JPH04249207A - 光ファイバセンサー及びそれを用いたケーブル - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバを使用した
センサーと、このセンサーを用いた事故点検知可能なケ
ーブルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】海底に布設されたケーブル、とりわけ船
舶が頻繁に航行する海峡などに布設された海底ケーブル
には船舶の錨が引っ掛かることが多々あり、このため海
底ケーブルが損傷をうけたり、最悪の場合は切断された
りする事故が発生している。従来、このような事故の発
生を検知するため種々の検討がなされてきたが、その一
つとして図５のような外圧センサー１１が実用に供され
ている。これは、一対の絶縁線状体１２を撚り合わせる
と共に、その両側にできる谷部に沿って一対の銅線など
からなる導電線条体１３を撚り合わせたものである。つ
まりこの状態では一対の導電線状体１３は絶縁された状
態にある。

【０００３】このような外圧センサー１１を海底ケーブ
ル内に収納しておくと、布設された海底ケーブルに船舶
の錨が引っ掛かった場合、海底ケーブルには大きな外圧
がかかるから、この外圧によりセンサー１１は図６のよ
うに変形する。つまり絶縁線状体１２が両側に逃げ、導
電線状体１３が中央に寄って接触する。その結果、一対
の導電線状体１３はその位置で電気的に導通した状態に
なるから、これを海底ケーブルの端部側で電気的に検知
すれば、錨が引っ掛かったことを検知できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のセンサーは海底
ケーブルに錨が引っ掛かったことを検知することは可能
であるが、その位置まで検知することはできない。この
ため後日、その事故を起こした船舶を特定することが難
しいという問題があった。以上は海底ケーブルの事故検
出についてであるが、異常な外圧がかかりケーブルが損
傷することは、地中ケーブルや架空ケーブルでも起こり
得ることであり、このような場合の事故点検知は重要な
課題である。

【０００５】また、このような事故点検知はケーブルに
限られるものではない。例えば防犯や防災などの目的で
、ある区間内またはある経路における異常発生を監視す
る場合、異常発生の有無だけでなく、どの位置で異常が
発生したかを検知できれば、監視精度の向上に有効であ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
課題を解決した光ファイバセンサーを提供するもので、
その構成は、細長い心材と、その外周にらせん状に巻き
付けられた少なくとも１本の光ファイバとを備え、心材
は外圧を受けると光ファイバに屈曲による伝送損失の増
加を発生させる程度に断面形状が変形するものからなる
ことを特徴とする。

【０００７】心材としては、ゴム又はプラスチック等か
らなるパイプを使用することが好ましいが、中実線でも
ゴム弾性により径方向に変形するものであれば、使用可
能である。また光ファイバ巻付け層の外側には、心材の
外力による変形を妨げない範囲で防水などのための保護
シースを設けることが好ましい。また上記のような光フ
ァイバセンサーを、電力ケーブル、通信ケーブル、送水
ケーブル等のケーブルのコアに沿って設けると、光ファ
イバセンサー入りケーブルが構成できる。

【０００８】

【作用】本発明の光ファイバセンサーは、長手方向のあ
る位置で外力を受けると、その位置で心材の断面形状が
変形し（潰れ）、それに伴い光ファイバもその位置で変
形し、曲率が大きくなる。その結果、光ファイバの伝送
損失が急激に増加するから、これを光ファイバの端部に
おいてＯＴＤＲにより常時監視していれば、光ファイバ
センサーに外力が加わったこと（異常発生）と、その位
置（光ファイバ端部からの距離）を検出することが可能
となる。

【０００９】また、この光ファイバセンサーをケーブル
コアに沿わせて光ファイバセンサー入りケーブルを構成
しておくと、そのケーブルが海底ケーブルであれば、例
えば錨が引っ掛かった場合、そのこととその位置を検出
でき、地中埋設ケーブルであれば、例えば地盤沈下によ
り異常な外圧がかかった場合、そのこととその位置を検
出でき、架空ケーブルであれば、例えば引っ掛かった凧
をとろうとして架空ケーブルを棒で強打した場合、その
こととその位置を検出できることになる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１および図２は本発明の一実施例を示す
。この光ファイバセンサー２１は、ＦＲＰ製のパイプ２
２の外周に、紙テープ、ゴムテープまたはプラスチック
テープ等を巻いたり、熱可塑性樹脂を押出被覆したりし
て座床２３を形成した後、光ファイバ２４をらせん状に
巻き付け、さらにその外周に保護シース２５を被覆した
ものである。

【００１１】パイプ２２は一定値以上の外圧　（検出し
ようとする外圧）　がかかると断面形状が大きく変形す
るような強度に設計される。パイプ２２はＦＲＰ製に限
定されるものではなく、プラスチックまたはゴム製であ
ってもよい。

【００１２】座床２３は、パイプ２２が硬い場合に、光
ファイバ２４の巻付けによる伝送損失の増加を最小限に
抑えることと、巻きやすさを考慮して設けられるもので
ある。 したがってこれは省略される場合もある。光ファイバ２
４は保護被覆を有する光ファイバ心線の形態である。最
低１本あればよいが、検出精度を高めるためには複数本
用いた方がよい。また光ファイバ２４は１本で巻き付け
てもよいし、複数本集合したユニットの状態で巻き付け
てもよい。

【００１３】保護シース２５としてはプラスチックシー
ス、金属プラスチックラミネートシースまたは鉛被など
が用いられ、特に海底ケーブル等に使用する場合は防水
性の観点から鉛被を使用することが好ましい。保護シー
ス２５は心材２２の外力による変形を妨げない強度に設
計される。また保護シース２５は光ファイバ２４の巻付
け層との間に若干の隙間ができるように形成するとよい
。このようにすると保護シース２５内で、パイプ２２に
巻き付けた光ファイバ２４がある程度自由に動けるので
、異常発生以外の原因による伝送損失の増加を起こし難
くなる。なお保護シース２５は必要に応じ設ければよく
、省略することも可能である。

【００１４】この光ファイバセンサー２１により異常検
出を行うには、このセンサー２１を異常検出を行おうと
するルートに布設し、その端部において光ファイバ２４
にＯＴＤＲを接続して、光信号を入力し、常時監視を行
う。この状態で、もし光ファイバセンサー２１のいずれ
かの箇所に外圧が加わる　（異常が発生する）　と、そ
の位置でパイプ２２が潰れ、そこに巻き付けてある光フ
ァイバ２４の曲率が大きくなる。このためその位置で急
激な伝送損失の増加が起こり、ＯＴＤＲではその反射波
から異常発生と、その位置を検出することができる。つ
まり、この光ファイバセンサー２１は光ファイバ２４を
断面が大きく変形可能なパイプ２２に巻いてあるので、
外力を受けたときの光ファイバ２４の曲げ量が大きくな
り、障害位置でより明確に伝送損失増加が現れる。した
がって検出感度が高い。

【００１５】なお光ファイバセンサー２１の検出感度を
高めるためには、図３に示すような少なくとも片面に突
起２７を有する突起付きテープ２８を、図１および図２
における光ファイバ２４の巻付け層の外周に、突起２７
を内側にして巻き付けるのも有効である。このようにす
ると光ファイバセンサー２１に外圧が加わった際、光フ
ァイバ２４がテープ２８の突起２７によっても複雑に屈
曲され、伝送損失の増加を大きくできる。また上記の突
起付きテープ２８を、突起２７を外側にして座床２３の
代わりに又は座床２３の上に巻き付けておいても同様の
効果が期待できる。

【００１６】またパイプ２２は外圧を受けて永久変形す
るものでもよいし、外圧を受けて変形したのち外圧が除
去されると元の断面形状に復元するものでもよい。どち
らを使用するかはセンサーの用途による。

【００１７】図４は上記の光ファイバセンサー２１を内
蔵させた海底電力ケーブル３１を示す。３２は撚り合わ
された３本のケーブルコアで、光ファイバセンサー２１
はケーブルコア３２の間の谷部にジュート紐やプラスチ
ック紐等の介在紐３３と共に撚り合わされている。３４
はその外側に設けたプラスチック紐等からなる座床、３
５は鋼線などからなる外装、３６は最外層に設けたプラ
スチック紐等からなる座床である。

【００１８】このようなケーブル３１を海底に布設し、
その端部において光ファイバセンサー２１内の光ファイ
バにＯＴＤＲを接続して常時監視を行えば、ケーブル３
１に船舶の錨が引っ掛かった場合、その外圧に基づく光
ファイバの伝送損失の増加により、事故の発生と、その
位置を検出することが可能となる。

【００１９】光ファイバセンサー２１はケーブル３１内
に１本入れておけば一応事故検出は可能であるが、図示
のように周方向に間隔をあけて複数本入れておけば、い
ずれの方向からの外力に対しても感度よく検出が可能で
ある。また光ファイバセンサー２１のパイプ２２内に通
信用の光ファイバを収納することもできる。このように
するとケーブル全体の外径を大きくすることなく、すな
わち占積率よく、しかも外圧から保護された状態で通信
用光ファイバの収納が可能となる。

【００２０】上記実施例は海底電力ケーブルについて述
べたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば
海底通信ケーブル、地中ケーブル（電力、通信）、架空
ケーブル（電力、通信）等にも同様に適用できるもので
ある。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光ファ
イバセンサーは、外圧を受けると心材の断面形状が変形
し、それによって心材に巻き付けられた光ファイバが屈
曲されるため、光ファイバの局部的な伝送損失の増加に
より、異常発生とその位置を確実に検出することができ
る。またこの光ファイバセンサーをケーブルに収納して
おけば、ケーブルの外圧による事故の発生とその位置を
確実に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明に係る光ファイバセンサーの一実施
例を示す横断面図。

【図２】　　図１の光ファイバセンサーの縦断面図。

【図３】　　本発明の光ファイバセンサーに用いること
のできる突起付きテープの斜視図。

【図４】　　本発明に係る光ファイバセンサー入りケー
ブルの一実施例を示す断面図。

【図５】　　従来の外圧センサーの外圧検出前の断面図
。

【図６】　　図５の外圧センサーの外圧検出後の断面図
。

【符号の説明】

２１：光ファイバセンサー　　　　２２：パイプ　（心
材）　　２３　：座床　　　　 ２４：光ファイバ　　　　　　２５：保護シース　　　
　３１：海底電力ケーブル ３２：ケーブルコア

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　細長い心材と、その外周にらせん状に
   巻き付けられた少なくとも１本の光ファイバとを備え、
   心材は外圧を受けると光ファイバに屈曲による伝送損失
   の増加を発生させる程度に断面形状が変形するものから
   なることを特徴とする光ファイバセンサー。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の光ファイバセンサーで
   あって、心材がパイプであるもの。
3. 【請求項３】　　請求項１記載の光ファイバセンサーで
   あって、心材がゴム弾性を有する中実線であるもの。
4. 【請求項４】　　請求項１ないし３のいずれかに記載の
   光ファイバセンサーであって、光ファイバ巻付け層の外
   側に保護シースが設けられているもの。
5. 【請求項５】　　請求項１ないし４のいずれかに記載の
   光ファイバセンサーをケーブルコアに沿わせて収納した
   ことを特徴とする光ファイバセンサー入りケーブル。