JP2002257520A - 光ファイバひずみ検出装置 - Google Patents
光ファイバひずみ検出装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＦＢＧを利用したひずみ検出装置において、ひ
ずみと温度を分離し、かつ、同時に測定すること。 【解決手段】ＦＢＧを利用して測定する光ファイバひず
み検出装置において、２ヶ所のＦＢＧをほぼ同一の温度
領域に配置し、かつ差動的にひずみを発生させ、２ヶ所
のブラッグは長の変化の差と和をとり、ひずみと温度を
分離し、同時に測定する。
ずみと温度を分離し、かつ、同時に測定すること。 【解決手段】ＦＢＧを利用して測定する光ファイバひず
み検出装置において、２ヶ所のＦＢＧをほぼ同一の温度
領域に配置し、かつ差動的にひずみを発生させ、２ヶ所
のブラッグは長の変化の差と和をとり、ひずみと温度を
分離し、同時に測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバに生じ
るひずみの検出に関するものである。
るひずみの検出に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光ファイバのＦＢＧ部にひずみが
発生すると、ブラッグ波長が変化する。しかし、ブラッ
グ波長は、温度変化でも変化が生じる。例えば、波長が
１５５０ｎｍ帯の光の場合、ひずみ変化に対しては、
１．２ｐｍ／μεであり、温度変化に対しては、１０ｐ
ｍ／℃である。このように、ひずみ測定に対する温度の
影響は、約９με／℃と非常に大きい。そのため、別に
正確に温度を測定して補正しなければならなかった。
発生すると、ブラッグ波長が変化する。しかし、ブラッ
グ波長は、温度変化でも変化が生じる。例えば、波長が
１５５０ｎｍ帯の光の場合、ひずみ変化に対しては、
１．２ｐｍ／μεであり、温度変化に対しては、１０ｐ
ｍ／℃である。このように、ひずみ測定に対する温度の
影響は、約９με／℃と非常に大きい。そのため、別に
正確に温度を測定して補正しなければならなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】＜イ＞本発明は、光フ
ァイバに発生するひずみと温度によるひずみの変化分を
分離することにある。 ＜ロ＞また、本発明は、ひずみを正確に求めることにあ
る。
ァイバに発生するひずみと温度によるひずみの変化分を
分離することにある。 ＜ロ＞また、本発明は、ひずみを正確に求めることにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、ひずみを検出
する光ファイバひずみ検出装置において、光ファイバを
保持するセンサ部と、センサ部に保持された光ファイバ
に形成され、ほぼ同一の温度領域に配置された第１ＦＢ
Ｇ部と第２ＦＢＧと、光ファイバに広帯域の光を送出
し、反射光を受信する測定装置とを備え、センサ部にひ
ずみが作用すると、第１ＦＢＧ部と第２ＦＢＧに差動的
に張力が作用し、第１ＦＢＧ部と第２ＦＢＧから反射し
てくる反射光の波長が変化することを特徴とする、光フ
ァイバひずみ検出装置、又は、前記光ファイバひずみ検
出装置において、センサ部は、相対的に移動可能な第１
保持具と第２保持具とを備え、第１保持具と第２保持具
が相対的に移動すると、第１ＦＢＧ部と第２ＦＢＧに差
動的に張力が作用することを特徴とする、光ファイバひ
ずみ検出装置、又は、前記光ファイバひずみ検出装置に
おいて、光ファイバを固定する第１固定点と第２固定点
と、第１固定点と第２固定点に対して移動可能で、光フ
ァイバを保持する移動体とを備え、第１固定点と移動体
の光ファイバに第１ＦＢＧを配置し、第２固定点と移動
体の光ファイバに第２ＦＢＧを配置し、移動体が移動す
ると、第１ＦＢＧ部と第２ＦＢＧに差動的に張力が作用
することを特徴とする、光ファイバひずみ検出装置にあ
る。
する光ファイバひずみ検出装置において、光ファイバを
保持するセンサ部と、センサ部に保持された光ファイバ
に形成され、ほぼ同一の温度領域に配置された第１ＦＢ
Ｇ部と第２ＦＢＧと、光ファイバに広帯域の光を送出
し、反射光を受信する測定装置とを備え、センサ部にひ
ずみが作用すると、第１ＦＢＧ部と第２ＦＢＧに差動的
に張力が作用し、第１ＦＢＧ部と第２ＦＢＧから反射し
てくる反射光の波長が変化することを特徴とする、光フ
ァイバひずみ検出装置、又は、前記光ファイバひずみ検
出装置において、センサ部は、相対的に移動可能な第１
保持具と第２保持具とを備え、第１保持具と第２保持具
が相対的に移動すると、第１ＦＢＧ部と第２ＦＢＧに差
動的に張力が作用することを特徴とする、光ファイバひ
ずみ検出装置、又は、前記光ファイバひずみ検出装置に
おいて、光ファイバを固定する第１固定点と第２固定点
と、第１固定点と第２固定点に対して移動可能で、光フ
ァイバを保持する移動体とを備え、第１固定点と移動体
の光ファイバに第１ＦＢＧを配置し、第２固定点と移動
体の光ファイバに第２ＦＢＧを配置し、移動体が移動す
ると、第１ＦＢＧ部と第２ＦＢＧに差動的に張力が作用
することを特徴とする、光ファイバひずみ検出装置にあ
る。
【０００５】
【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。
の形態を説明する。
【０００６】＜イ＞光ファイバひずみ検出装置 光ファイバひずみ検出装置は、光ファイバのＦＢＧ部を
有するセンサ部を利用してひずみを検出するものであ
り、光ファイバを利用したひずみ計や傾斜計などがあ
る。光ファイバひずみ検出装置の構成例を図１に示す。
図１には、光ファイバ３に複数個のセンサ部１（Ｓ１、
Ｓ２、・・・、Ｓｎ）が配置されている。光ファイバ３
の一端に測定器２１や演算装置２２を備えた測定装置２
が接続されている。測定装置２は、光ファイバ３に送出
光スペクトルを送り、光ファイバ３から反射してくる反
射光スペクトルを受信する。
有するセンサ部を利用してひずみを検出するものであ
り、光ファイバを利用したひずみ計や傾斜計などがあ
る。光ファイバひずみ検出装置の構成例を図１に示す。
図１には、光ファイバ３に複数個のセンサ部１（Ｓ１、
Ｓ２、・・・、Ｓｎ）が配置されている。光ファイバ３
の一端に測定器２１や演算装置２２を備えた測定装置２
が接続されている。測定装置２は、光ファイバ３に送出
光スペクトルを送り、光ファイバ３から反射してくる反
射光スペクトルを受信する。
【０００７】＜ロ＞光ファイバのＦＢＧ部 光ファイバ３は、周囲にクラッド部３５、内部にコア部
３４を有している。ＦＢＧ部３３は、特定の波長の光を
反射するものであり、図２に一例を示してあり、コア部
３４の屈折率が一定周期で変化している素子である。光
ファイバ３に広帯域光を入射すると、屈折率の周期に応
じた波長の光（ブラッグ波長）がＦＢＧ部３３で反射さ
れる。ＦＢＧ部３３にひずみが発生すると、ブラッグ波
長の波長が変化し、ひずみを検出することができる。な
お、広帯域光とは、ＦＢＧ部３３が歪で変化しても、少
なくとも反射できる波長を含むものであれば良い。当
然、もっと多くの波長を含むより広帯域であっても良
い。
３４を有している。ＦＢＧ部３３は、特定の波長の光を
反射するものであり、図２に一例を示してあり、コア部
３４の屈折率が一定周期で変化している素子である。光
ファイバ３に広帯域光を入射すると、屈折率の周期に応
じた波長の光（ブラッグ波長）がＦＢＧ部３３で反射さ
れる。ＦＢＧ部３３にひずみが発生すると、ブラッグ波
長の波長が変化し、ひずみを検出することができる。な
お、広帯域光とは、ＦＢＧ部３３が歪で変化しても、少
なくとも反射できる波長を含むものであれば良い。当
然、もっと多くの波長を含むより広帯域であっても良
い。
【０００８】なお、図２では、光ファイバのＦＢＧ部
は、屈折率の変化ピッチが一定の素子を示してあるが、
特定の波長の光を反射するものであれば良く、例えば、
屈折率の変化ピッチがチャ−プ型（変化ピッチが一定の
割合で変化し、特定の複数波長を反射する）素子を使用
することもできる。
は、屈折率の変化ピッチが一定の素子を示してあるが、
特定の波長の光を反射するものであれば良く、例えば、
屈折率の変化ピッチがチャ−プ型（変化ピッチが一定の
割合で変化し、特定の複数波長を反射する）素子を使用
することもできる。
【０００９】＜ハ＞センサ部 センサ部１は、少なくとも２個のＦＢＧ部３３、３３を
備え、差動的に動作する構成になっている。なお、差動
的に動作するとは、一方に張力が強まるように作用する
と他方に張力が弱まるように動作することを意味してい
る。この構成にすることにより、ひずみと温度をそれぞ
れ独立して、かつ、同時に測定することができ、ＦＢＧ
部３３の高精度の基本特性を活かすことができる。な
お、２個のＦＢＧ部３３、３３は、ほぼ同じ温度の領域
に配置する。また、２個のＦＢＧ部３３、３３は、２本
の光ファイバ３、３に形成されていても、また、同一の
光ファイバ３に形成されていてもよい。
備え、差動的に動作する構成になっている。なお、差動
的に動作するとは、一方に張力が強まるように作用する
と他方に張力が弱まるように動作することを意味してい
る。この構成にすることにより、ひずみと温度をそれぞ
れ独立して、かつ、同時に測定することができ、ＦＢＧ
部３３の高精度の基本特性を活かすことができる。な
お、２個のＦＢＧ部３３、３３は、ほぼ同じ温度の領域
に配置する。また、２個のＦＢＧ部３３、３３は、２本
の光ファイバ３、３に形成されていても、また、同一の
光ファイバ３に形成されていてもよい。
【００１０】＜ニ＞ひずみ計のセンサ部 光ファイバ検出装置の例としてひずみ計を説明する。ひ
ずみ計１のセンサ部１の一例を図３（Ａ）に示す。ひず
み計１は、一対の保持具、第１保持具１１、第２保持治
具１２を備え、１本の光ファイバ３を保持している。一
対の保持具は、連結バネ等の連結材１４で光ファイバが
伸縮する方向（矢印の向きＸ）に相対的に移動可能に配
置される。第１保持具１１は、第１保持部１１１と第２
保持部１１２を備え、その個所で光ファイバ３を保持す
る。第２保持具１２は、第１保持部１２１を備え、光フ
ァイバ３を保持する。第２保持具１２の第１保持部１２
１は、第１保持具１１の第１保持部１１１と第２保持部
１１２の間の光ファイバ３を保持する。第１保持具１１
の第１保持部１１１と第２保持具１２の第１保持部１２
１の間には、第１ＦＢＧ部３３１が配置され、第２保持
具１２の第１保持部１２１と第１保持具１２の第２保持
部１１２の間には、第２ＦＢＧ部３３２が配置される。
連結材１４は、一対の保持具１１、１２の移動を妨げな
いように構成される。これにより、第２保持具１２が第
１保持具１１に対して相対的に移動すると、第１ＦＢＧ
部３３１と第２ＦＢＧ部３３２は、差動的にひずみが生
じる。即ち、一方のＦＢＧ部３３は、ひずみが大きくな
り、他方のＦＢＧ部３３は、ひずみが小さくなる。
ずみ計１のセンサ部１の一例を図３（Ａ）に示す。ひず
み計１は、一対の保持具、第１保持具１１、第２保持治
具１２を備え、１本の光ファイバ３を保持している。一
対の保持具は、連結バネ等の連結材１４で光ファイバが
伸縮する方向（矢印の向きＸ）に相対的に移動可能に配
置される。第１保持具１１は、第１保持部１１１と第２
保持部１１２を備え、その個所で光ファイバ３を保持す
る。第２保持具１２は、第１保持部１２１を備え、光フ
ァイバ３を保持する。第２保持具１２の第１保持部１２
１は、第１保持具１１の第１保持部１１１と第２保持部
１１２の間の光ファイバ３を保持する。第１保持具１１
の第１保持部１１１と第２保持具１２の第１保持部１２
１の間には、第１ＦＢＧ部３３１が配置され、第２保持
具１２の第１保持部１２１と第１保持具１２の第２保持
部１１２の間には、第２ＦＢＧ部３３２が配置される。
連結材１４は、一対の保持具１１、１２の移動を妨げな
いように構成される。これにより、第２保持具１２が第
１保持具１１に対して相対的に移動すると、第１ＦＢＧ
部３３１と第２ＦＢＧ部３３２は、差動的にひずみが生
じる。即ち、一方のＦＢＧ部３３は、ひずみが大きくな
り、他方のＦＢＧ部３３は、ひずみが小さくなる。
【００１１】＜ホ＞測定装置 測定装置２は、光ファイバ３に広帯域の光信号を送出
し、光ファイバ３から反射してきた光信号を受信して、
第１ＦＢＧ部３３１と第２ＦＢＧ部３３２のひずみを測
定するものである。測定装置２の測定器２１は、光ファ
イバ３の一端に接続され、広帯域の光信号を送出し、光
ファイバ３から戻ってきたブラッグ波長を測定する。図
１では、１本の光ファイバ３に複数個のセンサ部１（Ｓ
１、Ｓ２、・・・、Ｓｎ）を配置し、広帯域の送出光ス
ペクトルを光ファイバ３へ送出し、光ファイバ３から戻
ってきた反射光スペクトルは、各センサ部１（Ｓ１、Ｓ
２、・・・、Ｓｎ）の第１ＦＢＧ３３１と第２ＦＢＧ３
３２による一対のブラッグ波長を含んでいる。なお、複
数のセンサ部を１本の光ファイバ３に直列に配置する場
合、ブラック波長を異ならせることで、各センサ１の識
別をする。
し、光ファイバ３から反射してきた光信号を受信して、
第１ＦＢＧ部３３１と第２ＦＢＧ部３３２のひずみを測
定するものである。測定装置２の測定器２１は、光ファ
イバ３の一端に接続され、広帯域の光信号を送出し、光
ファイバ３から戻ってきたブラッグ波長を測定する。図
１では、１本の光ファイバ３に複数個のセンサ部１（Ｓ
１、Ｓ２、・・・、Ｓｎ）を配置し、広帯域の送出光ス
ペクトルを光ファイバ３へ送出し、光ファイバ３から戻
ってきた反射光スペクトルは、各センサ部１（Ｓ１、Ｓ
２、・・・、Ｓｎ）の第１ＦＢＧ３３１と第２ＦＢＧ３
３２による一対のブラッグ波長を含んでいる。なお、複
数のセンサ部を１本の光ファイバ３に直列に配置する場
合、ブラック波長を異ならせることで、各センサ１の識
別をする。
【００１２】測定装置２の演算装置２２は、測定器２の
測定値を演算処理するものであり、測定器２１と一体に
構成されていても良い。演算装置２２は、例えばパソコ
ンを使用し、複数個のセンサ部１（Ｓ１、Ｓ２、・・
・、Ｓｎ）の第１ＦＢＧ３３１と第２ＦＢＧ３３２から
のフラッグ波長の測定値を演算処理して、それらのひず
み量や温度を求める。
測定値を演算処理するものであり、測定器２１と一体に
構成されていても良い。演算装置２２は、例えばパソコ
ンを使用し、複数個のセンサ部１（Ｓ１、Ｓ２、・・
・、Ｓｎ）の第１ＦＢＧ３３１と第２ＦＢＧ３３２から
のフラッグ波長の測定値を演算処理して、それらのひず
み量や温度を求める。
【００１３】＜ヘ＞ひずみの算出 図３を用いて、ひずみ計のひずみの測定例を示す。第２
保持具１２がＸの＋方向（図３（Ａ）の右方向）に移動
すると、光ファイバ３の第１ＦＢＧ３３１は伸張し、張
力が大きくなり、逆に、第２ＦＢＧ３３２は縮小し、張
力が小さくなる。従って、第１ＦＢＧ３３１と第２ＦＢ
Ｇ３３２は、差動的に張力が作用し、それぞれのＦＢＧ
部３３１とＦＢＧ部３３２に差動的にひずみが発生す
る。また、一対の保持具１１、１２がＸの−方向に移動
すると、第１ＦＢＧ３３１は縮小し、張力が小さくな
り、第２ＦＢＧ３３２は伸張し、張力が大きくなる。従
って、一対の保持具がどちらに移動しても、差動的に張
力が作用し、それぞれのＦＢＧ部３３１とＦＢＧ部３３
２に差動的にひずみが発生する。
保持具１２がＸの＋方向（図３（Ａ）の右方向）に移動
すると、光ファイバ３の第１ＦＢＧ３３１は伸張し、張
力が大きくなり、逆に、第２ＦＢＧ３３２は縮小し、張
力が小さくなる。従って、第１ＦＢＧ３３１と第２ＦＢ
Ｇ３３２は、差動的に張力が作用し、それぞれのＦＢＧ
部３３１とＦＢＧ部３３２に差動的にひずみが発生す
る。また、一対の保持具１１、１２がＸの−方向に移動
すると、第１ＦＢＧ３３１は縮小し、張力が小さくな
り、第２ＦＢＧ３３２は伸張し、張力が大きくなる。従
って、一対の保持具がどちらに移動しても、差動的に張
力が作用し、それぞれのＦＢＧ部３３１とＦＢＧ部３３
２に差動的にひずみが発生する。
【００１４】図３（Ｂ）は、センサ部１が初期状態、即
ち、センサ部１にひずみが発生しておらず、一対の保持
具（第１保持具と第２保持具）が相対的に移動していな
い際の第１ＦＢＧ３３１（左側の信号）と第２ＦＢＧ３
３２（右側の信号）からのブラッグ波長（ピーク）を示
している。
ち、センサ部１にひずみが発生しておらず、一対の保持
具（第１保持具と第２保持具）が相対的に移動していな
い際の第１ＦＢＧ３３１（左側の信号）と第２ＦＢＧ３
３２（右側の信号）からのブラッグ波長（ピーク）を示
している。
【００１５】図３（Ｃ）は、第２保持具がＸの＋方向
（図３（Ａ）の右側）に移動した際のブラッグ波長（ピ
ーク）の変化を示している。第１ＦＢＧ３３１は伸張
し、第２ＦＢＧ３３２は縮小し、差動的に作動する。そ
の結果、第１ＦＢＧ３３１のブラッグ波長は大きくな
り、ピークは右側に移動し、第２ＦＢＧ３３２のブラッ
グ波長は短くなり、ピークは左側に移動する。
（図３（Ａ）の右側）に移動した際のブラッグ波長（ピ
ーク）の変化を示している。第１ＦＢＧ３３１は伸張
し、第２ＦＢＧ３３２は縮小し、差動的に作動する。そ
の結果、第１ＦＢＧ３３１のブラッグ波長は大きくな
り、ピークは右側に移動し、第２ＦＢＧ３３２のブラッ
グ波長は短くなり、ピークは左側に移動する。
【００１６】図３（Ｄ）は、図３（Ｃ）とは反対に、第
２保持具がＸの−方向（図３（Ａ）の左側）に移動した
際のブラッグ波長の変化を示している。第１ＦＢＧ３３
１は縮小し、第２ＦＢＧ３３２は伸張し、差動的に作動
する。その結果、第１ＦＢＧ３３１のブラッグ波長は小
さくなり、ピークは左側に移動し、第２ＦＢＧ３３２の
ブラッグ波長は長くなり、ピークは右側に移動してい
る。
２保持具がＸの−方向（図３（Ａ）の左側）に移動した
際のブラッグ波長の変化を示している。第１ＦＢＧ３３
１は縮小し、第２ＦＢＧ３３２は伸張し、差動的に作動
する。その結果、第１ＦＢＧ３３１のブラッグ波長は小
さくなり、ピークは左側に移動し、第２ＦＢＧ３３２の
ブラッグ波長は長くなり、ピークは右側に移動してい
る。
【００１７】図３（Ｅ）は、図３（Ａ）と同様に初期状
態にあり、ただ、図３（Ａ）の状態から温度が上昇した
状態を示している。第１ＦＢＧ３３１と第２ＦＢＧ３３
２のブラッグ波長は、共に長くなり、両ピークは右側に
移動して、同じ変化を示している。従って、両ピークの
中間値の変化ΔＴ（初期状態の２つのピークの中間値Ｔ
ｂ−温度変化後の中間値Ｔｅ）から温度変化を求めるこ
とができる。なお、２つのピークの中間値又は和を取る
ので、ひずみによるブラッグ波長の変化は打ち消され
る。
態にあり、ただ、図３（Ａ）の状態から温度が上昇した
状態を示している。第１ＦＢＧ３３１と第２ＦＢＧ３３
２のブラッグ波長は、共に長くなり、両ピークは右側に
移動して、同じ変化を示している。従って、両ピークの
中間値の変化ΔＴ（初期状態の２つのピークの中間値Ｔ
ｂ−温度変化後の中間値Ｔｅ）から温度変化を求めるこ
とができる。なお、２つのピークの中間値又は和を取る
ので、ひずみによるブラッグ波長の変化は打ち消され
る。
【００１８】第２保持部１２が右方向に相対移動したこ
とによる２つのピークの間隔の変化δλ（初期状態の２
つのピークの間隔Δλｂ−右方向移動後の２つのピーク
の間隔Δλｃ）から、センサ部１に作用したひずみ量を
求めることができる。なお、温度によるブラッグ波長の
変化は、このように差を取ることにより打ち消されるの
で、ひずみ量に温度の変化は影響しない。
とによる２つのピークの間隔の変化δλ（初期状態の２
つのピークの間隔Δλｂ−右方向移動後の２つのピーク
の間隔Δλｃ）から、センサ部１に作用したひずみ量を
求めることができる。なお、温度によるブラッグ波長の
変化は、このように差を取ることにより打ち消されるの
で、ひずみ量に温度の変化は影響しない。
【００１９】第２保持部１２が左方向に相対移動したこ
とによる２つのピークの間隔の変化δλ（初期状態の２
つのピークの間隔Δλｂ−左方向移動後の２つのピーク
の間隔Δλｄ）から、センサ部１に作用したひずみ量を
同様に求めることができる。なお、ブラッグ波長の波長
変化について記載してあるが、振動数ｆの変化として扱
っても算出することはできる。
とによる２つのピークの間隔の変化δλ（初期状態の２
つのピークの間隔Δλｂ−左方向移動後の２つのピーク
の間隔Δλｄ）から、センサ部１に作用したひずみ量を
同様に求めることができる。なお、ブラッグ波長の波長
変化について記載してあるが、振動数ｆの変化として扱
っても算出することはできる。
【００２０】このように測定装置２により、ひずみは、
２つのピークの間隔又は差を測定することにより求ま
り、温度は、両ピークの中点又は和を測定することによ
り求まる。また、光ファイバひずみ検出装置の波長測定
の誤差は、両ピークに同じ作用をするので、差動的に動
作するひずみ測定については、キャンセルすることがで
きる。
２つのピークの間隔又は差を測定することにより求ま
り、温度は、両ピークの中点又は和を測定することによ
り求まる。また、光ファイバひずみ検出装置の波長測定
の誤差は、両ピークに同じ作用をするので、差動的に動
作するひずみ測定については、キャンセルすることがで
きる。
【００２１】なお、図３では、光ファイバのＦＢＧ部
は、屈折率の変化ピッチが一定の素子を示してあるが、
屈折率の変化ピッチがチャ−プ型（変化ピッチが一定の
割合で変化する）素子の場合、２つのピークではなく、
１つの台形状の波形となり、これらの幅と中点の位置を
測定することにより、ひずみと温度を測定することがで
きる。
は、屈折率の変化ピッチが一定の素子を示してあるが、
屈折率の変化ピッチがチャ−プ型（変化ピッチが一定の
割合で変化する）素子の場合、２つのピークではなく、
１つの台形状の波形となり、これらの幅と中点の位置を
測定することにより、ひずみと温度を測定することがで
きる。
【００２２】＜ト＞ひずみ計の他のセンサ部形状 ひずみ計１の他のセンサ部を図４に示す。ひずみ計１
は、一対の保持具１１、１２を備え、２本の光ファイバ
３１、３２を保持している。一対の保持具１１、１２
は、光ファイバ３が伸縮する方向（矢印の向きＸ）に相
対的に移動可能に配置される。第１保持具１１は、第１
保持部１１１と第２保持部１１２を備え、第２保持具１
２は、第１保持部１２１と第２保持部１２２を備えてい
る。
は、一対の保持具１１、１２を備え、２本の光ファイバ
３１、３２を保持している。一対の保持具１１、１２
は、光ファイバ３が伸縮する方向（矢印の向きＸ）に相
対的に移動可能に配置される。第１保持具１１は、第１
保持部１１１と第２保持部１１２を備え、第２保持具１
２は、第１保持部１２１と第２保持部１２２を備えてい
る。
【００２３】一方の光ファイバ、第１光ファイバ３１
は、第１保持具１１の第１保持部１１１と、第２保持具
１２の第１保持部１２１で保持される。他方の光ファイ
バ、第２光ファイバ３２は、第１保持具１１の第２保持
部１１２と、第２保持具１２の第２保持部１２２で保持
される。第１光ファイバ３１の第１保持部１１１と１２
１の間には、第１ＦＢＧ部３３１が配置され、第２光フ
ァイバ３２の第２保持部１１２と１２２の間には、第２
ＦＢＧ部３３２が配置される。第１光ファイバ３１と第
２光ファイバ３２は相互に分離した２本でもよく、ま
た、端でつながっていて一本でもよい。一対の保持具１
１、１２の間に外筒１３を配置し、ひずみ計１内部への
異物の侵入を防止する。外筒１３は、一対の保持具１
１、１２の移動を妨げないように構成される。
は、第１保持具１１の第１保持部１１１と、第２保持具
１２の第１保持部１２１で保持される。他方の光ファイ
バ、第２光ファイバ３２は、第１保持具１１の第２保持
部１１２と、第２保持具１２の第２保持部１２２で保持
される。第１光ファイバ３１の第１保持部１１１と１２
１の間には、第１ＦＢＧ部３３１が配置され、第２光フ
ァイバ３２の第２保持部１１２と１２２の間には、第２
ＦＢＧ部３３２が配置される。第１光ファイバ３１と第
２光ファイバ３２は相互に分離した２本でもよく、ま
た、端でつながっていて一本でもよい。一対の保持具１
１、１２の間に外筒１３を配置し、ひずみ計１内部への
異物の侵入を防止する。外筒１３は、一対の保持具１
１、１２の移動を妨げないように構成される。
【００２４】一対の保持具１１、１２が離間する方向
（Ｘの＋方向）に移動すると、第１ＦＢＧ部３３１は伸
張し、ひずみが大きくなり、第２ＦＢＧ部３３２は縮小
し、ひずみが小さくなる。従って、第１ＦＢＧ部３３１
と第２ＦＢＧ部３３２は、差動的に張力が作用している
ことになる。また、一対の保持具１１、１２が接近する
方向（Ｘの−方向）に移動すると、第１ＦＢＧ部３３１
は縮小し、ひずみが小さくなり、第２ＦＢＧ部３３２は
伸張し、ひずみが大きくなる。従って、ＦＢＧ部３３１
とＦＢＧ部３３２に差動的にひずみが発生する。
（Ｘの＋方向）に移動すると、第１ＦＢＧ部３３１は伸
張し、ひずみが大きくなり、第２ＦＢＧ部３３２は縮小
し、ひずみが小さくなる。従って、第１ＦＢＧ部３３１
と第２ＦＢＧ部３３２は、差動的に張力が作用している
ことになる。また、一対の保持具１１、１２が接近する
方向（Ｘの−方向）に移動すると、第１ＦＢＧ部３３１
は縮小し、ひずみが小さくなり、第２ＦＢＧ部３３２は
伸張し、ひずみが大きくなる。従って、ＦＢＧ部３３１
とＦＢＧ部３３２に差動的にひずみが発生する。
【００２５】＜チ＞傾斜計のセンサ部 光ファイバ検出装置の例として傾斜計を説明する。傾斜
計のセンサ部１として、図５に検出原理図を示す。傾斜
計のセンサ部１は、一対の固定点（第１固定点４２と第
２固定点４３）と移動体４１との間に光ファイバ３を張
ったものである。第１ＦＢＧ部３３１を移動体４１と第
１固定点４２との間に張り、第２ＦＢＧ部３３２を移動
体４１と第２固定点４３との間に張る。
計のセンサ部１として、図５に検出原理図を示す。傾斜
計のセンサ部１は、一対の固定点（第１固定点４２と第
２固定点４３）と移動体４１との間に光ファイバ３を張
ったものである。第１ＦＢＧ部３３１を移動体４１と第
１固定点４２との間に張り、第２ＦＢＧ部３３２を移動
体４１と第２固定点４３との間に張る。
【００２６】傾斜計４が左右（φ方向）に傾斜すると移
動体４１が左右（−側、＋側）どちらかに移動するの
で、第１ＦＢＧ部３３１と第２ＦＢＧ部３３２に差動的
に張力がかかる。例えば、図５の右側（＋側）に傾斜す
ると、第１ＦＢＧ部３３１の張力が強くなり、第２ＦＢ
Ｇ部３３２の張力が弱くなり、第１ＦＢＧ部３３１と第
２ＦＢＧ部３３２に差動的にひずみが発生する。
動体４１が左右（−側、＋側）どちらかに移動するの
で、第１ＦＢＧ部３３１と第２ＦＢＧ部３３２に差動的
に張力がかかる。例えば、図５の右側（＋側）に傾斜す
ると、第１ＦＢＧ部３３１の張力が強くなり、第２ＦＢ
Ｇ部３３２の張力が弱くなり、第１ＦＢＧ部３３１と第
２ＦＢＧ部３３２に差動的にひずみが発生する。
【００２７】
【発明の効果】本発明は、次のような効果を得ることが
できる。 ＜イ＞本発明は、光ファイバに発生する張力と温度によ
るひずみの変化分を分離することができる。 ＜ロ＞また、本発明は、張力を正確に求めることができ
る。
できる。 ＜イ＞本発明は、光ファイバに発生する張力と温度によ
るひずみの変化分を分離することができる。 ＜ロ＞また、本発明は、張力を正確に求めることができ
る。
【図１】光ファイバひずみ検出装置の説明図
【図２】光ファイバのＦＢＧ部の説明図
【図３】ひずみ計のセンサ部の説明図
【図４】他のひずみ計のセンサ部の説明図
【図５】傾斜計の説明図
１・・・センサ部 １１・・第１保持具 １１１・第１保持部 １１２・第２保持部 １２・・第２保持具 １２１・第１保持部 １２２・第２保持部 １３・・外筒 ２・・・検出装置 ２１・・検出器 ２２・・演算装置 ３・・・光ファイバ ３１・・第１光ファイバ ３２・・第２光ファイバ ３３・・ＦＢＧ部 ３３１・第１ＦＢＧ部 ３３２・第２ＦＢＧ部 ３４・・コア部 ３５・・グラッド部 ４・・・傾斜計 ４１・・移動体 ４２・・第１固定点 ４３・・第２固定点
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 6/00 ３４６ Ｇ０２Ｂ 6/00 ３４６ (72)発明者 佐藤秀城 神奈川県海老名市東柏ヶ谷五丁目15番18号 株式会社東横エルメス内 (72)発明者 佐々木一正 北海道札幌市西区八軒８条東二丁目１−14 株式会社アドヴァンストテクノロジ内 Ｆターム(参考） 2F065 AA37 AA65 FF00 JJ05 LL00 LL02 UU07 2G086 KK07 2H038 AA05 BA25 CA52
Claims (3)
- 【請求項１】ひずみを検出する光ファイバひずみ検出装
置において、 光ファイバを保持するセンサ部と、 センサ部に保持された光ファイバに形成され、ほぼ同一
の温度領域に配置された第１ＦＢＧ部と第２ＦＢＧと、 光ファイバに広帯域の光を送出し、反射光を受信する測
定装置とを備え、 センサ部にひずみが作用すると、第１ＦＢＧ部と第２Ｆ
ＢＧに差動的に張力が作用し、第１ＦＢＧ部と第２ＦＢ
Ｇから反射してくる反射光の波長が変化することを特徴
とする、光ファイバひずみ検出装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の光ファイバひずみ検出装
置において、 センサ部は、相対的に移動可能な第１保持具と第２保持
具とを備え、 第１保持具と第２保持具が相対的に移動すると、第１Ｆ
ＢＧ部と第２ＦＢＧに差動的に張力が作用することを特
徴とする、光ファイバひずみ検出装置。 - 【請求項３】請求項１に記載の光ファイバひずみ検出装
置において、 光ファイバを固定する第１固定点と第２固定点と、 第１固定点と第２固定点に対して移動可能で、光ファイ
バを保持する移動体とを備え、 第１固定点と移動体の光ファイバに第１ＦＢＧを配置
し、第２固定点と移動体の光ファイバに第２ＦＢＧを配
置し、 移動体が移動すると、第１ＦＢＧ部と第２ＦＢＧに差動
的に張力が作用することを特徴とする、光ファイバひず
み検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001058546A JP4786808B2 (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 光ファイバひずみ検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001058546A JP4786808B2 (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 光ファイバひずみ検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002257520A true JP2002257520A (ja) | 2002-09-11 |
| JP4786808B2 JP4786808B2 (ja) | 2011-10-05 |
Family
ID=18918252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001058546A Expired - Lifetime JP4786808B2 (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 光ファイバひずみ検出装置 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP4786808B2 (ja) |
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-
2001
- 2001-03-02 JP JP2001058546A patent/JP4786808B2/ja not_active Expired - Lifetime
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