JP2009109464A

JP2009109464A - Optical fiber sensor and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP2009109464A
Application number: JP2007285006A
Authority: JP
Inventors: Yukiaki Tanaka; 志明田中; Takeshi Shimomichi; 毅下道
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2007-11-01
Filing date: 2007-11-01
Publication date: 2009-05-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber sensor surely preventing a base material from touching a measuring object, surely preventing galvanic corrosion owing to contact of metals of different kinds even where the measuring object and the base material are made of different metallic materials, and allowing optical fibers to be easily led out thereof without breaking them. <P>SOLUTION: This optical fiber sensor 1 is an optical fiber sensor comprising an optical fiber 3 for distortion detection juxtaposed with an optical fiber 4 for temperature compensation on one surface of the same base material 2. The optical fiber for distortion detection is fixedly disposed on the one surface of the base material while the optical fiber for temperature compensation is disposed close to the optical fiber for distortion detection on the one surface of the base material. This fiber sensor 1 is characterized in that the base material, the optical fiber for distortion detection, and the optical fiber for temperature compensation are formed out of insulative films 8. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、測定対象物の変形に起因する歪み量を正確に検出することが可能な光ファイバセンサおよび該光ファイバセンサの製造方法に関する。 The present invention relates to an optical fiber sensor capable of accurately detecting an amount of distortion caused by deformation of a measurement object and a method for manufacturing the optical fiber sensor.

構造物の変形に起因する歪みを検出することは、その構造物の安定性等を判断する上で非常に重要である。例えば、発電所、プラント等に配設された配管について、その歪みを検知することにより、配管減肉に伴う局部膨張箇所および膨張の度合いを特定することができ、重大事故の発生を未然に防止することができる。そして配管に限らず、その他様々な構造物についても歪みの検知により重要な情報を得ることができる。 It is very important to detect the distortion caused by the deformation of the structure when judging the stability of the structure. For example, by detecting the distortion of pipes installed in power plants, plants, etc., it is possible to identify the location of local expansion and the degree of expansion associated with pipe thinning and prevent serious accidents from occurring. can do. And important information can be obtained not only for piping but also for various other structures by detecting distortion.

従来、このような配管等の構造物の歪みを検知するセンサとして、例えば、光ファイバを利用したものが種々提案されている。これは、光ファイバの長手方向の歪み量の連続的な分布を高精度に観測できるものであり、非線形現象の一つであるブリルアンシフト散乱光の周波数シフト量が光ファイバの歪みに依存することを利用したものである。電気式センサが電源を必要とし、誘導電流等のノイズの影響を受け易く、その施工にもコストと手間を要するのに対し、このような光ファイバセンサは、これらの問題点を解決できるものとして注目されてきている。 Conventionally, various sensors using optical fibers have been proposed as sensors for detecting such distortion of structures such as piping. This is because the continuous distribution of strain in the longitudinal direction of the optical fiber can be observed with high accuracy, and the frequency shift amount of Brillouin shift scattered light, which is one of the nonlinear phenomena, depends on the strain of the optical fiber. Is used. An electrical sensor requires a power source, is easily affected by noise such as induced current, and its construction requires cost and labor, whereas such an optical fiber sensor can solve these problems. Has attracted attention.

光ファイバセンサは、測定対象の構造物に布設すれば、該測定対象物の歪みの発生に伴って自身にも歪みが生じるため、前述の原理にしたがって、容易に測定対象物の歪みを検出することが可能である。
しかしながら、光ファイバの歪みは、測定対象物の変形だけでなく、該光ファイバの温度変化によっても生じてしまう。例えば、測定対象物が熱膨張している場合、あるいは温度変化の大きい場所に測定対象物が設けられている場合には、該測定対象物の変形に起因する歪み量と、該測定対象物あるいは熱源から光ファイバに伝達される熱に起因する歪み量とを合わせたものが検出されてしまう。すなわち、熱に起因する歪み量がノイズとなってしまい、正確な歪み量の検出ができないのである。 If the optical fiber sensor is laid on the structure to be measured, it will also be distorted as the measurement object is distorted. Therefore, according to the principle described above, the distortion of the measurement object can be easily detected. It is possible.
However, the distortion of the optical fiber is caused not only by the deformation of the measurement object but also by the temperature change of the optical fiber. For example, when the measurement object is thermally expanded, or when the measurement object is provided in a place where the temperature change is large, the amount of strain caused by the deformation of the measurement object and the measurement object or A combination of the distortion amount due to the heat transmitted from the heat source to the optical fiber is detected. That is, the amount of distortion caused by heat becomes noise, and the amount of distortion cannot be accurately detected.

この問題点を解決するものとして、歪みを検出する光ファイバと、測定対象物の変形に伴う歪みの影響を受けない温度補償用の光ファイバとを併設した光ファイバセンサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、このような光ファイバセンサにおいて、周囲の温度変化に伴い外装被覆樹脂が膨張・伸縮を繰り返し、それに伴って温度補償用光ファイバの位置がずれていく可能性が高い。 As a solution to this problem, there has been proposed an optical fiber sensor in which an optical fiber for detecting distortion and an optical fiber for temperature compensation that is not affected by the distortion caused by deformation of the measurement object are provided (for example, , See Patent Document 1).
However, in such an optical fiber sensor, it is highly possible that the exterior covering resin repeatedly expands and contracts as the ambient temperature changes, and the position of the temperature compensating optical fiber shifts accordingly.

歪み検知用光ファイバと温度補償價用光ファイバを用いた分布型センサにおいて、各測定ポイントごとに歪み検知と温度補償を行うことは非常に重要である。歪み検知ファイバは基材上に固定され、その基材も測定対象物に固定されている以上は、温度変化に対して付設位置がずれることはないが、温度補償ファイバの布設位置がずれた場合、各測定ポイントごとに正確な温度補償ができず、繰り返し温度サイクルが印加されるたびに温度補償誤差が大きくなる可能性が高い。 In a distributed sensor using a strain detection optical fiber and a temperature compensation optical fiber, it is very important to perform strain detection and temperature compensation for each measurement point. As long as the strain detection fiber is fixed on the base material and the base material is also fixed to the object to be measured, the attachment position will not deviate due to the temperature change. It is highly possible that accurate temperature compensation cannot be performed for each measurement point, and that a temperature compensation error increases every time a repeated temperature cycle is applied.

また、特許文献２に記載の光ファイバセンサでは、異種金属接触によるガルバニック腐食を回避するためにステンレス鋼と金属基材の間を絶縁体で遮蔽している。
しかしながら、基材面に対して腐食の保証は出来るものの、センサを測定対象物である配管にある程度の傾斜角をもって布設した場合、配管表面の凹凸の影響により、金属基材の側面が配管に直に接触する可能性もある。したがって、センサの長手方向に渡って完全に異種金属同士の接触を防ぎ、ガルバニック腐食を防止することは難しい。 Further, in the optical fiber sensor described in Patent Document 2, the stainless steel and the metal substrate are shielded with an insulator in order to avoid galvanic corrosion due to contact with different metals.
However, although corrosion can be guaranteed for the base material surface, when the sensor is installed in the piping that is the object to be measured with a certain inclination angle, the side surface of the metal base material is directly attached to the piping due to the unevenness of the piping surface. There is also the possibility of touching. Therefore, it is difficult to completely prevent contact between dissimilar metals across the longitudinal direction of the sensor and prevent galvanic corrosion.

また、前記特許文献１に記載の光ファイバセンサでは、温度補償用光ファイバが金属管で被覆されているが、ファイバの口出しを行う際、金属パイプのみを切断し、中のファイバを取り出す際に誤ってファイバごと切断する可能性がある。口出し余長部全てを切断してしまった場合、目的とする布設長を欠尺させてしまい、センサを再布設するという余計なコストがかかってしまう。また、パイプのみを切断出来たとしてもパイプを抜き取る際にファイバを引っ掛けて断線させる可能性が高い。
特開２００１−２２８３７８号公報特開平６−２１２４０１号公報 Further, in the optical fiber sensor described in Patent Document 1, the temperature compensating optical fiber is covered with a metal tube. When the fiber is led out, only the metal pipe is cut and the fiber inside is taken out. There is a possibility of cutting the entire fiber by mistake. If all of the lead-out surplus length portion is cut, the target laying length is shortened, and the extra cost of re-laying the sensor is required. Even if only the pipe can be cut, there is a high possibility that the fiber is hooked and disconnected when the pipe is pulled out.
JP 2001-228378 A JP-A-6-212401

本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、基材が測定対象物に触れることを確実に防止し、測定対象物と基材とが異なる金属材料からなる場合でも、異種金属接触によるガルバニック腐食を確実に防止することが可能であるとともに、光ファイバを断線させることなく容易に口出しすることが可能な光ファイバセンサを提供することを第一の目的とする。 The present invention has been devised in view of such conventional circumstances, and reliably prevents the base material from touching the measurement object, even when the measurement object and the base material are made of different metal materials. It is a first object of the present invention to provide an optical fiber sensor that can reliably prevent galvanic corrosion due to contact with different metals and can be easily extracted without disconnecting the optical fiber.

また、本発明は、基材が測定対象物に触れることを確実に防止し、測定対象物と基材とが異なる金属材料からなる場合でも、異種金属接触によるガルバニック腐食を確実に防止することが可能であるとともに、光ファイバを断線させることなく容易に口出しすることが可能な光ファイバセンサを、低コストで容易に製造することが可能な光ファイバセンサの製造方法を提供することを第二の目的とする。 In addition, the present invention reliably prevents the substrate from touching the measurement object, and can reliably prevent galvanic corrosion due to contact with different metals even when the measurement object and the substrate are made of different metal materials. It is a second object of the present invention to provide an optical fiber sensor manufacturing method capable of manufacturing an optical fiber sensor that can be easily opened without disconnecting the optical fiber at low cost. Objective.

本発明の請求項１に記載の光ファイバセンサは、同一の基材の一面上に歪み検知用光ファイバと温度補償用光ファイバとが併設された光ファイバセンサであって、前記歪み検知用光ファイバは、前記基材の一面上に固定されて配設され、前記温度補償用光ファイバが、前記歪み検知用光ファイバの直近において、前記基材の一面上に配設されており、前記基材、前記歪み検知用光ファイバ及び前記温度補償用光ファイバが、絶縁性フィルムによりフォーミングされていることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の光ファイバセンサは、請求項１において、前記絶縁性フィルムが、前記基材の側面又は他面と側面に接着剤により固定されていることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の光ファイバセンサは、請求項１又は２において、前記温度補償用光ファイバが、中空構造を有していることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の光ファイバセンサの製造方法は、歪み検知用光ファイバを基材の一面上に固定し、温度補償用光ファイバが前記歪み検知用光ファイバの直近となるように、前記温度補償用光ファイバを前記基材の一面上に配設して、温度補償用光ファイバと歪み検知用光ファイバとを同一の基材上に併設する工程と、前記基材、前記歪み検知用光ファイバ及び前記温度補償用光ファイバを、絶縁性フィルムでフォーミングする工程と、を少なくとも備えたことを特徴とする。 An optical fiber sensor according to a first aspect of the present invention is an optical fiber sensor in which a strain detection optical fiber and a temperature compensation optical fiber are provided on one surface of the same base material, and the strain detection light. The fiber is fixedly disposed on one surface of the base material, and the temperature compensating optical fiber is disposed on one surface of the base material in the immediate vicinity of the strain detection optical fiber, and the base The material, the strain detection optical fiber, and the temperature compensation optical fiber are formed of an insulating film.
The optical fiber sensor according to claim 2 of the present invention is characterized in that in claim 1, the insulating film is fixed to the side surface or the other surface and the side surface of the base material with an adhesive.
An optical fiber sensor according to a third aspect of the present invention is the optical fiber sensor according to the first or second aspect, wherein the temperature compensating optical fiber has a hollow structure.
In the method for manufacturing an optical fiber sensor according to claim 4 of the present invention, the strain detection optical fiber is fixed on one surface of the substrate so that the temperature compensation optical fiber is in close proximity to the strain detection optical fiber. The temperature compensating optical fiber is disposed on one surface of the base material, and the temperature compensating optical fiber and the strain detection optical fiber are provided on the same base material, and the base material and the strain And forming the optical fiber for detection and the optical fiber for temperature compensation with an insulating film.

本発明の光ファイバセンサは、同一の基材の一面上に歪み検知用光ファイバと温度補償用光ファイバとが併設された光ファイバセンサであって、前記基材、前記歪み検知用光ファイバ及び前記温度補償用光ファイバが、絶縁性フィルムによりフォーミングされている。 The optical fiber sensor of the present invention is an optical fiber sensor in which a strain detection optical fiber and a temperature compensation optical fiber are provided on one surface of the same base material, the base material, the strain detection optical fiber, and The temperature compensating optical fiber is formed by an insulating film.

このような構成をとることで、基材の裏面だけでなく、側面および表面も絶縁することが可能となり、光ファイバセンサの長手方向にわたって全体を絶縁することが可能となる。このため、基材が測定対象物に触れることを確実に防止し、測定対象物と基材とが異なる金属材料からなる場合でも、異種金属接触によるガルバニック腐食を確実に防止することができる。また、本発明の光ファイバセンサは、汎用工具で容易に切り裂くことが可能であるため、光ファイバを断線させることなく容易に口出しすることが可能である。 By adopting such a configuration, it is possible to insulate not only the back surface of the base material but also the side surface and the front surface, and it is possible to insulate the entire optical fiber sensor along the longitudinal direction. For this reason, it can prevent reliably that a base material touches a measuring object, and even when a measuring object and a base material consist of different metal materials, the galvanic corrosion by a dissimilar metal contact can be prevented reliably. In addition, since the optical fiber sensor of the present invention can be easily cut with a general-purpose tool, the optical fiber sensor can be easily opened without breaking the optical fiber.

また、本発明の光ファイバセンサの製造方法では、歪み検知用光ファイバを基材の一面上に固定し、温度補償用光ファイバが前記歪み検知用光ファイバの直近となるように、該温度補償用光ファイバを前記基材の一面上に配設して、温度補償用光ファイバと歪み検知用光ファイバとを同一の基材上に併設する工程と、前記基材、前記歪み検知用光ファイバ及び前記温度補償用光ファイバを、絶縁性フィルムでフォーミングする工程と、を少なくとも備えている。 In the method for manufacturing an optical fiber sensor of the present invention, the strain compensation optical fiber is fixed on one surface of the base material, and the temperature compensation optical fiber is in close proximity to the strain detection optical fiber. A step of disposing an optical fiber on one surface of the base material and providing the temperature compensating optical fiber and the strain detection optical fiber on the same base material; and the base material and the strain detection optical fiber. And a step of forming the temperature compensating optical fiber with an insulating film.

これにより、本発明では、基材が測定対象物に触れることを確実に防止し、測定対象物と基材とが異なる金属材料からなる場合でも、異種金属接触によるガルバニック腐食を確実に防止することが可能であるとともに、光ファイバを断線させることなく容易に口出しすることが可能な光ファイバセンサを、低コストで容易に製造することが可能である。 Thereby, in the present invention, it is possible to reliably prevent the base material from touching the measurement object, and to reliably prevent galvanic corrosion due to contact with different metals even when the measurement object and the base material are made of different metal materials. In addition, it is possible to easily manufacture an optical fiber sensor that can be easily extracted without breaking the optical fiber at a low cost.

以下、本発明について図面を参照しながら詳しく説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に何ら限定されるものではない。また、以下において「歪み」とは、特に断りのない限り、「光ファイバの長手方向の歪み」を指すものとする。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to embodiment shown below at all. In the following, “strain” means “strain in the longitudinal direction of the optical fiber” unless otherwise specified.

図１は、本発明の光ファイバセンサ１の一例を示すものであり、（ａ）は光ファイバの長手方向に垂直な面で切断した時の斜視図であり、（ｂ）は断面図である。
この光ファイバセンサ１は、同一の基材２の一面２ａ上に歪み検知用光ファイバ３と温度補償用光ファイバ４とが併設された光ファイバセンサであって、前記歪み検知用光ファイバ３は、前記基材２の一面２ａ上に固定されて配設されている。また、前記温度補償用光ファイバ４が、前記歪み検知用光ファイバ３の直近において、前記基材２の一面２ａ上に配設されている。 1A and 1B show an example of an optical fiber sensor 1 according to the present invention, in which FIG. 1A is a perspective view when cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the optical fiber, and FIG. 1B is a cross-sectional view. .
This optical fiber sensor 1 is an optical fiber sensor in which a strain detection optical fiber 3 and a temperature compensation optical fiber 4 are provided on one surface 2 a of the same base material 2, and the strain detection optical fiber 3 is The base material 2 is fixed on the one surface 2a. Further, the temperature compensating optical fiber 4 is disposed on the one surface 2 a of the substrate 2 in the immediate vicinity of the strain detecting optical fiber 3.

このような構成をとることで、温度補償用光ファイバ４は、測定対象物と一体となって測定対象物の温度変化に起因する歪みのみを各測定ポイントごとに正確に抽出することが可能となる。これにより温度補償の誤差がなくなるので、その結果、歪み検知用光ファイバ３の検出値を温度補償用光ファイバ４の検出値で補正することで、純粋に測定対象物の変形、減肉等に起因する歪みのみを分布的に安定して検知することが可能となる。 By adopting such a configuration, the temperature compensating optical fiber 4 can accurately extract only the distortion caused by the temperature change of the measurement object together with the measurement object for each measurement point. Become. As a result, there is no error in temperature compensation. As a result, by correcting the detection value of the strain detection optical fiber 3 with the detection value of the temperature compensation optical fiber 4, it is possible to purely deform or reduce the thickness of the measurement object. Only the resulting distortion can be detected stably in a distributed manner.

そして本発明の光ファイバセンサ１は、前記基材２、前記歪み検知用光ファイバ３及び前記温度補償用光ファイバ４が、絶縁性フィルム８によりフォーミングされていることを特徴とする。
本発明の光ファイバセンサ１では、このような構成をとることで、基材２の裏面だけでなく、側面および表面も絶縁することが可能となり、光ファイバセンサ１の長手方向にわたって全体を絶縁することが可能となる。このため、配管等の測定対象物の表面状態によって、光ファイバセンサ１の布設状態や位置が変化した場合でも基材２が測定対象物に触れることを確実に防止し、測定対象物と基材２とが異なる金属材料からなる場合でも、異種金属接触によるガルバニック腐食を確実に防止することができる。 The optical fiber sensor 1 according to the present invention is characterized in that the base material 2, the strain detection optical fiber 3, and the temperature compensation optical fiber 4 are formed by an insulating film 8.
In the optical fiber sensor 1 of the present invention, it is possible to insulate not only the back surface but also the side surface and the surface of the base material 2 by adopting such a configuration, and the entire optical fiber sensor 1 is insulated in the longitudinal direction. It becomes possible. For this reason, even when the laying state or position of the optical fiber sensor 1 changes depending on the surface state of the measurement object such as piping, the substrate 2 is reliably prevented from touching the measurement object, and the measurement object and the substrate Even when made of a metal material different from 2, galvanic corrosion due to contact with different metals can be reliably prevented.

本発明において、基材２としては可撓性を有するものを用いることが好ましく、このような好ましいものとして、例えば、ステンレス等の各種金属、可撓性および耐熱性を有する各種樹脂等を挙げることができる。
また、基材２は、シート状の形状であることが好ましい。 In the present invention, it is preferable to use a flexible material as the substrate 2, and examples of such a preferable material include various metals such as stainless steel, various resins having flexibility and heat resistance, and the like. Can do.
Moreover, it is preferable that the base material 2 is a sheet-like shape.

歪み検知用光ファイバ３は、基材２上に耐熱性接着剤７により固定されて配設されている。したがって、歪み検知用光ファイパ３は、測定対象物の歪みに伴って一体となって歪みを生じるようになっている。
耐熱性接着剤７は、目的とする布設環境下での最高到達温度以上の耐熱温度を有していれば、特に限定されるものではなく、例えば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−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℃）等が用いられる。また、その厚みも、光ファイバの固定を確保できるものであれば特に限定されるものではない。 The strain detection optical fiber 3 is fixed on the substrate 2 with a heat-resistant adhesive 7. Accordingly, the strain detecting optical fiber 3 is integrated with the strain of the measurement object to cause strain.
The heat-resistant adhesive 7 is not particularly limited as long as it has a heat-resistant temperature that is equal to or higher than the maximum temperature achieved in the intended installation environment. For example, polyethersulfone or polyarylate (long-term heat-resistant temperature 150 ° C. ), Polyether imide (long-term heat resistant temperature 170 ° C.), polyamide imide, polyether ether ketone, wholly aromatic polyester (long-term heat resistant temperature 230 to 240 ° C.) and the like are used. Further, the thickness is not particularly limited as long as the optical fiber can be secured.

そして本発明の光ファイバセンサ１は、前記基材２、前記歪み検知用光ファイバ３及び前記温度補償用光ファイバ４が、耐熱性の絶縁性フィルム８によりフォーミングされている。
絶縁性フィルム８により一括してフォーミングすることで、基材２の裏面だけでなく、側面および表面も絶縁することが可能となり、光ファイバセンサ１の長手方向にわたって全体を絶縁することが可能となる。このため、配管等の測定対象物の表面状態によって、光ファイバセンサ１の布設状態や位置が変化した場合でも基材２が測定対象物に触れることを確実に防止し、測定対象物と基材２とが異なる金属材料からなる場合でも、異種金属接触によるガルバニック腐食を確実に防止することができる。その結果、錆の発生を防止し、光ファイバセンサ１が測定物から剥離することを防ぐことができる。 In the optical fiber sensor 1 of the present invention, the base material 2, the strain detection optical fiber 3, and the temperature compensation optical fiber 4 are formed by a heat-resistant insulating film 8.
By forming together with the insulating film 8, it is possible to insulate not only the back surface of the base material 2, but also the side surface and the surface, and the entire length of the optical fiber sensor 1 can be insulated. . For this reason, even when the laying state or position of the optical fiber sensor 1 changes depending on the surface state of the measurement object such as piping, the substrate 2 is reliably prevented from touching the measurement object, and the measurement object and the substrate Even when made of a metal material different from 2, galvanic corrosion due to contact with different metals can be reliably prevented. As a result, the generation of rust can be prevented and the optical fiber sensor 1 can be prevented from being peeled off from the measurement object.

絶縁性フィルム８は、目的とする布設環境下での最高到達温度以上の耐熱温度を有していれば、特に限定されるものではなく、例えば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−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℃）等の材料からなるフィルムが用いられる。また、その厚みも、光ファイバの保護、絶縁を確保できるものであれば特に限定されるものではない。 The insulating film 8 is not particularly limited as long as it has a heat resistant temperature equal to or higher than the highest temperature achieved in the intended installation environment. For example, polyethersulfone or polyarylate (long-term heat resistant temperature 150 ° C.) Films made of materials such as polyetherimide (long-term heat-resistant temperature 170 ° C.), polyamideimide, polyetheretherketone, wholly aromatic polyester (long-term heat-resistant temperature 230 to 240 ° C.) are used. Also, the thickness is not particularly limited as long as protection and insulation of the optical fiber can be secured.

絶縁性フィルム８は、前記基材２の側面２ｂ又は他面２ｃと側面２ｂに耐熱性接着剤９により固定されている。これにより基材２とフィルムとの界面においてズレが生じるのを防止することができる。また、絶縁性フィルム８は、幅方向において両端部が重ね合わせられ、耐熱性接着剤１０により接着されている。
また、絶縁性フィルム８は手で引き裂くことは困難だが、鋏やカミソリ、ニッパ等の汎用工具で容易に切り裂くことが可能であるため、このような絶縁性フィルム８によりフォーミングした本発明の光ファイバセンサ１は、温度補償用光ファイバ４を断線させることなく容易に口出しすることが可能である。 The insulating film 8 is fixed to the side surface 2b or the other surface 2c and the side surface 2b of the substrate 2 with a heat-resistant adhesive 9. Thereby, it is possible to prevent the deviation from occurring at the interface between the substrate 2 and the film. In addition, the insulating film 8 is overlapped at both ends in the width direction and bonded by a heat resistant adhesive 10.
Insulating film 8 is difficult to tear by hand, but can be easily torn with general-purpose tools such as scissors, razors and nippers. Therefore, the optical fiber of the present invention formed by such insulating film 8 is used. The sensor 1 can be easily extracted without disconnecting the temperature compensating optical fiber 4.

また、絶縁性フィルム８は、歪み検出用光ファイバ及び温度補償用光ファイバ４の保護材としても機能するため、センサ布設後にセンサ表面に触れた場合でもファイバに外傷を与えることはなく、ロス増をはじめとする歪み計測に影響を与える要因を排除することができる。また、センサ布設後に別個にセンサ保護部材を設ける必要がなくなり、材料コストや布設時間を削減することができる。 Further, since the insulating film 8 also functions as a protective material for the strain detection optical fiber and the temperature compensation optical fiber 4, even if the sensor surface is touched after the sensor is laid, the fiber is not damaged and loss increases. And other factors that affect strain measurement can be eliminated. In addition, it is not necessary to provide a separate sensor protection member after laying the sensor, and material costs and laying time can be reduced.

また、温度補償用光ファイバ４は、フォーミングにより基材２と絶縁性フィルム８との間に形成される空間部２０に配されている。温度補償用光ファイバ４は、基材２表面には固着されていない。すなわち、温度補償用光ファイバ４は、中空状態とされた絶縁性フィルム８の内側で、その長手方向に沿って、温度変化に応じて伸縮可能（以下、ルースと略記することがある）となっている。 Further, the temperature compensating optical fiber 4 is disposed in a space 20 formed between the base material 2 and the insulating film 8 by forming. The temperature compensating optical fiber 4 is not fixed to the surface of the substrate 2. That is, the temperature compensating optical fiber 4 can be expanded and contracted along the longitudinal direction in the inside of the insulating film 8 in a hollow state according to a temperature change (hereinafter sometimes abbreviated as loose). ing.

したがって、該温度補償用光ファイバ４は、基材２上に配設されながらも、基材２にはその長手方向に沿って固定されてはいないことになる。すなわち、温度補償用光ファイバ４は、測定対象物の歪みには影響されることが無く、測定対象物の歪みは検出せずに、該温度補償用光ファイバ４自身の温度変化に伴う伸縮による歪みのみを検出できるようになっている。 Therefore, the temperature compensating optical fiber 4 is not fixed to the base material 2 along the longitudinal direction while being disposed on the base material 2. That is, the temperature compensating optical fiber 4 is not affected by the distortion of the measurement object, and does not detect the distortion of the measurement object. Only distortion can be detected.

このように、温度補償用光ファイバ４を中空構造とすることで、温度補償用光ファイバ４には周囲の応力による歪みが全く加わらない状態とすることが出来る。その結果、温度補償用光ファイバ４は、温度変化による歪み、すなわちブリルアン周波数シフトと光ファイバ自体の線膨張に起因する歪みのみを検出することができる。この歪み量は温度変化に対して線形に変化するものであるため、計測した歪み量から温度を正確に求めることが可能となる。 Thus, by making the temperature compensating optical fiber 4 into a hollow structure, the temperature compensating optical fiber 4 can be brought into a state in which distortion due to the surrounding stress is not applied at all. As a result, the temperature compensating optical fiber 4 can detect only distortion due to temperature change, that is, distortion caused by Brillouin frequency shift and linear expansion of the optical fiber itself. Since the amount of strain changes linearly with respect to temperature change, the temperature can be accurately obtained from the measured amount of strain.

また、温度補償用光ファイバ４は、図２に示すように、その外周上において、耐熱性繊維５で被覆されていてもよい。
このとき、該繊維５は、温度補償用光ファイバ４の外周４１表面においては、該光ファイバ４の長手方向への伸縮を妨げないように隙間無く添えられているだけである。すなわち、温度補償用光ファイバ４は、その長手方向に沿って、被覆繊維層５０の内側で、温度変化に応じて伸縮可能（ルース）となっている。これにより、温度補償用光ファイバ４は、測定対象物の歪みには影響されることが無く、測定対象物の歪みは検出せずに、該温度補償用光ファイバ４自身の温度変化に伴う伸縮による歪みのみを検出できる。 Further, as shown in FIG. 2, the temperature compensating optical fiber 4 may be covered with a heat resistant fiber 5 on the outer periphery thereof.
At this time, the fiber 5 is only attached to the surface of the outer periphery 41 of the temperature compensating optical fiber 4 without a gap so as not to prevent expansion and contraction in the longitudinal direction of the optical fiber 4. That is, the temperature compensating optical fiber 4 is extendable (loose) in accordance with the temperature change inside the coated fiber layer 50 along the longitudinal direction thereof. As a result, the temperature compensating optical fiber 4 is not affected by the distortion of the measurement object, and does not detect the distortion of the measurement object. Only distortion caused by can be detected.

耐熱性繊維５の材質は、耐熱性を有するものであれば特に限定されないが、適度な柔軟性をあわせ持つものが好ましく、このような好ましい材質としては、例えば、アラミド繊維およびガラス繊維等を挙げることができる。そして、アラミド繊維およびガラス繊維からなる群から選ばれるー種以上を耐熱性繊維５として用いることが好ましい。このような耐熱性繊維を用いることにより、本発明の光ファイバセンサ１を、例えば、数百℃という極めて高温の環境下においても用いることができる。 The material of the heat resistant fiber 5 is not particularly limited as long as it has heat resistance. However, a material having appropriate flexibility is preferable, and examples of such a preferable material include aramid fiber and glass fiber. be able to. It is preferable to use as the heat resistant fiber 5 at least one selected from the group consisting of aramid fiber and glass fiber. By using such a heat-resistant fiber, the optical fiber sensor 1 of the present invention can be used even in an extremely high temperature environment of, for example, several hundred degrees Celsius.

耐熱性繊維５の、温度補償用光ファイバ４への被覆のさせ方は、前述のように被覆繊維層５０の内側で温度補償用光ファイバ４がルースであれば特に限定されない。ただし、製造が容易であることから、該繊維５を温度補償用光ファイバ４の長手方向に外周４１上に沿わせる方法（以下、縦添えと略記する）、または、該繊維５を外周４１上でコイル状に巻く方法（以下、横巻きと略記する）が好ましい。横巻きする場合には、コイルのピッチ等は特に限定されない。 The method of covering the temperature compensating optical fiber 4 with the heat resistant fiber 5 is not particularly limited as long as the temperature compensating optical fiber 4 is loose inside the covering fiber layer 50 as described above. However, since the manufacturing is easy, a method of causing the fiber 5 to run along the outer periphery 41 in the longitudinal direction of the temperature compensating optical fiber 4 (hereinafter abbreviated as vertical attachment), or the fiber 5 on the outer periphery 41. The method of winding in a coil shape (hereinafter abbreviated as horizontal winding) is preferable. In the case of horizontal winding, the coil pitch and the like are not particularly limited.

本発明の光ファイバセンサ１は、基材２を布設面として測定対象物に布設して用いる。測定対象物が変形して歪みを生じると、光ファイバセンサ１も一体的に歪みを生じるので、この時の歪みを検出する。歪みの検出は、例えば、光ファイバにブリルアン散乱光の観測用の光パルス試験器（いわゆるＢＯＴＤＲ）を接続し、光パルス試験器を用いて光ファイバの光試験を行ってブリルアン散乱光を観測することで行う。具体的には、光ファイバに試験光を入射すると、該光ファイバの長手方向に歪みが生じている場合には、後方散乱光の一つであるブリルアン散乱光を生じ、放ブリルアン散乱光の波長は入射した試験光の波長からずれているため、この周波数シフト量から放光ファイバの歪み量を検出することができる。また、試験光入射後に、ブリルアン散乱光が前記光パルス試験器で受光、観測されるまでの時間（戻り時間）を検知することにより、光ファイバに歪みが生じている位置の概略を把握することができる。 The optical fiber sensor 1 of the present invention is used by laying on a measurement object using the base material 2 as a laying surface. When the measurement object is deformed to generate distortion, the optical fiber sensor 1 also generates distortion in an integrated manner, so that the distortion at this time is detected. For the detection of distortion, for example, an optical pulse tester (so-called BOTDR) for observation of Brillouin scattered light is connected to an optical fiber, and the optical fiber is tested using the optical pulse tester to observe the Brillouin scattered light. Do that. Specifically, when test light is incident on an optical fiber, if distortion occurs in the longitudinal direction of the optical fiber, Brillouin scattered light, which is one of the backscattered light, is generated, and the wavelength of the emitted Brillouin scattered light. Is deviated from the wavelength of the incident test light, so that the amount of distortion of the light-emitting fiber can be detected from this frequency shift amount. In addition, by detecting the time (return time) until the Brillouin scattered light is received and observed by the optical pulse tester after the test light is incident, an outline of the position where the optical fiber is distorted is grasped. Can do.

しかし、光ファイバに温度変化が生じると、該光ファイバで実際に検出される歪み量は、測定対象物の歪み量と、光ファイバの温度変化に伴って生じる光ファイバ自身の歪み量とを合わせたものとなってしまう。
本発明の光ファイバセンサ１では、歪み検知用光ファイバ３で検出した歪み量から、温度補償用光ファイバ４で検出した歪み量を差し引くことにより、高精度に測定対象物の歪み量を測定することができる。すなわち、前述の通り、温度補償用光ファイバ４は、中空の絶縁性フィルム８の内側ではルースになっている。これにより測定対象物の歪みに伴って自身が歪みを生じることが無く、該温度補償用光ファイバ４自身の温度変化に伴う伸縮による歪み量のみを検出する。したがって、測定対象物の歪みに伴う歪み量と自身の温度変化に伴う自身の伸縮による歪み量との総和を検出する歪み検知用光ファイバ３の歪み量検出値から、前記温度補償用光ファイバ４の歪み量検出値を差し引けば、測定対象物の歪み量を正確に測定できる訳である。 However, when a change in temperature occurs in the optical fiber, the amount of strain actually detected by the optical fiber is the sum of the amount of distortion of the measurement object and the amount of distortion of the optical fiber itself caused by the change in temperature of the optical fiber. It becomes a thing.
In the optical fiber sensor 1 of the present invention, the strain amount detected by the temperature compensation optical fiber 4 is subtracted from the strain amount detected by the strain detection optical fiber 3, thereby measuring the strain amount of the measurement object with high accuracy. be able to. That is, as described above, the temperature compensating optical fiber 4 is loose inside the hollow insulating film 8. As a result, the self-distortion is not caused by the distortion of the measurement object, and only the distortion amount due to the expansion and contraction accompanying the temperature change of the temperature compensating optical fiber 4 itself is detected. Therefore, the temperature compensation optical fiber 4 is calculated from the strain amount detection value of the strain detection optical fiber 3 that detects the sum of the strain amount due to the strain of the measurement object and the strain amount due to its own expansion and contraction due to its own temperature change. By subtracting the detected amount of distortion, the amount of distortion of the measurement object can be accurately measured.

このような温度の影響の補正は、具体的には、以下のようにして行う。すなわち、温度補償用光ファイバ４の光試験データから、ブリルアン散乱光の入射光に対する周波数の温度変化によるシフト量を求め、該シフト量を、歪み検知用光ファイバ３の光試験によって検出されたブリルアン散乱光の周波数のシフト量から差し引くことで、歪み検知用光ファイバ３の測定対象物の歪みに起因するブリルアン散乱光の周波数のシフト量を求めることができる。 Specifically, the correction of the influence of temperature is performed as follows. That is, from the optical test data of the temperature compensating optical fiber 4, the shift amount due to the temperature change of the frequency with respect to the incident light of the Brillouin scattered light is obtained, and the shift amount is detected by the optical test of the strain detection optical fiber 3. By subtracting from the frequency shift amount of the scattered light, the frequency shift amount of the Brillouin scattered light resulting from the distortion of the measurement object of the strain detection optical fiber 3 can be obtained.

あるいは、温度補償用光ファイバ４への入射光のラマン散乱光の後方散乱光を光パルス試験器で受光検出したデータから、ブリルアン散乱光の検出データを補正する手法を採用しても良い。温度補償月光ファイバ４への光の入射により検出されるラマン散乱光の後方散乱光は、該温度補償用光ファイバ４の温度によって強度が変化するので、検出されるラマン散乱光の後方散乱光の強度は、該温度補償用光ファイバ４の部分的な温度の違いに対応して異なる。そして、検出波形（ストークス光と反ストークス光のＯＴＤＲ波形）の散乱強度から両者の強度比をとり、所定の理論式から温度を求めれば良い。 Alternatively, a method of correcting detection data of Brillouin scattered light from data obtained by receiving and detecting backscattered light of Raman scattered light of incident light to the temperature compensating optical fiber 4 by an optical pulse tester may be employed. Since the intensity of the backscattered light of the Raman scattered light detected by the incidence of light on the temperature compensated moonlight fiber 4 changes depending on the temperature of the temperature compensating optical fiber 4, the backscattered light of the detected Raman scattered light The intensity differs corresponding to a partial temperature difference of the temperature compensating optical fiber 4. Then, the intensity ratio of both is obtained from the scattered intensity of the detected waveform (OTDR waveform of Stokes light and anti-Stokes light), and the temperature may be obtained from a predetermined theoretical formula.

このようにして、光ファイバの歪み量および歪み位置を検出することで、測定対象物の歪み量および歪み位置を特定することができる。
また、本発明の光ファイバセンサ１は、構造が簡便なので低コストで容易に製造することができ、測定対象物に布設するだけで良く、歪み量の測定も簡便に行うことができる。 Thus, by detecting the strain amount and strain position of the optical fiber, the strain amount and strain position of the measurement object can be specified.
Moreover, since the optical fiber sensor 1 of the present invention has a simple structure, the optical fiber sensor 1 can be easily manufactured at a low cost, and only needs to be installed on the measurement object, and the distortion amount can be easily measured.

また、本発明の光ファイバセンサ１は構造が簡便であるので、歪み検知用光ファイバ３および／または温度補償用光プァイバ４を、同一の基材２上に複数配設して光ファイバセンサ１としても良い。このように歪みの検出点を複数設けることで、測定対象物の歪み検出の精度をより向上させることができる。 Further, since the optical fiber sensor 1 of the present invention has a simple structure, a plurality of strain detecting optical fibers 3 and / or temperature compensating optical fibers 4 are provided on the same base material 2 to provide the optical fiber sensor 1. It is also good. By providing a plurality of distortion detection points in this way, the accuracy of distortion detection of the measurement object can be further improved.

以下、本発明の光ファイバセンサ１の製造方法について説明する。
本発明の光ファイバセンサ１の製造方法は、歪み検知用光ファイバ３を基材２の一面２ａ上に固定し、温度補償用光ファイバ４が前記歪み検知用光ファイバ３の直近となるように、該温度補償用光ファイバ４を前記基材２の一面２ａ上に配設して、温度補償用光ファイバ４と歪み検知用光ファイバ３とを同一の基材２上に併設する工程と、前記基材２、前記歪み検知用光ファイバ３及び前記温度補償用光ファイバ４を、絶縁性フィルム８でフォーミングする工程と、を少なくとも備えたことを特徴とする。 Hereinafter, the manufacturing method of the optical fiber sensor 1 of this invention is demonstrated.
In the manufacturing method of the optical fiber sensor 1 of the present invention, the strain detecting optical fiber 3 is fixed on the one surface 2a of the base material 2 so that the temperature compensating optical fiber 4 is in the immediate vicinity of the strain detecting optical fiber 3. A step of disposing the temperature compensating optical fiber 4 on the one surface 2a of the base material 2 and arranging the temperature compensating optical fiber 4 and the strain detecting optical fiber 3 on the same base material 2; And forming the base material 2, the strain detecting optical fiber 3 and the temperature compensating optical fiber 4 with an insulating film 8, at least.

これにより、本発明では、基材２が測定対象物に触れることを確実に防止し、測定対象物と基材２とが異なる金属材料からなる場合でも、異種金属接触によるガルバニック腐食を確実に防止することが可能であるとともに、光ファイバを断線させることなく容易に口出しすることが可能な光ファイバセンサ１を、低コストで容易に製造することが可能である。 Thus, in the present invention, the base material 2 is reliably prevented from touching the measurement object, and even when the measurement object and the base material 2 are made of different metal materials, galvanic corrosion due to contact with different metals is reliably prevented. In addition, it is possible to easily manufacture the optical fiber sensor 1 that can be easily led out without breaking the optical fiber at a low cost.

図３は、光ファイバセンサ１の製造工程の一例を示す工程図である。なお、図３においては、図１および２で説明したものと同一のものを指す場合には、図１および２で用いた符号をそのまま用いており、これらについての詳細な説明は省略する。 FIG. 3 is a process diagram showing an example of the manufacturing process of the optical fiber sensor 1. In FIG. 3, when the same components as those described in FIGS. 1 and 2 are indicated, the reference numerals used in FIGS. 1 and 2 are used as they are, and detailed descriptions thereof are omitted.

ロール状に巻かれた基材２および歪み検知用光ファイバ３を、基材２上に歪み検知用光ファイバ３が添えられた状態で同時に接着剤塗布器３０内に導入する。そして接着剤塗布器３０内で熱硬化性樹脂（すなわち耐熱性接着剤７）の単量体を含有する溶液をこれらに同時に塗布して、基材２及び歪み検知用光ファイバ３の表面を一括して前記溶液で覆う。 The base material 2 and the strain detection optical fiber 3 wound in a roll shape are simultaneously introduced into the adhesive applicator 30 with the strain detection optical fiber 3 attached to the base material 2. Then, in the adhesive applicator 30, a solution containing a monomer of a thermosetting resin (that is, the heat-resistant adhesive 7) is simultaneously applied to these, and the surfaces of the base material 2 and the strain detection optical fiber 3 are batched. And cover with the solution.

続いて、前記溶液を塗布された、基材２および歪み検知用光ファイバ３を加熱炉３１へ同時に導入する。該加熱炉３１の内部は、前記単量体が硬化するために必要な温度以上の温度に設定されており、該加熱炉３１の出口からは、歪み検知用光ファイバ３が基材２上に固定されたものが引き出される。 Subsequently, the base material 2 and the strain detection optical fiber 3 coated with the solution are simultaneously introduced into the heating furnace 31. The inside of the heating furnace 31 is set to a temperature higher than the temperature necessary for the monomer to cure, and the strain detection optical fiber 3 is placed on the substrate 2 from the outlet of the heating furnace 31. The fixed one is pulled out.

続いて、歪み検知用光ファイバ３が固定された基材２を接着剤塗布器３２内に導入する。また、ロール状に巻かれた温度補償用光ファイバ４、被覆繊維層５０を形成するための耐熱性繊維５および絶縁性フィルム８も、同時に接着剤塗布器３２内に導入する。このとき、温度補償用光ファイバ４の外周４１上に耐熱性繊維５が縦添えされる。この際、温度補償用光ファイバ４の外周表面が耐熱性繊維５で隙間無く添えられるように、被覆繊維層と温度補償用光ファイバ４との間の引抜き強力を調整する。 Subsequently, the base material 2 to which the strain detection optical fiber 3 is fixed is introduced into the adhesive applicator 32. In addition, the temperature compensating optical fiber 4 wound in a roll shape, the heat resistant fiber 5 for forming the covering fiber layer 50 and the insulating film 8 are simultaneously introduced into the adhesive applicator 32. At this time, the heat resistant fiber 5 is vertically attached on the outer periphery 41 of the temperature compensating optical fiber 4. At this time, the drawing strength between the coated fiber layer and the temperature compensating optical fiber 4 is adjusted so that the outer peripheral surface of the temperature compensating optical fiber 4 is attached with the heat resistant fiber 5 without any gap.

そして、耐熱性繊維５で被覆された温度補償用光ファイバ４を、基材２の一面２ａ上で歪み検知用光ファイバ３の直近に添えるとともに、接着剤塗布器３２内で、基材２の側面２ｂ又は他面２ｃと側面２ｂに熱硬化性樹脂（すなわち耐熱性接着剤９）の単量体を含有する溶液を塗布して、基材２の側面２ｂ又は他面２ｃと側面２ｂを前記溶液で覆う。また、絶縁性フィルム８の幅方向の端部に、前記溶液を塗布する（図４（ａ）参照）。 Then, the temperature compensating optical fiber 4 coated with the heat resistant fiber 5 is attached on the one surface 2a of the base material 2 in the immediate vicinity of the strain detecting optical fiber 3, and in the adhesive applicator 32, A solution containing a thermosetting resin (ie, heat-resistant adhesive 9) monomer is applied to the side surface 2b or the other surface 2c and the side surface 2b, and the side surface 2b or the other surface 2c and the side surface 2b of the substrate 2 are Cover with solution. Moreover, the said solution is apply | coated to the edge part of the width direction of the insulating film 8 (refer Fig.4 (a)).

続いて、前記溶液が塗布された前記基材２及び絶縁性フィルム８をフォーミング装置３３に導入する。そして、前記溶液を塗布された基材２、歪み検知用光ファイバ３及び温度補償用光ファイバ４の表面を一括して絶縁性フィルム８で覆う。絶縁性フィルム８の幅方向の端部を重ね合わせる（図４（ｂ）参照）。 Subsequently, the base material 2 and the insulating film 8 coated with the solution are introduced into a forming apparatus 33. Then, the surfaces of the substrate 2, the strain detection optical fiber 3 and the temperature compensation optical fiber 4 coated with the solution are collectively covered with an insulating film 8. The end portions in the width direction of the insulating film 8 are overlapped (see FIG. 4B).

続いて、絶縁性フィルム８で覆われた、基材２および歪み検知用光ファイバ３及び温度補償用光ファイバ４を加熱炉３４へ同時に導入する。該加熱炉３４の内部は、前記単量体が硬化するために必要な温度以上の温度に設定されており、該加熱炉３４の出口からは、基材２、歪み検知用光ファイバ３及び温度補償用光ファイバ４が、絶縁性フィルム８でフォーミングされたものが引き出される。これは、その後の引取までの間に耐熱性接着剤９，１０である熱硬化性樹脂の硬化が完了して本発明の光ファイバセンサ１となり、最後にロール状に巻き取られる（図４（ｃ）参照）。 Subsequently, the base material 2, the strain detection optical fiber 3, and the temperature compensation optical fiber 4 covered with the insulating film 8 are simultaneously introduced into the heating furnace 34. The inside of the heating furnace 34 is set to a temperature higher than the temperature necessary for the monomer to cure. From the outlet of the heating furnace 34, the base material 2, the strain detection optical fiber 3, and the temperature are set. The compensation optical fiber 4 formed with the insulating film 8 is drawn out. This completes the curing of the thermosetting resin as the heat-resistant adhesives 9 and 10 until the subsequent take-off, and becomes the optical fiber sensor 1 of the present invention, and is finally wound up in a roll shape (FIG. 4 ( c)).

本発明では、絶縁性フィルムでフォーミングすることで、センサの長手方向にわたって全体を絶縁することが可能となる。これにより別途材料が不要となるとともに、製造工程を簡略化することができ、低コストで製造することができる。 In this invention, it becomes possible to insulate the whole over the longitudinal direction of a sensor by forming with an insulating film. This eliminates the need for a separate material, simplifies the manufacturing process, and enables manufacturing at low cost.

以下、具体的実施例により、本発明についてさらに詳しく説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。
基材にＳＵＳ３０４およびＳＵＳ４３０、歪み検知用光ファイバ及び温度補償用光ファイバに耐熱性コーティングを施したものを用いた。耐熱性フィルムとしてポリイミドフィルムを使用した。
図３に示したような製造ラインにて、上述したような本発明の光ファイバセンサを試作した。
この光ファイバセンサを室温２５℃環境下において、鉄製の配管に螺旋状に巻き付け、耐熱性接着剤としてポリイミドを使用して固定した。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
The base material used was SUS304 and SUS430, a strain detection optical fiber, and a temperature compensation optical fiber with a heat resistant coating. A polyimide film was used as the heat resistant film.
The optical fiber sensor of the present invention as described above was manufactured on the production line as shown in FIG.
This optical fiber sensor was spirally wound around an iron pipe at room temperature of 25 ° C., and fixed using polyimide as a heat-resistant adhesive.

このようにして作製した配管試験片をオーブン内に入れ、温度を２５℃、１００℃、２００℃、３００℃と加温して行った際の各温度での歪み量を測定した。さらに、配管上に耐熱歪みゲージを固定し、歪みゲージでの測定値との比較を行った。その結果を表１に示す。ここで、配管歪みとは、歪み検知用光ファイバの測定値から温度補償用光ファイバの測定値を引き算した値である。また、１［με］は、１×１０^−４［％］を意味する。 The piping test piece produced in this way was put in an oven, and the amount of strain at each temperature when the temperature was increased to 25 ° C., 100 ° C., 200 ° C., and 300 ° C. was measured. Furthermore, a heat-resistant strain gauge was fixed on the pipe, and the measured value with the strain gauge was compared. The results are shown in Table 1. Here, the pipe strain is a value obtained by subtracting the measured value of the temperature compensating optical fiber from the measured value of the strain detecting optical fiber. 1 [με] means 1 × 10 ⁻⁴ [%].

表１から明らかなように、本発明の光ファイバセンサにより検知した配管歪み（歪み検知ファイバでの歪み測定値−温度検知用光ファイバでの歪み測定値）は、歪みゲージの値に対してほぼ同程度の検知レベルを有しており、非常に高精度に配管の歪みを測定可能であることが確認された。
この後、配管試験片に対し、さらに２５〜３００℃のヒートサイクルを５サイクル印加したが、歪み測定値の低下は認められず、測定再現性も非常に良好であった。 As is apparent from Table 1, the pipe strain detected by the optical fiber sensor of the present invention (the strain measurement value with the strain detection fiber−the strain measurement value with the temperature detection optical fiber) is almost equal to the value of the strain gauge. It has been confirmed that it has the same level of detection and can measure the distortion of piping with very high accuracy.
Thereafter, a heat cycle of 25 to 300 ° C. was further applied to the pipe test piece for 5 cycles, but no decrease in the strain measurement value was observed, and the measurement reproducibility was very good.

次に、前述したものと同様の配管試験片を使用し、機器による絶縁抵抗測定を実施して光ファイバセンサが絶縁されているかどうかを確認した。その結果、今回試作した光ファイバセンサが完全に絶縁されていることを確認した。したがって、測定対象物とセンサ基材とが異なる金属材料でも、異種金属接触によるガルバニック腐食を防止できることが確認された。 Next, a pipe test piece similar to that described above was used, and insulation resistance measurement was carried out by equipment to confirm whether the optical fiber sensor was insulated. As a result, it was confirmed that the prototype optical fiber sensor was completely insulated. Therefore, it was confirmed that galvanic corrosion due to contact with different metals can be prevented even with a metal material having a different measurement object and sensor substrate.

本発明の光ファイバセンサ及びその製造方法は、発電所、プラント等に配設された配管をはじめとする、極めて高温の環境下における各種構造物の歪みの測定に用いられる光ファイバセンサ及びその製造方法に適用可能である。 The optical fiber sensor and the manufacturing method thereof according to the present invention are an optical fiber sensor used for measuring strain of various structures under extremely high temperature environment, including piping installed in a power plant, a plant, etc., and the manufacturing thereof. Applicable to the method.

本発明に係る光ファイバセンサの一例を示す斜視図及び断面図である。It is the perspective view and sectional drawing which show an example of the optical fiber sensor which concerns on this invention. 本発明に係る光ファイバセンサを構成する温度補償用光ファイバが、耐熱性繊維で被覆されている様子を示す拡大縦断面図である。It is an expanded longitudinal cross-sectional view which shows a mode that the optical fiber for temperature compensation which comprises the optical fiber sensor which concerns on this invention is coat | covered with the heat resistant fiber. 本発明に係る光ファイバセンサの製造工程の一例を示す工程図である。It is process drawing which shows an example of the manufacturing process of the optical fiber sensor which concerns on this invention. 基材、温度補償用光ファイバ及び歪み検知用光ファイバを絶縁性フィルムでフォーミングする工程を説明する図である。It is a figure explaining the process of forming a base material, the optical fiber for temperature compensation, and the optical fiber for distortion detection with an insulating film.

Explanation of symbols

１光ファイバセンサ、２基材、３歪み検知用光ファイバ、４温度補償用光ファイバ、５耐熱性繊維、７，９，１０耐熱性接着剤、８絶縁性フィルム。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical fiber sensor, 2 base material, 3 strain detection optical fiber, 4 temperature compensation optical fiber, 5 heat resistant fiber, 7, 9, 10 heat resistant adhesive, 8 insulating film.

Claims

An optical fiber sensor in which an optical fiber for strain detection and an optical fiber for temperature compensation are provided on one surface of the same base material,
The strain detecting optical fiber is fixedly disposed on one surface of the base material,
The temperature compensating optical fiber is disposed on one surface of the base material in the immediate vicinity of the strain detecting optical fiber,
The optical fiber sensor, wherein the base material, the strain detecting optical fiber, and the temperature compensating optical fiber are formed by an insulating film.

The optical fiber sensor according to claim 1, wherein the insulating film is fixed to a side surface or the other surface and the side surface of the base material with an adhesive.

The optical fiber sensor according to claim 1 or 2, wherein the temperature compensating optical fiber has a hollow structure.

The strain-detecting optical fiber is fixed on one surface of the base material, and the temperature-compensating optical fiber is disposed on one surface of the base material so that the temperature-compensating optical fiber is in the immediate vicinity of the strain-detecting optical fiber. And a step of providing the temperature compensating optical fiber and the strain detecting optical fiber on the same base material,
A method of manufacturing an optical fiber sensor, comprising: forming the base material, the strain detecting optical fiber, and the temperature compensating optical fiber with an insulating film.