JPS625605Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はひずみ検出器に関する。

従来ひずみを検出するセンサーとして、抵抗線
ひずみゲージや半導体ひずみゲージ等があつたが
いずれも電気的信号処理を行うもののためノイズ
に対して弱い面があつた。

また光信号を出力とするセンサーでは、センサ
ーの出力信号として光の強度でプロセス量を測定
しなくてはならず、伝送距離の大小による損失の
違いを補正しなくてはならなかつた。

本考案の目的は、光を利用して物理量によるひ
ずみを測定する装置にあつて、光の伝送距離の大
小によつては測定の影響を受けないひずみ検出器
の提供にある。

さらに本考案の目的は、光を利用した測定精度
の高いひずみ検出器の提供にある。

本考案ではこの目的を達成するため、周期的構
造を有する光導波路に物理量に比例したひずみを
加えることにより行う。

以下本考案を一実施例について図を参照して説
明する。

第１図は一実施例の構成図であつて、１は物理
量例えば長手方向への応力によつて変動し伸縮す
る基台である。２は光源で光フアイバ５を介して
光導波管３へ光を供給する。この光導波管３から
の光はスペクトル測定装置４によつて光フアイバ
６を介して受けられる。

光導波管３はその一部分に周期的構造を有する
部分を持つ。この周期的構造とは周期Ａの波動的
繰返し部分を有することである。第２図にその構
造を示す。そしてこの周期的構造によれば 入ｐ＝２Ａ／（ｍ−１／２） …(1)式 （ｍ：整数、入ｐ：光導波路内波長） で表わされる式を満す波長の光のみ光導波路の他
端より出力されるが他の波長は出力されない。す
なわち第２図示すごとく周期がＡの周期的構造を
有するため(1)式をみたす波長の光のみが出力され
る。そしてこの光導波管３は基台１に配設されて
いる。

いま光導波管３への光のスペクトルを例えば光
導波路内波長で４Ａ付近に適当なスペクトルの広
がりを持ち、4/3Ａより短かい波長を含まない様
に光源２を選択すれば、光源４より発射された光
のうち(1)式を満足する波長でｍ＝１に相当する波
長の光だけが単色光としてスペクトル測定装置４
に導びかれる。

そしてこのような状態で基台１の長手方向で物
理量例えば応力等の力を受ければ、配設された光
導波路３も応力によつて伸縮する。このときの伸
縮量をεとすれば周期的構造の周期Ａは（１＋
ε）倍となる。したがつてスペクトル測定装置４
はこの（１＋ε）倍となつた波長より、応力の強
さを測定することができる。

この物理量は基台長手方向のひずみであればよ
く応力の強さ、温度による伸び、圧力印加による
伸び等によるひずみの測定が可能となる。

第３図は本考案で用いるスペクトル測定装置の
一実施例である。１１は入力光をその波長により
透過反射するハーフミラー、１２は反射ミラーで
あり、それぞれ入光する光を検出する分光感度特
性の異なる光検出器１３，１４が設けられる。そ
して光検出器１３，１４の出力は演算増幅器１
５，１６で増幅され除算器１７で両者の出力を除
算して出力する。したがつて光フアイバ６からの
光はハーフミラー１１、ミラー１２を透過・反射
して演算増幅器１５，１６で増幅された後、除算
器１７で除算される。この除算器１７の出力はい
わば基準波長に対する予定波長の変動の割合を求
めるものであり、この割合の変化によつて基台１
へのひずみの程度を測定する。

第４図はフオトダイオード等の光検出器１３，
１４の分光特性を曲線４１，４２でそれぞれ表わ
す説明図である。

このように波長による割合を出しているので、
光源の強度の変化、伝送路の長短、経年変化によ
る損失の変化を受けない。

以上の実施例において光フアイバーを介して光
の送受を行つたが直接光導波路と送受してもよ
い。また光導波路は１つに限らず、同一基台上に
複数設けてもよい。この場合配置の方向を変えれ
ば各方向のひずみを測定することができる。また
光導波路を複数個多層構造で作ることもできる。

以上のように本考案によれば、肉厚が周期的に
変化し一定の波長の光のみを通過させる周期的構
造を有する光導波路に光を入力し、光導波路のひ
ずみによる光のスペクトル分布を計測しているの
で物理量に比例したひずみを測定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例のブロツク図、第２
図は光導波路を説明する説明図、第３図はスペク
トル測定装置の一実施例の回路構成図、第４図は
第３図の光検出器の分光感度特性を説明する説明
図である。 １……基台、２……光源、３……光導波路、４
……スペクトル測定装置、５，６……光フアイ
バ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 物理上の変動によつて伸縮する基台と、この
   基台上に配設されかつ少なくとも一部分に肉厚
   が周期的に変化し、一定の波長の光のみを通過
   させる光学的な周期的構造を有する光導波路
   と、この光導波路の一端に光を供給する手段お
   よび前記光導波路の他端より出力する光のスペ
   クトル分布を計測する手段とを備えることを特
   徴とするひずみ検出器。 (2) 物理量が温度で温度を測定することを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第１項記載のひず
   み検出器。 (3) 複数の光導波路を設けた実用新案登録請求の
   範囲第１項記載のひずみ検出器。 (4) 分光感度特性の異なる複数の光センサーで光
   のスペクトルを計測する装置を構成する実用新
   案登録請求の範囲第１項記載のひずみ検出器。