JP6105763B2 - 自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバ感知スプリング構成を物理的特性である歪み量の事前設定及び歪みを測定する装置とする技術であって、特に、精確に歪みを測定するため、歪み感知範囲値が感知素子作用力の軸方向応力感知エリアにあると事前設定する技術に関するものである。

光ファイバで形成するファイバグレイティング（Ｆｉｂｅｒ Ｇｒａｔｉｎｇ）を光ファイバ感知機能とする周知技術では、各種異なる測定点の特性、形状、用途及び目的等によって様々な構成を形成し、優れた歪み感知素子を構成し、且つ光波長スキャナを取り付けて歪み値を精確に測定している。ファイバグレイティングは、ファイバブラッググレイティング（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ，以下ＦＢＧと称す）とも称され、ファイバグレイティングセンサとすることができる。ＦＢＧは、同調したレーザを光ファイバ上に用いて曝露することで、照射された区間の光ファイバのコア（ＣＯＲＥ）の屈折率が永久的に変化し、且つこの区間の屈折率は明暗周期性を有する縞間隔Λの光ファイバとなり、これをファイバグレイティング、又はファイバブラッググレイティングと称している。その製造方法は、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ及び図１Ｄに図示されているとおりである。まず、図１Ａは、一般のシングルモードの光ファイバを示す断面図であって、外径が１２５μｍの裸光ファイバにプラスチック或いは樹脂によって被覆されて外径２５０μｍとなる光ファイバであって、１０１は、１２５μｍの裸光ファイバの外環が樹脂で被覆された区域を示している。図１Ｂは、１２５μｍの裸光ファイバに被覆されている樹脂を取除いてグレイティングを構成する準備を行うことを示している。図１Ｃは、樹脂に被覆されていない１２５μｍの裸光ファイバによってファイバグレイティングが完成し、１０２は光ファイバコア、１０３は、この区間の屈折率が明暗周期性を有する縞間隔Λの光ファイバを示している。図１Ｄは、ファイバグレイティングを完成させた１２５μｍの裸光ファイバのエリアにさらに樹脂を被覆させ、外径２５０μｍのファイバグレイティングを構成し、１０４は、２５０μｍにさらに被覆した樹脂を示している。

ＦＢＧは、ブラッグ回折（Ｂｒａｇｇ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）によって発生する帰還作用を利用し、ブラッグ条件（Ｂｒａｇｇ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）を満たして特定する波長を帰還ブラッグ波長λ_Ｂと称し、入射方向と反対の方向に反射し、光波を射出したスキャナに帰還して分析を行うことで、受信した波長が増減したか否かを測定している。この帰還ブラッグ波長λ_Ｂは、以下のような数式で表す。
λ_Ｂ＝２ｎΛ （１）
Λはファイバブラッググレイティングの周期長、ｎは光ファイバ有効屈折率であって、ファイバグレイティングが外力を受けて歪みを発生すると、原間隔Λの変化量がΔΛになり、数式（１）に代入して以下のような数式になる。
Δλ_Ｂ＝２ｎΔΛ （２）
歪みεの定義に基づき、１を力を受ける物体の長さ、Δ１を力を受けて変化する長さとすると、
ε＝Δ１／１＝ΔΛ／Λ （３）
となって、以下のように求められる。
Δ１＝（ΔΛ／Λ）１＝（Δλ_Ｂ／２ｎ）／（λ_Ｂ／２ｎ）１
従って、
ε＝Δ１／１＝Δλ_Ｂ／λ_Ｂ （４）
となる。

そのため、応力が加えられて１の光ファイバ部分の長さで発生する歪みの微量な変化の長さがΔ１となり、それを反射したブラッグ波長λ_Ｂの変化量はΔλ_Ｂとなる。光発射即帰還反射端において、λ_ＢにあるΔλ_Ｂの波長シフトを受けることができる。つまり、光ファイバ感知素子に対して力を加えてΔλ_Ｂの波長シフトを受けたのであれば、光ファイバ感知素子の長さの変化はΔ１である。この測定可能な光ファイバ感知素子構成をゲージ長１とし、被測定構成物体上で受ける力を並列に接続するように固定し、工学歪みで測定される変化量εが限界を超えているか否かを判断し、工学構成が耐えることができる値を超えた場合、断裂警告信号を発することができる。しかし、ファイバブラッググレイティングの物理的性質は、温度変化の影響を受け易く且つΔλ_Ｂの波長シフトも影響を受けるため、ＦＢＧを用いて感知装置とする場合、複数の感知装置を併設、或いは近接するように直列に接続することで温度変化のパラメータが得られ且つ温度補償として精確性を修正している。又は、光ファイバ感知素子内に内設するファイバグレイティングにチャープファイバグレイティング（Ｃｈｉｒｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｇｒａｔｉｎｇ，ＣＦＧ）構成を使用し、長短二つの波長の分散効果を消去する方法で、単一感知素子の正確度を克服し、温度の影響を受けないようにしている。

光ファイバで形成するファイバグレイティングを光ファイバ感知機能とし、各種異なる測定点の特性、形状、用途及び目的等によって様々な構成を形成し、ゲージ長Ｌで、被測定構成物体上で受ける力を並列に接続するように固定し、工学歪みから変化量εを測定する場合、各種従来の構成は一つの共通点を有している。それは、ある特定の微小歪み（Ｍｉｃｒｏ−ｓｔｒａｉｎ）まで前置引張しなければならず、例えば、−２５００μｓとした場合、これを感知位置に固定すると、その後許容される圧縮可能な量となる。そうしなければ、前置引張されていないＦＢＧは、歪みに遅延が発生して精確性が落ちてしまう。ファイバグレイティングを測定開始波長まで引張すると同時に、ファイバグレイティングを測定可能な許容最低歪み値に達するという目的のため、実施工程において、使用状況が正常な巨大な被測定体をシュミレーション圧縮した後ファイバグレイティングを固定し、その後圧縮を正常状態まで回復させて測定を開始するということは不可能である。従って、ファイバグレイティングを前置引張して測定エリアの圧縮可能な許容量を先に得ることは、各種従来の構成の共通点である。

上述したファイバグレイティングを前置引張して測定エリアの圧縮可能な許容量を先に得る主な工程或いは方法は、まず、ファイバグレイティングＦＢＧに形成した両端のうちの一端を被測定体ゲージ長Ｌの測定開始点上に固定し、次に、ファイバグレイティングのもう一端を設定した圧縮許容歪み量時の波長まで引張した後、この被測定体ゲージ長にある測定終了点を固定することで、二つの測定点にあるゲージ長のファイバグレイティングは前置引張され、即ち、予め被測定体上に予想される最高圧縮許容歪み量を形成する技術に等しい。このファイバグレイティングの簡単な前置引張工程は、異なる被測定体上に実施されることから、同一の予想される最高圧縮許容歪み量（例えば、−２５００μｓ）を達成するため、様々な前置引張方法、或いは様々な前置引張工具やパーツ等を用いることが発展してきたが、ＦＢＧの単純な前置引張をより複雑化させている。これ等複雑な工程は、コストが高く、コストを低減し且つより精確な前置引張量をえるため、標準化及び簡易化する必要がある。従来のＦＢＧでは前置引張が必要だけれども、標準且つ簡単な前置引張キャリアがないため、現在に至るまでＦＢＧが標準化した光ファイバ感知素子となることができない一つ目の欠点である。

また、周知技術において、シングルモードの光ファイバ上で光ファイバグレイティングＦＢＧを形成した後、その構成は、通常、裸光ファイバの元の外径である０．１２５ミリメートル（１２５μｍ）しかなく、折れ易かったり、側面からの圧力に弱かったりしている。このため、被測定構成に固定する従来のファイバグレイティングを示した図２のように、アクリル或いは樹脂等で保護するように被覆して光ファイバの外径を０．２５ミリメートル（２５０μｍ）にしているものの、やはり光ファイバは外力によって破損し易い。なお、２０１は１２５μｍの裸ファイバグレイティング、２０２は樹脂被覆保護層、２０３は１２５μｍの光ファイバコアに有するグレイティングＦＢＧエリア、２０４は樹脂二次被覆保護層、２０５は外径が０．９ｍｍのＰＥ被覆材料層、２０６はファイバグレイティングの固定台或いは固定ゲル、２０７はファイバグレイティングキャリア或いは被測定体構成を示している。従来のＦＢＧを保護する方法は、ファイバグレイティングの外部に外径０．９ｍｍのＰＥ被覆材料を一層加えただけに過ぎない。約１０ｍｍ区間のファイバグレイティングの歪み感度を向上するためには、この区間にある外径０．９ｍｍのＰＥ被覆材料に保護されていない箇所において、ファイバグレイティングの両端を直接固定ゲル２０６で被測定物材料エリア２０７上に固定する方法か、ファイバグレイティングの両端を被測定構成と同じ或いはＦＢＧと結合する金属材料に固定して感知素子を形成する方法がある。符号２０７で図示されているように、この被測定構成と同じ或いはＦＢＧと結合する金属材料は、ファイバグレイティング感知素子キャリアと称され、この感知素子の両端を被測定エリア上に並列に接続するように固定し、直線型弾性限度内で並列に接続して測定する方式で、歪み感度の精確性を直接或いは間接的に得ている。被覆材料によって弾性伸長を有する弾性域内、即ち弾性限度内の線性歪み特性が発生しないことを防ぐため、被覆材料はＦＢＧ感知グレイティングエリアを被覆しないことから、プラスチック被覆材が耐え得る引張強度を超えて塑性変形するという不具合が発生してしまう。この露出され且つ被覆による保護がないファイバグレイティングは、２０８のような被覆の保護がないファイバグレイティングエリアとなり、前置引張作業、或いは設置及び設置後の測定時に破損や断裂が起こり易くなる原因となっている。従って、被覆の保護がないファイバグレイティングエリアが、標準化した光ファイバ感知素子となることができない二つ目の欠点である。

現場の作業環境において、被覆の保護がないファイバグレイティングエリアから接続される外径２５０μｍの被覆された光ファイバは、さらに外部に接続する二端の光ファイバがあるが、とても細くて判断し辛いため、接触し易く、光パワーに損傷或いは断裂が発生してしまう。ファイバグレイティングエリアの外部に接続する光ファイバの両端が適切な材料で保護されずに損傷或いは断裂することは、標準化した光ファイバ感知素子となることができない三つ目の欠点である。このため、従来のシングルモード光ファイバ及びファイバグレイティングの組合せを整合してから光ファイバ感知ケーブル製品を一回で完成させる製造工程において、シングルモード光ファイバケーブルの被覆材料の技術から逸脱しなければ、光伝送ケーブル技術及び標準化を同時に符合する光ファイバ感知素子を完璧に呈することはできない。

本発明の目的は、上述した三つの欠点を、本発明に係る光ファイバ感知スプリング構成によって同時に解決することにある。

本発明は、スプリング構成及びファイバグレイティングが組合わされていない様子を示す断面図である図３Ａと、光ファイバ感知スプリング構成を示す断面図である図３Ｂで図示されているような光ファイバ感知スプリング構成である。図３Ｃは、光ファイバ感知スプリング構成が被測定構成に固定された様子を示す断面図であって、後述において説明する。図３Ｄは、光ファイバ感知スプリング構成を示す斜視断面図である。本願発明に係る光ファイバ感知スプリング構成に用いるスプリングは、図３Ａにおいて図示されているとおり、一定の長さで環繞して被覆するように内設したシングルモード光ファイバを保護する円筒形螺旋スプリングであって、このスプリングは、比較的長い円筒形引張螺旋スプリング３０１から比較的短い円筒形圧縮螺旋スプリング３０２を直列に接続した後、さらに比較的長い円筒形引張螺旋スプリング３０３を直列に接続し、且つ比較的短い円筒形圧縮螺旋スプリング３０２は、比較的長い二つの円筒形引張螺旋スプリング３０１及び３０３の間に形成し、ｄは螺旋スプリングの線材直径、Ｄは螺旋スプリングの平均螺旋直径、αはピッチ角であって、そのうち円筒形圧縮螺旋スプリングのピッチ角は二つの円筒形引張螺旋スプリングのピッチ角より大きい。実施例において、３０１は０．９ｍｍ被覆する円筒形引張螺旋スプリング、３０２は０．９ｍｍ被覆する円筒形圧縮螺旋スプリング、３０３は０．９ｍｍ被覆する円筒形引張螺旋スプリング、２０１は外径１２５μｍの裸ファイバグレイティング、２０２は外径２５０μｍの樹脂被覆保護層、２０３は１２５μｍの光ファイバコアにあるグレイティングＦＢＧエリア、２０４は樹脂二次被覆保護層、２０５は外径が０．９ｍｍのＰＥ被覆材料層、２０６はファイバグレイティングの固定台或いは固定ゲル、２０７はファイバグレイティングキャリア或いは被測定体構成、２０８は被覆の保護がないファイバグレイティングエリア、３０４はファイバグレイティングから延在する光ファイバ、３０８は上光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リング、３０９は下光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リング、３１０は螺旋スプリングを上方向に引張して固定するキャリアフレーム（固着ゲル或いは溶接点）、３１１は螺旋スプリングを下方向に引張して固定するキャリアフレーム（固着ゲル或いは溶接点）等を示している。上述した光ファイバ感知スプリング構成を構成するスプリングは、ＦＢＧを環繞するように保護する円筒形圧縮螺旋スプリング３０２と、円筒形圧縮螺旋スプリングの両端を各自接続して延伸するように製造する、或いは接続し合う円筒形引張螺旋スプリング３０１及び３０３とで構成している。上述した円筒形圧縮螺旋スプリング３０２は、ＦＢＧを内設すると同時に、スプリングを先に圧縮し、且つ上光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リング３０８と、下光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リング３０９とにより、内設したＦＢＧの光ファイバ区間を固定した後加えた力を開放することで、ＦＢＧの前置引張作用を達している。この円筒形引張螺旋スプリングは、密着したスプリングに有する引張力で強固に形成するが軟性で可撓な機能である機能でＦＢＧの両端を保護して感知素子の外部にある内設光ファイバに繋がるように接続している。また、この円筒形引張螺旋スプリングは、従来のＰＶＣケーシング或いはＰＥケーシングより強固なだけでなく、より柔軟な可撓性を兼ね備えている。

従来のスプリングは、弾性材料の線形弾性の伸長弾性域内にある機械的特性を利用し、機械機能の測定に成功して数百年の歴史がある。特に、円筒形螺旋スプリングは、線形弾性を代表するものであって、各種スプリングの中で広く応用されて現在に至る。スプリングは、加えられた応力の荷重Ｐに対して歪み変形δが発生し、図４のような荷重及び変形の関係となり、数式５のように示すことができる。
Ｐ＝ｋδ （５）
ｋ＝Ｐ／δ （６）
Ｐはスプリングに対して加わる荷重、δは弾性限度内の変化を表し、比例定数であるｋはスプリングの単位変形に必要な荷重としてスプリング定数と称する。この関係は、弾性限度内において、工学応力及び歪みの関係にある弾性係数（ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）Ｅ、或いはヤング係数（Ｙｏｕｎｇ’ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ）の物理的特性のいずれか一つにも符合している。弾性係数は、応力と歪みとの曲線が弾性エリア内にある傾度であって、この関係のことをフックの法則と称している。工学応力及び歪みの関係を研究する上で、σを工学応力、εを工学歪みとし、数式７のように示すことができる。
Ｅ＝σ／ε （７）
σは工学応力を表し、その比例は、数式６にあるスプリングに対して加わる荷重Ｐであって、εは工学歪みを表し、その比例は数式６にある弾性限度内の変化δである。従って、数式６にあるスプリングに用いるスプリング定数ｋもまた工学的応用における弾性係数Ｅであって、スプリングの歴史において機械工学で最も用いられるフックの法則のヤング係数となる。このため、弾性限度内におけるスプリングの変化量は、精密測定材料或いは構成物の構造ヘルスモニタリング（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｈｅａｌｔｈ Ｍｏｎｉｔｅｒｉｎｇ，ＳＨＭ）にとても適している。特に、光波波長の変化をデジタル化して測定可能にするファイバブラッググレイティングＦＢＧを内設することで、本発明に係る光ファイバ感知スプリング構成に組合わせることができる。本発明に係る光ファイバ感知スプリング構成は適切なスプリング定数の組合せて弾性係数を並列に接続するように内設するファイバグレイティングを設計することができ、外から円筒形螺旋スプリングを被覆して内設した構造的に弱い光ファイバを保護するだけでなく、フックの法定の弾性係数によって弾性限度内の歪み値を測定することができる。

本発明は、円筒形の引張螺旋スプリングと圧縮螺旋スプリングとで構成するスプリングに内設するＦＢＧを利用して光ファイバ感知スプリング構成を形成し、図３Ｂのような構成によって伸長弾性域内の弾性応力及び歪みの関係を測定することで、構造ヘルスモニタリングＳＨＭの検査技術を達している。本発明に係る光ファイバ感知スプリング構成のＦＢＧ感知スプリングの増長或いは収縮を利用して相対する歪み量の作動原理は、以下のとおりである。スプリングは、加えられた応力の荷重Ｐと、発生した弾性限度内で数式６のように変形する歪みδとを有するため、スプリングを並列に接続してスプリングにある内光ファイバの平行に加わる力に符合し、ファイバグレイティングによって数式４における歪みε、即ちε＝Δ１／１＝Δλ_Ｂ／λ_Ｂにある波長変化Δλ_Ｂを測定することができる。そのため、応力が加えられて１の光ファイバ部分の長さで発生する歪みの微量な変化の長さがΔ１となり、それを反射したブラッグ波長λ_Ｂの変化量はΔλ_Ｂとなる。光発射即帰還反射端において、λ_ＢにあるΔλ_Ｂの波長シフトを受けることができる。逆にいうと、光ファイバ感知スプリング構成に対して力を加えてΔλ_Ｂの波長シフトを受けることから、スプリングの引張変化量は、Δ１の長さとなる。この測定可能な光ファイバ感知スプリング構成をゲージ長１とし、被測定構成物体上で受ける力を並列に接続するように固定し、工学歪みで測定される変化量εが限界を超えているか否かを判断し、工程構成が耐えることができる値を超えた場合、断裂警告信号を発することができる。しかし、ファイバブラッググレイティングの物理的性質は、温度変化の影響を受け易く且つΔλ_Ｂの波長シフトも影響を受けるため、ＦＢＧを用いて感知装置とする場合、複数の感知装置を併設、或いは近接するように直列に接続することで温度変化のパラメータが得られ且つ温度補償として精確性を修正している。このことは、実施例２において説明している。

数式４にある歪みεは、上述した円筒形圧縮螺旋スプリング内に内設したＦＢＧにある二つの固定端のゲージ長１の変化量Δ１によって計算することができるが、二つの固定端のゲージ長の変化量は機械的に測定することが困難である。また、その変化量は、マイクロメートル単位で小さく、肉眼では判断ができない。本発明は、数式４にある波長の変化量を利用して等比でこれを測定且つ算出する方法であって、円筒形圧縮螺旋スプリング内に内設したＦＢＧにある二つの固定端のゲージ長１は、光波が入射したＦＢＧから反射して帰ってきた波長の変化によって算出することができる。これは、光を発射した後Δλ_Ｂの波長シフトを受けることを利用することで、スプリングの弾性特性を利用して光波等級精密測定材料の歪みとする新しい技術である。その進歩性は、円筒形の引張螺旋スプリング及び圧縮螺旋スプリングを組合わせたスプリング構成にあり、ＦＢＧを圧縮螺旋スプリングの軸心に内設し、先にスプリングを圧縮してその中にあるＦＢＧのゲージ長を固定した後、圧縮された螺旋スプリングを開放することで、ファイバグレイティングが前置引張される作用を達している。これは、伸長弾性域内の弾性係数の技術に符合するため、フックの法則を実施することで、直線関係における前置引張値の設定という目的を完成している。従って、本発明に係る圧縮螺旋スプリングは、内設したＦＢＧを固定した後加えられた力を開放してＦＢＧの前置引張を行うだけでなく、同時に螺旋スプリングを圧縮してハウジングのように強固に形成し、スプリング内に内設する構造的に弱いＦＢＧ光ファイバを自身で保護するという目的を達している。

上述した円筒形圧縮螺旋スプリング内に内設したファイバグレイティングにある二つの固定端のゲージ長が、スプリングを先に圧縮されて開放することで達するファイバグレイティングの前置引張された付勢力Ｐと、力を受けて変形するスプリング可撓性δの関係は、以下のような数式で示すことができる。
δ＝（８ｎＤ^３／Ｇｄ^４）Ｐ （８）
ｄはステンレス線材直径
Ｄは平均螺旋直径
Ｇは横方向弾性係数
ｎは有効巻数
そのうち、スプリング指数ｃを設けることができ、ｃ＝Ｄ／ｄであって、数式８を以下のように示すことができる。
δ＝（８ｎｃ^３／Ｇｄ）Ｐ （９）
＝（８ｎｃ^４／ＧＤ）Ｐ （１０）
ｃ＝Ｄ／ｄのスプリング指数でスプリングの大きさを選択することができ、様々なスプリングの外径、内径、有効巻数、前置引張力或いは最大許容圧縮応力の要望に符合するスプリングを設計することができる。Ｇが表す横方向弾性係数は、材料に単位毎の切断に発生する歪みに必要な応力であって、材料の特性によって決まる定数であって、同じ大きさのスプリングの可撓性は材料のＧ値に反比例している。

上述した圧縮螺旋スプリングと共に内設したファイバグレイティングを保護し、且つこのファイバグレイティング両端から光ファイバを延在する被覆密着性引張螺旋スプリングもまた、独自の新規性と、技術的な進歩性を備えている。まず、この新規性として、この引張螺旋スプリングが有する初期張力は、内設した光ファイバを保護し、圧縮螺旋スプリングと引張螺旋スプリングと共に組合せるフルスプリングで被覆する光ファイバ感知スプリング構成素子を形成している。

上述した引張螺旋スプリングの製造は、冷間成形において発生する独特な初期引張力が圧縮螺旋スプリングともっとも異なっている。引張螺旋スプリングの計算において、スプリングの引張に加わる荷重作用の殆どが螺旋の軸心上にある。このため、このため、荷重と可撓性とを計算するには、荷重及び応力等の関係式が上記の圧縮螺旋スプリングと完全に同じでなくてはならない。通常、引張螺旋スプリングに荷重がない時、各螺旋間には隙間はなく、隙間なく密着したスプリングが形成されており、本発明はこのスプリングを利用して内設する光ファイバを保護する強固でいずれのプラスチックの被覆より柔軟に折曲することができる金属ケーシングとしている。冷間成形によって隙間なく密着する引張螺旋スプリングは、図５にある荷重及び可撓性の関係図に図示された弾性特性を有し、荷重Ｐがある一定のＰ_０に達する以前は、引張螺旋スプリングは殆ど変形せず、これに加わった外力は螺旋成形時に発生した残留圧縮応力の平衡上で消費され、この限界値Ｐ_０を初期張力と称している。荷重ＰがＰ_０より大きくなることで可撓性δの変化が増加している。通常、鋼線時の初期張力は、実験値にし易く、図６のように、初期応力及び初期張力の関係は、図中にある二つの線の範囲であって、以下のような数式で初期張力Ｐ_０を算出することができる。
Ｐ_０＝（πｄ^３／８Ｄ）τ （１１）

異なる材料を選択して柔軟性或いはその他の特性を考慮する場合、例えばステンレス線材を選択すると、その初期張力は図面で図示されている鋼材より１５％減少し、電気伝導特性を考慮してりん青銅線材或いは黄銅線材を選択すると、５０％減少する。

この初期張力こそ、本発明が内設した光ファイバを外力から耐えるように保護する耐引張破断力である。鋼線は密着するように巻かれると、自由に回転することがないため、ある程度曲げ形成したら、スプリング軸方向の弾性変形を阻止する。荷重がない時螺旋同士を密着させる力を初期張力と称す。本発明の進歩性は、円筒形引張螺旋スプリングであって、初期張力でＦＢＧから延在した光ファイバに密着性円筒形引張螺旋スプリングを加え、金属のように強固だが柔軟で折曲可能なケーシングで保護し、自己前置引張し且つ自己で被覆して保護する光ファイバ感知スプリング構成を形成している。

スプリングに内設したＦＢＧが光ファイバ感知スプリング構成を形成する場合、ＦＢＧファイバブラッググレイティングを内設した本発明に係る感知スプリング装置は、導波光学における重要な光学素子である以外に、光ファイバ通信、測定機器の制御及び接続ひずみや温度等の物理的データの測定といった感知の応用に幅広く用いることができる。この感知素子は、スマート構造の研究開発、製造及びその応用といった最も基本的な細胞素子とすることもできる。本発明の優位性は、小型且つ軽量、高い材料強度で、幾何学的な靭性が強く、光の性能損失が小さく、高速伝送で高帯域幅を有し、高温と電磁干渉に強く、高放射線環境等の過酷な環境で持続的に使用することが可能な安定性及び耐久性のほかに、単一の光ファイバで同時に直列に接続し且つ複数の測定点を同時に歪み物理量を測定して正確に判断し、この一連の操作が簡単という極めて大きな利点を有している。従来のそのほかの歪み計に関する製造及び設置の複雑性と比べると、本発明は素子を標準化した大きな進歩と言える。

一般のシングルモードの光ファイバを示す断面図である。 １２５μｍの裸光ファイバに被覆されている樹脂を取除いてグレイティングを構成する準備を行うことを示す模式図である。 樹脂に被覆されていない１２５μｍの裸光ファイバによってファイバグレイティングが完成することを示す模式図である。 ファイバグレイティングを完成させた１２５μｍの裸光ファイバのエリアにさらに樹脂を被覆させ、外径２５０μｍのファイバグレイティングを構成することを示す模式図である。 本発明に係る内部構造を示す模式図である。 スプリング構成及びファイバグレイティングが組合わされていない様子を示す断面図である。 光ファイバ感知スプリング構成を示す断面図である。 光ファイバ感知スプリング構成が被測定構成に固定された様子を示す断面図である。 光ファイバ感知スプリング構成を示す斜視断面図である。 荷重及び変形の関係を示すグラフである。 荷重及び可撓性の関係を示すグラフである。 初期応力及び初期張力の関係を示すグラフである。 ０．９ミリメートルのスプリングと０．９ミリメートルのプラスチックとが被覆する熱収縮チューブを示す模式図である。 実施例２にある温度補償の光ファイバ感知スプリングの構成を示す模式図である。

図３Ｃのように、前置引張した図３Ｂにある光ファイバ感知スプリング構成を被測定構成体上に設置する実施例である。本発明に係る光ファイバ感知スプリング構成は、外径０．９ｍｍの商用規格に符合するフルスプリングで内設する光ファイバを保護し、外径０．９ｍｍ被覆する圧縮螺旋スプリング３０２は、予め圧縮して線形弾性域内にある歪み関係を形成する調節可能な前置引張ファイバグレイティング構成である。所定のゲージ長の圧縮螺旋スプリング３０２が予め圧縮された後固定すると、両端にある光ファイバとスプリングとで接続リング、即ち図３Ｃにある、上光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リング３０８と、下光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リング３０９とを前置引張するように固定する。二つの接続リングが所定の間隔で圧縮螺旋スプリング軸内にある圧縮されていない裸光ファイバ２０１に固定すると、圧縮されたスプリングが開放されて所定の前置張力得ることができる。これは、従来における感知素子構成上にある前置引張されたＦＢＧに等しい。圧縮螺旋スプリングの特性を設計するにあたって、ファイバグレイティングは、３ｎｍの波長変位量を前置引張しなければ、計算のための−２５００μｓの前置圧縮歪みに達することができない。ファイバグレイティングの３ｎｍの波長変位量は、ファイバグレイティングの製造後のデータ関係に応じることから、１ｎｍ前置引張する毎に約８０グラムの力を加えなければならず、圧縮螺旋スプリングを圧縮するのに必要な力は、２４０ｇ（＝０．２４ｋｇ）、Ｐ＝０．２４ｋｇとなる。スプリング軸の荷重Ｐによるスプリングの可撓性δは数式８によって算出することができる。本実施例は、ｎが５０周、ｄが０．３ｍｍ、Ｄが１ｍｍ、Ｐが０．２４ｋｇ、Ｇがステンレスの横方向弾性係数７．５×１０^３ｋｇ／ｍｍ^２とし、数式（８）よりスプリング軸の荷重Ｐによるスプリングの可撓性δ＝１．５ｍｍを得ることができる。つまり、圧縮螺旋スプリングを１．５ｍｍ圧縮すると、近接し合う両端にある二つの引張螺旋スプリングをシートリング部分と内設した光ファイバとに密着させ、樹脂で硬化させて接続リングを形成するか、或いは金属を圧着して接続リングの固定を形成した後、予め圧縮した螺旋スプリングを開放している。これによって、内設するファイバグレイティングに対して力を加えて前置引張の３ｎｍの波長変位作用を発生し、約−２５００μｓの前置歪みを得ることで、装置がその後受けるであろう被測定構成物上における最大許容圧縮歪み量に対応している。実施例において、圧縮螺旋スプリング３０２内にあるＦＢＧ２０３と、その両端から近接し合って延在し且つ次の光ファイバ感知スプリング構成内にある光ファイバに接続可能な引張螺旋スプリング３０１及び３０３とは、いずれもケーシングによる強固且つ光ファイバを折曲可能にするスプリングの被覆の保護を受けている。スプリングに内設する光ファイバから延在する光ファイバが溶接、或いは光ファイバプラグによって接続されると、ＦＢＧファイバグレイティングに設ける外径０．９ｍｍの圧縮螺旋スプリング及びこの両端に近接し合って連続的に延在する外径０．９ｍｍの引張螺旋スプリングは、内設した光ファイバを保護する機能を同時に達成することができる。内設した光ファイバを保護する機能を有する従来の各外径０．９ｍｍのプラスチックＰＥ、ＰＶＣ或いはそれに相当する材料と比べ、本発明に係る圧縮螺旋スプリング及びこの両端に近接し合って連続的に延在する引張螺旋スプリングは、より強固で可撓性がより好ましいだけでなく、全長を被覆するように保護する作用を同時に有する上、さらに独自の前置引張作用を有することで、光ファイバ感知素子の製作の簡易化及びコストの低減等の利点を有するという進歩性を備えている。本発明は、素子全体の体積を縮小し且つ前置引張したスプリングがファイバグレイティングを被覆することから、フルスプリング被覆ファイバグレイティングと称すことができる。素子全体は、各種特殊な繊細感知が必要な場合に設置可能なフルスプリング被覆光ファイバ感知素子と称することができる。

円筒形圧縮螺旋スプリングを精密機器用のスプリングとした時、荷重と可撓性との完全なる線状（Ｌｉｎｅａｒ）比例関係であるスプリングがよく求められ、即ち有効巻数が少なく、荷重の変化によって変動するスプリングが用いられる。例えば、帯状の断面を有する円筒形螺旋スプリングで、そのスプリング軸に平行する長手方向が少なくともスプリングピッチの５／８、或いは円筒形の円形断面を有する螺旋スプリングのシートリングを溶接して無効螺旋が不連続になる部分を３６０°に有効に螺旋するように転移する接触面が用いられ、即ち、本発明のように、光ファイバ及びスプリングを樹脂で硬化させて接続リングを形成する方法、又は管状のスプリングに螺旋溝を削成した帯状の断面を有するスプリングで、線形弾性域が好ましい極度精密測定構成としている。なお、帯状の断面を有する円筒形螺旋スプリングを用いて本発明に係る光ファイバ感知スプリング構成とすることは、好ましい方法の一つに過ぎない。

実施例１において、被覆した円筒形圧縮螺旋スプリング３０２の両端から延在して被覆する円筒形引張螺旋スプリング３０１及び３０３は、ピッチ角が円筒形圧縮螺旋スプリング３０２より小さい円筒形圧縮螺旋スプリングを用いることもでき、ファイバグレイティングを前置引張することを達する圧縮螺旋スプリングが変化しなければ、同じように自己前置引張し且つ保護するように被覆する光ファイバ感知スプリング構成を構成することができる。

実施例１において、被覆した円筒形圧縮螺旋スプリング３０２の両端から延在して被覆する円筒形引張螺旋スプリング３０１及び３０３は、ピッチ角が円筒形圧縮螺旋スプリング３０２と同じ全体を被覆することが可能な円筒形圧縮螺旋スプリングを用いることもでき、これによって円筒形圧縮螺旋スプリングを全体に被覆する光ファイバ感知スプリング構成を構成することができる。ファイバグレイティングを前置引張することを達する圧縮螺旋スプリングが変化せず、両端にある光ファイバとスプリングとを前置引張して固定する接続リングが光ファイバとスプリングとを充分に固定することで、二つのシートリング部分を強固に密着することを達成することができれば、同じように自己前置引張し且つ保護するように被覆する光ファイバ感知スプリング構成を構成することができる。

また、従来の０．９ミリメートルのプラスチックで被覆された光ファイバは、本発明に係る自己前置引張し且つ保護するように被覆する光ファイバ感知スプリング構成から延在する０．９ミリメートルのスプリングで被覆された光ファイバと溶接で接続することができる。図７は、０．９ミリメートルのスプリングと０．９ミリメートルのプラスチックとが被覆する熱収縮チューブを示す模式図である。図面にあるとおり、７０１は二つの光ファイバにある２５０μｍの樹脂を取り除いた１２５μｍの裸光ファイバ溶接エリア、７０２は熱収縮チューブ、７０３は熱収縮チューブ内にあるメイン強度保護棒、７０４は外径０．９ｍｍのプラスチック被覆ソケット、７０５は外径０．９ｍｍのスプリング被覆ソケット、７０６は光ファイバとスプリングとを固定する接続リング、７０７は２５０μｍの樹脂被覆保護層である。図７から分かるとおり、いずれの光ファイバ溶接エリアにも２５０μｍの樹脂が取り除かれた１２５μｍの裸光ファイバがある。このため、この取り除かれた部分より大きな面積を有する熱収縮チューブを取り付け且つその内部に保護棒で固定することによってこの接続強度を強化している。

温度補償の光ファイバ感知スプリング構成。
上述したとおり、ファイバブラッググレイティングの物理的特性は、温度変化を受けてΔλ_Ｂの波長シフトに影響を及ぼし、この温度変化によって引き起こったΔλ_Ｂの波長シフトは、Δλ_ＢＴと示される。このため、ＦＢＧを利用して感知装置とする場合、複数の感知装置を併設、或いは近接して直列に接続することで同じ温度変化によって引き起こった同じΔλ_ＢＴの波長シフト参考値を得て、同じ温度変化によって引き起こった同じΔλ_ＢＴの波長シフトを減算し、温度補償する修正機能としている。この実施例２における温度補償の光ファイバ感知スプリング構成は、図８のとおりであって、８０１は感知スプリングキャリアリベットである。図面において並列する二つの光ファイバ感知スプリング構成は、図３Ｂにある被測定構成体２０７上に固定された光ファイバ感知スプリング構成によって構成されており、異なる点は、二つの光ファイバ感知スプリング構成のうちの一つは、下光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングがないことである。この下光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングがない構成は、一方のファイバグレイティングが片方だけ固定されることで、構成体或いはスプリングの歪みの影響を受けずに、単純にファイバグレイティング自身の温度の歪みのみの影響を受けている。このため、温度補償用として被測定構成上に固定することができる。このファイバグレイティングを被覆するスプリング構成はファイバグレイティングを保護し、これと同じ外径の円筒形スプリングと直列に接続することで同じ被覆構成を維持するという機能を有している。

上述した本発明に係る説明内容及び実施例において同じ符号が付された部材並びに素子は、同じ或いは機能上類似するものであって、これ等は図面にある本発明を実施する上で重要な特徴を明白に説明するために用いられるが、実施例において、全ての特徴、又は部材の大きさや数量を限定するものではなく、あくまでも本発明の精神に基づいて図示されたものである。

１０１ １２５μｍの裸光ファイバの外環が樹脂で被覆された区域
１０２ 光ファイバコア
１０３ 光ファイバコアの屈折率が明暗周期性を有する縞間隔Λの光ファイバ
１０４ ２５０μｍにさらに被覆した樹脂
２０１ １２５μｍの裸ファイバグレイティング
２０２ 外径が２５０μｍの樹脂被覆保護層
２０３ １２５μｍの光ファイバコアに有するグレイティングＦＢＧエリア
２０４ 外径が２５０μｍの樹脂二次被覆保護層
２０５ 外径が０．９ｍｍのＰＥ被覆材料層
２０６ ファイバグレイティングの固定台或いは固定ゲル
２０７ ファイバグレイティングキャリア或いは被測定体構成
２０８ 被覆による保護がないファイバグレイティング
３０１ ０．９ｍｍ被覆する円筒形引張螺旋スプリング
３０２ ０．９ｍｍ被覆する円筒形圧縮螺旋スプリング
３０３ ０．９ｍｍ被覆する円筒形引張螺旋スプリング
３０４ ファイバグレイティングから延在する光ファイバ
３０８ 上光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リング
３０９ 下光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リング
３１０ 螺旋スプリングを上方向に引張して固定するキャリアフレーム
３１１ 螺旋スプリングを下方向に引張して固定するキャリアフレーム
７０１ 二つの光ファイバにある２５０μｍの樹脂を取り除いた１２５μｍの裸光ファイバ溶接エリア
７０２ 熱収縮チューブ
７０３ 熱収縮チューブ内にあるメイン強度保護棒
７０４ 外径０．９ｍｍのプラスチック被覆ソケット
７０５ 外径０．９ｍｍのスプリング被覆ソケット
７０６ 光ファイバとスプリングとを固定する接続リング
７０７ ２５０μｍの樹脂被覆保護層
８０１ 感知スプリングキャリアリベット

Claims (24)

1. 一定の長さを有するファイバグレイティングを有するシングルモード光ファイバと、
   比較的長い円筒形引張螺旋スプリングから比較的短い円筒形圧縮螺旋スプリングを直列に接続した後、さらに比較的長い円筒形引張螺旋スプリングを直列に接続し、且つ比較的短い円筒形圧縮螺旋スプリングは、比較的長い二つの円筒形引張螺旋スプリングの間に形成し、一定の長さで環繞して被覆するように内設したシングルモード光ファイバを保護する円筒形螺旋スプリングと、
   スプリングに外接し且つ光ファイバに内接し、先端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングと、
   スプリングに外接し且つ光ファイバに内接し、末端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングと、
   から構成する、自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成であって、
   先に環繞して被覆するように内設したファイバグレイティングを保護する円筒形螺旋スプリングの両端を、予め設定した内設するファイバグレイティングが得られる最大許容圧縮歪み量まで圧縮し、先端及び末端にある二つの接続リングを固定した後加える力を開放することで、ファイバグレイティングが弾性伸長の弾性域内にある前置引張作用によって決まる、先端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングと末端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングとの両者で形成する予め設定したゲージ長と、
   ファイバグレイティングを保護するように被覆する円筒形圧縮螺旋スプリングの両端から同じ外径の円筒形引張螺旋スプリングを延在し、スプリング材料全体で被覆して保護特性を形成することで内設した光ファイバを保護する機能と、を有することを特徴とする自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
2. 先端或いは末端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングは、外接するスプリングと同じ材料で圧着或いは固着することを特徴とする請求項１に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
3. 先端或いは末端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングは、内接する光ファイバの被覆材料で粘着して硬化することを特徴とする請求項１に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
4. 円筒形螺旋スプリングの断面は、円形の断面であることを特徴とする請求項１に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
5. 円筒形螺旋スプリングの断面は、帯状の断面であることを特徴とする請求項１に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
6. 被覆外径が０．９ミリメートルのスプリングは、被覆外径が０．９ミリメートルのプラスチック被覆材料と、内部で溶接し終えた熱収縮チューブを保護することができることを特徴とする請求項１に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
7. 一定の長さを有するファイバグレイティングを有するシングルモード光ファイバと、
   ピッチ角が小さい円筒形引張螺旋スプリングからピッチ角が大きい円筒形圧縮螺旋スプリングを直列に接続した後、さらにピッチ角が小さい円筒形引張螺旋スプリングを直列に接続し、且つピッチ角が大きい円筒形圧縮螺旋スプリングは、ピッチ角が小さい二つの円筒形引張螺旋スプリングの間に形成し、一定の長さで環繞して被覆するように内設したシングルモード光ファイバを保護する円筒形螺旋スプリングと、
   スプリングに外接し且つ光ファイバに内接し、先端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングと、
   スプリングに外接し且つ光ファイバに内接し、末端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングと、
   から構成する、自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成であって、
   先に環繞して被覆するように内設したファイバグレイティングを保護するピッチ角が大きい円筒形圧縮螺旋スプリングの両端を、予め設定した内設するファイバグレイティングが得られる最大許容圧縮歪み量まで圧縮し、先端及び末端にある二つの接続リングを固定した後加える力を開放することで、ファイバグレイティングが弾性伸長の弾性域内にある前置引張作用によって決まる、先端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングと末端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングとの両者で形成する予め設定したゲージ長と、
   ファイバグレイティングを保護するように被覆するピッチ角が大きい円筒形圧縮螺旋スプリングの両端から同じ外径の円筒形圧縮螺旋スプリングを延在し、スプリング材料全体で被覆して保護特性を形成することで内設した光ファイバを保護する機能と、を有することを特徴とする自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
8. 先端或いは末端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングは、外接するスプリングと同じ材料で圧着或いは固着することを特徴とする請求項７に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
9. 先端或いは末端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングは、内接する光ファイバの被覆材料で粘着して硬化することを特徴とする請求項７に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
10. 円筒形螺旋スプリングの断面は、円形の断面であることを特徴とする請求項７に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
11. 円筒形螺旋スプリングの断面は、帯状の断面であることを特徴とする請求項７に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
12. 被覆外径が０．９ミリメートルのスプリングは、被覆外径が０．９ミリメートルのプラスチック被覆材料と、内部で溶接し終えた熱収縮チューブを保護することができることを特徴とする請求項７に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
13. 一定の長さを有するファイバグレイティングを有するシングルモード光ファイバと、
    一定の長さで環繞して被覆するように内設したシングルモード光ファイバを保護する円筒形圧縮螺旋スプリングと、
    スプリングに外接し且つ光ファイバに内接し、先端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングと、
    スプリングに外接し且つ光ファイバに内接し、末端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングと、
    から構成する、自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成であって、
    先に環繞して被覆するように内設したファイバグレイティングを保護する円筒形圧縮螺旋スプリングの両端を、予め設定した内設するファイバグレイティングが得られる最大許容圧縮歪み量まで圧縮し、先端及び末端にある二つの接続リングを固定した後加える力を開放することで、ファイバグレイティングが弾性伸長の弾性域内にある前置引張作用によって決まる、先端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングと末端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングとの両者で形成する予め設定したゲージ長と、
    ファイバグレイティングを保護するように被覆する円筒形圧縮螺旋スプリングの両端から同じ外径の円筒形引張螺旋スプリングを延在し、スプリング材料全体で被覆して保護特性を形成することで内設した光ファイバを保護する機能と、を有することを特徴とする自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
14. 先端或いは末端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングは、外接するスプリングと同じ材料で圧着或いは固着することを特徴とする請求項１３に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
15. 先端或いは末端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングは、内接する光ファイバの被覆材料で粘着して硬化することを特徴とする請求項１３に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
16. 円筒形螺旋スプリングの断面は、円形の断面であることを特徴とする請求項１３に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
17. 円筒形螺旋スプリングの断面は、帯状の断面であることを特徴とする請求項１３に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
18. 被覆外径が０．９ミリメートルのスプリングは、被覆外径が０．９ミリメートルのプラスチック被覆材料と、内部で溶接し終えた熱収縮チューブを保護することができることを特徴とする請求項１３に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
19. 一定の長さを有するファイバグレイティングを有するシングルモード光ファイバと、
    一定の長さで環繞して被覆するように内設したシングルモード光ファイバを保護する円筒形密着引張螺旋スプリングと、
    スプリングに外接し且つ光ファイバに内接し、先端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングと、
    スプリングに外接し且つ光ファイバに内接し、末端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングと、
    から構成する、自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成であって、
    先端において光ファイバとスプリングとを固定する接続リングと、末端において光ファイバとスプリングとを固定する接続リングと、の両者で形成する予め設けられた光ファイバは、内設した光ファイバを環繞するように被覆して保護する円筒形密着引張螺旋スプリング及び内設した光ファイバの引張力に提供する被覆保護引張力を有することを特徴とする自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
20. 先端或いは末端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングは、外接するスプリングと同じ材料で圧着或いは固着することを特徴とする請求項１９に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
21. 先端或いは末端において光ファイバとスプリングとを前置引張するように固定する接続リングは、内接する光ファイバの被覆材料で粘着して硬化することを特徴とする請求項１９に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
22. 円筒形螺旋スプリングの断面は、円形の断面であることを特徴とする請求項１９に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
23. 円筒形螺旋スプリングの断面は、帯状の断面であることを特徴とする請求項１９に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。
24. 被覆外径が０．９ミリメートルのスプリングは、被覆外径が０．９ミリメートルのプラスチック被覆材料と、内部で溶接し終えた熱収縮チューブを保護することができることを特徴とする請求項１９に記載の自己前置引張されるとともに、スプリングによって完全に被覆される光ファイバ感知スプリング構成。