JPS61260204A

JPS61260204A - 水検知用光フアイバセンサ

Info

Publication number: JPS61260204A
Application number: JP60103571A
Authority: JP
Inventors: Takao Kimura; 隆男木村; Tadashi Hazama; 挾間　規
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1985-05-15
Filing date: 1985-05-15
Publication date: 1986-11-18

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】〔発明の技術分野〕本発明は水検知用光ファイバセンサ、特にマイクロベン
ディングによる損失を利用した水検知用光ファイバセン
サに関する。

〔発明の技術的背景〕

従来、水検知用光ファイバセンサとしては、二本のコア
を有する光ファイバを用い、この光ファイバの一方の端
面に内側に向かって所定の角度を有する切込みを形成し
たものが知られている。このような光ファイバセンサば
、切込みのない他方の端面のコアの一方に光を入射し、
前記切込みを有する端面の二本のコア間で光を伝播させ
、切込みのない端面の他方のコアよりの出射光を検出す
ることにより、前記切込み端面における水の存在の可否
を測定するものである。すなわち、前記切込み端面に水
が存在しない場合、前記端面のコア間で光は減衰するこ
となく伝播するが、前記端面に水が存在する場合におい
ては、前記コア間において光が減衰するため、出射光強
度が弱くなるこ・とを利用し、水の検出を行うものであ
る。

前述のような水検知用光ファイバセンサにおいては・前
記切込み端面における水の存在の可否しか検知できない
、すなわち液面の検出などの高さ方向の水を検知するこ
とは可能であるが、水検知用光ファイバセンサの長さ方
向に存在する水は検出できないという欠点があった。さ
らに、二本のコアを有する光ファイバを製造することは
比較的困難であり、コストも高くなるという欠点もあっ
た。

〔発明の概要〕

本発明は上述の点に鑑みなされたものであり、光ファイ
バの長さ方向の水の検知が可能であるとともに、製造が
容易で、かつ安価な水検知用光ファイバセンサを提供す
ることを目的とする。

したがって、本発明による水検知用光ファイバセンサは
、光ファイバの外側に少なくとも二層の被覆を備え、前
記光ファイバ側に設けられ、た内側被覆層は、この内側
被覆層の外側に形成される外側被覆層より低いヤング率
を有するとともに、吸水性材料を含む樹脂組成物層であ
ることを特徴とするものである。

また、本発明による第二の水検知用光ファイバセンサは
、光ファイバの外側に少なくとも二層の被覆を備え、前
記光ファイバ側に設けられた内側被覆層は、この内側被
覆層の外側に形成される外側被覆層より低いヤング率を
有するとともに、吸水性材料を含む樹脂組成物層であり
、一方前記外側被覆層は水溶性材料を含む被覆層である
ことを特徴するものである。

本発明による水検知用光ファイバセンサによれば、ヤン
グ率の高い外側被覆層内側に吸水性の内側被覆層を設け
ているので、吸水により前記内側被覆層が膨潤したとき
、前記膨潤の応力は光ファイバに負荷されることになり
、光ファイバはマイクロベンディング損失を生じること
を利用して、水の検知を行うので、光ファイバの長さ方
向の水の存否を測定可能であるという利点がある。さら
に二本のコアを有する光ファイバを製造する必要がない
ので、コストも低減できる。

〔発明の詳細な説明〕

本発明による水検知用光ファイバセンサは、前述のよう
に光ファイバ外側に吸水性材料を含む内側被覆層と、前
記内側被覆層よりも高いヤング率を有する外側被覆層よ
りなるものである。

本発明に用いられる光ファイバは、基本的に限定される
ものではない、たとえば、石英コア／プラスチッククラ
ツド光ファイバ、石英系光ファイバなどの石英ガラスを
主成分とする光ファイバ、多成分ガラス系光ファイバな
どであることができる。このような光ファイバのうち、
プラスチッククラツド光ファイバにおいては、前記クラ
ンド層に内側被覆層を兼ねさせることができる。

前述の内側被覆層は、吸水性材料を含み、水を吸収する
ことによって膨潤する樹脂組成物被覆層であり、かつヤ
ング率が前記外側被覆層よりも低いものである。

前記樹脂組成物を構成する主要な樹脂成分としては、一
般に光ファイバの被覆材料として用いられる樹脂を有効
に用いることができる。たとえば、シリコーン、ナイロ
ン、エチレンビニルアセテート共重合体、ウレタンアク
リレート、エポキシアクリレート、ポリブタジェンアク
リレート、ポリエステルなどの一種以上を例として挙げ
ることができる。

前記樹脂成分に添加される吸水性材料は、水を吸収して
樹脂組成物を膨潤するようなものであれば、基本的にい
かなるものでもよい。たとえば、水を吸収し膨張する無
機化合物、たとえば硝酸ナトリウム、塩化カリウムなど
の無機塩類および無水トリメリット酸、無水ピロメリッ
ト酸などの酸無水物などの有機化合物、さらには吸水性
樹脂などの一種以上を例としてあげることができる。前
述の吸水性樹脂としては、たとえばポリビニルアルコー
ルなどの水溶性樹脂の部分架橋物、カルボキシメチルセ
ルロース、アクリル酸、メタクリル酸などおよびこれら
の誘導体の一種以上を上げることができる、前述の樹脂
成分に添加される吸水゛性材料は、好ましくは吸水性樹
脂であるのがよい。

基材となる樹脂成分と良好に、かつ均一に混合するから
である。

このような吸水性材料の添加量は、好ましくは５〜５０
重量％であるのがよい。吸水性材料が５重量％未満であ
ると、吸水効果が小さく、損失検出が困難になる虞があ
り、一方、５０重量％を超えると、樹脂年度が高くなっ
て被覆層を形成することが困難になるからである。

さらに、この内側被覆層のヤング率は、好ましくは５Ｋ
ｇ／ｌｌ１１２以下であるのがよい。ヤング率が５Ｋｇ
／ａｓ”より大きいと、マイクロベンディングによる光
損失が小さく検出が困難になる虞があるからである。

このような内側被覆層の外側に被覆される外側被覆層は
前記内側被覆層よりもヤング率が高い被覆である。この
ヤング率は好ましくは１０Ｋｇ／ｗ＋ｍ２以上であるの
がよい。１０Ｋｇ／＋ｇｎ２より低いと、内側被覆層の
膨張とともに膨らんで、充分なマイク、ロペンディング
損失を光ファイバに与えられない虞があるからである。

本発明による第二の発明にあっては、このような外側被
覆層として、水溶性材料を含む被覆層を用いている。

前記の外側被覆層は水の浸入により水溶性材料が溶解し
てピンホールを生じ、この外側被覆層の内側の吸水性の
内側被覆層に水が浸入するのを容易にする作用がある。

前述の水溶性材料の添加される被覆層本体を構成する物
質としては、前述の光ファイバの被覆材料として用いら
れる樹脂、すなわちシリコーン、ナイロン、エチレンビ
ニルアセテート共重合体、ウレタンアクリレート、エポ
キシアクリレート、ポリブタジェンアクリレート、ポリ
エステルなどの一種以上を用いることができる他、アル
ミニウム、錫、インジウムなどの金属であることができ
る。

このような水溶性材料は、水に溶解して前記被覆層にピ
ンホールを形成するようなものであればいかなるもので
もよい。たとえば−基材として樹脂を用いるときは、ポ
リビニルアルコール、ポリエチレングリコールなどの一
種以上を例として挙げることができる。また、被覆を構
成する材料が金属の場合は、たとえば結晶水を有するよ
うな無機化合物の一種以上、たとえば塩化ナトリウム、
硫酸カルシウム、硝酸カルシウムなどの一種以上を例と
して挙げることができる。

前述の水溶性材料を添加する被覆層本体を形成するもの
が、樹脂である場合には、水溶性材料も水溶性樹脂であ
るのが好ましい。水溶性材料が均一に混合されるからで
ある。

前述の水溶性材料は、好ましぐは１〜２０重量％添加さ
れる。水溶性材料の添加量が１重量％未満であると、充
分にピンホールを形成できないことになり、水溶性材料
を添加した意味がなくなり、一方２０重量％を超えると
、強度が低下するとともに、ヤング率が低くなりすぎる
虞を生じる。

一般に内側被覆層に含まれる吸水性樹脂はイオンが存在
すると吸水能力を低下させる性質があることから、前記
外側被覆層にＨａｓ　Ｍｇなどのイオンを選択的に吸収
可能な化合物、たとえばクラウンエーテルなどを添加で
きる。

このような本発明による水検知用光ファイバセンサによ
れば、外側被覆層を通過して吸水性材料を含む内側被覆
層に到達した水は、この内側被覆層に吸収されて膨張す
る。前記外側被覆層は高いヤング率を有するため、体積
膨張した内側被覆層は、光ファイバに応力を負荷する要
因となり、マイクロベンディングによる損失の増加を引
き起こす、また、たとえば、石英コア／プラスチックク
ラツド光ファイバのように、プラスチッククラツド光フ
ァイバにおいて、前記クラフトを内側被覆層としている
場合においては、前記マイクロベンディング損失に加え
て、コア／クラッド界面での散乱損失を生じる。

このように本発明による水検知用光ファイバセンサは、
マイクロベンディングによる損失を利用するものである
ため、被覆層は水が存在しない状態で損失が増加しない
程度の偏肉を持つ方がより効果的である。

実施例１第１図は本発明による一実施例の光ファイバセンサの断
面図であり、図中、１はＧｅＯ＊　ドープシリカコア、
シリカクラッドからなる外径１２５μｌの光ファイバ、
２は膜厚２２０μ腸の内側被覆層、３は膜厚１５０μ−
の外側被覆層を示している。

内側被覆層２は、紫外線硬化型のウレタンアクリレート
７０部、でんぷんにアクリル酸を共重合した吸水性樹脂
（三洋化成、サンウェッ）　ＬＭ−１０００）３０部よ
り構成されており、常温におけるヤング率は０．１５Ｋ
ｇ／ａｍ！である。

また、外側被覆層３は、紫外線硬化型のエポキシアクリ
レート９５部、ポリエチレングリコール（＃６００　”
）　５部から構成され、常温におけるヤング率は８０Ｋ
ｇ／＋ｗｍ”である。

前記のような内側被覆層２に用いた樹脂組成物シート（
膜厚２００μｍ）を水に漬けたときの浸水時間と吸水量
の関係を示すグラフを第２図とじて示す、この第２図よ
り明らかなように、前記内側被覆層２は極めて短時間で
大量の吸水が認められる。

この実施例の水検知用光ファイバセンサを水中に入れ、
０．８５μｍの損失を測定したところ、１時間後に１．
５　ｄＢ／Ｋｍの損失増加が認められた。このように実
施例１の水検知用光ファイバセンサを水に漬けたときの
断面図を第３図に示す。この第３図より明らかなように
、外側被覆層３には水溶性材料の溶解によって生じたピ
ンホール４が形成されており、内側被覆層２への浸水が
容易なようになっている。

また、この水検知用光ファイバセンサを３０℃−８０％
の雰囲気中に１０日間放置したところ、損失の変化は認
められなかった。

実施例２実施例１において、でんぷんにアクリル酸を共重合した
吸水性樹脂の代わりに、カルボキシルメチルセルロース
（ＣＭＣ）変性物を用いた。

得られた水検知用光ファイバセンサを実施例１ト同様に
水中での損失の経時的変化を測定したところ・１時間後
に０．８　ｄＢ／に＋＋の損失増加が認められた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明による水検知用光ファイバ
センサによれば、内側被覆層に吸水性材料を添加してい
るため、水検知用光ファイバセンサの長手方向の水が短
時間に検出可能であるという利点がある。したがって、
光ファイバケーブルの監視保守用に該ファイバセンサを
使用し、損失を常時監視することにより、ケーブルの浸
水および断線監視が可能になり、光ファイバケーブルの
信頼性が向上するという利点がある。また、従来技術の
光ファイバケーブル内に乾燥空気を封入してガス圧を監
視するケーブル保守方法に代わる方法として、保守稼働
が著しく省力化されることによる効果は大なるものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による水検知用光ファイバセンサの一実
施例の断面図、第２図は前記実施例に水が浸入した時の
断面図、第３図は実施例１における内側被覆層の吸水量
と時間の関係を示すグラフである。１　・・・光ファイバ、２　・・・内側被覆層、３　・
・・外側被覆層、４　・・・ピンホール。出願人代理人　　雨　宮　　正　季第２図時間（分）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光ファイバの外側に少なくとも二層の被覆を備え
、前記光ファイバ側に設けられた内側被覆層は、この内
側被覆層の外側に形成される外側被覆層より低いヤング
率を有するとともに、吸水性材料を含む樹脂組成物層で
あることを特徴とする水検知用光ファイバセンサ。
（２）光ファイバの外側に少なくとも二層の被覆を備え
、前記光ファイバ側に設けられた内側被覆層は、この内
側被覆層の外側に形成される外側被覆層より低いヤング
率を有するとともに、吸水性材料を含む樹脂組成物層で
あり、一方前記外側被覆層は水溶性材料を含む被覆層で
あることを特徴する水検知用光ファイバセンサ。