JP2000258135A - 光ファイバセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 観測対象物から変位力が与えられる移動部の
変位を、一対の光ファイバ固定部間に張設された光ファ
イバの側方への引張力として作用させ、この光ファイバ
に生じさせた伸び歪みをブリルアン散乱光の観測により
検出するタイプの光ファイバセンサにあっては、歪み測
定精度を向上して、前記移動部の変位が微小であっても
検出を可能とする技術の開発が求められていた。 【解決手段】 光ファイバ固定部５９間に張設された光
ファイバ５５に、外部からの変位力の作用によって変位
する移動部６０を連結する連結具６３ａ、６３ｂの途中
に、前記移動部６０の変位量を増幅して、前記光ファイ
バ固定部５９間の光ファイバ５５に伝達する変位量増幅
部６４が介在配置されている光ファイバセンサを提供す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、観測対象物の変位
を観測する光ファイバセンサに係り、特に、光ファイバ
のブリルアン散乱光の観測によって光ファイバ長手方向
の歪み発生を検知することを利用した光ファイバセンサ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、河川堤防や砂防用堤体等の堤体
の崩壊や決壊、地盤斜面の崩壊等の災害を回避するため
に、その前兆現象を把握するための手段として光ファイ
バセンサの活用が注目されている。この光ファイバセン
サとしては、光ファイバの長手方向の歪み量の連続的な
分布を高精度に観測する方法として、非線形現象の一つ
であるブリルアン散乱光の周波数シフト量が光ファイバ
の歪みに依存することを利用した手法が開発されてい
る。すなわち、歪みが与えられた光ファイバに試験光を
入射した時に生じる後方散乱光の一つであるブリルアン
散乱光の波長は、光ファイバに入射した試験光の波長か
らずれており、この周波数シフト量から、光ファイバの
歪み量を把握することができる。また、試験光の入射
後、ブリルアン散乱光が受光、観測されるまでの時間に
より、光ファイバの歪み発生位置の概略を把握すること
ができる。例えば、堤体監視用の光ファイバセンサで
は、堤体等の崩壊や決壊等の予兆現象として法尻部に生
じる歪み（動き）を、この法尻部に一体変位するように
設けたブイから、光ファイバに作用させ、光ファイバに
歪みを印加する。そして、光パルス試験器から試験光を
光ファイバに入射し、その戻り光（後方散乱光）を観測
する。崩壊や決壊等の予兆現象として堤体等に生じる歪
みは、他の部位に先行して法尻部に生じることが一般的
であるので、この法尻部に生じた歪みを検出すること
で、堤体の崩壊、決壊等の危険を事前に察知できる。前
記光ファイバセンサは、堤体や地盤斜面の崩壊危険回避
等に止まらず、平坦地の地盤の変位検出、建物や橋梁等
の大型構造物の変形検出等、幅広く適用することができ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような光ファイバセンサでは、観測対象物の変位を光フ
ァイバ長手方向の歪みに変換するための技術が問題とな
る。すなわち、例えば、堤体法尻部や地盤、構造物等の
変位量や変形量は、ブリルアン散乱光を生じ得る光ファ
イバの歪み量に比べてかなり小さい場合があるため、微
小な変位や変形を検出できないといった問題がある。前
述の構成の光ファイバセンサの一般的な歪み測定精度
は、±０．０２％であるから、例えば、２ｍの光ファイ
バの長手方向に０．０２％の歪み（伸び歪み）を与える
には、この光ファイバの長手方向中央部に、当該光ファ
イバの長手方向に対する垂直方向へ２０ｍｍ程度の変位
を与える必要がある。これでは、歪み測定誤差を越える
ような大きな変位でなければ、堤体法尻部や地盤の微小
な変位の観測が困難であり、堤体法尻部の崩壊予兆現象
等を捉えることが不十分になる懸念がある。観測対象物
の変位量が１０ｍｍ程度では、歪み測定誤差範囲内であ
るため、堤体法尻部や地盤の変位が観測されないといっ
た状況が生じる。このため、特に、堤体の崩壊等の危険
回避では、より早期に、崩壊の前兆現象を把握する必要
があるから、歪み測定精度の向上が求められる。なお、
光パルス試験器（いわゆるＢＯＴＤＲ）によるブリルア
ン散乱光の読み取り最小分解能は、０．００１％であ
り、前記歪み測定誤差では、光パルス試験器の読み取り
最小分解能を活かすことができず、無駄になっていたと
いう問題もある。

【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、移動部の変位を変位量増幅部によって増幅するこ
とで、歪み測定精度を向上できる光ファイバセンサを提
供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバセン
サは、前記課題を解決するため、光ファイバの長手方向
に互いに離間させて配設されて、それぞれ前記光ファイ
バを固定する一対の光ファイバ固定部と、この光ファイ
バ固定部間の光ファイバに連結具を介して連結され、外
部からの変位力の作用によって変位する移動部と、前記
光ファイバ固定部間の光ファイバから前記移動部の間に
介在配置され、前記移動部の変位量を増幅して、前記光
ファイバ固定部間の光ファイバに伝達する変位量増幅部
とを備えることを特徴とする。この発明によれば、移動
部の変位を、変位量増幅部によって増幅して、光ファイ
バ固定部間の光ファイバに伝達するので、光ファイバ固
定部間の光ファイバの連結部と連結されている部分を、
移動部よりも大きい変位量を以って変位させることによ
って、光ファイバを湾曲させることができ、長手方向の
歪みを与える。これにより、歪み測定精度を向上でき
る。光パルス試験器から試験光を入射してブリルアン散
乱光を観測すると、光ファイバの伸び歪みを検出でき
る。その結果、移動部の変位を確実に検出できる。光フ
ァイバ固定部間の光ファイバに確実に歪みを印加するた
めには、光ファイバに対する移動部（連結具）の連結位
置を、光ファイバ固定部間の光ファイバの長手方向中央
部とすることが、より好ましい。なお、移動部の変位
は、光ファイバ固定部間の光ファイバに対して離間する
方向、接近する方向のいずれも含まれる。いずれの変位
方向であっても、変位量増幅部によって移動部の変位量
が増幅して、光ファイバ固定部間の光ファイバに伝達さ
れて光ファイバを湾曲させるため、歪み測定精度を向上
できる。変位量増幅部としては、各種構成が採用可能で
ある。

【０００６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の光
ファイバセンサにおいて、前記変位量増幅部は、前記移
動部に前記連結具として連結された線状体が外周部に巻
き出し可能に巻き掛けられた受圧プーリと、この受圧プ
ーリの回転に伴って従動回転することで、前記光ファイ
バ固定部間の光ファイバに連結具として連結された別の
線状体を前記受圧プーリよりも大きい周速度を以って外
周部に巻き取る増幅プーリとを備えることを特徴とす
る。この発明によれば、移動部が、光ファイバ固定部間
の光ファイバから離間する方向へ変位すると、この移動
部に連結されている線状体が受圧プーリから巻き出され
て受圧プーリが回転し、この受圧プーリの回転に伴って
増幅プーリが従動回転して、光ファイバ固定部間の光フ
ァイバに連結されている線状体を巻き取る。増幅プーリ
は、受圧プーリよりも大きい周速度を以って従動回転し
て線状体を巻き取るから、結果的に、光ファイバ固定部
間の光ファイバから移動部までの離間距離は縮小し、移
動部の変位量が増幅されて、光ファイバ固定部間の光フ
ァイバに伝達される。両プーリ間の周速度の差が大きい
程、移動部から光ファイバへの変位力を大きく増幅でき
る。したがって、この発明では、両プーリ間の周速度の
差を調整するだけで、増幅率を簡単に調整することがで
きる。

【０００７】請求項２記載の発明は、動滑車等の機構を
含むものであるが、請求項３記載の発明は、前記受圧プ
ーリおよび前記増幅プーリが、それぞれ、前記光ファイ
バ固定部に対して変位しない同一の軸を以って一体回転
自在に連結され、しかも、前記受圧プーリと前記増幅プ
ーリとの間で線状体の巻き掛け方向が互いに逆になって
いることを特徴としており、構造が単純であり、コンパ
クト化、低コスト化が容易になっている。この構成の変
位量増幅部では、受圧プーリに対して大きい周速度を以
て従動回転する増幅プーリとは、受圧プーリよりも径の
大きい従動プーリである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明の光ファイバセンサの
１実施の形態を、図１から図５を参照して説明する。こ
の実施の形態では、河川堤防への適用例を説明する。図
１において、符号５１は堤体（河川堤防）、５２は河
川、５３は光ファイバセンサである。光ファイバセンサ
５３は、堤体５１長手方向に沿って延在配置された長尺
の光ファイバである光ケーブル５５と、この光ケーブル
５５の長手方向に連続的に設けられた複数のセンシング
部５６とを備えて構成されている。図１においては、セ
ンシング部５６は、光ケーブル５５の長手方向に沿って
互いに当接させて隙間無く連続的に配設されているが、
必要箇所にのみ配設することも可能である。前記光ケー
ブル５５に収納されている光ファイバ（主として、光フ
ァイバ心線）には、光パルス試験器５７が接続され、こ
の光パルス試験器５７から試験光を入射可能になってい
る。

【０００９】図６に示すように、光ケーブル５５は、Ｐ
ＶＣ（ポリ塩化ビニル）等の樹脂製の外被５５ａ内に単
心の光ファイバ心線５５ｂを収納し、さらに、外被５５
ａと光ファイバ心線５５ｂとの間に抗張力体５５ｃ（ケ
ブラ）を収納した構造になっている。ここで、光ケーブ
ル５５は、通常の屋外布設用の光ケーブルにて一般的で
あるテンションメンバ（金属ワイヤ等から形成される）
を有するものでは無く、繊維状の抗張力体５５ｃのみに
張力負担を頼るものであり、一般的屋外布設用の光ケー
ブルに比べて伸び歪みが印加されやすくなっている。外
被５５ｂとしては優れた防水性並びに耐久性を有するも
のを適用する。なお、光ケーブル５５としては、前述の
構成に限定されず、伸び歪みが印加されやすい構成であ
れば、各種構成の採用が可能である。

【００１０】図２および図３はセンシング部５６を示す
図であり、図２は平面図、図３は側断面図である。図２
および図３に示すように、前記センシング部５６は、堤
体５１上部に固定される固定フレーム５８と、一定の離
間距離を以て光ケーブル５５の長手方向の互いに離間し
た２カ所を把持固定する光ファイバ把持部品である一対
の光ファイバ固定部５９と、この光ファイバ固定部５９
間の光ケーブル５５に連結され、かつ、その下部が前記
法尻部５４またはその近傍の堤体５１に一体移動可能に
固定された移動部６０と、光ファイバ固定部５９間の光
ケーブル５５から前記移動部６０までの間に介在配置さ
れた変位量増幅部６４と、光ケーブル５５や光ファイバ
固定部５９を外側から覆うケーブルダクト６１とを備え
る。前記ケーブルダクト６１は、固定部品６１ａによっ
て固定フレーム５８に固定され、光ケーブル５５の全長
を覆うように設けられている。一対の光ファイバ固定部
５９は、固定フレーム５８に固定することで、一定の離
間距離が確保されている。なお、固定フレーム５８は、
必要に応じて設置されるものであり、堤体５１上部にて
長手方向に沿って構築される、例えばコンクリートトラ
フ等の堤体構造物を固定フレームとして、光ファイバ固
定部５９やケーブルダクト６１等を取り付けるようにし
ても良い。

【００１１】前記移動部６０に連結具として連結された
ワイヤである線状体６３ａの、光ケーブル５５に向けて
上方へ向けられた端部は、変位量増幅部６４の受圧プー
リ６４ａに巻き掛けられている。一方、一対の光ファイ
バ固定部５９間の光ケーブル５５の長手方向中央部に
は、連結金具６２を介して、連結具として線状体６３ｂ
（ワイヤ等）が取り付けられている。この線状体６３ｂ
の法尻部５４へ向けて引き落とされた下端は、前記変位
量増幅部６４の増幅プーリ６４ｂに巻き出し可能に巻き
掛けられている。

【００１２】図２および図５に示すように、前記変位量
増幅部６４は、図示しない固定部品によって固定フレー
ム５８に固定された筐体６４ｃ内に、前記受圧プーリ６
４ａと増幅プーリ６４ｂとを収納した構造になってい
る。受圧プーリ６４ａおよび増幅プーリ６４ｂは、筐体
６４ｃ内の定位置に支持された同一の軸６４ｄを以って
一体回転自在に連結されている。但し、増幅プーリ６４
ｂは、受圧プーリ６４ａよりも径が大きい（例えば２〜
３倍程度）ので、これらプーリ６４ａ、６４ｂの回転時
には、増幅プーリ６４ｂの線状体６３ｂが巻き掛けられ
ている外周部の周速度が受圧プーリ６４ａ外周部の周速
度よりも大きい。また、受圧プーリ６４ａと増幅プーリ
６４ｂとで、外周部への線状体６３ａ、６３ｂの巻き掛
け方向は逆になっている。移動部６０が変位して、線状
体６３ａに引張力が作用すると、受圧プーリ６４ａに巻
き掛けられた線状体６３ａに予め確保されている巻き出
し余長が巻き出されることで、受圧プーリ６４ａが図２
中矢印Ａ方向に回転するとともに、これと一体回転する
増幅プーリ６４ｂによって線状体６３ｂが巻き取られ
る。図２、図５中、符号６４ｅ、６４ｆは、線状体６３
ａ、６３ｂをガイドするガイド部材である。

【００１３】前記線状体６３ｂは、ケーブルダクト６１
に開口した図示しないワイヤ穴に挿通している。連結金
具６２および線状体６３ａ、６３ｂは、光ケーブル５５
に移動部６０を連結するための連結具である。また、線
状体６３ａ、６３ｂは、光ケーブル５５に伸び歪みを与
えない程度の張力を以て緊張させておく。この線状体６
３ａ、６３ｂ緊張状態は、プーリ６４ａ、６４ｂへの巻
き掛け長の調整によって容易に得られる。一対の光ファ
イバ固定部５９間の光ケーブル５５も、弛みを生じず、
かつ、移動部６０の変位検出に影響する程度の伸び歪み
が与えられない範囲の張力を以って張設しておくこと
が、検出精度の向上の面でより好ましい。

【００１４】図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すよう
に、移動部６０は、全体としてプレート状であり、下面
に突設された多数の固定突起６０ａを法尻部５４の土砂
に食い込ませることで、法尻部５４あるいは法尻部５４
に位置する法面５１ａ近傍の土砂と一体的に変位するよ
うになっている。

【００１５】図１に示すように、線状体６３ａ、６３ｂ
を介して光ケーブル５５に連結する移動部６０の数は、
一つに限定されず、複数であっても良い。また、センシ
ング部５６では、線状体６３ａ、６３ｂの長さや、線状
体６３ａへの移動部６０の取り付け位置等を調整するだ
けで、堤体１の目的位置に移動部６０を簡便に設置する
ことができる。また、移動部６０の設置に際しては、光
ケーブル５５と移動部６０との間を、線状体６３ａ、６
３ｂによって連結する構成であれば、法尻部５４やその
近傍に設けられた各種障害物を回避することも容易であ
る。法尻部５４やその近傍は、住宅等が近接されている
ことが多く、堤体５１上部に比べて障害物が多く存在す
ることが一般的であるので、光ケーブル５５を堤体５１
上部に延在配設し、移動部６０のみを法尻部５４に設置
することは、光ファイバセンサ５３の施工上有利であ
る。

【００１６】河川５２からの浸透水が極度に多くなった
り、増水した河川５２から堤体５１へ作用する水圧が極
度に高まったりすると、法尻部５４に集中的に浸透水圧
Ｂが作用する傾向があるため、堤体５１の他の部位に先
行して法尻部５４に法面５１ａ側へ膨出する歪みが生じ
ることが知られている。堤体１の崩壊、決壊の予兆現象
である法尻部５４の歪みは、主として法面５１ａ外側へ
の膨出として現れ、それに伴って法面５１ａやその近傍
の土砂が移動し、これに固定されている移動部６０が一
体的に変位する。一方、法尻部５４よりも上部の安定な
堤体５１に配設されている光ケーブル５５は変位しな
い。したがって、移動部６０の変位は光ケーブル５５か
らの離間であり、線状体６３ａ、６３ｂ並びに変位量増
幅部６４を介して、一対の光ファイバ固定部５９間の光
ケーブル５５に引張力を作用させることとなり、これに
より、光ケーブル５５に伸び歪みが印加される。ここ
で、光ケーブル５５の光ファイバに、光パルス試験器５
７から試験光を入射してブリルアン散乱光を検出する
と、光ケーブル５５の伸び歪みが検出され、これによ
り、法尻部５４自体の変位や法尻部５４に位置する法面
５１ａ歪みを検出でき、堤体５１の崩壊、決壊の危険を
察知することができる。なお、光ケーブル５５の光ファ
イバへの試験光の入射からブリルアン散乱光の受光まで
の経過時間によって、光ケーブル５５の伸び歪みを生じ
た箇所をセンシング部５６単位で特定できるので、これ
により、法尻部５４の歪みの生じた箇所を特定できる。

【００１７】前記変位量増幅部６４は、移動部６０の変
位量を増幅して、前記光ファイバ固定部５９間の光ケー
ブル５５に伝達するようになっているから、この光ファ
イバセンサ５３の歪み測定精度を向上できる。具体的に
は、光ケーブル５５から離間する方向へ移動部６０が変
位すると、予め、受圧プーリ６４ａに確保しておいた線
状体６３ａの巻き出し余長が巻き出されて受圧プーリ６
４ａが回転し、この受圧プーリ６４ａの回転に伴って増
幅プーリ６４ｂが一体的に従動回転することで、線状体
６３ｂを巻き取って光ケーブル５５を側方へ引っ張り、
伸び歪みを印加する。但し、増幅プーリ６４ｂの外周部
の周速度は受圧プーリ６４ａよりも大きいため、受圧プ
ーリ６４ａからの線状体６３ａの巻き出し量に比べて、
増幅プーリ６４ｂによる線状体６３ｂの巻き取り量の方
が多く、その結果、線状体６３ｂからの引張力による光
ケーブル５５の変位量は、移動体６０の変位量よりも大
きくなる。これにより、移動部６０の変位量が、変位量
増幅部６４によって増幅されて光ケーブル５５に伝達さ
れ、伸び歪みの形成により有効に機能する。

【００１８】例えば、受圧プーリ６４ａの線状体６３ａ
が巻き掛けられる外周部径に対する、増幅プーリ６４ｂ
の線状体６３ｂが巻き掛けられる外周部径（これをプー
リ比とする）が２倍であると、光ファイバ固定部５９間
の光ケーブル５５の長手方向中央部に、移動部６０の変
位量の２倍の変位量が与えられることとなる。したがっ
て、プーリ６４ａ、６４ｂ間のプーリ比が十分に大きけ
れば、移動部６０の変位量が微小であっても、光ファイ
バ固定部５９間の光ケーブル５５に十分な伸び歪みを与
えることができ、その結果、歪み測定精度を向上でき
る。プーリ６４ａ、６４ｂの線状体６３ａ、６３ｂが巻
き掛けられる外周部径を調整して、プーリ比を変更する
だけで、歪み測定精度を向上できる。理論的には、プー
リ比がｎ倍であると、従来±０．０２％である歪み測定
精度（誤差）をｎ分の１にすることができる（例えば、
プーリ比２倍であると歪み測定精度（誤差）が２分の
１）。

【００１９】前述の結果、本発明に係る光ファイバセン
サ５３によれば、優れた歪み測定精度が得られるため、
光パルス試験器５７の一般的な読み取り分解能である
０．００１％（誤差）を十分に活かすことができ、移動
部６０の微小な変位を検出することができる。光パルス
試験器５７の読み取り分解能である０．００１％（誤
差）は、光ファイバ固定部５９間に２ｍ確保した光ケー
ブル５５の伸び歪みに換算すると０．０１ｍｍであり、
この値は、光ケーブルに対して変位量増幅部６４を介さ
ずにワイヤで直結された移動部の変位量４．４７ｍｍに
相当する。本発明に係る光ファイバセンサ５３では、移
動部６０の変位量を変位量増幅部６４によって増幅して
光ケーブル５５に作用させるので、移動部６０の変位量
が数ｍｍであっても、光パルス試験器５７の読み取り分
解能を越える伸び歪みを光ケーブル５５に与えることが
でき、移動部６０の微小な変位をも正確に検出できるの
である。

【００２０】ところで、ブリルアン散乱光の入射光に対
する周波数のシフト量は、光ケーブル５５内の光ファイ
バが無歪みの場合でも、約１ＭＨｚ／℃程度の温度依存
性を有するため、数十℃にわたる大きい温度変化が生じ
る場合には計測データを補正する必要がある。光ケーブ
ル５５は、布設場所の状況や環境により、例えば日照や
火山地帯の地熱等により、常温よりも数十℃、あるいは
それ以上高い温度に加熱される可能性があるから、より
精度の高い監視を行うにはブリルアン散乱光の計測デー
タの温度補正が不可欠である。このことを考慮して、例
えば、光ケーブル５５に、伸び歪みが印加される光ファ
イバとは別に、温度補正用の光ファイバを並設し（例え
ば、図６の光ケーブル５５の外側に付設する）、この温
度補正用の光ファイバへの入射光のラマン散乱光の後方
散乱光を光パルス試験器にて受光観測したデータから、
ブリルアン散乱光の計測データを補正する手法が採用さ
れる。温度補正用の光ファイバとしては、ＳＭ形光ファ
イバが一般的である。温度補正用光ファイバへの光の入
射により観測されるラマン散乱光の後方散乱光は、当該
温度補正用光ファイバの温度により強度が変化するか
ら、観測されるラマン散乱光の後方散乱光の強度は、光
ファイバの部分的な温度の違いに対応して異なることと
なる。そして、観測波形（ストークス光と反ストークス
光のＯＴＤＲ波形）の散乱光強度から両者の強度比を取
り、所定の理論式から温度を求める。なお、温度補正用
の光ファイバは、無歪み状態を維持する必要があるた
め、例えば、光ケーブル５５の途中の適宜箇所に設置し
た成端箱内等に、この温度補正用光ファイバの余長を確
保しておき、光ケーブル５５に伸び歪みが与えられたと
きには、ブリルアン散乱光検出用の光ファイバには伸び
歪みが与えられる一方、温度補正用光ファイバは前記余
長が光ケーブル５５に引き込まれることで無歪み状態が
維持される構成等が採用可能である。

【００２１】この光ファイバセンサ５３によれば、ブリ
ルアン散乱光の観測によって、法尻部５４の微小な歪み
発生をも精度良く検出できるため、この検出箇所の堤体
５１の崩壊の危険を早期に察知することができ、付近住
民の避難等に役立てることができる。また、この光ファ
イバセンサ５３では、堤体５１の長手方向に沿って光ケ
ーブル５５を延在配設し、この光ケーブル５５に沿って
センシング部５６を連設するだけで、長大な堤体５１の
広範囲に亘って設置でき、これにより広範囲に亘って法
尻部５４の歪みを監視できるので、水位計やＩＴＶ等の
高価な設備を多数設置する場合に比べて、大幅な低コス
ト化が可能である。しかも、法尻部５４の歪みを直接的
に検出することから、堤体５１の崩壊の危険性を確実に
把握できるといった利点がある。さらに、この光ファイ
バセンサ５３は、光パルス試験器５７以外には、電気的
作動部が無く、落雷等による誘導電流の影響を受ける心
配が無いため、光パルス試験器５７やその付属の計器等
のみ、誘導電流の影響を受けないように保護しておけ
ば、落雷の可能性の大きい山間部等に設置しても、堤体
５１の監視性能を損なうことは無く、設置場所の自由度
が大幅に向上する。

【００２２】また、光ファイバ選択装置（心線選択装
置）によって、光パルス試験器５７に対して、複数本の
光ケーブル５５の光ファイバの接続を切り替えつつ、各
光ケーブル５５について試験光を入射する試験を実施す
るようにすれば、１台の光パルス試験器５７によって複
数本の光ケーブル５５について歪みの発生を監視できる
ので、監視の効率を大幅に向上できる。光ファイバ選択
装置による光ファイバの切替接続や、試験は、いずれも
瞬時になされるため、実質的に、１台の光パルス試験器
５７によって、複数本の光ケーブル５５を同時に監視す
ることができる。このため、例えば、同じ地域を流れる
複数本の河川５２の河川堤防を同時に監視する等の監視
方法も可能である。

【００２３】この光ファイバセンサ５３は、河川堤防の
みならず、例えば、湖沼の堤防や、山間部等に設置され
る砂防用堤体等、各種堤体、傾斜地や崖の崩壊検知用、
平坦地を含む各種地盤の変位検出用等にも利用できる。
さらに、高層ビルや長大橋等の大型建造物の歪み検出等
にも利用できる。さらに加えて、侵入者を検出する防犯
用センサ等の、接触検知形センサとしての用途も有る。
接触検知形センサとして利用する場合などでは、例え
ば、変位量増幅部等に、移動部の変位検出時に、光ファ
イバに伸び歪みを与えている引張力が解消されないよう
にする戻り防止機構を組み込むことが効果的である。

【００２４】なお、光パルス試験器５７から光ケーブル
５５に試験光を入射した時に、フレネル反射光が検出さ
れたならば、光ケーブル５５の破断を検出している。試
験光の入射からフレネル反射光の受光までの経過時間に
よって光ケーブル５５の破断点の位置を概略特定できる
ので、例えば工事等によって誤って切断された光ケーブ
ル５５の切断箇所を容易に発見でき、補修作業時間等を
短縮できる。また、光ケーブル５５は、途中で、光コネ
クタ等による接続箇所を有していても良く、この場合に
は、接続箇所の破損等をフレネル反射光の観測によって
検出することで、故障個所の特定が可能である。このよ
うに、この光ファイバセンサ５３によれば、随時、光パ
ルス試験器５７による試験を行うことで、光伝送系に係
る故障の監視をも行うことができる。

【００２５】センシング部５６は、線状体６３ａ、６３
ｂや移動部６０等を含めて全体が法面５１ａ近傍に埋設
されているので、人や動物等が誤って線状体６３ａ、６
３ｂに接触して、誤作動する可能性は少ない。例えば、
人や動物等が法面５１ａを掘削して線状体６３ａ、６３
ｂに接触したり、水圧等が作用していない時に生じた法
尻部５４の崩落等によって、誤って光ケーブル５５に伸
び歪みが印加された時には、一対の光ファイバ固定部５
９間の光ケーブル５５の伸び歪みを解消することで、簡
単に復旧することができる。この場合も、試験光の入射
からブリルアン散乱光の受光までの経過時間から、誤作
動箇所を簡単に特定することができる。なお、線状体６
３ａ、６３ｂや移動部６０にカバーを取り付ける等の簡
単な対策によって、前記誤作動は簡単に防止できる。ま
た、変位量増幅部６４は、筐体６４ｃ内に収納されてい
る構造であるため、強固に構成することができる。

【００２６】なお、本発明は、前記実施形態に限定され
ず、例えば、光ファイバセンサ部の構造等は適宜変更可
能であることは言うまでもない。また、堤体長手方向に
沿って延在配設される光ファイバとしては、光ケーブル
に限定されず、例えば、光コード等も採用可能である。
光ケーブルの場合でも、光ファイバセンサ部にて伸び歪
みが印加される部分のみ、変形しやすい光コード等を採
用することも可能である。変位量増幅部としては、前記
実施の形態に限定されず、例えば、移動部の移動を検知
すると同時に、電動モータ等の駆動源の駆動力により、
光ファイバ側の線状体を巻き取る構成等、各種構成が採
用可能である。但し、前記実施の形態のように、駆動源
が不要な機構によって、変位量を増幅可能な構成である
ことが、製造コスト面、維持コスト面で有利である。実
施の形態記載の光ファイバセンサ５３では、光ケーブル
５５の延在配設位置は、法尻部５４から離間され、法尻
部５４の歪みの影響を受けない位置であれば、堤体５１
上部に限定されず、堤体５１から離間させた地盤上であ
っても良い。但し、堤体５１の上部に延在配設した場合
には、光ケーブル５５やこれを固定する光ファイバ固定
部５９を設置するための面積を、堤体５１以外に確保す
る必要が無く、用地取得の面で優れている。

【００２７】

【発明の効果】本発明の光ファイバセンサによれば、移
動部の変位量を変位量増幅部によって増幅して、光ファ
イバ固定部間の光ファイバに作用させて、伸び歪みを与
えるようになっているので、歪み測定精度を向上でき、
移動部の僅かな変位でも精度良く検出することができ、
様々な用途に利用できるといった優れた効果を奏する。

【００２８】請求項２記載の発明によれば、光ファイバ
固定部間の光ファイバから離間する方向へ変位する移動
部に連結されている線状体が受圧プーリから巻き出され
る力によって、増幅プーリが受圧プーリよりも大きい周
速度を以って、光ファイバ固定部間の光ファイバに連結
されている線状体を巻き取ることで、移動部の変位量を
増幅して光ファイバに伝達し、光ファイバに、より大き
い伸び歪みを与えるようになっているので、歪み測定精
度を簡単に向上できる。受圧プーリと増幅プーリとの間
の周速度の差を調整するだけで、移動部から光ファイバ
へ伝達する変位量を容易に調整できるといった優れた効
果を奏する。また、請求項３記載の発明は、前記受圧プ
ーリおよび前記増幅プーリが、それぞれ、前記光ファイ
バ固定部に対して変位しない同一の軸を以って一体回転
自在に連結され、しかも、線状体の巻き掛け方向が互い
に逆になっている簡単な構成であるので、コンパクト
化、低コスト化が容易であるといった優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１実施の形態の光ファイバセンサの
全体を示す斜視図である。

【図２】 図１の光ファイバセンサのセンシング部を示
す平面図である。

【図３】 図１のセンシング部を示す側断面図である。

【図４】 図１のセンシング部の移動部を示す図であっ
て、（ａ）は下面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図
である。

【図５】 図１のセンシング部に設けられる変位量増幅
部を示す正断面図である。

【図６】 図１の光ファイバセンサを構成する光ケーブ
ルの構造例を示す断面図である。

【符号の説明】

５３…光ファイバセンサ、５５…光ファイバ（光ケーブ
ル）、５９…光ファイバ固定部（光ファイバ把持部
品）、６０…移動部、６２…連結具（連結金具）、６３
ａ，６３ｂ…連結具，線条体（ワイヤ）、６４…変位量
増幅部、６４ａ…受圧プーリ、６４ｂ…増幅プーリ、６
４ｄ…軸。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA65 FF41 GG08 LL02 2F076 BA11 BB07 BD01 BD06 BD17 2F103 BA37 CA01 CA07 EA11 EB02 EC08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバ（５５）の長手方向に互いに
   離間させて配設されて、それぞれ前記光ファイバを固定
   する一対の光ファイバ固定部（５９）と、この光ファイ
   バ固定部間の光ファイバに連結具（６２、６３ａ、６３
   ｂ）を介して連結され、外部からの変位力の作用によっ
   て変位する移動部（６０）と、前記光ファイバ固定部間
   の光ファイバから前記移動部の間に介在配置され、前記
   移動部の変位量を増幅して、前記光ファイバ固定部間の
   光ファイバに伝達する変位量増幅部（６４）とを備える
   ことを特徴とする光ファイバセンサ（５３）。
2. 【請求項２】 前記変位量増幅部は、前記移動部に前記
   連結具として連結された線状体（６３ａ）が外周部に巻
   き出し可能に巻き掛けられた受圧プーリ（６４ａ）と、
   この受圧プーリの回転に伴って従動回転することで、前
   記光ファイバ固定部間の光ファイバに連結具として連結
   された別の線状体（６３ｂ）を前記受圧プーリよりも大
   きい周速度を以って外周部に巻き取る増幅プーリ（６４
   ｂ）とを備えることを特徴とする請求項１記載の光ファ
   イバセンサ。
3. 【請求項３】 前記受圧プーリおよび前記増幅プーリ
   が、それぞれ、前記光ファイバ固定部に対して変位しな
   い同一の軸（６４ｄ）を以って一体回転自在に連結さ
   れ、しかも、前記受圧プーリと前記増幅プーリとの間で
   線状体の巻き掛け方向が互いに逆になっていることを特
   徴とする請求項２記載の光ファイバセンサ。