JPH0486510A - 歪計測方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、０ＴＤＲ技術を利用して光ファイノくに加わ
る歪を測定する方法に関するものである。

［従来の技術］ 光ファイバ自体をセンサとして光ファイノイに加わる歪
を測定する手段としては干渉法と呼ばれる方法がある。

これは、歪を与えられる検出用光ファイバを透過した光
と何も歪を与えられない参照用光ファイバを透過した光
を干渉して干渉縞を発生させ、歪による光路長変化を干
渉縞の変化として歪を測定するものである。

又、最近では、光が光ファイバを伝搬するときに生じる
プリルアン散乱光のシフト量から光ファイバ長手方向に
おける伸び歪の分布を評価する方法が発表されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前記干渉法は、光ファイバ全体に加わった平均
的な歪を測定するもので、実用上重要な光ファイバ長手
方向における伸び歪の分布を測定することはできない。

又、プリルアン散乱光を利用して歪分布を測定する方法
では、特殊な測定器を構成する必要があり、測定システ
ム自体が非常に高価なものになってしまう。さらに、実
際に光ファイバを測定対象物（例えばコンクリート）に
布設しようとした場合、測定対象物の歪を正確に光ファ
イバに伝えられる布設方法が得られないといった問題が
あった。

［課題を解決するための手段］ 従って、本発明は上記の問題点を解決するためになされ
たもので、０ＴＤＲ技術を利用した安価な測定系で、か
つ容易な方法で測定対象物の歪を正確に光ファイバに伝
えるよう光ファイバを布設して、歪分布測定を行なう歪
計測方法を提供するものである。

即ち、本発明方法は、光ファイバの複数箇所に曲げ部を
設け、これら曲げ部の間が直線状になるようこれを測定
対象物に布設し、光ファイバの一端から光パルスを入射
してその後方散乱光を検出することで光ファイバ各部の
損失測定を行ない、前記曲げ部の間隔の変化から光ファ
イバに加わる伸び歪を検知することを特徴としている。

又、前記曲げ部は複数の鉄筋に光ファイバを巻き付ける
ことで形成することが好ましい。

［実施例］ 以下、第１図乃至第５図を用いて本発明を説明する。尚
、各図に共通する符号は同一部分を表わす。

第１図は本発明方法に用いる測定システムを示す概略図
で、まず測定システムから説明する。図示のごと（０Ｔ
ＤＲ中実装置１には光ファイバ２が接続され、この光フ
ァイバ２には複数の曲げ部３が設けられている。この０
ＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　ＤｏｍａｉｎＲｅ
ｆ　１ｅｃｔｏ■ｅｔｅｒ　）は光ファイバの損失分布
測定や障害点調査に広く用いられている技術で、レーザ
光源、受光回路等からなる計測部、コンピュータによる
処理部を中実装置とし、前記計測部に接続された光ファ
イバをセンサ部とするものである。そして、レーザ光源
から光ファイバに光パルスを入射し、その後方散乱光の
遅延時間（光パルスを入射してから後方散乱光が入射端
に戻って来るまでの時間）を計測することによって後方
散乱光（レーり散乱光が通常用いられる）の発生位置を
求め、さらに後方散乱光の強度を検出することにより光
ファイバの各位置における損失を求めるというものであ
る。

このような０ＴＤＨの中実装置１に接続された光ファイ
バ２は、その複数箇所に曲げ部３が設けられ、かつこれ
ら曲げ部の間を直線状として測定対象物に布設されてい
る。この曲げ部３は光ファイバ２を少くとも１回以上巻
いたもので、測定対象物に固定され、光ファイバ長さ測
定の基準となるものである。ところで、光ファイバに曲
げを与えると、その曲げ径に応じて伝送損失が発生し、
第３図のグラフに示すように曲げ径を小さくする程伝送
損失が大きくなることが判っている。従って、上記のシ
ステムで光ファイバの伝送損失を測定すれば、第２図の
グラフに示すように各曲げ部に相当する箇所で段差をも
った分布となり、第２図グラフにおける段差間の距離（
Ｉ、ｎ、Ｉ［Ｉ）は、第１図における曲げ部の間隔（区
間■、ｎ、Ｉ［［）を示している。

さて、ここで測定対象物に歪が発生すると、この歪によ
り光ファイバに長さ変化が発生する。先にのべたように
曲げ部３は測定対象物に固定されているため、各曲げ部
の間隔は広がることになる。その結果、例えば第１図に
おける区間１の間に歪が発生した場合、第２図のグラフ
において段差間の距離１に広がりが観測され、このこと
より測定対象物の歪を検知するのである。

特に、コンクリート構造物の歪測定を行なう場合、光フ
ァイバの布設方法として、第４図に示すようにコンクリ
ート内の鉄筋４に光ファイバ２を巻きつけることで曲げ
部３を形成し、かつ各曲げ部の間は直線状となるよう布
設する。このような布設方法により光ファイバ２は測定
対象物に確実に固定され、測定対象物の歪を正確に光フ
ァイバでとらえることが可能となる。

ところで、測定対象物の歪を検知する場合その温度変化
による伸縮量を考慮して長さ変化の補正をしなければな
らない。そこで、測定対象物の温度測定方法として、光
ファイバ沿いの温度を連続的に測定できるＤＴＳ（Ｄｌ
ｓｔｒｌｂｕｔｅｄ　ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＳｅｎｓ
ｏｒ）を併用する。このＤＴＳは、前記０ＴＤＲ技術を
応用したもので、レーザ光源、受光回路等からなる計測
部、コンピュータによる処理部、前記計測部に接続され
た光ファイバからなるセンサ部を備え、光パルスの入射
に伴う後方散乱光の遅延時間検出により後方散乱光の発
生位置を求める点で０ＴＤＲと共通するが、さらに後方
散乱光に含まれるラマン散乱光の強度を検出することに
より光ファイバ各部の温度を求めるというものである。

このようなりＴＳの併用の仕方としては、第５図（ａ）
に示すように０ＴＤＲに接続された光ファイバ２の他に
もう１本ＤＴＳ本体装置５に接続された光ファイバ２ａ
を併設したり、同図（ｂ）に示すように０ＴＤＲ中実装
置１とＤＴＳ中実装置５で光スィッチ又は分岐器、分波
器などからなる結合器６を介して１本の光ファイバ２を
共用して温度と歪の両方を測定する。さらに、０ＴＤＲ
とＤＴＳの両方の機能を合わせ持った中実装置を構成し
ておけばより便利である。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明方法によれば簡単な方法で
測定対象物の歪が正確に光ファイバに伝わるようこれを
布設して分布型歪センサを構成でき、光ファイバを固定
した測定対象物の歪分布測定が可能である。

従って、コンクリート構造物の歪分布測定などに用いれ
ば効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に用いる測定システムを示す概略図
、第２図は本発明方法で測定した光ファイバ各部の損失
分布を示すグラフ、第３図は光ファイバの曲げ径と損失
の関係を示すグラフ、第４図はコンクリート構造物に第
１図システムを適用した場合の説明図、第５図（ａＬ　
（ｂ）は第１図システムとＤＴＳの各々別態様の併用状
態を示す概略図である。 １・・・０ＴＤＲ中実装置、２．２Ｂ・・・光ファイバ
、３・・・曲げ部、４・・・鉄筋、５・・・ＤＴＳ中実
装置、６・・・結合器。 蔓　１　図 ’Ｉ！Ｊ４ｍ 賽５Ｅｌ 第　３　図 ５（ＤＴＳり蝿１）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバの複数箇所に曲げ部を設け、これら曲
   げ部の間が直線状になるようこれを測定対象物に布設し
   、光ファイバの一端から光パルスを入射してその後方散
   乱光を検出することで光ファイバ各部の損失測定を行な
   い、前記曲げ部の間隔の変化から光ファイバに加わる伸
   び歪を検知することを特徴とする歪計測方法。
2. （２）光ファイバを複数の鉄筋に巻き付けることで曲げ
   部を形成することを特徴とする請求項（１）記載の歪計
   測方法。