JPS6013207A - 光フアイバを用いた伸び歪の測定方法 - Google Patents
光フアイバを用いた伸び歪の測定方法Info
- Publication number
- JPS6013207A JPS6013207A JP12206083A JP12206083A JPS6013207A JP S6013207 A JPS6013207 A JP S6013207A JP 12206083 A JP12206083 A JP 12206083A JP 12206083 A JP12206083 A JP 12206083A JP S6013207 A JPS6013207 A JP S6013207A
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- Japan
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- optical fiber
- optical
- elongation strain
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- measuring
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/18—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge using photoelastic elements
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、通信用ケーブルその他の長尺の物体の機械的
な伸び歪を測定するに適する伸び歪の測定方法に関する
。特に、光ファイバを用いてその光伝送特性から、被測
定物の機械的な伸びを測定する方法に関する。
な伸び歪を測定するに適する伸び歪の測定方法に関する
。特に、光ファイバを用いてその光伝送特性から、被測
定物の機械的な伸びを測定する方法に関する。
従来から機械的な伸び歪を測定する方法として、抵抗線
歪ゲージを用いる方法が広く知られているが、この方法
は個別の歪センサを用いるので、通信ケーブルのような
長尺の被測定物には適する方法でない。長尺の被測定物
の伸び歪を測定する方法として、被測定物に沿って抵抗
線を配置し、この抵抗線の抵抗変化を測定する方法があ
るが、必ずしも十分な感度で測定を行うことができず、
特に、被測定物がケーブルのように数十ｋｍに及ぶよう
な場合には、測定する電流が微弱になってしまうので適
当でない。また、被測定物に光ファイバを配置し、その
光ファイバを伝播する光信号の群遅延時間を測定する方
法もあるが、この方法は測定すべき要素が群遅延時間で
あって単純な伝送損失ではないので、装置が複雑である
とともに、被測定物の平均的な伸び歪を測定することは
できても、伸び歪の分布を測定することがはきない欠点
がある。
歪ゲージを用いる方法が広く知られているが、この方法
は個別の歪センサを用いるので、通信ケーブルのような
長尺の被測定物には適する方法でない。長尺の被測定物
の伸び歪を測定する方法として、被測定物に沿って抵抗
線を配置し、この抵抗線の抵抗変化を測定する方法があ
るが、必ずしも十分な感度で測定を行うことができず、
特に、被測定物がケーブルのように数十ｋｍに及ぶよう
な場合には、測定する電流が微弱になってしまうので適
当でない。また、被測定物に光ファイバを配置し、その
光ファイバを伝播する光信号の群遅延時間を測定する方
法もあるが、この方法は測定すべき要素が群遅延時間で
あって単純な伝送損失ではないので、装置が複雑である
とともに、被測定物の平均的な伸び歪を測定することは
できても、伸び歪の分布を測定することがはきない欠点
がある。
本発明は、通信ケーブルなど長尺の被測定物の機械的な
伸び歪を測定するに適する、簡単で感度の高い伸び歪測
定方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、
長尺の被測定物の機械的な伸び歪の分布を測定すること
ができる伸び歪測定方法を提供することを目的とする。
伸び歪を測定するに適する、簡単で感度の高い伸び歪測
定方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、
長尺の被測定物の機械的な伸び歪の分布を測定すること
ができる伸び歪測定方法を提供することを目的とする。
本発明は、被測定物に沿って撚りを与えた光ファイバを
配置し、その光ファイバに光信号を伝播させ、その光信
号の光伝送損失を測定することを特徴とする特に、光信
号として光パルス信号を用い、その光パルス信号により
発生する後方散乱光を時間軸上で検出して、被測定物の
伸び歪の分布を測定することを特徴とする。
配置し、その光ファイバに光信号を伝播させ、その光信
号の光伝送損失を測定することを特徴とする特に、光信
号として光パルス信号を用い、その光パルス信号により
発生する後方散乱光を時間軸上で検出して、被測定物の
伸び歪の分布を測定することを特徴とする。
光ファイバを２本撚り合わせるなどして、光ファイバに
らせん状の撚りを与える。この撚りの曲率ρは、らせん
のピッチをｐ、１本の光ファイバとその光ファイバの被
覆の厚さを合わせた半径をｒとすると、 となる。ただし、ｌはｔ然りの１ピンチ当りの光ファイ
バの長さである。この光ファイバが外部からの機械的な
力により伸びると、被覆が圧縮されて半径ｒが減少し、
光ファイバの曲率ρが小さくなる。
らせん状の撚りを与える。この撚りの曲率ρは、らせん
のピッチをｐ、１本の光ファイバとその光ファイバの被
覆の厚さを合わせた半径をｒとすると、 となる。ただし、ｌはｔ然りの１ピンチ当りの光ファイ
バの長さである。この光ファイバが外部からの機械的な
力により伸びると、被覆が圧縮されて半径ｒが減少し、
光ファイバの曲率ρが小さくなる。
一方、光ファイバを伝播する光信号の光伝送損失は、光
ファイバの曲率ρが小さくなる程、すなわち曲率半径Ｒ
が大きくなる程、小さくなることが知られている。これ
は、例えば文献 り、Ｍａｒｃｕｓｅ、 ” Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ Ｌｏ
ｓｓ Ｆｏｒｍｕｌａ ｆｏｒＯｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂ
ｅｒｓ” Ｊ、Ｏｐｔ、Ｓｏｃ、Ａｍ、＋６６ （３）
＋ｐｐ、２１６ （１９７６） に記載がある。すなわちこの文献によれば、光ファイバ
の曲率半径をＲとするとき、曲げ損失αは、・・・・・
・・・・・・・・・・（２）と表すことができる。ただ
し、βは伝播定数、に。
ファイバの曲率ρが小さくなる程、すなわち曲率半径Ｒ
が大きくなる程、小さくなることが知られている。これ
は、例えば文献 り、Ｍａｒｃｕｓｅ、 ” Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ Ｌｏ
ｓｓ Ｆｏｒｍｕｌａ ｆｏｒＯｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂ
ｅｒｓ” Ｊ、Ｏｐｔ、Ｓｏｃ、Ａｍ、＋６６ （３）
＋ｐｐ、２１６ （１９７６） に記載がある。すなわちこの文献によれば、光ファイバ
の曲率半径をＲとするとき、曲げ損失αは、・・・・・
・・・・・・・・・・（２）と表すことができる。ただ
し、βは伝播定数、に。
γはそれぞれコアとクラソティング内の横方向伝播定数
、ａはコア半径、Ｋｎ （ｚ）はｎ次の変形ベッセル関
数、■はＶ値である。
、ａはコア半径、Ｋｎ （ｚ）はｎ次の変形ベッセル関
数、■はＶ値である。
したがって、撚りを与えた光ファイバに機械的な張力を
加えて伸び歪を生じさせると、この光ファイバを伝播す
る光信号の光伝送損失が増大する。
加えて伸び歪を生じさせると、この光ファイバを伝播す
る光信号の光伝送損失が増大する。
この光ファイバの光伝送損失を測定すれば、伸び歪を知
ることができる。
ることができる。
さらに、この光伝送損失を光パルス信号で測定すること
ができる。この場合には、光ファイバの一端から短い光
パルス信号を入射させ、その光フアイバ内で後方散乱光
を発生させる。この後方散乱光がその光ファイバを逆方
向に進行し、その光ファイバの入射端でこれを時間軸上
に検出することにより、光ファイバの長手方向の光伝送
損失の分布を観測することができる。特に、伸び歪が極
端に変化する部分の位置を顕著に検出することができる
。光ファイバ」二の距離は光フアイバ内の光信号の伝播
速度から計算することができる。
ができる。この場合には、光ファイバの一端から短い光
パルス信号を入射させ、その光フアイバ内で後方散乱光
を発生させる。この後方散乱光がその光ファイバを逆方
向に進行し、その光ファイバの入射端でこれを時間軸上
に検出することにより、光ファイバの長手方向の光伝送
損失の分布を観測することができる。特に、伸び歪が極
端に変化する部分の位置を顕著に検出することができる
。光ファイバ」二の距離は光フアイバ内の光信号の伝播
速度から計算することができる。
〔実施例による説明〕
第１図は本発明実施例方法に使用する光ファイバの構造
図である。光ファイバ１には被覆が被せられ、同一構造
の光ファイバが２本撚り合わされている。
図である。光ファイバ１には被覆が被せられ、同一構造
の光ファイバが２本撚り合わされている。
第２図はこの構造の光ファイバについて、伸び歪に対す
る光伝送損失を計算した結果を示す。
る光伝送損失を計算した結果を示す。
第３図は本発明実施例方法の測定系の構成図である。被
測定物１１に沿って歪センサとなる撚りを与えた光ファ
イバ１２を配置する。ここでは、被測定物１１は通信用
ケーブルであり、光ファイバ１２はこの通信用ケーブル
の中に実装された光ファイバを使用する。光ファイバ１
２の一端は光パルス試験装置１３に接続する。この光パ
ルス試験装置１３の出力は、データ処理装置１４に接続
し、データ処理装置１４の出力は出力装置１５に出力さ
れる。
測定物１１に沿って歪センサとなる撚りを与えた光ファ
イバ１２を配置する。ここでは、被測定物１１は通信用
ケーブルであり、光ファイバ１２はこの通信用ケーブル
の中に実装された光ファイバを使用する。光ファイバ１
２の一端は光パルス試験装置１３に接続する。この光パ
ルス試験装置１３の出力は、データ処理装置１４に接続
し、データ処理装置１４の出力は出力装置１５に出力さ
れる。
光パルス信号試験装置１３は、光ファイバ１２の１本の
光ファイバに、光パルス信号を送出し、その光パルス信
号により光フアイバ内で発生する後方散乱光を受光し、
その光強度の分布を時間軸上で観測するように構成され
ている。
光ファイバに、光パルス信号を送出し、その光パルス信
号により光フアイバ内で発生する後方散乱光を受光し、
その光強度の分布を時間軸上で観測するように構成され
ている。
第４図はその測定結果の一例を示す図である。
横軸は時間軸であるが、光ファイバ１２の光伝播速度か
ら片道の距離に換算して表示しである。縦軸は光ファイ
バの単位長当りの光伝送損失であって、右側のスケール
に第２図の関係から伸び歪に換算した値を示す。
ら片道の距離に換算して表示しである。縦軸は光ファイ
バの単位長当りの光伝送損失であって、右側のスケール
に第２図の関係から伸び歪に換算した値を示す。
第４図に示す測定結果は、被測定物の一端から５、０
ｍの近傍に、人工的に伸び歪を与えてこれを１観測した
ものである。極めて顕著に伸び歪が検出されていること
がわかる。
ｍの近傍に、人工的に伸び歪を与えてこれを１観測した
ものである。極めて顕著に伸び歪が検出されていること
がわかる。
第５図は本発明実施例方法に歪センサとして用いる光フ
ァイバの構造図である。この例は光ファイバ１に合成樹
脂による一次被覆２が被せられ、同一構造のものが２本
より合わされ、さらに、合成樹脂による二次被覆３が外
側から被せられた構造である。この被覆により外部から
加えられる機械力を緩和することができる。したがって
、この被覆に用いる合成樹脂の性質および厚さにより、
緩和の程度を制御することができる。
ァイバの構造図である。この例は光ファイバ１に合成樹
脂による一次被覆２が被せられ、同一構造のものが２本
より合わされ、さらに、合成樹脂による二次被覆３が外
側から被せられた構造である。この被覆により外部から
加えられる機械力を緩和することができる。したがって
、この被覆に用いる合成樹脂の性質および厚さにより、
緩和の程度を制御することができる。
第６図は被測定物である通信用ケーブルの断面構造図で
ある。この通信用ケーブルには、中心部に抗張力線４が
配置され、その周囲に６本の光フアイバ芯線５が配置さ
れ、さらに、本発明にかかわる歪センサとして、撚りを
与えた光フアイバケーブル３が配置されている。これら
の外側がら外被６が被せられる。この光フアイバケーブ
ル３に本発明の方法により光パルス信号を送信し、その
後方散乱光を受光することにより、この通信用ケーブル
の伸び歪を監視することができる。
ある。この通信用ケーブルには、中心部に抗張力線４が
配置され、その周囲に６本の光フアイバ芯線５が配置さ
れ、さらに、本発明にかかわる歪センサとして、撚りを
与えた光フアイバケーブル３が配置されている。これら
の外側がら外被６が被せられる。この光フアイバケーブ
ル３に本発明の方法により光パルス信号を送信し、その
後方散乱光を受光することにより、この通信用ケーブル
の伸び歪を監視することができる。
この構造により、通信に使用中の通信用ケーブルの監視
を行い、通信ケーブルが切断される前に伸び歪を検出し
て保守を行うことができる。
を行い、通信ケーブルが切断される前に伸び歪を検出し
て保守を行うことができる。
上記の実施例では、歪センサとしての光ファイバに光パ
ルス信号を伝播させ、その後方散乱光を時間軸上で観測
するように説明したが、入射した光信号の伝送損失を直
接測定することもできる。
ルス信号を伝播させ、その後方散乱光を時間軸上で観測
するように説明したが、入射した光信号の伝送損失を直
接測定することもできる。
この場合には、光信号は連続光を用いてもよい。
伝送損失の測定は、歪センサとして用いる光ファイバの
他端で行うことができる。また、嵯り合わされた２本の
光ファイバを他端で接続して折り返しループを作り、一
端で送受信を行って測定することができる。
他端で行うことができる。また、嵯り合わされた２本の
光ファイバを他端で接続して折り返しループを作り、一
端で送受信を行って測定することができる。
上記実施例では、２本の同一規格の光ファイバを１然り
合わせるように説明したが、Ｉ然りを与えるための相手
側の線は光ファイバでなくとも、あるいは別の規格の光
ファイバであってもよい。
合わせるように説明したが、Ｉ然りを与えるための相手
側の線は光ファイバでなくとも、あるいは別の規格の光
ファイバであってもよい。
以上説明したように、本発明の方法によれば、長尺の被
測定物の伸び歪を高い感度で測定観測することができる
。本発明の方法は、光信号の伝送損失を測定するのであ
るから、その構成は簡単である。特に、光信号として光
パルス信号を用い後方散乱光を時間軸上で観測するよう
に構成すると、被測定物の伸び歪の分布を観測すること
ができるので、通信用ケーブルの監視に利用して極めて
有効である。
測定物の伸び歪を高い感度で測定観測することができる
。本発明の方法は、光信号の伝送損失を測定するのであ
るから、その構成は簡単である。特に、光信号として光
パルス信号を用い後方散乱光を時間軸上で観測するよう
に構成すると、被測定物の伸び歪の分布を観測すること
ができるので、通信用ケーブルの監視に利用して極めて
有効である。
第１図は本発明実施例方法に歪センサとして使用する光
ファイバの構造図。 第２図は伸び歪に対する光伝送損失の理論的な特性図。 第３図は本発明実施例方法の装置構成図。 第４図は本発明実施例方法による試験結果を示す図。 第５図は本発明実施例方法に歪センサとして使用する光
ファイバの別の構造図。 第６図は通信用ケーブルの監視に本発明を実施する場合
の通信用ケーブルの断面構造図。 １・・・光ファイバ、２・・・−次被覆、３・・・二次
被覆、３・・・歪センサとしての光ファイバ、４・・・
抗張力体、５・・・通信用光フアイバケーブル、６・・
・外被、１１・・・被測定物、１２・・・光ファイバ、
１３・・・光パルス試験装置、１４・・・データ処理装
置、１５・・・出力装置。 特許出願人 日本電信電話公社。 代理人弁理士 井 出 直 孝 １ 、ＳＩ ３１ 回 ０ ０、＋ ０．２ ０．３ イ申Ｕ′玉（６ム） 市 ２ 図 第３図 距離（ｍ） 第 ４ 図
ファイバの構造図。 第２図は伸び歪に対する光伝送損失の理論的な特性図。 第３図は本発明実施例方法の装置構成図。 第４図は本発明実施例方法による試験結果を示す図。 第５図は本発明実施例方法に歪センサとして使用する光
ファイバの別の構造図。 第６図は通信用ケーブルの監視に本発明を実施する場合
の通信用ケーブルの断面構造図。 １・・・光ファイバ、２・・・−次被覆、３・・・二次
被覆、３・・・歪センサとしての光ファイバ、４・・・
抗張力体、５・・・通信用光フアイバケーブル、６・・
・外被、１１・・・被測定物、１２・・・光ファイバ、
１３・・・光パルス試験装置、１４・・・データ処理装
置、１５・・・出力装置。 特許出願人 日本電信電話公社。 代理人弁理士 井 出 直 孝 １ 、ＳＩ ３１ 回 ０ ０、＋ ０．２ ０．３ イ申Ｕ′玉（６ム） 市 ２ 図 第３図 距離（ｍ） 第 ４ 図
Claims (5)
- （１）伸び歪の測定を行う被測定物に沿って、撚りを与
えた光ファイバを配置し、その光ファイバの中を伝播す
る光信号の光伝送損失を測定する方法によりその被測定
物の伸び歪を測定することを特徴とする光ファイバを用
いた伸び歪の測定方法。 - （２）光伝送損失を測定する方法は、 光ファイバの一端から光パルス信号を入射する方法と、 その光パルス信号によりその光フアイバ内で発生し上記
一端に戻る後方散乱光を時間軸上で検出する方法と を含む特許請求の範囲第（１）項に記載の光ファイバを
用いた伸び歪の測定方法。 - （３）撚りを与えた光ファイバは、２本の同一規格の光
ファイバが互いに撚り合わされて構成された特許請求の
範囲第（１）項に記載の光ファイバを用いた伸び歪の測
定方法。 - （４）２本の光ファイバが他端で接続され、その２本の
光ファイバをループ状に伝播する光信号の光伝送損失を
測定する特許請求の範囲第（３）項に記載の光ファイバ
を用いた伸び歪の測定方法。 - （５）被測定物が多芯ケーブルであり、撚りを与えた光
ファイバがその多芯ケーブルの被覆内に実装された特許
請求の範囲第（１）項に記載の光ファイバを用いた伸び
歪の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12206083A JPS6013207A (ja) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | 光フアイバを用いた伸び歪の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12206083A JPS6013207A (ja) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | 光フアイバを用いた伸び歪の測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6013207A true JPS6013207A (ja) | 1985-01-23 |
Family
ID=14826625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12206083A Pending JPS6013207A (ja) | 1983-07-04 | 1983-07-04 | 光フアイバを用いた伸び歪の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6013207A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0251671A2 (en) * | 1986-06-27 | 1988-01-07 | Chevron Research And Technology Company | Method and apparatus for determining changes in length of a well logging cable |
| JPH0368825A (ja) * | 1989-08-08 | 1991-03-25 | Fujikura Ltd | 分布型歪センサー |
| JP2007512958A (ja) * | 2003-12-10 | 2007-05-24 | ジン，イン−ソー | 精密化学用の高効率フィルタプレス |
| WO2018034062A1 (ja) * | 2016-08-15 | 2018-02-22 | 住友電工スチールワイヤー株式会社 | 管理方法及び管理装置 |
-
1983
- 1983-07-04 JP JP12206083A patent/JPS6013207A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0251671A2 (en) * | 1986-06-27 | 1988-01-07 | Chevron Research And Technology Company | Method and apparatus for determining changes in length of a well logging cable |
| JPH0368825A (ja) * | 1989-08-08 | 1991-03-25 | Fujikura Ltd | 分布型歪センサー |
| JP2007512958A (ja) * | 2003-12-10 | 2007-05-24 | ジン，イン−ソー | 精密化学用の高効率フィルタプレス |
| JP4863879B2 (ja) * | 2003-12-10 | 2012-01-25 | ジン，イン−ソー | 精密化学用の高効率フィルタプレス |
| WO2018034062A1 (ja) * | 2016-08-15 | 2018-02-22 | 住友電工スチールワイヤー株式会社 | 管理方法及び管理装置 |
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