JP6259342B2 - Optical fiber sensor - Google Patents
Optical fiber sensor Download PDFInfo
- Publication number
- JP6259342B2 JP6259342B2 JP2014071855A JP2014071855A JP6259342B2 JP 6259342 B2 JP6259342 B2 JP 6259342B2 JP 2014071855 A JP2014071855 A JP 2014071855A JP 2014071855 A JP2014071855 A JP 2014071855A JP 6259342 B2 JP6259342 B2 JP 6259342B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- fiber sensor
- node
- clad
- protective layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
本発明は、測定対象物に取付けられて、測定対象物の温度、歪み、振動等を計測する光ファイバセンサに関する。 The present invention relates to an optical fiber sensor that is attached to a measurement object and measures temperature, strain, vibration, and the like of the measurement object.
ファイバブラッググレーティング(Fiber Bragg Grating:以下FBGと略す)を利用して、温度、歪み、振動等を計測する光ファイバセンサが知られている。即ち、光ファイバセンサは、コアと、コアの周囲を覆うように設けられたクラッドと、クラッドの周囲を覆うように設けられた樹脂コーティング等による保護層とを備えた光ファイバに、入力する光の進行方向に沿ってグレーティング(回折格子)が書き込まれて作製され、光ファイバに書き込まれたグレーティングのピッチが歪みや温度によって変化すると、その変化に応じてグレーティングから光のピーク波長(ブラッグ波長)が変化すること、あるいはグレーティングを透過する光のスペクトルが変化(ディップ光の中心波長が変化)することを利用したセンサである。
当該光ファイバセンサを測定対象物に取付ける場合、光ファイバセンサを例えば接着剤又は溶接を用いて測定対象物に取付けるようにしていた。
例えば、測定対象物に図外の型枠を設置して型枠の成型空間内に光ファイバセンサを配置し、光ファイバセンサの周囲を覆うように成型空間内に接着剤等の合成樹脂を充填して固化させることで、図7(a):図7(b)に示すように、光ファイバセンサ20の周囲を覆うように合成樹脂製の取付部21を形成し、当該取付部21を測定対象物に接着等で取付けることにより、光ファイバセンサ20を測定対象物に取付けるようにしていた。
また、図8に示すように、測定対象物30が金属の場合は、光ファイバセンサ20を溶接31によって測定対象物30に接着するようにしていた(例えば特許文献1;2等参照)。
2. Description of the Related Art Optical fiber sensors that measure temperature, strain, vibration, and the like using a fiber Bragg grating (hereinafter abbreviated as FBG) are known. That is, the optical fiber sensor is configured to input light to an optical fiber including a core, a clad provided so as to cover the periphery of the core, and a protective layer such as a resin coating provided so as to cover the periphery of the clad. When the pitch of the grating written on the optical fiber changes with strain or temperature, the peak wavelength of light from the grating (Bragg wavelength) is changed according to the change. Or a change in the spectrum of the light transmitted through the grating (the center wavelength of the dip light changes).
When the optical fiber sensor is attached to the measurement object, the optical fiber sensor is attached to the measurement object using, for example, an adhesive or welding.
For example, an unillustrated mold is placed on the measurement object, an optical fiber sensor is placed in the molding space of the mold, and a synthetic resin such as an adhesive is filled in the molding space so as to cover the periphery of the optical fiber sensor. 7 (a): As shown in FIG. 7 (b), the synthetic
As shown in FIG. 8, when the measurement object 30 is a metal, the
しかしながら、光ファイバセンサの周囲を覆う合成樹脂と光ファイバセンサの保護層の周面との接着性や、光ファイバセンサの周囲を覆う溶接母剤と光ファイバセンサの保護層の周面との接着性が十分に確保されず、光ファイバセンサの周囲を覆う接着剤や溶接母剤と光ファイバセンサの保護層の周面とに滑りが発生し、測定対象物からの変位情報が光ファイバセンサに正確に伝達されないという問題があった。
本発明は、測定対象物に取付けられた場合、測定対象物からの変位情報が光ファイバセンサに正確に伝達される光ファイバセンサを提供するものである。
However, adhesion between the synthetic resin covering the periphery of the optical fiber sensor and the peripheral surface of the protective layer of the optical fiber sensor, and adhesion between the weld matrix covering the periphery of the optical fiber sensor and the peripheral surface of the protective layer of the optical fiber sensor. Is not sufficiently secured, slippage occurs between the adhesive or welding matrix covering the periphery of the optical fiber sensor and the peripheral surface of the protective layer of the optical fiber sensor, and displacement information from the measurement object is transferred to the optical fiber sensor. There was a problem that it was not transmitted accurately.
The present invention provides an optical fiber sensor in which displacement information from a measurement object is accurately transmitted to the optical fiber sensor when attached to the measurement object.
本発明に係る光ファイバセンサは、コアと、コアの周囲を覆うように設けられたクラッドと、クラッドの周囲を覆うように設けられた保護層とを備えるとともに、ファイバブラッググレーティングを有した光ファイバセンサであって、外周面に、当該外周面を覆うように設けられる周囲材料との間の滑り抑制するための節を備えたので、測定対象物に取付けられた場合、周囲材料と光ファイバセンサの外周面との間の滑りが抑制され、測定対象物からの変位情報が光ファイバセンサに正確に伝達される。
また、節は、保護層の一部が除去された部分にクラッドと一体化するように設けられたので、節とクラッドとの滑りを抑制でき、測定対象部の変位情報が光ファイバセンサに正確に伝達されるようになる。
また、クラッドがガラスにより形成され、節が、クラッドのガラスと一体化したガラスにより形成されたので、節とクラッドとの滑りが発生しなくなり、測定対象部の変位情報が光ファイバセンサに正確に伝達されるようになる。
また、節が、測定対象部に取付けられる光ファイバセンサの検知部分の両端に設けられたので、測定対象物に取付けられた場合、測定対象部と光ファイバセンサとが同じ変位で伸縮するようになるので、光ファイバセンサによる正確な測定が可能となる。
An optical fiber sensor according to the present invention includes a core, a cladding provided to cover the periphery of the core, and a protective layer provided to cover the periphery of the cladding, and an optical fiber having a fiber Bragg grating Since the sensor is provided with a node on the outer peripheral surface for preventing slippage between the outer peripheral surface and the surrounding material, the peripheral material and the optical fiber sensor when attached to the measurement object. Slip between the outer peripheral surface and the displacement information from the measurement object is accurately transmitted to the optical fiber sensor.
In addition, since the node is provided so as to be integrated with the clad at the part where the protective layer is partially removed, the slip between the node and the clad can be suppressed, and the displacement information of the measurement target portion is accurate to the optical fiber sensor. Will be transmitted to.
In addition, since the clad is formed of glass and the node is formed of glass integrated with the glass of the clad, slip between the node and the clad does not occur, and the displacement information of the measurement target portion is accurately transmitted to the optical fiber sensor. Be transmitted.
In addition, since the nodes are provided at both ends of the detection part of the optical fiber sensor attached to the measurement target part, when attached to the measurement target, the measurement target part and the optical fiber sensor expand and contract with the same displacement. Therefore, accurate measurement by the optical fiber sensor becomes possible.
図1に示すように、実施形態による光ファイバセンサ2は、コア2aと、コア2aの周囲を覆うように設けられたクラッド2bと、クラッド2bの周囲を覆うように設けられた樹脂コーティング等による保護層2cとを備え、保護層2cの一部が除去された部分に充填された充填材による節1を外周面に備えた構成である。
As shown in FIG. 1, the
即ち、光ファイバセンサ2は、保護層2cの外周面よりも外方に盛り上がるように形成された節1、即ち、当該光ファイバセンサ2の外周面を覆うように設けられることになる合成樹脂や溶接母剤等の周囲材料と当該光ファイバセンサ2の外周面との間の滑り(光ファイバセンサの周方向及び軸方向の滑り)を抑制するための節1を備えた構成である。
That is, the
光ファイバセンサ2は、上述したFBGを備え、FBGを利用して、温度、歪み、振動等を計測するセンサである。
コア2a及びクラッド2bは、光に対して透過率の異なるガラスまたはプラスチックで形成され、コア2aの屈折率とクラッド2bの屈折率とが異なることにより、全反射や屈折により光を中心部のコア2aに伝播させる構造になっている。
The
The
光ファイバセンサ2は、図2に示すように、節1を備えた光ファイバセンサ2の元になる光ファイバセンサ2A(図2(a)参照)の保護層2cの一部を剥離させた剥離部3を備えた光ファイバセンサ2Bを製作(図2(b)参照)した後、この光ファイバセンサ2Bの剥離部3の周囲を取り囲むように節1が形成された構成(図2(c)参照)である。
As shown in FIG. 2, the
剥離部3は、例えば、レーザや高周波加熱源などを用いて光ファイバセンサ2A(図2(a)参照)の保護層2cの一部を剥離することにより形成される。
コア2a及びクラッド2bがガラスにより形成されている場合、節1は、クラッド2bのガラスと一体化するように例えば低融点ガラスペーストを用いて形成すれば、節1がクラッド2bに強固に一体化されて形成されるので、節1とクラッド2bとの滑りが発生しなくなる。
節1は、測定対象部に取付けられる光ファイバセンサ2による測定間隔に対応する所定間隔を隔てた2点にそれぞれ設けられている。即ち、節1は、測定対象部に取付けられる光ファイバセンサ2の検知部分の両端に設けられている。
The peeling part 3 is formed by peeling a part of the
When the
The
従って、光ファイバセンサ2は、測定対象部に取付けられる光ファイバセンサ2の検知部分の両端にそれぞれ節1を備え、光ファイバセンサ2の検知部分が測定対象部に取付けられた場合、光ファイバセンサ2の外周面を覆うように設けられることになる合成樹脂や溶接母剤等の周囲材料と当該光ファイバセンサ2の外周面との間の滑りが抑制されるとともに、節1とクラッド2bとの滑りも発生しない。よって、測定対象部の変位情報が光ファイバセンサ2に正確に伝達され、測定対象部と光ファイバセンサ2とが同じ変位で伸縮するようになるので、光ファイバセンサ2による正確な測定が可能となる。
尚、光ファイバセンサ2は、光ファイバセンサ2Bの剥離部3の周囲を覆う節1を備えているので、クラッド2bの表面に傷やマイクロクラックが発生することを防止できる。
Accordingly, the
In addition, since the
上述した節1を備えた光ファイバセンサ2の形成方法の一例を説明する。
まず、例えば図3(a)に示すように、金属面4上に、光ファイバセンサ2の保護層2cの直径に対応した断面半円形の溝5、及び、この溝5の延長方向に沿った測定間隔に対応する所定間隔を隔てた溝5の2地点にそれぞれ節1を形成するための凹部(ディンプル)6を形成した節形成装置を用意する。
そして、上述したように、節1を備えた光ファイバセンサ2の元になる光ファイバセンサ2Aの測定間隔に対応する所定間隔を隔てた2点において、保護層2cを剥離させた剥離部3を備えた光ファイバセンサ2Bを製作する。
そして、この光ファイバセンサ2Bの剥離部3が凹部6に配置されるように光ファイバセンサ2Bを溝5に設置する(3(b)参照)。
そして、凹部6に例えば低融点ガラスを充填して固化させることで、光ファイバセンサ2Bの剥離部3の回りに低融点ガラスによる節1が形成された光ファイバセンサ2が完成する(図3(c)参照)。
尚、低融点ガラスは、融解ののち自己の張力により球状態となり、節1を形成する。節1を形成したガラス球は、クラッド2bの周囲と融体してクラッド2bと一体化するが、クラッド2bとコア2a間の物理的位置関係は保持されるので、コア2a内の全反射が補償される。
An example of a method for forming the
First, as shown in FIG. 3A, for example, a
Then, as described above, the peeling portion 3 from which the
And the
Then, the
The low-melting glass becomes a spherical state by its own tension after melting and forms a
節1を有した光ファイバセンサ2は、接着剤などで測定対象部に直接設置(接着)してもよい。
また、測定対象部が金属である場合は、節1を有した光ファイバセンサ2を溶接余盛で測定対象部に設置(結合)してもよい。
節1を有した光ファイバセンサ2を、合成樹脂や溶接母剤等の周囲材料で測定対象部に設置した場合、節1が周囲材料と光ファイバセンサ2の外周面との間の滑り(光ファイバセンサの周方向及び軸方向の滑り)を抑制するため、測定対象部の変位情報が光ファイバセンサ2に正確に伝達され、測定対象部と光ファイバセンサ2とが同じ変位で伸縮するようになるので、光ファイバセンサ2による正確な測定が可能となる。
The
Further, when the measurement target portion is a metal, the
When the
また、測定対象物への光ファイバセンサ2の取付作業を容易にするための取付部を光ファイバセンサ2の周囲に形成する場合には、図4乃至図6に示すように、光ファイバセンサ2の周囲に取付部11を形成するための成型装置10を用いて取付部11付き光ファイバセンサ2を形成すればよい。例えば、図4に示すような上下の成型型10A;10Bを用いて成型型10A;10Bを組み合せて形成される成型空間内に節1を有した光ファイバセンサ2を設置し、図外の注入口を介して、図5(a)に示すように、成型空間内に合成樹脂等の周囲材料11Aを充填し、周囲材料11Aが固化した後に、成型型10A;10Bを脱型することにより、図5(b);図6に示すような、節1を有した光ファイバセンサ2の周囲に取付部11が形成された取付部11付き光ファイバセンサ2を形成できる。
Further, when an attachment portion for facilitating attachment work of the
また、図3(a)に示したような、板面に、光ファイバセンサ2の保護層2cの直径に対応した断面半円形の溝5、及び、この溝5の延長方向に沿った測定間隔に対応する所定間隔を隔てた溝5の2地点にそれぞれ節1を形成するための凹部(ディンプル)6が形成された金属プレートを用意し、この金属プレート上に、図3(b);(c)に示したように、節1を有した光ファイバセンサ2を形成し、この金属プレート上に形成された節1を有した光ファイバセンサ2と当該金属プレートとを溶接で接続することで、取付部としての金属プレート付き光ファイバセンサ2を形成できる。
Further, as shown in FIG. 3A, the plate surface has a
上述した取付部11付き光ファイバセンサ2、取付部としての金属プレート付き光ファイバセンサ2によれば、取付部を備えたことにより、光ファイバセンサ2のハンドリング(取り扱い性)が向上し、測定対象物への光ファイバセンサ2の取付作業が容易になるとともに、光ファイバセンサ2の取付部11を形成する合成樹脂や金属プレートへの溶接母剤等の周囲材料と光ファイバセンサ2の外周面との間の滑りが節1により抑制されるので、測定対象部の変位情報が光ファイバセンサ2に正確に伝達され、測定対象部と光ファイバセンサ2とが同じ変位で伸縮するようになるので、光ファイバセンサ2による正確な測定が可能となる。
According to the
尚、節を形成する材料としては、上述したようなクラッドのガラスと一体化する低融点ガラスを用いることが好ましいが、クラッドと一体化しやすい材料であれば節を形成する材料は特に限定されない。 As a material for forming the node, it is preferable to use a low-melting glass integrated with the clad glass as described above. However, the material for forming the node is not particularly limited as long as it is easy to integrate with the cladding.
1 節、2 光ファイバセンサ、2a コア、2b クラッド、2c 保護。
Claims (4)
外周面に、当該外周面を覆うように設けられる周囲材料との間の滑り抑制するための節を備えたことを特徴とする光ファイバセンサ。 An optical fiber sensor comprising a core, a clad provided so as to cover the periphery of the core, and a protective layer provided so as to cover the periphery of the clad, and having a fiber Bragg grating,
An optical fiber sensor comprising a node on the outer peripheral surface for suppressing slippage between surrounding materials provided so as to cover the outer peripheral surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014071855A JP6259342B2 (en) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | Optical fiber sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014071855A JP6259342B2 (en) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | Optical fiber sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015194369A JP2015194369A (en) | 2015-11-05 |
JP6259342B2 true JP6259342B2 (en) | 2018-01-10 |
Family
ID=54433538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014071855A Active JP6259342B2 (en) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | Optical fiber sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6259342B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108413889A (en) * | 2018-06-05 | 2018-08-17 | 中国电子科技集团公司第四十研究所 | A kind of fibre strain based on BOTDR and transverse deformation factor calibration device and method |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114427905A (en) * | 2022-01-13 | 2022-05-03 | 深圳技术大学 | Manufacturing method of optical fiber vibration sensor |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000111748A (en) * | 1998-10-07 | 2000-04-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Optical device having optical fiber diffraction grating |
JP2002311253A (en) * | 2001-04-18 | 2002-10-23 | Hitachi Cable Ltd | Fiber grating and method for measuring physical quantity by using the same |
JP2003302256A (en) * | 2002-04-09 | 2003-10-24 | Showa Electric Wire & Cable Co Ltd | Optical fiber sensor |
US7815376B2 (en) * | 2008-06-30 | 2010-10-19 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Fixture for shape-sensing optical fiber in a kinematic chain |
-
2014
- 2014-03-31 JP JP2014071855A patent/JP6259342B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108413889A (en) * | 2018-06-05 | 2018-08-17 | 中国电子科技集团公司第四十研究所 | A kind of fibre strain based on BOTDR and transverse deformation factor calibration device and method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015194369A (en) | 2015-11-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2018064949A1 (en) | Composite material-encapsulated fiber grating sensor and manufacturing method therefor | |
JP6139026B2 (en) | FBG sensor for measuring maximum distortion, method for manufacturing and using the same | |
US9770862B2 (en) | Method of making adhesion between an optical waveguide structure and thermoplastic polymers | |
JP6259342B2 (en) | Optical fiber sensor | |
JP2010517028A (en) | Temperature detection | |
WO2017179299A1 (en) | Optical fiber protection structure and method for producing optical element | |
KR20110122443A (en) | Package for filmed optical-fiber bragg grating sensor which can evaluate multi-axial strain | |
CN103323143B (en) | Quasi-distributed fiber sensor capable of measuring temperature and vibration simultaneously and manufacturing method | |
MY153448A (en) | Integration of an optical waveguide of a sensor into a structural component | |
WO2018072763A3 (en) | Novel few-mode optical fiber | |
JP5996440B2 (en) | Optical element and manufacturing method thereof | |
US10161767B2 (en) | Diagnostic and measurement system comprising a branched optical fiber embedded in a structural element | |
CN103090805B (en) | A kind of die channel calipers and measuring method thereof | |
JP2015177984A5 (en) | ||
JP2009300378A (en) | Heat pipe buried-panel and method of manufacturing the same | |
JP7047366B2 (en) | Fiber optic sensor | |
JP5261265B2 (en) | Bundle fiber | |
WO2019138660A1 (en) | Honeycomb sandwich panel and method for producing same | |
CN107817061B (en) | Packaging process method of novel FBG temperature sensor based on low-melting-point glass | |
JP5554193B2 (en) | Lens unit and lens unit manufacturing method | |
JP6519721B1 (en) | Honeycomb sandwich panel and method of manufacturing the same | |
JP6272716B2 (en) | Molding mold and method for forming curved surface mounting portion of optical fiber sensor using molding mold | |
JP2008197126A (en) | Pin with light guide body, temperature sensor having pin with light guide body and die for injection molding | |
JP2016186580A5 (en) | ||
JP2014209060A (en) | Scale |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170214 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171122 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171205 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171208 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6259342 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |