JP2005134404A - 光ファイバセンサ、及び、光散乱歪み計測方法 - Google Patents

光ファイバセンサ、及び、光散乱歪み計測方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高精度計測と土中埋め込み作業の容易化の両立。
【解決手段】
本発明の光ファイバセンサは、光ファイバ(11)が筐体に収容されている。光ファイバ(11)は、曲げられて折返しを形成する折返し部分(11t)と、折返し部分(11t)の両端にそれぞれに接続する2本として形成される2本線部分として形成されている。筐体は、折返し部分を収容する第1筐体部分(12)と、2本線部分を収容し第1筐体部分(12)に結合する第2筐体部分(13)として形成されている。第1筐体部分(12)は、第2筐体部分(12)に結合する側と反対の側で先細りに形状化されている。その先細り形状の最適性形状は、円錐体である。
【選択図】 図1

Description

本発明は、光ファイバセンサ、及び、それを用いた歪み計測方法に関し、特に、土木構造物の変形を計測・監視するための光ファイバセンサ、及び、それを用いた歪み計測方法に関する。
トンネルのような土木構造物は、その歪みの計測により構造の安定性が知られる必要がある。そのような計測の技術として、光ファイバの歪みを計測する光学的歪み計測センサが知られていいる。光学的歪み計測センサとして、BOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectometer)とFBG(Fiber Bragg Grating)の2つのタイプが高精度計測装置として知られている。歪みによる物質のブラウン運動のダイナミックな散乱光スペクトルの変動、又は、格子通過光の光干渉が利用される。僅かな光学物性の変化を検出するためには、ノイズの発生が極力に回避されることが求められる。
土構造物の変形を計測するセンサとして、特許文献1に示されているように、光ファイバとその周囲の弾性を有する管が一体とされ、その先端部で折り返されているものが知られている。光ファイバは、その先端部で光ファイバが折り返されて用いられる。その折返し部にて、光ファイバの曲げ半径が小さいと、光ファイバが折れ易くなる。更に、光ファイバの曲げ半径が小さいと、光ファイバ内の反射条件が他と異なる部位が生じ、伝送光の減衰率が大きくなることがある。
一方、光ファイバの曲げ半径を大きくすると、その光ファイバを収容する管の太さが大きく回避なり、その光ファイバセンサを地中に埋設する際の打ち込み作業が困難となったり、打ち込みによって地面が変形するなどの影響がある。
特開平10−176965号
本発明の課題は、公知の高精度検出の利益をそのままに踏襲し、折返し部の歪みによるノイズの発生を回避し、且つ、折返し部の大きさに影響されずに土中埋込みが容易である光ファイバセンサを提供することにある。
本発明の光ファイバセンサは、光ファイバ(11)が筐体に収容されている。光ファイバ(11)は、曲げられて折返しを形成する折返し部分(11t)と、折返し部分(11t)の両端にそれぞれに接続する2本として形成される2本線部分として形成されている。筐体は、折返し部分を収容する第1筐体部分(12)と、2本線部分を収容し第1筐体部分(12)に結合する第2筐体部分(13)として形成されている。第1筐体部分(12)は、第2筐体部分(12)に結合する側と反対の側で先細りに形状化されている。その先細り形状の最適性形状は、円錐体である。
折返し部分(11t)を収容する第2筐体(13)は打ち込まれやすい形状に形成されているので、第2筐体の大きさを大きく(打ち込み方向に直交する断面上で断面積が大きいこと)設計することができ、その結果として、折返し部分(11t)の曲げによる歪みが生じない。その曲げ歪みの発生が回避されるので、曲げ歪みによる散乱・透過・干渉光の周波数スペクトルのズレノイズの発生を回避することができ、土木構造体の歪みの計測を高精度化することができる。特に、散乱光がブリルアン散乱光である場合に、その高精度化効果が顕著に高い。
2本線部分は設定長さの間隔で第2筐体部分に対して固定される。設定長さは2本線部分を通る計測光のパルス幅より長い。このような計測条件を設定することにより、高精度化が飛躍的に向上する。
2本はともに第2筐体部分に対して固定されるが、折返し部分は第1筐体部分に対して固定されない。このような実施の形態は、顕著に合理的である。
第2筐体部分(12)がガイドパイプ(34)を備え、2本線部分がガイドパイプ(34)に通され、2本線部分がガイドパイプ(34)に固定されることは、実用的に顕著ピークに有利である。
本発明による光散乱歪み計測方法は、既述の光ファイバセンサを用いてブリルアン散乱光のスペクトルシフトにより歪みを受ける光ファイバ部分の歪みを計測する方法である。第1筐体部分と第2筐体部分を土木構造体に埋め込むこと、ブリルアン散乱光が計測対象点の近傍であることを確認すること、その確認することの後に、ブリルアンス散乱光のスペクトル幅が適正に最小値であることを確認すること、スペクトル幅が最小値であることを確認することの後に、ブリルアン散乱光のスペクトルのシフトを計算することの複数のステップによる計測は、ノイズが存在しない環境下で、計測の高精度化が実用的に実現される。固定間隔の長さの条件を与えることにより、更に高精度性能が向上する。
本発明による光ファイバセンサ、及び、光散乱歪み計測方法は、ノイズ発生の回避を前提条件とする際に、土中埋め込み作業が容易化される。
本発明による光ファイバセンサの実施の最良の形態は、図に対応して記述される。光ファイバセンサ10は、図1に示されるように、FBG型センサとして示されている。光ファイバセンサ10は、全体的に又は部分的に盛土に埋め込まれて用いられる。光ファイバセンサ10は、その盛土に生じた変形(歪み)を計測する。光ファイバセンサ10は、光ファイバ11と、管12と、先端キャップ部13とで構成されている。光ファイバ11の一端部11aは、光ファイバ11内に光を入射し、その反射光を受光する受光装置(図示せず)に接続されている。光ファイバ11の他端部11bは、管12の内面上部をその基端側12aから先端部12bに向けて挿通され、その先端部12bから管12の外部に出た箇所で折り返された後に、管12の内面下部をその基端側12aに向けて挿通される。これにより、管12の上位置または下位置での盛土に生じた変形を計測することができる。
なお、管12には、管12の側方左位置または右位置での盛土に生じた変形を計測するために、光ファイバ11の他にもう1本の光ファイバ(図示せず)が設けられている。その光ファイバの一端部は、既述の受光装置に接続され、その他端部は管12の内面左部をその基端部12aから先端部12bに向けて挿通され、その先端部12bから管12の外部に出た箇所で折り返された後に、管12の内面右部をその基端部12aに向けて挿通される。このような2本の光ファイバにより、管12の周囲の上下左右の四方向で盛土に生じた変形を計測することができる。
光ファイバ11は、管12の内面に対し、その光ファイバ11の長手方向の所定間隔おきに固定点19にて固定されている。その固定手段には、エポキシ樹脂系の接着剤が用いられる。FBG型である光ファイバセンサ10の光ファイバ11のコア(図示せず)には、その長手方向の所定間隔おきに屈折率の異なる複数の光学系フィルタ(図示せず)が設けられることが好ましい。複数の光学系フィルタは、入射光のうち特定の波長の光のみを反射する。盛土の変形によって管12が変形し、管12の変形に追従して光ファイバ11が伸縮すると、そのフィルターの格子の間隔が変化し、その変化に伴い反射する光の波長が変化する。これにより、盛土の変形を計測することができる。
光ファイバ11は、光ファイバ本体に被覆がされた構成をしている。その光ファイバ本体の直径は125μmであり、その被覆を含めた光ファイバ11の直径は200μm〜2mmである。
管12は、対象物の変形に追従するような物質(金属、樹脂など)、例えば塩化ビニル製である。管12の材質は、土圧に潰されない程度の硬さを有するとともに、測定対象物(例えば盛土)の変形に対して追従して変形自在であるものが選択される。測定対象物の伸び方向の変形を計測するものとしては、管12は、対象物の変形に追従するような形状(蛇腹構造など)の物質(金属、樹脂等)であり、例えば金属製の蛇腹管であることができる。
光ファイバセンサ10の先端部には、光ファイバ11のうち管12の先端部12bから出ている部分を覆う先端キャップ部13が設けられている。先端キャップ部13は、基板部14と、その基板部14に設けられたカバー本体部15および周回壁部16を有している。
基板部14は、円形平板状に形成されている。基板部14の中央部には、管12の内径以上の直径を有する孔が形成されており、その孔を通じて光ファイバ11が管12の先端部12bから外部に出ている。基板部14には、周回壁部16が立設されている。周回壁部とは、その周方向が閉じた(連続した)円筒状に形成された壁部を意味する。周回壁部16の内周部16aは、管12の外径部12cに対し、その全周に亘って接着剤(図示せず)によって接続される。
光ファイバ11のうち、管12の先端部12bから出ている部分の曲げ半径rは、30mm以上とされている。カバー本体部15は、その曲げ半径rを有する光ファイバ11の折返し部分11tを、折返し部分11tと非接触の状態で収容可能な大きさに形成されている。カバー本体部15は、概ね鏃状に形成され、第1部分15aと、第2部分15bと、第3部分15cとを有している。第1部分15aは、底部が開放された円錐状に形成されている。第3部分15cは、基板部14の最外周部に立設され、漸次その直径が小さくなるように形成された周回壁部である。第2部分15bは、第1部分15aと第3部分15cとを接続するように第1部分15aおよび第3部分15cと連続的に形成され、第1部分15aのうちの最大径の部分から第3部分15cのうちの最小径の部分まで漸次その直径が大きくなるように形成された周回壁部である。
実施の本形態によれば、カバー本体部15が用いられるため、光ファイバ11の折返し部分11tは、光ファイバ11の伝送光の特性および光ファイバ11の強度特性に関して問題がないとされる曲げ半径(実施の本形態では、30mm以上に設定)rで曲げられることができる。さらに、カバー本体部15は、概ね鏃状に形成されるため、光ファイバセンサ10が地中等に杭のように打ち込まれる場合に、打ち込まれ易い。一方、光ファイバセンサ10のうち折返し部分11t以外は、光ファイバ11を収容する管12を十分に細く構成することができるため、打ち込まれ易い上に、打ち込みによる地面の隆起等の影響を最小限に抑えることができる。
図2は、本発明による光ファイバセンサの実施の他の形態を示している。本形態の光ファイバセンサ20は、ここではBOTDR型である。光ファイバセンサ20は、例えば、図2に示されるように、トンネルの坑内Kの周面SRの周方向に沿って埋め込まれ、そのトンネルに生じた変形(歪み)を計測する。
光ファイバセンサ20は、図3に示されるように、光ファイバ21と、管22と、先端キャップ部23とを備えている。光ファイバ21の一端部21aは、光ファイバ21内に光を入射し、その反射光を受光する受光装置(図示せず)に接続されている。光ファイバ21の他端部21bは、管22の内部をその基端側22aから先端部22bに向けて挿通され、その先端部22bから管22の外部に出た箇所で折り返された後に、管22の内部をその基端側22aに向けて挿通される。2本の光ファイバ21が用いられる点は、既述の形態に同じである。光ファイバ21は、管22の内面に対し、その光ファイバ21の長手方向においてGL(ゲージレングス)以上に設定された固定間隔DSおきに固定点29にて固定されている。その固定手段には、エポキシ樹脂系の接着剤が用いられる。この場合、光ファイバ21は、それぞれの固定点29と固定点29の間の区間に、均一の歪みが発生している状態(例えば0.1%の張力がかかった状態)で固定される。
光ファイバ21は、光ファイバ本体に被覆がされた構成をしている。その光ファイバ本体の直径は125μmであり、その被覆を含めた光ファイバ21の直径は200μm〜2mmである。管22は、塩化ビニル製である。管22の材質に関しては管12と同様に考えることができる。光ファイバセンサ20の先端部に光ファイバ21のうち管22の先端部22aから出ている部分を覆う先端キャップ部23が設けられることは、既述の形態に同じである。
実施の本形態では、光ファイバ21が管22に対して固定される間隔DSが既述のGL以上であることが本質的に重要である。光パルスは、その一端部21aから光ファイバ21に入射する。入射される光パルスは、光ファイバ21内を伝搬していくとともに、その光ファイバ21内で散乱する。その後方散乱光を一端部21aを介して受光装置が受光する。受光装置は、その受光した後方散乱光の受光タイミング(時間)と光強度の関係から、光ファイバ21の長手方向の特性(変形の有無)を計測する。入射してから受光されるまでの受光時間が長くなるに連れて、換言すれば、一端部21aからの光ファイバ21の長手方向の距離が大きくなるに連れて、受光される光の強度が一定の比で小さくなっていれば、光ファイバ21の長手方向の特性は均一で、光パルスが光ファイバ21の長手方向の距離に応じて減衰しながら伝搬していることが分かる。
BOTDR装置では、後方散乱光のうちのブリルアン散乱光に着目する。受光したブリルアン散乱光がもつ光強度のうちの中心と思われる値を抽出し、その中心値の周波数(中心周波数)を検出する。光ファイバ21の長手方向のうちそのブリルアン散乱光が散乱した地点(測定区間)に歪みが生じていれば、その中心周波数の変化として表れる。これにより、トンネルの坑内の変形を計測することができる。
図4に示されるように、BOTDR装置61から入射される光パルスのパルス幅(パルスの持続時間)は、10nsecである。その光パルスが光ファイバ21に入射されて伝搬していく場合、その光パルスは、光ファイバ21内では1mの長さに相当する。実施の本形態では、この1mが既述のGLである(図5参照)。受光するブリルアン散乱光には、この1m内で生じた散乱光の全てが含まれる。この1mが歪み検出の際の測定区間となる。
ここで、光ファイバ21がこの1mよりも小さい、例えば20cm間隔で管22に対して固定されているケースを考える。さらにここでは、その両端部が固定された20cmの光ファイバ21の部分に、歪みが生じており、例えば隣りあうその3箇所の歪みのレベルは互いに異なっているとする(図6参照)。この場合、その20cmの部分を含む1mの測定区間に対応するブリルアン散乱光に関しては、図7に示されるように、その中心周波数が互いに異なる3つのスペクトルが含まれることになる。この状態において、3つのスペクトルが含まれる全体の中から単一の中心周波数を求めることは非常に困難である。後方散乱光には通常ノイズが含まれるから、なおさら困難である。このことから、測定区間(GL区間)に対して局所的に発生した(1mに対して20cm、即ちGLに対して小さい領域での)変形は計測が不可能な場合があった。なお、1mの測定区間に対しては、少なくともおよそ50%以上の範囲で均一なレベルの歪みでなければ計測不可能とされている。
これに対し、本実施形態では上記の通り、光ファイバ21がGL以上に設定された固定間隔DSおきに管22に対して固定されている。ここでは、固定間隔DSは1mとする。上記ケースと同様に、光ファイバ21のある部分に、長さ2mmの歪みが3箇所ずつ生じており、その3箇所の歪みのレベルは互いに異なっているとする。1m(固定間隔DS)の区間の両端部のみが固定されている場合、その両端部間の1mの区間では、光ファイバ21は自由に(規制を受けることなく)伸縮可能である。したがって、その両端部が固定された1mの光ファイバ21の部分においては、その1m内に生じた歪み(ここでは3箇所の互いにレベルの異なる歪み)は、その1mの区間で平均化される。その結果、その1mの区間には、その区間の概ね全域または大部分に亘って一定のレベルの単一の歪みが生じることになる。これにより、その1mの測定区間からは単一の中心周波数を有するブリルアン散乱光が得られることになり、測定区間(GL区間)に対して局所的な変形であっても安定的に計測することができる。
図8は、本発明による光ファイバセンサの実施の更に他の形態を示している。光ファイバセンサ30は、BOTDR型である。光ファイバセンサ30は、図8に示されるように、例えば、トンネルの坑内Kを正面視したとき、その坑内の周面SRから地中に向けて放射状に埋め込まれ、そのトンネルに生じた変形(歪み)を計測する。
光ファイバセンサ30は、図9に示されるように、光ファイバ31と、管32と、先端キャップ部33と、ガイドパイプ34とを備えている。ガイドパイプ34は、管32の長手方向の長さと概ね同じ長さを有している。ガイドパイプ34の外径は管32の内径よりも小さく、ガイドパイプ34の内径は光ファイバ31の外径よりも大きい。2本のガイドパイプ34が、側面視して管32の内面の上部および下部のそれぞれに固定されている。各ガイドパイプ34は、そのガイドパイプ34の長手方向の概ね全領域が、管32の内面に対して接着剤71(図12、図13参照)で固定されている。
光ファイバ31は、光ファイバ本体に被覆がされた構成をしている。その光ファイバ本体の直径は125μmであり、その被覆を含めた光ファイバ31の直径は200μm〜2mmである。管32は、塩化ビニル製である。管32の材質に関しては管12と同様に考えることができる。ガイドパイプ34は、金属または樹脂製の管である。ガイドパイプ34は、管32の変形に追従して変形自在な材質が選択される。さらに、ガイドパイプ34が変形したときに、その変形したガイドパイプ34に沿って(その変形通りに)そのガイドパイプ34内の光ファイバ31が変形するように、光ファイバ31の外径よりもガイドパイプ34の内径が大き過ぎないことが必要である。さらに、ガイドパイプ34の内面は、光ファイバ31の伸縮の妨げとならない程度に摩擦係数が小さい(滑り易い)ことが必要である。
光ファイバ31の一端部31aは、光ファイバ31内に光を入射し、その散乱光を受光する装置(図示せず)に接続されている。光ファイバ31の他端部31bは、第1のガイドパイプ34の内部をその基端側34aから先端部34bに向けて挿通され、その先端部34bから管32(または第1のガイドパイプ34)の外部に出た箇所で折り返された後に、第2のガイドパイプ34の内部をその基端側34aに向けて挿通される。2本の光ファイバ31が用いられる点は、既述の形態に同じである。
光ファイバ31は、各ガイドパイプ34の内面に対し、その光ファイバ31の長手方向においてGL以上に設定された固定間隔DSおきに固定点39にて固定されている。その固定手段には、エポキシ樹脂系の接着剤72(図13参照)が用いられる。
図12と図13に示されるように、固定点39以外の箇所では、ガイドパイプ34は、管32の内面に対して接着剤71で固定されており、光ファイバ31はガイドパイプ34に対しては固定されていない。図13に示されるように、固定点39の箇所では、ガイドパイプ34が管32の内面に対して接着剤71で固定されているとともに光ファイバ31がガイドパイプ34に対して接着剤72で固定されている。
光ファイバセンサ30の先端部には、光ファイバ31のうち管32(またはガイドパイプ34)の先端部32b(34b)から出ている部分を覆う先端キャップ部33が設けられている。先端キャップ部33の構成は、既述の形態の先端キャップ部13の構成と同一である。
本形態では、光ファイバ31がGL以上の固定間隔DSで固定点39にて固定される場合、その光ファイバ31は、直接的に管32に固定されるのではなく、ガイドパイプ34に固定されていることが重要である。図10に示されるように、光ファイバ31が直接的に管32に固定される場合、その隣接する固定点39同士の間の間隔が大きいと、例えば管32が上向きに凸に曲げ変形したときであっても、光ファイバ31がその管32の上向きに凸の変形通りには変形せずに、符号Mに示されるように、管32の内面32sから離間する向き(内側)にせり出すことがある。この場合、管32の伸び変形量に対応して光ファイバ31が本来変形しなければならない伸び変形量よりも、実際の光ファイバ31の伸び変形量が小さくなることや、管32が伸び変形したのとは逆に、光ファイバ31には縮み変形が生じることがある。その結果、測定対象物の歪みを正確に計測することができない。
図11に示されるように、本実施形態では、上記問題点を解決するために、管32の変形に応じて自らが変形するとともに、その管32の変形に応じて光ファイバ31が変形するようにその光ファイバ31を案内・規制するためのガイドパイプ34を採用している。光ファイバ31をガイドパイプ34に対し、GL以上の固定間隔DSで固定した理由は、既述の第2番目の形態に同じである。
図14は、本発明による光ファイバセンサの実施の更に他の形態を示している。本形態では、BOTDRのように光ファイバの測定値が連続的に得られる計測方式における信号処理が用いられている。光ファイバ41は、所定の固定間隔DSで管(図示せず)に固定されている。定点固定では、隣り合う固定点間で歪み(のレベル)が異なる場合がある。その場合、光パルスである計測光がそれらの隣り合う固定点間に跨った状態で、その後方散乱光(ブリルアン散乱光)を検出すると、図15に示されるように、2つのレベルの異なる歪みに応じた2つのスペクトルが重なり、その結果として、測定対象の光の中心周波数を求めることが困難となる。さらに、計測光がそれらの隣り合う固定点間にどのように跨るかによって測定値が異なる。
単一の固定間隔DSの間に計測光が入っていないことから、上記の問題が起きる。図15に示されるように、2つのスペクトルが重なっている場合、そのスペクトルの半値幅Dが広くなる。本実施形態では、このスペクトルの幅Dに着目して、図18に示される以下の方法により信号処理を行い、上記問題を解決する。
ステップS1に示されるように、評価点の近傍か否かが判定される。すなわち、例えば図8に示されるように、長い光ファイバが1台のBOTDR装置に接続され測定値(後方散乱光)が連続的に得られるときに、そのうちの予め設定された評価点(歪み計測対象点)の後方散乱光のみを計測対象とするために、その受光タイミングに基づいて評価点に相当する測定値のみを抽出する。
ステップS1の結果、その受光タイミングに基づいて、評価点の近傍ではないと判断された場合(ステップS1−N)には、再度ステップS1を繰り返して、評価点近傍の測定光についてのみ、ステップS2以降のステップを行う。ステップS1の結果、評価点近傍であると判定された場合(ステップS1−Y)には、その測定光のスペクトルの半値幅Dを計算する(ステップS2)。その計算結果が最小であるか否かが判断される(ステップS3)。このステップS3では、予め設定された値よりも小さいと判断されれば最小であると判断されることもできるし、あるいはステップS1およびステップS2を複数の測定光に対して実行して、その複数の内の中で最小であるものが最小であると判断されることができる。
ステップS3の結果、最小ではないと判断された場合(ステップS3−N)には、測定光を抽出する測定位置をずらした後に(ステップS4)、再度ステップS1に戻る。ステップS3の結果、最小であると判断された場合(S3−Y)には、その中心周波数のシフト量を算出する(ステップS5)。ステップS3の結果、その測定光のスペクトルの半値幅Dが最小である場合には、図16および17に示すように、スペクトルが均一で固定間隔DSの間に計測光が入っていることになる。
図16に示されるように、信号光の測定間隔を(光ファイバ41の固定間隔DS−測定光の長さGL)以下にして、測定した後方散乱光のスペクトル半値幅Dを求め、最も半値幅Dが狭くなるサンプル点のスペクトルから中心周波数を求め、歪み値に換算する。
以上説明したように、実施の本形態では、BOTDRやFBGなどのように光ファイバ上でシリアルにセンサが接続可能でかつ軸方向の歪みを計測可能で、有限のGLをもつセンサにおいて、以下の4つの点が上記実施形態のポイントの一部とされる。
第1の点:
打込み式の杭(管)に光ファイバを貼り付けて杭の変形を計測するセンサで、杭の先端の折返し部分を鏃の形状の部分に収納して杭の直径を小さくし、打ち込みやすくした点である。従来は、伝送光の特性、および光ファイバの強度特性により曲げ半径が30mm以上必要であり、杭自体の形状が大きくなっていた。その結果、打ち込みが困難であったり、打ち込みにより地面の隆起などの影響があった。
第2の点:
杭の内部での固定間隔をGLまたはそれ以上にした点である。従来は、全面的に固定していたため、局所的な変形を検出することができなかった。
第3の点:
光ファイバをガイドパイプの中に挿入し、所定の間隔で固定された光ファイバが測定対象物の変形に追従しながら軸方向の伸びが発生するようにした点である。
第4の点:
BOTDRのように光ファイバの連続的な測定値が得られる計測方式において信号光の測定間隔を光ファイバの(固定間隔−GL)以下にして定点固定された区間の測定値を評価する際に、信号光の特性が最も均一な位置で評価するようにした点である。従来は、BOTDRのように測定値が連続的に得られる方法の場合、定点固定では、隣り合う固定点間で歪みが異なる場合があり、測定値がばらつく可能性がある。これは、測定装置の歪み値の求め方に問題があり、測定光が1つの固定区間に収まった時の光によって発生する信号光を得ることが困難であり、測定する光の中心周波数を求める際に隣り合う固定区間で発生する信号光が混ざって測定されるためである。
図1は、本発明の第1実施形態の光ファイバセンサを示す側面図である。 図2は、本発明の第2実施形態において光ファイバセンサが用いられている状態を示す正面図である。 図3は、本発明の第2実施形態の光ファイバセンサを示す側面図である。 図4は、本発明の第2実施形態の光ファイバセンサにBOTDR装置から光パルスが入射される状態を説明するための側面図である。 図5は、本発明の第2実施形態の光ファイバセンサにおいて、入射される光パルスとGLとの関係を示す図である。 図6は、従来一般の光ファイバセンサにおいて、単一の測定区間にレベルが互いに異なる複数の歪みが生じているケースを説明するための図である。 図7は、従来一般の光ファイバセンサにおいて、周波数が異なる3つのスペクトルを示す図である。 図8は、本発明の第3実施形態の光ファイバセンサが用いられている状態を示す正面図である。 図9は、本発明の第3実施形態の光ファイバセンサを示す側面図である。 図10は、従来一般の光ファイバセンサにおいて、管の変形に光ファイバの変形が追従しない状態を示す正面図である。 図11は、本発明の第3実施形態の光ファイバセンサにおいて、図10の問題が解消された状態を示す正面図である。 図12は、図9のX1−X1線断面図である。 図13は、図9のX2−X2線断面図である。 図14は、従来一般の光ファイバセンサに関し、計測光が隣接する固定点間に跨った状態を示す側面図である。 図15は、図14のケースにおいて2つのスペクトルが重なっている状態を示す図である。 図16は、本発明の第4実施形態に関し、計測光が単一の固定点間に入っていいる状態を示す側面図である。 図17は、図15のケースにおいて単一のスペクトルのみがある状態を示す図である。 図18は、本発明の第4実施形態の動作の流れを示すフローチャートである。
符号の説明
11…光ファイバ
11t…折返し部分
12…第1筐体部分
13…第2筐体部分
34…ガイドパイプ

Claims (8)

  1. 光ファイバと、
    前記光ファイバを収容する筐体とを具え、
    前記光ファイバは、
    曲げられて折返しを形成する折返し部分と、
    前記折返し部分の両端にそれぞれに接続する2本として形成される2本線部分とを備え、
    前記筐体は、
    前記折返し部分を収容する第1筐体部分と、
    前記2本線部分を収容し前記第1筐体部分に結合する第2筐体部分とを備え、
    前記第1筐体部分は、前記第2筐体部分に結合する側と反対の側で先細りに形状化されている
    光ファイバセンサ。
  2. 前記第1筐体部分は円錐面を有し、前記第1筐体部分は土木構造体に打ち込まれる
    請求項1の光ファイバセンサ。
  3. 前記第2筐体部分は前記第1筐体部分とともに前記土木構造体に打ち込まれる
    請求項2の光ファイバセンサ。
  4. 前記2本線部分は設定長さの間隔で前記第2筐体部分に対して固定され、前記設定長さは2本線部分を通る計測光のパルス幅より長い
    請求項1の光ファイバセンサ。
  5. 前記2本はともに前記第2筐体部分に対して固定されるが、前記折返し部分は前記第1筐体部分に対して固定されない
    請求項4の光ファイバセンサ。
  6. 前記第2筐体部分はガイドパイプを備え、前記2本線部分は前記ガイドパイプに通され、前記2本線部分は前記ガイドパイプに固定される
    請求項1〜5から選択される1請求項の光ファイバセンサ。
  7. 請求項1の光ファイバセンサを用いてブリルアン散乱光のスペクトルシフトにより歪みを受ける光ファイバ部分の歪みを計測する光散乱歪み計測方法であり、
    複数の下記ステップ:
    前記第1筐体部分と前記第2筐体部分を土木構造体に埋め込むこと、
    前記ブリルアン散乱光が計測対象点の近傍であることを確認すること、
    前記確認することの後に、前記ブリルアンス散乱光のスペクトル幅が適正に最小値であることを確認すること、
    前記スペクトル幅が前記最小値であることを確認することの後に、前記ブリルアン散乱光のスペクトルのシフトを計算すること
    を具える光散乱歪み計測方法。
  8. 請求項4の光ファイバセンサを用いてブリルアン散乱光のスペクトルシフトにより歪みを受ける光ファイバ部分の歪みを計測する光散乱歪み計測方法であり、
    複数の下記ステップ:
    前記第1筐体部分と前記第2筐体部分を土木構造体に埋め込むこと、
    前記ブリルアン散乱光が計測対象点の近傍であることを確認すること、
    前記確認することの後に、前記ブリルアンス散乱光のスペクトル幅が適正に最小値であることを確認すること、
    前記スペクトル幅が前記最小値であることを確認することの後に、前記ブリルアン散乱光のスペクトルのシフトを計算すること
    を具える光散乱歪み計測方法。
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