JP2005326511A - 光ファイバ搭載長尺条体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】テープのように歪測定対象物に貼り付けたり巻き付けたりすれば、それに随伴して用具等を使用するまでもなく自然に、光ファイバの装着が遂行されるとともに、光ファイバへの張力付与が的確になされるようにする。
【解決手段】光ファイバ素線１０を可撓性の長尺支持体２０に貼着形態で又は埋蔵形態で搭載して光ファイバ搭載長尺条体３０を構成するに際して、光ファイバ素線１０に張力を付加するための長尺反力体２１を備え、この長尺反力体２１と光ファイバ素線１０とを相互拘束関係で結合させて複合機能体にする。これにより、光ファイバ素線の可撓性を損なわない状態で且つ装着容易な態様で長尺の光ファイバが支持されるとともに、装着対象物外面形状への適合変形を利用して光ファイバに張力が付与される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、構造体や構造部材に装着されてその変形量等の検出に用いられる光ファイバ搭載長尺条体およびその製造方法に関し、詳しくは、光ファイバを、張力を掛けた状態で装着するのに好適な光ファイバ搭載長尺条体およびその製造方法に関する。
このような光ファイバ搭載長尺条体は、その可撓性に基づいて装着対象物の外面形状に適合するので光ファイバセンサーとして使い易いものであり、例えば、光ファイバのブリルアン散乱光を利用し、光ファイバの長手方向に沿って生じた被測定体の歪み分布を測定するＢＯＴＤＲ（Brillouin Optical Time Domain Reflectometry)、或いは、光ファイバのラマン散乱光を利用し、光ファイバの長手方向に沿って生じた被測定体の温度分布を測定するＲＯＴＤＲ（Raman Optical Time Domain Reflectometry)等を行うときの測定端子（検出子・検出端）として有用である。

地滑り等の環境条件変動を監視するために監視対象箇所に長い光ファイバを設置する技術として、光ファイバに長手方向の伸び歪を与えた状態で即ち張力を付与した状態で固定するものや（例えば特許文献１参照）、光ファイバに張力を掛けたままで構造物表面に骨材入反応硬化性樹脂で覆装するものが（例えば特許文献２参照）、知られている。これらは、何れも、可撓性の長尺支持体も長尺の反力体も具備しておらず、固定するときや覆装するときには光ファイバを直に両側から引っ張って張力を付与し、固定後・覆装後に装着対象物を支持体や反力体として利用するようになっている。

また、光ファイバを粘着テープで被覆して構成した光ファイバ入粘着テープも知られている（例えば特許文献３参照）。この光ファイバ入粘着テープは、踏切遮断棹等に貼着して用いられ、テープ部分は可撓性の長尺支持体と言えないこともないが、貼着しても光ファイバに張力が付与されるようにはなっておらず、また、反力体が具備されているという構成でもない。使用目的も遮断棹の折損等に伴って光ファイバが破断したらそのことを検出するに止まり、そのため、破断しない状態で光ファイバの長手方向の歪み分布を測定できるようにもなっていない。

特開２００１−２９６１１２号公報（第１頁、図２−３） 特開２００２−１３１０２４号公報（第１−２頁、図１） 特開昭６３−３０４２０５号公報

もっとも、粘着テープを貼り付けたり巻き付けたりすることで光ファイバの装着が行えるのは、施工が簡単かつ安価になるので、便利である。
一方、装着した光ファイバに張力を付与しておくと、圧縮変形が測定可能になるばかりか、熱膨張などによる余長（たるみ）に起因する不感変形域も現れなくなって、僅かな伸長変形も的確に測定できるので、応用範囲・適用範囲が広い。
そこで、両者の利点を併せ持つ光ファイバセンサーの開発が要請される。

しかしながら、光ファイバに張力を付与するのに用いられていた従来手法は、光ファイバを両側から引っ張るものなので、そのための大がかりな用具が要るうえ、直線状の設置や案内溝等に沿って設置するといった制約が伴うため、テープの貼付や巻付のような施工方法とはなじまない。単純に併用したのでは、テープの貼付や巻付の工法にあって、その利便性ばかりか装着対象物外面形状への高い適合性まで損なってしまううえ、光ファイバの張力については、付与した張力が十分に長期間は維持されないおそれも生じてしまうので、却って不都合である。

そこで、テープのような可撓性を具備した長尺条材を装着対象物・歪測定対象物に貼り付けたり巻き付けたりすれば、それに随伴して、すなわち用具や治具を使用しなくても長尺部材を取り付けた結果として自然に、光ファイバの装着が遂行されるとともに、光ファイバへの張力付与が的確になされるようにすることが、望まれる。そして、そのためには、光ファイバ素線の可撓性を損なわない状態で且つ装着容易な態様で長尺の光ファイバを支持するとともに、装着対象物外面形状への適合変形を利用して光ファイバへの張力付与を行えるよう、光ファイバの搭載構造等に工夫を凝らすことが技術的な課題となる。

本発明の光ファイバ搭載長尺条体（当初請求項１）は、このような課題を解決するために創案されたものであり、光ファイバ素線を可撓性の長尺支持体に貼着形態で又は埋蔵形態で搭載した光ファイバ搭載長尺条体であって、前記光ファイバ素線に張力を付加するための長尺の反力体（以下、長尺反力体という）を備え、この長尺反力体と前記光ファイバ素線とが相互拘束関係で結合させられて複合機能体となっており、その複合機能体の形で前記光ファイバ素線が搭載されている、ことを特徴とする。なお、複合機能体という表現は、両要素を相互拘束関係で結合させるという形態的複合に加えて、光ファイバ素線による光伝送機能と長尺反力体による張力付与機能とを兼備するという機能の複合も同時に具現された構成を指している。

また、本発明の光ファイバ搭載長尺条体（当初請求項２）は、上記の当初請求項１記載の光ファイバ搭載長尺条体であって更に、前記長尺支持体が硬質樹脂製のテープからなることを特徴とする。
ここで、硬質樹脂とは、７０〜８０ｋＮ／ｃｍ^２以上といった高い弾性率を具えた変形しにくい樹脂を指しており、代表的なものとして、ポリイミドや，ポリアミド，ポリエステル，ポリプロピレン，高密度ポリエチレンを例示できる。

さらに、本発明の光ファイバ搭載長尺条体（当初請求項３）は、上記の当初請求項１記載の光ファイバ搭載長尺条体であって更に、前記長尺支持体が、複数条のガラス繊維を整列形態で又は編組形態で配したテープからなる、ことを特徴とする。
なお、ガラス繊維としては、いわゆる長繊維（巻き取れる程度の長さを有する繊維）を用いることが望ましい。また、上記テープは、ガラス繊維の他に、目地剤、あるいはバインダー剤やシール剤として樹脂が配合されたもの（即ちＦＲＰ）であっても良い。

また、本発明の光ファイバ搭載長尺条体（当初請求項４）は、上記の当初請求項１〜３記載の光ファイバ搭載長尺条体であって更に、前記長尺反力体が単一条または複数条のガラス繊維からなり、この又はこれらのガラス繊維が前記光ファイバ素線に沿う状態で配されている、ことを特徴とする。
また、本発明の光ファイバ搭載長尺条体（当初請求項５）は、上記の当初請求項１〜４記載の光ファイバ搭載長尺条体であって更に、前記長尺支持体が前記長尺反力体を兼ねていることを特徴とする。

また、本発明の光ファイバ搭載長尺条体（当初請求項６）は、上記の当初請求項１〜５記載の光ファイバ搭載長尺条体であって更に、前記複合機能体における前記光ファイバ素線と前記長尺反力体との結合が接着剤硬化物によってなされていることを特徴とする。なお、その結合は、前記光ファイバ素線と前記長尺反力体とを直接に対面させた形態で行なわれていても良く、あるいは前記光ファイバ素線と前記長尺反力体との間に硬質のスペーサを介在させた形態で行われていても良い。また、上記接着剤硬化物は、エポキシ樹脂などの反応硬化生成物であってもよいし、ＥＥＡ（エチレンエチルアクリレート共重合樹脂）などの熱融接着剤の熱融−冷却を経た固化物であっても良い。

また、本発明の光ファイバ搭載長尺条体（当初請求項７）は、上記の当初請求項１〜６記載の光ファイバ搭載長尺条体であって更に、前記複合機能体における前記光ファイバ素線と前記長尺反力体との結合が、飛石状に連なる多数の結合点に分かれて行われている、ことを特徴とする。それらの結合点の間では結合が行われず、結合点と結合点とで挟まれた部分は、非結合状態となっている。

また、本発明の光ファイバ搭載長尺条体（当初請求項８）は、上記の当初請求項７記載の光ファイバ搭載長尺条体であって更に、前記非結合状態にあっては、前記光ファイバ素線と前記長尺の反力体との間にセパレータ部材を介在させたものとなっている、ことを特徴とする。そのセパレータ部材用の資材としては例えばフッ素樹脂が有用である。

また、本発明の光ファイバ搭載長尺条体（当初請求項９）は、上記の当初請求項１〜８記載の光ファイバ搭載長尺条体であって更に、前記複合機能体における前記光ファイバ素線と前記長尺反力体との重なり方向（重層方向）に関しては前記光ファイバ素線の心と前記長尺反力体の心との距離（すなわち心−心間距離）が前記光ファイバ素線の厚さと前記長尺反力体の厚さとの和（すなわち両者の合計厚さ）以上になっており、且つ、前記複合機能体の長手方向に関してはその任意長部分において前記長尺反力体の常態時長さが前記光ファイバ素線の常態時長さを上回っている、ことを特徴とする。

これにより、前記長尺反力体の方には前記光ファイバ素線の常態時長さに余長を付加した常態時長さが仕込まれていることとなり、そのため、この光ファイバ搭載長尺条体は、外力を作用させずに自由状態におくと、前記光ファイバ素線が内周側になり前記長尺反力体が外周側になる態様でカールする。また、カールを解いて真っ直ぐに伸ばすと、カールを解くための外力が張力でないときでも、前記光ファイバ素線に張力が生じる。この光ファイバ搭載長尺条体は、そのようなものとなっている。

また、本発明の光ファイバ搭載長尺条体製造方法（当初請求項１０）は、上記の当初請求項１〜９記載の光ファイバ搭載長尺条体を製造する方法であって、前記複合機能体を形成するに際して前記光ファイバ素線を内周側にし前記長尺反力体を外周側にして行う、というものである。

このような本発明の光ファイバ搭載長尺条体（当初請求項１）にあっては、長尺支持体に可撓性のものを採用して、そのような長尺支持体に貼着形態で又は埋蔵形態で光ファイバ素線を搭載したことにより、光ファイバ素線の可撓性を活かして高い変形能を示し、粘着テープ等と同じように装着対象物の外面形状に良く適合するうえ、長尺支持体を歪測定対象物に装着すれば一緒に光ファイバ素線も装着されるので、装着が容易である。

また、光ファイバ素線に張力を付加するための長尺反力体を導入するとともに、その際には長尺反力体と光ファイバ素線とが相互に拘束しあうようにもしたことにより、装着対象物外面形状への長尺支持体の適合変形に随伴して生じるように設定された光ファイバ素線と長尺反力体との変形状態の差、具体的には光ファイバ素線の方が長尺反力体よりも多めに伸長されている度合に応じて、光ファイバ素線に張力が付与される。

しかも、光ファイバ素線が長尺支持体に貼着や埋蔵され長尺反力体にも拘束されているので、張力が長期に渡って安定することとなる。
したがって、この発明によれば、伸長変形も圧縮変形も的確に測定できるうえ施工が簡単かつ安価に行える光ファイバ搭載長尺条体を実現することができる。

また、本発明の光ファイバ搭載長尺条体（当初請求項２）にあっては、硬質樹脂製のテープを長尺支持体に採用したことにより、監視対象箇所（被装着体）への装着を、接着剤や粘着剤を必要に応じて援用した貼着や巻付にて簡便に且つ端正に行うことができる。また、長尺支持体に長尺反力体を兼ねさせることもできることとなり、その場合には、硬質ゆえの難圧縮性により、被装着体の剛性を問わずに上記張力の付与が果たされる。因みに、弾性率が５０ｋＮ／ｃｍ^２以下といった軟質樹脂製のテープ等を長尺支持体にとした場合でも、この長尺体が反力媒介手段として機能し、被装着体の剛性を利用した張力付与が行える。

さらに、本発明の光ファイバ搭載長尺条体（当初請求項３）にあっては、複数条のガラス繊維を整列形態で又は編組形態で配したテープを長尺支持体に採用したことにより、装着を貼着や巻付にて簡便に行うことができるうえ、ガラス繊維に長尺反力体の働きをさせるとともに、長尺反力体と光ファイバ素線との相互拘束結合を長尺支持体との結合にて済ませることができる。

また、本発明の光ファイバ搭載長尺条体（当初請求項４）にあっては、ガラス繊維を長尺反力体に採用したことにより、長尺反力体と光ファイバ素線とが同系統の材質となって弾性率や熱膨張率などの諸特性が揃うので、張力の更なる安定が期待でき、ひいては測定精度が向上する。
また、本発明の光ファイバ搭載長尺条体（当初請求項５）にあっては、長尺反力体を長尺支持体が兼ねるようにもしたことにより、部材数が減り、簡素なものとなる。

また、本発明の光ファイバ搭載長尺条体（当初請求項６）にあっては、光ファイバ素線と長尺反力体とを接着剤硬化物で結合させたことにより、相互拘束が容易に行える。さらに、光ファイバ素線と長尺反力体との間に硬質のスペーサを介在させたりさせなかったり更にはスペーサの厚さを適宜設定することにより、装着対象物外面の曲率等と光ファイバ素線−長尺反力体間の変形状態の差とを整合させて、光ファイバに付与する張力を調整することができる。

また、本発明の光ファイバ搭載長尺条体（当初請求項７）にあっては、光ファイバ素線と長尺反力体との結合点を飛石状に分散させたことにより、長尺支持体に光ファイバ素線の許容伸び率を超える局部変形が負荷されたときでも、その局部変形が結合点間隔分の長いスパンに希釈された形で光ファイバ素線に作用することとなって、光ファイバ素線は不所望な塑性変形や破断といった損傷を免れることができる。

また、本発明の光ファイバ搭載長尺条体（当初請求項８）にあっては、光ファイバ素線と長尺の反力体との間にセパレータ部材を介在させたことにより、結合点間の非結合状態の確保が状況（長手直交方向に圧迫されている等）を問わずに一層確実になされる。

また、本発明の光ファイバ搭載長尺条体（当初請求項９）にあっては、光ファイバ素線が内周側でカールするよう長尺反力体に余長を付加するとともに、両者が離隔するよう心−心間距離を合計厚さ以上にして心−心間距離を直接接触時の二倍以上としたことにより、装着時にカールを解くことで光ファイバ素線に容易に大きい張力を付与することができる。そのため、光ファイバ搭載長尺条体を凹面や平面に装着しても、光ファイバ素線に張力を付与することができ、光ファイバ搭載長尺条体を凸面に装着すれば、より大きな張力を光ファイバ素線に付与することができる。

また、本発明の光ファイバ搭載長尺条体製造方法（当初請求項１０）にあっては、複合機能体がカールした状態で形成されるが、その状態で光ファイバ素線は内側に長尺反力体は外側に来るので、カールを解くと光ファイバ素線に張力が生じる光ファイバ搭載長尺条体を製造することができる。

以上、本発明の効果を、歪分布測定に関して述べたが、本発明の光ファイバ搭載長尺条体は、冒頭に記したように、温度分布測定にも好適に使用できる。即ち、熱膨張などによって光ファイバに生じた余長（たるみ）は、光ファイバのジグザグ化などをもたらして、温度測定にも不都合なものであり、この余長が本発明における張力付与によって生じなくなる、ということである。

本発明の光ファイバ搭載長尺条体の一実施形態について、その構成を、図面を引用して説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は、光ファイバ素線の構造を示し、（ａ）が側面図、（ｂ）が端面図である。また、図１（ｃ）は、光ファイバ素線について他の構造例を示し、端面図である。さらに、図１（ｄ）及び（ｅ）は、長尺支持体の構造を示し、（ｄ）が斜視図、（ｅ）がＸ矢視断面図である。また、図１（ｆ）及び（ｇ）は、光ファイバ搭載長尺条体の構造を示し、（ｆ）が斜視図、（ｇ）がのＸ矢視断面図である。

この光ファイバ搭載長尺条体３０は、光ファイバ素線１０を長尺支持体２０に貼着形態で搭載したものであり、そのうち長尺支持体２０は、複数条のガラス繊維（長繊維）を硬質樹脂をバインダーとして平紐状に結合させたテープ２１からなり、長尺反力体を兼ねている。
先ず光ファイバ素線１０の構造を説明し、次いで長尺支持体２０、最後にそれらを組み立てた光ファイバ搭載長尺条体３０を説明する。

光ファイバ素線１０は、ＢＯＴＤＲ等での歪測定や温度計測などに適した光ファイバセンサーに用いられる一般的なもので良く、例えば直径０．１２５ｍｍの光ファイバ用ガラス裸線に軟質プラスチックを被覆して直径を０．４ｍｍにし更にポリアミド樹脂を被覆して直径を０．９ｍｍにした二重被覆構造のものや（図１（ａ），（ｂ）参照）、直径０．１２５ｍｍの光ファイバに紫外線硬化型樹脂を被覆して直径を０．２５ｍｍにした一重被覆構造のもの（図１（ｃ）参照）、フッ素樹脂を被覆したもの等がある。これらの被覆は、軸対称であって而も軸芯の光ファイバと同心である点で、長尺支持体２０と相違する。このような光ファイバ素線１０は、何れも、可撓性があり、曲率半径数十ｍｍ以上であれば曲げが許容される。

長尺支持体２０をなす硬質樹脂テープ２１の典型的なサイズは（図１（ｄ），（ｅ）参照）、Ｚ方向における厚さが０．０５〜０．５ｍｍ程度，Ｙ方向における幅が３〜３０ｍｍ程度，Ｘ方向における長さが３ｍ以上であるが、それ以外もありうる。硬質樹脂テープ２１は、長尺反力体でもあるので、弾性率が高く且つ降伏強さも高いという意味で十分に硬質であるのが望ましいが、そうはいっても装着対象面外面形状に適合変形することも必要なので、或る程度の可撓性を示す樹脂たとえばポリイミド樹脂や，ポリアミド樹脂，ポリウレタン樹脂等で作られ、また、厚さを０．０５〜１ｍｍ程度とすることが望ましいが、それ以上もありうる。

光ファイバ搭載長尺条体３０は（図１（ｆ），（ｇ）参照）、長尺支持体２０の片面に光ファイバ素線１０を硬質接着剤３１で貼り付けて作られる。硬質接着剤３１には硬化しても或る程度の可撓性を示す接着剤たとえばエポキシ樹脂接着剤や，アクリル樹脂接着剤等が用いられる。このような接着剤の硬化物による結合によって、光ファイバ素線１０（複合機能体の一方）と長尺支持体２０（長尺反力体兼用で複合機能体の他方）とが全長に亘って相互に拘束しあう関係になるとともに、テープをその長手方向に湾曲させたときの曲げ変形に関する中立面３２から光ファイバ素線１０が偏倚したものとなる。

この実施形態の光ファイバ搭載長尺条体３０について、その使用態様及び作用を、図面を引用して説明する。図１（ｈ）は、光ファイバ搭載長尺条体３０を歪測定対象物４０の凸面に装着した使用態様例のＹ矢視図である。

この光ファイバ搭載長尺条体３０を用いて歪測定対象物４０の歪測定を行うには、先ず歪測定対象物４０の表面（この例では凸面）に、長尺支持体２０の方が凸面側を向き、光ファイバ素線１０の方は外側を向くように張り付かせる。そのとき、粘着剤等で貼り付けても単に巻き付け固定しても良いが、ピッタリ張付かせて、装着対象面形状に適合変形させる。
そうすると、光ファイバ素線１０の曲率半径Ｒが中立面３２の曲率半径Ｒｏよりも大きくなり、光ファイバ素線１０が（（Ｒ−Ｒｏ）／Ｒｏ）だけ伸長されて、その伸び歪みに対応した張力が光ファイバ素線１０に生じる。

圧縮／伸長の両変形を測定する場合、初期状態で付与する伸び歪みは、光ファイバ素線１０の特性にもよるが一般的に０．２％程度が良いので、その歪みと歪測定対象物４０の曲率とに基づいて、中立面３２と光ファイバ素線１０との好ましい距離を算出し、それを概ね満たす仕様の光ファイバ搭載長尺条体３０を用意して、上述のようにして歪測定対象物４０に装着する。

それから、図示しない歪検出装置に光ファイバ素線１０の一端または両端を接続して歪み分布を測定する（特許文献１，２参照）。この歪検出装置は、伸長変形の検出に加えて、光ファイバ素線１０に予め張力が付加されていれば、それを減じる方向の歪を生じる圧縮変形も検出できるものである。
歪測定対象物４０が変形して光ファイバ搭載長尺条体３０装着面の曲率分布が変化すると、それに対応して光ファイバ搭載長尺条体３０の曲率分布も変化し、それに伴って光ファイバ素線１０の各部の伸び歪み（（Ｒ−Ｒｏ）／Ｒｏ）も変化する。これにより、歪測定対象物４０の変形状態を光ファイバ搭載長尺条体３０に沿った歪み分布で検出することができる。

こうして、この光ファイバ搭載長尺条体３０にあっては、歪測定対象物４０の凸面に装着することで歪測定対象物４０の変形状態を検出することができ、しかも、その装着には特別な用具等は要らず、装着すれば引っ張り治具等を用いなくても光ファイバ素線１０に張力が付加される。因みに、歪測定対象物４０の典型例としては、トンネル，備蓄タンク，橋梁，建造物の天井などの例えば円形あるいはアーチ形の壁面等が挙げられる。なお、上例は、説明のしやすさを考えて被装面が凸面である例を示したが、本発明が上記形態に限定されないことは云うまでもない。

本発明の光ファイバ搭載長尺条体の他の実施形態について、その構成を、図面を引用して説明する。図２は、光ファイバ搭載長尺条体３０の他の構造例を幾つか示しており、（ａ）〜（ｃ）が光ファイバ搭載長尺条体３０のＸ矢視断面図、（ｄ）〜（ｇ）が長尺支持体２０のＺ矢視断面図である。
なお、図示に際しては、具体的な形状等が異なっていても、役割や材質が同等のものや対応しあうものには同一の符号を付している。Ｘ，Ｙ，Ｚ方向も図１と同様にとっている。これらのことは他の図面でも同じである。

図２（ａ）にＸ矢視断面図を示した光ファイバ搭載長尺条体３０は、光ファイバ素線１０の上から硬質樹脂テープ２１に薄い軟質樹脂テープ２２を張り合わせたものである。
この場合、長尺支持体は硬質樹脂テープ２１と軟質樹脂テープ２２の双方となり、光ファイバ素線１０は埋蔵形態で搭載される。長尺反力体は硬質樹脂テープ２１だけであり、軟質樹脂テープ２２は保護カバーなので、硬質樹脂テープ２１の反力をなるべく相殺しないよう、軟質樹脂テープ２２には弾性率が低く且つ降伏強さも低い例えばポリエステル樹脂，ゴム系樹脂等が用いられる。

図２（ｂ）にＸ矢視断面図を示した光ファイバ搭載長尺条体３０は、硬質樹脂テープ２１に代えて可撓性の細い棒状体の硬質樹脂細棒２６を長尺反力体（複合機能体の他方）とし、これと光ファイバ素線１０（複合機能体の一方）とを平行状態のまま軟質樹脂ケーブル２７で覆装して、結合させたものである。軟質樹脂ケーブル２７は、歪測定対象物４０への張付け面が平坦にされ、その張付け面の近くに硬質樹脂細棒２６が埋蔵され、遠くに光ファイバ素線１０が埋蔵されている。

図２（ｃ）にＸ矢視断面図を示し同図（ｄ）にＺ矢視断面図を示した光ファイバ搭載長尺条体３０は、一本のガラス繊維２３を長尺反力体（複合機能体の他方）に採用し、それを埋め込んだ軟質樹脂テープ２２を長尺支持体に採用して、その片面に硬質接着剤３１にて光ファイバ素線１０を貼着したものである。ガラス繊維２３は、光ファイバ素線１０のガラス繊維とほぼ同じ太さで同程度の可撓性を具えており、光ファイバ素線１０に沿う方向に配されている。具体的には光ファイバ素線１０と平行になっている。

図２（ｅ）〜（ｇ）にＺ矢視断面図を示した長尺支持体２０は、何れも上述のガラス繊維２３を複数本に増やしたものであり、そのうち図２（ｅ）の長尺支持体２０では、ガラス繊維２３が整列形態で配置されている。具体的には等ピッチで平行に並んで軟質樹脂テープ２２に埋蔵されている。
また、図２（ｆ），（ｇ）の長尺支持体２０は、軟質樹脂テープ２２に埋蔵された複数本のガラス繊維２３を編組形態で配置したものであり、そのうち図２（ｆ）の長尺支持体２０では、ガラス繊維２３が軟質樹脂テープ２２長手方向に対して傾斜しており、図２（ｇ）の長尺支持体２０では、ガラス繊維２３が軟質樹脂テープ２２長手方向に対して平行か直交している。

これら各種形態の光ファイバ搭載長尺条体３０は、歪測定対象物４０の曲がり具合や，使用環境などに応じて、装着時に適宜な張力を付加するもの，更には必要な装着対象物外面形状への適合変形能を具有したもの，長期使用に耐えられるものなど，適切なものが選択されて用いられる。その使用方法や作用は、繰り返しとなる説明は割愛するが、上記実施形態に関するものと同様である。

本発明の光ファイバ搭載長尺条体３０の他の実施形態について、図面を引用して説明する。図３は、その構造を示し、（ａ）がＸ矢視断面図、（ｂ）が一部拡大図、（ｃ）が対比図、（ｄ）がＹ矢視図である。

この光ファイバ搭載長尺条体３０は（図３（ａ）参照）、上述した図１のものと同様、長尺支持体２０の片面に硬質接着剤３１にて光ファイバ素線１０を貼着したものであるが、長尺支持体２０の中身が改造されている。具体的には、長尺支持体２０が硬質樹脂テープ２１だけでなく軟質樹脂テープ２２と硬質樹脂スペーサ２４も含むものとなっており、軟質樹脂テープ２２は硬質樹脂テープ２１の歪測定対象物４０装着面側に貼着され、硬質樹脂スペーサ２４は硬質樹脂テープ２１の光ファイバ素線１０装着面側に貼着されている。その硬質樹脂スペーサ２４の上に光ファイバ素線１０が貼着されている。

なお、上例では接着剤として硬質（弾性率＞７０〜８０ｋＮ／ｃｍ^２目安）のものを用いることで接着層における変位（「ずれ」など）が大きくならないようにしているが、ゴム状弾性を有するエポキシ系接着剤等（弾性接着剤）も、軟質（弾性率＜５０ｋＮ／ｃｍ^２目安）であって、変位は大きいが可逆的変位であることから定量的かつ解析可能な変位に留まるという特性により、有用である。

硬質樹脂スペーサ２４は、一応硬質であれば足り、長尺反力体である硬質樹脂テープ２１と同程度まで硬質である必要はなく、例えば、ポリエステル樹脂，塩化ビニール樹脂等が用いられる。硬質樹脂スペーサ２４の厚さＡは（図３（ｂ）参照）、光ファイバ素線１０と硬質樹脂テープ２１との心−心間距離Ｂを広げて所望の値にするためのものであり、硬質樹脂スペーサ２４が無いときの光ファイバ素線１０と硬質樹脂テープ２１との合計厚さＣ（図３（ｃ）参照）よりもスペーサ２４の厚さＡだけ心−心間距離Ｂが広がる。

また、この光ファイバ搭載長尺条体３０では（図３（ｄ）参照）、硬質接着剤３１による光ファイバ素線１０の長尺支持体２０への接着固定が例えば１０００ｍｍの一定ピッチでなされている。硬質接着剤３１での接着箇所の長さは例えば１０ｍｍで、それらに挟まれた非結合状態の部分よりも狭い。このような硬質接着剤３１での接着箇所は、飛石状に連なる結合点３３となっている。

この実施形態の光ファイバ搭載長尺条体３０の使用態様及び作用説明する。
この場合、心−心間距離Ｂの拡大に伴って中立面と光ファイバ素線１０との距離も広がるので、歪測定対象物４０の曲率が同じなら、装着時に付加される張力が大きくなる。そのため、スペーサ２４の厚さＡを適宜に選定することで、容易に、各種形状の歪測定対象物４０に対して適切な光ファイバ搭載長尺条体３０を使い分けることができる。
また、結合点３３，３３の間の非結合状態の部分では光ファイバ素線１０が長尺支持体２０に拘束されないので、長尺支持体２０が過剰に変形したときでも、その過剰変形が結合点３３，３３の間隔より狭い局所にとどまる限り、光ファイバ素線１０は不所望な塑性変形や損傷を免れることができる。

本発明の光ファイバ搭載長尺条体３０の他の実施形態について、その構成を、図面を引用して説明する。図４は、その断面構造を示し、（ａ）がＹ矢視断面図、（ｂ）がその一部の拡大図である。

この場合も、光ファイバ素線１０と長尺支持体２０との結合が、硬質接着剤３１による結合点３３を飛石状に連ねて行われているが、結合点３３，３３の間の非結合状態の部分が、光ファイバ素線１０に筒状のセパレータ３４を被せ、セパレータ３４にて光ファイバ素線１０と硬質接着剤３１との接着を阻止することで、形成されている。これにより、硬質接着剤３１を全面に塗布することができるので、軟質樹脂テープ２２を光ファイバ素線１０の上から硬質樹脂テープ２１に張り合わせて、光ファイバ素線１０を保護するようにもなっている。この場合、飛石状結合の利点と埋蔵形態の利点を共に享有する。

本発明の光ファイバ搭載長尺条体およびその製造方法について、他の実施形態を、図面を引用して説明する。図５（ａ）は、光ファイバ搭載長尺条体３０の製造方法を示す模式図である。また、図５（ｂ）〜（ｃ）は何れも光ファイバ搭載長尺条体３０のＹ矢視断面図であり、（ｂ）は自由状態、（ｃ）は平坦面に装着したところ、（ｄ）は凸面に装着したところを示している。

光ファイバ搭載長尺条体の製造装置５０は（図５（ａ）参照）、三個のテープ供給ローラから光ファイバ素線１０と硬質樹脂スペーサ２４と硬質樹脂テープ２１とを繰り出してローラ５１へ送り込み、それらをローラ５１及びこれと接触転動するローラ５２，５３にて積層させて光ファイバ搭載長尺条体３０を形成し、それを収納ローラで巻き取るようになっている。ローラ５１は、光ファイバ素線１０を内周側にし硬質樹脂テープ２１を外周側にして巻き癖を付けるためのものであり、上流側のローラ５２は、加熱した各テープをローラ５１と挟んで張り合わせるものであり、下流側のローラ５３は、ローラ５１外周面で積層され更にカールさせられた光ファイバ搭載長尺条体３０を冷却して形状や性質を固定するためのものである。

このような製造装置５０で量産された光ファイバ搭載長尺条体３０は、光ファイバ素線１０と硬質樹脂テープ２１との複合機能体が、光ファイバ素線１０を内周側にし、長尺反力体である硬質樹脂テープ２１を外周側にして形成されているので、外力を掛けない自由状態では（図５（ｂ）参照）、光ファイバ素線１０が内周側となる形態でカールする。また、厚さＡの硬質樹脂スペーサ２４が光ファイバ素線１０と硬質樹脂テープ２１とに介在しているので、光ファイバ素線１０と硬質樹脂テープ２１との心−心間距離Ｂは両者の合計厚さＣ（＝２×（Ｂ−Ａ））よりも大きくなっている。

そして、両条件が相まって、長尺反力体である硬質樹脂テープ２１の方には光ファイバ素線１０の常態時長さに余長を付加した常態時長さが仕込まれることとなる。
そのため（図５（ｃ）参照）、この光ファイバ搭載長尺条体３０を歪測定対象物４０の平坦面に装着すると、光ファイバ搭載長尺条体３０はカールが解かれて真っ直ぐになるが、そのとき、硬質樹脂テープ２１よりも光ファイバ素線１０の方が、仕込まれていた余長分だけ多めに伸びるので、それに対応した張力が光ファイバ素線１０に付加される。

こうして、この光ファイバ搭載長尺条体３０にあっては、歪測定対象物４０の凸面に限らず平坦面であっても、用具や治具を使用しなくても簡単に装着できるうえ、その結果として自然に、適宜な張力が光ファイバ素線１０に付加される。なお、平坦な歪測定対象物４０の典型例としては、電車等の電力供給に用いられるトロリ線、各種配管、トンネル、建物等の大型構造物などが挙げられる。
また、歪測定対象物４０の凸面に装着すれば（図５（ｄ）参照）、そのとき自由状態とは逆向きに曲げることが前提となるが、光ファイバ素線１０に付与される張力は、一層強化される。

本発明の光ファイバ搭載長尺条体３０およびその製造方法について、他の実施形態を、図面を引用して説明する。図６は、（ａ）〜（ｃ）が光ファイバ搭載長尺条体３０の製造工程を工程順に示すＹ矢視図、（ｄ）が光ファイバ搭載長尺条体３０のＹ矢視断面図、（ｅ）が光ファイバ搭載長尺条体３０を歪測定対象物４０の平坦面に装着したところのＹ矢視断面図、（ｆ）が光ファイバ搭載長尺条体３０を歪測定対象物４０の凸面に装着したところのＹ矢視断面図である。

この光ファイバ搭載長尺条体３０は（図６（ａ）参照）、保護カバー及び長尺支持体である軟質樹脂テープ２２を内周側にし、その外周面上に光ファイバ素線１０を載せて、両者を硬質接着剤３１にて点々と部分接着したものであり、ここでも結合点３３は等ピッチの点列となり飛石状に連なる。次に（図６（ｂ）参照）、光ファイバ素線１０のところを空けて、その両脇に、光ファイバ素線１０より厚い硬質樹脂スペーサ２４を並走させ、その状態で硬質樹脂スペーサ２４の内周面を軟質樹脂テープ２２の外周面に張付ける。それから（図６（ｃ）参照）、硬質樹脂スペーサ２４の外周面に幅広の硬質樹脂テープ２１を重ねて張り合わせる。

こうして出来た光ファイバ搭載長尺条体３０にあっては（図６（ｄ）参照）、結合点３３，３３の間に、上下の軟質樹脂テープ２２及び硬質樹脂テープ２１と両脇の硬質樹脂スペーサ２４，２４とで囲まれた自由空間２５が確保されている。外力を掛けない自由状態で、光ファイバ搭載長尺条体３０は軟質樹脂テープ２２を内周側にしてカールし、光ファイバ素線１０は自由空間２５の中で軟質樹脂テープ２２の外周面に沿って曲がり弧状になっている。

そして（図６（ｅ）参照）、このような光ファイバ搭載長尺条体３０を歪測定対象物４０の平坦面に装着すると、この場合も、光ファイバ搭載長尺条体３０はカールが解かれて真っ直ぐになり、そのとき硬質樹脂テープ２１よりも光ファイバ素線１０の方が余長分だけ多めに伸びて、それに対応した張力が光ファイバ素線１０に付加される。この点は、上述した図５のものと同様であるが、歪測定対象物４０の凸面に装着したときは事情が異なる。

すなわち（図６（ｆ）参照）、硬質樹脂テープ２１を内周側にして光ファイバ搭載長尺条体３０を歪測定対象物４０の凸面に装着すると、最外周の軟質樹脂テープ２２は更に伸びるが、自由空間２５内で軟質樹脂テープ２２側に偏倚していた光ファイバ素線１０は、結合点３３で固定されている部分こそ軟質樹脂テープ２２側にとどまるが、その間の部分が自由空間２５内で硬質樹脂テープ２１側に変位する。そうすると、光ファイバ素線１０の伸び歪み及びそれに基づく張力は、歪測定対象物４０における装着対象面が平坦面であっても凸面であっても或いは凸面の曲率が異なっていても、あまり変化しない。

そのため、自由空間２５に光ファイバ素線１０を偏倚収納した光ファイバ搭載長尺条体３０は、歪測定対象物４０の外面形状が凹面でなければ凸面であっても平坦面であっても更には部位によって曲率が変化していても、用具や治具を使用しなくても簡単に装着できるうえ、その結果として自然に、適切な張力が光ファイバ素線１０に付加される。

上述のように、本発明の光ファイバ搭載長尺条体は、被装着体に装着するだけで光ファイバの張力付与が行えるものであるが、必要に応じて外的な張力付与手段を適宜援用することも一向に差支えない。

本発明の一実施形態について、光ファイバ搭載長尺条体の構造および敷設状態を示し、（ａ）が光ファイバ素線の側面図、（ｂ）がその端面図、（ｃ）が他の光ファイバ素線の端面図、（ｄ）が長尺支持体の斜視図、（ｅ）が長尺支持体のＸ矢視断面図、（ｆ）が光ファイバ搭載長尺条体の斜視図、（ｇ）がそのＸ矢視断面図、（ｈ）が光ファイバ搭載長尺条体を歪測定対象物の凸面に装着したところのＹ矢視図である。 本発明の他の幾つかの実施形態について、（ａ）〜（ｃ）が光ファイバ搭載長尺条体のＸ矢視断面図、（ｄ）〜（ｇ）が長尺支持体のＺ矢視断面図である。 本発明の他の実施形態について、光ファイバ搭載長尺条体の構造を示し、（ａ）がＸ矢視断面図、（ｂ）が一部拡大図、（ｃ）が対比図、（ｄ）がＹ矢視図である。 本発明の他の実施形態について、光ファイバ搭載長尺条体の構造を示し、（ａ）がＹ矢視断面図、（ｂ）がその一部の拡大図である。 本発明の他の実施形態について、（ａ）が光ファイバ搭載長尺条体の製造方法を示す模式図、（ｂ）が光ファイバ搭載長尺条体のＹ矢視断面図、（ｃ）が光ファイバ搭載長尺条体を歪測定対象物の平坦面に装着したところのＹ矢視断面図、（ｄ）が光ファイバ搭載長尺条体を歪測定対象物の凸面に装着したところのＹ矢視断面図である。 本発明の他の実施形態について、（ａ）〜（ｃ）が光ファイバ搭載長尺条体の製造工程を示すＹ矢視図、（ｄ）が光ファイバ搭載長尺条体のＹ矢視断面図、（ｅ）が光ファイバ搭載長尺条体を歪測定対象物の平坦面に装着したところのＹ矢視断面図、（ｆ）が光ファイバ搭載長尺条体を歪測定対象物の凸面に装着したところのＹ矢視断面図である。

符号の説明

１０ 光ファイバ素線（複合機能体の一方）
２０ 長尺支持体
２１ 硬質樹脂テープ（十分硬質、反力体、複合機能体の他方）
２２ 軟質樹脂テープ
２３ ガラス繊維（十分硬質、反力体、複合機能体の他方）
２４ 硬質樹脂スペーサ（一応硬質）
２５ 自由空間（非結合状態部分）
２６ 硬質樹脂細棒（十分硬質、反力体、複合機能体の他方）
２７ 軟質樹脂ケーブル
３０ 光ファイバ搭載長尺条体
３１ 硬質接着剤（硬化物、結合手段）
３２ 中立面
３３ 結合点（飛石状の連なり点列）
３４ セパレータ（非結合状態形成部材）
４０ 歪測定対象物（装着対象物）
５０ 光ファイバ搭載長尺条体製造装置
５１ ローラ（複合化用具、カール形成部材）
５２，５３ ローラ（加熱側、冷却側）

Claims (10)

1. 光ファイバ素線を可撓性の長尺支持体に貼着形態で又は埋蔵形態で搭載した光ファイバ搭載長尺条体であって、前記光ファイバ素線は、該素線と該素線に張力を付加するための長尺の反力体とを相互拘束関係で結合させた複合機能体の形で搭載されている、ことを特徴とする光ファイバ搭載長尺条体。
2. 前記可撓性の長尺支持体は硬質樹脂製のテープである、ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ搭載長尺条体。
3. 前記可撓性の長尺支持体は複数条のガラス繊維を整列形態で又は編組形態で配したテープである、ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ搭載長尺条体。
4. 前記長尺の反力体は、前記光ファイバ素線に沿う方向に配した単一条または複数条のガラス繊維である、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載された光ファイバ搭載長尺条体。
5. 前記可撓性の長尺支持体が前記長尺の反力体を兼ねている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載された光ファイバ搭載長尺条体。
6. 前記複合機能体における前記光ファイバ素線と前記長尺の反力体との結合は、両者を直接に対面させた形態にて又は両者間に硬質のスペーサを介在させた形態にて、接着剤硬化物によってなされたものである、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載された光ファイバ搭載長尺条体。
7. 前記複合機能体における前記光ファイバ素線と前記長尺の反力体との結合は飛石状に結合点を連ねて行われており、該結合点で挟まれた部分は非結合状態となっている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載された光ファイバ搭載長尺条体。
8. 前記非結合状態にあっては、前記光ファイバ素線と前記長尺の反力体との間にセパレータ部材を介在させたものとなっている、ことを特徴とする請求項７記載の光ファイバ搭載長尺条体。
9. 請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の光ファイバ搭載長尺条体であって、前記複合機能体を構成する前記光ファイバ素線と前記長尺の反力体との間には、両者の合計厚さ以上の寸法の心−心間距離が設けられるとともに、当該長尺の反力体の方には当該光ファイバ素線の常態時長さに余長を付加した常態時長さが仕込まれていることにより、この光ファイバ搭載長尺条体は、外力から自由にされたときには、前記光ファイバ素線側が内周側となる形態でカールし、真直に伸ばされたときには前記光ファイバ素線に張力が付加されたものとなっている、ことを特徴とする光ファイバ搭載長尺条体。
10. 請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の光ファイバ搭載長尺条体を製造する光ファイバ搭載長尺条体製造方法であって、前記光ファイバ素線を内周側にし前記長尺の反力体を外周側にして前記複合機能体の形成を行うことを特徴とする光ファイバ搭載長尺条体製造方法。

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