JPH0854343A - 被測定材料の変形を検出する装置及び方法 - Google Patents
被測定材料の変形を検出する装置及び方法Info
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- JPH0854343A JPH0854343A JP7105846A JP10584695A JPH0854343A JP H0854343 A JPH0854343 A JP H0854343A JP 7105846 A JP7105846 A JP 7105846A JP 10584695 A JP10584695 A JP 10584695A JP H0854343 A JPH0854343 A JP H0854343A
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- G01—MEASURING; TESTING
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- G01M11/08—Testing mechanical properties
- G01M11/083—Testing mechanical properties by using an optical fiber in contact with the device under test [DUT]
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光ファイバーを利用した被測定材料の変形を
検出する装置及び方法を提供すること。 【構成】 本発明は材料内変形の検知を可能にするため
に光ファイバー伝送路の変形特性を利用する装置及び方
法に関するものであり、前記光ファイバーは光ファイバ
ーの伝送路内にある材料の内部の各分離した変形が前記
光ファイバーの長さに沿った対応する別々の測定可能な
変形に帰着するように材料との関連で配置されている。
検出する装置及び方法を提供すること。 【構成】 本発明は材料内変形の検知を可能にするため
に光ファイバー伝送路の変形特性を利用する装置及び方
法に関するものであり、前記光ファイバーは光ファイバ
ーの伝送路内にある材料の内部の各分離した変形が前記
光ファイバーの長さに沿った対応する別々の測定可能な
変形に帰着するように材料との関連で配置されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は材料におけるクラック及
び変形検出の分野に関するものであり、特に前記変形の
検出におけるポリマーの光学的伝送路の特定の材料特性
の利用に関するものである。
び変形検出の分野に関するものであり、特に前記変形の
検出におけるポリマーの光学的伝送路の特定の材料特性
の利用に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】構造物材料内の変形を監視し、検出する
光学的方法におけるグラス・ファイバーとポリマーの両
方の導波管の利用は文献上でよく知られている。材料の
欠陥を検出するために、クラックまたは重要な変形が前
記材料内に起こった時、光ファイバーが構造物の表面ま
たは内部における変形の位置で破断するように、光ファ
イバーが通常構造物の表面の種々の位置に結合され、ま
たは合成材料のマトリックスの中に固定される。光学的
時間領域反射率計の技術を利用することにより、光ファ
イバーの破損の位置を計算することができ、こうして特
定材料の欠陥特性の積極的な監視と測定が可能となる。
光学的方法におけるグラス・ファイバーとポリマーの両
方の導波管の利用は文献上でよく知られている。材料の
欠陥を検出するために、クラックまたは重要な変形が前
記材料内に起こった時、光ファイバーが構造物の表面ま
たは内部における変形の位置で破断するように、光ファ
イバーが通常構造物の表面の種々の位置に結合され、ま
たは合成材料のマトリックスの中に固定される。光学的
時間領域反射率計の技術を利用することにより、光ファ
イバーの破損の位置を計算することができ、こうして特
定材料の欠陥特性の積極的な監視と測定が可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】光ファイバーを利用す
る現在のクラック検出方法の主な欠点は、一度テスト用
光ファイバーが破損してしまったら、光ファイバー伝送
路に沿ってそのイベントに関する情報はもはや記録でき
ず、その結果、光ファイバーは分析を再開するために取
り換えなければならないことである。
る現在のクラック検出方法の主な欠点は、一度テスト用
光ファイバーが破損してしまったら、光ファイバー伝送
路に沿ってそのイベントに関する情報はもはや記録でき
ず、その結果、光ファイバーは分析を再開するために取
り換えなければならないことである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】我々の発明によれば、そ
の一実施例において、材料内の変形の検出のための、前
記材料の内部において光学的伝送路を設定する少なくと
も１個の光ファイバーにより構成されている装置が提供
され、前記少なくとも１個の光ファイバーは光学的時間
領域反射率計に接続され、材料の変形が前記光学的伝送
路の対応する変形に帰着するように前記材料内に配置さ
れ、その光学的伝送路の位置は前記光学的時間領域反射
率計によって決定することができる。我々の発明によれ
ば、別の一実施例において、材料内の変形の検出を可能
にするために光学的伝送路を設定する光ファイバーの変
形特性を利用するための方法が提供され、その方法は、
材料内の各分離した変形が前記ファイバーの対応する別
々の測定可能な変形に帰着するように、材料の内部に前
記ファイバーを配置することにより構成されている。
の一実施例において、材料内の変形の検出のための、前
記材料の内部において光学的伝送路を設定する少なくと
も１個の光ファイバーにより構成されている装置が提供
され、前記少なくとも１個の光ファイバーは光学的時間
領域反射率計に接続され、材料の変形が前記光学的伝送
路の対応する変形に帰着するように前記材料内に配置さ
れ、その光学的伝送路の位置は前記光学的時間領域反射
率計によって決定することができる。我々の発明によれ
ば、別の一実施例において、材料内の変形の検出を可能
にするために光学的伝送路を設定する光ファイバーの変
形特性を利用するための方法が提供され、その方法は、
材料内の各分離した変形が前記ファイバーの対応する別
々の測定可能な変形に帰着するように、材料の内部に前
記ファイバーを配置することにより構成されている。
【０００５】
【実施例】以下、本発明を制限されない一実施例により
説明する。図１は材料マトリックスの中に固定された一
連の伝送用光ファイバーを示す部分断面図である。図２
は光学的テスト及び記録装置の配置を示すブロック線図
である。図３は本発明により翼構造物に適用された光フ
ァイバーを示す説明図である。図４は図３の一部を拡大
して示す説明図である。
説明する。図１は材料マトリックスの中に固定された一
連の伝送用光ファイバーを示す部分断面図である。図２
は光学的テスト及び記録装置の配置を示すブロック線図
である。図３は本発明により翼構造物に適用された光フ
ァイバーを示す説明図である。図４は図３の一部を拡大
して示す説明図である。
【０００６】図１を参照すれば、光ファイバー２は、順
ぐりに負荷支持構造の部分例えば翼皮断面を形成する繊
維強化合成材料５のマトリックス４の中に固定されてい
る。光ファイバーは典型的には１０乃至５０ミクロンの
オーダーの直径であるが、光ファイバー製造における進
歩が実質的により小さい直径の光ファイバーの使用を容
易にすることができる。
ぐりに負荷支持構造の部分例えば翼皮断面を形成する繊
維強化合成材料５のマトリックス４の中に固定されてい
る。光ファイバーは典型的には１０乃至５０ミクロンの
オーダーの直径であるが、光ファイバー製造における進
歩が実質的により小さい直径の光ファイバーの使用を容
易にすることができる。
【０００７】図２を参照すれば、図１の光ファイバー２
（グループ１２として示されている）は、各光ファイバ
ーの端部が入力ファイバー８を介して光学的時間領域反
射率計６に順ぐりに接続された光学スプリッター１０に
接続されるように合成材料５のマトリックスの内部に配
置されている。図３は本発明の典型的応用例を示すもの
であり、それによれば、複数の光ファイバー１６が航空
機の翼１４の表面に固定されており、その構造物の内部
の材料欠陥の期待される方向と実質的に直角に横たわる
ように配置されている。翼が矢印２０及び２２で示す方
向を代表するモードの変形を受けるので、翼構造物の表
面は繰返し圧縮及び引張荷重を受け、そのため、前記翼
構造物の内部の機械的欠陥の可能性を増大させるだろ
う。
（グループ１２として示されている）は、各光ファイバ
ーの端部が入力ファイバー８を介して光学的時間領域反
射率計６に順ぐりに接続された光学スプリッター１０に
接続されるように合成材料５のマトリックスの内部に配
置されている。図３は本発明の典型的応用例を示すもの
であり、それによれば、複数の光ファイバー１６が航空
機の翼１４の表面に固定されており、その構造物の内部
の材料欠陥の期待される方向と実質的に直角に横たわる
ように配置されている。翼が矢印２０及び２２で示す方
向を代表するモードの変形を受けるので、翼構造物の表
面は繰返し圧縮及び引張荷重を受け、そのため、前記翼
構造物の内部の機械的欠陥の可能性を増大させるだろ
う。
【０００８】図４は図３の翼面上の一領域１８の拡大平
面図であり、矢印２０及び２２の方向に構造的負荷が作
用する場合、２６及び２８に示すような位置に機械的欠
陥またはクラックが発生するように、翼構造物に対して
局所的に配置された光ファイバー２４を示している。光
ファイバー２４はこれらの機械的欠陥に応答して領域２
６及び２８上のその光ファイバーの広がりが位置３０及
び３２における光ファイバーの対応する変形またはネッ
キングを引き起こすような特性を有している。使用に際
して、光学的時間領域反射率計６は光ファイバー８に沿
って一連の光パルスを送り、その時光パルスは光学的ス
プリッター１０の作用により複数の光ファイバー１２の
中に導入される。もし、分析中の翼断面において翼に沿
って光ファイバー位置に対応する例えば２６及び２８の
ような機械的欠陥があれば、逆に光ファイバー２４から
光学的スプリッター１０を経由して光学的時間領域反射
率計６への反射光信号の時間応答に対する変更をもたら
す対応変形３０及び３２が発生するだろう。反射光信号
への時間応答の変化はテスト１４の下の翼構造物に関連
した構造的欠陥２６及び２８の位置が正確にそこに存在
する構造的変形の大きさに関連して設定されることがで
きるように較正されることができる。
面図であり、矢印２０及び２２の方向に構造的負荷が作
用する場合、２６及び２８に示すような位置に機械的欠
陥またはクラックが発生するように、翼構造物に対して
局所的に配置された光ファイバー２４を示している。光
ファイバー２４はこれらの機械的欠陥に応答して領域２
６及び２８上のその光ファイバーの広がりが位置３０及
び３２における光ファイバーの対応する変形またはネッ
キングを引き起こすような特性を有している。使用に際
して、光学的時間領域反射率計６は光ファイバー８に沿
って一連の光パルスを送り、その時光パルスは光学的ス
プリッター１０の作用により複数の光ファイバー１２の
中に導入される。もし、分析中の翼断面において翼に沿
って光ファイバー位置に対応する例えば２６及び２８の
ような機械的欠陥があれば、逆に光ファイバー２４から
光学的スプリッター１０を経由して光学的時間領域反射
率計６への反射光信号の時間応答に対する変更をもたら
す対応変形３０及び３２が発生するだろう。反射光信号
への時間応答の変化はテスト１４の下の翼構造物に関連
した構造的欠陥２６及び２８の位置が正確にそこに存在
する構造的変形の大きさに関連して設定されることがで
きるように較正されることができる。
【０００９】ここに記載された装置及び方法は、負荷状
態における材料の構造上完全な状態を監視する必要性が
あるビル建設、自動車エンジニアリング、船舶エンジニ
アリング及び関連技術を含む種々の形式の構造テストに
適用することができるものと当技術分野の専門家によっ
て認識されるだろう。加えて、光ファイバーはガラス、
ポリマー及び光学的時間領域反射率計測を容易にするこ
とのできるその他の材料を含む多くの材料から製造する
ことができる。
態における材料の構造上完全な状態を監視する必要性が
あるビル建設、自動車エンジニアリング、船舶エンジニ
アリング及び関連技術を含む種々の形式の構造テストに
適用することができるものと当技術分野の専門家によっ
て認識されるだろう。加えて、光ファイバーはガラス、
ポリマー及び光学的時間領域反射率計測を容易にするこ
とのできるその他の材料を含む多くの材料から製造する
ことができる。
【図１】 本発明による材料マトリックス内に固定され
た一連の伝送用光ファイバーの部分断面図である。
た一連の伝送用光ファイバーの部分断面図である。
【図２】 本発明による光学的テスト及び記録装置の配
置を示すブロック線図である。
置を示すブロック線図である。
【図３】 本発明による翼構造物に適用された光ファイ
バーを示す説明図である。
バーを示す説明図である。
【図４】 図３の一部を拡大して示した説明図である。
２ 光ファイバー ４ マトリックス ５ 繊維強化合成材料 ６ 光学的時間領域反射率計 ８ 入力光ファイバー １０ スプリッター １２ グループ １４ 航空機翼構造物 １６ 光ファイバー １８ 一領域 ２０ 方向 ２２ 方向 ２４ 光ファイバー ２６ 機械的欠陥 ２８ 機械的欠陥
フロントページの続き (72)発明者 フイリツプ・エイ．デユク イギリス国．エツチユー15・１イーキユ. ノース・ハンバーサイド．ブロー．（番地 なし）．ミリタリー・エアークラフト・デ イビイジヨン．ブリテツシユ・エアロスペ ース・デフエンス・リミテツド内 (72)発明者 アンドリユー・ボール イギリス国．ハンプシヤー・ジイユー14・ ６ワイユー．フアーンバーロウ．フアーン バーロウ・エアロスペース・センター．ピ ーオー．ボツクス．87．ミリタリー・エア ークラフト・デイビイジヨン．ブリテツシ ユ・エアロスペース・デフエンス・リミテ ツド内
Claims (2)
- 【請求項１】 被測定材料の内部に光学的伝送路を画定
する少なくとも一つの光ファイバを有し、 前記少なくとも一つの光ファイバを、光学的時間領域反
射率計に接続できるようし、かつ、被測定材料の変形に
対応して光学的伝送路が変形するように被測定材料の内
部に配置し、 被測定材料の変形に対応した光学的伝送路の変形位置を
光学的時間領域反射率計によって測定できるようにした
ことを特徴とする被測定材料の変形を検出する装置。 - 【請求項２】 被測定材料内の分離した変形の各々に独
立して対応して光ファイバが測定可能に変形するように
光ファイバを被測定材料の内部に配置し、 光学的伝送路を画定する光ファイバの変形特性を利用し
て被測定材料内の変形を検出することができるようにし
たことを特徴とする光ファイバを利用して被測定材料の
変形を検出する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9409553:6 | 1994-04-28 | ||
| GB9409553A GB9409553D0 (en) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | Crack detection system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0854343A true JPH0854343A (ja) | 1996-02-27 |
Family
ID=10755042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7105846A Pending JPH0854343A (ja) | 1994-04-28 | 1995-04-28 | 被測定材料の変形を検出する装置及び方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5638165A (ja) |
| EP (1) | EP0679880A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0854343A (ja) |
| GB (1) | GB9409553D0 (ja) |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5638165A (en) | 1997-06-10 |
| EP0679880A2 (en) | 1995-11-02 |
| GB9409553D0 (en) | 1994-06-29 |
| EP0679880A3 (en) | 1996-03-06 |
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