JP2009002676A - Optical fiber sensor cable and manufacturing method therefor - Google Patents

Optical fiber sensor cable and manufacturing method therefor Download PDF

Info

Publication number
JP2009002676A
JP2009002676A JP2007161301A JP2007161301A JP2009002676A JP 2009002676 A JP2009002676 A JP 2009002676A JP 2007161301 A JP2007161301 A JP 2007161301A JP 2007161301 A JP2007161301 A JP 2007161301A JP 2009002676 A JP2009002676 A JP 2009002676A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
sensor
sensor cable
fiber sensor
insulating film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2007161301A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukiaki Tanaka
志明 田中
Takeshi Shimomichi
毅 下道
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP2007161301A priority Critical patent/JP2009002676A/en
Publication of JP2009002676A publication Critical patent/JP2009002676A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber sensor cable which facilitates manufacturing and constructions with piping etc. , and stably senses distributional stains caused by wall reductions and shape changes in the piping under a high-temperature environment. <P>SOLUTION: The optical fiber sensor cable is equipped with: an elongated sensor substrate; at least one strain detecting fiber fixed to one surface of the sensor substrate along the longitudinal direction; and an insulating film disposed on the surface opposite to the one surface of the sensor substrate along the longitudinal direction. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、発電所・プラント等に設置された配管の減肉によって発生する局部膨張や変形に起因する歪変化を、高分解能BOTDA(Brillouin Optical Time Domain Analysis)を用いてブリルアン散乱光の周波数シフト量から計測し、配管破裂による漏洩事故を未然に防ぐために適用する光ファイバセンサケーブルに関する。   The present invention uses a high-resolution BOTDA (Brillouin Optical Time Domain Analysis) to shift the frequency of Brillouin scattered light by using a high resolution BOTDA (Brillouin Optical Time Domain Analysis). The present invention relates to an optical fiber sensor cable that is measured from a quantity and applied to prevent a leakage accident due to a pipe rupture.

本発明に関連すると思われる従来技術として、特許文献1〜7及び非特許文献1が挙げられる。
特許文献1には、光ファイバ温度センサに金属テープが使用された構造が開示されている。この金属テープは、被測温体の形状に沿ってセンサを布設可能にすると共に、ファイバの保護の役割を果たす。また、被測温体との接着層には合成ゴムを使用している。
As prior art considered to be related to the present invention, Patent Literatures 1 to 7 and Non-Patent Literature 1 are cited.
Patent Document 1 discloses a structure in which a metal tape is used for an optical fiber temperature sensor. The metal tape allows the sensor to be laid along the shape of the temperature object and plays a role in protecting the fiber. Further, a synthetic rubber is used for the adhesive layer with the temperature object.

特許文献2には、ステンレス金属基板上にFBG(Fiber Bragg Grating)を、常温硬化型の2液混合エポキシ接着剤で固定した構造の歪センサが開示されている。   Patent Document 2 discloses a strain sensor having a structure in which an FBG (Fiber Bragg Grating) is fixed on a stainless metal substrate with a room temperature curing type two-component mixed epoxy adhesive.

特許文献3には、ファイバグレーティング部を基板上に固定する際、接着剤よりも迅速且つ強固に接着する必要があるため、半田を使用した光ファイバセンサが開示されている。また、その半田の熱からグレーティング部を保護するため、ポリイミド被覆を施すことが開示されている。   Patent Document 3 discloses an optical fiber sensor using solder because it is necessary to bond the fiber grating portion on the substrate more quickly and firmly than the adhesive. Further, it is disclosed that a polyimide coating is applied to protect the grating portion from the heat of the solder.

特許文献4には、構造物に生じた歪を確実に光ファイバに伝達するため、弾性率の大きい金属や金属メッキ、ポリイミドを光ファイバに被覆した構造物のひずみ量測定装置が開示されている。この装置では、ゲージベースに耐食性の良いアルミニウムやステンレスを使用している。   Patent Document 4 discloses a strain amount measuring apparatus for a structure in which a metal having a high elastic modulus, metal plating, or polyimide is coated on an optical fiber in order to reliably transmit the strain generated in the structure to the optical fiber. . In this device, aluminum or stainless steel with good corrosion resistance is used for the gauge base.

特許文献5には、ファイバグレーティング部を低熱膨張材と高熱膨張材からなるべース材に固定し、且つそれぞれの熱膨張材の長さを調節することで、構造物の温度係数と等しい温度係数を持たせることを可能としたセンサの構造が開示されている。   In Patent Document 5, the fiber grating portion is fixed to a base material composed of a low thermal expansion material and a high thermal expansion material, and the length of each thermal expansion material is adjusted, so that the temperature coefficient is equal to the temperature coefficient of the structure. A structure of a sensor that can have a coefficient is disclosed.

特許文献6には、キャリア(ゲージベース)を金属、あるいは、ガルバニック腐食防止のため、キャリア(ゲージベース)をポリイミドにて構成したセンサが開示されている。   Patent Document 6 discloses a sensor in which the carrier (gauge base) is made of metal or the carrier (gauge base) is made of polyimide for preventing galvanic corrosion.

特許文献7には、ファイバグレーティング部を低熱膨張剤と高熱膨張剤からなるべース材に固定し、且つそれぞれの熱膨張材の長さを調節することで構造物の温度係数と等しい温度係数を持たせることを可能とした構造が開示されている。   In Patent Document 7, a fiber grating portion is fixed to a base material made of a low thermal expansion agent and a high thermal expansion agent, and the temperature coefficient equal to the temperature coefficient of the structure is adjusted by adjusting the length of each thermal expansion material. A structure capable of having the structure is disclosed.

非特許文献1には、接着剤にポリイミドを使用した耐熱性歪ゲージが開示されている。
特許第2545127号公報 特開平11−173820号公報 特開2001−221615号公報 特開2003−254723号公報 特開2003−14491号公報 米国特許第6668105号明細書 米国特許第6044189号明細書 http://www.kyowa-ei.co.jp
Non-Patent Document 1 discloses a heat-resistant strain gauge using polyimide as an adhesive.
Japanese Patent No. 2545127 Japanese Patent Laid-Open No. 11-173820 JP 2001-221615 A JP 2003-254723 A JP 2003-14491 A US Pat. No. 6,668,105 US Pat. No. 6,044,189 http://www.kyowa-ei.co.jp

しかしながら、前述した従来技術には、次のような問題がある。
特許文献1に開示されたセンサは、接着層に用いる合成ゴム系の耐熱温度がせいぜい130℃であるため、これよりも高温環境下へ適用する場合、測定対象物との接着信頼性は保証できない。また、接着層のゴムは軟質であり、布設面の凹凸に過敏であるため、ファイバのベンドロス増を引き起こすという問題がある。
However, the above-described prior art has the following problems.
In the sensor disclosed in Patent Document 1, the heat resistance temperature of the synthetic rubber system used for the adhesive layer is at most 130 ° C. Therefore, when applied to a higher temperature environment than this, the reliability of adhesion with the measurement object cannot be guaranteed. . Further, since the rubber of the adhesive layer is soft and sensitive to the unevenness of the laying surface, there is a problem of causing an increase in fiber bend loss.

特許文献2において接着剤として使用している常温硬化型の2液混合エポキシ樹脂は、配合、温度によって約0.5〜48hr程度の硬化時間を要する。完全硬化には、一般的に4〜6日の硬化時間を要するのが一般的である。また、粘度が高いため、均一に塗布することが難しく、ファイバに曲がりを加えることなく基板上に固定することは非常に困難である。ファイバに曲がりが加わったまま固定した場合、歪計測器のダイナミックレンジを超えるほどのロス増が発生する可能性があり、歪計測が不可になる可能性が高いという問題がある。また、常温硬化型の2液混合エポキシ接着剤の耐熱温度は200℃程度であり、発電所など、環境温度が200〜300℃超に達する箇所には適用できないという問題もある。   The room temperature curing type two-component mixed epoxy resin used as an adhesive in Patent Document 2 requires a curing time of about 0.5 to 48 hours depending on the blending and temperature. Complete curing generally requires a curing time of 4 to 6 days. Moreover, since the viscosity is high, it is difficult to apply uniformly, and it is very difficult to fix on the substrate without bending the fiber. When the fiber is fixed while being bent, there is a possibility that a loss increase that exceeds the dynamic range of the strain measuring device may occur, and there is a high possibility that the strain measurement becomes impossible. Moreover, the heat-resistant temperature of the room temperature curing type two-component mixed epoxy adhesive is about 200 ° C., and there is a problem that it cannot be applied to a place where the environmental temperature reaches 200 to 300 ° C. or more, such as a power plant.

特許文献3に開示された光ファイバセンサは、ファイバグレーティング部のみをポリイミドでコーティングする構造であるため、ファイバ全長に渡って耐熱性を保証することは出来ない。ブリルアン散乱を利用した分布型光ファイバセンサでは、長手方向で歪を検知する必要があり、布設したセンサ全長が高温環境に曝される。しかし、特許文献3の従来技術では、全長に渡って目的とする耐熱性を保証することは出来ない。また、選定した部分のみをコーティングする場合、その都度ラインを止める必要があり、長手方向に渡って一括コーティングを施す場合よりも製造コストがかかる。   Since the optical fiber sensor disclosed in Patent Document 3 has a structure in which only the fiber grating portion is coated with polyimide, heat resistance cannot be guaranteed over the entire length of the fiber. In a distributed optical fiber sensor using Brillouin scattering, it is necessary to detect strain in the longitudinal direction, and the entire length of the installed sensor is exposed to a high temperature environment. However, the conventional technology of Patent Document 3 cannot guarantee the desired heat resistance over the entire length. In addition, when only the selected portion is coated, it is necessary to stop the line each time, and the manufacturing cost is higher than when batch coating is performed in the longitudinal direction.

特許文献4の従来技術では、構造物に生じた歪を確実に光ファイバに伝達させることを主目的とし、弾性率が高いという理由からポリイミドを光ファイバに被覆している。これは、耐熱性を考慮しているわけではない。また、ゲージベース材に耐食性の良いアルミニウムやステンレスを使用しているが、ゲージベース材と構造物が異種金属となる場合、ガルバニック腐食によりセンサ基材、構造物のどちらか電気的に卑となる方に錆が発生し、構造物からセンサが剥離することで歪検知感度が低下する可能性が生じる。   In the prior art of Patent Document 4, the main purpose is to surely transmit the strain generated in the structure to the optical fiber, and polyimide is coated on the optical fiber because of its high elastic modulus. This does not consider heat resistance. Also, aluminum or stainless steel with good corrosion resistance is used for the gauge base material, but if the gauge base material and the structure are dissimilar metals, either the sensor substrate or the structure will be electrically base due to galvanic corrosion. Rust is generated in the direction, and the sensor is peeled from the structure, which may reduce the strain detection sensitivity.

特許文献5の従来技術では、構造物と接触する低熱膨張体と構造物が異種金属となる場合、ガルバニック腐食によりベース材、構造物のどちらか電気的に卑となる方に錆が発生し、構造物からセンサが剥離することで歪検知感度が低下する可能性が生じる。   In the prior art of Patent Document 5, when the low thermal expansion body that comes into contact with the structure and the structure are dissimilar metals, rust occurs on the base material or the structure that is electrically base due to galvanic corrosion, When the sensor is peeled from the structure, the strain detection sensitivity may be lowered.

特許文献6の従来技術では、キャリアをポリイミドで構成できる旨が記載されているが、ポリイミドは金属と比較して柔らかく、構造物表面の凹凸の影響を受けやすい。凹凸の影響を受けた場合、ベース上に固定されているファイバに曲がりが加わり、損失増加を招く可能性が高い。   In the prior art of Patent Document 6, it is described that the carrier can be made of polyimide, but polyimide is softer than metal and easily affected by unevenness on the surface of the structure. When affected by irregularities, the fiber fixed on the base is bent, and there is a high possibility that the loss will increase.

特許文献7では、構造物と接触する低熱膨張材と構造物が異種金属となる場合、ガルバニック腐食によりベース材、構造物のどちらか電気的に卑となる方に錆が発生し、構造物からセンサが剥離することで歪検知感度が低下する可能性が生じる。   In Patent Document 7, when a low thermal expansion material that comes into contact with a structure and the structure are dissimilar metals, galvanic corrosion causes rust to occur on the base material or the structure that is electrically base, and from the structure. There is a possibility that the strain detection sensitivity is lowered by peeling the sensor.

非特許文献1に開示されている歪ゲージを用いた測定は、測定ポイント1点につき1個の歪ゲージが必要となる。構造物に加わる歪を全体的に測定するためには、膨大な数の歪ゲージが必要となる。そのため、実質的に設備全体の測定は難しい。   The measurement using the strain gauge disclosed in Non-Patent Document 1 requires one strain gauge per measurement point. In order to measure the strain applied to the structure as a whole, a huge number of strain gauges are required. Therefore, it is difficult to measure the entire facility substantially.

また、図1に一例を示す従来の耐熱光ファイバセンサケーブルにあっては、付設作業に多大の時間とコストを要するという問題がある。図1に示す従来の耐熱光ファイバセンサケーブルは、金属製テープからなるセンサ基材2上に、光ファイバを耐熱性樹脂被覆で被覆してなる耐熱光ファイバ心線1を、耐熱性接着剤3にて長手方向に沿って固定してケーブル化した構造になっている。
従来のセンサケーブルの布設概略を図2に示す。布設手順は以下の通りで、センサケーブルが布設されるまでに大まかに分けて6工程が必要となる。
(1)配管7への耐熱性接着剤6の塗布。
(2)絶縁用フィルム5の貼り付け。
(3)耐熱性接着剤6の加熱硬化。
(4)絶縁用フィルム5上への耐熱性接着剤4の塗布。
(5)センサの貼り付け。
(6)耐熱性接着剤4の加熱硬化。
Further, in the conventional heat-resistant optical fiber sensor cable shown in FIG. 1, there is a problem that a great deal of time and cost are required for the attachment work. The conventional heat-resistant optical fiber sensor cable shown in FIG. 1 has a heat-resistant optical fiber core wire 1 formed by coating an optical fiber with a heat-resistant resin coating on a sensor base 2 made of a metal tape, and a heat-resistant adhesive 3. It has a structure that is fixed along the longitudinal direction with a cable.
FIG. 2 shows a schematic layout of a conventional sensor cable. The laying procedure is as follows, and roughly six steps are required before the sensor cable is laid.
(1) Application of the heat-resistant adhesive 6 to the pipe 7.
(2) Affixing the insulating film 5.
(3) Heat curing of the heat resistant adhesive 6.
(4) Application of the heat-resistant adhesive 4 on the insulating film 5.
(5) Affixing the sensor.
(6) Heat curing of the heat resistant adhesive 4.

さらに、後半のセンサの布設で失敗した場合、前工程のフィルム貼り付けからやり直す必要があるため、莫大な布設時間とコストを要することになる。   Further, if the installation of the sensor in the latter half fails, it is necessary to start over from the film attachment in the previous process, which requires enormous installation time and cost.

本発明は、前記事情に鑑みてなされ、製造及び配管等への施工が容易であり、高温環境下においても配管の変形、減肉等に起因する歪を分布的に安定して検知することが可能な光ファイバセンサケーブルの提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, is easy to manufacture and apply to piping and the like, and can stably detect strain caused by deformation and thinning of piping even in a high temperature environment in a distributed manner. An object is to provide a possible optical fiber sensor cable.

前記目的を達成するため、本発明は、長尺のセンサ基材と、該センサ基材の一方の面上に長手方向に沿って固定された少なくとも1本の歪検知用ファイバと、センサ基材の前記一方の面と反対側の面に長手方向に沿って配置された絶縁用フィルムとを有することを特徴とする光ファイバセンサケーブルを提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a long sensor substrate, at least one strain detection fiber fixed along the longitudinal direction on one surface of the sensor substrate, and a sensor substrate. And an insulating film disposed along the longitudinal direction on the surface opposite to the one surface of the optical fiber sensor cable.

本発明の光ファイバセンサケーブルにおいて、前記絶縁用フィルム幅が、前記センサ基材の幅と同じかそれ以上であることが好ましい。   In the optical fiber sensor cable of the present invention, it is preferable that the insulating film width is equal to or greater than the width of the sensor substrate.

また本発明は、長尺のセンサ基材と、少なくとも1本の歪検知用ファイバと、絶縁用フィルムとを順に揃え、予め必要となるテンションをかけながら硬化性樹脂液塗布部に送り、該硬化性樹脂液塗布部で硬化性樹脂液を塗布し、該樹脂液を硬化させて前記本発明に係る光ファイバセンサケーブルを1工程で得ることを特徴とする光ファイバセンサケーブルの製造方法を提供する。   In the present invention, a long sensor substrate, at least one strain detection fiber, and an insulating film are arranged in order, and are sent to the curable resin liquid application part while applying necessary tension in advance. A method for producing an optical fiber sensor cable, comprising: applying an optical fiber sensor cable according to the present invention in one step by applying a curable resin liquid at an adhesive resin liquid application unit and curing the resin liquid. .

本発明の光ファイバセンサケーブルは、長尺のセンサ基材と、該センサ基材の一方の面上に長手方向に沿って固定された少なくとも1本の歪検知用ファイバと、センサ基材の前記一方の面と反対側の面に長手方向に沿って配置された絶縁用フィルムとを有する構成としたので、高温環境下においても配管の変形、減肉等に起因する歪を塗布的に安定して検知することが可能となる。
本発明の光ファイバセンサケーブルは、長手方向に渡って金属基板上にファイバを固定することで、構造物表面の凹凸あるいは膨張によってファイバに印加される側圧を低減し、ファイバロス増を抑制し、歪計測器に支障をきたすことがなくなった。絶縁用フィルムそのもの、例えばポリイミドフィルムを基材に用いた場合、金属に比べて柔らかく、配管表面の凹凸によって変形する恐れがある。その場合、基材上のファイバに曲がりが加わる、又は配管膨張による側圧の影響が非常に大きく、損失増加を招く可能性が高くなる。
また、ファイバを基材に固定する接着剤として熱硬化型の耐熱接着剤を適用することで、ライン状で完全に効果させることが可能となり、1m長固定するのに30秒程度で硬化を完了させることが可能である。
The optical fiber sensor cable of the present invention includes a long sensor substrate, at least one strain detection fiber fixed along the longitudinal direction on one surface of the sensor substrate, and the sensor substrate. Since it has a structure having an insulating film arranged along the longitudinal direction on one surface and the opposite surface, distortion caused by deformation of pipes, thinning, etc. can be stably applied in a high temperature environment. Can be detected.
The optical fiber sensor cable of the present invention fixes the fiber on the metal substrate over the longitudinal direction, thereby reducing the side pressure applied to the fiber due to the unevenness or expansion of the structure surface, suppressing an increase in fiber loss, The strain measuring instrument is no longer disturbed. When an insulating film itself, for example, a polyimide film is used as a base material, it is softer than metal and may be deformed by irregularities on the pipe surface. In that case, the fiber on the substrate is bent, or the influence of the side pressure due to the expansion of the pipe is very large, which increases the possibility of increasing the loss.
In addition, by applying a thermosetting heat-resistant adhesive as an adhesive to fix the fiber to the substrate, it is possible to achieve a complete effect in a line shape, and curing is completed in about 30 seconds to fix the length of 1 m. It is possible to make it.

本発明の光ファイバセンサケーブルは、センサ基材に対し、光ファイバ設置面と反対側の面に絶縁用フィルムを長手方向に渡って貼り付けることで、測定対象物とセンサ基材の材質が異なる場合でも異種金属接触によるガルバニック腐食を防ぐことが可能となる。測定対象物への固定には布設環境に見合った接着剤を使用して固定するため、その接着剤のみでも絶縁効果は得られるが、長手方向に渡って最小塗布圧を保証することができない。したがって、部分的に基材と測定対象物が接触してしまう可能性があり、ガルバニック腐食を完全に防ぐことは困難である。一方、本発明で用いる絶縁用フィルムは、長手方向でほぼ均一の厚さを有しており、絶縁用フィルムを予めセンサ基材上に配置することで、長手方向に渡って絶縁最小厚を確保可能となる。フィルムの厚さも目的に合わせて数十μmまで調整可能である。   In the optical fiber sensor cable of the present invention, the material of the measurement object and the sensor base material are different by pasting an insulating film across the longitudinal direction on the surface opposite to the optical fiber installation surface with respect to the sensor base material. Even in this case, it is possible to prevent galvanic corrosion due to contact with different metals. Since fixing to the measurement object is performed using an adhesive suitable for the installation environment, an insulating effect can be obtained only with the adhesive, but a minimum coating pressure cannot be guaranteed in the longitudinal direction. Therefore, there is a possibility that the substrate and the measurement object are partially in contact with each other, and it is difficult to completely prevent galvanic corrosion. On the other hand, the insulating film used in the present invention has a substantially uniform thickness in the longitudinal direction, and a minimum insulation thickness is ensured in the longitudinal direction by arranging the insulating film on the sensor substrate in advance. It becomes possible. The thickness of the film can also be adjusted to several tens of μm according to the purpose.

本発明の光ファイバセンサケーブルは、製造ラインにて、絶縁用フィルムをセンサ化と同時にセンサ基材に貼り付けることが可能となるので、実布設時においてフィルム貼りとセンサ貼りに費やしていた接着剤硬化時間が半分となり、工程工数を半分にすることが可能となる。
また、本発明の製造方法によれば、配管への布設(巻き)ピッチ、配管径、環境温度範囲によってプリテンションを決定し、ケーブル製造時に予めテンションを加えてケーブルを製造することで、断線することを防ぎ、目的とする耐久性(耐用年数)を付加させることが可能となる。
In the optical fiber sensor cable of the present invention, it is possible to attach an insulating film to a sensor base material at the same time as making a sensor on a production line, so that the adhesive spent on film attachment and sensor attachment at the time of actual installation The curing time is halved, and the number of process steps can be halved.
Further, according to the manufacturing method of the present invention, the pretension is determined by the laying (winding) pitch, the pipe diameter, and the environmental temperature range in the pipe, and the cable is manufactured by applying the tension in advance at the time of manufacturing the cable, thereby disconnecting This makes it possible to add the intended durability (lifetime).

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図3は、本発明の光ファイバセンサケーブルの一実施形態を示し、(a)は光ファイバセンサケーブル10の要部斜視図、(b)は横断面図である。図3中、符号10は光ファイバセンサケーブル、11は耐熱光ファイバ心線からなる歪検知用ファイバ、12は金属製テープからなるセンサ基材、13はポリイミドからなる耐熱性接着剤、14はポリイミドフィルムからなる絶縁用フィルムである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
3A and 3B show an embodiment of the optical fiber sensor cable of the present invention, in which FIG. 3A is a perspective view of a main part of the optical fiber sensor cable 10 and FIG. In FIG. 3, reference numeral 10 is an optical fiber sensor cable, 11 is a strain detection fiber made of a heat-resistant optical fiber core wire, 12 is a sensor substrate made of a metal tape, 13 is a heat-resistant adhesive made of polyimide, and 14 is polyimide. An insulating film made of a film.

本実施形態の光ファイバセンサケーブル10は、長尺のセンサ基材12と、該センサ基材12の一方の面上に長手方向に沿って耐熱性接着剤13により固定された歪検知用ファイバ心線11と、センサ基材12の前記一方の面と反対側の面に長手方向に沿って配置された絶縁用フィルム14とから構成されている。   The optical fiber sensor cable 10 according to the present embodiment includes a long sensor base 12 and a strain detection fiber core fixed on one surface of the sensor base 12 by a heat-resistant adhesive 13 along the longitudinal direction. It is comprised from the wire 11 and the film 14 for insulation arrange | positioned along the longitudinal direction in the surface on the opposite side to said one surface of the sensor base material 12. FIG.

前記センサ基材12としては、耐熱性に優れ、剛性の高い金属からなるテープ状基材、例えば、ステンレス鋼製のテープ状基材などが用いられる。   As the sensor substrate 12, a tape-shaped substrate made of a metal having excellent heat resistance and high rigidity, for example, a tape-shaped substrate made of stainless steel is used.

前記歪検知用ファイバ心線11としては、石英ガラス製の光ファイバ裸線を、ポリイミドなどの耐熱性樹脂からなる1層以上の耐熱被覆で覆った構造の光ファイバ心線が好適である。この種の心線を用いることで、高温雰囲気中で長期にわたり測定対象物に付設し得る光ファイバセンサケーブル10を得ることができる。この歪検知用ファイバ心線11は、1本に限らず、複数本を用いても良い。複数本のファイバを用いる場合、複数本の単心ファイバ或いはテープ心線を用いることができる。   As the strain detection fiber core 11, an optical fiber core having a structure in which a bare optical fiber made of quartz glass is covered with one or more layers of heat-resistant coating made of heat-resistant resin such as polyimide is preferable. By using this type of core wire, it is possible to obtain the optical fiber sensor cable 10 that can be attached to the measurement object for a long time in a high temperature atmosphere. The strain detection fiber core wire 11 is not limited to one, and a plurality of strain detection fiber core wires may be used. When using a plurality of fibers, a plurality of single-core fibers or tape cores can be used.

本実施形態では、耐熱性接着剤13としては、ポリイミドを使用している。また、絶縁用フィルム14にも、ポリイミドフィルムを使用している。本実施形態において、光ファイバセンサケーブル10を適用しようとしている布設環境温度範囲は、常温〜300℃を想定している。耐熱性接着剤13及び絶縁用フィルム14を構成しているポリイミドは、ガラス転移点が310℃であり、300℃では重量減少もほとんど見られず、また絶縁性も非常に高いため、前記布設環境温度でも十分な耐性を有している。もちろん、布設環境温度範囲で使用可能な材料であるならば、ポリイミドに限る必要はない。固定用の接着剤13に関しては、ポリイミド以外にも、熱硬化型の耐熱エポキシ、セラミック系等の耐熱接着剤が挙げられる。また、絶縁用フィルム14に関しては、ポリエーテルスルホンやポリアリレート(長期耐熱温度150℃)ポリエーテルイミド(長期耐熱温度170℃)、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトンや全芳香族ポリエステル(長期耐熱温度230〜240℃)等が挙げられる。   In the present embodiment, polyimide is used as the heat resistant adhesive 13. Also, a polyimide film is used for the insulating film 14. In this embodiment, the laying environment temperature range to which the optical fiber sensor cable 10 is to be applied is assumed to be room temperature to 300 ° C. Since the polyimide constituting the heat-resistant adhesive 13 and the insulating film 14 has a glass transition point of 310 ° C., almost no weight reduction is observed at 300 ° C., and the insulation property is very high. It has sufficient resistance even at temperature. Of course, the material need not be limited to polyimide as long as the material can be used in the temperature range of the installation environment. Regarding the fixing adhesive 13, in addition to polyimide, thermosetting heat-resistant epoxy, ceramic-based heat-resistant adhesives, and the like can be given. As for the insulating film 14, polyethersulfone, polyarylate (long-term heat-resistant temperature 150 ° C), polyetherimide (long-term heat-resistant temperature 170 ° C), polyamideimide, polyetheretherketone and wholly aromatic polyester (long-term heat-resistant temperature 230). ˜240 ° C.).

本実施形態の光ファイバセンサケーブル10は、配管などの測定対象物上に付設する場合、以下のように、3工程となり、従来の半分の工程で簡単に布設が完了する。
(1)配管への耐熱性接着剤塗布。
(2)本実施形態の光ファイバセンサケーブル10の貼り付け。
(3)接着剤の加熱硬化。
The optical fiber sensor cable 10 of the present embodiment has three steps as follows when it is attached on a measurement object such as a pipe, and the laying is easily completed in half of the conventional steps.
(1) Application of heat-resistant adhesive to piping.
(2) Affixing the optical fiber sensor cable 10 of the present embodiment.
(3) Heat curing of the adhesive.

また、布設に失敗した場合でも、図2に示す従来方式におけるフィルム貼り付けのような前工程がないため、余分な時間を要することなく付設が可能となる。   Further, even when the laying fails, since there is no pre-process such as affixing the film in the conventional method shown in FIG. 2, the laying can be performed without requiring extra time.

本実施形態の光ファイバセンサケーブル10は、前記の通り、簡単な付設作業によって、配管など構造物の所望の部位に付設され、該構造物に異常が発生した際には、変形に起因する歪によるブリルアン散乱光の周波数シフト量を計測することにより、歪量を正確に検知することが可能である。また、高分解能BOTDAによる計測により、5cm間隔のサンプリングで10cm距離分解能での計測が可能であり、且つ長手方向に渡って分布的な計測が実現できる。したがって、光ファイバセンサケーブル10を布設することで設備全体の一括監視が可能となり、測定ポイントごとにセンサを布設する必要が無い。   As described above, the optical fiber sensor cable 10 according to the present embodiment is attached to a desired part of a structure such as a pipe by a simple attachment work, and when an abnormality occurs in the structure, distortion caused by deformation is caused. By measuring the frequency shift amount of the Brillouin scattered light due to, it is possible to accurately detect the amount of distortion. In addition, measurement with high resolution BOTDA enables measurement with 10 cm distance resolution by sampling at intervals of 5 cm, and can realize distributed measurement in the longitudinal direction. Therefore, by laying the optical fiber sensor cable 10, it is possible to monitor the entire facility collectively, and there is no need to lay a sensor for each measurement point.

図4は、本発明に係る光ファイバセンサケーブルの製造方法の一例を説明するための構成図である。
本例では、長尺のセンサ基材12と、1本又は複数本の歪検知用ファイバ心線11と、絶縁用フィルム14とを順に揃え、予め必要となるテンションをかけながら樹脂液塗布部15に送り、該樹脂液塗布部15でポリイミド樹脂液を塗布し、次いで加熱炉16を通過させて該樹脂液を硬化させ、前述した図3に示す光ファイバセンサケーブル10を1工程で得ることを特徴としている。
FIG. 4 is a configuration diagram for explaining an example of a method for manufacturing an optical fiber sensor cable according to the present invention.
In this example, the long liquid sensor substrate 12, one or a plurality of strain detection fiber cores 11, and the insulating film 14 are arranged in order, and a resin liquid application unit 15 is applied while applying necessary tension in advance. And applying the polyimide resin solution at the resin solution application unit 15, and then passing through the heating furnace 16 to cure the resin solution, thereby obtaining the optical fiber sensor cable 10 shown in FIG. 3 in one step. It is a feature.

この光ファイバセンサケーブル10の製造方法によれば、配管への布設(巻き)ピッチ、配管径、環境温度範囲によってプリテンションを決定し、ケーブル製造時に予めテンションを加えてケーブルを製造することで、断線することを防ぎ、目的とする耐久性(耐用年数)を付加させることが可能となる。   According to the manufacturing method of the optical fiber sensor cable 10, by determining the pretension according to the laying (winding) pitch to the pipe, the pipe diameter, and the environmental temperature range, by pre-tensioning the cable when manufacturing the cable, It is possible to prevent disconnection and to add the intended durability (service life).

従来の光ファイバセンサケーブルの一例を示す要部斜視図である。It is a principal part perspective view which shows an example of the conventional optical fiber sensor cable. 従来の光ファイバセンサケーブルの付設方法を説明するための要部組み立て斜視図である。It is a principal part assembly perspective view for demonstrating the attachment method of the conventional optical fiber sensor cable. 本発明の光ファイバセンサケーブルの一実施形態を示し、(a)は要部斜視図、(b)は横断面図である。An embodiment of the optical fiber sensor cable of the present invention is shown, (a) is a perspective view of the main part, and (b) is a cross-sectional view. 本発明の光ファイバセンサケーブルの製造方法の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the manufacturing method of the optical fiber sensor cable of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…光ファイバセンサケーブル、11…歪検知用ファイバ心線、12…センサ基材、13…耐熱性接着剤、14…絶縁用フィルム、15…樹脂液塗布部、16…加熱炉、17…引取ローラ、18…巻取ローラ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Optical fiber sensor cable, 11 ... Strain detection fiber core wire, 12 ... Sensor base material, 13 ... Heat-resistant adhesive, 14 ... Insulating film, 15 ... Resin liquid application part, 16 ... Heating furnace, 17 ... Take-off Roller, 18 ... take-up roller.

Claims (3)

長尺のセンサ基材と、該センサ基材の一方の面上に長手方向に沿って固定された少なくとも1本の歪検知用ファイバと、センサ基材の前記一方の面と反対側の面に長手方向に沿って配置された絶縁用フィルムとを有することを特徴とする光ファイバセンサケーブル。   An elongated sensor substrate, at least one strain detection fiber fixed along the longitudinal direction on one surface of the sensor substrate, and a surface opposite to the one surface of the sensor substrate; An optical fiber sensor cable comprising an insulating film disposed along a longitudinal direction. 前記絶縁用フィルム幅が、前記センサ基材の幅と同じかそれ以上であることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバセンサケーブル。   The optical fiber sensor cable according to claim 1, wherein the insulating film width is equal to or greater than the width of the sensor substrate. 長尺のセンサ基材と、少なくとも1本の歪検知用ファイバと、絶縁用フィルムとを順に揃え、予め必要となるテンションをかけながら硬化性樹脂液塗布部に送り、該硬化性樹脂液塗布部で硬化性樹脂液を塗布し、該樹脂液を硬化させて請求項1又は2に記載の光ファイバセンサケーブルを1工程で得ることを特徴とする光ファイバセンサケーブルの製造方法。   A long sensor substrate, at least one strain detection fiber, and an insulating film are arranged in order, and are sent to the curable resin liquid application part while applying necessary tension in advance, and the curable resin liquid application part 3. A method for producing an optical fiber sensor cable, comprising: applying a curable resin liquid and curing the resin liquid to obtain the optical fiber sensor cable according to claim 1 or 2 in one step.
JP2007161301A 2007-06-19 2007-06-19 Optical fiber sensor cable and manufacturing method therefor Withdrawn JP2009002676A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007161301A JP2009002676A (en) 2007-06-19 2007-06-19 Optical fiber sensor cable and manufacturing method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007161301A JP2009002676A (en) 2007-06-19 2007-06-19 Optical fiber sensor cable and manufacturing method therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009002676A true JP2009002676A (en) 2009-01-08

Family

ID=40319239

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007161301A Withdrawn JP2009002676A (en) 2007-06-19 2007-06-19 Optical fiber sensor cable and manufacturing method therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009002676A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013104700A (en) * 2011-11-11 2013-05-30 Japan Atomic Energy Agency Optical fiber sensor and measurement method using the same
WO2015044998A1 (en) * 2013-09-24 2015-04-02 富士通株式会社 Optical fiber cord and abnormality detection system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013104700A (en) * 2011-11-11 2013-05-30 Japan Atomic Energy Agency Optical fiber sensor and measurement method using the same
WO2015044998A1 (en) * 2013-09-24 2015-04-02 富士通株式会社 Optical fiber cord and abnormality detection system
JPWO2015044998A1 (en) * 2013-09-24 2017-03-02 富士通株式会社 Optical fiber cord and anomaly detection system
US10422751B2 (en) 2013-09-24 2019-09-24 Fujitsu Limited Optical fiber cord and abnormality detection system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6079875A (en) Apparatus for measuring the temperature of an object with a temperature sensor and method of making the temperature sensor
JP2007225785A (en) Tape shaped optical fiber cable
WO2015032364A1 (en) Long gauge length carbon fiber strain sensing device and testing method therefor
US20110280529A1 (en) Logging cable
JP5012032B2 (en) Temperature measuring method and optical fiber sensor
EP2990756B1 (en) Strain sensor and strain sensor installation method
JP5184876B2 (en) Optical fiber sensor and strain and temperature measurement method using optical fiber sensor
CN201488836U (en) Sensing optical cable for detecting strain and temperature
JP2009002676A (en) Optical fiber sensor cable and manufacturing method therefor
RU2652534C1 (en) Control means for a high-temperature and high pressure device
WO2021193472A1 (en) Optical fiber-incorporating sheet, optical fiber installation method, and affixing device
JP2007132746A (en) Optical fiber sensor and distortion/temperature observation system
JP2002081061A (en) Load control method for ground anchor
JP2009300378A (en) Heat pipe buried-panel and method of manufacturing the same
JP2008191076A (en) Corrosion monitoring device
JP2008014641A (en) Optical fiber sensor, and distortion measuring method using the same
JP2005134199A (en) Fiber type sensor and sensing system using it
Freitas et al. Influence of adhesive on optical fiber-based strain measurements on printed circuit boards
KR20120010295A (en) A structure of FBG sensor fixing on one body material
JP2006047154A (en) Fiber-optic temperature sensor and its manufacturing method
CN113310424B (en) Fixed-point optical fiber strain sensor and using method thereof
JP2007121155A (en) Device and method for detecting abnormality
CN103376066A (en) Method for installing distributed sensing optical fibers used for monitoring strain of wood structure
US10401573B2 (en) Affixing fiber optic sensing element to an apparatus
JP2002048516A (en) Optical fiber sensor, and execution method therefor

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20100907