JP2002048515A

JP2002048515A - 光ファイバケーブル

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Publication number: JP2002048515A
Application number: JP2000233634A
Authority: JP
Inventors: Akira Sano; 章佐野; Suehiro Miyamoto; 末広宮本; Masato Kurii; 正人栗井; Kazuya Ogata; 和也緒方; Yoshikazu Nomura; 義和野村; Shinichi Sugiura; 信一杉浦; Tatsu Yoshiumi; 達吉海; Tetsuya Asano; 哲也浅野
Original assignee: Fujikura Ltd; NTT Infrastructure Network Corp
Current assignee: Fujikura Ltd; NTT Infrastructure Network Corp
Priority date: 2000-08-01
Filing date: 2000-08-01
Publication date: 2002-02-15
Anticipated expiration: 2020-08-01
Also published as: JP3939081B2

Abstract

(57)【要約】【課題】特に、コンクリート構造物等の各種構造物の
微小な変形を検出する技術として、構造物に布設固定し
た光ファイバケーブルへの入射光のブリルアン散乱光の
観測結果を利用する技術が存在するが、構造物への取り
付け性等に適した光ファイバケーブルは無かったため、
その開発が求められていた。【解決手段】外皮を形成する樹脂中に長手方向の歪み
検出用の内部光ファイバ４を埋設収納してなる断面扁平
の光ファイバ収納部５と、この光ファイバ収納部５の断
面長手方向両側を膨出させ、前記外皮を形成する樹脂中
に抗張力体７を埋設固定してなる一対の抗張力体収納部
６とを備える光ファイバケーブル２（２Ａ）、温度補償
用光ファイバ８ｂが埋設固定された抗張力体収納部６ａ
を備える光ファイバケーブル２（２Ｂ）を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバケーブ
ルに係り、特に、構造物に対して、該構造物の変形が長
手方向の伸び歪みに作用するようにして布設固定される
ことで、光による構造物の変形の検出に用いられる光フ
ァイバケーブルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、とう道、ダム、堤体、崖
等の斜面に構築された擁壁、橋梁、建物等のコンクリー
ト構造物の変形の検出は、この構造物の変形発生の可能
性のある箇所に、伸縮計、傾斜計等の変位計（電気式セ
ンサが採用される）を設置してポイント計測する方法が
一般的である。しかしながら、前述のような変形検出方
法では、センサの設置数が膨大であることで、計測デー
タの解析が難しいため構造物の変状を総合に把握するに
は手間が掛かること、伸縮計、傾斜計等の変位計として
採用される電気式センサは電源を要すること、電気式セ
ンサは誘導電流等の電磁ノイズの影響を受けやすいため
誤検出が度々あること、等の問題点があったため、これ
ら問題点を克服できるセンサとして、光ファイバを利用
したものが注目されている。

【０００３】光ファイバの長手方向の歪み量の連続的な
分布を高精度に観測する方法として、非線形現象の一つ
であるブリルアン散乱光の周波数シフト量が光ファイバ
の歪みに依存することを利用した手法が開発されてい
る。例えば、光ファイバ素線、光ファイバテープ心線、
光ファイバコード等の光ファイバを、構造物に沿って延
在布設し、これら光ファイバの長手方向複数箇所を構造
物に固定することで、構造物の変形が光ファイバの長手
方向の伸び歪みとして作用するようにしたものである。
そして、光ファイバの一端からの入射光の戻り光のブリ
ルアン散乱光を観測することで、光ファイバの長手方向
の伸び歪みの変動（無歪み状態からの長手方向の伸び歪
みの発生、伸び歪みの増加、当初、与えられていた伸び
歪みの減少等）を検出できるから、これにより、構造物
の変形を把握できる。なお、伸び歪みの増加や減少は、
ブリルアン散乱光の周波数シフト量の変動によって検出
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような光ファイバのブリルアン散乱光の観測を利用した
センサに適用される光ファイバケーブルとしては、構造
物に対する取り付け等の施工性に優れるとともに、構造
物の変形を光ファイバに効率良く作用させて曲げや伸
び、破断等の変形を効率良く作用させ得る構造であるこ
とが求められており、これまで、これら条件を満たす適
当なものが無かった。このため、センサ自体の施工性の
向上や、感度の向上等にも限界があった。前述の光ファ
イバ素線、光ファイバテープ心線、光ファイバコード等
の光ファイバでは、不用意な折り曲げ等により傷めやす
い等の取り扱い上の不満があり、また、充分な長期信頼
性を確保できないといった問題があった。また、樹脂製
外皮内に光ファイバ（光ファイバ心線等）を収納した構
造の光ファイバケーブルでは、長手方向の歪み特性に優
れるものが少なく、センシング感度が鈍いとともに、重
量や径が大きいために構造物に対して布設固定しにくい
ものが殆どであり、１回の布設距離が短くなってしまう
といった問題があった。

【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、構造物に対する布設、固定が容易であり、しか
も、長手方向の歪みを精度良く検出できる光ファイバケ
ーブルを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、構造物に対し
て、該構造物の変形が長手方向の伸び歪みに作用するよ
うにして布設固定されることで、光による構造物の変形
の検出に用いられる光ファイバケーブルであって、外皮
を形成する樹脂中に長手方向の歪み検出用の内部光ファ
イバを埋設収納してなる断面扁平の光ファイバ収納部
と、この光ファイバ収納部の断面長手方向両側を膨出さ
せて形成され、前記外皮を形成する樹脂中に抗張力体を
埋設固定してなる一対の抗張力体収納部とを備えてなる
ことを特徴とする。

【０００７】構造物の変形によって、この構造物に固定
状態の光ファイバケーブルの長手方向の歪み量が変化
（増減）する。ここで、この光ファイバケーブル（詳細
には内部光ファイバ。以下、単に「光ファイバ」と略称
する場合がある）の一端から光を入射し、その戻り光を
観測した結果、内部光ファイバの損失増大や、ブリルア
ン散乱光の周波数シフト量の変化を検出することで、構
造物の変形を検出することができる。

【０００８】本発明では、非線形現象の一つであるブリ
ルアン散乱光の周波数シフト量が光ファイバの長手方向
の歪みに依存することを利用して、光ファイバの長手方
向の歪み量の連続的な分布を高精度に観測することで、
構造物の変形を検出、監視することができる。すなわ
ち、歪みが与えられた光ファイバに試験光を入射した時
に生じる後方散乱光の一つであるブリルアン散乱光の波
長は、光ファイバに入射した試験光の波長からずれてお
り、この周波数シフト量から、光ファイバの歪み量を把
握することができる。また、試験光の入射後、ブリルア
ン散乱光が受光、観測されるまでの時間（戻り時間）に
より、光ファイバの歪み発生位置の概略を把握すること
ができる。

【０００９】例えば、構造物に固定した光ファイバケー
ブルの内部光ファイバに、ブリルアン散乱光の観測用の
光パルス試験器（いわゆるＢＯＴＤＲ）を接続し、この
光パルス試験器を用いて内部光ファイバに光試験（試験
光の入射と戻り光の観測）を行ってブリルアン散乱光を
観測することで、構造物の変形を検出することができ
る。初期歪みとして長手方向の伸び歪みを与えて構造物
に固定した光ファイバケーブルに、構造物の伸びや割れ
（亀裂発生）、圧縮変形等の変形によって長手方向の歪
み量が変化すると、内部光ファイバの光試験によってブ
リルアン散乱光を観測することで、構造物の変形を検出
できる。前記「歪み量が変化」とは、構造物の変形によ
る光ファイバの長手方向の伸び歪みが初期歪みに比べて
増大または減少することであり、この歪み量の変化（以
下「伸縮歪」）を検出することで、構造物の変形を検出
できる。つまり、構造物に対して固定した光ファイバが
構造物の変形と一体的に変形して伸縮歪が与えられる
と、この伸縮歪を、光ファイバの光試験によって検出す
ることで、構造物の変形を検出できる。また、観測され
たブリルアン散乱光の周波数シフト量から、光ファイバ
の歪み量を把握することができ、これにより、構造物の
変形の程度を把握できる。さらに、観測されたブリルア
ン散乱光の戻り時間から、構造物の変形位置を計測でき
る。但し、本発明では、初期歪みを与えないで構造物に
対して固定した光ファイバケーブルの内部光ファイバの
伸び歪み発生のみを伸縮歪として検出することで、構造
物の変形を観測する構成も採用可能である。

【００１０】光ファイバケーブルに初期歪みとして長手
方向の伸び歪みを与えておくと、構造物の変形を確実か
つ高精度に検出できるようになる結果、内部光ファイバ
の光試験回数を少なくでき、構造物の検出にかかる時間
を短縮できるといった利点がある。すなわち、長手方向
の伸び歪みを与えること無く構造物に沿って張設した光
ファイバケーブルでは、長手方向の歪み分布にばらつき
が存在することが多く、内部光ファイバの内在歪みが解
消される程度の伸び歪みの増大が観測されるまで、構造
物の変形の発生を明瞭に把握することが困難であり、結
局、繰り返し光試験を実施してブリルアン散乱光を観測
することになり、構造物の変形検出まで時間を要するこ
とになる。しかしながら、光ファイバケーブルに初期歪
みとして長手方向の伸び歪みを与えておくと、張設され
た光ファイバケーブル内の内部光ファイバの長手方向の
歪み分布が均等化され、内部光ファイバの長手方向の歪
み分布のばらつきが解消されるから、構造物の変形に伴
う光ファイバケーブル固定位置間の距離の変動が、光フ
ァイバケーブルやその内部光ファイバの伸縮歪に直接的
に確実に作用するようになり、結局、少ない光試験回数
により短時間で構造物の変形を検出できるようになる。
特に、複数本の内部光ファイバを収納した多心の光ファ
イバケーブルでは、前記初期歪みにより各内部光ファイ
バの伸び歪みの分布を均等化することができるから、い
ずれの内部光ファイバについても、同様の光試験結果が
得られる。このため、例えば、光ファイバケーブルの伸
び歪みを観測するため光試験を行う内部光ファイバを切
り替えても、観測データの解析条件の変更は殆ど必要無
く、光試験のデータに基づく構造物の変形監視を全く同
様の条件にて把握することができる。

【００１１】本発明では、以下の構成を採用することが
より好ましい。請求項２記載の発明は、請求項１記載の
光ファイバケーブルにおいて、前記内部光ファイバが、
前記光ファイバ収納部の断面長手方向に沿って複数本並
列に配列されていることを特徴とする。請求項３記載の
発明は、請求項１または２記載の光ファイバケーブルに
おいて、前記抗張力体収納部にその長手方向に沿って埋
設された保護管内に該保護管の長手方向への移動を許容
して光ファイバが収納され、前記保護管が前記抗張力体
収納部の長手方向の張力を負担する抗張力体として機能
することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の１実施の形態を、図
面を参照して説明する。ここでは、本発明に係る光ファ
イバケーブル２を、構造物の変形検出（歪み検出）用の
光ファイバ１０、２０（図１、図２参照）に適用した例
を説明する。図１、図２は、構造物１としての断面円形
のコンクリート壁体であるとう道の歪み発生を検出する
光ファイバセンサ１０、２０を示す図であって、図１は
断面円形の前記構造物１内面側に周方向に沿って光ファ
イバケーブル２を布設して構成された光ファイバセンサ
１０、図２は前記構造物１内面側に軸方向に沿って光フ
ァイバケーブル２を布設して構成された光ファイバセン
サ２０を示す。

【００１３】光ファイバセンサ１０、２０は、構造物１
の内面周方向あるいは軸方向に沿って布設された光ファ
イバケーブル２の長手方向複数箇所を、構造物の異なる
箇所に固定治具４０によってそれぞれ固定して、この光
ファイバケーブル２の長手方向に隣り合う前記固定治具
４０間に前記光ファイバケーブル２を張設して構成され
ている。光ファイバセンサ１０は、具体的には、構造物
１（とう道）の内面周方向に沿って配列固定した固定治
具４０に光ファイバケーブル２を把持固定して、隣り合
う固定治具４０間に張設したものである。光ファイバセ
ンサ２０は、構造物１の内面軸方向に沿って複数の配列
固定した固定治具４０に光ファイバケーブル２を把持固
定して、隣り合う固定治具４０間に張設したものであ
る。なお、図１、図２において、光ファイバセンサ１
０、２０では、隣り合う１対の固定治具４０間に張設さ
れた光ファイバケーブル２に、初期歪みとして長手方向
の伸び歪みを与えている。各光ファイバセンサ１０、２
０の光ファイバケーブル２の長手方向一端は、光パルス
試験器６２（ＢＯＴＤＲ）と接続され、この光パルス試
験器６２によって、該光ファイバケーブル２の内部に収
納された内部光ファイバ（光ファイバ心線）の光試験を
行えるようになっている。

【００１４】光ファイバケーブル２としては、中実構造
の光ファイバケーブル（光ファイバケーブルの外皮を形
成する樹脂内に歪み検出用の光ファイバ（光ファイバ心
線等）を埋め込んだ構造のもの等、固定治具４０での固
定用の側圧が内部の光ファイバに伝達される構造のも
の）が採用される。図３（ａ）、（ｂ）は、光ファイバ
ケーブル２の断面構造の一例を示す。なお、説明の便宜
上、図３（ａ）の断面構造の光ファイバケーブル２に符
合２Ａ、図３（ｂ）の断面構造の光ファイバケーブル２
に符合２Ｂを付して説明する。なお、光ファイバケーブ
ル２Ａ、２Ｂに共通の構成を説明する場合には、「光フ
ァイバケーブル２」として総称する場合がある。

【００１５】図３（ａ）、（ｂ）に示す光ファイバケー
ブル２Ａ、２Ｂは、いずれも、歪み検出用の内部光ファ
イバ４（多心光ファイバテープ心線）を外皮を形成する
樹脂中に埋設固定した断面扁平の光ファイバ収納部５
と、外皮を形成する樹脂中に抗張力体を埋設固定し、前
記光ファイバ収納部５の断面長手方向両側を膨出させた
形状に形成された抗張力体収納部６、６ａとを備え、全
体としても断面扁平に形成されている。テープ状の光フ
ァイバ４は、断面長手方向を光ファイバ収納部５の断面
長手方向と一致させて、該光ファイバ収納部５のほぼ中
央部に埋設、保護されている。前記外皮を形成する樹脂
としては、光ファイバケーブルの外皮として一般的に用
いられているものも採用可能であるが、ここでは特に、
例えば、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）、ＬＬＤＰＥ
（直鎖状低密度ポリエチレン）等、固定治具４０での固
定用の側圧を内部光ファイバに伝達させやすいものを採
用することが適している。また、難燃剤の混入により、
難燃性が付与されたもの（難燃ポリエチレン等）を採用
することがより好ましい。

【００１６】図３（ａ）に示す光ファイバケーブル２Ａ
は、抗張力体収納部６に抗張力体としてテンションメン
バ７（鋼線）を収納しており、図３（ｂ）に示す光ファ
イバケーブル２Ｂは、抗張力体収納部６ａに抗張力体と
して温度補償用光ファイバ心線８を収納している。温度
補償用光ファイバ心線８は、ステンレス等からなる保護
管８ａ内に光ファイバ８ｂ（温度補償用光ファイバ。光
ファイバ心線等）をルースに収納したものであり、詳細
には、前記保護管８ａが抗張力体として機能する。

【００１７】これら断面構造の光ファイバケーブル２
Ａ、２Ｂでは、光ファイバ収納部５の両側に抗張力体
７、８ａを収納した抗張力体収納部６、６ａが対向配置
されているため、扁平断面の長手方向へは曲がり難く、
構造物１の変形を歪み検出用の内部光ファイバ４の長手
方向に効率良く作用させ、長手方向の歪み量の変化を与
えるようになっている。また、多心光ファイバテープ心
線である断面扁平の光ファイバ４も、光ファイバケーブ
ル２Ａ、２Ｂと、断面長手方向が揃えられているため、
この断面長手方向への曲げが与えられにくいといった特
性があり、構造物１の変形を光ファイバケーブル２Ａ、
２Ｂの長手方向の伸び歪みに効率良く作用させることが
できる。また内部光ファイバ４を、該光ファイバケーブ
ル２の外皮を形成する樹脂内に埋め込んだ中実構造の光
ファイバケーブル２では、固定治具４０の１対のケーブ
ル固定部材４１（図４参照）に把持固定した際の固定用
の側圧が内部光ファイバ４に伝達されて、内部光ファイ
バ４をも確実に固定できるため、構造物１の変形を内部
光ファイバ４の伸び歪みに確実に作用させることがで
き、センシング感度を向上できる。

【００１８】図４は、固定治具４０を示す側面図であ
る。固定治具４０に設けられた１対のケーブル固定部材
４１（図４参照）の形状は、光ファイバケーブル２の断
面形状に対応して、光ファイバケーブル２内部の歪み検
出用の内部光ファイバ４に局所的な応力集中等を与える
こと無く、光ファイバケーブル２を挟み込みにより固定
できる形状になっている。光ファイバケーブル２は、両
側の抗張力体収納部６、６ａが固定治具４０の１対のケ
ーブル固定部材４１間に強固に把持固定され、両抗張力
体収納部６間（あるいは６ａ間）の光ファイバ収納部５
が、固定治具４０の１対のケーブル固定部材４１間に
て、前記内部光ファイバ４の光特性に影響を与えずかつ
これら内部光ファイバ４の長手方向を移動を規制する固
定力で把持固定される。つまり、この光ファイバケーブ
ル２では、該光ファイバケーブル２自体の長手方向の移
動を規制する固定力を、主として抗張力体収納部６、６
ａに作用させ、光ファイバ収納部５内の内部光ファイバ
４の固定力と分離できるようになっているから、光ファ
イバケーブル２の長手方向の移動を規制する固定力によ
って内部光ファイバ４を傷める心配が無く、光ファイバ
収納部５内の内部光ファイバ４を、光特性に影響を与え
ずかつ長手方向の移動を規制する適度な固定力で固定す
ることが容易である。

【００１９】図３（ａ）、（ｂ）に示すように、歪み検
出用の内部光ファイバ４として、多心光ファイバテープ
心線を採用したことにより、この光ファイバ４内の複数
本の光ファイバ４ａ（裸ファイバ、光ファイバ素線等。
図３（ａ）、（ｂ）では４本。この光ファイバ４ａも内
部光ファイバとして機能する）のいずれかが損傷を受け
るなどによりセンシング不能となっても、他の光ファイ
バ４ａを歪み検出用の光ファイバとして用いることがで
きるから、光ファイバケーブル２Ａ、２Ｂの寿命を延長
でき、長期にわたって使用できる。また、前述のよう
に、光ファイバケーブル２Ａ、２Ｂ、光ファイバ４の断
面長手方向に曲げが与えられにくい特性により、多心光
ファイバテープ心線４を構成するいずれの内部光ファイ
バ４ａにも、構造物１の変形に対する長手方向の歪み特
性が同様に得られることから、歪み検出に使用する内部
光ファイバ４ａを変更しても、変更前と全く同様に長手
方向の歪み特性が得られ、測定条件の変更が殆ど不要で
ある。また、光ファイバケーブル２Ａ、２Ｂに初期歪み
として長手方向の伸び歪みを与えておくと、内部光ファ
イバ４内の複数本の各光ファイバ４ａの初期歪み分布の
ばらつきを抑え、均等化できるから、これによっても、
各光ファイバ４ａに同様の長手方向の歪み特性が得られ
る。

【００２０】また、本発明に係る光ファイバケーブル２
では、断面扁平に形成できるから、例えば、歪み検出用
の内部光ファイバとその両側に対向配置した抗張力体と
を外皮を形成する樹脂内に埋設した断面円形の光ファイ
バケーブルに比べて、小型化、軽量化することができ
る。小型化、軽量化により、構造物１に対する施工性も
向上できる。とう道等の構造物では、光ファイバケーブ
ルの施工が、例えば、上向きでの作業になるケースもあ
るから、小型化、軽量化により、施工性を大幅に向上で
きる。また、小型化できず、重量も大きい光ファイバケ
ーブルでは、リール等に纏めた状態での重量が大きくな
るため、施工現場での搬送量に限界があり、１回の布設
長も短くなるが、本発明に係る光ファイバケーブルで
は、小型化、軽量化により、大量の光ファイバケーブル
を１度に移動でき、１回の布設長も長くすることができ
る。

【００２１】図１、図２に示す各光ファイバセンサ１
０、２０では、構造物１に固定治具４０が一体的に固定
されており、構造物１が変形すると、固定治具４０も構
造物１と一体的に変位する。そして、構造物１の変形に
伴って隣り合う固定治具４０間が離間したり接近したり
すると、固定治具４０間に張設されている光ファイバケ
ーブル２の長手方向の歪み量が変動することになる。固
定治具４０間の離間あるいは接近とは、例えばコンクリ
ート壁等の構造物１の伸びや圧縮等の光ファイバケーブ
ル２の布設方向に沿った方向への構造物１の変形に起因
するものに限定されず、例えば、前記コンクリート壁等
の構造物の膨れや陥没等といった、光ファイバケーブル
２の布設方向に垂直な方向への構造物１の変形に起因す
るものも含まれる。

【００２２】光ファイバ４の長手方向端部に接続した光
パルス試験器６２（図１、図２中、ＢＯＴＤＲ）から光
ファイバケーブル２に入射した試験光（光ファイバケー
ブルや光ファイバコードの場合は、外皮内に収納された
光ファイバ心線等の光ファイバへの入射）の後方散乱光
の１つであるブリルアン散乱光を観測することで、構造
物１の変形発生を監視できる。構造物１に変形が生じて
いなければ、光パルス試験器６２にて観測されるブリル
アン散乱光の周波数シフト量が、各光ファイバセンサ１
０、２０の固定治具４０間に張設された光ファイバケー
ブル２に初期歪みとして与えられた長手方向の伸び歪み
に対応する値になっているが、ブリルアン散乱光の周波
数シフト量の変動が観測されたなら、光ファイバケーブ
ル２に長手方向の歪み量の変化が生じたことを検出して
おり、構造物１の歪み発生（変形）を検出している。

【００２３】光ファイバセンサ１０、２０は、いずれも
光ファイバケーブル２の布設長の全長にわたって構造物
１の変形を監視できるから、単なるポイント監視と異な
り、広範囲にわたって、構造物１全体の変形を効率良く
監視できる。また、光ファイバセンサ１０、２０を同一
の構造物１に設置することで、構造物１の変形をより総
合的に詳細に把握することが可能である。つまり、光フ
ァイバセンサ１０、２０では、隣り合う一対の固定治具
４０間に張設されている光ファイバケーブル２の区間１
１、２１単位で、構造物１の歪み発生を検出、監視する
ことができる。また、光ファイバケーブル２への光の入
射からブリルアン散乱光の受光までの時間（以下「戻り
時間」）に基づいて、長手方向の歪み量の変化を生じた
光ファイバケーブル２の位置（以下「異常発生位置」と
言う場合がある。光パルス試験器６２からの距離）を計
測できるから、これによって、構造物１の歪み発生位置
を光ファイバケーブル２の区間１１、２１単位で把握で
きる。

【００２４】なお、同一の構造物１に組み立てた光ファ
イバセンサ１０、２０の光ファイバケーブル２同士を接
続したり、同一の一本の光ファイバケーブル２に光ファ
イバセンサ１０、２０を組み立てることも可能であり、
この場合には、１回の光試験によって、構造物１の変形
を総合的に監視することが可能であり、少ない光試験回
数で構造物１の変形を迅速かつ効率良く把握できる。ま
た、光ファイバセンサ１０、２０では、光ファイバケー
ブル２自体がデータ収集用の信号線として機能するた
め、別途、データ収集用の信号線の布設が不要であるか
ら、光ファイバセンサ１０、２０は簡単に組み立てるこ
とができ、低コスト化も容易である。

【００２５】また、本発明に係る断面扁平の光ファイバ
ケーブル２では、歪み検出用の内部光ファイバとその両
側に対向配置した抗張力体とを外皮を形成する樹脂内に
埋設した断面円形の光ファイバケーブル等に比べて外皮
を薄くできるから、外皮を形成する樹脂の変形による構
造物１の変形の吸収が少なくなり、構造物１の変形が光
ファイバケーブル２並びに光ファイバ収納部５に収納さ
れている内部光ファイバ４の長手方向の伸び歪みにより
直接的に作用するようになり、構造物の変形を高感度に
検出することができる。また、内部光ファイバ４の両側
に対向配置した抗張力体収納部６、６ａにより、構造物
１の変形を光ファイバケーブル２の長手方向の伸び歪み
に効率良く作用させることができるから、これにより、
構造物１の変形を高感度、高精度に検出することができ
る。

【００２６】ところで、ブリルアン散乱光の入射光に対
する周波数のシフト量は、光ファイバが無歪みの場合で
も、約１ＭＨｚ／℃程度の温度依存性を有するため、数
十℃にわたる大きい温度変化が生じる場合には計測デー
タを補正する必要がある。光ファイバは、布設場所の状
況や環境、例えば日照や火山地帯の地熱等により、常温
よりも数十℃、あるいはそれ以上高い温度に加熱される
可能性があるから、より精度の高い監視を行うにはブリ
ルアン散乱光の計測データの温度補償が不可欠である。

【００２７】図３（ｂ）に示す光ファイバケーブル２Ｂ
では、このことを考慮して、伸び歪みが与えられる歪み
検出用の内部光ファイバ４とは別に、両側の各抗張力体
収納部６ａ内に温度補償用光ファイバ心線８を埋設して
いる。温度補償用光ファイバ心線８は、ステンレス等か
らなる保護管８ａ内に光ファイバ８ｂ（温度補償用光フ
ァイバ）をルースに収納したものであるから、歪み検出
用の内部光ファイバ４に伸び歪みが与えられても、温度
補償用光ファイバ８ｂには伸び歪みは作用せず、無歪み
状態を維持でき、この温度補償用光ファイバ８ｂの光特
性に何等影響を与えないようになっている。初期歪みを
与えた内部光ファイバ４に伸縮歪が与えられても、温度
補償用光ファイバ８ｂの光特性に何等影響しないことは
言うまでも無い。

【００２８】つまり、長手方向の歪みが与えられない温
度補償用光ファイバ８ｂの光試験データは、温度変化の
影響のみを反映するから、この温度補償用光ファイバ８
ｂの光試験データを利用することで、歪み検出用の内部
光ファイバ４の光試験データを補正することができる。
温度補償用光ファイバ８ｂの光試験データから、ブリル
アン散乱光の入射光に対する周波数の温度変化によるシ
フト量を把握できるから、この把握された周波数のシフ
ト量を、内部光ファイバ４の光試験によって観測された
ブリルアン散乱光の周波数のシフト量から差し引くこと
で（初期歪み分の周波数シフト量も考慮する）、内部光
ファイバ４の伸縮歪に起因するブリルアン散乱光の周波
数のシフト量を把握できる。

【００２９】また、光ファイバケーブル２の前記光パル
ス試験器６２側から遠い側の端部にて、歪み検出用の内
部光ファイバ４と温度補償用の光ファイバ８ｂとを接続
してループ状にし、光ファイバ４、８ｂの一方からの試
験光の入射により両光ファイバ４、８ｂを光試験し、ブ
リルアン散乱光を観測することによっても、計測データ
の温度補償が可能である。この場合、光ファイバ４の光
試験結果からは前記初期歪みによるブリルアン散乱光の
データが得られるのに対し、温度補償用の光ファイバ８
ｂの光試験結果からはブリルアン散乱光の検出データが
殆ど得られないことから、これにより１回の光試験によ
り得られた計測データから各光ファイバ４、８ｂの計測
データを判別して個別に把握することが可能である。そ
して、前述と同様に、温度補償用光ファイバ８ｂの光試
験データから把握されたブリルアン散乱光の入射光に対
する周波数の温度変化によるシフト量を、内部光ファイ
バ４の光試験によって観測されたブリルアン散乱光の周
波数のシフト量から差し引くことで、内部光ファイバ４
の伸縮歪に起因するブリルアン散乱光の周波数のシフト
量を把握できる。この温度補償方法によれば、１回の光
試験によって、歪み検出用の光ファイバ４と温度補償用
の光ファイバ８ｂの両光ファイバ４、８ｂを光試験でき
るから、例えば、複数箇所の光ファイバセンサの光ファ
イバをそれぞれ光パルス試験器に対して切替接続しつつ
歪み発生の有無を監視する場合では、光パルス試験器に
対する光ファイバの切替接続回数を減少でき、監視作業
の単純化、各光ファイバセンサの光ファイバの光試験間
隔（時間）の短縮等を実現できる。

【００３０】計測データの温度補償方法としては、前述
のものに限定されず、例えば、温度補償用光ファイバ８
ｂへの入射光のラマン散乱光の後方散乱光を光パルス試
験器にて受光観測したデータから、ブリルアン散乱光の
計測データを補正する手法も採用可能である。なお、温
度補償用光ファイバ８ｂは、無歪み状態を維持する必要
があるため、例えば、光ファイバケーブル２の途中の適
宜箇所に設置した成端箱内等に、温度補償用光ファイバ
８ｂの余長を確保しておき、光ファイバケーブル２に伸
び歪みが与えられたときには、ブリルアン散乱光検出用
の内部光ファイバ４には伸び歪みが与えられる一方、温
度補償用光ファイバ８ｂは前記余長が光ファイバ８（詳
細には保護管８ａ）内に引き込まれることで無歪み状態
が維持される構成等が採用可能である。

【００３１】光パルス試験器６２から光ファイバケーブ
ル２に試験光を入射した時に、フレネル反射光が検出さ
れたならば、光ファイバケーブル２内の歪み検出用の光
ファイバの破断や接続不良等の断線を検出している。こ
の場合、試験光の入射からフレネル反射光の受光までの
経過時間によって光ファイバの断線位置を概略特定でき
るので、例えば工事等によって誤って切断された光ファ
イバの切断箇所を容易に発見でき、補修作業時間等を短
縮できる。このように、光ファイバセンサ１０、２０に
よれば、随時、光パルス試験器６２による光ファイバケ
ーブル２の光試験を行うことで、光伝送系に係る故障の
監視をも行うことができる。

【００３２】なお、本発明に係る光ファイバケーブルの
具体的構造は、前記実施の形態に限定されず、適宜設計
変更可能であることは言うまでも無い。例えば、内部光
ファイバとしては、多心光ファイバテープ心線等の多心
光ファイバに限定されず、例えば、複数本の単心光ファ
イバ心線等の単心光ファイバを内部光ファイバとして、
光ファイバ収納部を形成する樹脂中に埋設した構成等も
採用可能である。この場合、内部光ファイバである各単
心光ファイバは、断面扁平の光ファイバ収納部の長手方
向に配列状態に埋設することが好ましく、これにより、
どの内部光ファイバについても同様の条件にて光試験を
行える。光ファイバケーブルを固定する構成としては、
前述の固定治具４０に限定されず、側圧を作用させて内
部光ファイバをも固定可能な構造ものであれば良く、例
えば、光ファイバケーブルをその全長にわたって把持
（クランプ）固定する構成等であっても良く、各種構成
が採用可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ファイ
バケーブルによれば、外皮を形成する樹脂中に歪み検出
用の内部光ファイバを埋設収納してなる光ファイバ収納
部と、この光ファイバ収納部の断面長手方向両側を膨出
させて形成され、前記外皮を形成する樹脂中に抗張力体
を埋設固定した１対の抗張力体収納部とを備えるから、
内部光ファイバの長手方向の移動を規制する固定用の側
圧と、光ファイバケーブルの長手方向の移動を規制する
固定用の側圧とを、光ファイバ収納部と抗張力体収納部
とに分けて作用させることが可能になり、光ファイバ収
納部内の内部光ファイバの光特性に影響を与えること無
く、光ファイバケーブル並びにその内部光ファイバを構
造物の目的位置に固定することができる。また、扁平断
面に形成できることから、断面形状の小型化による軽量
化を実現でき、布設作業性や、搬送性を向上できる。さ
らに、断面円形の光ファイバケーブル等に比べて外皮を
薄くできるから、構造物の変形が光ファイバ収納部によ
り直接的に作用して該光ファイバ収納部に収納されてい
る内部光ファイバの長手方向の伸び歪みに作用するよう
になるから、構造物の変形を高感度に検出することがで
きる。しかも、光ファイバ収納部の両側の抗張力体収納
部によって、この光ファイバケーブルの厚さ方向に垂直
の面方向には曲げが生じにくい曲げ特性を有するので、
構造物の変形を長手方向の伸び歪みに効率良く作用させ
ることができ、構造物の変形を高精度、高感度に検出で
きるといった優れた効果を奏する。

【００３４】請求項２記載の光ファイバケーブルによれ
ば、前記内部光ファイバが、前記光ファイバ収納部の断
面長手方向に沿って複数本並列に配列されているため、
一部の内部光ファイバが使用不可能になっても、別の内
部光ファイバを歪み検出用の内部光ファイバとして切り
替えて使用できるから、結局、長期にわたって構造物の
変形検出に使用することができるといった優れた効果を
奏する。

【００３５】請求項３記載の光ファイバケーブルによれ
ば、前記抗張力体収納部にその長手方向に沿って埋設さ
れた保護管内に該保護管の長手方向への移動を許容して
収納された光ファイバを、内部光ファイバへの光の入射
によるブリルアン散乱光の観測時の温度補償用光ファイ
バとして利用することができる。また、保護管を抗張力
体として機能させることにより、別途、抗張力体の収納
が不要であるから、この光ファイバケーブルの構造の単
純化、小型化、低コスト化を実現できるといった優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ファイバケーブルを用いて組
み立てられた光ファイバセンサを示す図であって、とう
道の内面周方向に沿った変形検出用の光ファイバセンサ
を示す正面図である。

【図２】本発明に係る光ファイバケーブルを用いて組
み立てられた光ファイバセンサを示す図であって、とう
道の内面軸方向に沿った変形検出用の光ファイバセンサ
を示す正面図である。

【図３】本発明に係る光ファイバケーブルの断面構造
の一例を示す断面図であって、（ａ）は抗張力体として
テンションメンバが埋設された抗張力体収納部を光ファ
イバ収納部の両側に対向配置した構成の光ファイバケー
ブル、（ｂ）は保護管内に光ファイバを収納した温度補
償用光ファイバ心線を埋設して前記保護管を抗張力体と
して機能させた抗張力体収納部を光ファイバ収納部の両
側に対向配置した構成の光ファイバケーブルを示す。

【図４】図１、図２の光ファイバセンサに適用される
固定治具の一例を示す側面図である。

【符号の説明】

１…構造物、２，２Ａ，２Ｂ…光ファイバ（光ファイバ
ケーブル）、４…内部光ファイバ（多心光ファイバテー
プ心線）、４ａ…内部光ファイバ（裸ファイバ）、５…
光ファイバ収納部、６，６ａ…抗張力体収納部、７…抗
張力体（テンションメンバ）、８ａ…保護管，抗張力
体、８ｂ…光ファイバ（温度補償用光ファイバ）。

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構造物（１）に対して、該構造物の変形
が長手方向の伸び歪みに作用するようにして布設固定さ
れることで、光による構造物の変形の検出に用いられる
光ファイバケーブルであって、外皮を形成する樹脂中に長手方向の歪み検出用の内部光
ファイバ（４、４ａ）を埋設収納してなる断面扁平の光
ファイバ収納部（５）と、この光ファイバ収納部の断面
長手方向両側を膨出させて形成され、前記外皮を形成す
る樹脂中に抗張力体（７、８ａ）を埋設固定してなる一
対の抗張力体収納部（６、６ａ）とを備えてなることを
特徴とする光ファイバケーブル（２、２Ａ、２Ｂ）。
【請求項２】前記内部光ファイバが、前記光ファイバ
収納部の断面長手方向に沿って複数本並列に配列されて
いることを特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブ
ル。
【請求項３】前記抗張力体収納部にその長手方向に沿
って埋設された保護管（８ａ）内に該保護管の長手方向
への移動を許容して光ファイバ（８ｂ）が収納され、前
記保護管が前記抗張力体収納部の長手方向の張力を負担
する抗張力体として機能することを特徴とする請求項１
または２記載の光ファイバケーブル。