２
をその接着面８において樹脂などで接着して、一体化さ
れた複合材料のひずみを検出するために、部材７１およ
び７２に対してそれぞれ光ファイバセンサ１１および１
２を樹脂などで固定し、該光ファイバセンサ１１および
１２の一端にそれぞれ光ファイバひずみ測定装置６１お
よび６２を接続する。なお、本発明で使用される光ファ
イバひずみ測定装置６１，６２などは特開平５−２３１
９２３号の「後方散乱光の測定方法およびその装置」に
開示されている光ファイバひずみ測定装置を用いている
ものである。
【００２６】次に、図１のように設定した光ファイバセ
ンサ１１と部材７１との位置関係および光ファイバセン
サ１２と部材７２との位置関係を予め求めておき、接着
面８を介して部材７１および７２に生じたひずみの位置
を対応させる。具体的には、光ファイバセンサ１１の始
点１１１および終点１１２は、光ファイバセンサ１２の
始点１２２および終点１２１と接着面８を介して隣接し
ている。従って、光ファイバセンサ１１の始点１１１と
終点１１２などの位置関係を求めておき、光ファイバセ
ンサ１１および１２で測定されたひずみの位置の対応付
けを行う。
ンサ１１と部材７１との位置関係および光ファイバセン
サ１２と部材７２との位置関係を予め求めておき、接着
面８を介して部材７１および７２に生じたひずみの位置
を対応させる。具体的には、光ファイバセンサ１１の始
点１１１および終点１１２は、光ファイバセンサ１２の
始点１２２および終点１２１と接着面８を介して隣接し
ている。従って、光ファイバセンサ１１の始点１１１と
終点１１２などの位置関係を求めておき、光ファイバセ
ンサ１１および１２で測定されたひずみの位置の対応付
けを行う。
【００２７】本実施形態の剥離検出方法では、光ファイ
バひずみ測定装置６１，６２からそれぞれの光ファイバ
センサ１１，１２に光パルスを入力し、この入力された
光パルスに対して各光ファイバセンサで生じる散乱光の
光学的特性の変化から各光ファイバセンサに生じるひず
みの大きさを測定し、この測定した各光ファイバセンサ
のひずみの大きさの差に基づいて各部材の接着面におけ
る剥離の発生を検出するとともに、散乱光が戻ってくる
までに要する時間を測定し、この散乱光の戻り時間から
剥離の発生した位置を検出するものである。
バひずみ測定装置６１，６２からそれぞれの光ファイバ
センサ１１，１２に光パルスを入力し、この入力された
光パルスに対して各光ファイバセンサで生じる散乱光の
光学的特性の変化から各光ファイバセンサに生じるひず
みの大きさを測定し、この測定した各光ファイバセンサ
のひずみの大きさの差に基づいて各部材の接着面におけ
る剥離の発生を検出するとともに、散乱光が戻ってくる
までに要する時間を測定し、この散乱光の戻り時間から
剥離の発生した位置を検出するものである。
【００２８】具体的には、図１に示すように、部材７１
および７２の間において接着面８の剥離がない場合に
は、部材７１，７２は一体となっているため、光ファイ
バセンサ１１，１２を介して光ファイバひずみ測定装置
６１，６２で測定されるひずみの大きさはほぼ同じにな
る。すなわち、光ファイバひずみ測定装置６１，６２か
らそれぞれの光ファイバセンサ１１，１２に光パルスを
入力し、この入力した光パルスに対して光ファイバセン
サ１１，１２で生じるブリルアン散乱光の光学的特性の
変化から各光ファイバセンサに生じるひずみを光ファイ
バひずみ測定装置６１，６２で測定した場合、各光ファ
イバセンサのひずみの差は同じであり、各部材の接着面
に剥離の発生はないと考えられる。また、散乱光が戻っ
てくるのに要する時間を光ファイバひずみ測定装置６
１，６２で測定しても、この時間は光ファイバセンサ１
１，１２のそれぞれにおいてはほぼ同じとなる。
および７２の間において接着面８の剥離がない場合に
は、部材７１，７２は一体となっているため、光ファイ
バセンサ１１，１２を介して光ファイバひずみ測定装置
６１，６２で測定されるひずみの大きさはほぼ同じにな
る。すなわち、光ファイバひずみ測定装置６１，６２か
らそれぞれの光ファイバセンサ１１，１２に光パルスを
入力し、この入力した光パルスに対して光ファイバセン
サ１１，１２で生じるブリルアン散乱光の光学的特性の
変化から各光ファイバセンサに生じるひずみを光ファイ
バひずみ測定装置６１，６２で測定した場合、各光ファ
イバセンサのひずみの差は同じであり、各部材の接着面
に剥離の発生はないと考えられる。また、散乱光が戻っ
てくるのに要する時間を光ファイバひずみ測定装置６
１，６２で測定しても、この時間は光ファイバセンサ１
１，１２のそれぞれにおいてはほぼ同じとなる。
【００２９】これに対して、図２に示すように、部材７
１および７２の接着面８に層間剥離９１が生じた場合に
は、部材７１および７２の変形は異なるため、光ファイ
バセンサ１１および１２を介して光ファイバひずみ測定
装置６１および６２によって測定されるひずみの大きさ
は異なったものとなる。すなわち、光ファイバひずみ測
定装置６１，６２からそれぞれの光ファイバセンサ１
１，１２に光パルスを入力し、この入力した光パルスに
対して光ファイバセンサ１１，１２で生じるブリルアン
散乱光の光学的特性の変化から各光ファイバセンサに生
じるひずみを光ファイバひずみ測定装置６１，６２で測
定した場合、各光ファイバセンサにおけるひずみの大き
さは異なったものとなるとともに、散乱光が戻ってくる
のに要する時間も光ファイバセンサ１１，１２のそれぞ
れにおいて異なったものとなるので、部材７１および７
２の間の接着面８における剥離９１の発生を検出するこ
とができるとともに、剥離９１の発生位置も検出するこ
とができる。
１および７２の接着面８に層間剥離９１が生じた場合に
は、部材７１および７２の変形は異なるため、光ファイ
バセンサ１１および１２を介して光ファイバひずみ測定
装置６１および６２によって測定されるひずみの大きさ
は異なったものとなる。すなわち、光ファイバひずみ測
定装置６１，６２からそれぞれの光ファイバセンサ１
１，１２に光パルスを入力し、この入力した光パルスに
対して光ファイバセンサ１１，１２で生じるブリルアン
散乱光の光学的特性の変化から各光ファイバセンサに生
じるひずみを光ファイバひずみ測定装置６１，６２で測
定した場合、各光ファイバセンサにおけるひずみの大き
さは異なったものとなるとともに、散乱光が戻ってくる
のに要する時間も光ファイバセンサ１１，１２のそれぞ
れにおいて異なったものとなるので、部材７１および７
２の間の接着面８における剥離９１の発生を検出するこ
とができるとともに、剥離９１の発生位置も検出するこ
とができる。
【００３０】図３は、図１に示す第１の実施形態におい
て接着面の剥離の検出を行った実験結果を示すグラフで
ある。この実験は、図２において、部材７１および７２
の間に長さ約５０ｃｍの接着面８の剥離を発生させ、本
実施形態の剥離検出方法により剥離の有無とその発生位
置を検出できるかを確認したものである。図３のグラフ
の横軸は光ファイバセンサ１１の始点１１１からの距離
を示し、縦軸はひずみの大きさを示している。同図のグ
ラフの縦軸で示すひずみは、接着面の剥離の発生前後に
おいて光ファイバセンサ１１で得られたひずみから光フ
ァイバセンサ１２で得られたひずみを差し引いたものを
示している。同図から接着面の剥離が光ファイバセンサ
１１の始点１１１から１〜３メートル付近に発生してい
ることがわかる。
て接着面の剥離の検出を行った実験結果を示すグラフで
ある。この実験は、図２において、部材７１および７２
の間に長さ約５０ｃｍの接着面８の剥離を発生させ、本
実施形態の剥離検出方法により剥離の有無とその発生位
置を検出できるかを確認したものである。図３のグラフ
の横軸は光ファイバセンサ１１の始点１１１からの距離
を示し、縦軸はひずみの大きさを示している。同図のグ
ラフの縦軸で示すひずみは、接着面の剥離の発生前後に
おいて光ファイバセンサ１１で得られたひずみから光フ
ァイバセンサ１２で得られたひずみを差し引いたものを
示している。同図から接着面の剥離が光ファイバセンサ
１１の始点１１１から１〜３メートル付近に発生してい
ることがわかる。
【００３１】図４は、本発明の第２の実施形態に係る光
ファイバセンサによる剥離検出方法を実施する装置構成
を示す斜視図である。同図に示す実施形態は、表面材７
３と心材７４からなるサンドイッチ構造の複合材料の層
間剥離を検出するものであり、表面材７３の表面に光フ
ァイバセンサ１１を固定し、表面材７３と心材７４との
間に光ファイバセンサ１２を固定的に設けるとともに、
光ファイバセンサ１１，１２と表面材７３および心材７
４の位置関係を予め求めておく。
ファイバセンサによる剥離検出方法を実施する装置構成
を示す斜視図である。同図に示す実施形態は、表面材７
３と心材７４からなるサンドイッチ構造の複合材料の層
間剥離を検出するものであり、表面材７３の表面に光フ
ァイバセンサ１１を固定し、表面材７３と心材７４との
間に光ファイバセンサ１２を固定的に設けるとともに、
光ファイバセンサ１１，１２と表面材７３および心材７
４の位置関係を予め求めておく。
【００３２】そして、図示しないが、図１と同様に両光
ファイバセンサ１１，１２のそれぞれの一端に光ファイ
バひずみ測定装置６１，６２を接続し、光ファイバひず
み測定装置６１，６２からそれぞれの光ファイバセンサ
１１，１２に光パルスを入力し、この入力した光パルス
に対して光ファイバセンサ１１，１２で生じる散乱光の
光学的特性の変化から各光ファイバセンサに生じるひず
みを光ファイバひずみ測定装置６１，６２で測定し、こ
の測定したひずみの差に基づいて各部材の接着面におけ
る剥離の発生を検出するとともに、また散乱光が戻って
くるのに要する時間も光ファイバセンサ１１，１２のそ
れぞれについて測定し、この測定した散乱光の戻り時間
に基づいて剥離の発生位置を検出するものである。
ファイバセンサ１１，１２のそれぞれの一端に光ファイ
バひずみ測定装置６１，６２を接続し、光ファイバひず
み測定装置６１，６２からそれぞれの光ファイバセンサ
１１，１２に光パルスを入力し、この入力した光パルス
に対して光ファイバセンサ１１，１２で生じる散乱光の
光学的特性の変化から各光ファイバセンサに生じるひず
みを光ファイバひずみ測定装置６１，６２で測定し、こ
の測定したひずみの差に基づいて各部材の接着面におけ
る剥離の発生を検出するとともに、また散乱光が戻って
くるのに要する時間も光ファイバセンサ１１，１２のそ
れぞれについて測定し、この測定した散乱光の戻り時間
に基づいて剥離の発生位置を検出するものである。
【００３３】複合部材を構成している表面材７３と心材
７４との間の層間剥離が発生していない場合には、光フ
ァイバセンサ１１および１２を介して測定されるひずみ
の大きさおよび光パルスの入力に対して散乱光が戻って
くるまでに要する時間は両光ファイバセンサ１１および
１２においてほぼ同じである。しかしながら、図４に示
すように、表面材７３と心材７４との間の接着面に層間
剥離９２が生じた場合には、光ファイバセンサ１１およ
び１２を介して測定されるひずみの大きさおよび散乱光
の戻り時間は異なることになる。従って、両光ファイバ
センサにおけるひずみの差および散乱光の戻り時間から
剥離９２の有無および発生位置を検出することができ
る。
７４との間の層間剥離が発生していない場合には、光フ
ァイバセンサ１１および１２を介して測定されるひずみ
の大きさおよび光パルスの入力に対して散乱光が戻って
くるまでに要する時間は両光ファイバセンサ１１および
１２においてほぼ同じである。しかしながら、図４に示
すように、表面材７３と心材７４との間の接着面に層間
剥離９２が生じた場合には、光ファイバセンサ１１およ
び１２を介して測定されるひずみの大きさおよび散乱光
の戻り時間は異なることになる。従って、両光ファイバ
センサにおけるひずみの差および散乱光の戻り時間から
剥離９２の有無および発生位置を検出することができ
る。
【００３４】図５は、本発明の第３の実施形態に係る光
ファイバセンサによる剥離検出方法を実施する装置構成
を示す斜視図である。同図に示す実施形態は、上述した
各実施形態における光ファイバセンサ１１，１２を各部
材に固定する場合に該光ファイバセンサ１１，１２を同
図に示すように多数回屈曲蛇行または渦巻き状等にし
て、各部材８１，８２の表面にそれぞれ埋設するように
施工したものであり、その他の構成および作用、特に光
ファイバひずみ測定装置６１，６２および光パルスの入
力と散乱光などの関係は上述した各実施形態と同じであ
る。
ファイバセンサによる剥離検出方法を実施する装置構成
を示す斜視図である。同図に示す実施形態は、上述した
各実施形態における光ファイバセンサ１１，１２を各部
材に固定する場合に該光ファイバセンサ１１，１２を同
図に示すように多数回屈曲蛇行または渦巻き状等にし
て、各部材８１，８２の表面にそれぞれ埋設するように
施工したものであり、その他の構成および作用、特に光
ファイバひずみ測定装置６１，６２および光パルスの入
力と散乱光などの関係は上述した各実施形態と同じであ
る。
【００３５】このように構成される実施形態において
も、上述した各実施形態と同様に、光ファイバセンサ１
１および１２によって測定されるそれぞれのひずみの大
きさの差および散乱光の戻り時間を求めることにより部
材間の接着面における剥離の発生および発生位置を検出
することができる。ここにおいて、ひずみの発生位置
は、光ファイバセンサ１１および１２上の位置、すなわ
ち一次元情報として検出されるが、この一次元情報を、
光ファイバセンサ１１および１２を部材８１，８２に対
して屈曲蛇行して配設した二次元的情報に変換すること
により剥離の発生位置およびその広がりを面的に把握す
ることができる。
も、上述した各実施形態と同様に、光ファイバセンサ１
１および１２によって測定されるそれぞれのひずみの大
きさの差および散乱光の戻り時間を求めることにより部
材間の接着面における剥離の発生および発生位置を検出
することができる。ここにおいて、ひずみの発生位置
は、光ファイバセンサ１１および１２上の位置、すなわ
ち一次元情報として検出されるが、この一次元情報を、
光ファイバセンサ１１および１２を部材８１，８２に対
して屈曲蛇行して配設した二次元的情報に変換すること
により剥離の発生位置およびその広がりを面的に把握す
ることができる。
【００３６】図６は、本発明の第４の実施形態に係る光
ファイバセンサによる剥離検出方法を実施する装置構成
を示す斜視図である。同図に示す実施形態は、図１に示
す実施形態において光ファイバセンサ１１および１２を
他端において一体的に連結して折り返し、１本の光ファ
イバセンサ１で構成するとともに、該光ファイバセンサ
１の一端に１台の光ファイバひずみ測定装置６のみ接続
するように構成した点が異なるものである。なお、図６
では、図１の光ファイバセンサ１１が符号１ａで示さ
れ、光ファイバセンサ１２が符号１ｂで示されている。
ファイバセンサによる剥離検出方法を実施する装置構成
を示す斜視図である。同図に示す実施形態は、図１に示
す実施形態において光ファイバセンサ１１および１２を
他端において一体的に連結して折り返し、１本の光ファ
イバセンサ１で構成するとともに、該光ファイバセンサ
１の一端に１台の光ファイバひずみ測定装置６のみ接続
するように構成した点が異なるものである。なお、図６
では、図１の光ファイバセンサ１１が符号１ａで示さ
れ、光ファイバセンサ１２が符号１ｂで示されている。
【００３７】すなわち、光ファイバセンサ１は、部材７
１に固定された光ファイバセンサ１ａと部材７２に固定
された光ファイバセンサ１ｂとを連結して構成されてい
る。光ファイバセンサ１ａの始点１１１および終点１１
２は、それぞれ光ファイバセンサ１ｂの終点１２２およ
び始点１２１と接着面８を介して隣接されている。そこ
で、光ファイバセンサ１ａの始点１１１と終点１１２な
どの位置関係を予め求めておき、光ファイバセンサ１ａ
および光ファイバセンサ１ｂで測定されたひずみの位置
の対応付けを行うことができる。
１に固定された光ファイバセンサ１ａと部材７２に固定
された光ファイバセンサ１ｂとを連結して構成されてい
る。光ファイバセンサ１ａの始点１１１および終点１１
２は、それぞれ光ファイバセンサ１ｂの終点１２２およ
び始点１２１と接着面８を介して隣接されている。そこ
で、光ファイバセンサ１ａの始点１１１と終点１１２な
どの位置関係を予め求めておき、光ファイバセンサ１ａ
および光ファイバセンサ１ｂで測定されたひずみの位置
の対応付けを行うことができる。
【００３８】このように構成される実施形態において、
光ファイバひずみ測定装置６から光ファイバセンサ１の
一端に光パルスを入力し、この入力した光パルスに対し
て光ファイバセンサ１の光ファイバセンサ１ａおよび１
ｂで生じる散乱光の光学的特性の変化から各光ファイバ
センサに生じるひずみを光ファイバひずみ測定装置６で
測定するとともに、散乱光の戻り時間を光ファイバひず
み測定装置６で測定することにより、この測定したひず
みの差および散乱光の戻り時間からひずみの発生および
発生位置を検出するものである。このような実施形態で
は、光ファイバひずみ測定装置６が１台で済むととも
に、またひずみの測定も一度でよく、効率的である。
光ファイバひずみ測定装置６から光ファイバセンサ１の
一端に光パルスを入力し、この入力した光パルスに対し
て光ファイバセンサ１の光ファイバセンサ１ａおよび１
ｂで生じる散乱光の光学的特性の変化から各光ファイバ
センサに生じるひずみを光ファイバひずみ測定装置６で
測定するとともに、散乱光の戻り時間を光ファイバひず
み測定装置６で測定することにより、この測定したひず
みの差および散乱光の戻り時間からひずみの発生および
発生位置を検出するものである。このような実施形態で
は、光ファイバひずみ測定装置６が１台で済むととも
に、またひずみの測定も一度でよく、効率的である。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各部材またはサンドイッチ構造の複合材料の各部材に光
ファイバセンサを固定し、各光ファイバセンサに入力さ
れた光パルスに対して各光ファイバセンサで生じる散乱
光の光学的特性の変化から各光ファイバセンサに生じる
ひずみを測定し、このひずみの差に基づき各部材の接着
面における剥離の発生を検出するので、光ファイバセン
サの任意の位置に発生した剥離を適確に検出することが
できる。
各部材またはサンドイッチ構造の複合材料の各部材に光
ファイバセンサを固定し、各光ファイバセンサに入力さ
れた光パルスに対して各光ファイバセンサで生じる散乱
光の光学的特性の変化から各光ファイバセンサに生じる
ひずみを測定し、このひずみの差に基づき各部材の接着
面における剥離の発生を検出するので、光ファイバセン
サの任意の位置に発生した剥離を適確に検出することが
できる。
【００４０】また、本発明によれば、各光ファイバセン
サにおける散乱光の戻り時間に基づいて剥離の発生位置
を検出するので、各部材の接着面における剥離の発生位
置を適確に検出することができる。
サにおける散乱光の戻り時間に基づいて剥離の発生位置
を検出するので、各部材の接着面における剥離の発生位
置を適確に検出することができる。
【００４１】更に、本発明によれば、各光ファイバセン
サを多数回屈曲蛇行または渦巻き状にして各部材に固定
的に設けるので、各部材の接着面における剥離の発生位
置および広がりを面的に検出することができるととも
に、従来のひずみゲージのような配線が不要となり、計
測対象の強度に及ぼす影響を軽減することができ、経済
化を図ることができ、構造が簡単化される。
サを多数回屈曲蛇行または渦巻き状にして各部材に固定
的に設けるので、各部材の接着面における剥離の発生位
置および広がりを面的に検出することができるととも
に、従来のひずみゲージのような配線が不要となり、計
測対象の強度に及ぼす影響を軽減することができ、経済
化を図ることができ、構造が簡単化される。
【００４２】本発明によれば、１本の光ファイバセンサ
を複数の部材の各々に順次固定されるように設定し、光
ファイバセンサの一端から光パルスを入力し、この光パ
ルスに対して各光ファイバセンサで生じる散乱光の光学
的特性の変化から各光ファイバセンサに生じるひずみを
測定し、このひずみの差に基づき各部材の接着面におけ
る剥離の発生を検出するので、光ファイバセンサの任意
の位置に発生した剥離を１本の光ファイバセンサにより
一度の測定で適確に検出することができ、また散乱光の
戻り時間から剥離の発生位置も適確に検出することがで
きる。
を複数の部材の各々に順次固定されるように設定し、光
ファイバセンサの一端から光パルスを入力し、この光パ
ルスに対して各光ファイバセンサで生じる散乱光の光学
的特性の変化から各光ファイバセンサに生じるひずみを
測定し、このひずみの差に基づき各部材の接着面におけ
る剥離の発生を検出するので、光ファイバセンサの任意
の位置に発生した剥離を１本の光ファイバセンサにより
一度の測定で適確に検出することができ、また散乱光の
戻り時間から剥離の発生位置も適確に検出することがで
きる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ファイバセン
サによる剥離検出方法を実施する装置構成を示す斜視図
である。
サによる剥離検出方法を実施する装置構成を示す斜視図
である。
【図２】図１の装置構成で剥離が生じた場合の斜視図で
ある。
ある。
【図３】図１に示す第１の実施形態において接着面の剥
離の検出を行った実験結果を示すグラフである。
離の検出を行った実験結果を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る光ファイバセン
サによる剥離検出方法を実施する装置構成を示す斜視図
である。
サによる剥離検出方法を実施する装置構成を示す斜視図
である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る光ファイバセン
サによる剥離検出方法を実施する装置構成を示す斜視図
である。
サによる剥離検出方法を実施する装置構成を示す斜視図
である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る光ファイバセン
サによる剥離検出方法を実施する装置構成を示す斜視図
である。
サによる剥離検出方法を実施する装置構成を示す斜視図
である。
【図７】特開昭６２−５０００５２号の「光ファイバ内
に格子を形成する方法」を説明するための光ファイバと
格子を示す模式図である。
に格子を形成する方法」を説明するための光ファイバと
格子を示す模式図である。
【図８】特開平５−２３１９２３号の「後方散乱光の測
定方法およびその装置」におけるひずみの計測原理を示
す模式図である。
定方法およびその装置」におけるひずみの計測原理を示
す模式図である。
１，１ａ，１ｂ，１１，１２ 光ファイバセンサ ６，６１，６２ 光ファイバひずみ測定装置 ８ 接着面 ７１，７２，８１，８２ 部材 ９１，９２ 剥離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 英晶 東京都練馬区桜台１−16−25 アーバンコ ート116 202号室 (72)発明者 木村 學 静岡県御殿場市板妻11−６ 株式会社ジー エイチクラフト内 (72)発明者 鵜沢 潔 静岡県御殿場市板妻11−６ 株式会社ジー エイチクラフト内 Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA06 AA18 AA65 DD00 FF12 FF32 FF41 FF58 LL02 PP01 QQ29 UU05 UU07 2F103 BA00 CA07 EC09 FA00 FA04 FA16 GA15 2G065 AB14 BA32 BB02 CA11 DA03 DA05
Claims (7)
- 【請求項１】 接着剤で接着された複数の部材の接着面
における剥離を検出する光ファイバセンサによる剥離検
出方法であって、 前記接着された複数の部材の各々に光ファイバセンサを
固定し、 前記光ファイバセンサの各々の一端から光パルスを入力
し、 前記入力された光パルスに対して各光ファイバセンサで
生じる散乱光の光学的特性の変化から各光ファイバセン
サに生じるひずみを測定し、 この測定した各光ファイバセンサのひずみの差に基づい
て各部材の接着面における剥離の発生を検出することを
特徴とする光ファイバセンサによる剥離検出方法。 - 【請求項２】 前記散乱光が前記一端に戻ってくるまで
の時間を測定し、 この測定した各光ファイバセンサにおける散乱光の戻り
時間に基づいて剥離の発生位置を検出することを特徴と
する請求項１記載の光ファイバセンサによる剥離検出方
法。 - 【請求項３】 表面材および心材を含む複数の部材をサ
ンドイッチ構造に接着剤で接着した複合材料の接着面に
おける剥離を検出する光ファイバセンサによる剥離検出
方法であって、 前記接着された複数の部材の各々に光ファイバセンサを
固定し、 前記光ファイバセンサの各々の一端から光パルスを入力
し、 前記入力された光パルスに対して各光ファイバセンサで
生じる散乱光の光学的特性の変化から各光ファイバセン
サに生じるひずみの大きさを測定し、 この測定した各光ファイバセンサのひずみの差に基づい
て各部材の接着面における剥離の発生を検出することを
特徴とする光ファイバセンサによる剥離検出方法。 - 【請求項４】 前記散乱光が前記一端に戻ってくるまで
の時間を測定し、 この測定した各光ファイバセンサにおける散乱光の戻り
時間に基づいて剥離の発生位置を検出することを特徴と
する請求項３記載の光ファイバセンサによる剥離検出方
法。 - 【請求項５】 前記接着された複数の部材の各々に光フ
ァイバセンサを固定する処理は、各部材の接着面におけ
る剥離の発生位置および広がりを面的に検出し得るよう
に各光ファイバセンサを多数回屈曲蛇行または渦巻き状
にして各部材に固定的に設けることを特徴とする請求項
１乃至４のいずれかに記載の光ファイバセンサによる剥
離検出方法。 - 【請求項６】 接着剤で接着された複数の部材の接着面
における剥離を検出する光ファイバセンサによる剥離検
出方法であって、 前記接着された複数の部材の各々に順次固定されるよう
に１本の光ファイバセンサを設定し、 前記光ファイバセンサの一端から光パルスを入力し、 前記入力された光パルスに対して光ファイバセンサで生
じる散乱光の光学的特性の変化から各光ファイバセンサ
に生じるひずみの大きさを測定し、 この測定した各光ファイバセンサのひずみの差に基づい
て各部材の接着面における剥離の発生を検出することを
特徴とする光ファイバセンサによる剥離検出方法。 - 【請求項７】 前記散乱光が前記一端に戻ってくるまで
の時間を測定し、 この測定した各光ファイバセンサにおける散乱光の戻り
時間に基づいて剥離の発生位置を検出することを特徴と
する請求項６記載の光ファイバセンサによる剥離検出方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19354799A JP3492943B2 (ja) | 1999-07-07 | 1999-07-07 | 光ファイバセンサによる剥離検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19354799A JP3492943B2 (ja) | 1999-07-07 | 1999-07-07 | 光ファイバセンサによる剥離検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001021384A true JP2001021384A (ja) | 2001-01-26 |
| JP3492943B2 JP3492943B2 (ja) | 2004-02-03 |
Family
ID=16309890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19354799A Expired - Lifetime JP3492943B2 (ja) | 1999-07-07 | 1999-07-07 | 光ファイバセンサによる剥離検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3492943B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2007278848A (ja) * | 2006-04-06 | 2007-10-25 | Honda Motor Co Ltd | 接着部の剥離検査方法 |
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| WO2009037914A1 (ja) * | 2007-09-21 | 2009-03-26 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 構造体の欠陥を検知するための方法及びシステム |
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| WO2012109416A1 (en) * | 2011-02-09 | 2012-08-16 | Siemens Energy, Inc. | Multiplexed optical fiber crack sensor |
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