JP2001201411A - Optical fiber sensor and optical fiber sensor multiple point measuring system - Google Patents

Optical fiber sensor and optical fiber sensor multiple point measuring system

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber sensor, using a small and cheap bending type optical fiber which is hardly affected by temperature and is capable of measuring physical quantities such as strain, force, stress, displacement, etc., and an optical fiber sensor multiple point measuring system, capable of multiple point measurement of strain and the like by using the optical fiber sensors and use the system for detecting danger such as caving-in and collapse in a tunnel. SOLUTION: An optical fiber type strain gauge 1 has a gauge base 10, having on the whole a square shape formed by an H-shape space 13, a first groove 12 and a second groove 14 formed almost linearly without eccentricity, by providing a specific interval G in the H-shape space 13 along the longitudinal direction of the gauge base 10 and an optical fiber 16 arranged in the first and the second grooves 12 and 14 and having a bend part 16A in the interval G. The width dimensions of the first and the second grooves 12 and 14 are formed 3.2 times as large as the outer diameter dimension(d) of the optical fiber.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの曲げ
損失を利用した光ファイバ式ひずみゲージ等から成り、
力、応力、ひずみ、変位等の物理量の計測等を行う光フ
ァイバセンサ、及び前記光ファイバセンサを複数個用い
てひずみの多点計測を行うことによりトンネルの落盤・
崩落等の危険の検知等を行う光ファイバセンサ多点計測
システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber type strain gauge utilizing bending loss of an optical fiber.
Force, stress, strain, an optical fiber sensor that performs measurement of physical quantities such as displacement, etc., and performing tunnel multi-point measurement by using a plurality of the optical fiber sensors,
The present invention relates to an optical fiber sensor multi-point measurement system for detecting a danger such as collapse.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、機械・構造物のひずみ等の測
定には、電気抵抗式のひずみゲージが一般的に用いられ
ている。また、近年、光ファイバを利用した光ファイバ
式ひずみセンサも提案され、実用に供されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electric resistance type strain gauge has been generally used for measuring a strain or the like of a machine or a structure. In recent years, an optical fiber type strain sensor using an optical fiber has also been proposed and put to practical use.

【0003】即ち、知的材料/構造物に具備される機能
の一つであるセンサ機能には、長期間に亘るオンライン
計測が可能であることが求められる。無誘導性、防爆
性、耐腐食性等の特徴を持つ光ファイバは、その構成要
素として有望であり、光ファイバの種々の特性を利用し
てひずみを測定する光ファイバ式ひずみセンサとして実
用化されている。
That is, a sensor function, which is one of the functions provided in intelligent materials / structures, is required to be capable of online measurement for a long period of time. Optical fibers with features such as non-induction, explosion-proof, and corrosion resistance are promising components, and have been put into practical use as optical fiber strain sensors that measure strain using various characteristics of optical fibers. ing.

【0004】このような光ファイバを利用したひずみセ
ンサとして、例えば、いわゆるファブリペロー型の光フ
ァイバ式ひずみゲージ(第1の従来例)、日本機械学会
第37期通常総会講演会講演論文集(・)No96−1
掲載論文「屈曲型光ファイバひずみゲージ」江川幸一他
に記載されたもの(第2の従来例)、特開平9−149
27号公報記載のもの(第3の従来例)、Procee
ding of 19th Meeting on L
ightwave Sensing Technolo
gy, May 1997発表論文「光ファイバセンサ
を用いたコンクリート構造物の歪み分布測定」倉嶋利雄
他に記載されたもの(第4の従来例)等、種々のひずみ
センサが提案されている。
As a strain sensor using such an optical fiber, for example, a so-called Fabry-Perot type optical fiber type strain gauge (first conventional example), a collection of lectures at the 37th Annual Meeting of the Japan Society of Mechanical Engineers (・) No. 96-1
Published paper "Bending type optical fiber strain gauge" described in Koichi Egawa et al. (Second conventional example), Japanese Patent Laid-Open No. 9-149.
No. 27 gazette (third conventional example), Processe
ding of 19th Meeting on L
lightwave Sensing Technology
gy, May 1997, various strain sensors have been proposed, such as the one described in Toshio Kurashima et al. (fourth conventional example), "Measurement of strain distribution in concrete structures using optical fiber sensors".

【0005】これらのうち、第2の従来例等、いわゆる
屈曲型の光ファイバを利用したひずみセンサでは、光フ
ァイバに小さな曲げを与えておき、曲げに力を加えるこ
とによる透過光の減衰からひずみを検出する。即ち、光
ファイバは曲げる曲率半径によって、透過光量の損失が
異なり、曲率半径が大きい場含には、損失が発生しな
い。また、ある損失が発生する曲率半径に対して、曲率
半径が減少すると損失が大きくなり、曲率半径が増加す
ると、損失が小さくなる。屈曲型の光ファイバを用いた
ひずみゲージは、かかる原理を利用して、ゲージに加わ
る力により曲率半径を変化させ、透過光の光量変化から
ひずみを検出するものである。
Among them, the strain sensor using a so-called bent optical fiber, such as the second conventional example, applies a small bend to the optical fiber and applies a force to the bend to attenuate the transmitted light to reduce the strain. Is detected. That is, the loss of the amount of transmitted light differs depending on the radius of curvature of the optical fiber, and no loss occurs when the radius of curvature is large. For a radius of curvature at which a certain loss occurs, the loss increases as the radius of curvature decreases, and the loss decreases as the radius of curvature increases. Using such a principle, a strain gauge using a bent optical fiber changes the radius of curvature by a force applied to the gauge, and detects strain from a change in the amount of transmitted light.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来からの電気抵抗式
のひずみゲージでは、電磁界の影響下では使用に適さな
いという問題がある。また、多点計測の場合は必然的に
ケーブルが太くならざるを得ず、取り扱いが不便であ
り、更に、絶縁が低下する等の問題も避けられない。
一方、上述した光ファイバを用いたひずみセンサでは、
例えば、第1の従来例に係るものでは、ゲージ構成部品
の加工及び組立に高い精度が要求されるが、そのような
高精度のものを製作するには、コストが高くなってしま
う。また、いわゆるOTDR(Optical Tim
e−Domain Reflectometry:光時
間領域反射測定法)を用いた多点計測には、利用できな
い。
The conventional electric resistance type strain gauge has a problem that it is not suitable for use under the influence of an electromagnetic field. Also, in the case of multi-point measurement, the cable must inevitably become thick, which is inconvenient to handle, and furthermore, problems such as a decrease in insulation are inevitable.
On the other hand, in the strain sensor using the optical fiber described above,
For example, in the case of the first conventional example, high precision is required for machining and assembling the gauge components, but the production of such high precision increases the cost. In addition, a so-called OTDR (Optical Tim)
It cannot be used for multipoint measurement using e-Domain Reflectometry (optical time domain reflection measurement method).

【0007】また、第2の従来例に係る屈曲型光ファイ
バ式ひずみゲージは、楕円状あるいは1/4円弧状の屈
曲形状の屈折率差の異なる光ファイバを組み合わせて使
用するものであるが、この形状出実際にゲージベース上
に精度良く成形することは大変困難であり、また、温度
補償については何等の考慮もなされていないので、実用
性の点で疑問がある。
Further, the bending type optical fiber type strain gauge according to the second conventional example uses an optical fiber having a different refractive index difference in an elliptical or quarter-arc bent shape in combination. It is very difficult to accurately form the shape on the gauge base, and no consideration is given to the temperature compensation.

【0008】更に、第3の従来例に係る光ファイバ式ひ
ずみゲージは、ゲージの小型化が難しく局部的な応力や
ひずみを計測するには不適であり、またゲージ単体での
温度補償ができないという問題もある。
Furthermore, the optical fiber type strain gauge according to the third conventional example is difficult to reduce the size of the gauge, is not suitable for measuring local stress or strain, and cannot compensate for temperature of the gauge alone. There are also problems.

【0009】更にまた、第4の従来例に係るものでは、
距離にして1m程度の平均ひずみは光ファイバに沿って
計測できるが、局部的な応力やひずみを高感度に計測す
ることはできない。また、温度による影響は、電気抵抗
式のひずみゲージと比較して10倍程度あるので、温度
の影響を無視できない。
Furthermore, in the fourth prior art,
An average strain of about 1 m in distance can be measured along the optical fiber, but local stress or strain cannot be measured with high sensitivity. In addition, the influence of temperature is about ten times that of an electric resistance strain gauge, so that the influence of temperature cannot be ignored.

【0010】本発明の目的は、小型で安価に製造でき、
屈曲型の光ファイバを用いて、温度の影響を受けにくく
高精度なひずみ、力、応力、変位等の物理量の計測を行
うことができる光ファイバセンサ、及び該光ファイバセ
ンサを複数個用いてひずみ等の多点計測を行うことが可
能な光ファイバセンサ多点計測システムを提供すること
にあり、また、該光ファイバセンサ多点計測システムを
トンネルの落盤・崩落等の危険を検知するために用いる
ことにある。
An object of the present invention is to provide a compact and inexpensive manufacturing,
An optical fiber sensor that can measure a physical quantity such as strain, force, stress, displacement, etc., which is hardly affected by temperature, using a bent optical fiber, and is capable of measuring strain using a plurality of the optical fiber sensors. The present invention is to provide a multi-point optical fiber sensor measurement system capable of performing multi-point measurement, and the like, and to use the optical fiber sensor multi-point measurement system to detect dangers such as falling or falling down of a tunnel. It is in.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、いわゆる屈曲型の光ファイバを利用し
たひずみゲージ或いは力センサとして、新規且つ有用な
光ファイバセンサ及び該光ファイバセンサを複数個用い
て多点計測が可能な光ファイバセンサ多点計測システム
を発明した。
In order to achieve the above object, the present invention provides a novel and useful optical fiber sensor and a plurality of optical fiber sensors as a strain gauge or a force sensor using a so-called bent optical fiber. We have invented an optical fiber sensor multi-point measurement system that can perform multi-point measurement using a single device.

【0012】即ち、本発明の第1の様相による光ファイ
バセンサは、請求項1に記載されているように、構造体
の一方向に沿って所定の間隔をおいて偏芯せずに略直線
的に形成された第1及び第2の溝と、該第1及び第2の
溝に配置され前記間隔内に屈曲部を有する少なくとも1
本の光ファイバとを有し、前記第1及び第2の溝の幅寸
法は、前記光ファイバの外径寸法の少なくとも2倍の大
きさに形成されていることを特徴とする。
That is, according to the first aspect of the present invention, an optical fiber sensor according to the first aspect of the present invention has a substantially straight line without eccentricity at a predetermined interval along one direction of the structure. And first and second grooves formed in the first and second grooves, and at least one of the first and second grooves having a bent portion within the space between the first and second grooves.
And a width dimension of the first and second grooves is formed to be at least twice as large as an outer diameter dimension of the optical fiber.

【0013】略直線的に形成された第1及び第2の溝内
に屈曲部を有するように光ファイバを配置すれば良いの
で、光ファイバの屈曲部を簡単に形成することができ、
同一の屈曲形状をひずみゲージのゲージベース上に設け
る場合も、力センサの弾性体における起歪部上に直接設
ける場合も、安価に成型することができる。
Since the optical fiber may be disposed so as to have a bent portion in the first and second grooves formed substantially linearly, the bent portion of the optical fiber can be easily formed.
In the case where the same bent shape is provided on the gauge base of the strain gauge, or in the case where it is provided directly on the strain-generating portion of the elastic body of the force sensor, molding can be performed at low cost.

【0014】また、第1及び第2の溝の幅寸法は、光フ
ァイバの外径寸法の少なくとも2倍の大きさに形成され
ている、かかる幅広の溝内に光ファイバを配置するの
で、接着層及び溝形状のエッジ近傍の局部的な性状の違
いが特性に出にくい。
Further, since the width of the first and second grooves is at least twice as large as the outer diameter of the optical fiber, the optical fiber is arranged in such a wide groove. The difference in local properties near the edges of the layer and the groove shape hardly appears in the characteristics.

【0015】更に、前記構造体は、前記第1及び第2の
溝と直交し前記間隔を形成する段差を備え、該段差内で
は、前記光ファイバは固定されず、自由移動可能に構成
されていても良い。
Further, the structure has a step which is orthogonal to the first and second grooves and forms the interval. In the step, the optical fiber is not fixed but freely movable. May be.

【0016】尚、該光ファイバセンサは、前記構造体が
ゲージベースから成る光ファイバ式ひずみゲージにより
構成され、或いはひずみゲージを貼り付けることなく前
記構造体を構成する弾性体の起歪部に直接前記光ファイ
バの屈曲部を成形した力センサ等により構成され得る。
In the optical fiber sensor, the structure is constituted by an optical fiber type strain gauge comprising a gauge base, or directly to a strain-generating portion of an elastic body constituting the structure without attaching a strain gauge. The optical fiber may be constituted by a force sensor or the like formed with a bent portion.

【0017】一方、本発明の第2の様相による光ファイ
バセンサ多点計測システムは、請求項5に記載されてい
るように、上記の光ファイバセンサを複数個それぞれ所
定の間隔をおいて配置し、該複数個の光ファイバセンサ
に挿通されて全体として1つの光伝送路を形成する少な
くとも1本の光ファイバを用い、前記複数個の光ファイ
バセンサによりひずみの多点計測を行うことを特徴とす
る。
On the other hand, in the optical fiber sensor multipoint measuring system according to the second aspect of the present invention, a plurality of the above optical fiber sensors are arranged at predetermined intervals. Using at least one optical fiber inserted into the plurality of optical fiber sensors to form one optical transmission path as a whole, and performing multipoint measurement of strain by the plurality of optical fiber sensors. I do.

【0018】また、請求項6記載の光ファイバセンサ多
点計測システムにおいては、更に、光スイッチを用いて
前記光ファイバを複数本接続したことを特徴とする。
Further, in the optical fiber sensor multipoint measuring system according to the sixth aspect, a plurality of the optical fibers are further connected by using an optical switch.

【0019】これにより、OTDRを用いた多点計測が
可能である。また、着目すべき物理量をセンサで計測す
るが、センサを挟んで前後に配置された伝送用光ファイ
バにおいて、大きな変形、切断等の異常を検出できる。
更に、例えば、トンネル等の、センサによる計測範囲が
数十kmに及ぶような対象の計測も可能となる。
Thus, multi-point measurement using OTDR is possible. In addition, although a physical quantity to be focused on is measured by a sensor, abnormalities such as large deformation and cutting can be detected in transmission optical fibers arranged before and after the sensor.
Further, for example, it is possible to measure an object such as a tunnel whose measurement range by a sensor extends over several tens of kilometers.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。本発明の第1の実
施形態に係る光ファイバセンサは、光ファイバ式ひずみ
ゲージにより構成される。即ち、図1に示すように、本
実施形態の光ファイバ式ひずみゲージ1は、H型の空隙
部13が形成されて全体として矩形状を有するゲージベ
ース10と、ゲージベース10の長手方向に沿ってH型
の空隙部13内に所定の間隔Gをおきつつ、偏芯せずに
略直線的に形成された第1の溝12及び第2の溝14
と、第1及び第2の溝12及び14内に配置され間隔G
内に屈曲部16Aを有する光ファイバ16とを有してい
る。第1及び第2の溝12及び14の幅寸法は、前記光
ファイバの外径(直径)寸法dの3.2倍(3.2d)
の大きさに形成されている。尚、第1及び第2の溝12
及び14の幅寸法は、光ファイバの外径(直径)寸法d
の少なくとも2倍(2.0d)、好ましくは2.5倍
(2.5d)以上の大きさであるのが望ましい。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The optical fiber sensor according to the first embodiment of the present invention includes an optical fiber type strain gauge. That is, as shown in FIG. 1, an optical fiber type strain gauge 1 of the present embodiment includes a gauge base 10 having an H-shaped void 13 formed therein and having a rectangular shape as a whole, and a longitudinal direction of the gauge base 10. A first groove 12 and a second groove 14 which are formed substantially linearly without eccentricity while leaving a predetermined interval G in the H-shaped gap portion 13.
And a gap G disposed in the first and second grooves 12 and 14.
And an optical fiber 16 having a bent portion 16A therein. The width dimension of the first and second grooves 12 and 14 is 3.2 times (3.2d) the outer diameter (diameter) dimension d of the optical fiber.
It is formed in the size of. The first and second grooves 12
And 14 have a width d of the outer diameter (diameter) of the optical fiber.
It is desirable that the size is at least twice (2.0d), preferably 2.5 times (2.5d) or more.

【0021】図2は図1の光ファイバ式ひずみゲージ1
を測定対象物とともに示す側面図である。ゲージベース
10には、第1及び第2の溝12,14内における光フ
ァイバ16の軸方向と直交する方向に延びて空隙部13
の両側に形成された段差部15により、空隙部13の周
囲に位置する薄肉部17とこの薄肉部17より厚さの厚
い厚肉部18とが区画形成されている。そして、薄肉部
17側には、ゲージベース10と鋼材などの測定対象物
19とを、例えば、スポット溶接により固定するための
溶接部20が段差部15に沿って形成されている。
FIG. 2 shows an optical fiber type strain gauge 1 shown in FIG.
FIG. 3 is a side view showing the measurement object together with the measurement object. The gap base 13 extends in the direction perpendicular to the axial direction of the optical fiber 16 in the first and second grooves 12 and 14.
A thin portion 17 located around the gap portion 13 and a thick portion 18 thicker than the thin portion 17 are defined by the step portions 15 formed on both sides of the thin portion 17. On the thin portion 17 side, a welded portion 20 for fixing the gauge base 10 and the measuring object 19 such as a steel material by, for example, spot welding is formed along the step portion 15.

【0022】さらに、ゲージベース10の薄肉部17に
はくびれ部21が形成されている。これにより、薄肉部
17の剛性が低下され、測定対象物19のひずみに応じ
てゲージベース10が変形しやすくなっている。
Further, a narrow portion 21 is formed in the thin portion 17 of the gauge base 10. Thereby, the rigidity of the thin portion 17 is reduced, and the gauge base 10 is easily deformed according to the strain of the measurement object 19.

【0023】ここで、本実施の形態では、ゲージベース
10の長手方向の寸法は20mm〜30mm程度、厚肉
部18の肉厚は0.6mm、薄肉部17の肉厚は0.2
mmとなっている。また、第1の溝12と第2の溝14
との間隔Gは3mmとなっている。
In the present embodiment, the gauge base 10 has a longitudinal dimension of about 20 mm to 30 mm, the thick portion 18 has a thickness of 0.6 mm, and the thin portion 17 has a thickness of 0.2 mm.
mm. In addition, the first groove 12 and the second groove 14
Is 3 mm.

【0024】次に、本実施形態の光ファイバ式ひずみゲ
ージ1の使用方法について説明する。
Next, a method of using the optical fiber type strain gauge 1 of the present embodiment will be described.

【0025】本実施形態の光ファイバ式ひずみゲージ1
は、測定対象物19のひずみを、検出部として設けた光
ファイバ16の屈曲部16Aに伝えて検出する。即ち、
本実施形態の光ファイバ式ひずみゲージ1を用いるに
は、図1及び図2に示すように、測定対象物19にゲー
ジベース10を固定し、光ファイバ16の一端をLED
等の光源側(図示せず)に接続し、他端をPD等の光検
出側(図示せず)に接続して用いる。
Optical fiber type strain gauge 1 of the present embodiment
Transmits the strain of the measurement object 19 to the bent portion 16A of the optical fiber 16 provided as a detection unit and detects the distortion. That is,
In order to use the optical fiber type strain gauge 1 of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the gauge base 10 is fixed to an object 19 to be measured, and one end of the optical fiber 16 is connected to an LED.
The other end is connected to a light source (not shown), and the other end is connected to a light detection side (not shown) such as a PD.

【0026】測定対象物19に応力が作用してひずみが
生じると、ゲージベース10も同じように引っ張り又は
圧縮される。この結果、空隙部13の間隔Gが、引っ張
りの場合には増加し、圧縮の場合には減少する。そし
て、空隙部13の間隔Gが増減することにより空隙部1
3における光ファイバ16の曲げ量が変化し、光の透過
光量に変化をもたらす。即ち、引っ張りの場合には屈曲
部16Aの曲率半径が増加するため損失が小さくなる結
果、透過光量が増加するのに対し、圧縮の場合には屈曲
部16Aの曲率半径が減少するため損失が大きくなる結
果、透過光量が減少する。従って、この光量変化をPD
等を含む検出手段にて検出することにより、ひずみ量を
計測することができる。
When a strain is generated by applying a stress to the measuring object 19, the gauge base 10 is similarly pulled or compressed. As a result, the gap G between the gaps 13 increases in the case of tension and decreases in the case of compression. The gap G is increased or decreased by increasing or decreasing the gap G between the gaps 13.
3, the amount of bending of the optical fiber 16 changes, causing a change in the amount of transmitted light. In other words, in the case of tension, the radius of curvature of the bent portion 16A increases, and the loss decreases. As a result, the amount of transmitted light increases, whereas in the case of compression, the radius of curvature of the bent portion 16A decreases, so that the loss increases. As a result, the amount of transmitted light decreases. Therefore, this light amount change is
The amount of strain can be measured by detecting with a detecting means including the above.

【0027】このように、本実施形態の光ファイバ式ひ
ずみゲージ1によれば、引っ張りひずみだけでなく圧縮
ひずみの測定も可能であり、更に、クラックの変位測定
も可能である。なお、空隙部13の間隔G内の光ファイ
バ16の曲率半径を変え、測定対象物19の種類に応じ
て検出感度を変化させることもできる。例えば、測定対
象物19がひずみの小さいコンクリートの場合には曲率
半径を小さくとり、ひずみの大きい鉄の場合には曲率半
径を大きくとれば良い。
As described above, according to the optical fiber type strain gauge 1 of the present embodiment, not only the tensile strain but also the compressive strain can be measured, and the displacement of the crack can also be measured. In addition, the radius of curvature of the optical fiber 16 within the gap G of the gap 13 can be changed to change the detection sensitivity according to the type of the measurement object 19. For example, if the measurement object 19 is concrete with small strain, the radius of curvature may be small, and if the measurement object 19 is iron with large strain, the radius of curvature may be large.

【0028】ここで、本実施形態の光ファイバ式ひずみ
ゲージ1では、図1及び図2に示すように、第1及び第
2の溝12,14内における光ファイバ16の軸方向と
直交する方向に延びて形成された段差部15に沿って薄
肉部17側に形成された溶接部20にスポット溶接を行
うことによりゲージベース10と測定対象物19とが固
定される。このように光ファイバ16の軸方向と直交す
る方向に沿って働く固着力によってひずみゲージ1と測
定対象物19とが固定されると、ゲージ長が光ファイバ
16の軸方向における固着部間距離となる。これによ
り、引っ張り剛性が低下して内力が小さくなるので、測
定対象物19との固着部におけるせん断応力が抑制され
てゲージ特性のばらつきが低減される。
Here, in the optical fiber type strain gauge 1 of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a direction perpendicular to the axial direction of the optical fiber 16 in the first and second grooves 12, 14. The gauge base 10 and the measuring object 19 are fixed by performing spot welding on the welding portion 20 formed on the thin portion 17 side along the step portion 15 formed so as to extend. When the strain gauge 1 and the measuring object 19 are fixed by the fixing force acting along the direction orthogonal to the axial direction of the optical fiber 16 in this manner, the gauge length is reduced by the distance between the fixed portions of the optical fiber 16 in the axial direction. Become. As a result, the tensile stiffness is reduced and the internal force is reduced, so that the shear stress at the portion where the measurement object 19 is fixed is suppressed, and the variation in gauge characteristics is reduced.

【0029】また、ゲージ長が光ファイバ16の軸方向
における固着部間距離となるので、線膨張を用いた温度
補償におけるゲージ長の不確実さがなくなる。
Further, since the gauge length is the distance between the fixing portions in the axial direction of the optical fiber 16, the uncertainty of the gauge length in temperature compensation using linear expansion is eliminated.

【0030】さらに、段差部15に、例えば、スポット
溶接機を沿わせて動かすだけで第1及び第2の溝12,
14内における光ファイバ16の軸方向と直交する方向
に沿った溶接部20を測定対象物19に溶着できるの
で、ひずみゲージ取り付け作業の容易化を図ることが可
能になる。
Further, the first and second grooves 12 and 12 are simply moved along the step portion 15 by, for example, moving a spot welder.
Since the welded portion 20 along the direction orthogonal to the axial direction of the optical fiber 16 in the portion 14 can be welded to the measurement object 19, the work of attaching the strain gauge can be facilitated.

【0031】次に、上記実施形態の変形例に係る光ファ
イバセンサについて、図3を参照して説明する。本変形
例の光ファイバセンサ3は、上述した第1の実施形態の
光ファイバ式ひずみゲージ1を、図3に示すように、弾
性体30の起歪部32にスポット溶接により取り付け、
弾性体30をその固定穴30A,30Bを用いて測定対
象物(図示せず)に固定することによりセンサとして機
能する。図3に示すように、同図の左方向から光ファイ
バ16に入射した入射光は、同図の右方向に透過光とし
て検出される。今、起歪部32に、矢印32L、32R
で示すように、引張荷重が加わり又は引張り方向の変位
を生じると、光ファイバ式ひずみゲージ1の屈曲部16
A(図1参照)の曲率半径が増加するため損失が小さく
なる結果、透過光量が増加する。従って、この光量変化
をPD等を含む検出手段にて検出することにより、ひず
み量を計測することができる。
Next, an optical fiber sensor according to a modification of the above embodiment will be described with reference to FIG. The optical fiber sensor 3 of the present modified example attaches the optical fiber type strain gauge 1 of the above-described first embodiment to the strain generating portion 32 of the elastic body 30 by spot welding as shown in FIG.
The elastic body 30 functions as a sensor by being fixed to a measurement object (not shown) using the fixing holes 30A and 30B. As shown in FIG. 3, incident light that has entered the optical fiber 16 from the left side in FIG. 3 is detected as transmitted light in the right direction in FIG. Now, arrows 32L and 32R are added to the strain generating portion 32.
When a tensile load is applied or a displacement occurs in the tensile direction, as shown in FIG.
As the radius of curvature of A (see FIG. 1) increases, the loss decreases, and as a result, the amount of transmitted light increases. Therefore, the amount of distortion can be measured by detecting this change in the amount of light with a detecting means including a PD or the like.

【0032】続いて、本発明の第2の実施形態に係る光
ファイバセンサについて図4を参照して説明する。この
第2の実施形態に係る光ファイバセンサは、ひずみゲー
ジを貼り付けることなく弾性体の起歪部に直接光ファイ
バの屈曲部を成形した力センサにより構成される。即
ち、図4に示すように、本実施形態の力センサは、弾性
体から成るビーム型ロードセル40と、このビーム型ロ
ードセル40に貼り付けられる光ファイバ41とを有す
る。ビーム型ロードセル40は、図示しないが、固定用
ボルトにより任意の固定箇所に固定されて片持ち梁を構
成し、その自由端側には、被測定荷重が印加される荷重
作用点を有している。従って、その荷重作用点に上方向
から荷重が印加されると、ビーム型ロードセル40は、
上面側が引っ張られ、下面側が圧縮される。ビーム型ロ
ードセル40には、図4に示すように、ビーム型ロード
セル40の上下両面から幅方向に沿って段差部40A、
40Bが形成されている。また、段差部40Aと40B
の間には、センシング部42が設けられている。このセ
ンシング部42の上面側には、図4に示すように、ビー
ム型ロードセル40の幅方向に沿って凹部44が設けら
れている。一方、センシング部42の下面側にも、同様
にビーム型ロードセル40の幅方向に沿って凹部46が
設けられている。また、センシング部42の内部には、
図4に示すように、中空部分43が設けられ、この中空
部分43は、凹部44及び46が薄肉状に構成されるよ
うに形成されている。即ち、ここに、凹部44及び46
は、ビーム型ロードセル40の上下両面の幅方向に沿っ
たそれぞれの凹みと中空部分43により画成される薄肉
状の部分により構成されている。凹部44及び46は、
ビーム型ロードセル40の上下それぞれの面に対称に形
成されており、従って、上述した荷重作用点に上方向か
ら荷重が印加されると、凹部44には引張応力が集中す
るのに対し、凹部46には圧縮応力が集中する。
Next, an optical fiber sensor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The optical fiber sensor according to the second embodiment is constituted by a force sensor in which a bent portion of an optical fiber is formed directly on a strain-generating portion of an elastic body without attaching a strain gauge. That is, as shown in FIG. 4, the force sensor according to the present embodiment includes a beam-type load cell 40 made of an elastic body and an optical fiber 41 attached to the beam-type load cell 40. Although not shown, the beam-type load cell 40 is fixed to an arbitrary fixing point by a fixing bolt to form a cantilever, and has a load application point on its free end side to which a load to be measured is applied. I have. Therefore, when a load is applied to the load application point from above, the beam-type load cell 40
The upper side is pulled and the lower side is compressed. As shown in FIG. 4, the beam-type load cell 40 has a stepped portion 40A along the width direction from both upper and lower surfaces of the beam-type load cell 40.
40B are formed. Also, the step portions 40A and 40B
Between them, a sensing unit 42 is provided. As shown in FIG. 4, a concave portion 44 is provided on the upper surface side of the sensing section 42 along the width direction of the beam type load cell 40. On the other hand, a recess 46 is also provided on the lower surface side of the sensing unit 42 along the width direction of the beam-type load cell 40. Also, inside the sensing unit 42,
As shown in FIG. 4, a hollow portion 43 is provided, and the hollow portion 43 is formed such that the concave portions 44 and 46 are configured to be thin. That is, here, the concave portions 44 and 46
Are formed by thin portions defined by hollows 43 and respective recesses along the width direction of the upper and lower surfaces of the beam type load cell 40. The recesses 44 and 46
The upper and lower surfaces of the beam-type load cell 40 are formed symmetrically. Therefore, when a load is applied to the above-mentioned load application point from above, the tensile stress concentrates in the concave portion 44, whereas the concave portion 46 , Compressive stress concentrates.

【0033】一方、ビーム型ロードセル40の上面側に
は、その長さ方向に沿って第1及び第2のファイバ挿通
溝48A及び48Bが形成されており、第1のファイバ
挿通溝48Aは、ビーム型ロードセル40の固定端側端
面に設けられた入出力端子(図示せず)から、ビーム型
ロードセル40の上面側の段差部40Aまで、第2のフ
ァイバ挿通溝48Bは、段差部40Aから図示しない出
力端までビーム型ロードセル40の上面に設けられてい
る。反対に、ビーム型ロードセル40の下面側には、そ
の長さ方向に沿って第1及び第2のファイバ挿通溝(図
示せず)が形成されており、第1のファイバ挿通溝は、
ビーム型ロードセル40の固定端側端面に設けられた入
出力端子(図示せず)から、ビーム型ロードセル40の
下面側の段差部41Aまで、第2のファイバ挿通溝は、
段差部41Bから図示しない出力端までビーム型ロード
セル40の下面に設けられている。ビーム型ロードセル
40の上面側の第1及び第2のファイバ挿通溝48A及
び48Bには、光ファイバ41が挿通され、この光ファ
イバ41は、段差部40A内に屈曲部41aを有してい
る。また、ビーム型ロードセル40の下面側の第1及び
第2のファイバ挿通溝には、光ファイバ41と同一の外
径(直径)寸法を持つ他の1本の光ファイバが挿通さ
れ、この光ファイバは、段差部40B内に屈曲部(図示
せず)を有している。
On the other hand, on the upper surface side of the beam type load cell 40, first and second fiber insertion grooves 48A and 48B are formed along the length direction, and the first fiber insertion groove 48A From an input / output terminal (not shown) provided on the fixed end side end surface of the mold load cell 40 to the step portion 40A on the upper surface side of the beam type load cell 40, the second fiber insertion groove 48B is not shown from the step portion 40A. The output end is provided on the upper surface of the beam type load cell 40. Conversely, first and second fiber insertion grooves (not shown) are formed on the lower surface side of the beam-type load cell 40 along the length direction thereof.
The second fiber insertion groove extends from an input / output terminal (not shown) provided on the fixed end side end surface of the beam type load cell 40 to a step portion 41A on the lower surface side of the beam type load cell 40.
It is provided on the lower surface of the beam type load cell 40 from the step portion 41B to the output end (not shown). An optical fiber 41 is inserted into the first and second fiber insertion grooves 48A and 48B on the upper surface side of the beam type load cell 40, and the optical fiber 41 has a bent portion 41a in a step portion 40A. Another optical fiber having the same outer diameter (diameter) as the optical fiber 41 is inserted into the first and second fiber insertion grooves on the lower surface side of the beam type load cell 40. Has a bent portion (not shown) in the step portion 40B.

【0034】ここで、本発明の第2の実施形態において
は、上面側の第1及び第2のファイバ挿通溝48A及び
48B、更に、下面側の第1及び第2のファイバ挿通溝
の幅寸法は、光ファイバ41及び他の1本の光ファイバ
(図示せず)の外径(直径)寸法dの3.2倍(3.2
d)の大きさに形成されている。尚、この幅寸法は、光
ファイバ50等の外径(直径)寸法dの少なくとも2倍
(2.0d)、好ましくは2.5倍(2.5d)以上の
大きさであるのが望ましい。
Here, in the second embodiment of the present invention, the width dimensions of the first and second fiber insertion grooves 48A and 48B on the upper surface side and the first and second fiber insertion grooves on the lower surface side. Is 3.2 times (3.2) the outer diameter (diameter) dimension d of the optical fiber 41 and one other optical fiber (not shown).
d). It is desirable that the width dimension is at least twice (2.0 d), preferably 2.5 times (2.5 d) or more the outer diameter (diameter) dimension d of the optical fiber 50 or the like.

【0035】図5及び図6は、本発明の第2の実施形態
に係る光ファイバ力センサにおける光ファイバの屈曲部
の成形方法を説明するための図であり、図5は図4に示
した光ファイバセンサを上方から見た概念図である。
FIGS. 5 and 6 are views for explaining a method of forming the bent portion of the optical fiber in the optical fiber force sensor according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is shown in FIG. It is the conceptual diagram which looked at the optical fiber sensor from the upper part.

【0036】さて、この第2の実施形態において、光フ
ァイバ力センサにおける光ファイバの屈曲部を成形する
には、まず、図5に示すように、光ファイバを溝(W)
の底辺にセットする。次に、屈曲を付与するための丸棒
(丸棒固定治具(図示せず)を起歪部に乗せ)をセット
する。続いて、光ファイバの透過光をPDにより検出す
る(光ファイバが直線上にある状態で)。更に、設定の
感度に応じ、丸棒を固定治具のスライド溝に沿って移動
し屈曲を成形する(PDによりモニターをしながら上記
作業を行う、尚、設定の感度は、丸棒除去後の光ファイ
バのスプリングバックによる設定感度の変化を前もって
考慮しておく)。次に、丸棒の位置を固定し、溝(W)
に接着剤を充填し光ファイバを固定する。接着剤硬化
後、丸棒及び固定治具を取り外す(PDにより透過光量
を確認)。この手順により、設定した直線溝の溝幅を用
いてセンサ内に、所定の曲率を有する光ファイバの弾性
曲線が得られ、屈曲型光ファイバセンサの屈曲部が実現
できる。このようにすれば、溝加工時ワークの付け替え
無しに両溝の加工ができ、特性面でも試作した光ファイ
バ式ひずみケージおよび光ファイバ力センサにおいて良
好な結果が得られている。本発明の屈曲部を用いること
により安価な光ファイバ式ひずみケージ及び光ファイバ
力センサが実現できる。
In order to form the bent portion of the optical fiber in the optical fiber force sensor according to the second embodiment, first, as shown in FIG.
Set at the bottom of Next, a round bar (a round bar fixing jig (not shown) is placed on the strain generating portion) for imparting bending is set. Subsequently, the transmitted light of the optical fiber is detected by the PD (in a state where the optical fiber is on a straight line). Further, according to the setting sensitivity, the round bar is moved along the slide groove of the fixing jig to form a bend (the above operation is performed while monitoring with the PD. The setting sensitivity is determined after the round bar is removed. The change in the set sensitivity due to the springback of the optical fiber is considered in advance). Next, fix the position of the round bar and set the groove (W)
Is filled with an adhesive to fix the optical fiber. After the adhesive is cured, the round bar and the fixing jig are removed (the amount of transmitted light is checked by PD). By this procedure, an elastic curve of an optical fiber having a predetermined curvature is obtained in the sensor using the set groove width of the straight groove, and a bent portion of the bent optical fiber sensor can be realized. In this way, both grooves can be machined without replacement of the workpiece at the time of machining the grooves, and good results have been obtained in the optical fiber type strain cage and the optical fiber force sensor prototyped in terms of characteristics. By using the bent portion of the present invention, an inexpensive optical fiber strain cage and an optical fiber force sensor can be realized.

【0037】以上に述べた第1及び第2の実施形態にお
いて、(ファイバ挿通)溝の幅寸法は、光ファイバの外
径(直径)寸法dの3.2倍(3.2d)の大きさに形
成されている。尚、この溝の幅寸法は、光ファイバの外
径(直径)寸法dの少なくとも2倍(2.0d)、好ま
しくは2.5倍(2.5d)以上の大きさであるのが望
ましい。このような溝幅を採用する意義を明らかにする
ため、第1及び第2の溝を傾斜させることにより、高感
度の屈曲部を安価に製作し得るようにした例との比較に
より説明する。
In the first and second embodiments described above, the width dimension of the (fiber insertion) groove is 3.2 times (3.2 d) the outer diameter (diameter) dimension d of the optical fiber. Is formed. The width dimension of the groove is preferably at least twice (2.0 d), preferably 2.5 times (2.5 d) or more the outer diameter (diameter) dimension d of the optical fiber. In order to clarify the significance of adopting such a groove width, a description will be given in comparison with an example in which the first and second grooves are inclined so that a highly sensitive bent portion can be manufactured at low cost.

【0038】図7は、上記のような傾斜溝を有する場合
(例えば、特開平11−287626号参照)の例であ
る。かかる傾斜溝を有することにより屈曲部16A以外
に、屈曲部16Bと16Cが形成され感度を高める効果
がある。反面、間隔G(段差部)のエッジ部が感度に寄
与するため、エッジ部に近傍した接着層の応力緩和等の
不安定さに伴う出力の変化が懸念される。従って、特
に、長期の安定性を要求される土木計測の分野において
は、接着剤の経年変化を低く押さえる必要があり、接着
剤の選定が重要な課題となる。また、接着剤硬化後のエ
ッジ形状を均一にコントロールすることは困難である。
FIG. 7 shows an example in which the above-mentioned inclined groove is provided (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-287626). By having such an inclined groove, bends 16B and 16C are formed in addition to the bend 16A, which has the effect of increasing the sensitivity. On the other hand, since the edge portion of the gap G (step portion) contributes to the sensitivity, a change in output due to instability such as stress relaxation of the adhesive layer near the edge portion is concerned. Therefore, especially in the field of civil engineering measurement where long-term stability is required, it is necessary to keep the aging of the adhesive low, and the selection of the adhesive is an important issue. Further, it is difficult to uniformly control the edge shape after the adhesive is cured.

【0039】これに対し、本発明の第1及び第2の実施
形態においては、エッジ部近傍の接着層の不安定さによ
る影響が比較的少なくなる屈曲部を形成した。即ち、溝
の幅寸法を光ファイバの外径(直径)寸法dの、少なく
とも2.0倍(2.0d)、好ましくは2.5倍(2.
5d)以上の大きさにすることで、屈曲部16B、16
Cの曲率半径を大きくとることになり、感度をほとんど
持たない形状にした。尚、上記した傾斜溝を有する場合
も同様な効果は得られる。しかしながら、本発明では、
加工の作業性(ワークの付け替えなしに、両溝加工がで
きる)から直線溝を採用した。また、これらの形状を取
ることにより、エッジ部近傍の接着状態の不均一性に伴
うセンサ間の特性のバラツキも低減できる。
On the other hand, in the first and second embodiments of the present invention, a bent portion where the influence of the instability of the adhesive layer near the edge portion is relatively small is formed. That is, the width dimension of the groove is at least 2.0 times (2.0d), preferably 2.5 times (2.0.times.) The outer diameter (diameter) dimension d of the optical fiber.
5d) By making the size not less than 5d), the bent portions 16B, 16B
The radius of curvature of C was made large, and a shape having almost no sensitivity was obtained. Note that a similar effect can be obtained even when the above-described inclined groove is provided. However, in the present invention,
A straight groove was adopted because of the workability of processing (both grooves can be machined without changing the work). In addition, by adopting these shapes, it is possible to reduce variations in characteristics between sensors due to non-uniformity of the bonding state near the edge portion.

【0040】以上に述べた本発明の優位性を立証するた
めに、以下のような解析方法を採用した。
In order to prove the superiority of the present invention described above, the following analysis method was adopted.

【0041】即ち、日本機械学会論文集63巻615号
(1997−11)「屈曲型光ファイバシステムによる
ひずみ計測」轟等の文献中に、以下のように記述されて
いる。 一様曲げ曲率を有する光ファイバの単位長さ当
たりの光伝搬損失α+(dB/m)は、Marcuse
によって以下のように解析されている。
That is, the following is described in Tomo et al., Such as Tomo, Vol. 63, No. 615 (1997-11), "Measurement of Strain by Bending Optical Fiber System", Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers. The light propagation loss α + (dB / m) per unit length of an optical fiber having a uniform bending curvature is equal to Marcuse.
Is analyzed as follows.

【0042】[0042]

【数1】 (Equation 1)

【0043】ここで、Here,

【0044】[0044]

【数2】 (Equation 2)

【0045】R :曲率半径 a :コア半径 Δ=((n1−n2)/n1) n1 :コア屈折率 n2 :クラッド屈折率 λ :光の波長 u :コアの横方法規格化伝搬定数 w :クラッドの横方法規格化伝搬定数 u,w間には、光ファイバの次の特性方程式が与えられ
る。
R: radius of curvature a: core radius Δ = ((n1−n2) / n1) n1: core refractive index n2: cladding refractive index λ: wavelength of light u: transverse standardization propagation constant of core w: cladding The following characteristic equation of the optical fiber is given between u and w.

【0046】[0046]

【数3】 (Equation 3)

【0047】[0047]

【数4】 (Equation 4)

【0048】j,kはそれぞれベッセル関数、第2種変
成ベッセル関数 光ファイバの場所によって曲率の異なる場合の全光伝搬
損失α(dB)は、(1)式のα*を光ファイバの経路
に沿って積分することにより与えられる。
J and k are the Bessel function and the modified Bessel function of the second kind, respectively. The total light propagation loss α (dB) when the curvature varies depending on the location of the optical fiber is expressed by the equation α ( * ) in the path of the optical fiber. Given by integrating along

【0049】[0049]

【数5】 (Equation 5)

【0050】一方、光ファイバの曲率半径(R)は、フ
ァイバの変位(y)から(6)式より求まる。
On the other hand, the radius of curvature (R) of the optical fiber can be obtained from the displacement (y) of the fiber according to equation (6).

【0051】[0051]

【数6】 (Equation 6)

【0052】ここでは、シングルモードファイバで波長
1310nmを用いた場合の光伝搬損失を、上記(1)
〜(5)式を用いて求めた。
Here, the light propagation loss when a wavelength of 1310 nm is used in a single mode fiber is described in the above (1).
It calculated | required using Formula (5).

【0053】尚、ファイバの曲率半径は、間隔G=3m
mとし、屈曲部形状を有限要素法を用い、溝幅をパラメ
ータとして、解析的に求めた。
The radius of curvature of the fiber is G = 3 m.
m, the bent portion shape was analytically determined using the finite element method, and the groove width as a parameter.

【0054】図8は、本発明の第1及び第2の実施形態
に係る光ファイバセンサにおける透過損失に対する屈曲
部位の影響を示すグラフであり、屈曲部全体の損失に対
し、溝端部から中央部までの距離に応じて光伝搬損失の
比率がどのように変化するかを光ファイバ径に対する各
溝幅比ごとに示す。同図において、横軸はエッジから屈
曲部中央までを図示したものである。
FIG. 8 is a graph showing the effect of the bent portion on the transmission loss in the optical fiber sensor according to the first and second embodiments of the present invention. How the ratio of the light propagation loss changes according to the distance to the optical fiber diameter is shown for each groove width ratio to the optical fiber diameter. In the figure, the abscissa axis shows from the edge to the center of the bent portion.

【0055】ここでは、ひずみ1000×10-6相当の
変位を間隔部Gに対して与え、屈曲部全体の損失に対
し、溝端部から中央部までの距離に応じた光伝搬損失の
比率を光ファイバ径に対する各溝幅比ごとに求めてみ
た。
Here, a displacement equivalent to a strain of 1000 × 10 −6 is applied to the gap G, and the ratio of the light propagation loss according to the distance from the groove end to the center with respect to the loss of the entire bend is represented by the light. It was determined for each groove width ratio to the fiber diameter.

【0056】同図から明らかなように、光ファイバ径d
に対する溝幅比が1.17(d)、1.33(d)、
1.67(d)のものでは、溝端(エッジ)部の影響が
大きいのに対し、2(d)、2.33(d)、2.67
(d)、3.2(d)のものでは、溝端(エッジ)部の
影響は小さく抑えられている。従って、光ファイバ径d
に対する溝幅比が少なくとも2倍あるのが望ましいこと
が分った。
As is apparent from FIG.
Are 1.17 (d), 1.33 (d),
In the case of 1.67 (d), the influence of the groove end (edge) portion is large, while 2 (d), 2.33 (d), and 2.67.
In the case of (d) and 3.2 (d), the influence of the groove end (edge) is kept small. Therefore, the optical fiber diameter d
It has been found that it is desirable for the groove width ratio to be at least twice.

【0057】図9は、本発明の第1及び第2の実施形態
に係る光ファイバセンサにおける透過損失に対する屈曲
部位の影響を示すグラフであり、屈曲部全体の損失に対
し、光ファイバ径に対する溝幅比に応じて溝端部の光伝
搬損失の比率がどのように変化するかを示す。ここで
は、エッジ部の影響を見るために横軸を光ファイバ径に
対する溝幅比をとって、プロットしたものである。
FIG. 9 is a graph showing the effect of the bent portion on the transmission loss in the optical fiber sensor according to the first and second embodiments of the present invention. It shows how the ratio of light propagation loss at the groove end changes according to the width ratio. Here, the horizontal axis is plotted by taking the groove width ratio with respect to the optical fiber diameter in order to see the effect of the edge portion.

【0058】同図から明らかなように、光ファイバ径d
に対する溝幅比が1.67(d)のものでは、溝端(エ
ッジ)部の影響が2%近くあるのに対し、2(d)、
2.33(d)、2.67(d)、3.2(d)のもの
では、溝端(エッジ)部の影響は、略1%以下に小さく
抑えられている。従って、図9から、光ファイバ径dに
対する溝幅比が少なくとも2倍あるのが望ましいことが
更に明確になった。
As is apparent from FIG.
In the case where the groove width ratio to 1.67 (d) is about 2%, the effect of the groove end (edge) is almost 2%.
In the case of 2.33 (d), 2.67 (d), and 3.2 (d), the influence of the groove end (edge) is suppressed to about 1% or less. Therefore, it is further clear from FIG. 9 that it is desirable that the groove width ratio to the optical fiber diameter d be at least twice.

【0059】図10は、光ファイバ径dに対する溝幅比
が3.2(d)のものにつき、センサ感度を調べ、グラ
フにプロットしたものであり、中央部の曲率半径が増加
すると透過光量も増加し、曲率半径が減少すると透過光
量も減少するが、実用上用いる範囲内で良好な特性が得
られることが分った。光ファイバ径dに対する溝幅比が
2(d)、2.33(d)、2.67(d)のものにつ
いても、それぞれ3.2(d)のものと略同様の特性が
得られることが推察される。
FIG. 10 is a graph in which the sensor sensitivity was examined and plotted on a graph for the case where the groove width ratio to the optical fiber diameter d was 3.2 (d). When the radius of curvature at the center increased, the amount of transmitted light also increased. As the radius of curvature increases and the radius of curvature decreases, the amount of transmitted light also decreases. However, it has been found that good characteristics can be obtained within a practically used range. For the optical fiber having a groove width ratio to the optical fiber diameter d of 2 (d), 2.33 (d), and 2.67 (d), substantially the same characteristics as those of 3.2 (d) are obtained. It is inferred.

【0060】更に、本発明の第1の実施形態に係る光フ
ァイバセンサにつき、センサとしての感度特性を調べて
みた。図11は、本発明の第1の実施形態に係る光ファ
イバセンサを構成する光ファイバ式ひずみゲージを試験
片(片持ち梁)に取り付けた場合の負荷特性を示すグラ
フである。ここでは、図1に示した、光ファイバ径dに
対する溝幅比が3.2(d)の光ファイバ式ひずみゲー
ジを試験片(片持ち梁)に取り付けた場合に、荷重の変
化に対し出力がどのように変化していくかを調べてみ
た。
Further, the optical fiber sensor according to the first embodiment of the present invention was examined for its sensitivity characteristics as a sensor. FIG. 11 is a graph showing load characteristics when an optical fiber type strain gauge constituting the optical fiber sensor according to the first embodiment of the present invention is attached to a test piece (cantilever). Here, when an optical fiber type strain gauge having a groove width ratio of 3.2 (d) to the optical fiber diameter d shown in FIG. 1 is attached to a test piece (cantilever), the output with respect to a change in load is output. I examined how it changes.

【0061】図11に示すように、引っ張り及び圧縮の
双方とも、荷重の変化に対し出力は単調に変化してお
り、センサとして充分な感度が得られることが分った。
As shown in FIG. 11, in both the tension and the compression, the output monotonously changed with the change in the load, and it was found that sufficient sensitivity was obtained as a sensor.

【0062】次に、本発明の第3の実施形態に係る光フ
ァイバセンサ多点計測システムについて説明する。
Next, an optical fiber sensor multipoint measuring system according to a third embodiment of the present invention will be described.

【0063】本実施形態の光ファイバセンサ多点計測シ
ステムは、上述した第1の実施形態の光ファイバ式ひず
みゲージ1(光ファイバ径に対する溝幅比が3.2倍の
もの)を複数個それぞれ所定の間隔をおいて配置し、こ
れら複数個の光ファイバ式ひずみゲージ1に1本の光フ
ァイバを挿通し、この光ファイバをOTDRの測定装置
に接続して複数個の光ファイバ式ひずみゲージ1により
ひずみの多点計測を行うものである。
The optical fiber sensor multipoint measuring system of the present embodiment comprises a plurality of optical fiber strain gauges 1 (of which the groove width ratio is 3.2 times the optical fiber diameter) of the first embodiment. A single optical fiber is inserted through the plurality of optical fiber strain gauges 1 at predetermined intervals, and this optical fiber is connected to an OTDR measuring device to connect the plurality of optical fiber strain gauges 1. Is used to perform multi-point measurement of strain.

【0064】さて、本実施形態の多点計測システムは、
光ファイバ式ひずみゲージ1a,1b,1c,・・・,
1nをそれぞれ所定の間隔をおいて配置し、これら複数
個の光ファイバ式ひずみゲージに光ファイバ60を挿通
し、この光ファイバ60を、図12に示すように、OT
DR測定器に接続して複数個の光ファイバ式ひずみゲー
ジによりひずみの多点計測を行うものである。
Now, the multipoint measuring system of the present embodiment
Optical fiber type strain gauges 1a, 1b, 1c,.
1n are arranged at predetermined intervals, and the optical fiber 60 is inserted through the plurality of optical fiber type strain gauges. As shown in FIG.
It is connected to a DR measuring instrument and performs multipoint measurement of strain with a plurality of optical fiber strain gauges.

【0065】即ち、本実施形態の多点計測システムで
は、図12に示すように、パルス発振器61により駆動
されたレーザダイオード(LD)62は、光パルスを出
力し、光パルスは方向性結合器63を経て光ファイバ6
0に入射する。光ファイバ60内の各光ファイバ式ひず
みゲージ1a,1b,1c,・・・,1nで生じた後方
レーリ散乱光、あるいはフレネル反射光は入射端に戻っ
てくる。入射端に戻ってきた光は、方向性結合器63を
通して受光素子(PD)64に入射し、電気信号に変換
される。変換された電気信号は、増幅器65により所要
のレベルまで増幅された後、解析処理部/表示部66に
より時間領域で解析され、解析結果が表示される。例え
ば、埋設配管等に1mごとに検出部として光ファイバ式
ひずみゲージ1a,1b,1c,・・・,1nを固着
し、かかるOTDR測定器に接続することによりひずみ
の多点計測システムを構成すれば、損傷等の存在する位
置とひずみ量を同時に計測することが可能である。
That is, in the multipoint measuring system of the present embodiment, as shown in FIG. 12, a laser diode (LD) 62 driven by a pulse oscillator 61 outputs an optical pulse, and the optical pulse is a directional coupler. Optical fiber 6 through 63
Incident at 0. The rear Rayleigh scattered light or Fresnel reflected light generated in each of the optical fiber strain gauges 1a, 1b, 1c,..., 1n in the optical fiber 60 returns to the incident end. The light returning to the incident end enters the light receiving element (PD) 64 through the directional coupler 63 and is converted into an electric signal. After the converted electric signal is amplified to a required level by the amplifier 65, it is analyzed in the time domain by the analysis processing unit / display unit 66, and the analysis result is displayed. For example, an optical fiber type strain gauge 1a, 1b, 1c,..., 1n is fixed to a buried pipe or the like as a detecting unit every 1 m, and connected to such an OTDR measuring device to constitute a strain multipoint measuring system. For example, it is possible to simultaneously measure the position where the damage is present and the strain amount.

【0066】更に、上記第3の実施形態に係る光ファイ
バセンサ多点計測システムの拡張例について説明する。
Further, an extended example of the optical fiber sensor multipoint measuring system according to the third embodiment will be described.

【0067】この拡張例に係る多点計測システムは、図
13に示すように、光ファイバ式ひずみゲージ1a,1
b,1c,・・・,1n(いずれも光ファイバ径に対す
る溝幅比が3.2倍のもの)を1本の光ファイバ60に
1,2,3,・・・nの複数個直列に配置し、更に光ス
イッチ130を用い光ファイバ1,2,3,・・・mの
複数本接続したものである。光スイッチ130は、OT
DR測定装置132に接続され、OTDR測定装置13
2は、コントローラ及び表示器134に接続されてい
る。尚、センサ間距離がOTDR測定装置132の分解
能より小さい場合は、センサ間に光ファイバのループ1
35を設ければよい。
As shown in FIG. 13, the multipoint measuring system according to this extended example has optical fiber strain gauges 1a, 1a.
.., 1n (each having a groove width ratio of 3.2 times the optical fiber diameter) are connected in series to one optical fiber 60 in the form of 1, 2, 3,. , And a plurality of optical fibers 1, 2, 3,..., M are connected using the optical switch 130. The optical switch 130 is an OT
The OTDR measurement device 13 is connected to the DR measurement device 132.
2 is connected to a controller and display 134. When the distance between the sensors is smaller than the resolution of the OTDR measuring device 132, the loop 1 of the optical fiber between the sensors is used.
35 may be provided.

【0068】次に、本発明の第4の実施形態に係る光フ
ァイバセンサ多点計測システムについて説明する。
Next, an optical fiber sensor multipoint measuring system according to a fourth embodiment of the present invention will be described.

【0069】本実施形態の光ファイバセンサ多点計測シ
ステムは、図13に示した多点計測システムをトンネル
の落盤・崩落等の危険の事前検知(という用途)に用い
たものである。
The optical fiber sensor multi-point measuring system of this embodiment uses the multi-point measuring system shown in FIG. 13 for prior detection of danger such as falling or falling of a tunnel.

【0070】さて、本実施形態の光ファイバセンサ多点
計測システムは、図14に示すように、1本の光ファイ
バ142(FIBER:1,FIBER:2,・・・・
FIBER:16)に屈曲型光ファイバセンサ1を最大
5箇所設け、光スイッチモジュール(光チャネルセレク
タ)143Aにより最大16本の光フアイバを切り替え
ることにより、最大80箇所のひずみ(変位)を、図示
しない専用回線、公衆回線、LAN等によりモニタリン
グし、異常の検知,警報、異常発生箇所の特定を自動的
に行う。
As shown in FIG. 14, the optical fiber sensor multipoint measuring system of this embodiment has a single optical fiber 142 (FIBER: 1, FIBER: 2,...).
FIBER: 16), the bending type optical fiber sensor 1 is provided at a maximum of 5 places, and the optical switch module (optical channel selector) 143A is used to switch up to 16 optical fibers. Monitoring is performed using a dedicated line, public line, LAN, etc., and abnormality detection, alarm, and location of the abnormality are automatically performed.

【0071】検出は、屈曲型光ファイバセンサにかかる
ひずみ(応力)による光損失をOTDR法(Optic
al Time Domain Refrectome
try:光時間領域反射測定法)により測定し、その光
損失からひずみを求める。測定、解析処理時間は、1ヶ
所当たり最小4秒程度[1本の光ファイバ当たりの計測
/解析時間は15秒、チャネル切替1秒程度とした場
合]とする。
In the detection, the optical loss due to the strain (stress) applied to the bending type optical fiber sensor is determined by the OTDR method (Optic method).
al Time Domain Reflectome
(try: optical time domain reflection measurement method), and the distortion is determined from the optical loss. The measurement and analysis processing time is set to a minimum of about 4 seconds per one place [measurement / analysis time per one optical fiber is set to 15 seconds and channel switching is set to about 1 second].

【0072】ここで、1本の光ファイバ上のセンサの最
小設置間隔は最小12m程度とした。測定は、所定の時
間間隔で行い、各センサ位置でのひずみ量を時系列信号
(横軸は日付、時間)として表示する。ひずみ量が前も
って設定したレベル(しきい値)を越えた時に警報を表
示し、異常発生箇所を知らせる。測定データは順次保存
してゆく。必要ならば、ひずみに換算する前のOTDR
測定データのモニタ、保存も行う。また、光センサ設置
箇所以外でも光ファイバケーブルが大きく変形した場
合、および破断したときには、本システムでひずみに換
算する前のOTDR測定データより場所の特定が可能で
ある。光ファイバの両端に光コネクタをつけ、光スイッ
チで切り替えて両端からのOTDR測定をそれぞれ行う
と、光ファイバケーブルが破断しても、破断箇所までは
両端からのモニタにより測定が可能となる。
Here, the minimum installation interval of the sensor on one optical fiber was set to be at least about 12 m. The measurement is performed at predetermined time intervals, and the amount of strain at each sensor position is displayed as a time-series signal (the horizontal axis is date and time). When the strain exceeds a preset level (threshold), an alarm is displayed and the location of the abnormality is notified. Measured data is stored sequentially. OTDR before conversion to strain, if necessary
It also monitors and saves measurement data. In addition, when the optical fiber cable is greatly deformed or broken at a place other than the optical sensor installation location, the location can be specified from the OTDR measurement data before conversion into strain by the present system. When optical connectors are attached to both ends of an optical fiber and switching is performed by an optical switch to perform OTDR measurement from both ends, even if the optical fiber cable is broken, it is possible to measure up to the break point by monitoring from both ends.

【0073】センサ部141には、図1に示した第1の
実施形態の光ファイバ式ひずみゲージ1を使用する。光
ファイバに曲げ(屈曲)を与えると光ファイバ中の光波
の光伝播モードが変化し、導波モ−ドが一部放射モード
になり、光波が光ファイバ中から外へ放射され、曲げに
よる光損失が生じる。本センサ部141は、この光ファ
イバの曲がり具合による光損失変化を利用してひずみを
測定する。
For the sensor section 141, the optical fiber type strain gauge 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 is used. When bending (bending) is applied to the optical fiber, the light propagation mode of the light wave in the optical fiber changes, the waveguide mode becomes partially a radiation mode, and the light wave is radiated from the inside of the optical fiber to the outside. Loss occurs. The sensor section 141 measures a strain using a change in light loss due to the degree of bending of the optical fiber.

【0074】光ファイバケーブル142には、シングル
モード光ファイバを使用する。
As the optical fiber cable 142, a single mode optical fiber is used.

【0075】光ファイバセンサ多点計測装置143は、
光スイッチモジュール143AおよびOTDRモジュー
ル143Bにより構成されている。光スイッチモジュー
ル143Aは、OTDRモジュール143Bからの光パ
ルスの光ファイバ142への入射、および光ファイバセ
ンサ141からの反射戻り光のOTDRモジュール14
3Bへの接続を切り替えるための光スイッチモジュール
であり、切換チャネル数が最大16のものを採用してい
る。すなわち、コモンチャネル(1チャネル)に接続さ
れた光ファイバを16チャネル(16本のセンサを取り
付けた光ファイバ)のうちの1つに接続する。切替時間
は約1秒である。OTDRモジュール143Bは、OT
DR法によりセンサ部141での光損失を測定する部分
である。OTDRモジュール143Bは、接続された光
ファイバに光パルスを繰り返し入射させ、その光パルス
が光ファイバ中を伝播してゆく際に、光ファイバの長手
方向の各点で散乱あるいは反射しOTDRモジュール1
43Bに戻ってくる後方散乱光の光強度およびその位置
を測定する。光ファイバに曲がりがあると光放射損失が
起こり伝播光の光強度が急激に低下し、それに比例して
後方散乱光も急激に低下する。本屈曲型光ファイバセン
サは、この光ファイバの曲がり(屈曲)による光損失効
果に注目し、それを多点計測に応用したものである。
The optical fiber sensor multipoint measuring device 143 is
It comprises an optical switch module 143A and an OTDR module 143B. The optical switch module 143A receives the optical pulse from the OTDR module 143B and enters the optical fiber 142, and the OTDR module 14 receives the reflected return light from the optical fiber sensor 141.
An optical switch module for switching the connection to 3B, which has a maximum of 16 switching channels. That is, the optical fiber connected to the common channel (one channel) is connected to one of 16 channels (optical fiber to which 16 sensors are attached). The switching time is about 1 second. The OTDR module 143B is an OTDR module.
This is a part for measuring light loss in the sensor unit 141 by the DR method. The OTDR module 143B repeatedly emits an optical pulse to the connected optical fiber, and when the optical pulse propagates through the optical fiber, it is scattered or reflected at each point in the longitudinal direction of the optical fiber, and the OTDR module 1B.
The light intensity and the position of the backscattered light returning to 43B are measured. If the optical fiber is bent, light radiation loss occurs, and the light intensity of the propagating light sharply decreases, and the backscattered light also sharply decreases in proportion thereto. The present bent optical fiber sensor pays attention to an optical loss effect caused by bending (bending) of the optical fiber, and applies it to multipoint measurement.

【0076】1本の光ファイバで最大5個のセンサが設
置可能で、センサ間の最小光ファイバ長さは12m程
度、測定長さは数十kmである。1本の光ファイバに対
するOTDR測定時間は最小10秒であり、光スイッチ
の切替時間、コンピュータによる解析処理を考慮する
と、センサ1箇所当たりの最小測定インターバルは4秒
程度である。
A maximum of five sensors can be installed with one optical fiber. The minimum optical fiber length between the sensors is about 12 m, and the measurement length is several tens km. The OTDR measurement time for one optical fiber is a minimum of 10 seconds, and considering the switching time of an optical switch and the analysis processing by a computer, the minimum measurement interval per sensor is about 4 seconds.

【0077】計測システムコントロール用コンピュータ
144には、FA用コンピュータを使用し、本体、キー
ボード、ディスプレイ、無停電電源より構成される。
The measurement system control computer 144 uses an FA computer and includes a main body, a keyboard, a display, and an uninterruptible power supply.

【0078】尚、光ファイバセンサ多点計測装置143
の測定条件の設定、OTDR測定データからひずみへの
換算、測定データの保存(測定条件データ、測定日付時
刻に対するOTDR測定データ,ひずみ換算データ)等
は計測ソフトの機能として実現される。また、計測ソフ
トの機能として、コンピュータのディスプレイにはOT
DR測定データ、各センサの測定日付時間に対するひず
み、ひずみが前もって設定したレベル(しきい値)を越
えた時の警報の表示、測定条件の表示を行う。測定デー
タグラフの拡大、縮小は計測中にも可能とする。
The optical fiber sensor multi-point measuring device 143
Setting of measurement conditions, conversion of OTDR measurement data to strain, storage of measurement data (measurement condition data, OTDR measurement data for measurement date and time, strain conversion data), and the like are realized as functions of measurement software. As a function of the measurement software, OT is displayed on the computer display.
DR measurement data, distortion of each sensor with respect to the measurement date and time, display of an alarm when the distortion exceeds a preset level (threshold), and display of measurement conditions are performed. The enlargement and reduction of the measurement data graph can be performed during measurement.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上により、力、応力、ひずみ、変位等
の物理量計測を行う場合、トンネルの落盤・崩落等及び
地滑り等の公共土木の防災に用いる場合、橋梁、プラン
ト機器、ライフライン(埋設ガス導管等)等の大型構造
物の寿命予測や設備診断を行う場合、長距離の計測シス
テムに用いる場合等に用いるのに好適な光ファイバセン
サ及び光ファイバセンサ多点計測システムを提供し得
る。
As described above, when measuring physical quantities such as force, stress, strain, displacement, etc., when using for disaster prevention of public works such as tunnel fall and collapse, and landslide, bridge, plant equipment, lifeline (buried) It is possible to provide an optical fiber sensor and an optical fiber sensor multi-point measuring system suitable for use in predicting the life of a large structure such as a gas conduit or the like, and diagnosing equipment, and when used in a long-distance measurement system.

【0080】特に、請求項1〜4記載の光ファイバセン
サによれば、同一の屈曲形状を光ファイバ式ひずみゲー
ジのゲージベース上にも、弾性体等の起歪部上にも直
接、安価に成形できる。また、接着層及び溝形状のエッ
ジ近傍の局部的な性状の違いが特性に出にくい。
In particular, according to the optical fiber sensor of the first to fourth aspects, the same bent shape can be inexpensively directly provided on the gauge base of the optical fiber type strain gauge or on the strain-generating portion such as an elastic body. Can be molded. In addition, the difference in the local properties near the edges of the adhesive layer and the groove shape hardly appears in the characteristics.

【0081】一方、請求項5〜6記載の光ファイバセン
サ多点計測システムによれば、OTDRを用いた多点計
測が可能である。また、着目すべき物理量をセンサで計
測するが、センサを挟んで前後に配置された伝送用光フ
ァイバにおいて、大きな変形、切断等の異常を検出でき
る。更に、例えば、トンネル等の、センサによる計測範
囲が数十kmに及ぶような対象の計測も可能となる。
On the other hand, according to the optical fiber sensor multi-point measurement system according to the fifth and sixth aspects, multi-point measurement using OTDR is possible. In addition, although a physical quantity to be focused on is measured by a sensor, abnormalities such as large deformation and cutting can be detected in transmission optical fibers arranged before and after the sensor. Further, for example, it is possible to measure an object such as a tunnel whose measurement range by a sensor extends over several tens of kilometers.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る光ファイバセン
サを構成する光ファイバ式ひずみゲージを表す平面図で
ある。
FIG. 1 is a plan view showing an optical fiber type strain gauge constituting an optical fiber sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態に係る光ファイバセン
サを構成する光ファイバ式ひずみゲージを表す断面図で
ある。
FIG. 2 is a sectional view illustrating an optical fiber type strain gauge constituting the optical fiber sensor according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図1に示した光ファイバ式ひずみゲージを起歪
部に取り付けた本発明の第1の実施形態の変形例に係る
光ファイバセンサを表す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing an optical fiber sensor according to a modification of the first embodiment of the present invention, in which the optical fiber type strain gauge shown in FIG. 1 is attached to a strain generating portion.

【図4】光ファイバを弾性体の起歪部に直接貼り付けた
本発明の第2の実施形態に係る光ファイバ力センサを表
す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an optical fiber force sensor according to a second embodiment of the present invention in which an optical fiber is directly adhered to a strain generating portion of an elastic body.

【図5】本発明の第2の実施形態に係る光ファイバ力セ
ンサにおける光ファイバの屈曲部の成形方法を説明する
ための斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view for explaining a method of forming a bent portion of an optical fiber in an optical fiber force sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施形態に係る光ファイバ力セ
ンサにおける光ファイバの屈曲部の成形方法を説明する
ための図である。
FIG. 6 is a view for explaining a method of forming a bent portion of an optical fiber in an optical fiber force sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1及び第2の実施形態に係る光ファ
イバセンサにおける透過損失に対する屈曲部位の影響を
説明するために、比較例として、傾斜溝を形成した場合
の屈曲部位の形成状態等を示す図である。
FIG. 7 shows, as a comparative example, a state of formation of a bent portion in the case where an inclined groove is formed, in order to explain the effect of the bent portion on transmission loss in the optical fiber sensors according to the first and second embodiments of the present invention. FIG.

【図8】本発明の第1及び第2の実施形態に係る光ファ
イバセンサにおける透過損失に対する屈曲部位の影響を
示すグラフであり、屈曲部全体の損失に対し、溝端部か
ら中央部までの距離に応じて光伝搬損失の比率がどのよ
うに変化するかを光ファイバ径に対する各溝幅比ごとに
示す。
FIG. 8 is a graph showing an influence of a bent portion on a transmission loss in the optical fiber sensor according to the first and second embodiments of the present invention. How the ratio of the light propagation loss changes in accordance with the relationship is shown for each groove width ratio to the optical fiber diameter.

【図9】本発明の第1及び第2の実施形態に係る光ファ
イバセンサにおける透過損失に対する屈曲部位の影響を
示すグラフであり、屈曲部全体の損失に対し、光ファイ
バ径に対する溝幅比に応じて溝端部の光伝搬損失の比率
がどのように変化するかを示す。
FIG. 9 is a graph showing an effect of a bent portion on transmission loss in the optical fiber sensor according to the first and second embodiments of the present invention. It shows how the ratio of the light propagation loss at the groove end changes accordingly.

【図10】本発明の第1及び第2の実施形態に係る光フ
ァイバセンサにおける透過光量と屈曲部中央の曲率半径
との関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the amount of transmitted light and the radius of curvature at the center of the bent portion in the optical fiber sensors according to the first and second embodiments of the present invention.

【図11】本発明の第1の実施形態に係る光ファイバセ
ンサを構成する光ファイバ式ひずみゲージを試験片(片
持ち梁)に取り付けた場合の負荷特性を示すグラフであ
る。
FIG. 11 is a graph showing load characteristics when an optical fiber strain gauge constituting the optical fiber sensor according to the first embodiment of the present invention is attached to a test piece (cantilever).

【図12】本発明の第3の実施形態に係る光ファイバセ
ンサ多点計測システムを示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an optical fiber sensor multipoint measurement system according to a third embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第3の実施形態の変形例に係る光フ
ァイバセンサ多点計測システムを示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating an optical fiber sensor multipoint measurement system according to a modification of the third embodiment of the present invention.

【図14】図13に示した本発明の第3の実施形態の変
形例に係る光ファイバセンサ多点計測システムをトンネ
ルの落盤・崩落等の危険の検知を行う場合に適用したシ
ステム構成を示す図である。
FIG. 14 shows a system configuration in which the optical fiber sensor multipoint measurement system according to a modification of the third embodiment of the present invention shown in FIG. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光ファイバ式ひずみゲージ 10 ゲージベース 13 H型の空隙部 12 第1の溝 14 第2の溝 G 間隔 16A 屈曲部 16 光ファイバ d 光ファイバの外径(直径)寸法 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical fiber type strain gauge 10 Gauge base 13 H type gap 12 First groove 14 Second groove G interval 16A Bend 16 Optical fiber d Outside diameter (diameter) of optical fiber

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上杉 太郎 東京都調布市調布ケ丘3丁目5番地1号 株式会社共和電業内 (72)発明者 藤島 絵里子 東京都調布市調布ケ丘3丁目5番地1号 株式会社共和電業内 Fターム(参考) 2F065 AA65 CC23 FF41 GG07 JJ18 LL02 2F076 BA01 BB09 BD06 2H038 AA03 AA05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Taro Uesugi 3-5-1, Chofugaoka, Chofu-shi, Tokyo Inside Kyowa Dengyo Co., Ltd. (72) Inventor Eriko Fujishima 3-5-1, Chofugaoka, Chofu-shi, Tokyo Shares F-term in the company Kyowa Dengyo (reference) 2F065 AA65 CC23 FF41 GG07 JJ18 LL02 2F076 BA01 BB09 BD06 2H038 AA03 AA05

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 構造体の一方向に沿って所定の間隔をお
いて偏芯せずに略直線的に形成された第1及び第2の溝
と、該第1及び第2の溝に配置され前記間隔内に屈曲部
を有する少なくとも1本の光ファイバとを有し、前記第
1及び第2の溝の幅寸法は、前記光ファイバの外径寸法
の少なくとも2倍の大きさに形成されていることを特徴
とする光ファイバセンサ。
1. A first and a second groove formed substantially linearly without being eccentric at predetermined intervals along one direction of a structure, and are disposed in the first and the second grooves. And at least one optical fiber having a bent portion within the interval, wherein the width dimension of the first and second grooves is formed to be at least twice as large as the outer diameter dimension of the optical fiber. An optical fiber sensor, comprising:
【請求項2】 請求項1記載の光ファイバセンサにおい
て、更に、前記構造体は、前記第1及び第2の溝と直交
し前記間隔を形成する段差を備え、該段差内では、前記
光ファイバは固定されず、自由移動可能に構成されてい
ることを特徴とする光ファイバセンサ。
2. The optical fiber sensor according to claim 1, wherein said structure further includes a step which is orthogonal to said first and second grooves and forms said space, wherein said optical fiber is within said step. An optical fiber sensor characterized in that it is not fixed and is configured to be freely movable.
【請求項3】 請求項1又は2記載の光ファイバセンサ
において、該光ファイバセンサは、前記構造体がゲージ
ベースから成る光ファイバ式ひずみゲージにより構成さ
れることを特徴とする光ファイバセンサ。
3. An optical fiber sensor according to claim 1, wherein said optical fiber sensor is constituted by an optical fiber type strain gauge comprising a gauge base.
【請求項4】 請求項1又は2記載の光ファイバセンサ
において、該光ファイバセンサは、ひずみゲージを貼り
付けることなく前記構造体を構成する弾性体の起歪部に
直接前記光ファイバの屈曲部を成形したことを特徴とす
る光ファイバセンサ。
4. The optical fiber sensor according to claim 1, wherein the optical fiber sensor has a bent portion of the optical fiber directly on a strain generating portion of an elastic body constituting the structure without attaching a strain gauge. An optical fiber sensor formed by molding a fiber.
【請求項5】 請求項1〜4記載の光ファイバセンサを
複数個それぞれ所定の間隔をおいて配置し、該複数個の
光ファイバセンサに挿通されて全体として1つの光伝送
路を形成する少なくとも1本の光ファイバを用い、前記
複数個の光ファイバセンサによりひずみの多点計測を行
うことを特徴とする光ファイバセンサ多点計測システ
ム。
5. An optical fiber sensor according to claim 1, wherein a plurality of optical fiber sensors are arranged at predetermined intervals, and each of said plurality of optical fiber sensors is inserted into said plurality of optical fiber sensors to form one optical transmission path as a whole. An optical fiber sensor multi-point measurement system, wherein one optical fiber is used, and multi-point measurement of strain is performed by the plurality of optical fiber sensors.
【請求項6】 請求項5記載の光ファイバセンサ多点計
測システムにおいて、更に、光スイッチを用いて前記光
ファイバを複数本接続したことを特徴とする光ファイバ
センサ多点計測システム。
6. The optical fiber sensor multipoint measuring system according to claim 5, wherein a plurality of said optical fibers are connected using an optical switch.
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