JP2003302256A - 光ファイバセンサ - Google Patents

光ファイバセンサ

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JP2003302256A
JP2003302256A JP2002105901A JP2002105901A JP2003302256A JP 2003302256 A JP2003302256 A JP 2003302256A JP 2002105901 A JP2002105901 A JP 2002105901A JP 2002105901 A JP2002105901 A JP 2002105901A JP 2003302256 A JP2003302256 A JP 2003302256A
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optical fiber
fiber sensor
coating layer
metal plate
fixed
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JP2002105901A
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English (en)
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Kanji Shishido
寛治 宍戸
Mitsuo Ito
三男 伊藤
Keiko Shiraishi
恵子 白石
Koji Matsuura
宏司 松浦
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SWCC Corp
Original Assignee
Showa Electric Wire and Cable Co
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 コアとクラッドからなる光ファイバの前
記コア中の長手方向の一部に書き込まれたブラッグ・グ
レーティングを利用して、光ファイバを固定した被検出
体の変化状況を、光ファイバ中を伝送される光信号によ
り検出する光ファイバセンサに使用する。光ファイバの
クラッド2の外周に被覆された非剥離性樹脂被覆層3と
被検出体固定部分である金属板6とを接着剤7により固
定する。接着剤7の代わりにかしめ用金属板9を用いて
かしめて固定してもよい。 【効果】 本発明の光ファイバセンサによれば、非剥離
性樹脂被覆層3と被検出体固定部分である金属板6とを
固定したので、従来のように接着剤の剥離が生じること
もなく、長期的に安定して歪等を検出することができ
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、光信号を利用し
て、被検出体の歪や温度等を検出するための光ファイバ
センサに関する。
【0002】
【従来の技術】近年光ファイバを用いたセンシング技術
が発達し、この中で様々なセンサ用光デバイスが開発さ
れてきている。この光デバイスの一種に光ファイバのコ
アの長手方向の一部に紫外線等を照射して屈折率を部分
的に変化させたいわゆるブラッグ・グレーティングを書
き込んだ光ファイバセンサがある。このような光ファイ
バセンサはブラッグ・グレーティング部分で反射して戻
ってくる光信号を分析して被検出体の変化状況を検出す
るものであるが、従来のこの種の光ファイバセンサは一
次被覆層としてヤング率0.5〜10MPa、伸び10
0〜300%、二次被覆層としてヤング率100〜10
00MPa、伸び10〜60%の紫外線硬化型樹脂や熱
硬化型樹脂を被覆して用いていた。なお、二次被覆層ま
でを含めた外径は200〜600μmである。
【0003】上記のような光ファイバセンサにより被検
出体の変化状況を調べる場合、光ファイバセンサと被検
出体とを固定しなければならない。具体的には、例えば
被検出体として橋梁部分の歪を検出する場合、従来は図
5に示すようにブラッグ・グレーティング部51を有す
る光ファイバセンサ52と被検出体53との固定には、
被検出体固定部分として鉄等からなる金属板54に二次
被覆層55の上から接着剤56で固定し光ファイバセン
サ52を固定し、その金属板54を橋梁等の被検出体5
3に溶接等により固定する手段を用いていた。なお、ブ
ラッグ・グレーティング部51は一次被覆層、二次被覆
層を除去してから光ファイバのコアに紫外線等を照射し
てブラッグ・グレーティングを書き込み、その後樹脂を
再被覆して構成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の技術には、次のような解決すべき課題があっ
た。即ち、従来は光ファイバセンサと被検出体との固定
には、被検出体固定部分として鉄等からなる金属板に二
次被覆層の上から接着剤で光ファイバを固定して光ファ
イバセンサとし、その金属板を橋梁等の被検出体に固定
していた。このような固定方法では長時間の間に被検出
体が伸長、圧縮を繰り返すと、柔らかい一次被覆層とフ
ァイバの間が剥離を起こし、それが二次被覆層と接着剤
との間の剥離につながり、結局経時的な変動により接着
部分の強度が劣化して長期的な検出ができないという不
都合が生じる場合があった。また、接着剤の接着強度を
高めて二次被覆層と接着剤の固定強度を高くする方法も
あるが接着剤のコストが高くなるという問題があった。
【0005】本発明は光ファイバセンサと被検出体固定
部分である金属板との間の固定強度が強く、長期間に亘
ってセンシング可能な光ファイバセンサを提供するもの
である。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の点を解決
するため次の構成を採用する。 〈構成1〉コアとクラッドからなる光ファイバの前記コ
ア中の長手方向の一部に書き込まれたブラッグ・グレー
ティングを利用して、当該光ファイバを固定した被検出
体の変化状況を、当該光ファイバ中を伝送される光信号
により検出する光ファイバセンサであって、上記光ファ
イバセンサは上記クラッドの外周に非剥離性樹脂からな
る被覆層を有し、上記非剥離性樹脂からなる被覆層と被
検出体固定部分が固定手段により固定されていることを
特徴とする光ファイバセンサ。
【0007】〈構成2〉上記非剥離性樹脂からなる被覆
層はヤング率500〜2500MPa、伸び5〜20%
の紫外線硬化型樹脂若しくは熱硬化型樹脂からなること
を特徴とする構成1記載の光ファイバセンサ。
【0008】〈構成3〉上記非剥離性樹脂からなる被覆
層は厚さが1〜10μmであることを特徴とする構成1
または構成2記載の光ファイバセンサ。
【0009】〈構成4〉上記固定手段は接着剤を用いる
ことを特徴とする構成1から構成3までのいずれかの構
成に記載の光ファイバセンサ。
【0010】〈構成5〉上記固定手段は機械的手段を用
いることを特徴とする構成1から構成3までのいずれか
の構成に記載の光ファイバセンサ。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て具体例を用いて説明する。なお、これから説明する各
図において同一個所は同一番号で表すこととする。
【0012】図1は本発明の一実施例である光ファイバ
センサを構成している光ファイバの断面図を表した図で
ある。図1において、光ファイバは長手方向の一部にブ
ラッグ・グレーティングが書き込まれているコア1とそ
の周囲のクラッド2と、クラッド2の外周に被覆された
厚さが1〜10μmの非剥離性の樹脂被覆層3及びさら
にその外周に被覆された樹脂被覆層4からなっている。
最外層の樹脂被覆層4の外径は200〜600μmであ
る。非剥離性の樹脂被覆層3はヤング率が500〜25
00MPa、伸びが5〜20%の高強度の紫外線硬化型
樹脂若しくは熱硬化型樹脂からなり、クラッドの石英ガ
ラスと密着しており、容易に剥離しない構造になってい
る。
【0013】図2は本発明の光ファイバセンサを表した
図であり、光ファイバのコアの長手方向の一部にブラッ
グ・グレーティングが書き込まれたブラッグ・グレーテ
ィング部5を有し、鉄等からなる金属板6と接着剤7に
より固定されている。この時前記光ファイバと金属板と
の固定部は最外層の樹脂被覆層4を30mm以上除去し
て非剥離性の樹脂被覆層3を露出させ、この非剥離性樹
脂被覆層3と金属板6とを接着剤7により固定してい
る。そして金属板6と橋梁等の被検出体8とを溶接等に
より固定する。
【0014】上記のようにして構成された光ファイバセ
ンサを橋梁等の被検出体に取り付け固定して歪等を測定
すると、図3に示すように光ファイバセンサに引張力が
加わると基準の光信号の波長(この場合1550nm)
が長波長側に移動する。一方、光ファイバに圧縮力が加
わると反対に光信号の波長は短波長側に移動する。従っ
て、この光信号を分析してどのような力がどの程度被検
出体に加わったかを知ることができる。
【0015】このようにすると、高強度の非剥離性樹脂
被覆層3と金属板6とが強固に固定されるために長期的
な使用によっても接着剤の剥離が見られず、安定した状
態で歪等の検出が可能となる。なお、本出願人の実験に
よれば従来の方法で固定した光ファイバセンサの固定部
分の引張強度は10N(ニュートン)であったのに対
し、本実施例の場合は50Nと極めて高い値を示し、優
れた固定強度を有していることがわかった。
【0016】また、非剥離性樹脂被覆層3と金属板6と
の固定部分を接着剤を用いないで機械的手段により固定
する方法もある。この場合、例えば図4に示すように光
ファイバの非剥離性樹脂被覆層3と金属板6とを薄いか
しめ用金属板9で挟み、工具によりかしめて固定する。
このようにすると接着剤を用いていないため接着剤の経
時的変化を受けることもなく、より安定して固定するこ
とができる。
【0017】なお、接着剤を用いないかしめ法による本
実施の形態において、非剥離性樹脂被覆層3と金属板6
との固定部分の張力を15個の試料について測定したと
ころ、最大値11.85N(ニュートン)、最小値9.
18N、平均値10.72Nであったが、従来の光ファ
イバを用いて紫外線硬化型樹脂被覆層の上からかしめた
場合にはやはり15個の試料について最大値9.25
N、最小値5.43N、平均値7.88Nであった。従
って、本発明ではばらつきが少なく優れた固定強度を有
していることがわかった。
【0018】
【発明の効果】上記したように本発明の光ファイバセン
サによれば、クラッドの外周に設けた非剥離性樹脂被覆
層と金属板とを固定して光ファイバセンサを構成したの
で、長期的に安定して歪等を検出することができる。固
定には接着剤を用いるほかかしめ等の機械的手段を用い
ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である光ファイバセンサを構
成している光ファイバの断面図を表した図である。
【図2】本発明の光ファイバセンサの一実施例を表した
図である。
【図3】波長と歪の状況を表した図である。
【図4】本発明の光ファイバの他の実施例を表した図で
ある。
【図5】従来の光ファイバセンサを表した図である。
【符号の説明】
1 コア 2 クラッド 3 非剥離性樹脂被覆層 4 樹脂被覆層 5 ブラッグ・グレーティング部 6 金属板 7 接着剤 8 被検出体 9 かしめ用金属板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白石 恵子 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 松浦 宏司 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 Fターム(参考) 2F056 VF03 VF09 2F065 AA65 CC14 FF48 GG22 LL02 LL42 PP01 2F103 BA04 CA04 CA07 EC09 GA11 GA15 2G086 DD04 DD05

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コアとクラッドからなる光ファイバの前
    記コア中の長手方向の一部に書き込まれたブラッグ・グ
    レーティングを利用して、当該光ファイバを固定した被
    検出体の変化状況を、当該光ファイバ中を伝送される光
    信号により検出する光ファイバセンサであって、前記光
    ファイバセンサは前記クラッドの外周に非剥離性樹脂か
    らなる被覆層を有し、前記非剥離性樹脂からなる被覆層
    と被検出体固定部分が固定手段により固定されているこ
    とを特徴とする光ファイバセンサ。
  2. 【請求項2】 前記非剥離性樹脂からなる被覆層はヤン
    グ率500〜2500MPa、伸び5〜20%の紫外線
    硬化型樹脂若しくは熱硬化型樹脂からなることを特徴と
    する請求項1記載の光ファイバセンサ。
  3. 【請求項3】 前記非剥離性樹脂からなる被覆層は厚さ
    が1〜10μmであることを特徴とする請求項1または
    請求項2記載の光ファイバセンサ。
  4. 【請求項4】 前記固定手段は接着剤を用いることを特
    徴とする請求項1から請求項3までのいずれかの請求項
    に記載の光ファイバセンサ。
  5. 【請求項5】 前記固定手段は機械的手段を用いること
    を特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかの請
    求項に記載の光ファイバセンサ。
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