JPH011935A - Optical fiber flood detection sensor - Google Patents

Optical fiber flood detection sensor

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Publication number
JPH011935A
JPH011935A JP62-156938A JP15693887A JPH011935A JP H011935 A JPH011935 A JP H011935A JP 15693887 A JP15693887 A JP 15693887A JP H011935 A JPH011935 A JP H011935A
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JP
Japan
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water
optical fiber
absorbing material
sensor
expansion
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Application number
JP62-156938A
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JPS641935A (en
Inventor
徹 有川
沢野 弘幸
福田 長
Original Assignee
株式会社フジクラ
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社フジクラ filed Critical 株式会社フジクラ
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、例えばコンピュータルーム、半導体工場、
重要書類室、電気通信ケーブル等の内部などの浸水を嫌
う場所に配設され、このような場所における浸水事故を
正確にかつ迅速に検知できる光ファイバ浸水検知センサ
に関する。
[Detailed Description of the Invention] "Industrial Application Field" This invention is applicable to, for example, computer rooms, semiconductor factories,
The present invention relates to an optical fiber water immersion detection sensor that is installed in places where water is averse, such as inside important document rooms and telecommunication cables, and that can accurately and quickly detect water damage in such places.

「従来の技術とその問題点」 従来、この種の浸水検知センサとしては、裸線、紙絶縁
線あるいはプラスチック絶縁線などのW銀線を所定位置
に配線して、この警報線の部分的短絡により浸水を検知
する電気方式のらのが多く用いられている。また、この
ような電気方式の浸水検知センサは、浸水検知センサ部
を導線に多数取り付けた点検知のものが多数を占めてい
る。
``Prior art and its problems'' Conventionally, this type of water immersion detection sensor has wired a W silver wire such as a bare wire, a paper insulated wire, or a plastic insulated wire in a predetermined position, and the warning wire is partially short-circuited. Electric type sensors that detect water intrusion are often used. Moreover, most of these electrical type water immersion detection sensors are point detection sensors in which a number of water immersion detection sensor parts are attached to a conductive wire.

しかし、このような点検知のものでは、浸水検知箇所が
限られているために、浸水箇所を正確にかつ迅速に検知
することかできない問題があった。
However, such point detection systems have a problem in that they cannot accurately and quickly detect flooded areas because the number of locations where water can be detected is limited.

また警報線の浸水検知感度が低いことから、浸水検知セ
ンサの浸水検知能力が悪い問題があった。
Additionally, because the warning wire has low sensitivity for detecting water intrusion, there was a problem that the water intrusion detection ability of the water intrusion detection sensor was poor.

また金属導体を用いた警報線は、電磁誘導のある区間で
は適用できないという問題があった。
Additionally, warning wires using metal conductors have a problem in that they cannot be used in sections where electromagnetic induction exists.

一方、光ファイバを用い、その伝送損失から浸水検知を
行なうものとして、例えば実開昭62−25845号公
報記載のものもある。しかし、この光ファイバを用いた
従来の浸水検知センサは、人検知のセンナであり、浸水
箇所を正確にか一ノ迅速に検知できないという問題を解
消することはできない。また、この浸水検知センサにお
いて、光ファイバに接触させて設(すられた板を、光フ
ァイバの全線に亙って設ければ、光ファイバ全線に亙っ
て浸水検知が可能となり、浸水箇所を正確にかつ迅速に
検知できないという問題をある程度解消することができ
るが、光ファイバ全線に亙って板を設けると、浸水検知
部分か大きな乙のとなってしまい、可撓性がなく、融通
性に欠けるセンサとなってしまう。
On the other hand, there is also a method described in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 62-25845, which uses an optical fiber and detects water immersion from its transmission loss. However, the conventional flood detection sensor using this optical fiber is a human detection sensor, and cannot solve the problem of not being able to accurately or quickly detect a flooded area. In addition, in this water immersion detection sensor, if a smooth plate is placed in contact with the optical fiber and is provided over the entire length of the optical fiber, water immersion can be detected over the entire length of the optical fiber, and the location of flooding can be detected. This can solve the problem of not being able to detect accurately and quickly to some extent, but if a plate is installed over the entire optical fiber line, the water intrusion detection area will become a large area, and it will not be flexible and flexible. This results in a sensor lacking in quality.

この発明はこのような事情に鑑みてなされた乙ので、浸
水箇所を正確にかつ迅速に検知することかできる浸水検
知センサの提供を目的としている。
The present invention was made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a flood detection sensor that can accurately and quickly detect a flooded area.

[問題点を解決するための手段」 この発明は、光ファイバと、この光ファイバに添設され
たテンションメンバと、これら光ファイバおよびテンシ
ョンメンバの全周に被覆された吸水時に体積膨張する吸
水材と、この吸水材の外側に設けられ、吸水材の体積膨
張を抑制するととらに、外部空の浸水を吸水材に導く膨
張抑制材とを備えてなり、上記光ファイバを上記吸水材
の中心から偏心させて配置して、浸水検知センサを構成
したことを問題解決の手段とした。
[Means for Solving the Problems] The present invention includes an optical fiber, a tension member attached to the optical fiber, and a water-absorbing material that expands in volume when water is absorbed, covering the entire circumference of the optical fiber and the tension member. and an expansion suppressing material provided on the outside of the water-absorbing material to suppress volumetric expansion of the water-absorbing material and to guide water from entering the outside air to the water-absorbing material, the optical fiber is connected from the center of the water-absorbing material. The solution to this problem was to configure the water intrusion detection sensor by placing it eccentrically.

「作用J この発明の光ファイバ浸水検知センサにあっては、上記
のような構成としたことにより、次のような作用を奏す
る。
``Function J'' The optical fiber water immersion detection sensor of the present invention has the following effects due to the above-described configuration.

すなわち、浸水事故に際し、吸水材の浸水部分近傍が水
分を吸収して膨祠し、体積膨張を起こすか、膨張抑制材
が当接した部分では体積膨張が押さえ込まれる。この押
さえ込みにより光ファイバに側圧が加わり、光ファイバ
にマイクロヘンディングなどの曲がりか発生する。よっ
て、この光ファイバに生じたマイクロベンディングによ
る伝送光の損失増加を、光ファイバの入力端から入射し
た光の後方散乱光などの反射光を測定することによって
検知し、浸水事故の発生およびその発生位置を正確にか
つ迅速に検知できる。
That is, in the event of a flooding accident, the water-absorbing material near the flooded portion absorbs moisture and swells, causing volumetric expansion, or the volumetric expansion is suppressed in the portion where the expansion-suppressing material comes into contact. This pressing applies lateral pressure to the optical fiber, causing bending such as micro-hending in the optical fiber. Therefore, the increased loss of transmitted light due to microbending that occurs in the optical fiber can be detected by measuring reflected light such as backscattered light of the light incident from the input end of the optical fiber, and can be used to detect the occurrence of flooding accidents and their occurrence. Position can be detected accurately and quickly.

「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明4−る。"Example" Hereinafter, a detailed explanation of the present invention will be given with reference to the drawings.

第1図はこの発明の第1実施例を示す図であって、図中
符号1は、光ファイバ浸水検知センサ(以下、センサと
略記する)である。このセンサ1は、光ファイバ2と、
この光ファイバ2に添設されたテンションメンバ3と、
これら光ファイバ2およびテンションメンバ3の全周に
被覆された吸水材4と、この吸水材4の外側に設けられ
た膨張抑制材5とを備えてなるものである。吸水材4の
中心にはテンションメンバ3が配置されており、光ファ
イバ2は吸水材4の中心からテンションメンバ3の分だ
け偏心した状態で配置されている。′上記光ファイバ2
には、石英系ガラスファイバ、多成分系ガラスファイバ
あるいはプラスチックファイバか使用され、この光ファ
イバ裸線に、熱硬化性シリコン、ウレタン、紫外線硬化
型ポリマ等を材料とする一層あるいは二層以上の被覆を
施した光ファイバ素線が好適に使用される。また、この
光ファイバ2としては、通常の通信用に用いられる低損
失光ファイバを使用することが特に好ましい。なお、第
1図に示すセンサ1では1本の光ファイバ2を備えて構
成されているか、互いに接触しないようにして2本以上
の光ファイバ2を配置しても良い。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention, and reference numeral 1 in the figure indicates an optical fiber water immersion detection sensor (hereinafter abbreviated as sensor). This sensor 1 includes an optical fiber 2,
A tension member 3 attached to this optical fiber 2,
The optical fiber 2 and the tension member 3 are coated with a water absorbing material 4, and an expansion suppressing material 5 is provided on the outside of the water absorbing material 4. A tension member 3 is placed at the center of the water absorbing material 4, and the optical fiber 2 is placed eccentrically from the center of the water absorbing material 4 by the amount of the tension member 3. 'The above optical fiber 2
For this purpose, silica glass fiber, multi-component glass fiber or plastic fiber is used, and this bare optical fiber is coated with one or more layers of thermosetting silicone, urethane, ultraviolet curing polymer, etc. Optical fiber strands subjected to this process are preferably used. Further, as the optical fiber 2, it is particularly preferable to use a low-loss optical fiber used for ordinary communications. The sensor 1 shown in FIG. 1 may be configured with one optical fiber 2, or two or more optical fibers 2 may be arranged so as not to contact each other.

上記テンションメンバ3は、鋼線、カラス繊維あるいは
芳香族ポリアミド繊維などの高張力細線を束ねたものな
どが使用される。このテンションメンバ3の外径寸法は
、光ファイバ2の外径寸法と同じかあるいはそれよりも
細い乙のか特に好適に使用される。
The tension member 3 is made of a bundle of high-tensile thin wires such as steel wire, glass fiber, or aromatic polyamide fiber. The outer diameter of the tension member 3 is preferably the same as or smaller than the outer diameter of the optical fiber 2.

上記吸水材4は、合成vJj脂エシェラストマーのベー
ス中に吸水時に体積膨張を起こす吸水膨潤材料を混入し
た材料が好適に使用され、外部からの浸水を吸水し、吸
水部分が体積膨張を起こすようになっている。この吸水
材4のベースとして好適な材料を例示すれば、スチレン
−ブタジェンゴム(SDR)、エチレン−プロピレンゴ
ム(E P R)、イソプレンゴム、ブタジェンゴム、
ブチルゴム等の炭化水素系合成ゴム、あるいはシリコー
ンゴム、フッ素ゴム、ポリエステル系化合物のエラスト
マー、6種プラスチックスなどである。また、吸水け4
の吸水膨潤材料としては、吸水によって体積か数百倍に
増大するような材料か好適に使用される。
The water-absorbing material 4 is preferably made of a synthetic VJJ fat echelastomer base mixed with a water-absorbing swelling material that expands in volume when it absorbs water, absorbs water from the outside, and causes the water-absorbing portion to expand in volume. It looks like this. Examples of materials suitable for the base of the water absorbing material 4 include styrene-butadiene rubber (SDR), ethylene-propylene rubber (EPR), isoprene rubber, butadiene rubber,
These include hydrocarbon synthetic rubbers such as butyl rubber, silicone rubber, fluororubber, elastomers of polyester compounds, and 6-type plastics. Also, water absorption 4
As the water-absorbing and swelling material, a material whose volume increases several hundred times by absorbing water is preferably used.

吸水膨潤材料として好適なものを例示すれば、KIゲル
(商品名、クラレ株式会社製)、アクリホープ(登録商
標、日本触媒化学工業味式会社製)なとである。
Examples of suitable water-absorbing and swelling materials include KI Gel (trade name, manufactured by Kuraray Co., Ltd.) and Acryhope (registered trademark, manufactured by Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Ajishiki Co., Ltd.).

上記の膨張抑制材5は、吸水時に膨張性がなく、かつ吸
水材4の体積膨張により切断されない程度の張力を何し
た糸状のものが使用され、例えばテトロン糸などの合成
樹脂を材料としたものか特に好適に使用される。また、
この膨張抑制材5は、第2図ノこ示すように吸水材4の
表面に一定のピッチで巻回しても良く、第3図に示すよ
うに織組状にして設けて良く、また第4図に示すように
網目状にして設けても良い。
The above-mentioned expansion suppressing material 5 is a string-like material that does not expand when water is absorbed and has a certain tension that does not break due to the volumetric expansion of the water-absorbing material 4. For example, a material made of synthetic resin such as Tetoron thread is used. It is particularly suitable for use. Also,
The expansion suppressing material 5 may be wound around the surface of the water absorbing material 4 at a constant pitch as shown in FIG. 2, or may be provided in a woven structure as shown in FIG. It may be provided in a mesh shape as shown in the figure.

次に、このような構成によるセンサIの製造方法の一例
を説明する。まず、所定の内外径およびモードを有する
長尺の光ファイバ素線あるいは光ファイバ裸線など光フ
ァイバ2と、テンションメンバ3を接触させた状態で保
持し、これら光ファイバ2およびテンションメンバ3の
上に、所定の膜厚の吸水材4を被覆する。光ファイバ2
およびテンションメンバ上に吸水材4を被覆する方法と
しては、溶融押出被覆法などが好適に用いられる。
Next, an example of a method for manufacturing the sensor I having such a configuration will be described. First, an optical fiber 2 such as a long optical fiber strand or bare optical fiber having a predetermined inner and outer diameter and mode is held in contact with a tension member 3, and the tension member 3 is Then, a water absorbing material 4 of a predetermined thickness is coated. optical fiber 2
As a method for coating the water absorbing material 4 on the tension member, a melt extrusion coating method or the like is suitably used.

また、このとき吸水材4の中心にテンションメンバ3が
位置するように光ファイバ2およびテンションメンバ3
の位置を調整しておく。次いで、この吸水材4上に、糸
状の膨張抑制材5を一定のピッチで巻回する。この巻回
操作は、電線や光ファイバ等に被覆用の糸を任意のピッ
チで巻き付ける巻回装置などを使用して行なうことがで
きる。以上の操作により目的とするセンサ1を得る。
At this time, the optical fiber 2 and the tension member 3 are connected so that the tension member 3 is located at the center of the water absorbing material 4.
Adjust the position of. Next, a filamentous expansion suppressing material 5 is wound on the water absorbing material 4 at a constant pitch. This winding operation can be performed using a winding device or the like that winds the coating thread around the electric wire, optical fiber, etc. at an arbitrary pitch. Through the above operations, the desired sensor 1 is obtained.

このように構成されたセンサIは、次のようにして浸水
事故の発生を検知する。まず、センサ1の設置場所に浸
水事故が起こり、この水分が膨張抑制材5を通過して吸
水材4に吸着される。水分を吸着した吸水材4は、膨潤
して体積膨張を起こすが、膨張抑制材5が巻回されてい
るために、この膨張抑制材5に当接した部分の体積膨張
は押さえ込まれる。これによりセンサ1の中心から離間
して配置された光ファイバ2は、膨張抑制材5の押さえ
込みに応じて押し曲げられ、浸水事故発生部分にマイク
ロベンディングが発生する。このマイクロベンディング
が発生した部分では、先ファイバ2中を伝送される伝送
光の伝送損失が大きくなるので、この損失増加を感知す
ることにより浸水事故の発生を検知することができる。
The sensor I configured as described above detects the occurrence of a flooding accident in the following manner. First, a flooding accident occurs at the installation location of the sensor 1, and this moisture passes through the expansion suppressing material 5 and is adsorbed by the water absorbing material 4. The water-absorbing material 4 that has absorbed water swells and undergoes volumetric expansion, but since the expansion-suppressing material 5 is wound around the water-absorbing material 4, the volumetric expansion of the portion in contact with the expansion-suppressing material 5 is suppressed. As a result, the optical fiber 2 placed apart from the center of the sensor 1 is pressed and bent in accordance with the pressing of the expansion suppressing material 5, and microbending occurs in the area where the water intrusion accident occurred. In the portion where this microbending occurs, the transmission loss of the transmission light transmitted through the fiber 2 becomes large, so the occurrence of a flooding accident can be detected by sensing this increase in loss.

光ファイバ2中を伝送される伝送光の伝送損失を測定す
る方法としては、第5図に示すようにセンサ1中の光フ
ァイバ2の一端に光源を接続するとともに、他端に受光
器を接続し、この受光器に一人射される光の強度をモニ
タする方法や、第6図に示すように、センサ1中の光フ
ァイバ2の一端に浸水検知装置6を接続して、光ファイ
バ2のマイクロベンディング発生箇所を検出する方法な
とか使用される。
To measure the transmission loss of transmitted light transmitted through the optical fiber 2, as shown in FIG. 5, a light source is connected to one end of the optical fiber 2 in the sensor 1, and a light receiver is connected to the other end. However, as shown in FIG. It is used as a method to detect the location where microbending occurs.

第7図はこのような浸水検知装置6の一例を示す図であ
って、この浸水検知装置6は、センサ1中の光ファイバ
2の入力端から光パルスを入射するパルス発生器7とL
D(レーザーダイオード)やLED(発光ダイオード)
等の発光素子8とからなる発光部9と、光ファイバ2か
ら後方散乱光などの反射光パルスを受光するAPD(ア
バランシェフォトダイオード)等の受光素子を有する光
検出部10と、発光部9からの光パルスとセンサI中の
光ファイバ2からの反射光パルスとの流れを制御する光
方向性結合器■1と、上記の光検出部10で受光された
反射光パルスの時間的な遅れを演算処理する演算部12
と、この処理結果を表示する表示部13とからなるもの
である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of such a water immersion detection device 6, and this water immersion detection device 6 includes a pulse generator 7 and an L which input optical pulses from the input end of the optical fiber 2 in the sensor 1.
D (laser diode) and LED (light emitting diode)
a light-emitting section 9 consisting of a light-emitting element 8 such as a light-emitting element 8; a light-detecting section 10 having a light-receiving element such as an APD (avalanche photodiode) that receives reflected light pulses such as backscattered light from the optical fiber 2; an optical directional coupler (1) that controls the flow of the optical pulses from the optical fiber 2 and the optical pulses reflected from the optical fiber 2 in the sensor I; Arithmetic unit 12 that performs arithmetic processing
and a display section 13 that displays the processing results.

次に、このような構成からなる浸水検知装置の稼動方法
を説明する。例えば第7図の図中Xで示す区域に浸水事
故が発生した場合、このX区域内に配設されたセンサ■
の吸水材4に水分が浸透し、X区域内にある吸水材4は
、吸水して膨潤し、体積膨張を起こすが、糸状の膨張抑
制材5が巻回されているために、この膨張抑制す45が
当接した部分の体積膨張は押さえ込まれる。これにより
センサlの中心から離間しで配置された光ファヂハ2は
、膨張抑制材5の押さえ込みに応じて押し曲げられ、X
区域内にある光ファイバ2にはマイク【jベンディング
が発生する。そして、この光ファイバ2の曲かりによる
伝送光の損失増加を浸水検知装置6により、光ファイバ
2の入力端に戻る後方散乱光などの反射光パルスの時間
的な遅れや受光レベルの変化に基づいて検知する。そし
て、浸水検知装置6の演算部12で反射光パルスの測定
データを解析して光ファイバ2の入力端からの浸水発生
位置間での距離を割り出す。ついでこのデータを表示部
13に表示することによってX区域の浸水事故を検知す
ることができる。
Next, a method of operating the water immersion detection device having such a configuration will be explained. For example, if a flooding accident occurs in the area indicated by X in Figure 7, the sensor
Water permeates into the water-absorbing material 4 in the X area, and the water-absorbing material 4 in the X area absorbs water and swells, causing volumetric expansion, but this expansion is suppressed because the filamentous expansion suppressing material 5 is wound around it. The volumetric expansion of the portion in contact with the stopper 45 is suppressed. As a result, the optical fiber 2 placed apart from the center of the sensor l is pressed and bent in accordance with the pressing of the expansion suppressing material 5, and
Microphone [j bending occurs in the optical fiber 2 within the area. The water immersion detection device 6 detects the increase in the loss of transmitted light due to the bending of the optical fiber 2 based on the time delay of reflected light pulses such as backscattered light returning to the input end of the optical fiber 2 and changes in the received light level. Detection. Then, the calculation unit 12 of the water immersion detection device 6 analyzes the measurement data of the reflected light pulses and determines the distance from the input end of the optical fiber 2 to the water immersion occurrence position. Next, by displaying this data on the display unit 13, a flooding accident in area X can be detected.

次に、この浸水事故発生に伴い、直しにX区域の浸水事
故に対する対応措置を施す。
Next, in response to the occurrence of this flooding accident, immediate measures will be taken to deal with the flooding accident in Area X.

このような浸水検知システムにあっては、浸水検知装置
6の表示部I3の位置において、X区域などセンサ1を
予め配設しておいたケーブル内や室内の浸水事故を正確
にかつ迅速に検知することか可能である。
In such a flood detection system, at the position of the display part I3 of the flood detection device 6, it is possible to accurately and quickly detect a flood accident in a cable or room where the sensor 1 is installed in advance, such as in the X area. It is possible to do so.

また、このセンサIは、光ファイバ2にテンノヨンメン
バ3を添設し、光ファイバ2およびテンノヨンメンバ3
の全周に吸水時に体積膨張する吸水材4を被覆し、この
吸水材4上に膨張抑制材5を設けて構成され、水分の浸
透により吸水4/14が膨張し、膨張抑制(第5がこの
体積膨張を部分的に抑制して光ファイバ2に側圧を与え
て光ファイバ2にマイクロヘンディングなどの曲がりを
発生させ、光ファイバ2の伝送損失を増加さUoること
を浸水検知手段としたので、光ファイバ2の全線にbf
っでの浸水検知か可能となり、また伝送光の損失増加を
測定することにより浸水検知を行なうので、極めて高感
度で浸水を検知することができる。また電磁誘導がある
区域においてtJ適応させることができる。更に、先フ
ァイバ2として通常の通信用として用いられているよう
なりレーデソトインデックス、ステップインデックス、
シングルモードのような低損失な光ファイバを用いるこ
とにより、長距離の布設が可能となり、長距離ケーブル
などにおける浸水検知にも適用さ什ることかてきる。
Moreover, this sensor I has a tennoyon member 3 attached to the optical fiber 2, and the optical fiber 2 and the tennoyon member 3 are attached to each other.
The entire circumference is covered with a water-absorbing material 4 that expands in volume when water is absorbed, and an expansion-suppressing material 5 is provided on this water-absorbing material 4, so that the water absorption material 4/14 expands due to the penetration of water, and the expansion is suppressed (the fifth This volumetric expansion is partially suppressed to apply lateral pressure to the optical fiber 2, thereby causing bending such as micro-hending in the optical fiber 2, thereby increasing the transmission loss of the optical fiber 2. Therefore, bf is applied to all lines of optical fiber 2.
Since it is possible to detect water intrusion by itself, and water intrusion is detected by measuring the increase in the loss of transmitted light, it is possible to detect water intrusion with extremely high sensitivity. It is also possible to adapt tJ in areas where there is electromagnetic induction. Furthermore, as the fiber 2, it is used for normal communications, such as radar soto index, step index,
By using a low-loss optical fiber such as a single-mode optical fiber, long-distance installation is possible, and it can also be applied to water intrusion detection in long-distance cables.

また、光ファイバ2にテンションメンバ3を添設したの
で、吸水材4を被覆した後の光ファイバ2の損失増加(
初期損失)を小さくすることがてき、また、温度変化等
により吸水材4が伸縮した場合の影響を減少させること
ができるため、温度変化等の環境変化に対する耐性を向
上させることができる。更に、センサ1に張力を受けた
場合にも、テンンヨンメンバ3がある程度の張力を分担
4゛るために、光ファイバ2の抗張力を高め、光ファイ
バ2の破断を生じ難くすることができる。
In addition, since the tension member 3 is attached to the optical fiber 2, the loss of the optical fiber 2 after being coated with the water absorbing material 4 increases (
Initial loss) can be reduced, and the influence of expansion and contraction of the water absorbing material 4 due to temperature changes can be reduced, so resistance to environmental changes such as temperature changes can be improved. Furthermore, even when the sensor 1 receives tension, the tension member 3 shares a certain amount of the tension, thereby increasing the tensile strength of the optical fiber 2 and making it difficult for the optical fiber 2 to break.

また、光ファイバ2を吸水材4の中心から偏心させて配
置したので、吸水材4の体積膨張時に光ファイバ2の曲
がりか大きくなり、浸水検知の感度を高めることができ
る。
Further, since the optical fiber 2 is arranged eccentrically from the center of the water absorbing material 4, the bending of the optical fiber 2 becomes large when the volume of the water absorbing material 4 expands, thereby increasing the sensitivity of water intrusion detection.

第8図はこの発明の第2実施例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a second embodiment of the invention.

先の例によるセンサIは、吸水材4の中心にテンノヨン
メンバ3を配置し、光ファイバ2を吸水材4の中心から
偏心させて配置した構成であったが、この例のセンサ1
4は、光ファイバ2とテンノヨンメンバ3の両方を吸水
材4の中心から偏心させて配置した構成になっている。
The sensor I according to the previous example had a structure in which the tennoyon member 3 was arranged at the center of the water absorbing material 4 and the optical fiber 2 was arranged eccentrically from the center of the water absorbing material 4.
4 has a structure in which both the optical fiber 2 and the tension member 3 are arranged eccentrically from the center of the water absorbing material 4.

この例によるセンサ14は、先の例と同様の効果が得ら
れる他、吸水材4の中心から先の例よりも更に離間した
位置に光ファイバ2を配置したので、浸水検知の感度を
更に向上させることかできる。
The sensor 14 according to this example not only provides the same effect as the previous example, but also further improves the sensitivity of water intrusion detection because the optical fiber 2 is placed at a position further away from the center of the water absorbing material 4 than in the previous example. I can do it.

第9図ないし第11図はこの発明の第3実施例を示す図
である。先の第1実施例では、光ファイバ2とテンンヨ
ンメンバ3とを平行に並べた状態で配置したが、この例
によるセンサ15は、第1O図に示すように、テンノコ
/メンバ3を中心として、このテンションメンバ3に6
本の光ファイバ2を撚り合イっ仕て6芯のユニットとし
、このユニットの外側に吸水材4を被覆し、この吸水材
4の表面に糸状の膨張抑制材5を巻回して構成されてい
る。テンションメンバ3は吸水材4の中心に配置されて
おり、光ファイバ2は吸水材4の中心から偏心して配置
されている。また、テンノヨンメンバ3に撚り合わされ
ろ6芯の光ファイバ2は、6本全部が光ファイバ2であ
っても良く、光ファイバ2とダミー線を組み合わせて使
用しても良い。
FIGS. 9 to 11 are diagrams showing a third embodiment of the present invention. In the first embodiment, the optical fiber 2 and the tension member 3 were arranged in parallel, but the sensor 15 according to this example is arranged with the tension saw/member 3 in the center, as shown in FIG. 1O. , this tension member 3 to 6
The optical fibers 2 are twisted together to form a 6-core unit, the outside of this unit is coated with a water-absorbing material 4, and the surface of this water-absorbing material 4 is wound with a thread-like expansion suppressing material 5. There is. The tension member 3 is arranged at the center of the water-absorbing material 4, and the optical fiber 2 is arranged eccentrically from the center of the water-absorbing material 4. Moreover, all six of the six-core optical fibers 2 twisted together in the tension member 3 may be optical fibers 2, or the optical fibers 2 and dummy wires may be used in combination.

したがって、光ファイバの本数は1〜6本の間で選択す
ることができる。
Therefore, the number of optical fibers can be selected between 1 and 6.

なお、上記6芯のユニットの表面には、直接吸水材4を
被覆しても良いが、例えば軟質のシリコーンゴム、コン
パウンド等の材料で彼覆し、6芯のユニットを予め固定
しておくと、吸水材4を被覆した後にも損失値(即し、
初期損失)の上昇を小さくすることかできる効果かある
。また、このセンサ15では、第11図に示すように、
吸水材4表面に、糸状の膨張抑制材5を一定のピッチで
巻回した構成としたが、膨張抑制材5の配設方法として
は、膨張抑制材5を一定のピッチで巻回する他に、前述
の第3図および第4図に示すように、織組状としたり、
或いは網目状として配設しても良い。
Note that the surface of the 6-core unit may be directly coated with the water-absorbing material 4, but if it is covered with a material such as soft silicone rubber or compound and the 6-core unit is fixed in advance, Even after coating the water absorbing material 4, the loss value (i.e.,
There is an effect that can reduce the increase in (initial loss). Moreover, in this sensor 15, as shown in FIG.
Although the structure is such that the thread-like expansion suppressing material 5 is wound at a constant pitch on the surface of the water absorbing material 4, the expansion suppressing material 5 can be arranged in other ways, such as winding the expansion suppressing material 5 at a constant pitch. , as shown in FIG. 3 and FIG.
Alternatively, they may be arranged in a mesh pattern.

この例によるセンサ15は、先の第1実施例と同様の効
果が得られる他、テンションメンバ3を中心として少な
くとも1本の光ファイバを備えた6芯を撚り合わせ、6
芯のユニットとしたので、先の第1実施例のものよりも
光ファイバ2の破損を生じにくくすることができる。ま
た、温度変化などにより吸水材4か伸縮した場合でも、
光ファイバ2の伝送損失に与える影響を更に減少させる
ことができ、温度変化などの環境変化に対する耐性を一
層向上さけることができる。
The sensor 15 according to this example has the same effect as the first embodiment described above, and also has six cores each having at least one optical fiber twisted around the tension member 3.
Since it is a core unit, it is possible to make the optical fiber 2 less likely to be damaged than in the first embodiment. In addition, even if the water absorbing material 4 expands or contracts due to temperature changes,
The influence on the transmission loss of the optical fiber 2 can be further reduced, and the resistance to environmental changes such as temperature changes can be further improved.

「実験例 l」 光ファイバとして、コア径50μm、クラツド径125
μm1比屈折率差1.0%の石英系のグレーデッドイン
デックス形マルチモード光ファイバに、ウレタンアクリ
レート被覆を施した外i10.3mII+の光ファイバ
素線を用い、この素線に外洋0.3ma+の鋼線(テン
ションメンバ)を添設し、これら素線および鋼線の全周
に亙って、スチレン−ブタジェンゴム100重量部にア
クリホープ(登録商標、日本触媒化学工業株式会社製)
を5重量部添加して作成された吸水材を、外径が2.5
nunとなるように被覆した。このとき、吸水材の中心
に鋼線を配置した。
"Experiment example l" As an optical fiber, the core diameter is 50 μm and the cladding diameter is 125 μm.
A quartz-based graded index type multimode optical fiber with a relative refractive index difference of 1.0% in μm1 is coated with urethane acrylate and has an outer diameter of 10.3 mII+. A steel wire (tension member) is attached, and Acryhop (registered trademark, manufactured by Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd.) is applied to 100 parts by weight of styrene-butadiene rubber over the entire circumference of these wires and steel wires.
The outer diameter of the water-absorbing material made by adding 5 parts by weight of
It was coated so that it became nun. At this time, a steel wire was placed in the center of the water absorbing material.

次に、この吸水材の表面に、太さ0.311IIRの硬
質プラスチック製の膨張抑制材を縁組状に巻回した。
Next, an expansion suppressing material made of hard plastic and having a thickness of 0.311IIR was wound around the surface of this water-absorbing material.

このときの膨張抑制材のピッチ間隔は2.5mmとした
。以上の操作により、前述の第1実施例とほぼ同様に構
成されたセンサを作成した。
The pitch interval of the expansion suppressing material at this time was 2.5 mm. Through the above operations, a sensor configured almost the same as that of the first embodiment described above was created.

このようにして作成された全長2000mのセンサを用
い、第12図に示すようにその一部を水に浸漬し、この
伝送損失の増加を0TDR(後方散乱損失測定装置)で
測定した。すなわち、センサの一端Aを0TDRに接続
し、このAから■500m離間した位置Bに30cI1
1の浸水部分りを設け、センサの他端Cをパワーメータ
に接続して、浸水開始からの損失増加を0TDRで測定
した。
Using the sensor with a total length of 2000 m thus created, a portion of it was immersed in water as shown in FIG. 12, and the increase in transmission loss was measured using an 0TDR (backscatter loss measuring device). That is, connect one end A of the sensor to 0TDR, and connect 30cI1 to position B, which is 500m away from this A.
1 was installed, the other end C of the sensor was connected to a power meter, and the increase in loss from the start of flooding was measured at 0 TDR.

0TDRは、1.3μm帯の光波長を用いた。また、こ
のセンサの初期伝送損失は0.82 dB/Kmであっ
た。
0TDR used a light wavelength in the 1.3 μm band. Further, the initial transmission loss of this sensor was 0.82 dB/Km.

この結果、第13図に示すように、センサを浸水させた
直後から損失増加が起こり、浸水開始からIO分程度ま
で急激に損失が増加してゆき、それ以後は緩やかに上昇
して飽和状聾に達した。このように、上記センサは、非
常に感度よくかつ迅速に浸水検知を行なうことができた
。また0TDRによるモニターにおいて、A点から15
00mに設けた浸水箇所を正確に確認することができた
As a result, as shown in Figure 13, the loss begins to increase immediately after the sensor is immersed in water, and the loss increases rapidly from the start of immersion to about 10 minutes, and after that, it gradually increases and reaches a saturated state of deafness. reached. In this way, the above sensor was able to detect water intrusion very sensitively and quickly. In addition, when monitoring with 0TDR, 15
We were able to accurately confirm the flooded area located at 00m.

「実験例 2」 先の実験例1で用いた乙のと同じ光ファイバ素線を6本
用い、外径0.3IIII11のガラス繊維製のテンシ
ョンメンバを中心として、6本の素線を撚り合わせて6
芯のユニットとした。次に、このユニットの表面をシリ
コーンゴム(硬度 ショアA36)で被覆した。この被
覆体の外径は1.5i+n+とじた。
"Experiment Example 2" Using six of the same optical fiber strands as B used in Experiment Example 1, the six strands were twisted around a glass fiber tension member with an outer diameter of 0.3III11. Te6
It was made into a core unit. Next, the surface of this unit was coated with silicone rubber (hardness: Shore A36). The outer diameter of this coating was 1.5i+n+.

次にこの被覆体の表面に、先の実験例!で用いた吸水材
と同一組成の吸水材を、外径4III11となるように
被覆した。次に、この吸水材の表面に、太さ0.3mn
+の硬質プラスデック製の膨張抑制材を、ピッチ間隔3
mmの一定ピッチで巻回した。以上の操作により、前述
の第3実施例とほぼ同様に構成されたセンサを作成した
Next, apply the previous experimental example to the surface of this coating! A water-absorbing material having the same composition as the water-absorbing material used in was coated with an outer diameter of 4III11. Next, on the surface of this water-absorbing material, a thickness of 0.3 mm was applied.
+ Hard plastic deck expansion suppressing material with a pitch interval of 3
It was wound at a constant pitch of mm. Through the above operations, a sensor configured almost the same as that of the third embodiment described above was created.

このようにして作成された全長1000mのセンサをl
lい、第14図に示すように、先の実験例Iとほぼ同様
の方法によって伝送損失の増加を測定した。すなわち、
センサ中にある6本の光ファイバ素線の内の1本の素線
を選び、その一端ト〕を0TDr(に接続し、このEか
ら700m 8間し)二位置Fに、30cmの浸水部分
りを設け、センサの他端Gをパワーメータに接続して、
浸水開始からの損失増加をOT D Rで測定した。O
’r’ I) rjは1.371m帯の光波長を用いた
。また、このセンサの初1υ1伝送損失は、0.72 
dr3/Kmてあった。
A sensor with a total length of 1000 m created in this way is
As shown in FIG. 14, the increase in transmission loss was measured using almost the same method as in Experimental Example I above. That is,
Select one of the six optical fibers in the sensor, and connect one end of it to 0TDr (700m from E) to position F, with a 30cm submerged area. and connect the other end G of the sensor to the power meter.
The increase in loss from the start of flooding was measured by OTDR. O
'r' I) For rj, a light wavelength in the 1.371 m band was used. Also, the initial 1υ1 transmission loss of this sensor is 0.72
It was dr3/Km.

この結果、第15図に示すように、浸水を開始した直後
から損失増加が起こり、浸水開始から10分程度まで急
激に損失が増加してゆき、それ以後は綬やかに増加して
飽和状態に達した。
As a result, as shown in Figure 15, the loss increases immediately after the start of flooding, and the loss increases rapidly for about 10 minutes after the start of flooding, after which it increases steadily and reaches saturation. reached.

このように、上記センサは非常に感度よくか一ノ迅速に
浸水検知を行なうことができた。また、OT D Rに
よるモニターにおいて、E点から700m離間した浸水
箇所を正確に確認することかできた。
In this way, the above sensor was able to detect water intrusion very quickly and with high sensitivity. Furthermore, in the OT D R monitoring, it was possible to accurately confirm the flooded area 700 m away from point E.

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によるセンサは、光ファ
イバと、この光ファイバに添設されたテンノヨンメンバ
と、これら光ファイバおよびテンノヨンメンバの全周に
被覆され、吸水時に体積膨張する吸水材と、この吸水材
の外側に設けられ、吸水材の体積膨張を抑制するととら
に、外部からの浸水を吸水材に導く膨張抑制材とを備え
てなり、上記光ファイバを上記吸水tオの中心から偏心
させて配置して構成し、水分の浸透により吸水(オが膨
張し、膨張抑制材がこの体積膨張を部分的に抑制して光
ファイバにマイクロヘンディングなどの曲がりを発生さ
せ、光ファイバの1云送損失を増加させることを浸水検
知手段としたので、光ファイバの全線に亙っての浸水検
知が可能となり、また伝送光の損失増加を測定すること
により浸水検知を行なうので、極めて高感度で浸水を検
知することができる。また、電磁誘導かある区域におい
てら適用させることができる。更に、光ファイバとして
通常の通信用として用いられているような低損失な光フ
ァイバを用いることにより、長距離の布設が可能となり
、長距離ケーブルなとにおける浸水検知にも適用させる
ことができる。
"Effects of the Invention" As explained above, the sensor according to the present invention includes an optical fiber, a ten-no-yon member attached to the optical fiber, and a coating on the entire circumference of these optical fibers and the ten-no-yon member. The optical fiber is provided with a water-absorbing material that expands in volume, and an expansion-suppressing material that is provided outside the water-absorbing material to suppress the volumetric expansion of the water-absorbing material and to guide water intrusion from the outside to the water-absorbing material. The water absorbing material is arranged eccentrically from the center of the optical fiber, and the water absorbing material expands due to the penetration of water, and the expansion suppressing material partially suppresses this volumetric expansion, causing bends such as micro-henging in the optical fiber. Since the method of detecting water ingress is to increase the transmission loss of the optical fiber by 1 bit, it is possible to detect water intrusion over the entire length of the optical fiber.Also, it is possible to detect water intrusion by measuring the increase in the loss of transmitted light. This makes it possible to detect water intrusion with extremely high sensitivity.Also, electromagnetic induction can be applied in certain areas.Furthermore, it is possible to use low-loss optical fibers such as those used for normal communications. By using optical fibers, long-distance installation is possible, and it can also be applied to water intrusion detection in long-distance cables.

また、光ファイバの損失増加を測定する手段として、後
方散乱損失測定装置(OTDR)などの浸水検知装置を
使用することにより、浸水箇所を正確に検知することが
できる。
Further, by using a water immersion detection device such as a backscatter loss measuring device (OTDR) as a means for measuring the increase in optical fiber loss, it is possible to accurately detect the location of water inundation.

また、光ファイバにテンションメンバを添設したので、
吸水材を被覆した後の光ファイバの損失増加(初期損失
)を小さくすることができ、また、温度変化等により吸
水材が伸縮した場合の影響を減少さ仕ることができるた
め、温度変化等の環境変化に対する耐性を向上させるこ
とができる。更に、センサに張力を受けた場合にも、テ
ンノヨンメンバがある程度の張力を分担するために、光
ファイバの抗張力を高め、光ファイバの破断を生じ難く
することができる。
In addition, since a tension member is attached to the optical fiber,
It is possible to reduce the increase in loss (initial loss) of the optical fiber after coating with the water-absorbing material, and it is also possible to reduce the effect of expansion and contraction of the water-absorbing material due to temperature changes, etc. The resistance to environmental changes can be improved. Furthermore, even when the sensor is subjected to tension, the tensile member shares some of the tension, thereby increasing the tensile strength of the optical fiber and making it difficult for the optical fiber to break.

また、光ファイバを吸水材の中心から偏心さU゛て配置
したので、吸水材の体積膨張時に先ファイバの曲かりが
大きくなり、浸水検知の感度を高めることができる。
Furthermore, since the optical fiber is arranged eccentrically from the center of the water-absorbing material, the bending of the tip fiber increases when the volume of the water-absorbing material expands, thereby increasing the sensitivity of water intrusion detection.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の第1実施例を示4−図で力。 て、センサの横断面図、第2図ないし第4図は第1図に
示すセンサにおける膨張抑制材の配設方法の例を説明す
る図であって、第2図は膨張抑制材の配設方法の第1例
を示す側面図、第3図は同第2例を示す側面図、第4図
は同第3例を示す側面図、第5図および第6図は第1図
に示すセンサを用いた浸水検知手段の例を示す概略構成
図、第7図は、第6図に示す浸水検知手段に使用される
浸水検知装置を示す構成図である。 第8図はこの発明の第2実施例を示す図であって、セン
サの横断面図である。 第9図ないし第11図はこの発明の第3実施例を示す図
であって、第9図はセンサの横断面図、第10図は第9
図に示すセンサの要部の拡大斜視図、第11図は第9図
に示すセンサの斜視図である。 第12図は第1図に示すセンサを用いて浸水検知を実施
した実験例を説明するための図てあ。て、実験装置の略
構成図、第13図は第12図に示す実験例の結果を説明
するための図であって、センサの浸水時間と損失増加の
関係を示すグラフ、第14図は第9図に示すセンサを用
いて浸水検知を実施した実験例を説明するための図であ
って、実験装置の概略構成図、第15図は第14図に示
す実験例の結果を説明するための図であって、センサの
浸水時間と損失増加の関係を示すグラフである。 1、+4、+5・・・センサ、2・・・光ファイバ、3
・・・テンンヨンメンバ、4・・・吸水H15・・・膨
張抑制材。
FIG. 1 shows a first embodiment of the invention. FIGS. 2 to 4 are cross-sectional views of the sensor, and are diagrams for explaining an example of a method for arranging the expansion suppressing material in the sensor shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 3 is a side view showing the second example of the method, FIG. 4 is a side view showing the third example, and FIGS. 5 and 6 are the sensors shown in FIG. 1. FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing an example of a water immersion detection means using the water immersion detection means. FIG. 7 is a construction diagram showing a water immersion detection device used in the water immersion detection means shown in FIG. FIG. 8 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of the sensor. 9 to 11 are diagrams showing a third embodiment of the present invention, in which FIG. 9 is a cross-sectional view of the sensor, and FIG. 10 is a cross-sectional view of the sensor.
FIG. 11 is an enlarged perspective view of the main parts of the sensor shown in the figure, and FIG. 11 is a perspective view of the sensor shown in FIG. 9. FIG. 12 is a diagram for explaining an experimental example in which water intrusion detection was carried out using the sensor shown in FIG. 1. FIG. 13 is a diagram for explaining the results of the experimental example shown in FIG. 12, and is a graph showing the relationship between sensor immersion time and increase in loss. FIG. 15 is a diagram for explaining an experimental example in which water intrusion detection was carried out using the sensor shown in FIG. FIG. 2 is a graph showing the relationship between sensor immersion time and loss increase. 1, +4, +5...Sensor, 2...Optical fiber, 3
...Tennyon member, 4...Water absorption H15...Expansion suppressing material.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  光ファイバと、この光ファイバに添設されたテンショ
ンメンバと、これら光ファイバおよびテンションメンバ
の全周に被覆され、吸水時に体積膨張する吸水材と、こ
の吸水材の外側に設けられ、吸水材の体積膨張を抑制す
るとともに、外部からの浸水を吸水材に導く膨張抑制材
とを備えてなり、上記光ファイバは上記吸水材の中心か
ら偏心して配置されたことを特徴とする光ファイバ浸水
検知センサ。
An optical fiber, a tension member attached to the optical fiber, a water-absorbing material that covers the entire circumference of the optical fiber and the tension member and expands in volume when water is absorbed, and a water-absorbing material provided outside the water-absorbing material that expands in volume when water is absorbed. An optical fiber water immersion detection sensor comprising: an expansion suppressing material that suppresses volumetric expansion and guides water intrusion from the outside to the water absorbing material, the optical fiber being arranged eccentrically from the center of the water absorbing material. .
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KR102497998B1 (en) * 2021-02-23 2023-02-09 포항공과대학교 산학협력단 Humidity detecting method using nanowire and humidity detecting apparatus using nanowire

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