【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば水、油等の液体やメタンガスを主成分とする都市ガス等のガスの漏洩を被検知体情報として検知するための被検知体検知用光ファイバおよび被検知体検知用光ファイバを用いた被検知体検知方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、安全および環境保全等の面から、ガス、油、汚染水等の漏洩監視に関する技術が要望されており、例えば、ＬＮＧ貯蔵タンクにおけるガス漏洩、原油貯蔵タンクや輸送パイプライン等における油の漏洩、原子力発電設備における放射能に汚染された水の漏洩等を検知する技術の開発が必要とされている。
【０００３】
このような漏洩検知方法として、被検知体検知用光ファイバを用いて漏洩物を被検知体として検知する被検知体検知方法が知られており、図１には、被検知体検知用の光ファイバ１を用いた被検知体検知方法の一例が示されている。同図において、被検知体検知用光ファイバ１は、例えば石英系ガラス等の無機材料から成るコア２の周りをシリコーン樹脂等のプラスチックから成るクラッド３で覆って形成されており、クラッド３はコア２の屈折率よりも低い屈折率を有している。この光ファイバ１のように、プラスチックのクラッド３を有する光ファイバは、ＰＣＦ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｃｌａｄｄｉｎｇ Ｆｉｂｅｒ）と呼ばれている。
【０００４】
光ファイバ１の一端側にはＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｏｒｙ）装置５が接続されている。このＯＴＤＲ装置５は、周知のように、光ファイバ１に光を入射させ、その光が光ファイバ１を透過するときの後方錯乱光を検知して信号処理することにより、光透過損失（光伝送損失）を、例えば光ファイバ１の長手方向に対する光強度分布として検知するものである。なお、図中、６は、被検知体としての油等の被検知液体を示している。
【０００５】
図２には、図１に示したような被検知体検知用の光ファイバ１を伝搬する光の変化を概念的に示した図が示されている。光ファイバ１において、クラッド３の屈折率は、前記の如く、コア２の屈折率よりも低いために、同図に示すように、光はコア２とクラッド３の境界で全反射しながらコア２の中を伝搬していくが、このとき、クラッド３の屈折率に変化が生じると、光の伝搬特性に変化が生じる。すなわち、同図の（ａ）に示すように、クラッド３の表面に付着した被検知液体６がクラッド３を形成しているプラスチック内に浸透していき、クラッド３とコア２との境界部に達すると、被検知液体６の屈折率がクラッド３の屈折率よりも高い場合には、コア２を伝搬している光の一部がコア２の外側、すなわちクラッド３や被検知液体６側に放射され、その結果、伝搬光の強度が減衰するといったことが生じる。
【０００６】
また、同図の（ｂ）に示すように、被検知液体６が光吸収性を有する物質である場合には、この被検知液体６がクラッド３のプラスチック内に浸透してクラッド３とコア２との境界部に達すると、コア２を伝搬している光が被検知液体６によって吸収され、その結果、前記と同様に伝搬光の強度が減衰する現象が生じる。
【０００７】
したがって、このような被検知体検知用光ファイバ１のクラッド３の表面側に付着浸透した被検知液体６によって生じる伝搬光の強度減衰、すなわち、光透過損失の増加を、図１に示したようにしてＯＴＤＲ装置５によって検知することにより、被検知液体６の有無および、被検知液体６の光ファイバ１への長手方向の付着位置を検知することができる。そのため、このような被検知体検知用光ファイバを用いて被検知液体６を検知すれば、油等の被検知体の有無およびその位置等の被検知体情報を検知することができる。
【０００８】
図３には、被検知体検知用光ファイバの別の例がＯＴＤＲ装置５および被検知体としての被検知ガス１６と共に示されている。この被検知体検知用光ファイバ１は、図３および図４の（ａ）に示すように、クラッド３に覆われているコア２がクラッド３の中心から偏心してクラッド３の外表面近傍に設けられた偏心コアファイバであり、クラッド３の外表面の周りがシリコーン樹脂から成る被覆部材としての被覆樹脂層４によって覆われている。この被検知体検知用光ファイバ１のクラッド３は、コア２と同様に石英系ガラスにより形成されており、クラッド３の屈折率はコア２の屈折率よりも低く形成されている。この被検知体検知用光ファイバ１を伝搬する光の光強度分布は、図４の（ｂ）に示すような分布と成しており、伝搬光の一部はコア２からはみ出して、クラッド３や被覆樹脂層４を伝搬するようになっている。
【０００９】
この被検知体検知用光ファイバ１を用いて被検知ガス１６等の検知を行うときには、図１，２に示した被検知体検知用光ファイバ１を用いて被検知液体６を検知するときと同様に、光ファイバ１の一端側に接続したＯＴＤＲ装置５を用いて行われる。ただし、図３に示すものは、被検知体検知用光ファイバ１の被覆樹脂層４によって例えば被検知ガス１６を吸収するものであり、この偏心コアファイバにおいては、被覆樹脂層４に侵入浸透した被検知ガス１６によって光が吸収され、光ファイバ１中を伝搬している光強度の減衰、すなわち、光透過損失の増加をＯＴＤＲ装置５によって検知することにより、被検知ガス１６の位置（光ファイバ１への長手方向に対する位置）や濃度等の情報を検知することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような被検知体検知用光ファイバを用いて被検知液体６や被検知ガス１６等の被検知体検知を行えるようにするためには、図１に示したようなＰＣＦの被検知体検知用光ファイバ１においては、クラッド３内に被検知体が短時間で浸透することができ、図３に示したような偏心コアファイバの被検知体検知用光ファイバ１においては、被覆樹脂層４に被検知体が短時間で浸透できることが必要である。また、これらの被検知体検知用光ファイバ１を用いて被検知体検知を遠隔監視によって行えるようにするためには、被検知体検知用光ファイバ１によって光を十分遠方まで伝送できること、すなわち、光ファイバ１の伝搬損失が小さいことが必要となる。
【００１１】
なお、コア２およびクラッド３を共に石英系ガラスにより形成し、コア２が偏心していない光ファイバ（光伝送用として一般的に用いられている光ファイバ）においては、例えば図７に示すように、波長１．２ 〜１．７ μｍ程度の伝送損失（伝搬損失）は非常に小さく、特に波長１．６ μｍ付近の光伝送損失は十分に小さい。そのため、このような構造の石英系光ファイバの場合は、数十ｋｍ以上の距離を、十分な強さで光を伝送（伝搬）させることができる性能を材料的には有している。
【００１２】
しかしながら、図１に示したように、クラッド３がプラスチックで形成されたＰＣＦや、図３に示したような偏心コアファイバにおいては、クラッド３を形成するプラスチックや被覆樹脂層４を形成するプラスチックが石英系ガラスに比べて非常に小さい光透過率を有しているために、これらのプラスチックの光透過率によって左右される。すなわち、ＰＣＦのクラッド３を形成するプラスチックや、偏心コアファイバの被覆樹脂層４を形成するプラスチックの光透過率が低く、光吸収率が高いと、それにより光伝送損失が増大する。
【００１３】
例えば、図１に示したような、ＰＣＦを被検知体検知用光ファイバ１として用いて被検知液体６を検知しようとしたり、図３に示したような偏心コアファイバを被検知体検知用光ファイバ１として用いて被検知ガス１６を検知しようとすると、図５の特性線ｂに示すように、クラッド３を形成するシリコーン樹脂には波長１．２ μｍ近傍と波長１．４ μｍ近傍にシリコーン樹脂特有の大きな吸収があり、さらに、波長１．６ μｍ近傍の長波長領域にも樹脂特有の大きな吸収があるために、これらの波長の光を用いて被検知液体６や被検知ガス１６等を検知することは難しかった。そのため、ある程度精度良く被検知液体６の検知を行うためには、実際には、波長１．１ μｍ以下の短波長領域の光を用いるしかなかった。
【００１４】
また、図６に示すように、水（Ｈ２ Ｏ）の吸収領域は波長１．４ μｍ近傍にあり、シリコーン樹脂の波長１．４ μｍの吸収とほぼ一致するために、例えば図１に示したＰＣＦの被検知体検知用光ファイバ１を用いて、被検知液体６としての水を検知しようとしても、この被検知体検知用光ファイバ１は水の検知に必要な波長１．４ μｍ近傍の光の伝送には適さず、水分検知を適切に行うことはできなかった。
【００１５】
また、メタンガスを主成分とする都市ガスの被検知体検知を、例えば図３に示した偏心コアファイバの被検知体検知用光ファイバ１によって行おうとしたときに、シリコーン樹脂はメタン（ＣＨ４ ）の主光吸収帯域である波長１．６ μｍ帯（１．６ μｍ〜１．７ μｍ付近）において光透過率が非常に小さく、波長１．６ μｍ帯の光は被覆樹脂層４を透過することができないために、波長１．６ μｍ帯の光を用いたメタンの検知を行うことができなかった。
【００１６】
なお、従来、図３に示したような偏心コアファイバを用いてメタンを検出するときには、被覆樹脂層４を形成するシリコーン樹脂が波長１．３ μｍの領域に比較的損失の低い光透過領域があり、この波長領域がたまたまメタンの吸収波長の１つである１．３３μｍと一致したため、この波長の光を用いてメタン検知を行っていた。しかしながら、この波長１．３３μｍのメタンの光吸収は、波長１．６ μｍ帯の光吸収に比べておおよそ数分の１以下と小さいために、メタンガスの検知感度が悪かった。しかも、石英中の水分の吸収領域が１．４ μｍ近傍にあるために、石英の水分が多いと、波長１．３ μｍでのメタンガスの検知に、この水分の吸収が影響を及ぼし、ますます光透過損失が大きくなってしまうことから、被検知体検知用光ファイバ１の石英系ガラスは、十分に脱水した高品質のものを必要とし、その作製や品質管理は容易ではなかった。
【００１７】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、水やメタンガス等の被検知体を精度良く検知することができる被検知体検知用光ファイバおよび被検知体検知用光ファイバを用いた被検知体検知方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成により課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は被検知体検知用光ファイバに関し、光ファイバのコアの周りを覆うクラッドがプラスチックから成り、該クラッドに浸透した被検知体によって該光ファイバに生じる光透過損失を検知して被検知体情報を検知する被検知体検知用光ファイバであって、前記クラッドのプラスチックは重水素化されたシリコーン樹脂によって形成されていることを特徴として構成されている。
【００１９】
また、第２の発明は前記第１の発明の構成を備えた上で、前記コアは石英系ガラス又は酸化物多成分ガラスにより形成されていることを特徴とする。
【００２０】
さらに、第３の発明は被検知体検知用光ファイバに関し、コアの周りをクラッドで覆って形成される光ファイバのコアがクラッドの中心から偏心してクラッド外表面近傍に設けられており、クラッド外表面を覆うプラスチックの被覆部材に浸透した被検知体によって生じる光透過損失を検知して被検知体情報を検知する被検知体検知用光ファイバであって、前記被覆部材は重水素化されたシリコーン樹脂によって形成されていることを特徴として構成されている。
【００２２】
さらに、第４の発明は被検知体検知方法に関し、光ファイバのクラッドに浸透した被検知体によって生じる光ファイバの光透過損失を検知することにより、該光ファイバの周りの被検知体情報を検知する被検知体検知方法であって、前記光ファイバは前記第１又は第２の発明の被検知体検知用光ファイバを用いることを特徴として構成されている。
【００２３】
さらに、第５の発明は被検知体検知方法に関し、光ファイバの被覆部材に浸透した被検知体によって生じる光ファイバの光透過損失を検知することにより、該光ファイバの周りの被検知体情報を検知する被検知体検知方法であって、前記光ファイバは前記第３の発明の被検知体検知用光ファイバを用いることを特徴として構成されている。
【００２４】
さらに、第６の発明は被検知体検知方法に関し、前記第４又は第５の発明の構成を備えたものにおいて、前記光ファイバの光透過損失の測定はＯＴＤＲ装置を用いて行うことを特徴とする。
【００２５】
上記構成の本発明において、第１、第２、第４の発明における被検知体検知用光ファイバは、クラッドのプラスチックが重水素化されたシリコーン樹脂によって形成されており、また、第３、第５の発明における被検知体検知用光ファイバにおいては、被覆部材のプラスチックが重水素化されたシリコーン樹脂によって形成されているために、各プラスチックの吸収波長は重水素化される前よりも長波長側にシフトする。
【００２６】
このように、各プラスチックを重水素化したシリコーン樹脂によって形成すると、重水素化されていないシリコーン樹脂において大きい吸収を有する波長１．２μｍ近傍、波長１．４μｍ近傍、波長１．６μｍ近傍〜波長１．９μｍ近傍の各吸収帯が長波長側にシフトし、それにより、この重水素化されたシリコーン樹脂は、波長約１．１μｍ〜波長約１．５μｍまでの領域の光の透過率がほぼ１００％であり、また、波長約１．６μｍ〜波長約１．８μｍの間の領域の光の透過率もほぼ１００％となり、１．０μｍ近傍〜波長２．０μｍ近傍の光の透過率は、重水素化されていないシリコーン樹脂に比べて全体的に非常に高くなる。
【００２７】
そして、特に、これらの光透過率が高い領域（波長約１．１μｍ〜波長約１．５μｍの領域および波長約１．６μｍ〜波長約１．１８μｍの領域）の波長に光吸収を有する被検知体が、上記第１、第２、第４の発明における被検知体検知用光ファイバにおいてはクラッドに浸透し、上記第３、第５の発明においては被覆部材に浸透すると、それらの被検知体の吸収波長の光を光ファイバに伝搬させたときの光ファイバの光透過損失（光伝送損失）が、被検知体の浸透に伴って増加することを確実に検出可能となり、それにより、光ファイバの周りの被検知体情報が精度良く検知される。
【００２８】
被検知体として、例えば水やメタンガス等が挙げられるが、水の吸収波長は例えば１．４ μｍ近傍にあり、メタンの吸収波長は主に１．６ μｍ近傍にあり、前記重水素化されたシリコーン樹脂の光透過領域（光透過率が高い領域）内にあるために、これらの被検知体の検知は、前記の如く、本発明の被検知体検知用光ファイバを用いて精度良く行われる。
【００２９】
このように、前記プラスチックを重水素化したシリコーン樹脂によって形成して、その吸収波長を長波長側にシフトさせ、プラスチックの光吸収波長を被検知体の光吸収波長とは異なる波長にすることにより、水やメタンガスあるいはそれ以外の被検知体の検知も精度良く行うことが可能となり、上記課題を解決される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。まず、本発明に係る被検知体検知用光ファイバおよび被検知体検知用光ファイバを用いた被検知体検知方法の第１の実施形態例について説明する。本実施形態例の被検知体検知用光ファイバは、図１に示した従来の被検知体検知用光ファイバ１と同様のＰＣＦであり、本実施形態例が従来例と異なる特徴的なことは、クラッド３のプラスチックを重水素化したシリコーン樹脂組成物により形成したことである。なお、本実施形態例において、コア２の径は１２５ μｍ、クラッド３の外径は２００ μｍである。
【００３１】
クラッド３を形成する重水素化シリコーン樹脂組成物としては、以下の表１に示す（ａ）〜（ｄ）の４成分から成る組成物を混合調整し、その後、０．２ μｍフィルターで濾過したものを用いた。なお、この組成物を用いて被検知体検知用光ファイバ１を形成するときには、この重水素化シリコーン樹脂組成物を例えば１５０ ℃で３０分硬化させた。
【００３２】
【表１】
【００３３】
なお、表１の（ａ）のビニル基含有オルガノポリシロキサンの構造式は（化１）に示すものであり、表１の（ｂ）のケイ素に結合した水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンは（化２）に示すものである。また、以下に示す構造式において、Ｄは重水素原子である。
【００３４】
【化１】
【００３５】
【化２】
【００３６】
この重水素化シリコーン樹脂組成物の主な物性値は、表２に示すようになった。
【００３７】
【表２】
【００３８】
また、この重水素化シリコーン樹脂組成物の光透過率の波長依存性は、図５の特性線ａに示すようになり、波長約１．１ μｍ〜約１．５ μｍの領域および、波長約１．６ μｍ〜波長約１．８ μｍの領域においては、光の透過率がほぼ１００ ％となることが確認された。そして、同図の特性線Ｂに示す従来のシリコーン樹脂のように、水分の吸収波長帯である波長１．４ μｍ付近の吸収や、メタンの吸収領域である波長１．６ μｍ近傍領域には吸収は殆どなくなり、波長１．６ μｍ〜波長２．０ μｍの測定波長領域全体においても光透過率が高くなることが確認された。
【００３９】
本実施形態例の被検知体検知用光ファイバ１は以上のように構成されており、本実施形態例の被検知体検知用光ファイバを用いた被検知体検知方法は、上記構成の被検知体検知用光ファイバ１を用いて、従来例と同様に、ＯＴＤＲ装置５を用い、ＯＴＤＲ装置５によって検出される光ファイバの光透過損失の増加の検知によって行われる。
【００４０】
そうすると、図５の特性線ａに示したように、重水素化されたシリコーン樹脂組成物は、水の光吸収領域である波長１．４ μｍ近傍に吸収を有しておらず、メタンの光吸収領域である波長約１．６ μｍ近傍にも光の吸収を有していないために、波長１．４ μｍ近傍の光をＯＴＤＲ装置５等によって被検知体検知用光ファイバ１に透過させて、その光透過損失を測定することにより、水の検知を精度良く行うことが可能となり、同様に、波長約１．６ μｍ近傍の光を用いてのメタンガスの検知も精度良く行うことができる。
【００４１】
本実施形態例によれば、上記のように、クラッド３を重水素化したシリコーン樹脂によって形成することにより、例えば波長約１．４ μｍの光を用いた水の検知や、波長約１．６ μｍの光を用いたメタンガスの検知を精度良く行うことができるし、また、この重水素化したシリコーン樹脂は、重水素化されていないシリコーン樹脂に比べ、波長１．１ μｍ以上の長波長領域においても光の透過率が全体的に高く、特に、波長約１．１ μｍ〜波長１．５ μｍまでの領域と、波長約１．６ μｍ〜波長約１．８ μｍの領域にも光のほぼ１００ ％透過領域が形成されるために、これらの波長領域における光伝送損失が小さくなり、長距離にわたって光の伝送を行うことができる。
【００４２】
なお、本実施形態例の被検知体検知用光ファイバ１の光伝送損失特性を確保するために、波長１．３ μｍの光と波長１．５５μｍの光を用いて光ファイバ１の伝送損失を測定した。その結果を、表３に、従来の被検知体検知用光ファイバの伝送損失測定結果と共に示す。
【００４３】
【表３】
【００４４】
この表３から明らかなように、本実施形態例の被検知体検知用光ファイバ１は、従来例の被検知体検知用光ファイバに比べて、波長１．３ μｍにおいても、波長１．５５μｍにおいても、伝送損失が非常に小さくなることが確認された。
【００４５】
次に、本発明に係る被検知体検知用光ファイバおよび被検知体検知用光ファイバを用いた被検知体検知方法の第２の実施形態例について説明する。本実施形態例の被検知体検知用光ファイバは、図３に示した従来の被検知体検知用光ファイバ１である偏心コアファイバとほぼ同様に構成されており、本実施形態例が従来例と異なる特徴的なことは、被覆樹脂層４を重水素化されたシリコーン樹脂組成物によって形成したことである。このシリコーン樹脂組成物は、上記第１の実施形態例のクラッド３を形成した重水素化シリコーン樹脂組成物と同様の重水素化シリコーン樹脂組成物であり、その構成および物性値等は上記実施形態例のクラッド３を形成する重水素化シリコーン樹脂組成物と同様であるので、その説明は省略する。
【００４６】
なお、本実施形態例の被検知体検知用光ファイバ１のコア２の径は９μｍ、クラッド３の外径は１２５ μｍであり、最小クラッド厚Ｔ（図４）は５μｍ、コア２とクラッド３との屈折率差は０．３ ％と成している。また、被覆樹脂層４の被覆厚は１０μｍである。
【００４７】
本実施形態例の被検知体検知用光ファイバ１は以上のように構成されており、本実施形態例でも従来例と同様に、ＯＴＤＲ装置５を用いて被検知ガス１６等の被検知体の吸収波長の光を被検知体検知用光ファイバ１に透過させ、その光透過損失の増加を測定し、それにより、被検知体情報の検知が行われる。
【００４８】
なお、本実施形態例の被検知体検知用光ファイバ１の光伝送損失特性を確認するために、波長１．３ μｍおよび１．５ μｍにおける伝送損失を測定し、その結果を従来例における測定結果と共に表４に示した。
【００４９】
【表４】
【００５０】
この表４から明らかなように、波長１．３ μｍにおいても、波長１．５ μｍにおいても、本実施形態例の被検知体検知用光ファイバ１の伝送損失は従来例に比べて小さくなり、光伝送損失特性が向上したことが確認された。そして、本実施形態例の被検知体検知用光ファイバ１を用い、波長１．６ μｍ近傍の光を用いてメタンガスの検知を行ったところ、その検知感度は０．０２［ｄＢ／ｍ］となり、従来例では波長１．６ μｍ近傍の領域においては光の伝送が数ｍでも不可能であり、当然のことながらメタンの検知を行うことができなかったのに比べ、本実施形態例では数百ｍ以上の距離を光伝送できるようになり、メタンガスの検知も精度良く行えるようになった。
【００５１】
本実施形態例によれば、上記第１の実施形態例と同様に、メタンガス等の被検知ガス１６を吸収して光ファイバの光透過損失を変化させる役割を果たす被覆樹脂層４を、上記第１の実施形態例と同様の重水素化されたシリコーン樹脂組成物によって形成したことから、上記測定結果から明らかなように、上記第１の実施形態例と同様の効果を奏することができる。
【００５２】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施形態例では、クラッド３又は被覆樹脂層４に用いる重水素化されたシリコーン樹脂組成物として、表１に示したように、（化１）に示す構造のビニル基含有オルガノポリシロキサンと（化２）の構造のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを配合したものとしたが、オルガノポリシロキサンやオルガノハイドロジェンポリシロキサンの構造は特に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。
【００５３】
例えば、オルガノポリシロキサンの構造としては、直鎖状、分岐状のいずれでもよいが、メタンガスの透過性を考慮すると、シリコーン樹脂組成物の硬化物がゴム状弾性帯となる直鎖状のものが望ましく、また、被検知体検知用光ファイバの光透過性能を考慮すると、石英の屈折率に近いものが望ましく、例えばビニル基を含有した、（化３）〜（化６）に示すものが例示される。なお、これらの構造式において、Ｄは重水素原子、ａ〜ｉはいずれも正の整数である。
【００５４】
【化３】
【００５５】
【化４】
【００５６】
【化５】
【００５７】
【化６】
【００５８】
また、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、鎖状、分岐状、環状、網状構造のいずれであってもよく、例えば、（化７）〜（化９）に示すものが例示される。なお、これらの構造式においても、Ｄは重水素原子、ｊ〜ｍはいずれも正の整数である。
【００５９】
【化７】
【００６０】
【化８】
【００６１】
【化９】
【００６２】
さらに、シリコーン樹脂組成物を硬化させるための白金触媒としては、塩化白金酸、アルコール変成塩化白金酸、シリコーン変成塩化白金酸、塩化白金酸とオレフィン錯塩等が例示される。また、反応抑制剤は、必要に応じて添加されるものであり、例えば、リン、窒素、硫黄等の化合物、アセチレン化合物等が添加される。
【００６３】
さらに、上記のようなシリコーン樹脂組成物を形成する組成物の混合割合も特に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。
【００６５】
さらに、上記第１の実施形態例では、ＰＣＦから成る被検知体検知用光ファイバ１のコア２を石英系ガラスによって形成したが、コア２は必ずしも石英系ガラスにより形成するとは限らず、例えばＣａＯ，Ｎａ２ Ｏ，ＳｉＯ２ 等の適切な比率から成る酸化物多成分ガラスにより形成してもよく、それ以外の無機材料により形成してもよい。
【００６６】
さらに、本発明の被検知体検知用光ファイバ１の寸法等は特に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。
【００６７】
さらに、上記実施形態例では、いずれも、被検知体検知用光ファイバ１の光透過損失の測定はＯＴＤＲ装置５を用いて行うようにしたが、本発明の被検知体検知用光ファイバを用いた被検知体検知は、必ずしもＯＴＤＲ装置を用いて行うとは限らず、例えば、被検知体検知用光ファイバ１に被検知体が浸透していないときの光ファイバの光透過損失を予め実験等により求めておき、この被検知体検知用光ファイバを被検知体の被検知領域に配置した後に検出される光ファイバの光透過損失を前記予め求めた光ファイバの光透過損失と比較して、被検知体によって生じる光ファイバの光透過損失を検知するようにしてもよい。ただし、ＯＴＤＲ装置を用いて光ファイバの光透過損失を検知すると、光ファイバの長手方向に対する光透過損失を検知することができるために、被検知体の有無のみでなく、被検知体の存在する位置も正確に検出できるために、ＯＴＤＲ装置を用いて被検知体情報を検知することが好ましい。
【００６８】
さらに、上記実施形態例では、被検知体検知用光ファイバ１によって水又はメタンガスの検知を行う方法について述べたが、本発明の被検知体検知用光ファイバおよび被検知体検知用光ファイバを用いた被検知体検知方法は、水やメタンガス以外にも、例えば油等の他の様々な被検知体の検知に用いられるものである。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１および該請求項１を直接的又は間接的に引用する請求項２、４、６に係る第１グループの発明によれば、コアの周りをプラスチックのクラッドで覆い、このクラッドに浸透した被検知体によって光ファイバに生じる光透過損失を検知する被検知体検知用光ファイバのクラッドのプラスチックを重水素化したシリコーン樹脂によって形成することにより、クラッドを形成するプラスチックの光吸収波長を長波長領域側にシフトさせることができる。そのため、例えば被検知体検知用光ファイバによって検知しようとする被検知体の光吸収波長よりもプラスチックの光吸収波長のピークを長波長側にシフトさせることにより、被検知体の光吸収波長領域での光ファイバの光透過率を高くして、精度良く被検知体情報を検知することができる。
【００７０】
このように、クラッドを形成するプラスチックを重水素化したシリコーン樹脂により形成した第１グループの発明によれば、波長１．５μｍ付近までの光の透過率と波長約１．６μｍ〜波長約１．８μｍの領域の光の透過率を１００％に近い非常によい透過率とすることが可能となり、この光透過領域に、水分の吸収波長である１．４μｍ近傍やメタンの光吸収領域である波長１．６μｍ近傍が前記光透過領域内に入ることから、これらの水分やメタンの光吸収波長の光を被検出体検知用光ファイバに伝搬させて、被検知体としての水分やメタンガスを検知すれば、これらの被検知体を精度良く検知することができる。
【００７１】
さらに、請求項３および該請求項３を直接的又は間接的に引用する請求項第５、６に係る第２グループの発明によれば、コアをクラッドの中心から偏心させてクラッド外表面近傍に設け、このクラッド外表面を覆うプラスチックの被覆部材に浸透した被検知体によって生じる光透過損失を検知して被検知体情報を検知する被検知体検知用光ファイバにおいて、被覆部材を重水素化されたシリコーン樹脂によって形成したものであるから、この被覆部材の重水素化されたシリコーン樹脂によって、上記第１グループの発明と同様に樹脂（プラスチック）の光吸収波長を長波長側にシフトさせて、上記第１グループの発明と同様の効果を奏することができる。
【００７２】
また、第２のグループの発明において、被覆部材を重水素化されたシリコーン樹脂によって形成すれば、クラッドを重水素化されたシリコーン樹脂によって形成した前記第１グループの発明の被検知体検知用光ファイバと同様に、例えば水分やメタンガスの検知等を非常に精度良く行うことができる。
【００７３】
さらに、光ファイバの光透過損失の測定をＯＴＤＲ装置を用いて行うようにした本発明によれば、ＯＴＤＲによって光ファイバの長手方向に対する光透過損失を正確に検知することができるために、被検知体が被検知体検知用光ファイバの長手方向のどの位置にあるのかを正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】被検知体検知用光ファイバの一例と、この光ファイバ１を用いた被検知体検知方法の一例を示す説明図である。
【図２】図１に示した被検知体検知用光ファイバに被検知体が付着浸透したときに、光透過損失が生じる状態を外面的に示す説明図である。
【図３】被検知体検知用光ファイバの別の例と、この光ファイバを用いた被検知体検知方法の一例を示す説明図である。
【図４】図３に示した被検知ガス１６が付着した被検知体検知用光ファイバの横断面図（ａ）と、この光ファイバを伝搬する光強度分布（ｂ）を示す説明図である。
【図５】本発明に係る被検知体検知用光ファイバの実施形態例に用いられる重水素化したシリコーン樹脂の光吸収スペクトルを、従来の重水素化されていないシリコーン樹脂の光吸収スペクトルと共に示すグラフである。
【図６】被検知体としての液体又はガスの光吸収波長を示す説明図である。
【図７】石英光ファイバの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 被検知体検知用光ファイバ
２ コア
３ クラッド
４ 被覆樹脂層
５ ＯＴＤＲ装置
６ 被検知液体
１６ 被検知ガス[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an object detection optical fiber and an object detection optical fiber for detecting leakage of a gas such as a liquid such as water or oil or a city gas mainly containing methane gas as object information. The present invention relates to a method for detecting an object to be detected using the method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, from the aspect of safety and environmental protection, there has been a demand for a technology for monitoring leakage of gas, oil, contaminated water, and the like. For example, gas leakage in an LNG storage tank, oil leakage in a crude oil storage tank, a transportation pipeline, and the like. There is a need to develop a technology for detecting the leakage of water contaminated by radioactivity in nuclear power plants.
[0003]
As such a leak detection method, there is known a method of detecting a leaked object using an optical fiber for detecting a detected object as a detected object. FIG. An example of an object detection method using the fiber 1 is shown. In FIG. 1, an object detection optical fiber 1 is formed by covering a core 2 made of an inorganic material such as quartz-based glass with a clad 3 made of a plastic such as a silicone resin. It has a refractive index lower than the refractive index of 2. An optical fiber having a plastic clad 3 like the optical fiber 1 is called a PCF (Plastic Cladding Fiber).
[0004]
An OTDR (Optical Time Domain Reflectometry) device 5 is connected to one end of the optical fiber 1. As is well known, the OTDR device 5 makes light incident on the optical fiber 1, detects back-scattered light when the light passes through the optical fiber 1, and processes the signal to thereby perform light transmission loss (optical transmission). Loss) is detected as a light intensity distribution in the longitudinal direction of the optical fiber 1, for example. In the drawing, reference numeral 6 denotes a liquid to be detected such as oil or the like as a detected object.
[0005]
FIG. 2 is a diagram conceptually showing a change in light propagating through the optical fiber 1 for detecting an object to be detected as shown in FIG. In the optical fiber 1, since the refractive index of the clad 3 is lower than the refractive index of the core 2 as described above, the light is totally reflected at the boundary between the core 2 and the clad 3, as shown in FIG. In this case, if the refractive index of the clad 3 changes, the light propagation characteristics change. That is, as shown in (a) of the figure, the liquid to be detected 6 attached to the surface of the clad 3 penetrates into the plastic forming the clad 3 and reaches the boundary between the clad 3 and the core 2. When reaching, when the refractive index of the liquid 6 to be detected is higher than the refractive index of the clad 3, a part of the light propagating through the core 2 is directed to the outside of the core 2, that is, to the clad 3 or the liquid 6 to be detected. Radiated, resulting in an attenuation of the intensity of the propagating light.
[0006]
Further, as shown in FIG. 2B, when the liquid 6 to be detected is a substance having a light absorbing property, the liquid 6 to be detected penetrates into the plastic of the cladding 3 and the cladding 3 and the core 2. When the light reaches the boundary with the liquid, the light propagating through the core 2 is absorbed by the liquid 6 to be detected, and as a result, a phenomenon occurs in which the intensity of the propagating light is attenuated as described above.
[0007]
Therefore, as shown in FIG. 1, the attenuation of the intensity of the propagation light caused by the liquid to be detected 6 adhering to the surface of the clad 3 of the optical fiber 1 for detecting the detected object caused by the liquid to be detected 6 is shown in FIG. Then, the presence or absence of the liquid to be detected 6 and the position where the liquid to be detected 6 is attached to the optical fiber 1 in the longitudinal direction can be detected. Therefore, if the detection target liquid 6 is detected using such a detection target detection optical fiber, the detection target information such as the presence or absence of the detection target such as oil and the position thereof can be detected.
[0008]
FIG. 3 shows another example of the optical fiber for detecting a detection target, together with the OTDR device 5 and the detection target gas 16 serving as a detection target. As shown in FIGS. 3 and 4A, the core 2 covered by the clad 3 is provided near the outer surface of the clad 3 by eccentricity from the center of the clad 3 as shown in FIG. The outer periphery of the cladding 3 is covered with a coating resin layer 4 as a coating member made of silicone resin. The clad 3 of the object detection optical fiber 1 is made of quartz glass like the core 2, and the clad 3 has a lower refractive index than the core 2. The light intensity distribution of the light propagating through the detection object detecting optical fiber 1 has a distribution as shown in FIG. 4B, and a part of the propagating light protrudes from the core 2 and the clad 3 And the coating resin layer 4.
[0009]
When the detection target gas 16 and the like are detected by using the detection object detection optical fiber 1, the detection target liquid 6 is detected by using the detection target detection optical fiber 1 shown in FIGS. Similarly, this is performed using the OTDR device 5 connected to one end of the optical fiber 1. However, the one shown in FIG. 3 absorbs, for example, the gas 16 to be detected by the coating resin layer 4 of the optical fiber 1 for detecting an object to be detected. Light is absorbed by the gas 16 to be detected, and the OTDR device 5 detects the attenuation of light intensity propagating in the optical fiber 1, that is, the increase in light transmission loss, so that the position of the gas 16 to be detected (optical fiber 1 with respect to the longitudinal direction) and information such as density.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to be able to detect the detection target such as the detection target liquid 6 and the detection target gas 16 using the detection target detecting optical fiber as described above, the PCF as shown in FIG. In the detecting object detecting optical fiber 1, the detecting object can penetrate into the cladding 3 in a short time, and the detecting object detecting optical fiber 1 of the eccentric core fiber as shown in FIG. It is necessary that the object to be detected can penetrate the resin layer 4 in a short time. Further, in order to enable the detection of the detected object by remote monitoring using the detected object detecting optical fiber 1, the light can be transmitted sufficiently far by the detected object detecting optical fiber 1, that is, It is necessary that the propagation loss of the optical fiber 1 is small.
[0011]
In addition, in an optical fiber in which both the core 2 and the clad 3 are formed of quartz glass and the core 2 is not eccentric (an optical fiber generally used for optical transmission), for example, as shown in FIG. The transmission loss (propagation loss) at a wavelength of about 1.2 to 1.7 μm is very small, and particularly the optical transmission loss around a wavelength of 1.6 μm is sufficiently small. Therefore, in the case of a silica-based optical fiber having such a structure, it has a material property capable of transmitting (propagating) light with sufficient strength over a distance of several tens of km or more.
[0012]
However, as shown in FIG. 1, in a PCF in which the cladding 3 is formed of plastic, or in an eccentric core fiber as shown in FIG. 3, the plastic forming the cladding 3 or the plastic forming the coating resin layer 4 is not used. Since it has a very small light transmittance as compared with quartz glass, it depends on the light transmittance of these plastics. That is, if the plastic forming the cladding 3 of the PCF or the plastic forming the coating resin layer 4 of the eccentric core fiber has a low light transmittance and a high light absorption, the light transmission loss increases.
[0013]
For example, as shown in FIG. 1, an attempt is made to detect the liquid 6 to be detected using a PCF as the optical fiber 1 for detecting an object, or an eccentric core fiber as shown in FIG. When trying to detect the gas 16 to be detected using the fiber 1, as shown by the characteristic line b in FIG. 5, the silicone resin forming the clad 3 has a silicone resin having a wavelength of around 1.2 μm and a wavelength of around 1.4 μm. Since there is a large absorption peculiar to the resin, and also a large absorption peculiar to the resin in a long wavelength region near 1.6 μm, the liquid to be detected 6 and the gas to be detected 16 are used by using light of these wavelengths. It was difficult to detect. Therefore, in order to detect the liquid 6 to be detected with a certain degree of accuracy, in practice, light in a short wavelength region having a wavelength of 1.1 μm or less has to be used.
[0014]
In addition, as shown in FIG. 2 The absorption region of O) is in the vicinity of a wavelength of 1.4 μm, and almost coincides with the absorption of the wavelength of 1.4 μm of the silicone resin. Therefore, for example, the optical fiber 1 for detecting an object to be detected of the PCF shown in FIG. Therefore, even if it is intended to detect water as the liquid 6 to be detected, the optical fiber 1 for detecting the detected object is not suitable for transmitting light having a wavelength of around 1.4 μm required for detecting water, and the water detection is appropriate. Could not be done.
[0015]
Further, when an object to be detected of a city gas mainly composed of methane gas is to be detected by the optical fiber 1 for detecting an object to be detected of an eccentric core fiber shown in FIG. 3, for example, the silicone resin is methane (CH). 4 ), The light transmittance is extremely small in the 1.6 μm band (around 1.6 μm to 1.7 μm), which is the main light absorption band, and light in the 1.6 μm band passes through the coating resin layer 4. Methane could not be detected using light in the 1.6 μm band.
[0016]
Conventionally, when methane is detected using an eccentric core fiber as shown in FIG. 3, the silicone resin forming the coating resin layer 4 has a light transmission region having a relatively low loss in a region of a wavelength of 1.3 μm. Since this wavelength region coincided with 1.33 μm, which is one of the absorption wavelengths of methane, methane was detected using light of this wavelength. However, since the light absorption of methane having a wavelength of 1.33 μm is smaller than the light absorption of the wavelength of 1.6 μm by about a fraction, the detection sensitivity of methane gas is poor. In addition, since the water absorption region in quartz is near 1.4 μm, if the water content of quartz is high, the absorption of this water will affect the detection of methane gas at a wavelength of 1.3 μm. Since the optical transmission loss increases, the quartz glass of the optical fiber 1 for detecting an object needs to be a sufficiently dehydrated high-quality glass, and its production and quality control are not easy.
[0017]
The present invention has been made to solve the above conventional problems, and an object thereof is to provide a detection object detection optical fiber and a detection object detection method capable of detecting a detection object such as water or methane gas with high accuracy. An object of the present invention is to provide an object detection method using an optical fiber for detection.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides means for solving the problem by the following configuration. Ie , Invention of 1 Is Optical fiber for object detection About An optical fiber for detecting an object to detect an object by detecting light transmission loss generated in the optical fiber by an object penetrating the cladding, the cladding covering the core of the optical fiber; Wherein the cladding plastic is deuterated Formed by silicone resin It is characterized by having.
[0019]
Also, The second invention has the configuration of the first invention, The core is made of quartz glass or oxide multi-component glass Characterized by You.
[0020]
further, Third Invention of Is Optical fiber for object detection About The core of the optical fiber formed by covering the core with the cladding is provided eccentrically from the center of the cladding and is provided near the outer surface of the cladding, and is caused by the detection object penetrating the plastic covering member covering the outer surface of the cladding. An object detection optical fiber for detecting object detection information by detecting light transmission loss, wherein the coating member is deuterated. silicone It is characterized by being formed of resin.
[0022]
further , Fourth Invention of Is Detected object detection method About An object detection method for detecting object information around an optical fiber by detecting light transmission loss of the optical fiber caused by the object penetrated into the cladding of the optical fiber, wherein the optical fiber Is the 1st or 2nd The optical fiber for detecting an object to be detected according to the invention is used.
[0023]
further , Fifth Invention of Is Detected object detection method About A detection object detection method for detecting information on a detection object around the optical fiber by detecting a light transmission loss of the optical fiber caused by the detection object penetrating the coating member of the optical fiber; Fiber front 3rd The optical fiber for detecting an object to be detected according to the invention is used.
[0024]
further, A sixth aspect of the present invention relates to a method for detecting an object to be detected, the method including the configuration of the fourth or fifth aspect, The optical transmission loss of the optical fiber is measured using an OTDR device. Characterized by You.
[0025]
In the present invention having the above configuration, First, second, fourth Invention of In The cladding plastic is deuterated for the object detection optical fiber. Formed by silicone resin And 3rd, 5th Invention of In In the detection object detection optical fiber, the plastic of the covering member is deuterated. Formed by silicone resin Therefore, the absorption wavelength of each plastic shifts to a longer wavelength side than before deuteration.
[0026]
in this way When each of the plastics is formed of a deuterated silicone resin, the non-deuterated silicone resin has a large absorption having a wavelength of about 1.2 μm, a wavelength of about 1.4 μm, a wavelength of about 1.6 μm to a wavelength of about 1.9 μm. Are shifted to the longer wavelength side, so that the deuterated silicone resin has a light transmittance of about 100% in a wavelength range from about 1.1 μm to about 1.5 μm. Further, the transmittance of light in a region between a wavelength of about 1.6 μm and a wavelength of about 1.8 μm is also almost 100%, and the transmittance of light in a range of about 1.0 μm to about 2.0 μm is deuterated. Overall is very high compared to non-silicone resins.
[0027]
In particular, the detected object having light absorption in the wavelengths of these high light transmittance regions (the wavelength region of about 1.1 μm to about 1.5 μm and the wavelength of about 1.6 μm to about 1.18 μm). The body is the first , Second, fourth Invention of In In the optical fiber for detecting a detection object, it penetrates the cladding and 3rd, 5th In the invention of the above, when the light having the absorption wavelength of the object to be detected is propagated to the optical fiber, the light transmission loss (optical transmission loss) of the optical fiber is caused by the penetration of the object to be detected. The increase can be reliably detected, whereby the information on the detected object around the optical fiber is accurately detected.
[0028]
Examples of the detection target include water and methane gas. The absorption wavelength of water is, for example, around 1.4 μm, and the absorption wavelength of methane is mainly around 1.6 μm. Since the object is within the light transmission region (a region having a high light transmittance) of the silicone resin, the detection of these objects is accurately performed using the object detection optical fiber of the present invention as described above. .
[0029]
Thus, the plastic is deuterated Formed by silicone resin By shifting the absorption wavelength to the longer wavelength side and making the light absorption wavelength of the plastic different from the light absorption wavelength of the object, the detection of water, methane gas, and other objects to be detected is also accurate. And the above-mentioned problem is solved.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of this embodiment, the same reference numerals are given to the same names as those in the conventional example, and the duplicate description thereof will be omitted. First, a first embodiment of a detected object detection optical fiber and a detected object detection method using the detected object detection optical fiber according to the present invention will be described. The optical fiber for detecting an object to be detected according to the present embodiment is a PCF similar to the conventional optical fiber 1 for detecting an object to be detected shown in FIG. 1. And that the plastic of the cladding 3 is formed of a deuterated silicone resin composition. In the present embodiment, the diameter of the core 2 is 125 μm, and the outer diameter of the clad 3 is 200 μm.
[0031]
As the deuterated silicone resin composition for forming the clad 3, a composition composed of the four components (a) to (d) shown in Table 1 below was mixed and adjusted, and then filtered with a 0.2 μm filter. Was used. When forming the optical fiber 1 for detecting an object using this composition, the deuterated silicone resin composition was cured at, for example, 150 ° C. for 30 minutes.
[0032]
[Table 1]
[0033]
The structural formula of the vinyl group-containing organopolysiloxane of (a) in Table 1 is shown in Chemical Formula 1, and the organohydrogenpolysiloxane having a silicon-bonded hydrogen atom in (b) of Table 1 is It is shown in (Formula 2). In the following structural formula, D is a deuterium atom.
[0034]
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[0035]
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[0036]
The main physical properties of the deuterated silicone resin composition are as shown in Table 2.
[0037]
[Table 2]
[0038]
The wavelength dependence of the light transmittance of the deuterated silicone resin composition is as shown by a characteristic line a in FIG. 5, and the wavelength range of about 1.1 μm to about 1.5 μm and the wavelength It was confirmed that the light transmittance was almost 100% in the range from 1.6 μm to a wavelength of about 1.8 μm. As in the case of the conventional silicone resin shown by the characteristic line B in the figure, the absorption around the wavelength of 1.4 μm, which is the absorption wavelength band of moisture, and the absorption near 1.6 μm, which is the absorption region of methane, It was confirmed that there was almost no absorption, and the light transmittance was high even in the entire measurement wavelength range from 1.6 μm to 2.0 μm.
[0039]
The object detection optical fiber 1 of the present embodiment is configured as described above, and the object detection method using the object detection optical fiber of the embodiment is a detection object detection method of the above configuration. This is performed by using the OTDR device 5 and detecting an increase in light transmission loss of the optical fiber detected by the OTDR device 5 in the same manner as in the related art using the body detection optical fiber 1.
[0040]
Then, as shown by the characteristic line a in FIG. 5, the deuterated silicone resin composition has no absorption near the wavelength of 1.4 μm, which is the light absorption region of water, and the methane light Since there is no light absorption near the wavelength of about 1.6 μm, which is the absorption region, light having a wavelength of about 1.4 μm is transmitted through the optical fiber 1 for detecting the object by the OTDR device 5 or the like. By measuring the light transmission loss, it is possible to accurately detect water, and similarly, it is possible to accurately detect methane gas using light having a wavelength of about 1.6 μm.
[0041]
According to the present embodiment, as described above, by forming the clad 3 with a deuterated silicone resin, for example, detection of water using light having a wavelength of about 1.4 μm, or a wavelength of about 1.6 μm is used. It is possible to accurately detect methane gas using light of μm, and the deuterated silicone resin has a longer wavelength region of 1.1 μm or more than the non-deuterated silicone resin. , The light transmittance as a whole is high, and in particular, the light transmittance in the wavelength range of about 1.1 μm to 1.5 μm and in the wavelength range of about 1.6 μm to about 1.8 μm. Since the almost 100% transmission region is formed, light transmission loss in these wavelength regions is reduced, and light can be transmitted over a long distance.
[0042]
In addition, in order to secure the optical transmission loss characteristics of the optical fiber for object detection 1 of the present embodiment, the transmission loss of the optical fiber 1 is reduced by using light having a wavelength of 1.3 μm and light having a wavelength of 1.55 μm. It was measured. The results are shown in Table 3 together with the transmission loss measurement results of the conventional optical fiber for detecting an object.
[0043]
[Table 3]
[0044]
As is clear from Table 3, the detected object detecting optical fiber 1 of the present embodiment has a wavelength of 1.55 μm even at a wavelength of 1.3 μm as compared with the conventional detected object detecting optical fiber. Also, it was confirmed that the transmission loss was very small.
[0045]
Next, a description will be given of a second embodiment of the object detection optical fiber and the object detection method using the object detection optical fiber according to the present invention. The optical fiber for detecting an object to be detected according to the embodiment is substantially the same as the eccentric core fiber which is the conventional optical fiber 1 for detecting an object shown in FIG. What is different from the above is that the coating resin layer 4 is formed of a deuterated silicone resin composition. This silicone resin composition is the same deuterated silicone resin composition as the deuterated silicone resin composition in which the clad 3 of the first embodiment is formed. Since it is the same as the deuterated silicone resin composition forming the clad 3 of the example, the description thereof is omitted.
[0046]
The diameter of the core 2 of the optical fiber 1 for detecting an object to be detected in this embodiment is 9 μm, the outer diameter of the clad 3 is 125 μm, the minimum clad thickness T (FIG. 4) is 5 μm, and the core 2 and the clad 3 Is 0.3%. The coating thickness of the coating resin layer 4 is 10 μm.
[0047]
The optical fiber 1 for detecting an object to be detected according to the present embodiment is configured as described above. In this embodiment, similarly to the conventional example, the OTDR device 5 is used to detect the object to be detected such as the gas 16 to be detected. The light having the absorption wavelength is transmitted through the detection object detection optical fiber 1, and the increase in the light transmission loss is measured, whereby the detection of the detection object information is performed.
[0048]
In addition, in order to confirm the optical transmission loss characteristics of the optical fiber for object detection 1 of the present embodiment, transmission losses at wavelengths of 1.3 μm and 1.5 μm were measured, and the results were measured in a conventional example. The results are shown in Table 4 together with the results.
[0049]
[Table 4]
[0050]
As is clear from Table 4, the transmission loss of the object detection optical fiber 1 of this embodiment is smaller than that of the conventional example at both the wavelength of 1.3 μm and the wavelength of 1.5 μm. It was confirmed that the optical transmission loss characteristics were improved. Then, when the methane gas was detected using the optical fiber 1 for detecting an object to be detected of the present embodiment using light having a wavelength of about 1.6 μm, the detection sensitivity was 0.02 [dB / m]. On the other hand, in the conventional example, light transmission is impossible even in a few meters in the region near the wavelength of 1.6 μm, and it is naturally impossible to detect methane. Optical transmission over a distance of 100 m or more has become possible, and the detection of methane gas has become possible with high accuracy.
[0051]
According to the present embodiment, similarly to the first embodiment, the coating resin layer 4 that plays a role of absorbing the detection gas 16 such as methane gas and changing the optical transmission loss of the optical fiber is formed by the above-described first embodiment. Since it was formed of the same deuterated silicone resin composition as that of the first embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained as apparent from the above measurement results.
[0052]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, but can adopt various embodiments. For example, in the above embodiment, as shown in Table 1, a vinyl group-containing organopolysiloxane having a structure shown in (Chem. 1) is used as the deuterated silicone resin composition used for the clad 3 or the coating resin layer 4. And an organohydrogenpolysiloxane having the structure of (Formula 2), but the structure of the organopolysiloxane or the organohydrogenpolysiloxane is not particularly limited, and may be appropriately set.
[0053]
For example, the structure of the organopolysiloxane may be linear or branched, but in consideration of the permeability of methane gas, the cured product of the silicone resin composition has a linear structure in which a rubber-like elastic band is formed. Desirably, considering the light transmission performance of the optical fiber for detecting an object, it is desirable that the refractive index is close to the refractive index of quartz, for example, those shown in (Chem. 3) to (Chem. 6) containing a vinyl group are exemplified. Is done. In these structural formulas, D is a deuterium atom, and a to i are all positive integers.
[0054]
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[0055]
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[0056]
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[0057]
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[0058]
The organohydrogenpolysiloxane may have any of a chain, a branched, a cyclic, and a network structure, and examples thereof include those shown in (Chem. 7) to (Chem. 9). In these structural formulas, D is a deuterium atom, and j to m are all positive integers.
[0059]
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[0060]
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[0061]
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[0062]
Further, examples of the platinum catalyst for curing the silicone resin composition include chloroplatinic acid, alcohol-modified chloroplatinic acid, silicone-modified chloroplatinic acid, chloroplatinic acid and an olefin complex salt. The reaction inhibitor is added as needed, and for example, compounds such as phosphorus, nitrogen, and sulfur, and acetylene compounds are added.
[0063]
Further, the mixing ratio of the composition forming the silicone resin composition as described above is not particularly limited, and is appropriately set.
[0065]
Furthermore, in the first embodiment, the core 2 of the optical fiber 1 for detecting an object made of PCF is formed of quartz glass, but the core 2 is not necessarily formed of quartz glass. , Na 2 O, SiO 2 And the like, and may be formed of an oxide multi-component glass having an appropriate ratio, or may be formed of another inorganic material.
[0066]
Further, the dimensions and the like of the detection target object detecting optical fiber 1 of the present invention are not particularly limited, and are set as appropriate.
[0067]
Furthermore, in each of the above embodiments, the measurement of the light transmission loss of the optical fiber 1 for detecting an object is performed using the OTDR device 5, but the optical fiber for detecting object of the present invention is used. The detected object detection is not always performed by using the OTDR device. For example, the light transmission loss of the optical fiber when the detected object does not penetrate the optical fiber 1 for the detected object is experimentally determined in advance. By comparing the light transmission loss of the optical fiber detected after arranging the detected object detection optical fiber in the detection area of the detected object with the light transmission loss of the previously determined optical fiber, The optical transmission loss of the optical fiber caused by the detected object may be detected. However, when the light transmission loss of the optical fiber is detected using the OTDR device, the light transmission loss in the longitudinal direction of the optical fiber can be detected. In order to accurately detect the position, it is preferable to detect the detection target information using an OTDR device.
[0068]
Further, in the above-described embodiment, the method of detecting water or methane gas by the detected object detection optical fiber 1 has been described. However, the detected object detection optical fiber and the detected object detection optical fiber of the present invention are used. The detected object detection method is used for detecting various other detected objects such as oil, in addition to water and methane gas.
[0069]
【The invention's effect】
Claim 1 and the first group according to Claims 2, 4, and 6, which directly or indirectly refer to Claim 1. According to the invention of the present invention, the plastic of the cladding of the optical fiber for detecting the object is detected by covering the core with the plastic cladding and detecting the light transmission loss generated in the optical fiber by the object penetrating the cladding. Formed by silicone resin By doing so, the light absorption wavelength of the plastic forming the cladding can be shifted to the longer wavelength region side. Therefore, for example, by shifting the peak of the light absorption wavelength of plastic to a longer wavelength side than the light absorption wavelength of the detection target to be detected by the detection target optical fiber, the light absorption wavelength region of the detection target is detected. By increasing the light transmittance of the optical fiber, the object information can be accurately detected.
[0070]
in this way Formed of deuterated silicone resin, plastic forming cladding First group According to the invention, the transmittance of light up to a wavelength of about 1.5 μm and the transmittance of light in the wavelength range of about 1.6 μm to about 1.8 μm can be made very good transmittance close to 100%. In this light transmission region, the vicinity of 1.4 μm, which is the absorption wavelength of water, and the vicinity of 1.6 μm, which is the light absorption region of methane, enter the light transmission region. If the light having the absorption wavelength is propagated to the detection object detecting optical fiber and moisture or methane gas as the detection object is detected, these detection objects can be accurately detected.
[0071]
further, Claim 3 and the second group according to claims 5 and 6, which directly or indirectly refer to claim 3. According to the invention, the core is eccentrically provided from the center of the clad and provided in the vicinity of the outer surface of the clad, and the light transmission loss caused by the detected object penetrating the plastic covering member covering the outer surface of the clad is detected to detect the core. In the object detection optical fiber for detecting information, the coating member was deuterated. silicone Since it is made of resin, this coated member is deuterated. Silicone resin By the above First group The light absorption wavelength of the resin (plastic) is shifted to the longer wavelength side as in the invention of First group The same effect as that of the invention can be obtained.
[0072]
Also, Second group In the invention of the above, if the covering member is formed of a deuterated silicone resin, the clad is formed of a deuterated silicone resin. The first group Similarly to the optical fiber for detecting an object to be detected according to the invention, for example, detection of moisture and methane gas can be performed very accurately.
[0073]
Further, according to the present invention in which the optical transmission loss of the optical fiber is measured using the OTDR device, the optical transmission loss in the longitudinal direction of the optical fiber can be accurately detected by the OTDR. It is possible to accurately detect the position of the body in the longitudinal direction of the detected object detecting optical fiber.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of an object detection optical fiber and an example of an object detection method using the optical fiber 1. FIG.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an external appearance of a state in which light transmission loss occurs when a detection target adheres to and penetrates the detection target detecting optical fiber illustrated in FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory view showing another example of the detected object detecting optical fiber and an example of a detected object detecting method using the optical fiber.
4A is a cross-sectional view of an optical fiber for detection of a detection target to which a detection gas 16 shown in FIG. 3 is attached, and FIG. .
FIG. 5 shows a light absorption spectrum of a deuterated silicone resin used in an embodiment of an optical fiber for detecting a detection object according to the present invention, together with a light absorption spectrum of a conventional non-deuterated silicone resin. It is a graph.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a light absorption wavelength of a liquid or a gas as an object to be detected.
FIG. 7 is a graph showing the wavelength dependence of transmission loss of a quartz optical fiber.
[Explanation of symbols]
1 Optical fiber for detecting object
2 core
3 clad
4 coating resin layer
5 OTDR device
6 Liquid to be detected
16 Detected gas
