JPH0926370A - 加圧センサ - Google Patents
加圧センサInfo
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- JPH0926370A JPH0926370A JP20130595A JP20130595A JPH0926370A JP H0926370 A JPH0926370 A JP H0926370A JP 20130595 A JP20130595 A JP 20130595A JP 20130595 A JP20130595 A JP 20130595A JP H0926370 A JPH0926370 A JP H0926370A
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Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 水による性能低下、絶縁不良の心配がなく、
電磁誘導の影響を受けたり、接点からのスパーク発生の
危険もなく、しかも任意の場所に自由に設置することが
できる加圧センサを提供する。 【構成】 弾性を有する支持体4の長手方向に、光ファ
イバ1を巻き付け、該光ファイバ1の一端に光源2を、
他端に受光体3を設ける。
電磁誘導の影響を受けたり、接点からのスパーク発生の
危険もなく、しかも任意の場所に自由に設置することが
できる加圧センサを提供する。 【構成】 弾性を有する支持体4の長手方向に、光ファ
イバ1を巻き付け、該光ファイバ1の一端に光源2を、
他端に受光体3を設ける。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加圧スイッチなどとし
て利用することのできる加圧センサに関するものであ
る。
て利用することのできる加圧センサに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、各種機械装置、自動車などにおい
ては、マイクロスイッチ、テープ状スイッチなどの機械
的可動接点構造のスイッチが広く用いられている。
ては、マイクロスイッチ、テープ状スイッチなどの機械
的可動接点構造のスイッチが広く用いられている。
【0003】また、一対の電極間に導電ゴムを介装せし
めた加圧導電スイッチも提案されている(特開昭61−
143913号公報)。
めた加圧導電スイッチも提案されている(特開昭61−
143913号公報)。
【0004】かかる従来の圧力スイッチでは、屋外、水
中で使用する場合、あるいは水がかかった場合、電極、
接点が酸化して性能が低下するうえ、絶縁不良が生じる
という問題があった。
中で使用する場合、あるいは水がかかった場合、電極、
接点が酸化して性能が低下するうえ、絶縁不良が生じる
という問題があった。
【0005】また、水の影響を防ぐために、防水加工を
施すと、スイッチの構造が複雑になり大型化してしま
う。
施すと、スイッチの構造が複雑になり大型化してしま
う。
【0006】更に、かかる従来の圧力スイッチでは、電
磁誘導の影響を受けたり、接点からのスパーク発生の危
険性があった。
磁誘導の影響を受けたり、接点からのスパーク発生の危
険性があった。
【0007】一方、このような従来の圧力スイッチの欠
点を解消しようとして、表面に凹凸を有する一対の圧力
板で光ファイバを挟み、圧力板の変位によって生ずるマ
イクロベンド損失を利用して圧力を検出するようにした
圧力センサも知られている(例えば、特開昭62−25
7037号公報、第4図)。
点を解消しようとして、表面に凹凸を有する一対の圧力
板で光ファイバを挟み、圧力板の変位によって生ずるマ
イクロベンド損失を利用して圧力を検出するようにした
圧力センサも知られている(例えば、特開昭62−25
7037号公報、第4図)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の光ファイバ圧力センサでは、表面に凹凸を有
する一対の圧力板を必要とし、その設置場所に応じた圧
力板をあらかじめ用意しておかなければならず、長大な
場所や曲面などに設置する場合には、極めて不便であっ
た。
うな従来の光ファイバ圧力センサでは、表面に凹凸を有
する一対の圧力板を必要とし、その設置場所に応じた圧
力板をあらかじめ用意しておかなければならず、長大な
場所や曲面などに設置する場合には、極めて不便であっ
た。
【0009】従って、本発明の目的は、かかる従来の圧
力スイッチの問題点を解消し、水による性能低下、絶縁
不良の心配がなく、また、電磁誘導の影響を受けたり、
接点からのスパーク発生の危険もなく、しかも任意の場
所に自由に設置することができる加圧センサを提供する
ことにある。
力スイッチの問題点を解消し、水による性能低下、絶縁
不良の心配がなく、また、電磁誘導の影響を受けたり、
接点からのスパーク発生の危険もなく、しかも任意の場
所に自由に設置することができる加圧センサを提供する
ことにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために鋭意検討を重ねた結果、光ファイバ圧力
センサに着目し、弾性を有する支持体に光ファイバを巻
き付けることを考え、本発明を完成するに至った。
達成するために鋭意検討を重ねた結果、光ファイバ圧力
センサに着目し、弾性を有する支持体に光ファイバを巻
き付けることを考え、本発明を完成するに至った。
【0011】即ち、本発明は、弾性を有する支持体の長
手方向に、光ファイバを巻き付け、この光ファイバの一
端に光源を、他端に受光体を設けたことを特徴とする加
圧センサである。
手方向に、光ファイバを巻き付け、この光ファイバの一
端に光源を、他端に受光体を設けたことを特徴とする加
圧センサである。
【0012】
【作用】本発明は、弾性を有する支持体が変形し、それ
にともなって、支持体に巻き付けられた光ファイバの曲
げ半径が小さくなる:(マイクロベンディング)によ
り、光ファイバ内の光透過量が変化する現像を利用した
ものである。
にともなって、支持体に巻き付けられた光ファイバの曲
げ半径が小さくなる:(マイクロベンディング)によ
り、光ファイバ内の光透過量が変化する現像を利用した
ものである。
【0013】即ち、本発明の加圧センサに圧力が加わっ
たとき、弾性を有する支持体が変形し、それとともに光
ファイバが変形して、局所的に曲げ半径が小さくなる。
たとき、弾性を有する支持体が変形し、それとともに光
ファイバが変形して、局所的に曲げ半径が小さくなる。
【0014】この変形により光ファイバ内を通過する光
の透過量、即ち、光束の出力が低下する。従って、光フ
ァイバの一端に設けた光源から他端に設けた受光体に光
を送っていると、光ファイバの変形により受光体の受光
量が変化し、加圧センサに圧力が加わったことを検知す
る。この受光体の受光量変化により、スイッチを作動さ
せればよい。
の透過量、即ち、光束の出力が低下する。従って、光フ
ァイバの一端に設けた光源から他端に設けた受光体に光
を送っていると、光ファイバの変形により受光体の受光
量が変化し、加圧センサに圧力が加わったことを検知す
る。この受光体の受光量変化により、スイッチを作動さ
せればよい。
【0015】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は、本発明の加圧センサの一例を示す概略斜
視図、図2は、本発明で用いる光ファイバの一例を示す
横断面図である。
する。図1は、本発明の加圧センサの一例を示す概略斜
視図、図2は、本発明で用いる光ファイバの一例を示す
横断面図である。
【0016】図1において、1は光ファイバ、2はLE
D、LDなどの光源、3はフォトダイオード、フォトト
ランジスタなどの受光体、4は支持体である。
D、LDなどの光源、3はフォトダイオード、フォトト
ランジスタなどの受光体、4は支持体である。
【0017】光ファイバ1は、図2に示すように、コア
5と該コア5よりも屈折率の低いクラッド6とで構成さ
れている。コア5及びクラッド6の材質は、加圧力に応
答するだけの弾性を有していれば、特に限定されない
が、光ファイバに圧力が加わった際に、光ファイバが適
度に変形するように構成するうえで、コア5が、シリコ
ーン樹脂、アクリル樹脂からなり、クラッド6が、コア
5の材質よりも屈折率の低いシリコーン樹脂、フッ素樹
脂、エラストマーからなっているのが好ましい。光ファ
イバ1の外径は0.1mm〜5mmが適当である。
5と該コア5よりも屈折率の低いクラッド6とで構成さ
れている。コア5及びクラッド6の材質は、加圧力に応
答するだけの弾性を有していれば、特に限定されない
が、光ファイバに圧力が加わった際に、光ファイバが適
度に変形するように構成するうえで、コア5が、シリコ
ーン樹脂、アクリル樹脂からなり、クラッド6が、コア
5の材質よりも屈折率の低いシリコーン樹脂、フッ素樹
脂、エラストマーからなっているのが好ましい。光ファ
イバ1の外径は0.1mm〜5mmが適当である。
【0018】支持体4は、加圧によって変形するような
適度の弾性を有するものであれば、金属、合成樹脂、合
成エラストマー等任意の材質で形成することができ、例
えば、(発泡)ポリウレタン、(発泡)シリコーン樹
脂、フッ素樹脂、フッ素ゴムなどを挙げることができる
が、耐薬品性が要求される場所で使用するには、フッ素
樹脂、フッ素ゴム等で形成するのが好適である。
適度の弾性を有するものであれば、金属、合成樹脂、合
成エラストマー等任意の材質で形成することができ、例
えば、(発泡)ポリウレタン、(発泡)シリコーン樹
脂、フッ素樹脂、フッ素ゴムなどを挙げることができる
が、耐薬品性が要求される場所で使用するには、フッ素
樹脂、フッ素ゴム等で形成するのが好適である。
【0019】支持体4の外径は、0.5mm〜100m
mが適当であり、特に10mm〜50mmが好ましい。
また、支持体4の断面形状は、その上に巻き付ける光フ
ァイバ1に過度な屈曲を与えない限り、任意の形状とす
ることができるが、通常は丸断面形状が用いられ、加圧
センサを床等の平面に設置した際に、転がり難くするう
えでは、偏平(楕円)形状とするのが好ましい。更に、
中空形状にしておくと、加圧による変形が容易になるの
で好ましい。中空支持体を用いる場合、中空部に複数の
仕切りを設けておくと、気密性が生じるため中空支持体
を薄くすることが可能となり、材料費を安くでき、しか
も十分な弾性を保持することができる。光ファイバ1を
支持体4に巻き付けるには、ラセン巻き、横巻き、編組
等の任意の形態で巻き付けることができ、ラセン巻きの
場合は、支持体4の直径の2倍以下、特に支持体4の直
径以下のピッチで巻き付けるのが好ましい。また、複数
本の光ファイバ1を巻き付けると、強度が向上し、光量
を高めることができるので好ましい。
mが適当であり、特に10mm〜50mmが好ましい。
また、支持体4の断面形状は、その上に巻き付ける光フ
ァイバ1に過度な屈曲を与えない限り、任意の形状とす
ることができるが、通常は丸断面形状が用いられ、加圧
センサを床等の平面に設置した際に、転がり難くするう
えでは、偏平(楕円)形状とするのが好ましい。更に、
中空形状にしておくと、加圧による変形が容易になるの
で好ましい。中空支持体を用いる場合、中空部に複数の
仕切りを設けておくと、気密性が生じるため中空支持体
を薄くすることが可能となり、材料費を安くでき、しか
も十分な弾性を保持することができる。光ファイバ1を
支持体4に巻き付けるには、ラセン巻き、横巻き、編組
等の任意の形態で巻き付けることができ、ラセン巻きの
場合は、支持体4の直径の2倍以下、特に支持体4の直
径以下のピッチで巻き付けるのが好ましい。また、複数
本の光ファイバ1を巻き付けると、強度が向上し、光量
を高めることができるので好ましい。
【0020】支持体4に巻き付けた光ファイバ1は、必
要に応じて、支持体4に接着させておいてもよい。ま
た、支持体4の表面にラセン状の溝を形成し、その中に
光ファイバを埋め込んでもよいし、更にその上を樹脂等
で被覆してもよい。このようにすることにより、光ファ
イバ1の損傷を防ぐことが可能となる。このような圧力
センサに圧力が加わると、圧力が加わった部分で支持体
4が変形し、光ファイバ1が曲がる。その結果、受光体
3の受光量が変化し、圧力が検出される。
要に応じて、支持体4に接着させておいてもよい。ま
た、支持体4の表面にラセン状の溝を形成し、その中に
光ファイバを埋め込んでもよいし、更にその上を樹脂等
で被覆してもよい。このようにすることにより、光ファ
イバ1の損傷を防ぐことが可能となる。このような圧力
センサに圧力が加わると、圧力が加わった部分で支持体
4が変形し、光ファイバ1が曲がる。その結果、受光体
3の受光量が変化し、圧力が検出される。
【0021】いま、外径22mm、内径10mmの発泡
シリコーンゴムチューブに、コアがポリメチルメタアク
リレート(PMMA)、クラッドがフッ素樹脂、被覆が
ポリエチレンからなる、外径1mmの光ファイバを8.
5mmのピッチで巻き付けて、圧力センサを作成した。
シリコーンゴムチューブに、コアがポリメチルメタアク
リレート(PMMA)、クラッドがフッ素樹脂、被覆が
ポリエチレンからなる、外径1mmの光ファイバを8.
5mmのピッチで巻き付けて、圧力センサを作成した。
【0022】この圧力センサを用いて、圧力と光出力の
関係を調べたところ、図3に示すような結果が得られ
た。圧力は、センサを平面と幅6cmのアクリル板では
さんでアクリル板の上におもりをのせて加えた。
関係を調べたところ、図3に示すような結果が得られ
た。圧力は、センサを平面と幅6cmのアクリル板では
さんでアクリル板の上におもりをのせて加えた。
【0023】この図から明らかなように、加圧センサに
加わった圧力と光出力との間には、相関関係があり、圧
力が大きくなるに従って、受光体3で検出される光出力
は小さくなり、光の減衰が起きていることが分かる。
加わった圧力と光出力との間には、相関関係があり、圧
力が大きくなるに従って、受光体3で検出される光出力
は小さくなり、光の減衰が起きていることが分かる。
【0024】
【発明の効果】本発明の加圧センサによれば、屋外、水
中あるいは水がかかるような場所で使用しても、水の影
響による性能低下、絶縁不良が起こらない。また、電磁
誘導の影響を受けず、接点におけるスパークの発生もな
いので、可燃、爆発の危険があるところでも安全に使用
することができる。
中あるいは水がかかるような場所で使用しても、水の影
響による性能低下、絶縁不良が起こらない。また、電磁
誘導の影響を受けず、接点におけるスパークの発生もな
いので、可燃、爆発の危険があるところでも安全に使用
することができる。
【0025】更に、設置場所による制限を受けることが
なく、長大な場所や曲面などでも適当な長さに切断し
て、そのまま使用することができる。また、光源にオプ
ティカルタイムドメインリフレクトメータ(OTDR)
を使用すれば、加圧センサのどの部分に圧力が加わった
かを知ることもできる。また、所定の長さにわたって、
一様に加圧センサが変形したとして、変形した部分の長
さに比例して、対数的減衰量が変化するレンジアビリテ
ィが広くなる。また、本発明の加圧センサは、支持体と
して中空支持体を用いると、中空部の圧力と外部の圧力
(静水圧)の差による変形から、静水圧を検知できる。
なく、長大な場所や曲面などでも適当な長さに切断し
て、そのまま使用することができる。また、光源にオプ
ティカルタイムドメインリフレクトメータ(OTDR)
を使用すれば、加圧センサのどの部分に圧力が加わった
かを知ることもできる。また、所定の長さにわたって、
一様に加圧センサが変形したとして、変形した部分の長
さに比例して、対数的減衰量が変化するレンジアビリテ
ィが広くなる。また、本発明の加圧センサは、支持体と
して中空支持体を用いると、中空部の圧力と外部の圧力
(静水圧)の差による変形から、静水圧を検知できる。
【0026】本発明の加圧センサは、通常のテープ巻機
などを用いて、支持体に光ファイバを巻き付けるだけで
よいから、極めて安価に製造することができる。
などを用いて、支持体に光ファイバを巻き付けるだけで
よいから、極めて安価に製造することができる。
【図1】本発明の加圧センサの一例を示す概略斜視図で
ある。
ある。
【図2】本発明で用いる光ファイバーの一例を示す横断
面図である。
面図である。
【図3】本発明の加圧センサにおける圧力と光出力の関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
1 光ファイバ 2 光源 3 受光体 4 支持体 5 コア 6 クラッド
Claims (4)
- 【請求項1】 弾性を有する支持体の長手方向に、光フ
ァイバを巻き付け、該光ファイバの一端に光源を、他端
に受光体を設けたことを特徴とする加圧センサ。 - 【請求項2】 支持体の外径が0.5mm〜100mm
である請求項1記載の加圧センサ。 - 【請求項3】 光ファイバの外径が0.1mm〜5mm
である請求項1又は2記載の加圧センサ。 - 【請求項4】 光ファイバを、支持体の外径の2倍以下
のピッチで支持体に巻き付ける請求項1、2又は3記載
の加圧センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20130595A JPH0926370A (ja) | 1995-07-13 | 1995-07-13 | 加圧センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20130595A JPH0926370A (ja) | 1995-07-13 | 1995-07-13 | 加圧センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0926370A true JPH0926370A (ja) | 1997-01-28 |
Family
ID=16438806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20130595A Pending JPH0926370A (ja) | 1995-07-13 | 1995-07-13 | 加圧センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0926370A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2004219914B2 (en) * | 2003-03-05 | 2007-02-22 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Coiled optical fiber assembly for measuring pressure and/or other physical data |
| JP2008014641A (ja) * | 2006-07-03 | 2008-01-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光ファイバセンサおよびそれを用いた歪み測定方法 |
| US7520157B2 (en) | 2006-01-17 | 2009-04-21 | Hitachi Cable, Ltd. | Impulse sensor |
| JP2009264748A (ja) * | 2008-04-21 | 2009-11-12 | Fujikura Ltd | 圧力センサ用光ファイバケーブル |
| CN115655426A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-01-31 | 武汉东沃慧达科技有限公司 | 一种光纤光栅称重传感器及其制造方法与传感系统 |
-
1995
- 1995-07-13 JP JP20130595A patent/JPH0926370A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2004219914B2 (en) * | 2003-03-05 | 2007-02-22 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Coiled optical fiber assembly for measuring pressure and/or other physical data |
| US7315666B2 (en) | 2003-03-05 | 2008-01-01 | Shell Oil Company | Coiled optical fiber assembly for measuring pressure and/or other physical data |
| US7520157B2 (en) | 2006-01-17 | 2009-04-21 | Hitachi Cable, Ltd. | Impulse sensor |
| JP2008014641A (ja) * | 2006-07-03 | 2008-01-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光ファイバセンサおよびそれを用いた歪み測定方法 |
| JP2009264748A (ja) * | 2008-04-21 | 2009-11-12 | Fujikura Ltd | 圧力センサ用光ファイバケーブル |
| CN115655426A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-01-31 | 武汉东沃慧达科技有限公司 | 一种光纤光栅称重传感器及其制造方法与传感系统 |
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