JP7016451B1 - ゲージキャリア、光ファイバ変位センサ及び光ファイバ変位センサの製造方法 - Google Patents
ゲージキャリア、光ファイバ変位センサ及び光ファイバ変位センサの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
ゲージキャリア（２００）は、ひずみの検出に用いられる既定の長さのゲージ部（１０１）が軸方向の一部に設けられる光ファイバ（１００）を保持する。中央領域（２０１）は、既定の剛性を有し、ゲージキャリア（２００）の長手方向の長さがゲージ部（１００）の長さ以上であり、ゲージ部（１００）を保持する。２つの分割領域（２０２）は、各々が中央領域（２０１）の剛性と異なる剛性を有し、各々のゲージキャリア（２００）の長手方向の長さの合計の長さが中央領域（２０１）のゲージキャリア（２００）の長手方向の長さよりも長く、一方がゲージキャリア（２００）の前方に配置されてゲージ部（１０１）の前方の光（１００）の部位を保持し、他方がゲージキャリア（２００）の後方に配置されてゲージ部（１０１）の後方の光ファイバ（１００）の部位を保持する。
Description
本開示は、光ファイバを保持するゲージキャリアと、光ファイバ及びゲージキャリアを備える光ファイバ変位センサに関する。
光学観測衛星では、判読性に優れ、画質の安定した高分解能画像を撮影できることが望まれている。そのため、光学観測衛星には、安定した光学観測性能を長期にわたって軌道上で維持可能なことが求められる。そのような光学観測衛星の実現には、寸法安定性の高い支持構造体と、当該支持構造体の安定性を評価するセンサが必要になる。
従来、対象物の変形及びひずみを検知するセンサとして、抵抗体を備えたひずみゲージが広く使用されている。この種のひずみゲージは電気抵抗の変化に基づきひずみ量を取得するため、電磁ノイズの対策が必要となる。また、各センサで配線が必要なため、多点の計測に際しては、配設及び取扱いが煩雑である。更に、狭小部へのセンサ取り付けが困難であるという問題もあった。
そこで、近年、光ファイバを備える光ファイバ式ひずみゲージの使用が広がっている。光ファイバ式ひずみゲージは、光ファイバ内部を伝送する光の反射及び散乱状態の変化に基づきひずみ量を取得すため、電磁ノイズの対策が不要である。また、１本の光ファイバに多数の計測点を設けられるため多点計測が容易である。更に、光ファイバ式ひずみゲージは電気式ひずみゲージに比べてサイズが小さいため、極小部への配設も可能である。
また、光ファイバ式ひずみゲージを保持するゲージキャリアを使用することで光ファイバ式ひずみゲージ単体では得られない効果を達成することもできる。
また、光ファイバ式ひずみゲージを保持するゲージキャリアを使用することで光ファイバ式ひずみゲージ単体では得られない効果を達成することもできる。
特許文献１は、光ファイバひずみセンサを開示している。
特許文献１の光ファイバひずみセンサは、くびれ部を備え、長手方向の断面が変化するゲージキャリアとＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇｓ）を用いた光ファイバ式ひずみゲージを備える。そして、特許文献１の光ファイバひずみセンサでは、光ファイバ式ひずみゲージのＦＢＧ部がゲージキャリアのくびれ部に配置される。
特許文献１の光ファイバひずみセンサは、くびれ部を備え、長手方向の断面が変化するゲージキャリアとＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇｓ）を用いた光ファイバ式ひずみゲージを備える。そして、特許文献１の光ファイバひずみセンサでは、光ファイバ式ひずみゲージのＦＢＧ部がゲージキャリアのくびれ部に配置される。
特許文献１が開示する技術では、光ファイバ式ひずみゲージのＦＢＧ部がゲージキャリアのくびれ部に配置される構成であるため、ＦＢＧ部のひずみが顕著に現れ、ひずみの検出感度を向上させることができる。また、くびれ部の代わりにゲージキャリアの幅を広げることでひずみの検出感度を低下させることも可能である。
しかしながら、特許文献１の光ファイバひずみセンサではゲージキャリアの形状によってはひずみの検出感度を有効に向上又は抑制できないという課題がある。
しかしながら、特許文献１の光ファイバひずみセンサではゲージキャリアの形状によってはひずみの検出感度を有効に向上又は抑制できないという課題がある。
本開示は、上述のような課題を解決することを主な目的とする。より具体的には、本開示は、ひずみの検出感度を有効に向上又は抑制できるようにすることを目的とする。
本開示に係るゲージキャリアは、
ひずみの検出に用いられる既定の長さのゲージ部が軸方向の一部に設けられる光ファイバを保持するゲージキャリアであって、
既定の剛性を有し、前記ゲージキャリアの長手方向の長さが前記ゲージ部の長さ以上である、前記ゲージ部を保持する第１の保持部と、
各々が前記第１の保持部の剛性と異なる剛性を有し、各々の前記ゲージキャリアの長手方向の長さの合計の長さが前記第１の保持部の前記ゲージキャリアの長手方向の長さよりも長く、一方が前記第１の保持部の前方に配置されて前記ゲージ部の前方の前記光ファイバの部位を保持し、他方が前記第１の保持部の後方に配置されて前記ゲージ部の後方の前記光ファイバの部位を保持する、２つの第２の保持部とを備える。
ひずみの検出に用いられる既定の長さのゲージ部が軸方向の一部に設けられる光ファイバを保持するゲージキャリアであって、
既定の剛性を有し、前記ゲージキャリアの長手方向の長さが前記ゲージ部の長さ以上である、前記ゲージ部を保持する第１の保持部と、
各々が前記第１の保持部の剛性と異なる剛性を有し、各々の前記ゲージキャリアの長手方向の長さの合計の長さが前記第１の保持部の前記ゲージキャリアの長手方向の長さよりも長く、一方が前記第１の保持部の前方に配置されて前記ゲージ部の前方の前記光ファイバの部位を保持し、他方が前記第１の保持部の後方に配置されて前記ゲージ部の後方の前記光ファイバの部位を保持する、２つの第２の保持部とを備える。
本開示によれば、ひずみの検出感度を有効に向上又は抑制することができる。
以下、実施の形態に係るゲージキャリ及び光ファイバ変位センサを、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一部分または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
実施の形態１．
前述のように、特許文献１の技術では、ゲージキャリアの形状によってはひずみの検出感度を有効に向上又は抑制できないという課題がある。更には、特許文献１の技術は、光ファイバに比べゲージキャリアが大きく、狭小部へ配設ができないという課題もある。
これらの課題に鑑み、本実施の形態では、ひずみの検出感度を有効に向上又は抑制することができ、また、狭小部へ配設が可能なゲージキャリア及び光ファイバ変位センサを説明する。
前述のように、特許文献１の技術では、ゲージキャリアの形状によってはひずみの検出感度を有効に向上又は抑制できないという課題がある。更には、特許文献１の技術は、光ファイバに比べゲージキャリアが大きく、狭小部へ配設ができないという課題もある。
これらの課題に鑑み、本実施の形態では、ひずみの検出感度を有効に向上又は抑制することができ、また、狭小部へ配設が可能なゲージキャリア及び光ファイバ変位センサを説明する。
＊＊＊構成の説明＊＊＊
まず、本実施の形態に係る光ファイバ変位センサの構成要素の１つである光ファイバを説明する。
まず、本実施の形態に係る光ファイバ変位センサの構成要素の１つである光ファイバを説明する。
光ファイバには、多点型の光ファイバと分布型の光ファイバとがある。多点型の光ファイバでは、１本の光ファイバ内の１点または複数の点において物理量が測定される。分布型の光ファイバでは、１本の光ファイバにおいて連続的に物理量が測定される。多点型の光ファイバでは、１点または複数の点がゲージ部となる。一方で、分布型の光ファイバでは、光ファイバ全体がゲージ部となる。ゲージ部は、物理量（具体的には、ひずみ）の検出に用いられる部位である。
光ファイバを用いた物理量の測定では、測定位置での反射光又は散乱光の周波数変化を基に物理量が算出される。反射光としては、例えば、光ファイバに設けられたＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇｓ）部での反射光が使用される。散乱光としては、例えば、レイリー散乱光、ブリルアン散乱光、ラマン散乱光等が使用される。
光ファイバを用いた物理量の測定では、測定位置での反射光又は散乱光の周波数変化を基に物理量が算出される。反射光としては、例えば、光ファイバに設けられたＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇｓ）部での反射光が使用される。散乱光としては、例えば、レイリー散乱光、ブリルアン散乱光、ラマン散乱光等が使用される。
図１は、本実施の形態に係る光ファイバ１００を示す。
本実施の形態に係る光ファイバ１００は、多点型光ファイバである。
光ファイバ１００は、コア１０３と、コア１０３の外周を覆うクラッド１０４と、クラッド１０４の外周を覆う被覆部１０５とを備えている。また、コア１０３の一部にゲージ部１０１が設けられている。つまり、ゲージ部１０１は、光ファイバ１００の軸方向の一部に設けられている。具体的には、ゲージ部１０１は、コア１０３内に、光ファイバ１００の軸方向に５ｍｍ程度の範囲に渡って配置されている。前述したように、ゲージ部１０１は、ひずみの検出に用いられる部位である。
被覆部１０５の直径は、例えば、２５０μｍである。クラッド１０４の直径は、例えば、１２５μｍである。コア１０３の直径は、例えば、８μｍである。
被覆部１０５を構成する材料としては、例えば、アクリレート樹脂、ポリイミド樹脂、鉛、アルミニウム合金、金等が挙げられる。
本実施の形態に係る光ファイバ１００は、多点型光ファイバである。
光ファイバ１００は、コア１０３と、コア１０３の外周を覆うクラッド１０４と、クラッド１０４の外周を覆う被覆部１０５とを備えている。また、コア１０３の一部にゲージ部１０１が設けられている。つまり、ゲージ部１０１は、光ファイバ１００の軸方向の一部に設けられている。具体的には、ゲージ部１０１は、コア１０３内に、光ファイバ１００の軸方向に５ｍｍ程度の範囲に渡って配置されている。前述したように、ゲージ部１０１は、ひずみの検出に用いられる部位である。
被覆部１０５の直径は、例えば、２５０μｍである。クラッド１０４の直径は、例えば、１２５μｍである。コア１０３の直径は、例えば、８μｍである。
被覆部１０５を構成する材料としては、例えば、アクリレート樹脂、ポリイミド樹脂、鉛、アルミニウム合金、金等が挙げられる。
図２は、コア部１０３の詳細を示す。
図２に示すように、コア１０３には、ゲージ部１０１としてＦＢＧ部１０２が設けられている。つまり、本実施の形態に係る光ファイバ１００では、ＦＢＧ部１０２がゲージ部１０１として用いられる。
ＦＢＧ部１０２は、コア１０３に周期Λで屈折率変調を与えた部分である。屈折率変調を形成する方法としては、例えば、位相マスクを使用し、コア１０３にレーザービームを照射する手法が使用される。光ファイバ１００に広帯域の光を入射するとＦＢＧ部１０２において、ＦＢＧ部１０２の周期Λ及び屈折率ｎに応じた狭帯域の光が反射する。
図２に示すように、コア１０３には、ゲージ部１０１としてＦＢＧ部１０２が設けられている。つまり、本実施の形態に係る光ファイバ１００では、ＦＢＧ部１０２がゲージ部１０１として用いられる。
ＦＢＧ部１０２は、コア１０３に周期Λで屈折率変調を与えた部分である。屈折率変調を形成する方法としては、例えば、位相マスクを使用し、コア１０３にレーザービームを照射する手法が使用される。光ファイバ１００に広帯域の光を入射するとＦＢＧ部１０２において、ＦＢＧ部１０２の周期Λ及び屈折率ｎに応じた狭帯域の光が反射する。
図３は、図２のＦＢＧ部１０２において得られる反射スペクトルの特性を示すグラフである。得られる反射スペクトルの光強度が最も大きくなる波長をブラッグ波長λｂという。ブラッグ波長λｂと、周期Λと、屈折率ｎとの関係は、下記の式（１）で表される。
λｂ＝２ｎΛ （１）
周期Λは、ＦＢＧ部１０２の温度ＴおよびＦＢＧ部１０２で生じるひずみεによって変化する。また、式（１）で表されるブラッグ波長λｂの変化量Δλｂは下記の式（２）に近似される。
Δλｂ＝ＣＴΔＴ＋ＣεΔε （２）
ここで、ＣＴとＣεは温度とひずみに対する係数である。
ブラッグ波長λｂの変化量Δλｂから温度の影響を補償することでひずみを計測することができる。なお、反射スペクトルの計測器としては、例えば、光スペクトラムアナライザ又はファブリペロー干渉計を使用した波長計等が使用される。
λｂ＝２ｎΛ （１）
周期Λは、ＦＢＧ部１０２の温度ＴおよびＦＢＧ部１０２で生じるひずみεによって変化する。また、式（１）で表されるブラッグ波長λｂの変化量Δλｂは下記の式（２）に近似される。
Δλｂ＝ＣＴΔＴ＋ＣεΔε （２）
ここで、ＣＴとＣεは温度とひずみに対する係数である。
ブラッグ波長λｂの変化量Δλｂから温度の影響を補償することでひずみを計測することができる。なお、反射スペクトルの計測器としては、例えば、光スペクトラムアナライザ又はファブリペロー干渉計を使用した波長計等が使用される。
次に、本実施の形態に係る光ファイバ変位センサの別の構成要素であるゲージキャリアを説明する。
図４及び図５は、本実施の形態に係る光ファイバ変位センサ１を示す。
図４は、本実施の形態に係る光ファイバ変位センサ１を示す斜視図である。
図５の（ａ）は、光ファイバ変位センサ１の側面図である。図５の（ｂ）は、光ファイバ変位センサ１の正面図である。図５の（ｃ）は、光ファイバ変位センサ１の下面図である。
図４は、本実施の形態に係る光ファイバ変位センサ１を示す斜視図である。
図５の（ａ）は、光ファイバ変位センサ１の側面図である。図５の（ｂ）は、光ファイバ変位センサ１の正面図である。図５の（ｃ）は、光ファイバ変位センサ１の下面図である。
ゲージキャリア２００は、１つの中央領域２０１と２つの分割領域２０２とからなる。中央領域２０１及び分割領域２０２は、各々、板状体である。
中央領域２０１は、第１の保持部に相当する。分割領域２０２は、第２の保持部に相当する。
中央領域２０１は、第１の保持部に相当する。分割領域２０２は、第２の保持部に相当する。
中央領域２０１は、分割領域２０２の間にある。
光ファイバ１００の少なくとも１つのゲージ部１０１は中央領域２０１上に固定されるように配置され、センサ部として機能する。中央領域２０１は、ゲージ部１０１を保持する。
中央領域２０１は、ゲージキャリア２００の長手方向（光ファイバ１００の軸方向）の長さがゲージ部１０１の長さ以上である。なお、以下では、ゲージキャリア２００の長手方向を単に長手方向という。
光ファイバ１００の少なくとも１つのゲージ部１０１は中央領域２０１上に固定されるように配置され、センサ部として機能する。中央領域２０１は、ゲージ部１０１を保持する。
中央領域２０１は、ゲージキャリア２００の長手方向（光ファイバ１００の軸方向）の長さがゲージ部１０１の長さ以上である。なお、以下では、ゲージキャリア２００の長手方向を単に長手方向という。
分割領域２０２の各々は、中央領域２０１の剛性とは異なる剛性を有する。
また、２つの分割領域２０２の長手方向の長さの合計の長さは、中央領域２０１の長手方向の長さよりも長い。
一方の分割領域２０２が中央領域２０１の前方に配置されてゲージ部１０１の前方の光ファイバ１００の部位を保持する。また、他方の分割領域２０２が中央領域２０１の後方に配置されてゲージ部１０１の後方の光ファイバ１００の部位を保持する。
本実施の形態では、前方は、光ファイバ１００内で入射光が直進する方向を意味する。なお、前方及び後方は相対的であるため、いずれの方向を前方としてもよい。
２つの分割領域２０２はそれぞれ中央領域２０１から離れた端部に貼付け部２０３を有する。
また、２つの分割領域２０２の長手方向の長さの合計の長さは、中央領域２０１の長手方向の長さよりも長い。
一方の分割領域２０２が中央領域２０１の前方に配置されてゲージ部１０１の前方の光ファイバ１００の部位を保持する。また、他方の分割領域２０２が中央領域２０１の後方に配置されてゲージ部１０１の後方の光ファイバ１００の部位を保持する。
本実施の形態では、前方は、光ファイバ１００内で入射光が直進する方向を意味する。なお、前方及び後方は相対的であるため、いずれの方向を前方としてもよい。
２つの分割領域２０２はそれぞれ中央領域２０１から離れた端部に貼付け部２０３を有する。
中央領域２０１と分割領域２０２は長手方向断面の接触面２０４で固定される。中央領域２０１と分割領域２０２は、例えば、接着剤２１１による接着で固定される。また、中央領域２０１と分割領域２０２のそれぞれの接触面２０４に研削紙による研磨等の加工を行うことで接着力を向上させることができる。
また、ゲージキャリア２００には、光ファイバ１００の配設性を向上させるために、光ファイバ１００の配設部に溝２０５が設けられていてもよい。
つまり、図５の（ｂ）に示すように、中央領域２０１及び分割領域２０２の各々に、光ファイバ１００を保持するための溝２０５が長手方向に設けられていてもよい。
つまり、図５の（ｂ）に示すように、中央領域２０１及び分割領域２０２の各々に、光ファイバ１００を保持するための溝２０５が長手方向に設けられていてもよい。
光ファイバ１００のゲージ部１０１を含む部位はゲージキャリア２００の中央領域２０１に固定されている。中央領域２０１と光ファイバ１００は、例えば、接着剤２１１による接着で固定される。また、中央領域２０１の光ファイバ１００が固定される部位に研磨紙による研削等の加工を行うことで接着力を向上させることができる。
光ファイバ１００は分割領域２０２と固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。しかしながら、光ファイバ１００と分割領域２０２との固定状態がゲージ部１０１でのひずみ検知精度に影響を与える可能性があるため、光ファイバ１００は分割領域２０２に固定されていない（分離している）ほうが望ましい。
また、光ファイバ１００に予め張力を与えた状態で光ファイバ１００をゲージキャリア２００に固定することができる。予め光ファイバ１００に張力を与えることで、圧縮方向のひずみの測定が可能になる。
光ファイバ１００は分割領域２０２と固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。しかしながら、光ファイバ１００と分割領域２０２との固定状態がゲージ部１０１でのひずみ検知精度に影響を与える可能性があるため、光ファイバ１００は分割領域２０２に固定されていない（分離している）ほうが望ましい。
また、光ファイバ１００に予め張力を与えた状態で光ファイバ１００をゲージキャリア２００に固定することができる。予め光ファイバ１００に張力を与えることで、圧縮方向のひずみの測定が可能になる。
図６は、光ファイバ変位センサ１を計測対象物３００に取り付けた状態を示す。
図６に示すように、光ファイバ変位センサ１は、ゲージキャリア２００に設けられた貼付け部２０３の全体または一部のみで計測対象物３００に固定される。光ファイバ変位センサ１と計測対象物３００は、例えば、貼付け用接着剤３０１による接着で固定される。
計測対象物３００が荷重、熱等を受け変形すると、計測対象物３００に貼り付けられたゲージキャリア２００に変形が伝達する。ゲージキャリア２００の中央領域２０１と分割領域２０２は剛性が異なるため、それぞれの領域のひずみ量に差が生じる。具体的には、分割領域２０２の剛性を中央領域２０１の剛性に比べ大きくすることが考えられる。この場合は、分割領域２０２に比べ中央領域２０１の方が変形しやすく、中央領域２０１の変形の方が分割領域２０２の変形よりも大きい。その結果、中央領域２０１に生じるひずみは、計測対象物３００に生じるひずみよりも大きい。つまり、中央領域２０１において、ひずみが増幅する。光ファイバ１００のゲージ部１０１は中央領域２０１に固定されているため、光ファイバ１００には、中央領域２０１のひずみと同等のひずみが生じる。そのため、計測対象物３００よりも大きなひずみが光ファイバ１００のゲージ部１０１に生じ、検出感度を向上することができる。
中央領域２０１の剛性をＥ１Ａ１、分割領域２０２の剛性をＥ２Ａ２、中央領域２０１の長手方向の長さをｌ１、分割領域２０２の長手方向の合計の長さをｌ２としたとき、計測対象物３００のひずみに対する中央領域２０１のひずみの倍率αは下記の式（３）となる。
計測対象物３００が荷重、熱等を受け変形すると、計測対象物３００に貼り付けられたゲージキャリア２００に変形が伝達する。ゲージキャリア２００の中央領域２０１と分割領域２０２は剛性が異なるため、それぞれの領域のひずみ量に差が生じる。具体的には、分割領域２０２の剛性を中央領域２０１の剛性に比べ大きくすることが考えられる。この場合は、分割領域２０２に比べ中央領域２０１の方が変形しやすく、中央領域２０１の変形の方が分割領域２０２の変形よりも大きい。その結果、中央領域２０１に生じるひずみは、計測対象物３００に生じるひずみよりも大きい。つまり、中央領域２０１において、ひずみが増幅する。光ファイバ１００のゲージ部１０１は中央領域２０１に固定されているため、光ファイバ１００には、中央領域２０１のひずみと同等のひずみが生じる。そのため、計測対象物３００よりも大きなひずみが光ファイバ１００のゲージ部１０１に生じ、検出感度を向上することができる。
中央領域２０１の剛性をＥ１Ａ１、分割領域２０２の剛性をＥ２Ａ２、中央領域２０１の長手方向の長さをｌ１、分割領域２０２の長手方向の合計の長さをｌ２としたとき、計測対象物３００のひずみに対する中央領域２０１のひずみの倍率αは下記の式（３）となる。
ゲージキャリア２００は、分割領域２０２の長手方向の合計の長さが中央領域２０１の長手方向の長さより長い（ｌ１＜ｌ２）ため、分割領域２０２の剛性Ｅ２Ａ２を中央領域２０１の剛性Ｅ１Ａ１に比べ十分高くすることで、２倍以上のひずみ増幅効果を得られる。また、ある倍率α０以上にひずみを増幅するには、下記の式（４）を満たすように、中央領域２０１の剛性をＥ１Ａ１、分割領域２０２の剛性Ｅ２Ａ２、中央領域２０１の長さｌ１、及び分割領域２０２の合計の長さｌ２を設定すればよい。
倍率α０は、例えば、１０とすることができる。
なお、図５の（ａ）では、分割領域２０２の片側の長さをｘ、もう一方の長さをｌ２―ｘとして示している。
なお、図５の（ａ）では、分割領域２０２の片側の長さをｘ、もう一方の長さをｌ２―ｘとして示している。
中央領域２０１の剛性と分割領域２０２の剛性の差を得るための方法としては、例えば、分割領域２０２と中央領域２０１で異なる材料を使用することがある。この場合に、２つの分割領域２０２の材料は同じである。
この方法により、ゲージキャリア２００の幅を変えずに、光ファイバ変位センサ１を小型化することができる。具体的には、分割領域２０２の材料としてＳＵＳ３０４を用い、中央領域２０１の材料としてエポキシ樹脂を用いることが考えられる。ＳＵＳ３０４の弾性率（１９３ＧＰａ）はエポキシ樹脂（２．４ＧＰａ）の約１００倍であるため、分割領域２０２の断面形状を変えることなく大きな剛性差を得ることができる。ゲージキャリア２００の形状は例えば、中央領域２０１で幅５ｍｍ、高さ２ｍｍ、長さ（ｌ１）１０ｍｍ、分割領域２０２で幅５ｍｍ、高さ２ｍｍ、長さ（ｌ２）１４０ｍｍ、とすることができる。この場合、計測対象物３００のひずみに対する中央領域２０１のひずみの倍率αは式（３）より、約１２．８倍となる。この結果、ひずみ検出感度の高い、小型の光ファイバ変位センサ１を実現することができる。
この方法により、ゲージキャリア２００の幅を変えずに、光ファイバ変位センサ１を小型化することができる。具体的には、分割領域２０２の材料としてＳＵＳ３０４を用い、中央領域２０１の材料としてエポキシ樹脂を用いることが考えられる。ＳＵＳ３０４の弾性率（１９３ＧＰａ）はエポキシ樹脂（２．４ＧＰａ）の約１００倍であるため、分割領域２０２の断面形状を変えることなく大きな剛性差を得ることができる。ゲージキャリア２００の形状は例えば、中央領域２０１で幅５ｍｍ、高さ２ｍｍ、長さ（ｌ１）１０ｍｍ、分割領域２０２で幅５ｍｍ、高さ２ｍｍ、長さ（ｌ２）１４０ｍｍ、とすることができる。この場合、計測対象物３００のひずみに対する中央領域２０１のひずみの倍率αは式（３）より、約１２．８倍となる。この結果、ひずみ検出感度の高い、小型の光ファイバ変位センサ１を実現することができる。
＊＊＊実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態よれば、ひずみの検出感度を有効に向上又は抑制することができるゲージキャリア２０及び光ファイバ変位センサ１を実現することができる。また、本実施の形態によれば、狭小部に配設可能な光ファイバ変位センサ１を実現することができる。
本実施の形態よれば、ひずみの検出感度を有効に向上又は抑制することができるゲージキャリア２０及び光ファイバ変位センサ１を実現することができる。また、本実施の形態によれば、狭小部に配設可能な光ファイバ変位センサ１を実現することができる。
以上説明したように、本実施の形態に係る光ファイバ変位センサ１は、ゲージ部１０１を有する光ファイバ１００と、光ファイバ１００を保持するゲージキャリア２００で構成される。
ゲージキャリア２００は２つの分割領域２０２と、分割領域２０２の間にあり分割領域２０２と剛性の異なる中央領域２０１からなり、分割領域２０２全体の長手方向の長さは中央領域２０１の長手方向の長さより長い。
また、光ファイバ１００のゲージ部１０１が中央領域２０１上に固定されており、ゲージキャリア２００の２つの分割領域２０２はそれぞれ中央領域２０１から離れた端部に貼付け部２０３を有する。ゲージキャリア２００に設けられた貼付け部２０３で固定された計測対象物３００に変形が生じた際、ゲージキャリア２００の中央領域２０１と分割領域２０２は剛性が異なるため、それぞれの領域のひずみ量に差が生じる。
このため、光ファイバ１００のゲージ部１０１に生じるひずみを増幅または抑制し、ひずみ検出感度を向上または抑制することができる。また、本実施の形態に係る光ファイバ変位センサ１は、狭小部に配設することができる。
ゲージキャリア２００は２つの分割領域２０２と、分割領域２０２の間にあり分割領域２０２と剛性の異なる中央領域２０１からなり、分割領域２０２全体の長手方向の長さは中央領域２０１の長手方向の長さより長い。
また、光ファイバ１００のゲージ部１０１が中央領域２０１上に固定されており、ゲージキャリア２００の２つの分割領域２０２はそれぞれ中央領域２０１から離れた端部に貼付け部２０３を有する。ゲージキャリア２００に設けられた貼付け部２０３で固定された計測対象物３００に変形が生じた際、ゲージキャリア２００の中央領域２０１と分割領域２０２は剛性が異なるため、それぞれの領域のひずみ量に差が生じる。
このため、光ファイバ１００のゲージ部１０１に生じるひずみを増幅または抑制し、ひずみ検出感度を向上または抑制することができる。また、本実施の形態に係る光ファイバ変位センサ１は、狭小部に配設することができる。
なお、本実施の形態ではグレーティング長さ（ゲージ部１０１の長さ）を５ｍｍ程度としたが、光が十分に反射するのであれば他のグレーティング長さを用いてもよい。例えば、１ｍｍ、２ｍｍ、１０ｍｍ、２５ｍｍ等のグレーティング長さを用いてもよい。
また、本実施の形態においては、分割領域２０２の剛性が中央領域２０１の剛性に比べ大きく、ひずみを増幅する例を説明した。しかしながら、光ファイバ変位センサ１では、分割領域２０２の剛性と中央領域２０１の剛性とが異なればよい。分割領域２０２の剛性が中央領域２０１の剛性に比べて小さい場合は、中央領域２０１でのひずみを抑制することができる。これにより、計測対象物３００の変形が大きい場合でも光ファイバ１００を破断することなく、ひずみを計測することができる。
また、本実施の形態では、ゲージキャリア２００と光ファイバ１００の固定方法及び中央領域２０１と分割領域２０２の固定方法を接着剤２１１による接着とした。ゲージキャリア２００と光ファイバ１００及び中央領域２０１と分割領域２０２がそれぞれ固定されるのであれば他の方法を用いてもよい。例えば、ジョイント金具、組手等を用いてもよい。
なお、接着剤２１１として、例えば、アクリル系、エポキシ系、シリコン系、フェノール系、ポリエチレン系、ポリイミド系、ウレタン系、ポリウレタン系等の接着剤を使用することができる。接着剤２１１を硬化させる条件は、使用する接着剤２１１によって異なる。
また、本実施の形態では固定面への前処理として、研磨紙による研削を行う例を説明した。研磨紙による研削に代えて、研磨布、ワイヤブラシ、サンドブラスティング等を用いた研削を行ってもよい。また、研削以外に化学的処理、プライマー処理、紫外線照射処理、プラズマ処理等を行ってもよい。
なお、接着剤２１１として、例えば、アクリル系、エポキシ系、シリコン系、フェノール系、ポリエチレン系、ポリイミド系、ウレタン系、ポリウレタン系等の接着剤を使用することができる。接着剤２１１を硬化させる条件は、使用する接着剤２１１によって異なる。
また、本実施の形態では固定面への前処理として、研磨紙による研削を行う例を説明した。研磨紙による研削に代えて、研磨布、ワイヤブラシ、サンドブラスティング等を用いた研削を行ってもよい。また、研削以外に化学的処理、プライマー処理、紫外線照射処理、プラズマ処理等を行ってもよい。
また、本実施の形態では、ひずみの増幅α０を１０としたが、計測対象物３００で想定されるひずみに応じて他の増幅を用いてもよい。例えば、２、３、５、２５、５０、１００等の増幅を用いてもよい。
また、本実施の形態では、中央領域２０１の剛性と分割領域２０２の剛性の差を得るための方法として、中央領域２０１と分割領域２０２で異なる材料を用いたが、中央領域２０１と分割領域２０２で異なる厚みとしてもよい。この場合に、２つの分割領域２０２の厚さは同じである。
厚みが異なると、断面積が異なるため、中央領域２０１と分割領域２０２で同一の材料を使用した場合でも剛性の差を得ることができる。
厚みが異なると、断面積が異なるため、中央領域２０１と分割領域２０２で同一の材料を使用した場合でも剛性の差を得ることができる。
また、本実施の形態では、分割領域２０２の材料としてＳＵＳ３０４を用い、中央領域２０１の材料としてエポキシ樹脂を用いる例を説明した。ＳＵＳ３０４とエポキシ樹脂以外の材料を用いてもよい。例えば、シリコン、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ナイロン樹脂、クロロブレンゴム、シリコーンゴム、ステンレス鋼、アルミニウム合金、スーパーインバー等を用いることができる。
また、本実施の形態１では、単一の中央領域２０１を用いる例を説明した。しかし、光ファイバ１００及び分割領域２０２と固定した後に一体化した中央領域２０１が得られればよく、２以上の部材で構成される中央領域２０１を用いてもよい。この場合は、２以上の部材を接着剤等で固定することで、一体化した中央領域２０１を得る。
実施の形態２．
図７及び図８は、実施の形態２に係る光ファイバ変位センサ１を示す。
図７は、実施の形態２に係る光ファイバ変位センサ１を示す斜視図である。
図８の（ａ）は、光ファイバ変位センサ１を示す側面図である。図８の（ｂ）は、光ファイバ変位センサ１を示す正面図である。
図９の（ａ）は、実施の形態１に係る光ファイバ変位センサ１を曲面上へ配設した例を示す。図９の（ｂ）は、実施の形態２に係る光ファイバ変位センサ１を曲面上へ配設した例を示す。
図７及び図８は、実施の形態２に係る光ファイバ変位センサ１を示す。
図７は、実施の形態２に係る光ファイバ変位センサ１を示す斜視図である。
図８の（ａ）は、光ファイバ変位センサ１を示す側面図である。図８の（ｂ）は、光ファイバ変位センサ１を示す正面図である。
図９の（ａ）は、実施の形態１に係る光ファイバ変位センサ１を曲面上へ配設した例を示す。図９の（ｂ）は、実施の形態２に係る光ファイバ変位センサ１を曲面上へ配設した例を示す。
実施の形態１に係るゲージキャリア２００の断面形状は長方形である。これに対して、実施の形態２に係るゲージキャリア２００の断面形状は、中空閉断面形状である。つまり、実施の形態１では、中央領域２０１及び分割領域２０２の各々が板状体であるが、実施の形態２では、中央領域２０１及び分割領域２０２の各々が閉断中空円柱体である。中央領域２０１と２つの分割領域２０２は、接触面２０４で例えば接着剤により固定されている。
また、実施の形態２では、中央領域２０１及び分割領域２０２の各々に光ファイバ１００を保持するための穴２０６が設けられている。穴２０６は、中央領域２０１及び分割領域２０２の略中央に設けられている。
そして、実施の形態２では、穴２０６に光ファイバ１００が挿入される。光ファイバ１００のゲージ部１０１を含む部位はゲージキャリア２００の中央領域２０１の内表面（穴２０６）に固定されている。
実施の形態２に係るゲージキャリア２００はこのような構成であるため、図９の（ｂ）に示すように円筒等の曲面形状への取り付けが容易である。
そして、実施の形態２では、穴２０６に光ファイバ１００が挿入される。光ファイバ１００のゲージ部１０１を含む部位はゲージキャリア２００の中央領域２０１の内表面（穴２０６）に固定されている。
実施の形態２に係るゲージキャリア２００はこのような構成であるため、図９の（ｂ）に示すように円筒等の曲面形状への取り付けが容易である。
実施の形態２に係るゲージキャリア２００の寸法は、以下が考えられる。例えば、中央領域２０１の外直径を３ｍｍ、内直径を０．４ｍｍ、長さ（ｌ１）を１０ｍｍとすることが考えられる。また、分割領域２０２の外直径を３ｍｍ、内直径を０．４ｍｍ、長さ（ｌ２）を１４０ｍｍとすることが考えられる。
実施の形態１と同様に、分割領域２０２の材料としてＳＵＳ３０４、中央領域２０１の材料としてエポキシ樹脂を用いる場合、計測対象物３００のひずみに対する中央領域２０１のひずみの倍率αは式（３）より、約１２．８倍となる。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
実施の形態１と同様に、分割領域２０２の材料としてＳＵＳ３０４、中央領域２０１の材料としてエポキシ樹脂を用いる場合、計測対象物３００のひずみに対する中央領域２０１のひずみの倍率αは式（３）より、約１２．８倍となる。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
以上説明したように、実施の形態２に係る光ファイバ変位センサ１は、ゲージキャリア２００の断面形状が中空閉断面形状である。
これにより、実施の形態２に係る光ファイバ変位センサ１は、実施の形態１と同様の効果に加えて、円筒等の曲面形状にも容易に取り付けることができるとの効果を得ることができる。
これにより、実施の形態２に係る光ファイバ変位センサ１は、実施の形態１と同様の効果に加えて、円筒等の曲面形状にも容易に取り付けることができるとの効果を得ることができる。
なお、本実施の形態では、ゲージキャリア２００の中空閉断面を略円形としたが、略円形でなく略半円形、略扇形、略楕円形、略長方形、略正方形等でもよい。つまり、中央領域２０１及び分割領域２０２の各々が、閉断中空半円柱体、閉断中空扇形柱体、閉断中空楕円柱体及び閉断中空角柱体のいずれかであってもよい。
また、本実施の形態では、中央領域２０１及び分割領域２０２の各々が閉断中空柱体である例を説明したが、中央領域２０１及び分割領域２０２の各々が、穴２０６が開通した中実柱体であってもよい。
また、本実施の形態では、中央領域２０１及び分割領域２０２の各々が閉断中空柱体である例を説明したが、中央領域２０１及び分割領域２０２の各々が、穴２０６が開通した中実柱体であってもよい。
実施の形態３．
図１０及び図１１は、実施の形態３に係る光ファイバ変位センサ１を示す。
図１０は、実施の形態３に係る光ファイバ変位センサ１を示す斜視図である。
図１１の（ａ）は、実施の形態３に係る光ファイバ変位センサ１を示す側面図である。
図１１の（ｂ）は、実施の形態３に係る光ファイバ変位センサ１を示す正面図である。
図１０及び図１１は、実施の形態３に係る光ファイバ変位センサ１を示す。
図１０は、実施の形態３に係る光ファイバ変位センサ１を示す斜視図である。
図１１の（ａ）は、実施の形態３に係る光ファイバ変位センサ１を示す側面図である。
図１１の（ｂ）は、実施の形態３に係る光ファイバ変位センサ１を示す正面図である。
実施の形態１及び実施の形態２では、ゲージキャリア２００の中央領域２０１と分割領域２０２が長手方向の断面の接触面２０４で固定される構成を説明した。これに対して、実施の形態３に係るゲージキャリア２００では、中央領域２０１と分割領域２０２の全域に位置する中空の内部柱体２０７と、分割領域２０２のみに位置する別の中空の外部柱体２０８で構成され、分割領域２０２が二重構造となっている。
本実施の形態では、中央領域２０１は、内部柱体２０７の中間部位である。
また、中央領域２０１の前方に配置される分割領域２０２は、内部柱体２０７の中間部位の前方の部位と、当該前方の部位を覆う外部柱体２０８である。
また、中央領域２０１の後方に配置される分割領域２０２は、内部柱体２０７の中間部位の後方の部位と、当該後方の部位を覆う外部柱体２０８である。
このような構成により、中央領域２０１と分割領域２０２の間で破損が生じにくく、また光ファイバ変位センサ１の製造性が向上する。
また、本実施の形態では、中央領域２０１の厚みと分割領域２０２との厚みが異なるため、中央領域２０１の剛性と分割領域２０２の剛性が異なる。
本実施の形態では、光ファイバ１００は内部柱体２０７に挿入される。光ファイバ１００のゲージ部１０１を含む部位は内部柱体２０７の中央領域２０１の位置の内表面に固定されている。
本実施の形態では、中央領域２０１は、内部柱体２０７の中間部位である。
また、中央領域２０１の前方に配置される分割領域２０２は、内部柱体２０７の中間部位の前方の部位と、当該前方の部位を覆う外部柱体２０８である。
また、中央領域２０１の後方に配置される分割領域２０２は、内部柱体２０７の中間部位の後方の部位と、当該後方の部位を覆う外部柱体２０８である。
このような構成により、中央領域２０１と分割領域２０２の間で破損が生じにくく、また光ファイバ変位センサ１の製造性が向上する。
また、本実施の形態では、中央領域２０１の厚みと分割領域２０２との厚みが異なるため、中央領域２０１の剛性と分割領域２０２の剛性が異なる。
本実施の形態では、光ファイバ１００は内部柱体２０７に挿入される。光ファイバ１００のゲージ部１０１を含む部位は内部柱体２０７の中央領域２０１の位置の内表面に固定されている。
図１０及び図１１に示すように、本実施の形態に係るゲージキャリア２００の形状は略円筒形状である。つまり、本実施の形態では、内部柱体２０７と外部柱体２０８はそれぞれ中空円柱体である。
外部柱体２０８の内径は内部柱体２０７の外径よりも大きい。内部柱体２０７は外部柱体２０８の内表面に配置される。
外部柱体２０８の内径は内部柱体２０７の外径よりも大きい。内部柱体２０７は外部柱体２０８の内表面に配置される。
なお、本実施の形態では、図１０及び図１１に示すように、内部柱体２０７は２つの部材で構成される。以下、内部柱体２０７を構成する２つの部材をそれぞれ構成部材２１７という。
図１０及び図１１の例では、内部柱体２０７は、中央領域２０１の中央より前方の構成部材２１７と中央領域２０１の中央より後方の構成部材２１７とで構成される。つまり、各構成部材２１７は、内部柱体２０７の半分の長さである。そして、製造時に２つの構成部材２１７が接触面２０９で固定されて、一体化した内部柱体２０７となる。２つの構成部材２１７は、例えば、接着剤２１１による接着で固定される。
このように、本実施の形態では、中央領域２０１は、長手方向に垂直の方向で二分割されている。
図１０及び図１１の例では、内部柱体２０７は、中央領域２０１の中央より前方の構成部材２１７と中央領域２０１の中央より後方の構成部材２１７とで構成される。つまり、各構成部材２１７は、内部柱体２０７の半分の長さである。そして、製造時に２つの構成部材２１７が接触面２０９で固定されて、一体化した内部柱体２０７となる。２つの構成部材２１７は、例えば、接着剤２１１による接着で固定される。
このように、本実施の形態では、中央領域２０１は、長手方向に垂直の方向で二分割されている。
実施の形態３に係るゲージキャリア２００の寸法は、以下が考えられる。例えば、内部柱体２０７の外直径を１．５ｍｍ、内直径を０．４ｍｍ、長さを１５０ｍｍとすることが考えられる。また、外部柱体２０８の外直径を３．０ｍｍ、内直径を２．０ｍｍ、長さ（ｌ２）を１００ｍｍとすることが考えられる。
また、内部柱体２０７の材料としてエポキシ樹脂、外部柱体２０８の材料としてＳＵＳ３０４を用いる場合、計測対象物３００のひずみに対する中央領域２０１のひずみの倍率αは式（３）より、約１２．７倍となる。
その他の構成は、実施の形態１と同様である。なお、その他の構成は、実施の形態２と同様であってもよい。
また、内部柱体２０７の材料としてエポキシ樹脂、外部柱体２０８の材料としてＳＵＳ３０４を用いる場合、計測対象物３００のひずみに対する中央領域２０１のひずみの倍率αは式（３）より、約１２．７倍となる。
その他の構成は、実施の形態１と同様である。なお、その他の構成は、実施の形態２と同様であってもよい。
以上説明したように、実施の形態３に係る光ファイバ変位センサ１は、分割領域２０２と中央領域２０１の全域に位置する内部柱体２０７と、分割領域２０２のみに位置する外部柱体２０８からなり、分割領域２０２が二重構造となっている。
これにより、実施の形態３に係る光ファイバ変位センサ１は、実施の形態１と同様の効果に加えて、分割領域２０２と中央領域２０１の間で破断が生じにくいという効果を得ることができる。また、実施の形態３によれば、光ファイバ変位センサ１の製造性を向上させることができる。
なお、実施の形態３では、内部柱体２０７が２つの構成部材２１７で構成され、製造時に２つの構成部材２１７が接続される構造を説明したが、内部柱体２０７が２つの構成部材２１７に分かれておらず、当初から一体化されていてもよい。
また、実施の形態１及び実施の形態２に示す中央領域２０１が、実施の形態３の中央領域２０１のように、長手方向に垂直の方向で二分割されていてもよい。
これにより、実施の形態３に係る光ファイバ変位センサ１は、実施の形態１と同様の効果に加えて、分割領域２０２と中央領域２０１の間で破断が生じにくいという効果を得ることができる。また、実施の形態３によれば、光ファイバ変位センサ１の製造性を向上させることができる。
なお、実施の形態３では、内部柱体２０７が２つの構成部材２１７で構成され、製造時に２つの構成部材２１７が接続される構造を説明したが、内部柱体２０７が２つの構成部材２１７に分かれておらず、当初から一体化されていてもよい。
また、実施の形態１及び実施の形態２に示す中央領域２０１が、実施の形態３の中央領域２０１のように、長手方向に垂直の方向で二分割されていてもよい。
実施の形態４．
次に、実施の形態４として、実施の形態１から実施の形態３に示した光ファイバ変位センサ１の製造方法を説明する。
図１２は、実施の形態４に係る光ファイバ変位センサ１の製造方法を示す。
図１２では、一例として、実施の形態３に係る、内部柱体２０７と外部柱体２０８で構成される二重構造の光ファイバ変位センサ１の製造方法を示す。また、図１２では、実施の形態３で説明したように、２つの構成部材２１７を接続して内部柱体２０７を形成する例を示す。
図１２に示す製造方法は、第一製造工程と第二製造工程に大別される。
次に、実施の形態４として、実施の形態１から実施の形態３に示した光ファイバ変位センサ１の製造方法を説明する。
図１２は、実施の形態４に係る光ファイバ変位センサ１の製造方法を示す。
図１２では、一例として、実施の形態３に係る、内部柱体２０７と外部柱体２０８で構成される二重構造の光ファイバ変位センサ１の製造方法を示す。また、図１２では、実施の形態３で説明したように、２つの構成部材２１７を接続して内部柱体２０７を形成する例を示す。
図１２に示す製造方法は、第一製造工程と第二製造工程に大別される。
第一製造工程では、ゲージキャリア２００が製造される。
まず、図１２の（ａ）に示すように、２つの構成部材２１７の、外部柱体２０８との接触面２１０に接着剤２１１が塗布される。
図１２の（ａ）では、構成部材２１７の外径面の接触面２１０のみに接着剤２１１が塗布された例を示している。これに加え又はこれに代えて、外部柱体２０８の内径面に接着剤２１１が塗布されてもよい。
なお、接着剤２１１の塗布に先立ち、接着性を向上させるために構成部材２１７の接触面２１０に前処理が行われてもよい。前処理としては、例えば、研磨紙による研削加工が考えられる。
図１２の（ａ）では、構成部材２１７の外径面の接触面２１０のみに接着剤２１１が塗布された例を示している。これに加え又はこれに代えて、外部柱体２０８の内径面に接着剤２１１が塗布されてもよい。
なお、接着剤２１１の塗布に先立ち、接着性を向上させるために構成部材２１７の接触面２１０に前処理が行われてもよい。前処理としては、例えば、研磨紙による研削加工が考えられる。
次に、図１２の（ｂ）に示すように、構成部材２１７を外部柱体２０８に挿入し、図１２の（ｃ）に示すように、構成部材２１７と外部柱体２０８の端が揃う位置に構成部材２１７と外部柱体２０８を配置する。そして、図１２の（ｃ）に示す状態で、接着剤２１１が硬化するまで、構成部材２１７と外部柱体２０８の位置関係を保持する。
次に、第二製造工程では、ゲージキャリア２００と光ファイバ１００を組み合わせ、光ファイバ変位センサ１を製造する。
まず、図１２の（ｄ）に示すように光ファイバ１００がゲージキャリア２００内に配置される。具体的には、２つの構成部材２１７内に光ファイバ１００が通される。
次に、図１２の（ｅ）に示すように、２つの構成部材２１７の、光ファイバ１００を固定する部位に接着剤２１１が塗布される。つまり、中央領域２０１に相当する部位に接着剤２１１が塗布される。
また、構成部材２１７の接触面２０９にも接着剤２１１が塗布される。
なお、接着剤２１１の塗布に先立ち、接着性を向上させるために接着剤２１１が塗布される面に前処理が行われてもよい。前処理としては、例えば、研磨紙による研削加工が考えられる。
そして、図１２の（ｆ）に示すように、２つの構成部材２１７の接触面２０９が接触する位置に構成部材２１７と外部柱体２０８を配置する。そして、図１２の（ｆ）に示す状態で、接着剤２１１が硬化するまで、構成部材２１７と外部柱体２０８の位置関係を保持する。
また、このとき、光ファイバ１００に張力を与えた状態で構成部材２１７と外部柱体２０８の位置関係を保持してもよい。光ファイバ１００に予め張力が生じた状態で光ファイバ１００が構成部材２１７に固定されることで、圧縮方向のひずみの測定が可能になる。
図１２の（ｆ）の状態で接着剤２１１が硬化すると、２つの構成部材２１７が一体化されて内部柱体２０７が形成される。この結果、光ファイバ変位センサ１が完成する。
また、構成部材２１７の接触面２０９にも接着剤２１１が塗布される。
なお、接着剤２１１の塗布に先立ち、接着性を向上させるために接着剤２１１が塗布される面に前処理が行われてもよい。前処理としては、例えば、研磨紙による研削加工が考えられる。
そして、図１２の（ｆ）に示すように、２つの構成部材２１７の接触面２０９が接触する位置に構成部材２１７と外部柱体２０８を配置する。そして、図１２の（ｆ）に示す状態で、接着剤２１１が硬化するまで、構成部材２１７と外部柱体２０８の位置関係を保持する。
また、このとき、光ファイバ１００に張力を与えた状態で構成部材２１７と外部柱体２０８の位置関係を保持してもよい。光ファイバ１００に予め張力が生じた状態で光ファイバ１００が構成部材２１７に固定されることで、圧縮方向のひずみの測定が可能になる。
図１２の（ｆ）の状態で接着剤２１１が硬化すると、２つの構成部材２１７が一体化されて内部柱体２０７が形成される。この結果、光ファイバ変位センサ１が完成する。
以上より、本実施の形態に係る光ファイバ変位センサ１の製造方法は、中央領域２０１と分割領域２０２を組み合わせてゲージキャリア２００を製造する第一製造工程と、ゲージキャリア２００と光ファイバ１００を組み合わせて光ファイバ変位センサ１を製造する第二製造工程とを備える。
本実施の形態では、実施の形態３に示した光ファイバ変位センサ１の製造方法を説明したが、実施の形態１に示した光ファイバ変位センサ１、実施の形態２に示した光ファイバ変位センサ１も同様の方法により製造することができる。
実施の形態１に示した光ファイバ変位センサ１は、例えば、以下の方法で製造することができる。
（１）中央領域２０１の２つの接触面２０４に接着剤２１１が塗布される。
（２）２つの接触面２０４に分割領域２０２が固定される。
（３）中央領域２０１の溝２０５に接着剤２１１が塗布される。
（４）中央領域２０１及び２つの分割領域２０２の溝２０５に光ファイバ１００が配置される（中央領域２０１の溝２０５の接着剤２１１で光ファイバ１００が固定される）。
（１）中央領域２０１の２つの接触面２０４に接着剤２１１が塗布される。
（２）２つの接触面２０４に分割領域２０２が固定される。
（３）中央領域２０１の溝２０５に接着剤２１１が塗布される。
（４）中央領域２０１及び２つの分割領域２０２の溝２０５に光ファイバ１００が配置される（中央領域２０１の溝２０５の接着剤２１１で光ファイバ１００が固定される）。
また、実施の形態２に示した光ファイバ変位センサ１は、例えば、以下の方法で製造することができる。
（１）中央領域２０１の穴２０６に接着剤２１１が塗布される。
（２）穴２０６に光ファイバ１００が挿入される（中央領域２０１の穴２０６で光ファイバ１００が固定される）。
（３）中央領域２０１の２つの接触面２０４に接着剤２１１が塗布される。
（４）分割領域２０２の穴２０６に光ファイバ１００を通し、２つの接触面２０４に分割領域２０２が固定される。
（１）中央領域２０１の穴２０６に接着剤２１１が塗布される。
（２）穴２０６に光ファイバ１００が挿入される（中央領域２０１の穴２０６で光ファイバ１００が固定される）。
（３）中央領域２０１の２つの接触面２０４に接着剤２１１が塗布される。
（４）分割領域２０２の穴２０６に光ファイバ１００を通し、２つの接触面２０４に分割領域２０２が固定される。
以上、実施の形態１～４を説明したが、これらの実施の形態のうち、２つ以上を組み合わせて実施しても構わない。
あるいは、これらの実施の形態のうち、１つを部分的に実施しても構わない。
あるいは、これらの実施の形態のうち、２つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。
また、これらの実施の形態に記載された構成及び手順を必要に応じて変更してもよい。
あるいは、これらの実施の形態のうち、１つを部分的に実施しても構わない。
あるいは、これらの実施の形態のうち、２つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。
また、これらの実施の形態に記載された構成及び手順を必要に応じて変更してもよい。
１ 光ファイバ変位センサ、１００ 光ファイバ、１０１ ゲージ部、１０２ ＦＢＧ部、１０３ コア、１０４ クラッド、１０５ 被覆部、２００ ゲージキャリア、２０１ 中央領域、２０２ 分割領域、２０３ 貼付け部、２０４ 接触面、２０５ 溝、２０６ 穴部、２０７ 内部柱体、２０８ 外部柱体、２０９ 接触面、２１０ 接触面、２１１ 接着剤、２１７ 構成部材、３００ 計測対象物、３０１ 貼付け用接着剤。
Claims (5)
- ひずみの検出に用いられる既定の長さのゲージ部が軸方向の一部に設けられる光ファイバを保持し、計測対象物に固定されるゲージキャリアであって、
各々の前記ゲージキャリアの長手方向の長さの合計の長さが前記ゲージ部の長さ以上である二つの構成部材が、前記ゲージキャリアの長手方向に垂直の方向で固定されて構成されている、既定の剛性を有する、前記ゲージ部を保持する第１の保持部と、
各々が前記第１の保持部の剛性と異なる剛性を有し、各々の前記ゲージキャリアの長手方向の長さの合計の長さが前記第１の保持部の前記ゲージキャリアの長手方向の長さよりも長く、一方が前記第１の保持部の前方に配置されて前記ゲージ部の前方の前記光ファイバの部位を保持し、他方が前記第１の保持部の後方に配置されて前記ゲージ部の後方の前記光ファイバの部位を保持する、２つの第２の保持部とを備えるゲージキャリア。 - 前記第１の保持部と、前記第２の保持部の各々が、それぞれ、閉断中空柱体である請求項１に記載のゲージキャリア。
- 前記第１の保持部と、前記第２の保持部の各々が、それぞれ、閉断中空円柱体、閉断中空半円柱体、閉断中空扇形柱体、閉断中空楕円柱体及び閉断中空角柱体のいずれかである請求項２に記載のゲージキャリア。
- ひずみの検出に用いられる既定の長さのゲージ部が軸方向の一部に設けられる光ファイバと、前記光ファイバを保持し、計測対象物に固定されるゲージキャリアとを備え、
前記ゲージキャリアが、
各々の前記ゲージキャリアの長手方向の長さの合計の長さが前記ゲージ部の長さ以上である二つの構成部材が、前記ゲージキャリアの長手方向に垂直の方向で固定されて構成されている、既定の剛性を有する、前記ゲージ部を保持する第１の保持部と、
各々が前記第１の保持部の剛性と異なる剛性を有し、各々の前記ゲージキャリアの長手方向の長さの合計の長さが前記第１の保持部の前記ゲージキャリアの長手方向の長さよりも長く、一方が前記第１の保持部の前方に配置されて前記ゲージ部の前方の前記光ファイバの部位を保持し、他方が前記第１の保持部の後方に配置されて前記ゲージ部の後方の前記光ファイバの部位を保持する、２つの第２の保持部とを備え、
前記光ファイバが、少なくとも前記第１の保持部に固定されている光ファイバ変位センサ。 - ひずみの検出に用いられる既定の長さのゲージ部が軸方向の一部に設けられる光ファイバと、前記光ファイバを保持し、計測対象物に固定されるゲージキャリアとを備える光ファイバ変位センサの製造方法であって、
各々の前記ゲージキャリアの長手方向の長さの合計の長さが前記ゲージ部の長さ以上である二つの構成部材が、前記ゲージキャリアの長手方向に垂直の方向で固定されて構成されている、既定の剛性を有する、前記ゲージ部を保持する第１の保持部と、
各々が前記第１の保持部の剛性と異なる剛性を有し、各々の前記ゲージキャリアの長手方向の長さの合計の長さが前記第１の保持部の前記ゲージキャリアの長手方向の長さよりも長く、一方が前記第１の保持部の前方に配置されて前記ゲージ部の前方の前記光ファイバの部位を保持し、他方が前記第１の保持部の後方に配置されて前記ゲージ部の後方の前記光ファイバの部位を保持する、２つの第２の保持部とを組み合わせて、前記ゲージキャリアを製造する工程と、
前記光ファイバを、少なくとも前記第１の保持部に固定する工程とを有する、光ファイバ変位センサの製造方法。
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