JPH0198935A - 微圧センサ - Google Patents
微圧センサInfo
- Publication number
- JPH0198935A JPH0198935A JP25639487A JP25639487A JPH0198935A JP H0198935 A JPH0198935 A JP H0198935A JP 25639487 A JP25639487 A JP 25639487A JP 25639487 A JP25639487 A JP 25639487A JP H0198935 A JPH0198935 A JP H0198935A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- pressure
- light
- variation
- pressure sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 abstract description 5
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 12
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 8
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 description 4
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acrylate Chemical compound CCOC(=O)C=C JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 3
- PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N pent‐4‐en‐2‐one Natural products CC(=O)CC=C PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 239000013638 trimer Substances 0.000 description 2
- OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyethyl prop-2-enoate Chemical compound OCCOC(=O)C=C OMIGHNLMNHATMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HFCUBKYHMMPGBY-UHFFFAOYSA-N 2-methoxyethyl prop-2-enoate Chemical compound COCCOC(=O)C=C HFCUBKYHMMPGBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229920006322 acrylamide copolymer Polymers 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- DPILEEJHBAJIGN-UHFFFAOYSA-N ethyl prop-2-enoate;2-hydroxyethyl prop-2-enoate Chemical compound CCOC(=O)C=C.OCCOC(=O)C=C DPILEEJHBAJIGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 125000004836 hexamethylene group Chemical group [H]C([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:1] 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、微圧センサに関する。更に詳しくは、微小圧
力変化を簡易に検知することが可能な圧力センサに関す
る。
力変化を簡易に検知することが可能な圧力センサに関す
る。
従来から、光ファイバを利用した圧力センサがいくつか
示されている。しかしながら、これらはいずれも石英コ
ア光ファイバやプラスチックコア光ファイバを用いて作
られたものであり、光ファイバのゆるやかなたわみによ
る出射光の微小な振幅の変化を読みとったり、ファイバ
径の圧力によるひずみや縮みを振幅の変化や位相の変化
として読みとったり、あるいはひずみを与えない場合の
出射光の位相との差を干渉として読みとったりして、圧
力変化を検知している。
示されている。しかしながら、これらはいずれも石英コ
ア光ファイバやプラスチックコア光ファイバを用いて作
られたものであり、光ファイバのゆるやかなたわみによ
る出射光の微小な振幅の変化を読みとったり、ファイバ
径の圧力によるひずみや縮みを振幅の変化や位相の変化
として読みとったり、あるいはひずみを与えない場合の
出射光の位相との差を干渉として読みとったりして、圧
力変化を検知している。
こうした方法では、石英コア光ファイバやプラスチック
コア光ファイバが硬く、圧力やひずみに対して大きく変
形しないため、出射光の変化量が少なく、その精度上に
問題がみられた。従って、これらの方法で精度を上げよ
うとする場合には、干渉計や高精度の光量検出器などの
精密な解析装置を必要としている。
コア光ファイバが硬く、圧力やひずみに対して大きく変
形しないため、出射光の変化量が少なく、その精度上に
問題がみられた。従って、これらの方法で精度を上げよ
うとする場合には、干渉計や高精度の光量検出器などの
精密な解析装置を必要としている。
そこで本発明者らは、微小圧力の変化に対しても出射光
の変化量を大きくすることを検討した結果、ゴム弾性を
有する光ファイバを特定の方法で用いることにより、か
かる課題が効果的に解決されることを見出した。
の変化量を大きくすることを検討した結果、ゴム弾性を
有する光ファイバを特定の方法で用いることにより、か
かる課題が効果的に解決されることを見出した。
従って、本発明は微圧センサに係り、この微圧センサは
、互いに噛み合う形状および位置関係にある隔離された
２枚の波状板の間にゴム弾性を有する光ファイバをほぼ
直線状に挟着し、一方の波状板側からの加圧を光ファイ
バの出射光の光量変化量として測定し得るようにしてな
る。
、互いに噛み合う形状および位置関係にある隔離された
２枚の波状板の間にゴム弾性を有する光ファイバをほぼ
直線状に挟着し、一方の波状板側からの加圧を光ファイ
バの出射光の光量変化量として測定し得るようにしてな
る。
本発明に係る微圧センサの一態様は、図面の第１図に正
面図として示されている。即ち、上下２枚の波状板１，
２は、その一方の面同志が互いに噛み合う形状および位
置関係にあり、それらは山部面に沿って光ファイバ３を
挟着し得るように隔離されて、微圧センサを構成してい
る。
面図として示されている。即ち、上下２枚の波状板１，
２は、その一方の面同志が互いに噛み合う形状および位
置関係にあり、それらは山部面に沿って光ファイバ３を
挟着し得るように隔離されて、微圧センサを構成してい
る。
波状板としては、プラスチック、その他任意の材質から
形成させることができるが、その谷部の深さは数１程、
全体の厚さは約８〜１０ｍｍ程であって、上部波状体の
長さが数１０ｍｍ程度であり、下部波状板の長さが左右
それぞれ一山程度長いようなものを用いることが好まし
い。
形成させることができるが、その谷部の深さは数１程、
全体の厚さは約８〜１０ｍｍ程であって、上部波状体の
長さが数１０ｍｍ程度であり、下部波状板の長さが左右
それぞれ一山程度長いようなものを用いることが好まし
い。
これら２枚の隔離された波状板の間には、光ファイバ３
が波状板の各山部によって挟着保持され、そこに加圧４
がなされると、加圧の程度に応じて光ファイバは変形３
’、 ３ ”、・・・する。
が波状板の各山部によって挟着保持され、そこに加圧４
がなされると、加圧の程度に応じて光ファイバは変形３
’、 ３ ”、・・・する。
これに関連して、長さ１ｍ、直径１ｍｍの光ファイバの
中央部分Ｌｏｃｍを半径Ｒの円柱に巻き付けたときの出
射光量をパワーメーターにより測定し。
中央部分Ｌｏｃｍを半径Ｒの円柱に巻き付けたときの出
射光量をパワーメーターにより測定し。
光フアイバ曲率半径（Ｒ）と光量変化率との関係を求め
るモデル実験を行なった。この結果は、第２図のグラフ
に示される。また、伸びに対する光量変化率の関係を求
め、その結果を第３図のグラフに示した。
るモデル実験を行なった。この結果は、第２図のグラフ
に示される。また、伸びに対する光量変化率の関係を求
め、その結果を第３図のグラフに示した。
これらの結果から、伸びに対しては殆んど光量変化がな
く、第１図に示すような波状板を用いて光ファイバにひ
ずみを加えても、伸びとは殆んど無関係に、曲率半径に
よる光量損失として圧力変化を検知することができる。
く、第１図に示すような波状板を用いて光ファイバにひ
ずみを加えても、伸びとは殆んど無関係に、曲率半径に
よる光量損失として圧力変化を検知することができる。
かかる性質を有する光ファイバは、そのコア材がゴム弾
性を有する材質のものから形成される。
性を有する材質のものから形成される。
具体的には、例えばエチルアクリレート−２−ヒドロキ
シエチル（メタ）アクリレート共重合体、エチルアクリ
レート−グリシジル（メタ）アクリレート共重合体、ブ
チルアクリレート−（メタ）アクリル＝３− 酸共重合体、エチルアクリレート−（メタ）アクリルア
ミド共重合体などを、ヘキサメチレンジイソシアネート
、その３量体、ジエチレントリアミンなどで架橋したも
のから形成される。
シエチル（メタ）アクリレート共重合体、エチルアクリ
レート−グリシジル（メタ）アクリレート共重合体、ブ
チルアクリレート−（メタ）アクリル＝３− 酸共重合体、エチルアクリレート−（メタ）アクリルア
ミド共重合体などを、ヘキサメチレンジイソシアネート
、その３量体、ジエチレントリアミンなどで架橋したも
のから形成される。
かかるゴム弾性を有するコア材の耐久復元性をみるため
に、ＪＩＳ Ｋ−６３０１に基き屈曲試験を行なうと、
エチルアクリレート−２−ヒドロキシエチルアクリレー
ト（モル比１０： １）共重合体に１０重量２のへキサ
メチレンジイソシアネートを加え、８０℃で４時間架橋
して得られた試験片については、毎分３００回の屈曲速
度で３０００回屈曲させたとき、亀裂成長の長さはわず
か１ 、２ｍｍであったので、反覆使用時の復元性につ
いては問題がみられなかった。
に、ＪＩＳ Ｋ−６３０１に基き屈曲試験を行なうと、
エチルアクリレート−２−ヒドロキシエチルアクリレー
ト（モル比１０： １）共重合体に１０重量２のへキサ
メチレンジイソシアネートを加え、８０℃で４時間架橋
して得られた試験片については、毎分３００回の屈曲速
度で３０００回屈曲させたとき、亀裂成長の長さはわず
か１ 、２ｍｍであったので、反覆使用時の復元性につ
いては問題がみられなかった。
コア材を被覆するクラツド材としては、コア材材料より
も約１〜２％程度屈折率の低い材料が用いられ１例えば
ＬＨ，ＬＨ，ＩＨ−トリフルオロエチルアクリレート、
ＬＨ，ＩＨ，５Ｈ−オクタフルオロペンチルアクリレー
トなどにエチルアクリレート、ブチルアクリレート、メ
トキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアク
リレートなどを約５〜２０モル％＝４＝ 共重合させた共重合体などを、ヘキサメチレンジイソシ
アネート、その３量体などで架橋させたものが用いられ
る。
も約１〜２％程度屈折率の低い材料が用いられ１例えば
ＬＨ，ＬＨ，ＩＨ−トリフルオロエチルアクリレート、
ＬＨ，ＩＨ，５Ｈ−オクタフルオロペンチルアクリレー
トなどにエチルアクリレート、ブチルアクリレート、メ
トキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアク
リレートなどを約５〜２０モル％＝４＝ 共重合させた共重合体などを、ヘキサメチレンジイソシ
アネート、その３量体などで架橋させたものが用いられ
る。
〔作用〕および〔発明の効果〕
本発明で用いられている光ファイバは、ゴム弾性を有し
ているため、石英製あるいはプラスチック製のコア材を
有する光ファイバに比べ、柔がいため微量の荷重でも出
射光の光量が変化し、圧力センサとしての感度を高めて
いる。
ているため、石英製あるいはプラスチック製のコア材を
有する光ファイバに比べ、柔がいため微量の荷重でも出
射光の光量が変化し、圧力センサとしての感度を高めて
いる。
体積弾性率の点からコア材材料をみると、それぞれ石英
が４〜６ Ｘ １０１１ダイン／ｃｍ２、ポリメチルメ
タクリレートが約ＩＱ１１１ダイン７ｃｍ２、エチルア
クリレート−２−ヒドロキシエチルアクリレート共重合
体が約１（１’〜ｌＯ７ダイン／ｃｍ”という値を有し
ており、弾性回復限界も大きく、ひずみ率でもポリメチ
ルメタクリレートが２〜３％であるのに対し、エチルア
クリレート−２−ヒドロキシエチルアクリレート共重合
体は１００％以上であり、このような光ファイバのゴム
弾性が荷重の微小変化、換言すれば圧力の微小変化に対
し大きな光量変化率として示されるので、精度よく微圧
変化を読みとることができる。
が４〜６ Ｘ １０１１ダイン／ｃｍ２、ポリメチルメ
タクリレートが約ＩＱ１１１ダイン７ｃｍ２、エチルア
クリレート−２−ヒドロキシエチルアクリレート共重合
体が約１（１’〜ｌＯ７ダイン／ｃｍ”という値を有し
ており、弾性回復限界も大きく、ひずみ率でもポリメチ
ルメタクリレートが２〜３％であるのに対し、エチルア
クリレート−２−ヒドロキシエチルアクリレート共重合
体は１００％以上であり、このような光ファイバのゴム
弾性が荷重の微小変化、換言すれば圧力の微小変化に対
し大きな光量変化率として示されるので、精度よく微圧
変化を読みとることができる。
次に、実施例について本発明を説明する。
実施例
第１図に示される微圧センサ（波状板の高さ８ｍｍ、山
、谷部曲率半径５ｍｌ１１、長さ二上部５０ｍｍ、下部
７０ｍｍ）を用い、全長１ｍ、直径１ｍｍ、コア材エチ
ルアクリレート−２−ヒドロキシエチルアクリレート共
重合体のへキサメチレンジイソシアネート架橋体、クラ
ツド材オクタフルオロペンチルアクリレート−２−ヒド
ロキシエチルアクリレート共重合体のへキサメチレンジ
イソシアネート架橋体の光ファイバに、６６０ｎｍのレ
ーザー光線を入射し、その際上部波状板の荷重を種々変
更して、検出器により出射光の光量変化率を測定した。
、谷部曲率半径５ｍｌ１１、長さ二上部５０ｍｍ、下部
７０ｍｍ）を用い、全長１ｍ、直径１ｍｍ、コア材エチ
ルアクリレート−２−ヒドロキシエチルアクリレート共
重合体のへキサメチレンジイソシアネート架橋体、クラ
ツド材オクタフルオロペンチルアクリレート−２−ヒド
ロキシエチルアクリレート共重合体のへキサメチレンジ
イソシアネート架橋体の光ファイバに、６６０ｎｍのレ
ーザー光線を入射し、その際上部波状板の荷重を種々変
更して、検出器により出射光の光量変化率を測定した。
得られた結果は、後記表に示される。
比較例
実施例において、コア材ポリメチルメタクリレートが用
いられ、同様の測定が行われた。得られた結果は１次の
表に示される。
いられ、同様の測定が行われた。得られた結果は１次の
表に示される。
表
０ １．００ １．０００．２
０．８９ ０．４ ０．８２ ０．６ ０．７７ ０．８ ０．７２ １．０ ０，６８ ０．９９２．０
０．４３ ０．９８３．０
０．３０ ４．０ ０．２２ ０．９７５．０
０．１４ １０ ０．８３１５
０．８０２０
０．７８２５
０．７６３０
０．７４
０．８９ ０．４ ０．８２ ０．６ ０．７７ ０．８ ０．７２ １．０ ０，６８ ０．９９２．０
０．４３ ０．９８３．０
０．３０ ４．０ ０．２２ ０．９７５．０
０．１４ １０ ０．８３１５
０．８０２０
０．７８２５
０．７６３０
０．７４
第１図は、本発明に係る微圧センサの一態様の正面図で
ある。第２〜３図は、それぞれ光ファイバの曲率半径ま
たは伸びと光量変化率との関係を示すグラフである。 （符号の説明） １．２・・・波状板 ３・・・・・・光ファイバ
ある。第２〜３図は、それぞれ光ファイバの曲率半径ま
たは伸びと光量変化率との関係を示すグラフである。 （符号の説明） １．２・・・波状板 ３・・・・・・光ファイバ
Claims (1)
- １、互いに噛み合う形状および位置関係にある隔離され
た２枚の波状板の間にゴム弾性を有する光ファイバをほ
ぼ直線状に挟着し、一方の波状板側からの加圧を光ファ
イバの出射光の光量変化量として測定し得るようにした
微圧センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25639487A JPH0198935A (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 微圧センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25639487A JPH0198935A (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 微圧センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0198935A true JPH0198935A (ja) | 1989-04-17 |
Family
ID=17292068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25639487A Pending JPH0198935A (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 微圧センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0198935A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0393754U (ja) * | 1990-01-12 | 1991-09-25 | ||
| JPH0393753U (ja) * | 1990-01-12 | 1991-09-25 | ||
| US5272333A (en) * | 1992-10-23 | 1993-12-21 | Gas Research Institute | System for characterizing pressure, movement, and temperature of fluids |
| US5326969A (en) * | 1992-10-22 | 1994-07-05 | Gas Research Institute | System for characterizing flow pattern and pressure of a fluid |
-
1987
- 1987-10-13 JP JP25639487A patent/JPH0198935A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0393754U (ja) * | 1990-01-12 | 1991-09-25 | ||
| JPH0393753U (ja) * | 1990-01-12 | 1991-09-25 | ||
| US5326969A (en) * | 1992-10-22 | 1994-07-05 | Gas Research Institute | System for characterizing flow pattern and pressure of a fluid |
| US5488224A (en) * | 1992-10-22 | 1996-01-30 | Gas Research Institute | System for characterizing flow pattern, pressure and movement of a fluid |
| US5272333A (en) * | 1992-10-23 | 1993-12-21 | Gas Research Institute | System for characterizing pressure, movement, and temperature of fluids |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5321257A (en) | Fiber optic bending and positioning sensor including a light emission surface formed on a portion of a light guide | |
| CN100510645C (zh) | 光纤光栅三维力/位移传感器 | |
| WO2016169485A1 (zh) | 基于光纤光栅的可辨周向测斜传感器 | |
| CN101982744B (zh) | 复合触觉传感器和传感器阵列 | |
| Schindler et al. | Location of impacts on composite panels by embedded fiber optic sensors and neural network processing | |
| CN114993187B (zh) | 基于光纤宏弯损耗及纤基系统屈曲变形的传感器和应用 | |
| JPS60219528A (ja) | 高温度圧力トランスジユーサ用溶融シリカダイヤフラムモジユール | |
| CN202075070U (zh) | 采用光纤布拉格光栅式杆力传感器测量受力的装置 | |
| CN110567378B (zh) | 一种光纤位移传感器及其测量方法 | |
| JPH0198935A (ja) | 微圧センサ | |
| CN111895918A (zh) | 一种多点串联式分布式光纤位移传感器及其测量系统 | |
| JPH10502736A (ja) | 力測定装置 | |
| US3802781A (en) | Extensometers | |
| CN103822738A (zh) | 基于光纤光栅的应力传感器 | |
| Danisch | Bend-enhanced fiber optic sensors | |
| JP2003156367A (ja) | プローブ型光ファイバセンサ | |
| CN211668952U (zh) | 一种基于光纤传感技术测量线状材料杨氏模量的实验装置 | |
| CN215413707U (zh) | 一种可测量二维倾角且温度不敏感的光纤测斜仪 | |
| CN111982476B (zh) | 一种应力均布式光纤微弯附加损耗测试装置、系统及方法 | |
| Kulkarni et al. | Optically activated novel force sensor calibrated as weighing balance | |
| CN209247538U (zh) | 一种测量弹性模量的装置 | |
| CN106596265B (zh) | 一种利用光干涉法测量光学平板玻璃体积模量的方法 | |
| CN1587992A (zh) | 微悬臂梁驱动的光强调制型光纤氢传感器 | |
| RU195098U1 (ru) | Волоконно-оптический преобразователь деформации | |
| CN116337200A (zh) | 一种基于弹性弯曲放大原理的法布里-珀罗光纤振动传感器 |