JP2009103496A - Fiber optic sensor cable - Google Patents

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Daiki Takeda
大樹 竹田
Takeshi Shimomichi
毅 下道
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fiber optic sensor cable which distributes local strain/stress such as cracks and allows sensing. <P>SOLUTION: The fiber optic sensor cable 10 is formed by tightly integrally covering at least one strain detection optical fiber 11, a loose tube 14 which accommodates at least one temperature compensation optical fiber 12, and at least a pair of tensile strength bodies 15. The strain detection optical fiber 11 is covered with a low hardness layer 17 with a Shore A hardness of less than 90. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、建築物、橋梁、トンネル等のコンクリート構造物、モルタル構造物、河川の堤防、山岳の斜面等の土壌に埋め込んで使用される光ファイバセンサケーブルに関する。   The present invention relates to an optical fiber sensor cable used by being embedded in soil such as a concrete structure such as a building, a bridge, or a tunnel, a mortar structure, a river bank, a mountain slope, or the like.

近年、建築物、橋梁、トンネル等のコンクリート構造物、モルタル構造物、河川の堤防、山岳の斜面等の土壌に、光ファイバケーブルを、直線的に、あるいはループ状に埋設し、BOTDA等を用いて光ファイバに光を伝播させることにより、各構造物の歪みをオンラインで測定する方法が開発されている。   In recent years, fiber optic cables have been embedded in soil such as concrete structures such as buildings, bridges and tunnels, mortar structures, river embankments, mountain slopes, etc., in a straight line or in a loop, and BOTDA is used. A method has been developed for measuring the strain of each structure online by propagating light through the optical fiber.

例えば特許文献1には、歪検出用光ファイバと温度補償光ファイバを備える光ファイバセンサケーブルが記載されている。
また、特許文献2には、被覆層に凹凸を付けた光ファイバセンサケーブルが記載されており、これにより、歪対象物との密着向上を図り、より正確な歪測定が可能になることが開示されている。
特開2001−304822号公報 特開2002−023030号公報
For example, Patent Literature 1 describes an optical fiber sensor cable including a strain detection optical fiber and a temperature compensation optical fiber.
Further, Patent Document 2 discloses an optical fiber sensor cable having a coating layer with unevenness, and thereby it is disclosed that the adhesion with a strained object can be improved and more accurate strain measurement can be performed. Has been.
JP 2001-304822 A JP 2002-023030 A

従来の光ファイバセンサケーブルの構造の一例を図5(a)に示す。この光ファイバセンサケーブル20は、歪検出用光ファイバ21と、温度補償用光ファイバ22を抗張力繊維23中に収納するルースチューブ24と、1対の抗張力体25,25とが、シース樹脂層26により、タイトに一括被覆されてなり、モルタル等の構造物中に埋め込み、構造物の歪やクラックの発生を監視する。クラックCが発生したときには、図5(b)に示すように、埋め込んだ光ファイバセンサケーブル20のクラック発生部には局所的な伸び歪(図5(b)中、白抜きの矢印にて模式的に示す。)が加わるため、その箇所を検出できる。   An example of the structure of a conventional optical fiber sensor cable is shown in FIG. In this optical fiber sensor cable 20, a strain detection optical fiber 21, a loose tube 24 that houses a temperature compensation optical fiber 22 in a tensile strength fiber 23, and a pair of tensile strength members 25, 25 include a sheath resin layer 26. Thus, the film is tightly covered in a lump, embedded in a structure such as mortar, and the occurrence of distortion and cracks in the structure is monitored. When the crack C occurs, as shown in FIG. 5B, the crack generation portion of the embedded optical fiber sensor cable 20 has a local elongation strain (indicated by a white arrow in FIG. 5B). The location can be detected.

しかしながら、歪検出用光ファイバ21に局所的に光ファイバの破断伸び以上の歪がかかったり、大きな伸び歪が印加されたまま長時間置かれたりすると、光ファイバが破断して、センサとして機能しなくなる問題が生じた。   However, if the strain detection optical fiber 21 is locally strained more than the elongation at break of the optical fiber or is left for a long time with a large elongation strain applied, the optical fiber breaks and functions as a sensor. The problem of disappearing occurred.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、クラック等の局所歪応力を分散させ、かつセンシングを可能とする光ファイバセンサケーブルを提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the optical fiber sensor cable which disperse | distributes local distortion stress, such as a crack, and enables sensing.

前記課題を解決するため、本発明は、少なくとも1本の歪検出用光ファイバと、少なくとも1本の温度補償用光ファイバを収納するルースチューブと、少なくとも1対の抗張力体とが、タイトに一括被覆されてなる光ファイバセンサケーブルであって、前記歪検出用光ファイバの周囲がショアA硬度90未満の低硬度層で被覆されてい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 solve the above-described problems, the present invention provides a tightly integrated package of at least one strain detection optical fiber, a loose tube that houses at least one temperature compensation optical fiber, and at least one pair of strength members. An optical fiber sensor cable is provided, wherein the strain detection optical fiber is covered with a low hardness layer having a Shore A hardness of less than 90.

本発明の光ファイバセンサケーブルによれば、歪検出用光ファイバの周囲に低硬度層を設けることで、クラック発生時の応力を分散し、歪検出用光ファイバへの歪印加量を低減することができる。   According to the optical fiber sensor cable of the present invention, by providing a low hardness layer around the strain detection optical fiber, it is possible to disperse the stress at the time of crack occurrence and reduce the amount of strain applied to the strain detection optical fiber. Can do.

以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図1に示すように、本形態例の光ファイバセンサケーブル10は、少なくとも1本の歪検出用光ファイバ11と、少なくとも1本の温度補償用光ファイバ12を収納するルースチューブ14と、少なくとも1対の抗張力体15,15とが、タイトに一括被覆され、さらに、歪検出用光ファイバ11の周囲がショアA硬度90未満の低硬度層17で被覆されているものである。
The present invention will be described below with reference to the drawings based on the best mode.
As shown in FIG. 1, the optical fiber sensor cable 10 of this embodiment includes at least one strain detection optical fiber 11, a loose tube 14 that houses at least one temperature compensation optical fiber 12, and at least one. The pair of tensile strength members 15 and 15 are tightly covered together, and the periphery of the strain detection optical fiber 11 is covered with a low hardness layer 17 having a Shore A hardness of less than 90.

歪検出用光ファイバ11は、光ファイバに歪が加わった際のレイリー散乱光やブリルアン散乱光の変化をOTDR(Optical Time Domain Reflectometry)やBOTDA(Brillouin Optical Time Domain Analysis)などを用いて測定することにより、コンクリート構造物、モルタル構造物、土壌などの対象物に生じた歪を検出するためのものであり、対象物に歪が生じたときに、その歪みが歪検出用光ファイバ11に印加される。   The strain detection optical fiber 11 uses OTDR (Optical Time Domain Reflectometry), BOTDA (Brillouin Optical Time Domain Analysis), or the like to measure changes in Rayleigh scattered light and Brillouin scattered light when strain is applied to the optical fiber. Therefore, when a distortion occurs in an object such as a concrete structure, a mortar structure, or soil, the distortion is applied to the strain detection optical fiber 11 when the distortion occurs in the object. The

温度補償用光ファイバ12は、ルースチューブ14内に、抗張力繊維13とともにルースに収納されている。これにより、温度変化によらないケーブル(シース等)の伸縮やクラック等があっても、温度補償用光ファイバ12に外力等の影響を受けにくく、より確実な温度補償が可能になる。歪検出用光ファイバ11と温度補償用光ファイバ12を同一の光ファイバセンサケーブルに設けることで、一括して歪みおよび温度のデータを得ることができ、温度補償された正確な歪検出を行うことができる。   The temperature compensating optical fiber 12 is housed in the loose tube 14 together with the tensile fiber 13 in a loose manner. As a result, even if the cable (sheath or the like) does not depend on the temperature change, the temperature compensating optical fiber 12 is hardly affected by an external force or the like, and more reliable temperature compensation is possible. By providing the strain detection optical fiber 11 and the temperature compensation optical fiber 12 in the same optical fiber sensor cable, it is possible to obtain strain and temperature data collectively, and to perform accurate strain compensation with temperature compensation. Can do.

本実施形態において、歪検出用光ファイバ11及び温度補償用光ファイバ12は、その材質、コア径、クラッド径、被覆の構造などに関して、特に限定されず、適宜選択して使用することができる。特に、強度や安定性に優れ、かつ良好な伝送特性が得られることから、石英ガラス系光ファイバに1層以上の被覆を施した光ファイバ素線や光ファイバ心線などを用いることが好ましい。歪検出用光ファイバ11及び温度補償用光ファイバ12の本数は、1本に限定されることなく、それぞれ1本または複数本を設けた構成とすることができる。   In the present embodiment, the strain detecting optical fiber 11 and the temperature compensating optical fiber 12 are not particularly limited with respect to the material, core diameter, cladding diameter, coating structure, and the like, and can be appropriately selected and used. In particular, it is preferable to use an optical fiber, an optical fiber core, or the like in which a silica glass optical fiber is coated with one or more layers because it is excellent in strength and stability and has good transmission characteristics. The number of the strain detection optical fibers 11 and the temperature compensation optical fibers 12 is not limited to one, and one or a plurality of them can be provided.

本実施形態における抗張力繊維13は、温度補償用光ファイバ12に縦添えされ、温度補償用光ファイバ12をルースに支持する。このように、温度補償用光ファイバ12を中空構造のルースチューブ14内に収納することで、正確な温度補償が可能になる。さらに、温度補償に関しても、図1(a)に示すように、温度補償用光ファイバ12をルースに収納するルースチューブ14の周囲が低硬度層17で被覆されることが望ましい。   The tensile strength fiber 13 in the present embodiment is vertically attached to the temperature compensating optical fiber 12, and supports the temperature compensating optical fiber 12 loosely. Thus, by storing the temperature compensating optical fiber 12 in the hollow tube 14 having a hollow structure, accurate temperature compensation becomes possible. Further, regarding temperature compensation, as shown in FIG. 1A, it is desirable that the periphery of the loose tube 14 that houses the temperature compensating optical fiber 12 in the loose is covered with a low hardness layer 17.

抗張力繊維13としては、特に限定されるものではないが、例えば、アラミド繊維(芳香族ポリアミド繊維)等の高強度繊維強化プラスチック(FRP)が挙げられる。温度補償用光ファイバ12及び抗張力繊維13をルースチューブ14内にルースに収納することで、温度補償用光ファイバコードを構成してもよく、この場合、ルースチューブ14は温度補償用光ファイバコードの被覆として、温度補償用光ファイバ12及び抗張力繊維13を一体化する。   Although it does not specifically limit as the tensile strength fiber 13, For example, high strength fiber reinforced plastics (FRP), such as an aramid fiber (aromatic polyamide fiber), is mentioned. The temperature compensating optical fiber 12 and the tensile strength fiber 13 may be loosely accommodated in the loose tube 14 to constitute a temperature compensating optical fiber cord. In this case, the loose tube 14 is formed of the temperature compensating optical fiber cord. As the coating, the temperature compensating optical fiber 12 and the tensile fiber 13 are integrated.

また、ケーブルの抗張力体15として、鋼線などの金属線などのテンションメンバが設けられる。テンションメンバは、金属線に限られず、アラミド繊維(芳香族ポリアミド繊維)等の高強度繊維強化プラスチック(FRP)などを用いることもできる。抗張力体15は、少なくとも1対(2本)が設けられる。例えば図1(a)や図2に示すように、断面円形のケーブルであれば、その直径方向両側に1本ずつで1対とする態様、図3に示すように、断面矩形のケーブルであれば、その長辺方向両側に1本ずつで1対とする態様が例示できる。また、2対以上の抗張力体15を設けることもできる。   Further, a tension member such as a metal wire such as a steel wire is provided as the strength member 15 of the cable. The tension member is not limited to a metal wire, and high strength fiber reinforced plastic (FRP) such as aramid fiber (aromatic polyamide fiber) can also be used. The tensile body 15 is provided with at least one pair (two). For example, as shown in FIG. 1 (a) and FIG. 2, if the cable has a circular cross section, it may be a pair with one pair on the both sides in the diameter direction, or a cable with a rectangular cross section as shown in FIG. For example, a mode in which one pair is formed on each side of the long side direction can be exemplified. Also, two or more pairs of strength members 15 can be provided.

光ファイバセンサケーブル10の一括被覆に用いられるシース樹脂は、コンクリートやモルタルの強アルカリに対抗するために、耐アルカリ性を有することが望ましい。また、土砂やそれに含まれる水分の浸透を防ぐために、耐水特性を有することが望ましい。このような樹脂としては、ポリエチレン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)系樹脂、ポリ塩化ビニル(PVC)系樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)系樹脂、また、これらの材料を組み込んだエラストマー材料が挙げられる。シース用の樹脂は、シースの押出成形時に、凹凸の形成が実現しやすいように、樹脂の流動性が小さすぎず、かつ、ケーブル形状が維持しやすいように、樹脂の流動性が大きすぎないことが好ましく、メルトフローレート(MFR)で0.2〜20g/10minの範囲にあることが好ましい。   It is desirable that the sheath resin used for batch coating of the optical fiber sensor cable 10 has alkali resistance in order to resist strong alkali of concrete or mortar. Moreover, in order to prevent permeation of earth and sand and moisture contained therein, it is desirable to have water resistance. Examples of such resins include polyethylene resins, fluorine resins, polyolefin resins, polystyrene resins, polypropylene resins, polyurethane resins, polyamide resins, polyethylene terephthalate (PET) resins, polyvinyl chloride (PVC) resins. Resins, acrylonitrile butadiene styrene (ABS) resins, and elastomer materials incorporating these materials. The resin for the sheath is not too low in fluidity of the resin so that the formation of irregularities can be easily realized at the time of extrusion of the sheath, and is not too high so that the cable shape can be easily maintained. The melt flow rate (MFR) is preferably in the range of 0.2 to 20 g / 10 min.

図1に示す光ファイバセンサケーブル10においては、光ファイバ及び抗張力体を一括被覆するシースが、ショアA硬度90未満の低硬度層17と、その周囲を被覆する保護層16との2層からなる。低硬度層17は、ポリウレタン、ポリウレタンエラストマー、ポリオレフィンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ゴム系樹脂、オレフィン系樹脂などが挙げられ、これらの中からショアA硬度90未満のものを選択して用いることができる。本形態例では、低硬度層が1層被覆されているが、特にこれに限られるものではなく、低硬度層を2層以上被覆することもできる。   In the optical fiber sensor cable 10 shown in FIG. 1, the sheath that collectively covers the optical fiber and the tensile body is composed of two layers of a low hardness layer 17 having a Shore A hardness of less than 90 and a protective layer 16 that covers the periphery thereof. . Examples of the low hardness layer 17 include polyurethane, polyurethane elastomer, polyolefin elastomer, polyester elastomer, rubber resin, olefin resin, and the like, and those having a Shore A hardness of less than 90 can be selected and used. In this embodiment, one low hardness layer is coated, but the present invention is not particularly limited to this, and two or more low hardness layers can be coated.

保護層16は、耐アルカリ性、耐紫外線性、耐水性等を付与するため、ケーブルの外周に設けられている。このような光ファイバセンサケーブル10は、例えば、歪検出用光ファイバ11と、温度補償用光ファイバ12をルースチューブ14中に収納した温度補償用光ファイバコードと、抗張力体15とを、長手方向を揃えて並列させ、これらの周囲に低硬度層17を押出成形して一括被覆し、さらにその周囲に保護層16を形成する方法によって製造することができる。   The protective layer 16 is provided on the outer periphery of the cable in order to impart alkali resistance, ultraviolet resistance, water resistance, and the like. Such an optical fiber sensor cable 10 includes, for example, a strain detecting optical fiber 11, a temperature compensating optical fiber cord in which the temperature compensating optical fiber 12 is housed in a loose tube 14, and a tensile body 15 in the longitudinal direction. Can be manufactured by a method in which the low-hardness layer 17 is extrusion-molded around these and collectively covered, and the protective layer 16 is formed around the low-hardness layer 17.

本形態例の光ファイバセンサケーブル10は、モルタル等の構造物中に埋め込み、構造物の歪やクラックの発生を監視するために用いることができる。クラックCが発生したときには、図1(b)に示すように、埋め込んだ光ファイバセンサケーブル20のクラック発生部には局所的な伸び歪(図1(b)中、白抜きの矢印にて模式的に示す。)が加わるため、その箇所を検出できる。   The optical fiber sensor cable 10 of this embodiment can be embedded in a structure such as mortar and used to monitor the occurrence of distortion or cracks in the structure. When the crack C occurs, as shown in FIG. 1B, the crack generation portion of the embedded optical fiber sensor cable 20 has a local elongation strain (indicated by a white arrow in FIG. 1B). The location can be detected.

さらに本形態例の光ファイバセンサケーブル10によれば、歪検出用光ファイバ11の周囲に低硬度層17が設けられているので、ケーブル周囲の構造物中にクラック等が発生したとき、それによる応力は、低硬度層17を伝ってから歪検出用光ファイバ11に印加されることになる。図1(b)に模式的に示すように、クラック発生時の応力を分散し、歪検出用光ファイバ11に印加される伸び歪を低減することができるので、歪検出用光ファイバ11の破断や損傷等を防止し、センサとして機能する寿命を延長することができる。   Furthermore, according to the optical fiber sensor cable 10 of the present embodiment, since the low hardness layer 17 is provided around the strain detecting optical fiber 11, when a crack or the like occurs in the structure around the cable, The stress is applied to the strain detecting optical fiber 11 after passing through the low hardness layer 17. As schematically shown in FIG. 1B, the stress at the time of crack generation can be dispersed and the elongation strain applied to the strain detection optical fiber 11 can be reduced, so that the strain detection optical fiber 11 is broken. And the like can be prevented, and the life of the sensor can be extended.

また、低硬度層17のショアA硬度、材質、厚さ等を調整することにより、ケーブル周囲に発生した歪の大きさと、歪検出用光ファイバ11に印加される歪印加量の比を変えることができる。これにより、所定以上の歪印加量を検出する歪検出センサにおいて、ケーブル周囲に発生した歪を低硬度層17で低減した歪印加量に応じた歪の検出を行うことができるので、歪検出レベルのコントロールが可能になる。例えば、低硬度層17による歪の低減率が大きい場合には、歪を検出する下限しきい値をより大きくすることができ、そのしきい値未満の歪の検出を抑制することができる。   Further, by adjusting the Shore A hardness, material, thickness, etc. of the low hardness layer 17, the ratio of the magnitude of strain generated around the cable and the amount of strain applied to the strain detecting optical fiber 11 can be changed. Can do. As a result, in the strain detection sensor that detects a strain application amount that is greater than or equal to a predetermined value, it is possible to detect the strain according to the strain application amount that is obtained by reducing the strain generated around the cable with the low hardness layer 17. Can be controlled. For example, when the strain reduction rate by the low-hardness layer 17 is large, the lower limit threshold value for detecting strain can be increased, and detection of strain less than the threshold value can be suppressed.

以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。   As mentioned above, although this invention has been demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to the above-mentioned example, Various modifications are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.

例えば図2に示す光ファイバセンサケーブル10Aにおいては、低硬度層17が歪検出用光ファイバ11単体を被覆するように設けられ、歪検出用光ファイバ11を被覆した低硬度層17と、温度補償用光ファイバ12を収納したルースチューブ14と、抗張力体15とが、保護層16により一括被覆されている。この形態例によっても、図1に示す光ファイバセンサケーブル10と同様の効果が得られると考えられる。本形態例では、歪検出用光ファイバ11の周囲に低硬度層を1層被覆しているが、特にこれに限られるものではなく、低硬度層を2層以上被覆することもできる。   For example, in the optical fiber sensor cable 10A shown in FIG. 2, the low hardness layer 17 is provided so as to cover the strain detection optical fiber 11 alone, and the low hardness layer 17 that covers the strain detection optical fiber 11 and the temperature compensation are provided. The loose tube 14 in which the optical fiber 12 is housed and the strength member 15 are collectively covered with the protective layer 16. It is considered that the same effect as that of the optical fiber sensor cable 10 shown in FIG. In the present embodiment, one low-hardness layer is coated around the strain detection optical fiber 11, but the present invention is not limited to this, and two or more low-hardness layers can be covered.

また、ケーブル構造は図1、図2のように丸型に限られるものではなく、図3に示す光ファイバセンサケーブル10Bのように、角型(断面矩形状)その他の断面形状を有するケーブルに適用することも可能である。   The cable structure is not limited to the round shape as shown in FIGS. 1 and 2, but is a cable having a square shape (rectangular cross-section) or other cross-sectional shapes such as the optical fiber sensor cable 10B shown in FIG. It is also possible to apply.

以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. In addition, this invention is not limited only to these Examples.

図1(a)に示すように、歪検出用光ファイバ11と、ルースチューブ14の内部に温度補償用光ファイバ12及びアラミド繊維13をルースに収納してなる温度補償用光ファイバコードと、2本の抗張力体15,15とを並列に配置し、その上にショアA硬度が90未満の樹脂を被覆してφ3.5mmとし、さらにその上に保護層(耐アルカリ、耐紫外線、耐水等)としてショアD硬度が50のポリエチレン(以下「ショアD50のポリエチレン」と略記する。)を被覆して、φ4.0mmの光ファイバセンサケーブルを製造した。   As shown in FIG. 1 (a), a strain detecting optical fiber 11, a temperature compensating optical fiber cord in which a temperature compensating optical fiber 12 and an aramid fiber 13 are housed loosely inside a loose tube 14, and 2 Tensile strength members 15 and 15 are arranged in parallel, and a resin having a Shore A hardness of less than 90 is coated thereon to have a diameter of 3.5 mm, and a protective layer (alkali resistance, ultraviolet resistance, water resistance, etc.) is further formed thereon. An optical fiber sensor cable having a diameter of 4.0 mm was manufactured by coating polyethylene having a Shore D hardness of 50 (hereinafter abbreviated as “Polyethylene of Shore D50”).

(例1)
例1においては、歪検出用光ファイバ11としてφ0.25mmの光ファイバ心線を、温度補償用光ファイバコードとしてφ1.5mmの光ファイバコードを、抗張力体としてφ0.4mm鋼線を用い、その上にショアA硬度が30のポリスチレンエラストマーを被覆することにより外径φ3.5mmとし、さらに保護層としてショアD50のポリエチレンを被覆することによりケーブル外径としてφ4.0mmとした。
(Example 1)
In Example 1, an optical fiber core of φ0.25 mm is used as the strain detection optical fiber 11, an optical fiber cord of φ1.5 mm is used as the temperature compensating optical fiber cord, and a φ0.4 mm steel wire is used as the tensile body. The outer diameter was φ3.5 mm by coating a polystyrene elastomer having a Shore A hardness of 30 on the top, and the outer diameter of the cable was set to φ4.0 mm by coating Shore D50 polyethylene as a protective layer.

(例2)
例2においては、歪検出用光ファイバ11としてφ0.25mmの光ファイバ心線を、温度補償用光ファイバコードとしてφ1.5mmの光ファイバコードを、抗張力体としてφ0.4mm鋼線を用い、その上にショアA硬度が60のポリスチレンエラストマーを被覆することにより外径φ3.5mmとし、さらに保護層としてショアD50のポリエチレンを被覆することによりケーブル外径としてφ4.0mmとした。
(Example 2)
In Example 2, an optical fiber core of φ0.25 mm is used as the strain detection optical fiber 11, an optical fiber cord of φ1.5 mm is used as the temperature compensation optical fiber cord, and a φ0.4 mm steel wire is used as the tensile body. The outer diameter was 3.5 mm by coating a polystyrene elastomer having a Shore A hardness of 60 on the top, and the outer diameter of the cable was set to 4.0 mm by covering with polyethylene of Shore D50 as a protective layer.

(例3)
例3においては、歪検出用光ファイバ11としてφ0.25mmの光ファイバ心線を、温度補償用光ファイバコードとしてφ1.5mmの光ファイバコードを、抗張力体としてφ0.4mm鋼線を用い、その上にショアA硬度が90のポリスチレンエラストマーを被覆することにより外径φ3.5mmとし、さらに保護層としてショアD50のポリエチレンを被覆することによりケーブル外径としてφ4.0mmとした。
(Example 3)
In Example 3, a φ0.25 mm optical fiber core wire is used as the strain detection optical fiber 11, a φ1.5 mm optical fiber cord is used as the temperature compensation optical fiber cord, and a φ0.4 mm steel wire is used as the tensile body. The outer diameter was 3.5 mm by covering with a polystyrene elastomer having a Shore A hardness of 90, and the outer diameter of the cable was 4.0 mm by covering with polyethylene of Shore D50 as a protective layer.

(例4)
例4においては、歪検出用光ファイバ11としてφ0.25mmの光ファイバ心線を、温度補償用光ファイバコードとしてφ1.5mmの光ファイバコードを、抗張力体としてφ0.4mm鋼線を用い、その上にショアD50のポリエチレンを被覆することによりケーブル外径としてφ4.0mmとした。
(Example 4)
In Example 4, an optical fiber core of φ0.25 mm is used as the strain detection optical fiber 11, an optical fiber cord of φ1.5 mm is used as the temperature compensation optical fiber cord, and a φ0.4 mm steel wire is used as the tensile body. The outer diameter of the cable was set to φ4.0 mm by covering with Shore D50 polyethylene.

上記4種の光ファイバセンサケーブルを作製し、各ケーブルをモルタル中へ埋め込み、クラック発生時の歪検出感度について比較した。   The above four types of optical fiber sensor cables were prepared, and each cable was embedded in mortar, and the strain detection sensitivity at the time of crack occurrence was compared.

例1〜4の光ファイバセンサケーブルをモルタル中に埋め込み、1.5mmのクラックを発生させ、ケーブル内の歪検出用光ファイバに印加される歪についてBOTDAを用いて測定を行った。この測定結果を図4に示す。   The optical fiber sensor cables of Examples 1 to 4 were embedded in mortar to generate a crack of 1.5 mm, and the strain applied to the strain detection optical fiber in the cable was measured using BOTDA. The measurement results are shown in FIG.

図4のグラフに示すように、歪検出用光ファイバの周囲の硬さがショアA硬度30である例1では歪ピーク値が約2000μStrain、ショアA硬度60である例2では歪ピーク値が約3500μStrain、ショアA硬度90である例3では歪ピーク値が約5000μStrain、ショアD硬度50である例4では歪ピーク値が約7500μStrainであった。
すなわち、ショア硬度の低下に伴い、クラック発生箇所における歪検出用光ファイバの歪ピーク値が低減する。つまり、歪検出用光ファイバの周囲のショア硬度によって、光ファイバへの歪印加量をコントロールすることが可能になった。
As shown in the graph of FIG. 4, in Example 1 in which the hardness around the strain detection optical fiber is Shore A hardness 30, the strain peak value is about 2000 μStrain, and in Example 2 where the Shore A hardness is 60, the strain peak value is about In Example 3 with 3500 μStrain and Shore A hardness 90, the strain peak value was about 5000 μStrain, and in Example 4 with Shore D hardness 50, the strain peak value was about 7500 μStrain.
That is, as the Shore hardness decreases, the strain peak value of the strain detecting optical fiber at the crack occurrence site decreases. In other words, the amount of strain applied to the optical fiber can be controlled by the Shore hardness around the strain detecting optical fiber.

さらに、例1〜4の各光ファイバセンサケーブルについて、伝送損失特性を測定した。その結果を表1に示す。   Further, transmission loss characteristics were measured for each of the optical fiber sensor cables of Examples 1 to 4. The results are shown in Table 1.

Figure 2009103496
Figure 2009103496

表1に示すように、歪検出用光ファイバの周囲にショアA硬度が90未満の低硬度層を設けた場合(例1,2)であっても、従来構造(例4)と比べて遜色のない伝送ロスを示し、いずれも良好な結果であった。   As shown in Table 1, even when a low hardness layer having a Shore A hardness of less than 90 is provided around the strain detection optical fiber (Examples 1 and 2), it is inferior to the conventional structure (Example 4). No transmission loss was observed, and all were good results.

本発明の光ファイバセンサケーブルは、建築物、橋梁、トンネル等のコンクリート構造物、モルタル構造物、河川の堤防、山岳の斜面等の土壌における歪みセンシング用として、好適に利用することができる。   The optical fiber sensor cable of the present invention can be suitably used for strain sensing in soil such as concrete structures such as buildings, bridges, and tunnels, mortar structures, river dikes, and mountain slopes.

本発明の光ファイバセンサケーブルの一形態例において(a)構造を表す横断面図、および(b)作用を説明する部分縦断面図である。It is the cross-sectional view showing the structure in (a) structure in one example of the optical fiber sensor cable of the present invention, and (b) a partial vertical cross-sectional view for explaining the operation. 本発明の光ファイバセンサケーブルの第2の形態例を表す横断面図である。It is a cross-sectional view showing the 2nd example of an optical fiber sensor cable of the present invention. 本発明の光ファイバセンサケーブルの第3の形態例を表す横断面図である。It is a cross-sectional view showing the 3rd example of an optical fiber sensor cable of the present invention. 試験例におけるクラック発生部歪を表すグラフである。It is a graph showing the crack generation | occurrence | production part distortion in a test example. 従来の光ファイバセンサケーブルの一例を表す横断面図である。It is a cross-sectional view showing an example of a conventional optical fiber sensor cable.

符号の説明Explanation of symbols

C…クラック、10,10A,10B…光ファイバセンサケーブル、11…歪検出用光ファイバ、12…温度補償用光ファイバ、13…抗張力繊維、14…ルースチューブ、15…抗張力体、16…保護層(シース)、17…低硬度層。 C: Crack, 10, 10A, 10B: Optical fiber sensor cable, 11: Strain detection optical fiber, 12: Temperature compensation optical fiber, 13: Tensile fiber, 14: Loose tube, 15: Tensile body, 16 ... Protective layer (Sheath), 17 ... low hardness layer.

Claims (1)

少なくとも1本の歪検出用光ファイバと、少なくとも1本の温度補償用光ファイバを収納するルースチューブと、少なくとも1対の抗張力体とが、タイトに一括被覆されてなる光ファイバセンサケーブルであって、前記歪検出用光ファイバの周囲がショアA硬度90未満の低硬度層で被覆されていることを特徴とする光ファイバセンサケーブル。   An optical fiber sensor cable in which at least one strain detecting optical fiber, a loose tube containing at least one temperature compensating optical fiber, and at least one pair of strength members are collectively covered with tight. An optical fiber sensor cable, wherein the strain detecting optical fiber is covered with a low hardness layer having a Shore A hardness of less than 90.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018159927A (en) * 2017-03-23 2018-10-11 オーエフエス ファイテル,エルエルシー Flat profile optical fiber cable for distributed sensing applications
JP2018189566A (en) * 2017-05-10 2018-11-29 古河電気工業株式会社 Optical fiber sensor cable

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