JP2002516987A - ひずみおよび／または温度感知用感知テープ - Google Patents
ひずみおよび／または温度感知用感知テープInfo
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- G—PHYSICS
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Abstract
(57)【要約】
工作物上に搭載されるべきテープは、細長い支持リボンと、その支持リボンに取り付けられた光ファイバとを含む。
Description
【０００１】 技術分野 本発明は、一般に、光導波路に関し、厳密には、光ファイバに関する。
【０００２】 背景技術 光ファイバは、典型的に、通信または感知用途で使用される光信号となる光を
導くために使用される。ある光ファイバは、光伝送媒体の細いストランドとして
説明できる。一般に、光ファイバは、内部コアと、その内部コアよりも小さい実
効屈折率を有する外部クラッドとを含む。但し、ある光ファイバは、それぞれが
様々な実効屈折率を有する幾つかの外部コア、またはクラッドで包囲した内部コ
アから造られた複雑な構造を有する。実効屈折率の差は、その光を内部コアに沿
って強制的に伝搬させ、それが光ファイバから漏れるのを防ぐ内部反射を造り出
す。
導くために使用される。ある光ファイバは、光伝送媒体の細いストランドとして
説明できる。一般に、光ファイバは、内部コアと、その内部コアよりも小さい実
効屈折率を有する外部クラッドとを含む。但し、ある光ファイバは、それぞれが
様々な実効屈折率を有する幾つかの外部コア、またはクラッドで包囲した内部コ
アから造られた複雑な構造を有する。実効屈折率の差は、その光を内部コアに沿
って強制的に伝搬させ、それが光ファイバから漏れるのを防ぐ内部反射を造り出
す。
【０００３】 ある光ファイバは、ブラッグ回折格子（ＢＧ）を含む。ブラッグ回折格子は、
内部コアの屈折率に一連の摂動を生成することによって形成される。典型的に、
これらの摂動は、クラッドを通してコアを光ファイバに対して向けられた２本の
紫外線ビームの干渉パターンに露光させることによって形成される。摂動の間隔
は、光がもはや光ファイバを通して伝搬することのない中心波長を特徴とする回
折格子を造り出す。異なる摂動間隔を有するブラッグ回折格子は異なる中心波長
を有する。一般に、ブラッグ回折格子は、短期回折格子か、または長期回折格子
かのいずれかに分類される。長期回折格子は、摂動の間隔が入力光の波長よりも
少なくとも１０倍以上大きいものである。典型的に、その期間は、７００と１５
００ｎｍとの間の中心波長に対して１５〜１５００μｍの範囲内にある。さらに
、長期回折格子は、数ｃｍ延長する摂動のスパンを有する。これに反して、短期
回折格子は、数１００ミクロン〜数ｃｍのスパンと、６００と２１００ｎｍとの
間の中心波長に対して０．２〜０．７μｍの範囲内にある期間とを有する。
内部コアの屈折率に一連の摂動を生成することによって形成される。典型的に、
これらの摂動は、クラッドを通してコアを光ファイバに対して向けられた２本の
紫外線ビームの干渉パターンに露光させることによって形成される。摂動の間隔
は、光がもはや光ファイバを通して伝搬することのない中心波長を特徴とする回
折格子を造り出す。異なる摂動間隔を有するブラッグ回折格子は異なる中心波長
を有する。一般に、ブラッグ回折格子は、短期回折格子か、または長期回折格子
かのいずれかに分類される。長期回折格子は、摂動の間隔が入力光の波長よりも
少なくとも１０倍以上大きいものである。典型的に、その期間は、７００と１５
００ｎｍとの間の中心波長に対して１５〜１５００μｍの範囲内にある。さらに
、長期回折格子は、数ｃｍ延長する摂動のスパンを有する。これに反して、短期
回折格子は、数１００ミクロン〜数ｃｍのスパンと、６００と２１００ｎｍとの
間の中心波長に対して０．２〜０．７μｍの範囲内にある期間とを有する。
【０００４】 ブラッグ回折格子は、光信号から選択された波長を濾波するために、例えば、
ノッチフィルタのように、光ファイバで使用される。光信号がコアを通って伝搬
し、短期回折格子に遭遇すると、その回折格子の共振または中心波長に対応する
特定波長の光が内部コアに沿って反射する。光信号が長期回折格子に遭遇すると
、その回折格子の中心波長は、コアの導波モードからクラッドの非導波モードに
変換する。導波モードは、光ファイバのコアを通って伝搬する。クラッドの非導
波モードは、クラッドを通って分散させ、光ファイバを通って伝搬しない。導波
モードから非導波モードへの中心波長の反射または変換は、ブラッグ回折格子の
摂動間隔の関数である。ブラッグ回折格子の中心波長は、ひずみと温度とに反応
する。ひずみおよび／または温度変化は中心波長をシフトさせる。典型的に、長
期回折格子では、１５５０ｎｍの中心波長が１００℃の温度変化当たり約１〜１
．５ｎｍだけ、および１００マイクロストレインのひずみ変化当たり約０．１２
ｎｍだけシフトする。
ノッチフィルタのように、光ファイバで使用される。光信号がコアを通って伝搬
し、短期回折格子に遭遇すると、その回折格子の共振または中心波長に対応する
特定波長の光が内部コアに沿って反射する。光信号が長期回折格子に遭遇すると
、その回折格子の中心波長は、コアの導波モードからクラッドの非導波モードに
変換する。導波モードは、光ファイバのコアを通って伝搬する。クラッドの非導
波モードは、クラッドを通って分散させ、光ファイバを通って伝搬しない。導波
モードから非導波モードへの中心波長の反射または変換は、ブラッグ回折格子の
摂動間隔の関数である。ブラッグ回折格子の中心波長は、ひずみと温度とに反応
する。ひずみおよび／または温度変化は中心波長をシフトさせる。典型的に、長
期回折格子では、１５５０ｎｍの中心波長が１００℃の温度変化当たり約１〜１
．５ｎｍだけ、および１００マイクロストレインのひずみ変化当たり約０．１２
ｎｍだけシフトする。
【０００５】 発明の開示 一般に、１つの態様では、本発明は、工作物上に搭載されるべきテープを特徴
とする。そのテープは、細長いリボンと、細長いリボンによって支持された光導
波路（例えば、光ファイバ）とを含む。
とする。そのテープは、細長いリボンと、細長いリボンによって支持された光導
波路（例えば、光ファイバ）とを含む。
【０００６】 光ファイバは、細長いリボンの伸長方向に沿って取り付けられる。その光ファ
イバは、ブラッグ回折格子と外部被覆とを含む。その外部被覆は、光ファイバを
工作物から実質的に隔絶するように選ばれた厚みと可撓性とを有する。その外部
被覆は、さらに、工作物から光ファイバにひずみを効果的に伝達できるように選
ばれた厚みと可撓性とを有する。その外部被覆は、ポリアミドである。その光フ
ァイバは、複数のブラッグ回折格子を包含することもできる。
イバは、ブラッグ回折格子と外部被覆とを含む。その外部被覆は、光ファイバを
工作物から実質的に隔絶するように選ばれた厚みと可撓性とを有する。その外部
被覆は、さらに、工作物から光ファイバにひずみを効果的に伝達できるように選
ばれた厚みと可撓性とを有する。その外部被覆は、ポリアミドである。その光フ
ァイバは、複数のブラッグ回折格子を包含することもできる。
【０００７】 他の態様では、本発明は、工作物上に搭載されるべきテープを提供する。その
テープは、細長いリボンと、細長いリボンによって支持された第１光ファイバと
、細長いリボンによって支持された第２光ファイバとを含む。
テープは、細長いリボンと、細長いリボンによって支持された第１光ファイバと
、細長いリボンによって支持された第２光ファイバとを含む。
【０００８】 第１および第２光ファイバは、細長いリボンの伸長方向に沿って取り付けられ
る。第１および第２光ファイバはブラッグ回折格子を包含できる。第１光ファイ
バも第１被覆を包含できる。第１被覆は、工作物から第１光ファイバを実質的に
隔絶するように選ばれた厚みおよび可撓性を有する。第２光ファイバは第２被覆
をも包含できる。その第２被覆は、工作物から第２光ファイバにひずみを伝達で
きるように選ばれた厚みおよび可撓性を有する。
る。第１および第２光ファイバはブラッグ回折格子を包含できる。第１光ファイ
バも第１被覆を包含できる。第１被覆は、工作物から第１光ファイバを実質的に
隔絶するように選ばれた厚みおよび可撓性を有する。第２光ファイバは第２被覆
をも包含できる。その第２被覆は、工作物から第２光ファイバにひずみを伝達で
きるように選ばれた厚みおよび可撓性を有する。
【０００９】 他の態様では、本発明は、テープを製造する方法を提供する。その方法は、被
覆された光ファイバを提供し、細長いリボンで光ファイバを支持するステップを
含む。
覆された光ファイバを提供し、細長いリボンで光ファイバを支持するステップを
含む。
【００１０】 光ファイバを提供するステップは、細長いリボンの伸長方向に沿って光ファイ
バを取り付けるステップを含む。被覆された光ファイバを提供するステップは、
被膜で光ファイバを被覆するステップを含めることができる。
バを取り付けるステップを含む。被覆された光ファイバを提供するステップは、
被膜で光ファイバを被覆するステップを含めることができる。
【００１１】 本発明は、支持リボン内に被覆された光ファイバを埋め込むことによって感知
テープを提供する。その感知テープは、容易に支持構造体に取り付けられてひず
みおよび／または温度を監視する。そのテープは、所望量のテープを設置および
／または使用時にそれから巻出すことができるスプール上にテープを簡単に巻き
付けることによって容易に梱包できる。
テープを提供する。その感知テープは、容易に支持構造体に取り付けられてひず
みおよび／または温度を監視する。そのテープは、所望量のテープを設置および
／または使用時にそれから巻出すことができるスプール上にテープを簡単に巻き
付けることによって容易に梱包できる。
【００１２】 好適な実施態様の説明 ここで議論される感知テープは、ひずみおよび／または温度の変化を監視また
は検出するために使用される。一般に、感知テープは、可撓性の細長い支持リボ
ン内に埋め込まれた、またはその上に搭載された光ファイバを含む。
は検出するために使用される。一般に、感知テープは、可撓性の細長い支持リボ
ン内に埋め込まれた、またはその上に搭載された光ファイバを含む。
【００１３】 図１において、ひずみと温度との両方を感知する感知テープ４０は、エポキシ
６４、例えば、マサチューセッツ州、ベッドフォードのＴＲＡ―ＣＯＮ社のＴＲ
Ａ Ｂｏｎｄ−Ｆ１１８エポキシ、によって支持リボン６０の長手方向溝６１内
に保持された光ファイバ５０を含む。光ファイバ５０は、外部クラッド５４と、
ブラッグ回折格子（図示せず）を有する内部コア５２とを含む。外部クラッド５
４は、支持リボン６０から光ファイバ５０に効果的にひずみを伝達できるように
設計された被膜５８で被覆される。ひずみの効果的伝達は、被膜の厚みおよび可
撓性の関数である。被膜の可撓性は、弾性率を特徴とする。ひずみと温度との両
方を感知するために使用される典型的感知テープは、非弾性的重合体の薄い被膜
を有する光ファイバ、例えば、２５ミクロンのポリアミド被覆ファイバ、厚みが
１１５ミクロンのガラス、例えば、ＳｉＯ2、のクラッド、および厚みが１０ミ
クロンのガラス、例えば、ＳｉＯ2、のコアを含む。そのコアを、他の材料、例
えば、ゲルマニウムで添加することもできる。被覆材料を、適当な厚みおよび可
撓性を有する同様の材料、例えば、重合体から製造することもできる。概して、
材料の被膜の厚みが大きいと、同材料の厚みの小さい被膜よりも伝達されるひず
み量を弱める。実際、被膜材料は、エポキシ６４を通って光ファイバ５０に伝達
されるひずみの影響が実質的に弱められないように薄く且つ非弾性的となるよう
に設計される。例えば、その被膜は、ひずみの伝達が５％も弱められないように
選択される。接合層６６は、支持リボン６０の溝側６３を覆い、感知テープ４０
を監視される構造体、例えば、橋梁の支持ビームまたは航空機の翼に取り付ける
ために使用される。
６４、例えば、マサチューセッツ州、ベッドフォードのＴＲＡ―ＣＯＮ社のＴＲ
Ａ Ｂｏｎｄ−Ｆ１１８エポキシ、によって支持リボン６０の長手方向溝６１内
に保持された光ファイバ５０を含む。光ファイバ５０は、外部クラッド５４と、
ブラッグ回折格子（図示せず）を有する内部コア５２とを含む。外部クラッド５
４は、支持リボン６０から光ファイバ５０に効果的にひずみを伝達できるように
設計された被膜５８で被覆される。ひずみの効果的伝達は、被膜の厚みおよび可
撓性の関数である。被膜の可撓性は、弾性率を特徴とする。ひずみと温度との両
方を感知するために使用される典型的感知テープは、非弾性的重合体の薄い被膜
を有する光ファイバ、例えば、２５ミクロンのポリアミド被覆ファイバ、厚みが
１１５ミクロンのガラス、例えば、ＳｉＯ2、のクラッド、および厚みが１０ミ
クロンのガラス、例えば、ＳｉＯ2、のコアを含む。そのコアを、他の材料、例
えば、ゲルマニウムで添加することもできる。被覆材料を、適当な厚みおよび可
撓性を有する同様の材料、例えば、重合体から製造することもできる。概して、
材料の被膜の厚みが大きいと、同材料の厚みの小さい被膜よりも伝達されるひず
み量を弱める。実際、被膜材料は、エポキシ６４を通って光ファイバ５０に伝達
されるひずみの影響が実質的に弱められないように薄く且つ非弾性的となるよう
に設計される。例えば、その被膜は、ひずみの伝達が５％も弱められないように
選択される。接合層６６は、支持リボン６０の溝側６３を覆い、感知テープ４０
を監視される構造体、例えば、橋梁の支持ビームまたは航空機の翼に取り付ける
ために使用される。
【００１４】 構造体に一旦搭載されると、ひずみおよび温度の変化がその構造体から光ファ
イバ５０に、すなわち、接合エポキシ６４を通して光ファイバ５０に伝達される
。光ファイバに伝達されたひずみおよび温度変化は、ブラッグ回折格子の中心波
長をシフトさせる。ブラッグ回折格子の中心波長のシフトは、ひずみと温度変化
との両方の関数である。故に、支持構造体から光ファイバに伝達されたひずみと
温度変化との両方を中心波長のシフトを監視することによって感知できる。
イバ５０に、すなわち、接合エポキシ６４を通して光ファイバ５０に伝達される
。光ファイバに伝達されたひずみおよび温度変化は、ブラッグ回折格子の中心波
長をシフトさせる。ブラッグ回折格子の中心波長のシフトは、ひずみと温度変化
との両方の関数である。故に、支持構造体から光ファイバに伝達されたひずみと
温度変化との両方を中心波長のシフトを監視することによって感知できる。
【００１５】 中心波長の応答は等式１で表される。 Δλ＝λ（ηε＋ζΔＴ） （１） ここでΔλは、ひずみ（ε）および温度変化（ΔＴ）により生じた波長変化であ
る。λは、室温および適用されたひずみがゼロでの回折格子の中心波長である。
ηは、ひずみ光学係数であり、ζは温度係数である。ひずみ光学係数の値および
温度係数の値は、光ファイバ製造に使用された幾何学的形状および材料により異
なる。各光ファイバは、ひずみ光学係数と温度係数との唯一の組合せを有する。
ＳｉＯ2製の単一モードファイバでは、ηは、典型的に約０．７５〜０．８０マ
イクロストレイン-1である。ζは典型的に約６〜８×１０-6 ℃-1である。
る。λは、室温および適用されたひずみがゼロでの回折格子の中心波長である。
ηは、ひずみ光学係数であり、ζは温度係数である。ひずみ光学係数の値および
温度係数の値は、光ファイバ製造に使用された幾何学的形状および材料により異
なる。各光ファイバは、ひずみ光学係数と温度係数との唯一の組合せを有する。
ＳｉＯ2製の単一モードファイバでは、ηは、典型的に約０．７５〜０．８０マ
イクロストレイン-1である。ζは典型的に約６〜８×１０-6 ℃-1である。
【００１６】 感知テープ４０が、一定温度の環境に設置される場合、中心波長の変化は、ひ
ずみ単独によるものであるとする。つまり、λＴ＝０、故に、等式１の右辺の第
２項、λζΔＴもゼロとなり、等式１が書き直される。 Δλ＝ληε （２） 逆に、感知テープ４０が、ひずみがないことが分かっている環境に設置される場
合、中心波長の変化はΔＴ単独によるものであるとする。つまり、ε＝０、故に
、等式１の右辺の第１項、ληεもゼロとなり、等式１が書き直される。 Δλ＝λζΔＴ （３）
ずみ単独によるものであるとする。つまり、λＴ＝０、故に、等式１の右辺の第
２項、λζΔＴもゼロとなり、等式１が書き直される。 Δλ＝ληε （２） 逆に、感知テープ４０が、ひずみがないことが分かっている環境に設置される場
合、中心波長の変化はΔＴ単独によるものであるとする。つまり、ε＝０、故に
、等式１の右辺の第１項、ληεもゼロとなり、等式１が書き直される。 Δλ＝λζΔＴ （３）
【００１７】 ひずみおよび温度変化の両方が存在するある感知用途では、温度変化のみを感
知することが望ましい。図２において、温度変化のみを感知する感知テープ１０
は、非常に低い剛性を有するＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ社のガスケットシーラント
など、エポキシ３４、例えば、軟質シリコンゴム系エポキシによって支持リボン
３２の長手方向溝３１内に保持された光ファイバ２０を含む。従前通り、光ファ
イバ２０は、外部クラッド２４と、ブラッグ回折格子（図示せず）を有する内部
コア２１とを含む。外部クラッド２４は、支持リボン３２が取り付けられる構造
体が受けるひずみから光ファイバ２０を実質的に隔絶するように設計された被膜
２８で被覆される。隔絶の大きさ、故に、光ファイバへのひずみ伝達の減衰量は
、被膜２８の厚みと可撓性とで決まる。その被膜がより厚くなり、より可撓性が
増すほど、隔絶もより効果的となる。故に、それは、監視されている構造体に関
わるひずみのためではなく温度の変化のためであることがファイバ内で観察され
よう。
知することが望ましい。図２において、温度変化のみを感知する感知テープ１０
は、非常に低い剛性を有するＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ社のガスケットシーラント
など、エポキシ３４、例えば、軟質シリコンゴム系エポキシによって支持リボン
３２の長手方向溝３１内に保持された光ファイバ２０を含む。従前通り、光ファ
イバ２０は、外部クラッド２４と、ブラッグ回折格子（図示せず）を有する内部
コア２１とを含む。外部クラッド２４は、支持リボン３２が取り付けられる構造
体が受けるひずみから光ファイバ２０を実質的に隔絶するように設計された被膜
２８で被覆される。隔絶の大きさ、故に、光ファイバへのひずみ伝達の減衰量は
、被膜２８の厚みと可撓性とで決まる。その被膜がより厚くなり、より可撓性が
増すほど、隔絶もより効果的となる。故に、それは、監視されている構造体に関
わるひずみのためではなく温度の変化のためであることがファイバ内で観察され
よう。
【００１８】 温度変化を感知するために使用される典型的感知テープは、弾性重合体の厚膜
、例えば、６００ミクロンアクリレート被膜を使用する。上述のように、被膜は
、広範囲の材料から製造される。一般に、エポキシ３４を通して光ファイバ２０
に伝達されるひずみを実質的に弱め、それで中間波長の観察される変化が監視さ
れている構造体の温度変化によるものとなるように被膜の厚みと弾性率とを選択
することが望ましい、例えば、被膜の厚みと弾性率とは、ひずみ伝達を少なくと
も１０倍だけ減衰できるように選択される。実際、ひずみ伝達を減衰させるのに
必要な倍率は、監視されている構造体のひずみ変化の大きさに関連する。例えば
、ひずみの大きな変化が存在する感知用途では、被膜の厚みと弾性率とは、１０
よりも大きい倍率だけひずみ伝達を弱めることができるように選択される。
、例えば、６００ミクロンアクリレート被膜を使用する。上述のように、被膜は
、広範囲の材料から製造される。一般に、エポキシ３４を通して光ファイバ２０
に伝達されるひずみを実質的に弱め、それで中間波長の観察される変化が監視さ
れている構造体の温度変化によるものとなるように被膜の厚みと弾性率とを選択
することが望ましい、例えば、被膜の厚みと弾性率とは、ひずみ伝達を少なくと
も１０倍だけ減衰できるように選択される。実際、ひずみ伝達を減衰させるのに
必要な倍率は、監視されている構造体のひずみ変化の大きさに関連する。例えば
、ひずみの大きな変化が存在する感知用途では、被膜の厚みと弾性率とは、１０
よりも大きい倍率だけひずみ伝達を弱めることができるように選択される。
【００１９】 図２において、封止層３８は、支持リボン３０の溝側３３を気密封止し、異物
、例えば、空気、生物、および化学物質が、被膜２８と相互作用するのを禁止す
る。接合層３６は封止層３８を覆い、温度感知テープ１０を支持構造体１に取り
付けるために使用される。
、例えば、空気、生物、および化学物質が、被膜２８と相互作用するのを禁止す
る。接合層３６は封止層３８を覆い、温度感知テープ１０を支持構造体１に取り
付けるために使用される。
【００２０】 エポキシの厚みおよび可撓性、接合層、および支持リボンを正しく選択するこ
とによって、光ファイバを汚損させないようにさらに隔絶することもできる。
とによって、光ファイバを汚損させないようにさらに隔絶することもできる。
【００２１】 等式１に示されるように、ひずみ伝達が、ληεがほぼゼロとなるほど十分に
減衰される場合、中心波長の観察される変化は、等式３に示されるように主に温
度変化によるものとなる。
減衰される場合、中心波長の観察される変化は、等式３に示されるように主に温
度変化によるものとなる。
【００２２】 ひずみと温度変化との両方が存在する他の感知用途では、ひずみのみを感知す
ることが望ましい。図３を参照して、ひずみの変化を感知するために使用できる
感知テープ１００は、２つの光ファイバ８０、９０を含む。光ファイバ９０は、
図１に示された光ファイバと同様であり、被膜９８とクラッド９４とを含む。光
ファイバ８０は、図２に示された光ファイバと同様であり、被膜８８とクラッド
８４とを含む。光ファイバ８０は、エポキシ１０４によって支持リボン１０２の
第１長手方向溝８１内に保持される。光ファイバ９０は、エポキシ１０６によっ
て支持リボン１０２の第２長手方向溝９１内に保持される。接合層１０８は、支
持リボン１０２の溝側１０１を覆う。
ることが望ましい。図３を参照して、ひずみの変化を感知するために使用できる
感知テープ１００は、２つの光ファイバ８０、９０を含む。光ファイバ９０は、
図１に示された光ファイバと同様であり、被膜９８とクラッド９４とを含む。光
ファイバ８０は、図２に示された光ファイバと同様であり、被膜８８とクラッド
８４とを含む。光ファイバ８０は、エポキシ１０４によって支持リボン１０２の
第１長手方向溝８１内に保持される。光ファイバ９０は、エポキシ１０６によっ
て支持リボン１０２の第２長手方向溝９１内に保持される。接合層１０８は、支
持リボン１０２の溝側１０１を覆う。
【００２３】 上述のように、光ファイバ８０の厚い弾性被膜が、光ファイバ８０に伝達され
るひずみ量、λ（ηε）を最小限に抑えるので、ブラッグ回折格子の中心波長シ
フトが主に温度、Δλ＝λζΔＴ）に応答する。光ファイバ９０の薄い非弾性被
膜がひずみ伝達を許容するので、ブラッグ回折格子の中心波長が、ひずみと温度
との組み合わせた量、λ（ηε＋ζΔＴ）、に応答する。光ファイバ８０の中心
波長シフトは、温度変化の測定値、Δλ80＝λζΔＴであり、光ファイバ９０の
中心波長シフトは、ひずみと温度変化との両方の測定値、Δλ90＝λ（ηε＋ζ
ΔＴ）である。中心波長の監視された変化の差は、次式から分かるように、ひず
みのみの直接測定値である。 Δλ90−Δλ80＝ληε （４）
るひずみ量、λ（ηε）を最小限に抑えるので、ブラッグ回折格子の中心波長シ
フトが主に温度、Δλ＝λζΔＴ）に応答する。光ファイバ９０の薄い非弾性被
膜がひずみ伝達を許容するので、ブラッグ回折格子の中心波長が、ひずみと温度
との組み合わせた量、λ（ηε＋ζΔＴ）、に応答する。光ファイバ８０の中心
波長シフトは、温度変化の測定値、Δλ80＝λζΔＴであり、光ファイバ９０の
中心波長シフトは、ひずみと温度変化との両方の測定値、Δλ90＝λ（ηε＋ζ
ΔＴ）である。中心波長の監視された変化の差は、次式から分かるように、ひず
みのみの直接測定値である。 Δλ90−Δλ80＝ληε （４）
【００２４】 上述の感知テープは、様々な感知用途で使用することができる。例えば、温度
感知テープは、一定温度を有する環境で、オイルや水の井戸を検出するために使
用されるプローブなど、音響信号を監視または検出するために使用できる。さら
に、反応性被膜を有する感知テープを、化学または生物種の存在を検出するため
に使用できる。例えば、化学種は、被膜と反応して被膜の可撓性を変化させる。
被膜の可撓性の変化は、光ファイバに伝達されるひずみ量に影響し、順に、ひず
みの変化に対する中心波長シフトの感度に影響を及ぼす。
感知テープは、一定温度を有する環境で、オイルや水の井戸を検出するために使
用されるプローブなど、音響信号を監視または検出するために使用できる。さら
に、反応性被膜を有する感知テープを、化学または生物種の存在を検出するため
に使用できる。例えば、化学種は、被膜と反応して被膜の可撓性を変化させる。
被膜の可撓性の変化は、光ファイバに伝達されるひずみ量に影響し、順に、ひず
みの変化に対する中心波長シフトの感度に影響を及ぼす。
【００２５】 感知テープで使用される光ファイバは、単一モード光ファイバ、インラインエ
タロン光ファイバ、真性ファブリーペロ光ファイバ、または光学特性、例えば、
ひずみおよび／または温度の変化により影響を受ける中心波長シフトまたは位相
シフトを有する任意の光ファイバを含む。さらに、これらの光ファイバも、それ
ぞれのブラッグ回折格子が同じまたは異なる中心波長を有する幾つかのブラッグ
回折格子を含む。一般に、各ブラッグ回折格子は、２インチから数百メートルま
で離れて配置される。典型的に、各回折格子のスパンは、０．５ｍｍから数メー
トルである。
タロン光ファイバ、真性ファブリーペロ光ファイバ、または光学特性、例えば、
ひずみおよび／または温度の変化により影響を受ける中心波長シフトまたは位相
シフトを有する任意の光ファイバを含む。さらに、これらの光ファイバも、それ
ぞれのブラッグ回折格子が同じまたは異なる中心波長を有する幾つかのブラッグ
回折格子を含む。一般に、各ブラッグ回折格子は、２インチから数百メートルま
で離れて配置される。典型的に、各回折格子のスパンは、０．５ｍｍから数メー
トルである。
【００２６】 光ファイバは、当業者には周知の任意の技術を使用して支持リボンの長さ方向
に沿って取り付けることができる。例えば、光ファイバを、２つの支持リボン間
に埋め込むことができる。代わりに、光ファイバと支持リボンとを同時押出しし
てリボン内に埋め込まれた光ファイバを製造することができる。さらに、光ファ
イバを支持リボンの頂部に取り付けることができる。支持リボンも、らせん、例
えば、バネ状に巻くことができる。光ファイバを、支持リボンがらせん状に巻か
れる前または後にその支持リボンの伸長方向に沿って取り付けることができる。
代わりに、光ファイバは、支持リボンをその光ファイバの周りにらせん状に巻き
付けることによってその支持リボンで支持できる。この場合、ひずみは、その光
ファイバが支持リボンに取り付けられないので、支持リボンから光ファイバに伝
達されない。支持リボンは、平坦または円形など、任意の形状であっても良い。
例えば、支持リボンは円形テフロンチューブであることもある。光ファイバは、
テフロンチューブの中心穴内に挿入され、取り付けられる。代わりに、そのテフ
ロンチューブを光ファイバの周りに形成することができる。随意に、光ファイバ
は、その光ファイバをテフロンチューブの中心穴に挿入することによってそのテ
フロンチューブで支持される。この場合、ひずみは、光ファイバがテフロンチュ
ーブに取り付けられないので、テフロンチューブから光ファイバに伝達されない
。支持リボンは、ブラッグ回折格子が位置するところを指示するマークをも含む
。一旦、支持リボンに取り付けられる、または埋め込まれると、その感知テープ
はロール状で保管される。設置時、その支持リボンを巻出して、所望の長さに切
断することができる。
に沿って取り付けることができる。例えば、光ファイバを、２つの支持リボン間
に埋め込むことができる。代わりに、光ファイバと支持リボンとを同時押出しし
てリボン内に埋め込まれた光ファイバを製造することができる。さらに、光ファ
イバを支持リボンの頂部に取り付けることができる。支持リボンも、らせん、例
えば、バネ状に巻くことができる。光ファイバを、支持リボンがらせん状に巻か
れる前または後にその支持リボンの伸長方向に沿って取り付けることができる。
代わりに、光ファイバは、支持リボンをその光ファイバの周りにらせん状に巻き
付けることによってその支持リボンで支持できる。この場合、ひずみは、その光
ファイバが支持リボンに取り付けられないので、支持リボンから光ファイバに伝
達されない。支持リボンは、平坦または円形など、任意の形状であっても良い。
例えば、支持リボンは円形テフロンチューブであることもある。光ファイバは、
テフロンチューブの中心穴内に挿入され、取り付けられる。代わりに、そのテフ
ロンチューブを光ファイバの周りに形成することができる。随意に、光ファイバ
は、その光ファイバをテフロンチューブの中心穴に挿入することによってそのテ
フロンチューブで支持される。この場合、ひずみは、光ファイバがテフロンチュ
ーブに取り付けられないので、テフロンチューブから光ファイバに伝達されない
。支持リボンは、ブラッグ回折格子が位置するところを指示するマークをも含む
。一旦、支持リボンに取り付けられる、または埋め込まれると、その感知テープ
はロール状で保管される。設置時、その支持リボンを巻出して、所望の長さに切
断することができる。
【００２７】 支持リボンは、その支持リボンを支持構造体に取り付けるために使用される付
加的接着剤、例えば、加圧および加熱の下で硬化する黒鉛複合エポキシをも含め
ることができる。さらに、支持リボンは、接合層に貼付された紙支持体をも含め
ることができる。設置時、この紙支持体は、取り外され、感知テープが接合層を
介して支持構造体に取り付けられる。
加的接着剤、例えば、加圧および加熱の下で硬化する黒鉛複合エポキシをも含め
ることができる。さらに、支持リボンは、接合層に貼付された紙支持体をも含め
ることができる。設置時、この紙支持体は、取り外され、感知テープが接合層を
介して支持構造体に取り付けられる。
【００２８】 図４を参照して、感知テープ３００を梱包および／または保管する便利な方法
は、それをコア３０２（例えば、円筒状部材）の周りに巻き付けて、テープの小
型リール（例えば、事務用補充品に通常見られる接着テープのような）を形成す
ることである。感知テープが特定の用途で必要になった場合、それは、簡単にそ
のリールまたはコアから巻出され、使用される。未使用テープの残りは、都合良
くコア上に巻き付けられたままである。
は、それをコア３０２（例えば、円筒状部材）の周りに巻き付けて、テープの小
型リール（例えば、事務用補充品に通常見られる接着テープのような）を形成す
ることである。感知テープが特定の用途で必要になった場合、それは、簡単にそ
のリールまたはコアから巻出され、使用される。未使用テープの残りは、都合良
くコア上に巻き付けられたままである。
【００２９】 他の実施例は、特許請求の範囲内にある。例えば、リボン構造体内またはその
上に光ファイバを組み込む感知テープを説明してきたが、本発明は、例えば、プ
ラスチックファイバを含む、リボン構造体への任意の光導波路の使用を含む。本
発明により構成されるテープを、感知以外の目的にも使用できる。つまり、本発
明は、リボン構造体内への光導波路、またはそのような導波路の工作物への適用
または取付易さを簡単に改良することを含む任意の目的にまで及ぶことである。
テープは接着表面を有するようにも形成される、またはその接着剤は、テープを
工作物に適用するときに供給されることもある。
上に光ファイバを組み込む感知テープを説明してきたが、本発明は、例えば、プ
ラスチックファイバを含む、リボン構造体への任意の光導波路の使用を含む。本
発明により構成されるテープを、感知以外の目的にも使用できる。つまり、本発
明は、リボン構造体内への光導波路、またはそのような導波路の工作物への適用
または取付易さを簡単に改良することを含む任意の目的にまで及ぶことである。
テープは接着表面を有するようにも形成される、またはその接着剤は、テープを
工作物に適用するときに供給されることもある。
【図１】 ひずみおよび温度を測定するための感知テープを例示する。
【図２】 温度を測定するための感知テープを例示する。
【図３】 ひずみを測定するための感知テープを例示する。
【図４】 支持構成上に巻き付けられた感知テープを示す。
【手続補正書】特許協力条約第１９条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年４月９日（１９９９．４．９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項２２】 前記リボンがその長さ方向に沿って中空領域（６１）を有
し、前記光ファイバが前記中空領域内に納まる、請求項２から２１のいずれか１
項に記載のテープ。
し、前記光ファイバが前記中空領域内に納まる、請求項２から２１のいずれか１
項に記載のテープ。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年７月７日（２０００．７．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ
Claims (23)
- 【請求項１】 工作物上に搭載されるべきテープであって、 細長い可撓性リボンと、 前記リボンの伸長方向に沿って前記細長いリボンで支持された光導波路とを具
備する、テープ。 - 【請求項２】 前記光導波路が光ファイバである、請求項１に記載のテープ
。 - 【請求項３】 前記光ファイバがブラッグ回折格子を含む、請求項２に記載
のテープ。 - 【請求項４】 前記光ファイバが外部被膜を含む、請求項２に記載のテープ
。 - 【請求項５】 前記外部被膜がポリアミドである、請求項４に記載のテープ
。 - 【請求項６】 前記外部被膜が、前記光ファイバを前記工作物から実質的に
隔絶するように選ばれた厚みおよび可撓性を有する、請求項４に記載のテープ。 - 【請求項７】 前記外部被膜が、前記工作物から前記光ファイバにひずみを
効果的に伝達できるように選ばれた厚みおよび可撓性を有する、請求項４に記載
のテープ。 - 【請求項８】 前記光ファイバが複数のブラッグ回折格子を含む、請求項２
に記載のテープ。 - 【請求項９】 前記リボンが上部表面と底部表面とを有し、前記テープが前
記底部表面上に接着剤をさらに具備する、請求項２に記載のテープ。 - 【請求項１０】 前記リボンと光ファイバとがその周りに巻き付けられるコ
アをさらに具備する、請求項２に記載のテープ。 - 【請求項１１】 工作物上に搭載されるべきテープであって、 細長い可撓性リボンと、 前記リボンの伸長方向に沿って前記細長いリボンで支持され、貼付された第１
光導波路と、 前記リボンの伸長方向に沿って前記細長いリボンで支持され、貼付された第２
光導波路とを具備する、テープ。 - 【請求項１２】 前記第１光導波路が第１光ファイバであり、前記第２光導
波路が第２光ファイバである、請求項１１に記載のテープ。 - 【請求項１３】 前記第１光ファイバがブラッグ回折格子を含む、請求項１
２に記載のテープ。 - 【請求項１４】 前記第２光ファイバがブラッグ回折格子を含む、請求項１
３に記載のテープ。 - 【請求項１５】 前記第１光ファイバが第１被膜を含み、前記第２光ファイ
バが第２被膜を含む、請求項１２に記載のテープ。 - 【請求項１６】 前記第１被膜が、前記工作物内のひずみから前記第１光フ
ァイバを実施的に隔絶するように選ばれた厚みおよび可撓性を有する、請求項１
５に記載のテープ。 - 【請求項１７】 前記第２被膜が、前記工作物から前記第２光ファイバにひ
ずみを効果的に伝達できるように選ばれた厚みおよび可撓性を有する、請求項１
５に記載のテープ。 - 【請求項１８】 前記リボンが上部表面と底部表面とを有し、前記テープが
前記底部表面上に接着剤をさらに具備する、請求項１２に記載のテープ。 - 【請求項１９】 テープを製造する方法であって、 被覆された光ファイバを準備するステップと、前記光ファイバを細長いリボン
で支持するステップとを具備する、方法。 - 【請求項２０】 前記光ファイバを支持するステップが、前記細長いリボン
の伸長方向に沿って前記光ファイバを取り付けるステップを含む、請求項１９に
記載の方法。 - 【請求項２１】 被覆された光ファイバを準備するステップが、光ファイバ
を被膜で被覆するステップを含む、請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２２】 前記光導波路が前記細長いリボンに貼付される、請求項２
に記載のテープ。 - 【請求項２３】 前記リボンがその長さ方向に沿って中空領域を有し、前記
光ファイバが前記中空領域内に納まる、請求項２に記載のテープ。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/084,842 US6215927B1 (en) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | Sensing tapes for strain and/or temperature sensing |
| US09/084,842 | 1998-05-26 | ||
| PCT/US1998/019336 WO1999061875A1 (en) | 1998-05-26 | 1998-09-16 | Sensing tapes for strain and/or temperature sensing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002516987A true JP2002516987A (ja) | 2002-06-11 |
| JP2002516987A5 JP2002516987A5 (ja) | 2006-01-05 |
Family
ID=22187568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000551225A Pending JP2002516987A (ja) | 1998-05-26 | 1998-09-16 | ひずみおよび／または温度感知用感知テープ |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6215927B1 (ja) |
| EP (1) | EP1082591B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002516987A (ja) |
| CN (1) | CN1294674A (ja) |
| AU (1) | AU9489098A (ja) |
| BR (1) | BR9815867A (ja) |
| CA (1) | CA2331298C (ja) |
| DE (1) | DE69830254T2 (ja) |
| WO (1) | WO1999061875A1 (ja) |
| ZA (1) | ZA993214B (ja) |
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| FR2828289B1 (fr) * | 2001-08-06 | 2004-01-30 | Cit Alcatel | Compensateur de dispersion large bande accordable |
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| CN111157154B (zh) * | 2020-01-07 | 2021-04-09 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 触觉传感器、触碰事件的检测方法、装置及智能机器人 |
| JP2023168257A (ja) * | 2022-05-13 | 2023-11-24 | キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト | 光学的に動作する温度センサ、当該温度センサの使用法、及び少なくとも１つの温度センサを備える電池セル組立体 |
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