JP3871874B2

JP3871874B2 - 光ファイバーひずみセンサーシート

Info

Publication number: JP3871874B2
Application number: JP2000318811A
Authority: JP
Inventors: 謙一小島; 修村田; 史郎棚村; 洋秋山; 裕昌伊藤
Original assignee: Railway Technical Research Institute; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Railway Technical Research Institute; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2020-10-19
Also published as: JP2002131023A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の変状などを検知する光ファイバーひずみセンサーシートに関するものである。ここで、シートとは、剛性の弱い、フレキシブルなものを指し、ベースなどの剛性の高いものは意味しない。
【０００２】
【従来の技術】
従来、構造物の挙動を検知するセンサーは、ひずみゲージ（電圧検出）が多く、また光ファイバーを用いたセンサーとしては、素線を直接構造物に貼り付けるものが大部分であり、大型のシート構造のものは見受けられない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ひずみを計測するにあたってはひずみゲージを用いるが、局所的な部位しか計測できず、比較的大きなエリアを連続的に計測することは難しい。
【０００４】
また、ひずみゲージは耐久性に乏しく、遠隔地での連続的な計測が非常に困難である。また、計測点数が増加すると、コストが嵩むといった問題があった。
【０００５】
なお、光ファイバーをセンサーとした技術は多く見受けられるが、素線を張り付けるものが多く、シート状に構成したものは見受けられない。
【０００６】
本発明は、上記状況に鑑みて、比較的大きなエリアや複雑な形状の部位を連続的に計測することができるとともに、任意の形状に構成可能な光ファイバーひずみセンサーシートを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕シート部と、該シート部上に取り付けられる光ファイバーセンサー部とを具備する光ファイバーひずみセンサーシートであって、シート部の表面上に第１層目の光ファイバーセンサー部を蛇行状に配置し、この第１層目の光ファイバーセンサー部の端部に連続してシート部の裏面に前記蛇行状の第１層目の光ファイバーセンサー部に直交するように蛇行状に第２層目の光ファイバーセンサー部を配置し、直線部の総和長さを増加させるように構成したことを特徴とする。
【０００８】
〔２〕上記〔１〕記載の光ファイバーひずみセンサーシートにおいて、前記光ファイバーセンサー部を前記シート部上に接着材により張り付けることを特徴とする。
【０００９】
〔３〕上記〔１〕記載の光ファイバーひずみセンサーシートにおいて、前記光ファイバーセンサー部上に防水加工を施すことを特徴とする。
【００１０】
〔４〕上記〔１〕記載の光ファイバーひずみセンサーシートにおいて、前記光ファイバーセンサー部上に損傷防止用のコーティング膜を施すことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１実施例を示す光ファイバーひずみセンサーシートの模式図、図２は図１のＡ−Ａ′線断面図である。
【００１３】
これらの図において、１はシート部、２はそのシート部１上に接着材３で張り付けられる光ファイバーセンサー部であり、このように光ファイバーセンサー部２を有するシート式のひずみセンサーを構成している。
【００１４】
ここでは、光ファイバーをくるくると輪を描くように配置している。光ファイバーセンサーの場合、曲線部２Ａは実効的なひずみセンシング部にはならないので、より直線部２Ｂを増加させることにより、その直線部２Ｂの総和で歪み検出率を向上させることができる。なお、曲線部２Ａは曲率半径ｒが３ｃｍ以下にならないようにする必要がある。
【００１５】
図３は本発明の第２実施例を示す光ファイバーひずみセンサーシートの模式図である。
【００１６】
この実施例では、シート部１１上へ蛇行状に光ファイバーセンサー部１２を取り付けるようにしている。この配置では、曲線部１２Ａに対して直線部１２Ｂの総和を長くとることができる。
【００１７】
図４は本発明の第３実施例を示す光ファイバーひずみセンサーシートの模式図である。
【００１８】
この実施例では、シート部２１上へ光ファイバーセンサー部２２を蛇行状に２層に取り付けるようにしている。この配置では、曲線部２２Ａに対して、１枚のシート当たり、より長い直線部２２Ｂの総和を得ることができる。すなわち、図４に示すように、シート部２１上に第１層目の光ファイバーセンサー部を蛇行状に配置し、この第１層目の光ファイバーセンサー部の端部に連続して前記蛇行状の第１層目の光ファイバーセンサー部に直交するように蛇行状に第２層目の光ファイバーセンサー部を配置し、直線部の総和長さを増加させるようにしている。
【００１９】
図５は本発明の第４実施例を示す光ファイバーひずみセンサーシートの模式図、図６は図５のＢ−Ｂ′線断面図である。
【００２０】
この実施例では、シート部３１上へ光ファイバーセンサー部３２をほぼ渦巻き状に配置するが、光ファイバーセンサー部３２上に損傷防止用のコーティング膜３３を施すようにしてもよい。すなわち、図５に示すように、シート部３１上に略矩形状の渦巻き状に配置した光ファイバーセンサー部３２を配置し、直線部の総和長さを増加させるように構成する。
【００２１】
図７は本発明の第５実施例を示す光ファイバーひずみセンサーシートの模式図、図８は図７のＣ−Ｃ′線断面図である。
【００２２】
この実施例では、下部シート４１と上部シート４４との間に光ファイバーセンサー部４２を接着材４３を用いて挟持するようにしている。
【００２３】
この実施例の光ファイバーひずみセンサーシートによれば、光ファイバーセンサー部４２を下部シート４１と上部シート４４とによって外力より保護することができる。
【００２４】
図９は本発明の第６実施例を示す光ファイバーひずみセンサーシートの模式図、図１０は図９のＤ−Ｄ′線断面図である。
【００２５】
この実施例では、シート部５１の両側に光ファイバーセンサー部５２を配置するようにしたものである。ここでは、光ファイバーセンサー部５２上は損傷防止用のコーティング膜５３，５４を施すようにしている。すなわち、図９および図１０に示すように、シート部５１の表面上に第１層目の光ファイバーセンサー部を蛇行状に配置し、この第１層目の光ファイバーセンサー部の端部に連続してシート部５１の裏面に前記蛇行状の第１層目の光ファイバーセンサー部に直交するように蛇行状の第２層目の光ファイバーセンサー部を配置し、直線部の総和長さを増加させるように構成する。
【００２６】
このように構成することにより、シート部５１の両面に長い光ファイバーセンサー部５２を取り付けることができる。その取り付け方や防水方法や損傷防止法は上述した実施例を適宜適用することができる。
【００２７】
上記のように構成される光ファイバーひずみセンサーは、シートであるために、ひずみゲージを任意の形状にすることが可能である。
【００２８】
また、このシートは任意の箇所に張り付けることで容易に布設することができる。
【００２９】
よって、様々な形状の対象物を簡易に計測可能なひずみセンサーを構築することができる。
【００３０】
また、センサー部が光ファイバーであるため、シート全面にセンサーを設置させることができ、土木構造物のような大きな対象物に対しても設置可能である。
【００３１】
加えて、光ファイバーセンサーの特徴である遠隔地での連続的なデータ採取が可能となる。
【００３２】
上記したように、センサー構造は、化学製品のシートの真ん中に光ファイバーセンサーを挟んだり、もしくは片面又は両面に張り付け防水加工したり、光ファイバーセンサー上に損傷防止のコーティング膜を施したものとするが、張り付け防水加工と損傷防止のコーティングを施した光ファイバーセンサーをシートで挟んでもよい。
【００３３】
シートの剛性は計測対象物によって異なるが、基本的には柔らかいものとする。ただし、光ファイバーセンサーよりも大きな引っ張り強度を有するものとする。厚みは極力薄く、重さの軽いものとするのがよい。
【００３４】
このように、本発明の光ファイバーひずみセンサーシートは、
（１）土の中に埋設したり、擁壁やトンネルなどのコンクリート構造物、橋梁の桁などの鋼構造物、レールや枕木などの鉄道構造物などに簡単に張り付けるだけで設置することができ、常時計測管理が可能である。また、任意の形状で張り付けが可能なため現場ごとでの対応が可能である。
【００３５】
（２）仮設時の土留め壁や切り梁の計測、原子力施設の計測など、常時人が立ち入れない箇所に設置した後、遠隔地で制御・管理・計測が可能である。
【００３６】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００３８】
（Ａ）比較的大きなエリアを連続的に計測することができる光ファイバーひずみセンサーシートを提供することができる。
【００３９】
（Ｂ）シートであるために、光ファイバーセンサーを任意の形状に構成することが可能である。また、このシートを任意の箇所に張り付けることで容易であり、布設することができる。
【００４０】
よって、様々な形状の対象物に対して簡易に計測可能なひずみセンサーを提供することができる。
【００４１】
（Ｃ）土の中に埋設したり、擁壁やトンネルなどのコンクリート構造物、橋梁の桁などの鋼構造物、レールや枕木などの鉄道構造物などに簡単に張り付けるだけで設置することができ、常時計測管理が可能である。また、任意の形状で張り付けが可能なため現場ごとでの対応が可能である。
【００４２】
（Ｄ）仮設時の土留め壁や切り梁の計測、原子力施設の計測など、常時、人が立ち入れない箇所に設置した後、遠隔地で制御・管理・計測が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す光ファイバーひずみセンサーシートの模式図である。
【図２】図１のＡ−Ａ′線断面図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す光ファイバーひずみセンサーシートの模式図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す光ファイバーひずみセンサーシートの模式図である。
【図５】本発明の第４実施例を示す光ファイバーひずみセンサーシートの模式図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ′線断面図である。
【図７】本発明の第５実施例を示す光ファイバーひずみセンサーシートの模式図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ′線断面図である。
【図９】本発明の第６実施例を示す光ファイバーひずみセンサーシートの模式図である。
【図１０】図９のＤ−Ｄ′線断面図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１，５１シート部
２，１２，２２，３２，４２，５２光ファイバーセンサー部
３，４３接着材
２Ａ，１２Ａ，２２Ａ曲線部
２Ｂ，１２Ｂ，２２Ｂ直線部
３３，５３，５４コーティング膜
４１下部シート
４４上部シート

Claims

シート部と、該シート部上に取り付けられる光ファイバーセンサー部とを具備する光ファイバーひずみセンサーシートであって、シート部の表面上に第１層目の光ファイバーセンサー部を蛇行状に配置し、該第１層目の光ファイバーセンサー部の端部に連続してシート部の裏面に前記蛇行状の第１層目の光ファイバーセンサー部に直交するように蛇行状に第２層目の光ファイバーセンサー部を配置し、直線部の総和長さを増加させるように構成したことを特徴とする光ファイバーひずみセンサーシート。
請求項１記載の光ファイバーひずみセンサーシートにおいて、前記光ファイバーセンサー部を前記シート部上に接着材により張り付けることを特徴とする光ファイバーひずみセンサーシート。
請求項１記載の光ファイバーひずみセンサーシートにおいて、前記光ファイバーセンサー部上に防水加工を施すことを特徴とする光ファイバーひずみセンサーシート。
請求項１記載の光ファイバーひずみセンサーシートにおいて、前記光ファイバーセンサー部上に損傷防止用のコーティング膜を施すことを特徴とする光ファイバーひずみセンサーシート。