JPH1183646A - 光ファイバ形荷重計 - Google Patents
光ファイバ形荷重計Info
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- JPH1183646A JPH1183646A JP23600697A JP23600697A JPH1183646A JP H1183646 A JPH1183646 A JP H1183646A JP 23600697 A JP23600697 A JP 23600697A JP 23600697 A JP23600697 A JP 23600697A JP H1183646 A JPH1183646 A JP H1183646A
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- Japan
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- optical fiber
- elastic body
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- load cell
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Abstract
(57)【要約】
【課題】温度補償された荷重、歪み量を測定する。
【解決手段】光ファイバグレーティングをストレインゲ
ージ３として弾性体２に貼着し、弾性体に負荷される荷
重による弾性体の歪み量を光ファイバグレーティングか
らの反射スペクトル波長によって計測することにより負
荷荷重を測定するものである。光ファイバグレーティン
グがストレインゲージとして貼着される弾性体には、温
度特性は同等で、２つの弾性率の異なる領域２ａ、２ｂ
が設けられ、光ファイバグレーティングは弾性率の異な
る２つの領域に跨って貼着される。この場合、弾性体
は、２つの弾性率の異なる領域の境界が連続的に変化す
るように作成してもよい。
ージ３として弾性体２に貼着し、弾性体に負荷される荷
重による弾性体の歪み量を光ファイバグレーティングか
らの反射スペクトル波長によって計測することにより負
荷荷重を測定するものである。光ファイバグレーティン
グがストレインゲージとして貼着される弾性体には、温
度特性は同等で、２つの弾性率の異なる領域２ａ、２ｂ
が設けられ、光ファイバグレーティングは弾性率の異な
る２つの領域に跨って貼着される。この場合、弾性体
は、２つの弾性率の異なる領域の境界が連続的に変化す
るように作成してもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバ形荷重計
に係わり、特に熱膨張による影響を取り除き、容易に温
度補償された高精度な測定を可能ならしめ構成を簡素化
した光ファイバ形荷重計に関する。
に係わり、特に熱膨張による影響を取り除き、容易に温
度補償された高精度な測定を可能ならしめ構成を簡素化
した光ファイバ形荷重計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、積雪寒冷地においては、懸架
された電力線が着氷雪により切断されることがあるた
め、冬季間は碍子に荷重計を取付け、電線に負荷される
荷重の監視が必要である。通常の一般的な荷重計におい
ては、負荷荷重に対してその歪み量が比例する弾性体を
用い、これに荷重を負荷して歪を発生させ、その弾性体
に貼り付けた電気的歪み素子（ストレインゲージ）によ
り歪み量を測定し、荷重を計算する。このとき、４個の
ストレインゲージをフリッジ構造に組むことにより温度
の影響を相殺するような温度補償がなされる。
された電力線が着氷雪により切断されることがあるた
め、冬季間は碍子に荷重計を取付け、電線に負荷される
荷重の監視が必要である。通常の一般的な荷重計におい
ては、負荷荷重に対してその歪み量が比例する弾性体を
用い、これに荷重を負荷して歪を発生させ、その弾性体
に貼り付けた電気的歪み素子（ストレインゲージ）によ
り歪み量を測定し、荷重を計算する。このとき、４個の
ストレインゲージをフリッジ構造に組むことにより温度
の影響を相殺するような温度補償がなされる。
【０００３】しかしながら、電気的ストレインゲージに
よる荷重計では、１個のストレインゲージに対し電源線
及び信号線の計４本のリード線を必要とするため、多点
計測では配線が極めて煩雑となるに加えて、立地条件が
苛酷なため、電源の供給方法に問題があるとともに、強
電界による誘導雑音により、計測に困難があった。スト
レインゲージとして、短周期光フアイバ回折格子（グレ
ーティング）を用いることができることは既に周知の事
実である。この素子は短周期グレーティング（格子）の
間隔によって決まる特定の波長の光のみを反射する機能
を有しているため、歪みにより間隔が変化すると反射光
波長も変化することから、これを上記の弾性体に貼り付
けて用いれば、電気的ストレインゲージと同様に歪みが
測定できるため、これを荷重計に利用している。
よる荷重計では、１個のストレインゲージに対し電源線
及び信号線の計４本のリード線を必要とするため、多点
計測では配線が極めて煩雑となるに加えて、立地条件が
苛酷なため、電源の供給方法に問題があるとともに、強
電界による誘導雑音により、計測に困難があった。スト
レインゲージとして、短周期光フアイバ回折格子（グレ
ーティング）を用いることができることは既に周知の事
実である。この素子は短周期グレーティング（格子）の
間隔によって決まる特定の波長の光のみを反射する機能
を有しているため、歪みにより間隔が変化すると反射光
波長も変化することから、これを上記の弾性体に貼り付
けて用いれば、電気的ストレインゲージと同様に歪みが
測定できるため、これを荷重計に利用している。
【０００４】しかしながら、ファイバストレインゲージ
による荷重計では、温度が変化すると、弾性体および光
ファイバの熱膨張により荷重による歪みがなくとも格子
間隔が変化し、誤差の要因となる。このため、従来の光
ファイバ回折格子を用いた光ファイバストレインゲージ
の温度補償として、図４に示すように弾性体３２に２つ
の個別の光ファイバストレインゲージ３３、３４を貼り
付けたものが知られている。なお、同図において３１、
３５は光ファイバ、３６は弾性体３２の保持具、３７は
荷重方向をそれぞれ示す。
による荷重計では、温度が変化すると、弾性体および光
ファイバの熱膨張により荷重による歪みがなくとも格子
間隔が変化し、誤差の要因となる。このため、従来の光
ファイバ回折格子を用いた光ファイバストレインゲージ
の温度補償として、図４に示すように弾性体３２に２つ
の個別の光ファイバストレインゲージ３３、３４を貼り
付けたものが知られている。なお、同図において３１、
３５は光ファイバ、３６は弾性体３２の保持具、３７は
荷重方向をそれぞれ示す。
【０００５】２つの個別の光ファイバストレインゲージ
３３、３４のうち一方３３は歪み量測定用として、弾性
体２の歪み方向に固定し、他方３４は、それと垂直方向
に固定し、歪みには不感応もしくは反対の極性を持たせ
ることにより、共通に作用する温度の影響を相殺しよう
とする方法がとられる。このように従来の温度補償法で
は、２つの光ファイバストレインゲージを十字形に組み
合わせて弾性体に貼り付け、歪み量測定と温度による誤
差の検出に用いて温度補償を行なっている。
３３、３４のうち一方３３は歪み量測定用として、弾性
体２の歪み方向に固定し、他方３４は、それと垂直方向
に固定し、歪みには不感応もしくは反対の極性を持たせ
ることにより、共通に作用する温度の影響を相殺しよう
とする方法がとられる。このように従来の温度補償法で
は、２つの光ファイバストレインゲージを十字形に組み
合わせて弾性体に貼り付け、歪み量測定と温度による誤
差の検出に用いて温度補償を行なっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この温
度補償方式では、実質的に２つの測定系が必要となり、
費用の負担が大きくなり、しかも２つの個別のストレイ
ンゲージを用いるため、２つの波長を十分に分離して割
り当てる必要があり、波長走査範囲が広がること、また
２つの波長を使うため、多点計測の場合には１本の光フ
ァイバでカバーできる測定点がその能力の半分になって
しまうという難点があった。また、ストレインゲージを
歪み方向に垂直に固定する必要があり、作成上も工程数
が多く、コスト低減が困難であった。さらに、光部品類
および光計測機器はコストが高いため、光ファイバ方式
が広く利用されるには至っていない。そのため、コスト
の低減は重要な課題であり、構成を簡素化することが枢
要といえる。
度補償方式では、実質的に２つの測定系が必要となり、
費用の負担が大きくなり、しかも２つの個別のストレイ
ンゲージを用いるため、２つの波長を十分に分離して割
り当てる必要があり、波長走査範囲が広がること、また
２つの波長を使うため、多点計測の場合には１本の光フ
ァイバでカバーできる測定点がその能力の半分になって
しまうという難点があった。また、ストレインゲージを
歪み方向に垂直に固定する必要があり、作成上も工程数
が多く、コスト低減が困難であった。さらに、光部品類
および光計測機器はコストが高いため、光ファイバ方式
が広く利用されるには至っていない。そのため、コスト
の低減は重要な課題であり、構成を簡素化することが枢
要といえる。
【０００７】
【発明の目的】本発明は上述した難点に鑑みなされたも
ので、熱膨張による影響を取り除き、容易に温度補償さ
れた高精度な測定を可能ならしめ構成を簡素化した光フ
ァイバ形荷重計を提供することを目的とする。
ので、熱膨張による影響を取り除き、容易に温度補償さ
れた高精度な測定を可能ならしめ構成を簡素化した光フ
ァイバ形荷重計を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の光ファイバ形荷重計は、光ファイバグレーテ
ィングをストレインゲージとして弾性体に貼着し、弾性
体に負荷される荷重による弾性体の歪み量を光ファイバ
グレーティングからの反射スペクトル波長によって計測
することにより負荷荷重を測定するものである。
に本発明の光ファイバ形荷重計は、光ファイバグレーテ
ィングをストレインゲージとして弾性体に貼着し、弾性
体に負荷される荷重による弾性体の歪み量を光ファイバ
グレーティングからの反射スペクトル波長によって計測
することにより負荷荷重を測定するものである。
【０００９】光ファイバグレーティングがストレインゲ
ージとして貼着される弾性体には温度特性は同等で、弾
性率の異なる少なくとも２つの領域が設けられ、光ファ
イバグレーティングは弾性率の異なる少なくとも２つの
領域に跨って貼着される。この場合、弾性体は、弾性率
の異なる少なくとも２つの領域の境界が連続的に変化す
るように作成してもよい。
ージとして貼着される弾性体には温度特性は同等で、弾
性率の異なる少なくとも２つの領域が設けられ、光ファ
イバグレーティングは弾性率の異なる少なくとも２つの
領域に跨って貼着される。この場合、弾性体は、弾性率
の異なる少なくとも２つの領域の境界が連続的に変化す
るように作成してもよい。
【００１０】
【作用】このように構成された光ファイバ形荷重計にお
いて、光源から光ファイバを介して光ファイバグレーテ
ィングストレインゲージに光を入射すると、グレーティ
ング（格子）の間隔によって決まる特定の波長の光のみ
を反射し、反射光スペクトルに少なくとも２つのピーク
が現われるので、この間隔をスペクトラムアナライザで
検知し、この値から歪み量及び荷重が求められる。
いて、光源から光ファイバを介して光ファイバグレーテ
ィングストレインゲージに光を入射すると、グレーティ
ング（格子）の間隔によって決まる特定の波長の光のみ
を反射し、反射光スペクトルに少なくとも２つのピーク
が現われるので、この間隔をスペクトラムアナライザで
検知し、この値から歪み量及び荷重が求められる。
【００１１】弾性体を弾性係数の異なる少なくとも２つ
の領域の境界の弾性係数が連続的に分布する構造にした
場合には、スペクトルの幅を測定して歪み量及び荷重が
求められる。
の領域の境界の弾性係数が連続的に分布する構造にした
場合には、スペクトルの幅を測定して歪み量及び荷重が
求められる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の光ファイバ形荷重
計における実施の形態を説明する。本発明の光ファイバ
形荷重計は、弾性体に弾性率がｋ1、ｋ2と異なる２つの
弾性体の組み合わせ、もしくは２つの領域をもたせるこ
とが特徴である。光ファイバグレーティングを用いた光
ファイバストレインゲージは２つの弾性体あるいは領域
に跨って貼り付けられる。
計における実施の形態を説明する。本発明の光ファイバ
形荷重計は、弾性体に弾性率がｋ1、ｋ2と異なる２つの
弾性体の組み合わせ、もしくは２つの領域をもたせるこ
とが特徴である。光ファイバグレーティングを用いた光
ファイバストレインゲージは２つの弾性体あるいは領域
に跨って貼り付けられる。
【００１３】弾性体の温度特性は均一、即ち線膨張率は
一様としたとき、これに貼り付けられている光ファイバ
グレーティングストレインゲージは、一様に温度変動の
影響を受け、 λｔ＝λ0＋△λｔ という波長の光を反射する。ここに、λ0は基準となる
条件下での反射光波長、△λｔは温度変化による反射光
波長の偏倚量である。
一様としたとき、これに貼り付けられている光ファイバ
グレーティングストレインゲージは、一様に温度変動の
影響を受け、 λｔ＝λ0＋△λｔ という波長の光を反射する。ここに、λ0は基準となる
条件下での反射光波長、△λｔは温度変化による反射光
波長の偏倚量である。
【００１４】いま、ある荷重が負荷されたとき、弾性率
ｋ1の弾性体部分に着いている光ファイバグレーティン
グストレインゲージ部分からの反射光波長を λ1（＝λ0＋△λｔ＋△λ1) とし、弾性率ｋ２の弾性体部分に着いている光ファイバ
グレーティングストレインゲージ部分からの反射光波長
を λ2（＝λ0＋△λｔ＋△λ2） とすると、ｋ1≠ｋ2であるから、同じ荷重Ｗが負荷され
ても弾性体のそれぞれの部分での歪み量はσ1＝Ｗｋ1、
σ2＝Ｗｋ2となり、一致しないから、 △λ1≠△λ2 である。つまり、反射光は２つの波長成分をもつことに
なる。
ｋ1の弾性体部分に着いている光ファイバグレーティン
グストレインゲージ部分からの反射光波長を λ1（＝λ0＋△λｔ＋△λ1) とし、弾性率ｋ２の弾性体部分に着いている光ファイバ
グレーティングストレインゲージ部分からの反射光波長
を λ2（＝λ0＋△λｔ＋△λ2） とすると、ｋ1≠ｋ2であるから、同じ荷重Ｗが負荷され
ても弾性体のそれぞれの部分での歪み量はσ1＝Ｗｋ1、
σ2＝Ｗｋ2となり、一致しないから、 △λ1≠△λ2 である。つまり、反射光は２つの波長成分をもつことに
なる。
【００１５】これをスペクトラムアナライザにより観測
し、波長の差を測定すれば、次式 λ2−λ1＝（λ0＋△λｔ＋△λ2）−（λ0＋△λｔ＋△λ1） ＝△λ2−△λ1 より、温度変化による波長偏倚は相殺される。上述した
ように、反射光波長の偏倚と歪み量及び負荷荷重Ｗは比
例関係にあるから、比例定数をρとして、改めて波長偏
倚の差△λｗを定義すれば、 △λｗ＝（△λ2一△λ1）＝Ｗρ（ｋ2−ｋ1） であり、ρ及びｋ1、ｋ2が既知であれば、△λｗの値か
らＷを求めることができる。
し、波長の差を測定すれば、次式 λ2−λ1＝（λ0＋△λｔ＋△λ2）−（λ0＋△λｔ＋△λ1） ＝△λ2−△λ1 より、温度変化による波長偏倚は相殺される。上述した
ように、反射光波長の偏倚と歪み量及び負荷荷重Ｗは比
例関係にあるから、比例定数をρとして、改めて波長偏
倚の差△λｗを定義すれば、 △λｗ＝（△λ2一△λ1）＝Ｗρ（ｋ2−ｋ1） であり、ρ及びｋ1、ｋ2が既知であれば、△λｗの値か
らＷを求めることができる。
【００１６】このように１本の光ファイバグレーティン
グストレインゲージで温度補償ができることとなり、従
来の温度補償のために２個の光ファイバストレインゲー
ジを必要としていた場合に比較し、構造は極めて簡易な
ものとなる。また、２つの弾性体の境界があいまいで歪
みが連続的に変化するような場合には、反射スペクトル
は通続的なものとなる。この場合には、スペクトル幅の
広がり量が上記の△λｗに対応する量である。従って、
これをスペクトラムアナライザによって測定すれば負荷
荷重を計算できる。この場合も温度変化はスペクトル全
体に共通に作用し、スペクトルを平行移動させるが、ス
ペクトル広がりには影響しないので、スペクトル広がり
に基づく計測は温度補償されたものとなる。本発明の光
ファイバストレインゲージによる荷重計では、反射光を
利用するため、光ファイバの１端から光を入射すれば、
同じ端から反射光が得られるので、１本の光ファイバを
ストレインゲージに接続すればよい。さらに、反射スペ
クトル以外の波長の光は透過するため、反射波長の異な
るものであれば、他のストレインゲージを直列に接続し
て用いることも可能である。もし、波長間隔をλｓ、計
測範囲をλｗとすれば、ｎ＝λｗ／λｓだけの個数を接
続できることになる。そのため、光ファイバ方式では極
めて配線が簡素なものとなるという利点がある。
グストレインゲージで温度補償ができることとなり、従
来の温度補償のために２個の光ファイバストレインゲー
ジを必要としていた場合に比較し、構造は極めて簡易な
ものとなる。また、２つの弾性体の境界があいまいで歪
みが連続的に変化するような場合には、反射スペクトル
は通続的なものとなる。この場合には、スペクトル幅の
広がり量が上記の△λｗに対応する量である。従って、
これをスペクトラムアナライザによって測定すれば負荷
荷重を計算できる。この場合も温度変化はスペクトル全
体に共通に作用し、スペクトルを平行移動させるが、ス
ペクトル広がりには影響しないので、スペクトル広がり
に基づく計測は温度補償されたものとなる。本発明の光
ファイバストレインゲージによる荷重計では、反射光を
利用するため、光ファイバの１端から光を入射すれば、
同じ端から反射光が得られるので、１本の光ファイバを
ストレインゲージに接続すればよい。さらに、反射スペ
クトル以外の波長の光は透過するため、反射波長の異な
るものであれば、他のストレインゲージを直列に接続し
て用いることも可能である。もし、波長間隔をλｓ、計
測範囲をλｗとすれば、ｎ＝λｗ／λｓだけの個数を接
続できることになる。そのため、光ファイバ方式では極
めて配線が簡素なものとなるという利点がある。
【００１７】なお、以上の例では光ファイバグレーティ
ングがストレインゲージとして貼着される弾性体には温
度特性は同等で、弾性率の異なる２つの領域が設けら
れ、光ファイバグレーティングは弾性率の異なる２つの
領域に跨って貼着される場合について説明したが、光フ
ァイバグレーティングがストレインゲージとして貼着さ
れる弾性体には温度特性は同等で、弾性率の異なる３つ
以上の領域が設けられ、光ファイバグレーティングは弾
性率の異なる３つ以上の領域に跨って貼着されるように
してもよい。この場合、光源から光ファイバを介して光
ファイバグレーティングストレインゲージに光を入射す
ると、グレーティング（格子）の間隔によって決まる特
定の波長の光のみを反射し、反射光スペクトルに３つ以
上のピークが現われるので、この間隔をスペクトラムア
ナライザで検知し、この値から歪み量及び荷重が求めら
れる。また、弾性体を弾性係数の異なる３つ以上の領域
の境界の弾性係数が連続的に分布する構造にした場合に
は、スペクトルの幅を測定して歪み量及び荷重が求めら
れる。
ングがストレインゲージとして貼着される弾性体には温
度特性は同等で、弾性率の異なる２つの領域が設けら
れ、光ファイバグレーティングは弾性率の異なる２つの
領域に跨って貼着される場合について説明したが、光フ
ァイバグレーティングがストレインゲージとして貼着さ
れる弾性体には温度特性は同等で、弾性率の異なる３つ
以上の領域が設けられ、光ファイバグレーティングは弾
性率の異なる３つ以上の領域に跨って貼着されるように
してもよい。この場合、光源から光ファイバを介して光
ファイバグレーティングストレインゲージに光を入射す
ると、グレーティング（格子）の間隔によって決まる特
定の波長の光のみを反射し、反射光スペクトルに３つ以
上のピークが現われるので、この間隔をスペクトラムア
ナライザで検知し、この値から歪み量及び荷重が求めら
れる。また、弾性体を弾性係数の異なる３つ以上の領域
の境界の弾性係数が連続的に分布する構造にした場合に
は、スペクトルの幅を測定して歪み量及び荷重が求めら
れる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の光ファイバ形荷重計における
好ましい実施例を図面にしたがって説明する。図１に本
発明の第１の実施例による光ファイバ形荷重計を示す。
この光ファイバ形荷重計は、弾性体２をＴ字形に加工し
て弾性係数の異なる２つの領域２ａ、２ｂをもたせたも
ので、これらの領域にまたがるように光ファイバグレー
ティング（回折格子）を用いた光ファイバストレインゲ
ージ３が貼着される。光ファイバグレーティングストレ
インゲージ３はコネクタ４を介して光ファイバ１に接続
され、光ファイバ１には光ファイバ方向性分岐結合器
８、光源９が順に接続され、光ファイバ方向性分岐結合
器８にはスペクトラムアナライザ１０が接続されてい
る。なお、同図において６は弾性体２の保持具、７は荷
重方向をそれぞれ示す。
好ましい実施例を図面にしたがって説明する。図１に本
発明の第１の実施例による光ファイバ形荷重計を示す。
この光ファイバ形荷重計は、弾性体２をＴ字形に加工し
て弾性係数の異なる２つの領域２ａ、２ｂをもたせたも
ので、これらの領域にまたがるように光ファイバグレー
ティング（回折格子）を用いた光ファイバストレインゲ
ージ３が貼着される。光ファイバグレーティングストレ
インゲージ３はコネクタ４を介して光ファイバ１に接続
され、光ファイバ１には光ファイバ方向性分岐結合器
８、光源９が順に接続され、光ファイバ方向性分岐結合
器８にはスペクトラムアナライザ１０が接続されてい
る。なお、同図において６は弾性体２の保持具、７は荷
重方向をそれぞれ示す。
【００１９】光ファイバグレーティングからの反射光波
長をλとし、温度変化t、荷重Wによる歪みなどによる波
長の最大の変動量を＋△λ（λt、λw）としたとき、λ
＋△λの領域をカバーするブロードなスペクトル幅を有
するＬＥＤもしくは放電ランプ、白色ランプが光源９と
して使用される。この光ファイバ形荷重計では、光源９
から光ファイバ１を介して光ファイバグレーティングス
トレインゲージ３に光を入射すると、グレーティング
（格子）の間隔によって決まる特定の波長の光のみを反
射し、反射光スペクトルに２つのピークが現われるの
で、この間隔λwをスペクトラムアナライザ１０で検知
し、この値から上述したように歪み量及び荷重が求めら
れる。
長をλとし、温度変化t、荷重Wによる歪みなどによる波
長の最大の変動量を＋△λ（λt、λw）としたとき、λ
＋△λの領域をカバーするブロードなスペクトル幅を有
するＬＥＤもしくは放電ランプ、白色ランプが光源９と
して使用される。この光ファイバ形荷重計では、光源９
から光ファイバ１を介して光ファイバグレーティングス
トレインゲージ３に光を入射すると、グレーティング
（格子）の間隔によって決まる特定の波長の光のみを反
射し、反射光スペクトルに２つのピークが現われるの
で、この間隔λwをスペクトラムアナライザ１０で検知
し、この値から上述したように歪み量及び荷重が求めら
れる。
【００２０】図２に本発明の第２の実施例による光ファ
イバ形荷重計を示す。この光ファイバ形荷重計は、弾性
体１３を弾性係数の異なる２つの領域１３ａ、１３ｂの
境界の弾性係数が連続的に分布する構造にしたものであ
る。実際の作成では図１の弾性体より容易である。光フ
ァイバグレーティング（回折格子）を用いた光ファイバ
ストレインゲージ３は、これらの領域１３ａ、１３ｂに
またがるように貼着される。この光ファイバ形荷重計の
構成は、弾性体１３の形態を除き図１に示す光ファイバ
形荷重計と同様である。
イバ形荷重計を示す。この光ファイバ形荷重計は、弾性
体１３を弾性係数の異なる２つの領域１３ａ、１３ｂの
境界の弾性係数が連続的に分布する構造にしたものであ
る。実際の作成では図１の弾性体より容易である。光フ
ァイバグレーティング（回折格子）を用いた光ファイバ
ストレインゲージ３は、これらの領域１３ａ、１３ｂに
またがるように貼着される。この光ファイバ形荷重計の
構成は、弾性体１３の形態を除き図１に示す光ファイバ
形荷重計と同様である。
【００２１】この光ファイバ形荷重計では、反射光スペ
クトルの２つのピークは分離しないので、スペクトルの
幅λwを測定して歪み量及び荷重が求められる。図３に
本発明の第３の実施例による光ファイバ形荷重計を示
す。この光ファイバ形荷重計は、弾性体１４を馬蹄形の
弾性体形状とし、弾性体１４の厚さを連続的に変化する
ように加工して弾性係数の異なる２つの領域１４ａ、１
４ｂの境界の弾性係数（弾性率）が連続的に分布する構
造にしたものである。光ファイバグレーティング（回折
格子）を用いた光ファイバストレインゲージ３は、これ
らの領域１４ａ、１４ｂにまたがるように馬蹄形の曲面
部に貼着される。
クトルの２つのピークは分離しないので、スペクトルの
幅λwを測定して歪み量及び荷重が求められる。図３に
本発明の第３の実施例による光ファイバ形荷重計を示
す。この光ファイバ形荷重計は、弾性体１４を馬蹄形の
弾性体形状とし、弾性体１４の厚さを連続的に変化する
ように加工して弾性係数の異なる２つの領域１４ａ、１
４ｂの境界の弾性係数（弾性率）が連続的に分布する構
造にしたものである。光ファイバグレーティング（回折
格子）を用いた光ファイバストレインゲージ３は、これ
らの領域１４ａ、１４ｂにまたがるように馬蹄形の曲面
部に貼着される。
【００２２】この光ファイバ形荷重計の構成は、弾性体
１４の形態を除き図１に示す光ファイバ形荷重計と同様
であり、その作用効果は図２に示す光ファイバ形荷重計
と同様である。
１４の形態を除き図１に示す光ファイバ形荷重計と同様
であり、その作用効果は図２に示す光ファイバ形荷重計
と同様である。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の光ファイバ形荷重計によれば、弾性体に弾性率の分布
を持たせることにより、１本の光ファイバグレーティン
グストレインゲージで歪み量の測定と温度補償が同時に
なされるため、従来の温度補償用の光ファイバグレーテ
ィングストレインゲージが省略でき、自動的に温度補償
された荷重、歪み量が測定できる。そのため、構成が簡
素化されて大幅なコスト低減が可能となる。また、多点
計測系では、１本の光ファイバでカバーできる計測点数
が従来の光ファイバ形荷重計に比べて２倍となり、計測
システムとして有用である。
の光ファイバ形荷重計によれば、弾性体に弾性率の分布
を持たせることにより、１本の光ファイバグレーティン
グストレインゲージで歪み量の測定と温度補償が同時に
なされるため、従来の温度補償用の光ファイバグレーテ
ィングストレインゲージが省略でき、自動的に温度補償
された荷重、歪み量が測定できる。そのため、構成が簡
素化されて大幅なコスト低減が可能となる。また、多点
計測系では、１本の光ファイバでカバーできる計測点数
が従来の光ファイバ形荷重計に比べて２倍となり、計測
システムとして有用である。
【図１】本発明の光ファイバ形荷重計の第１の実施例を
示す説明図。
示す説明図。
【図２】本発明の光ファイバ形荷重計の第２の実施例を
示す説明図。
示す説明図。
【図３】本発明の光ファイバ形荷重計の第３の実施例を
示す説明図。
示す説明図。
【図４】従来の光ファイバ形荷重計を示す説明図。
２・・・・・弾性体 ２ａ、２ｂ・・・・・弾性率の異なる２つの領域 １３、１４・・・・・弾性体 １３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ・・・・・境界が連続的に
変化する弾性率の異なる２つの領域 ３・・・・・光ファイバグレーティングストレインゲージ ７・・・・・荷重方向
変化する弾性率の異なる２つの領域 ３・・・・・光ファイバグレーティングストレインゲージ ７・・・・・荷重方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有賀 由美 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 森下 裕一 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 牟田 健一 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
Claims (2)
- 【請求項１】光ファイバグレーティングをストレインゲ
ージとして弾性体に貼着し、前記弾性体に負荷される荷
重による前記弾性体の歪み量を前記光ファイバグレーテ
ィングからの反射スペクトル波長によって計測すること
により前記負荷荷重を測定する光ファイバ形荷重計にお
いて、 前記弾性体には温度特性は同等で、弾性率の異なる少な
くとも２つの領域を設け、前記光ファイバグレーティン
グを前記弾性率の異なる少なくとも２つの領域に跨って
貼着したことを特徴とする光ファイバ形荷重計。 - 【請求項２】前記弾性率の異なる少なくとも２つの領域
の境界が連続的に変化するように作成されていることを
特徴とする請求項１記載の光ファイバ形荷重計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23600697A JPH1183646A (ja) | 1997-09-01 | 1997-09-01 | 光ファイバ形荷重計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23600697A JPH1183646A (ja) | 1997-09-01 | 1997-09-01 | 光ファイバ形荷重計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1183646A true JPH1183646A (ja) | 1999-03-26 |
Family
ID=16994401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23600697A Pending JPH1183646A (ja) | 1997-09-01 | 1997-09-01 | 光ファイバ形荷重計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1183646A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002367457A (ja) * | 2001-05-22 | 2002-12-20 | Sediver Soc Europ Isolateurs En Verre & Composite | 一体型光ファイバセンサを有する複合電気碍子 |
| JP2009537843A (ja) * | 2006-05-24 | 2009-10-29 | レマンテック インテルナシオナル | 荷重及び／又は応力測定手段を備える持上げ部材 |
| CN102072787A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-05-25 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 温度自补偿光纤光栅拉力传感器 |
-
1997
- 1997-09-01 JP JP23600697A patent/JPH1183646A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002367457A (ja) * | 2001-05-22 | 2002-12-20 | Sediver Soc Europ Isolateurs En Verre & Composite | 一体型光ファイバセンサを有する複合電気碍子 |
| JP2009537843A (ja) * | 2006-05-24 | 2009-10-29 | レマンテック インテルナシオナル | 荷重及び／又は応力測定手段を備える持上げ部材 |
| CN102072787A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-05-25 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 温度自补偿光纤光栅拉力传感器 |
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