WO2017150476A1 - 光ファイバセンサ - Google Patents

光ファイバセンサ Download PDF

Info

Publication number
WO2017150476A1
WO2017150476A1 PCT/JP2017/007582 JP2017007582W WO2017150476A1 WO 2017150476 A1 WO2017150476 A1 WO 2017150476A1 JP 2017007582 W JP2017007582 W JP 2017007582W WO 2017150476 A1 WO2017150476 A1 WO 2017150476A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fbg
optical fiber
base member
bragg wavelength
fixing
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2017/007582
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
正人 若原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CMIWS Co Ltd
Original Assignee
CMIWS Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CMIWS Co Ltd filed Critical CMIWS Co Ltd
Priority to US15/577,613 priority Critical patent/US10663324B2/en
Priority to EP17759942.0A priority patent/EP3425343B1/en
Priority to JP2018503308A priority patent/JP6864375B2/ja
Publication of WO2017150476A1 publication Critical patent/WO2017150476A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/35306—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement
    • G01D5/35309—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement using multiple waves interferometer
    • G01D5/35316—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement using multiple waves interferometer using a Bragg gratings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G01B11/161—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by interferometric means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G01B11/18—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge using photoelastic elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B5/00—Measuring arrangements characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B5/0011—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight
    • G01B5/0014—Arrangements for eliminating or compensation of measuring errors due to temperature or weight due to temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
    • G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
    • G01L1/246—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre using integrated gratings, e.g. Bragg gratings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L11/00—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
    • G01L11/02—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by optical means
    • G01L11/025—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by optical means using a pressure-sensitive optical fibre

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber sensor, and more particularly, to an optical fiber sensor including an optical fiber having an FBG (Fiber Bragg Grating) portion and a base member that supports the optical fiber.
  • FBG Fiber Bragg Grating
  • an optical fiber sensor using an optical fiber formed with FBG (FiberFBragg Grating) has been used as a pressure sensor or a strain sensor.
  • FBG FiberFBragg Grating
  • This type of optical fiber sensor measures pressure, strain, and the like based on a change in Bragg wavelength of the FBG portion in accordance with deformation of the optical fiber.
  • the Bragg wavelength is determined by the refractive index of the optical fiber and the grating interval of the diffraction grating. For this reason, the Bragg wavelength also changes due to a change in the refractive index when the temperature changes and the expansion / contraction of the optical fiber. In other words, in an environment where temperature management is not performed, it is distinguished whether the change in Bragg wavelength is caused by pressure or strain of the measurement target or caused by temperature change. I can't. Therefore, in order to accurately acquire the pressure and strain of the measurement target, temperature compensation is required to exclude the change in Bragg wavelength caused by the temperature change.
  • a temperature compensation technique for example, there is a technique of arranging a temperature compensation FBG section for measuring only a change in Bragg wavelength caused by a temperature change (for example, Patent Documents 1 and 2).
  • the temperature compensating FBG unit is disposed in the vicinity of the measuring FBG unit for measuring pressure, strain, and the like.
  • the measurement value by the measurement FBG unit is corrected based on the measurement value of the temperature compensation FBG unit.
  • the measurement FBG unit and the temperature compensation FBG unit may be arranged in series or in parallel.
  • Patent Document 3 discloses a strain gauge that employs a physical structure in which two thick portions are connected to a gauge base that supports an optical fiber by providing a gap with a thin portion having a spring property.
  • the thick portion of the gauge base is fixed to the measurement target.
  • the thick part expands as the temperature rises, the thin part is compressed from both sides.
  • the dimensions of each part of the gauge base are designed so that the magnitude of the compressive force is a magnitude that cancels the change in the Bragg wavelength generated in the FBG part for measurement.
  • Patent Document 4 discloses a strain sensor in which a measurement FBG portion and a measurement target portion to which strain is applied are fixed with a temperature compensation member interposed therebetween.
  • the temperature compensation member is made of a material having a thermal expansion coefficient whose value is opposite to that of the thermal expansion coefficient of the optical fiber.
  • Patent Document 5 discloses a mechanical sensor in which an FBG portion having a uniform lattice spacing is bonded and fixed to a tensile member having a portion that generates non-uniform distortion when a tensile force is applied. Yes.
  • the lattice spacing of the FBG portion becomes non-uniform, and the bandwidth of the reflected wave increases.
  • the Bragg wavelength changes, but the bandwidth does not change. As a result, by measuring the change in bandwidth, it is possible to measure distortion without the influence of temperature change.
  • the Bragg wavelength of the measurement FBG unit and the Bragg wavelength of the temperature compensation FBG unit are set to different wavelengths. Is done. This makes it possible to easily identify the light reflected by each FBG unit.
  • the measurement FBG unit and the temperature compensation FBG unit are arranged either in series or in parallel, a plurality of FBG units are required, so that the optical fiber sensor is expensive.
  • the Bragg wavelength of the measurement FBG unit and the Bragg wavelength of the temperature compensation FBG unit are the same.
  • a method of irradiating the optical fiber with ultraviolet light through a mask is widely used.
  • a plurality of grooves are formed at a fixed period on the surface of the mask facing the optical fiber, and the ultraviolet light that has passed through the mask is transmitted to the optical fiber by interference fringes (ultraviolet light having a period determined by the period of the groove). Strength).
  • this interference fringe is used to cause a periodic refractive index change in the core of the optical fiber. Since such a mask is very expensive, only one type of mask is used, and when forming FBG portions with different Bragg wavelengths, tension is applied to the optical fiber to be processed, and the mask is stretched in the axial direction. The exposure method is also used.
  • the measurement FBG part and the temperature compensation FBG part are arranged in close proximity.
  • the measurement target of the optical fiber sensor is a rigid body having a temperature distribution (for example, a concrete wall)
  • the measurement FBG part and the temperature compensation FBG part are separated from each other by several tens of millimeters, the measurement FBG part
  • a very large error may occur in the measured value (distortion amount).
  • the measurement FBG portion and the temperature compensation FBG portion are formed on separate optical fibers, it is relatively easy to dispose the measurement FBG portion and the temperature compensation FBG portion close to each other.
  • the measurement FBG portion and the temperature compensation FBG portion are formed on one optical fiber, when the two are largely separated on the optical fiber, the measurement FBG portion is bent by bending the optical fiber. And the temperature compensating FBG portion can be arranged close to each other. However, in these configurations, it is difficult to reduce the size because of the presence of the optical fiber between the measurement FBG unit and the temperature compensation FBG unit and the presence of two optical fibers.
  • the physical structure uses, for example, a standard thermal expansion coefficient. Will be designed.
  • a coefficient of thermal expansion is obtained from a pure material, and it is easily assumed that the coefficient of thermal expansion of commercially available mass-produced materials does not completely match the standard coefficient of thermal expansion. it can. That is, since this type of optical fiber sensor has individual differences in thermal expansion coefficients, temperature compensation accuracy tends to vary in temperature compensation based on a uniform physical structure.
  • temperature compensation using a physical structure can be used only within a limited range where the thermal expansion coefficient can be regarded as constant. Therefore, it is necessary to prepare an optical fiber sensor for each temperature to be measured.
  • time is required for the physical structure to be deformed according to a temperature change. Therefore, it cannot respond to temperature changes in a short time.
  • the present invention has been made in view of such problems of the prior art, and in one optical fiber, FBG portions having different Bragg wavelengths can be easily arranged in an extremely close state.
  • An object is to provide a sensor. It is another object of the present invention to provide a small optical fiber sensor capable of temperature compensation using such a structure.
  • this invention presupposes an optical fiber sensor provided with one optical fiber and the base member which supports the said optical fiber.
  • the optical fiber sensor according to the present invention is provided at each of the optical fiber on one side of the fixed position and the optical fiber on the other side of the fixed position at the fixed position provided on the optical fiber arrangement surface of the base member.
  • a first fixing member is provided for fixing the optical fiber to the base member in a state where an FBG (Fiber Bragg Grating) portion is disposed.
  • the 2nd fixing member which fixes an optical fiber to a base member in the state in which tension
  • the tension applied to the first FBG portion of the optical fiber on one side of the fixed position and the tension applied to the second FBG portion of the optical fiber on the other side of the fixed position is fixed to the base member in different states. Therefore, for example, even when the Bragg wavelength of the first FBG portion in the state where no tension is applied and the Bragg wavelength of the second FBG portion in the state where no tension is applied, the Bragg wavelength of each FBG portion is the same.
  • the wavelength can be adjusted to the desired Bragg wavelength.
  • the optical fiber includes one FBG portion having a single Bragg wavelength.
  • a part of the FBG part constitutes the first FBG part
  • the other part constitutes the second FBG part.
  • the optical fiber includes two FBG portions having the same Bragg wavelength.
  • one FBG part constitutes a first FBG part
  • the other FBG part constitutes a second FBG part.
  • either one of the temperature dependence of the Bragg wavelength of the first FBG section acquired in advance and the temperature dependence of the Bragg wavelength of the second FBG section acquired in advance is selected. It is possible to employ a configuration in which temperature correction is performed for changes in the Bragg wavelength of the FBG portion. Thereby, a small optical fiber sensor capable of temperature compensation can be realized.
  • the base member includes a diaphragm for pressure detection, one of the first FBG portion and the second FBG portion is disposed in contact with the diaphragm, and the other is a position different from the diaphragm.
  • positioned in can be employ
  • the base member includes a first base member and a second base member that are movable independently of each other, and one of the first FBG portion and the second FBG portion is the first one. It is also possible to employ a configuration in which one base member is disposed and at least a part of the other FBG portion is disposed between the first base member and the second base member.
  • the present invention it is possible to relatively easily realize a small-sized optical fiber sensor in which FBG portions having different Bragg wavelengths are arranged in a very close state in one optical fiber. Further, by using such a structure, a small optical fiber sensor capable of temperature compensation can be realized.
  • FIG. 1A and FIG. 1B are schematic configuration diagrams showing an example of a basic configuration of an optical fiber sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a reflected light spectrum of the optical fiber sensor according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A to FIG. 3C are diagrams showing an example of changes in the reflected light spectrum of the optical fiber sensor according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams showing an example of the temperature dependence of the Bragg wavelength of the optical fiber sensor in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a specific example of temperature compensation by the optical fiber sensor in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6F are diagrams showing an example of an assembly procedure of the optical fiber sensor in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A and FIG. 7B are schematic configuration diagrams showing an example of another basic configuration of the optical fiber sensor in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a reflected light spectrum of the optical fiber sensor according to the embodiment of the present invention.
  • Fig.9 (a) and FIG.9 (b) are figures which show an example of the pressure sensor in one Embodiment of this invention.
  • FIG. 10A to FIG. 10D are diagrams illustrating an example of a strain sensor according to an embodiment of the present invention.
  • Fig.11 (a) to FIG.11 (d) is a figure which shows an example of the distortion sensor in one Embodiment of this invention.
  • This basic configuration has a configuration in which one optical fiber is fixed on a base member.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a basic configuration of an optical fiber sensor in the present embodiment.
  • Fig.1 (a) is a schematic diagram which shows the optical fiber installation surface of a base member.
  • FIG. 1B is a schematic diagram showing the optical fiber before being fixed to the base member.
  • the optical fiber has a structure in which a core that propagates light and a clad that surrounds the core and reflects light propagating in the core to the core side are arranged in order from the center.
  • the optical fiber schematically shows a core and a clad disposed around the core.
  • the optical fiber sensor 1 includes an optical fiber 10, a base member 20, a first fixing member 31, a second fixing member 32, and a third fixing member 33.
  • the first fixing member 31, the second fixing member 32, and the third fixing member 33 is indicated by a broken line.
  • the first fixing member 31 fixes the optical fiber 10 to the base member 20 at a fixing position 30 provided on the optical fiber arrangement surface of the base member 20.
  • the optical fiber 10 includes an optical fiber 10 on one side of the fixed position 30 (hereinafter referred to as an optical fiber 10a) and an optical fiber 10 on the other side of the fixed position 30 (hereinafter referred to as an optical fiber 10b).
  • Each is fixed to the base member 20 in a state where an FBG (Fiber Bragg Grating) portion is disposed.
  • an ultraviolet curable adhesive can be used for the first fixing member 31.
  • an ultraviolet curable adhesive applied in a spot shape is used as the fixing member 31.
  • the optical fiber 10 is formed with one FBG portion 11 having a single Bragg wavelength.
  • the approximate center of the FBG portion 11 is fixed at a fixed position 30. ing. Therefore, the FBG unit 11 is arranged on each of one side of the fixed position 30 and the other side of the fixed position 30.
  • the FBG portion 11 on one side of the fixed position 30 is referred to as a first FBG portion 11a.
  • the FBG portion 11 on the other side of the fixed position 30 is referred to as a second FBG portion 11b.
  • the FBG portion is expressed by attaching straight lines to the core at equal intervals.
  • tensile_strength provided to the FBG part is typically shown by the space
  • the second fixing member 32 is based on the optical fiber 10 in a state in which tension (pretension) is applied to the first FBG portion 11a which is the FBG portion of the optical fiber 10a on one side at one side of the fixing position 30. Secure to member 20.
  • the first fixing member 31 and the second fixing member 32 are configured by fixing both ends of the first FBG portion 11a to the base member 20 as shown in FIG.
  • the optical fiber 10 is fixed to the base member 20.
  • an ultraviolet curable adhesive can be used for the second fixing member 32.
  • an ultraviolet curable adhesive applied in a spot shape is used as the fixing member 32.
  • the third fixing member 33 on the other side of the fixing position 30, a tension different from the tension in the first FBG part 11a is applied to the second FBG part 11b which is the FBG part of the optical fiber 10b on the other side.
  • the optical fiber 10 is fixed to the base member 20 in the state.
  • the first fixing member 31 and the third fixing member 33 are configured by fixing both ends of the second FBG portion 11b to the base member 20 as shown in FIG.
  • the optical fiber 10 is fixed to the base member 20.
  • an ultraviolet curable adhesive can be used for the third fixing member 33.
  • an ultraviolet curable adhesive applied in a spot shape is used as the fixing member 33.
  • the tension of the second FBG part 11b is applied to the first FBG part 11a. It only has to be different from the tension. That is, in the present invention, the “tension different from the tension in the first FBG portion” applied to the second FBG portion 11b includes a case where the tension is zero. In this case, the Bragg wavelength of the second FBG portion 11b is ⁇ 0.
  • FIG. 2 shows a spectrum of reflected light when light having a wide bandwidth including the Bragg wavelength of the first FBG portion 11a and the Bragg wavelength of the second FBG portion 11b is incident on the optical fiber 10 of the optical fiber sensor 1 described above. It is a figure which shows (henceforth a reflected light spectrum).
  • the horizontal axis corresponds to the wavelength of the reflected light
  • the vertical axis corresponds to the intensity of the reflected light.
  • the reflected light spectrum has peaks at the Bragg wavelength ⁇ 1 of the first FBG portion 11a and the Bragg wavelength ⁇ 2 of the second FBG portion 11b.
  • the change in the reflected light spectrum will be described.
  • the first FBG part 11a functions as an FBG part for temperature compensation
  • the second FBG part 11b functions as an FBG part for pressure measurement
  • the optical fiber sensor 1 is a pressure sensor including a pressure detection diaphragm
  • the first FBG portion 11a is arranged at a position different from the diaphragm
  • the second FBG portion 11b is This corresponds to the state of being placed in contact with the diaphragm.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the change in the reflected light spectrum described above when a temperature change or a pressure change occurs.
  • FIG. 3A is a schematic diagram showing changes in the reflected light spectrum when only a temperature change (temperature increase) occurs in the optical fiber sensor 1 in a state where there is no change in the pressure applied to the diaphragm.
  • FIG. 3B is a schematic diagram showing changes in the reflected light spectrum when only a change in pressure (pressure increase) applied to the diaphragm occurs in a state where the temperature is constant.
  • FIG. 3C is a schematic diagram showing changes in the reflected light spectrum when a temperature change (temperature increase) and a pressure applied to the diaphragm (pressure increase) occur simultaneously in the optical fiber sensor 1.
  • the reflected light spectrum before the change is indicated by a broken line.
  • both the first FBG part 11a for temperature compensation and the second FBG part 11b for pressure measurement have a refractive index fluctuation and Expansion occurs. For this reason, the Bragg wavelength of any of the FBG portions 11a and 11b is shifted in the direction of increasing.
  • the Bragg wavelength of the second FBG unit 11b for pressure measurement shifts in a direction of increasing according to the deformation of the diaphragm accompanying the pressure change. . At this time, since no change occurs in the first FBG part 11a for temperature compensation, the Bragg wavelength of the first FBG part 11a does not change.
  • the shift amount of the Bragg wavelength of the first FBG portion 11a is 0.1 nm and the shift amount of the Bragg wavelength of the second FBG portion 11b is 0.6 nm.
  • the first FBG unit 11a and the second FBG unit 11b have the same wavelength shift amount due to only a temperature change in FIG. 3A
  • the temperature compensation can be realized by measuring the shift amount of the Bragg wavelength of the first FBG unit 11a and the shift amount of the Bragg wavelength of the second FBG unit 11b.
  • the amount is not exactly the same. This is because the optical fiber 10 is fixed in the first FBG portion 11a and the second FBG portion 11b (for example, the temperature dependency of the Bragg wavelength is the amount of each fixing member 31, 32, 33, the fixing width, etc.).
  • the tension applied to the first FBG part 11a and the second FBG part 11b is different.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the temperature dependence of the Bragg wavelength of the first FBG section and the Bragg wavelength of the second FBG section.
  • FIG. 4A is a diagram showing the temperature dependence of the first FBG unit 11a for temperature compensation
  • FIG. 4B is a diagram showing the temperature dependence of the second FBG unit 11b for pressure measurement. is there. 4A and 4B, the horizontal axis corresponds to the temperature, and the vertical axis corresponds to the shift amount of the Bragg wavelength.
  • the Bragg wavelength of any FBG portion has high linearity with respect to temperature change. Further, it can be understood that the amount of change of the Bragg wavelength with respect to the temperature change (that is, the amount of shift of the Bragg wavelength with respect to the unit temperature change) differs between the first FBG portion 11a and the second FBG portion 11b.
  • the Bragg wavelength shift amount of the first FBG portion 11a and the Bragg wavelength shift amount of the second FBG portion 11b are different when the temperature change occurs. Then, temperature compensation is performed based on the following equation (1).
  • the difference ⁇ 1 is the Bragg wavelength shift amount of the FBG section for temperature compensation (here, the first FBG section 11a).
  • the difference ⁇ 2 is the Bragg wavelength shift amount of the FBG portion for pressure measurement (here, the second FBG portion 11b).
  • the constant K1 is the change amount of the Bragg wavelength with respect to the temperature change of the FBG portion for temperature compensation (that is, the temperature-dependent slope shown in FIG. 4A).
  • the constant K2 is a change amount of the Bragg wavelength with respect to a temperature change of the FBG portion for pressure measurement (that is, a temperature-dependent slope shown in FIG. 4B).
  • the constant A is a coefficient for converting the shift amount of the Bragg wavelength into a value corresponding to the measurement target.
  • the coefficient A is a coefficient for converting the shift amount of the Bragg wavelength into a pressure value.
  • the amount of change in the Bragg wavelength with respect to the temperature change in the FBG section includes the fixed state of the optical fiber 10 and the magnitude of the tension applied to the first FBG section 11a and the second FBG section 11b.
  • individual differences occur for each optical fiber sensor 1.
  • the constants K1 and K2 can be easily obtained by measuring the shift amount of the Bragg wavelength of each of the FBG units 11a and 11b while changing the ambient temperature in a thermostat or the like. Therefore, using the constants K1 and K2 acquired for each optical fiber sensor 1, temperature compensation that reflects individual differences of the optical fiber sensor 1 can be performed by performing temperature compensation according to Equation (1). As a result, it is possible to perform temperature compensation with extremely high accuracy.
  • FIG. 5 is a diagram showing a specific example of temperature compensation in the pressure sensor that is the optical fiber sensor 1 of the present embodiment.
  • the pressure value measured when the water temperature is changed in the range of 18 ° C. to 22 ° C. in a state where the above-described pressure sensor is disposed at a water depth of 10 cm is illustrated.
  • the horizontal axis corresponds to the elapsed time
  • the vertical axis corresponds to the pressure value.
  • the pressure value after the temperature correction based on the equation (1) is shown by a solid line, and is obtained by multiplying the shift amount of the Bragg wavelength of the FBG portion arranged in contact with the diaphragm by the coefficient A described above.
  • the pressure value without temperature compensation is indicated by a broken line.
  • the pressure sensor is maintained at a water depth of 10 cm for an elapsed time from 20 seconds to over 300 seconds.
  • the pressure value without temperature compensation varies greatly according to the temperature change.
  • the temperature-compensated pressure value accurately indicates 100 kgf / m 2 which is a pressure value at a water depth of 10 cm.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an assembly procedure of the optical fiber sensor 1 in the present embodiment.
  • tension is applied to the optical fiber 10 having a single Bragg wavelength, and the FBG portion 11 is stretched along the axial direction.
  • the portion of the optical fiber 10 where the tensioned optical fiber 10 is fixed to the fixing position 30 on the optical fiber installation surface of the base member 20. (Here, the center of the FBG portion 11) is arranged in an aligned state.
  • the Bragg wavelength of the first FBG portion 11a can be adjusted to a desired wavelength relatively easily by adjusting the magnitude of the tension applied to the optical fiber 10.
  • the optical fiber 10 is bonded and fixed to the base member 20 by the first fixing member 31 at the fixing position 30. Further, the optical fiber 10 is bonded and fixed to the base member 20 by the second fixing member 32 at a position opposite to the fixing position 30 across the first FBG portion 11a.
  • the tension applied to the optical fiber 10 is released as shown in FIG. Thereafter, as shown in FIG. 6 (e), a tension different from the tension applied to the first FBG section 11a is applied to the second FBG section 11b, and the second FBG section 11b is connected to the axis of the optical fiber 10. Stretched in the direction. At this time, the Bragg wavelength of the second FBG part 11b can be adjusted to a desired wavelength by adjusting the magnitude of the tension applied to the second FBG part 11b.
  • the optical fiber 10 is bonded and fixed to the base member 20 by the third fixing member 33 at a position opposite to the fixing position 30 with the second FBG portion 11b interposed therebetween. Is done.
  • the back surface of the optical fiber installation surface of the base member 20 is fixed to the measurement object.
  • any known method can be employed.
  • the optical fiber sensor 1 can be fixed to the measurement object with an ultraviolet curable adhesive.
  • the optical fiber 10 is in a state where the tension applied to the first FBG portion 11a and the tension applied to the second FBG portion 11b are different. Is fixed to the base member 20. Therefore, even when the Bragg wavelength of the first FBG portion 11a in a state where no tension is applied is the same as the Bragg wavelength of the second FBG portion 11b in a state where no tension is applied, each FBG portion 11a, The Bragg wavelength of 11b can be adjusted to the desired Bragg wavelength. In addition, since such adjustment is possible, a small-sized optical fiber sensor 1 in which the FBG portions 11a and 11b having different Bragg wavelengths are arranged extremely close to each other on a single optical fiber 10 can be realized relatively easily. be able to.
  • the optical fiber 10 Since the number of FBG portions 11 formed in one is one, it can be manufactured at a very low cost.
  • the optical fiber sensor 1 based on the temperature dependence of the Bragg wavelength of the first FBG section 11a acquired in advance and the temperature dependence of the Bragg wavelength of the second FBG section 11b acquired in advance, either If a configuration that performs temperature correction with respect to a change in the Bragg wavelength of one FBG unit is employed, a compact optical fiber sensor 1 capable of temperature compensation can be realized.
  • the Bragg wavelength of the first FBG unit 11a and the Bragg wavelength of the second FBG unit 11b acquired in advance are different, each time when measuring the strain and pressure or acquiring the temperature dependence of the Bragg wavelength The movement of the peak may be tracked. Therefore, the change of the Bragg wavelength can be easily measured by the conventional method.
  • the first FBG portion 11a and the second FBG portion 11b are formed by the optical fiber 10 including one FBG portion 11 having a single Bragg wavelength.
  • the FBG portion also exists between the first FBG portion 11a and the second FBG portion 11b (that is, directly below the first fixing member 31). Therefore, as shown in FIG. 2, the reflected light intensity between two Bragg wavelengths is large in the reflected light spectrum. From the viewpoint of increasing the dynamic range of the Bragg wavelength peak detection, the reflected light intensity between the two Bragg wavelengths is preferably lower.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing an example of another basic configuration of the optical fiber sensor in the present embodiment.
  • Fig.7 (a) is a schematic diagram which shows the optical fiber installation surface of a base member.
  • FIG. 7B is a schematic diagram showing the optical fiber before being fixed to the base member.
  • the first FBG part 11a and the second FBG part 11b having the same Bragg wavelength are separated from the optical fiber 10 at a predetermined interval. Is formed.
  • the optical fiber 10 between the first FBG part 11 a and the second FBG part 11 b is fixed at a fixed position 30.
  • Other configurations are the same as those of the optical fiber sensor 1 described above.
  • FIG. 8 shows a reflected light spectrum when light having a wide bandwidth including the Bragg wavelength of the first FBG portion 11a and the Bragg wavelength of the second FBG portion 11b is incident on the optical fiber 10 of the optical fiber sensor 2 described above.
  • the horizontal axis corresponds to the wavelength of the reflected light
  • the vertical axis corresponds to the intensity of the reflected light.
  • the reflected light spectrum has peaks at the Bragg wavelength ⁇ 1 of the first FBG portion 11a and the Bragg wavelength ⁇ 2 of the second FBG portion 11b, similarly to the optical fiber sensor 1.
  • the reflected light intensity between two Bragg wavelengths in the reflected light spectrum is reflected light of the optical fiber sensor 1 shown in FIG. It is smaller than the strength. Therefore, according to this configuration, the dynamic range of the Bragg wavelength peak detection can be increased, and is particularly suitable when a plurality of optical fiber sensors 2 are connected in series.
  • two FBG portions having the same Bragg wavelength as shown in FIG. 7B are, for example, the first used in the mask used when forming one FBG portion 11 shown in FIG. It can be produced relatively easily by disposing a light shielding member such as a tape in a portion corresponding to between the FBG portion 11a and the second FBG portion 11b. According to such a method, since two FBG parts having the same Bragg wavelength can be formed at the same time, it can be manufactured at a very low cost.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example in which the basic configuration described as the optical fiber sensor 1 is applied to a pressure sensor.
  • Fig.9 (a) is a schematic plan view which shows the said pressure sensor
  • FIG.9 (b) is a schematic sectional drawing which follows an optical fiber in Fig.9 (a).
  • FIG. 9A for the sake of explanation, the illustration of the pressure detection diaphragm is omitted.
  • the pressure sensor 3 includes the optical fiber 10, the base member 21, the first fixing member 31, the second fixing member 32, and the third fixing member 33.
  • the base member 21 is connected to an annular ring portion 22 in which a circular through hole that functions as a pressure measuring portion is formed and an extending portion 23 that functions as a temperature measuring portion.
  • the extending part 23 is configured by a plate-like material having a predetermined width that extends along the diameter direction of the annular part 22 in a plan view.
  • the optical fiber 10 is disposed along the extending direction of the extending portion 23 in a state of passing through the center of the annular portion 22 in plan view.
  • the base member 21 has a thickness larger than the diameter of the optical fiber 10, and a groove portion for accommodating the optical fiber 10 is formed at the arrangement position of the optical fiber 10 in the annular portion 22 and the extending portion 23. Yes.
  • the circular diaphragm 40 in plan view is in contact with the optical fiber 10 arranged in a state of crossing the through hole of the annular portion 22, and the outer periphery of the annular portion 22 is Fixedly supported. Therefore, the optical fiber 10 is disposed between the diaphragm 40 and the base member 21.
  • connection point between the annular portion 22 and the extending portion 23 is the above-described fixing position 30, and the optical fiber 10 is fixed to the base member 21 by the first fixing member 31 at the fixing position 30.
  • the optical fiber 10 is fixed to the base member 21 by the second fixing member 32 at the end of the extending portion 23 opposite to the fixing position 30.
  • the optical fiber 10 is fixed to the base member 21 by the third fixing member 33 at the position of the annular portion 22 that faces the fixing position 30 with the through hole interposed therebetween.
  • the above-described first FBG portion 11a is disposed in the extending portion 23 that does not contact the diaphragm 40, and the above-described second FBG portion 11b is in contact with the diaphragm 40 at the annular portion 22. Will be placed. That is, the first FBG part 11a functions as an FBG part for temperature compensation, and the second FBG part 11b functions as an FBG part for pressure measurement. As shown in FIG. 9A, in this example, the second FBG portion 11b is arranged from the fixed position 30 to the center of the annular portion 22 (the center of the diaphragm 40). Further, although not particularly limited, the second FBG portion 11 b is bonded and fixed to the diaphragm 40.
  • the first FBG part 11a for temperature compensation and the second FBG part 11b for pressure measurement are arranged very close to each other. Therefore, a small pressure sensor with high temperature compensation accuracy can be realized. Moreover, since the temperature change is measured by the FBG unit, it is possible to cope with a dynamic temperature change in which the temperature changes in a short time.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example in which the basic configuration described as the optical fiber sensor 1 is applied to the uniaxial strain sensor 4.
  • the structure of the strain sensor 4 will be described together with its assembly process and its installation method.
  • the strain sensor 4 includes an optical fiber 10, a base member 25, a first fixing member 31, a second fixing member 32, and a third fixing member 33.
  • the base member 25 includes a first base member 25a and a second base member 25b that are movable independently of each other.
  • the first base member 25a and the second base member 25b are configured by plate members having a rectangular shape in plan view.
  • the first FBG portion 11a that functions as an FBG portion for temperature compensation is disposed on the second base member 25b. Therefore, the length of the second base member 25b along the arrangement direction of the optical fiber 10 is larger than the length of the first base member 25a along the arrangement direction of the optical fiber 10. Note that at least a part of the second FBG part 11b functioning as an FBG part for strain measurement is disposed between the first base member 25a and the second base member 25b.
  • the optical fiber 10 is fixed to the first base member 25a and the second base member 25b arranged adjacent to each other. At this time, tension is applied to the optical fiber 10.
  • the above-described fixing position 30 is set on the second base member 25b, and the optical fiber 10 is fixed to the second base member 25b by the first fixing member 31 at the fixing position 30.
  • the optical fiber 10 is moved to the second base member 25b by the second fixing member 32 at a position opposite to the fixing position 30 across the first FBG portion 11a disposed on the second base member 25b. Fixed.
  • the optical fiber 10 is connected by the third fixing member 33 at a position opposite to the fixing position 30 across the second FBG portion 11b disposed across the first base member 25a and the second base member 25b. It is fixed to the first base member 25a.
  • the tension applied to the optical fiber 10 is released. Thereafter, as shown in FIG. 10B, the first base member 25 a and the second base member 25 b are separated along the arrangement direction of the optical fiber 10. Then, the spacer 50 is inserted into the gap between the first base member 25a and the second base member 25b formed by the separation. Accordingly, due to the separation between the first base member 25a and the second base member 25b, a tension greater than the tension applied to the first FBG part 11a is applied to the second FBG part 11b. Thus, the state is maintained by the spacer 50. Thus, the assembly of the strain sensor 4 is completed.
  • the strain sensor 4 assembled as described above includes, for example, a strain measurement FBG portion on the back surface (the surface opposite to the optical fiber installation surface) of the first base member 25a and the second base member 25b.
  • the portion facing the second FBG portion 11b that functions as the is fixed to the measurement object.
  • Any known technique can be employed to fix the strain sensor 4 to the measurement object.
  • the strain sensor 4 can be fixed to the measurement object by the ultraviolet curable adhesive 60.
  • the spacer 50 is detached as shown in FIG.
  • the tension applied to the second FBG portion 11b is greater than the tension applied to the first FBG portion 11a. Therefore, unlike the case of FIGS. 2 and 8, the reflected light spectrum of the strain sensor 4 has the Bragg wavelength of the first FBG unit 11a functioning as the temperature compensating FBG unit functioning as the strain measuring FBG unit. It becomes smaller than the Bragg wavelength of the second FBG portion 11b.
  • the first FBG portion 11a for temperature compensation and the second FBG portion 11b for strain measurement are arranged very close to each other. Therefore, it is possible to realize a small strain sensor with high temperature compensation accuracy. Moreover, since the temperature change is measured by the FBG unit, it is possible to cope with a dynamic temperature change in which the temperature changes in a short time.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example in which the basic configuration described as the optical fiber sensor 1 is applied to the uniaxial strain sensor 5.
  • the structure of the strain sensor 5 will be described together with its assembly process and its installation method.
  • the strain sensor 5 includes an optical fiber 10, a base member 26, a first fixing member 31, a second fixing member 32, and a third fixing member 33.
  • the base member 26 includes a first base member 26a and a second base member 26b that are movable independently of each other.
  • the 1st base member 26a and the 2nd base member 26b are comprised by the plate-shaped member of planar view rectangular shape.
  • the first FBG portion 11a that functions as an FBG portion for temperature compensation is disposed on the second base member 26b. Therefore, the length of the second base member 26b along the arrangement direction of the optical fiber 10 is larger than the length of the first base member 26a along the arrangement direction of the optical fiber 10.
  • the second base member 26b is formed with a substantially rectangular through-hole 27 so that the length of the second base member 26b can be expanded and contracted along the arrangement direction of the optical fiber 10.
  • the second base member 26b to which the optical fiber 10 is fixed is a state in which the length of the second base member 26b along the arrangement direction of the optical fiber 10 is once shortened by compressively deforming the through-hole 27 portion. It has become.
  • the outer edge portion 28 of the through hole 27 along the arrangement direction of the optical fiber 10 is thinner than the other portion of the second base member 26b. Therefore, the outer edge portion 28 projects outward as shown in FIG. 11A during the above-described compression deformation.
  • at least a portion of the second FBG portion 11b functioning as a strain measurement FBG portion is disposed between the first base member 26a and the second base member 26b. Is done.
  • the optical fiber 10 is fixed to the first base member 26a and the second base member 26b that are arranged adjacent to each other at a predetermined interval. At this time, tension is applied to the optical fiber 10.
  • the above-described fixing position 30 is set on the second base member 26 b, and the optical fiber 10 is fixed to the second base member 26 b by the first fixing member 31 at the fixing position 30.
  • the optical fiber 10 is connected by the second fixing member 32 at a position opposite to the fixing position 30 across the first FBG portion 11a arranged across the through hole 27 of the second base member 26b. It is fixed to the second base member 26b.
  • the optical fiber 10 is connected by the third fixing member 33 at a position opposite to the fixing position 30 across the second FBG portion 11b disposed across the first base member 26a and the second base member 26b. It is fixed to the first base member 26a.
  • interval between the 1st base member 26a and the 2nd base member 26b can be provided by interposing the spacer which is not shown in figure, for example.
  • the strain sensor 5 assembled as described above is opposed to, for example, the second FBG portion 11b that functions as an FBG portion for strain measurement on the back surfaces of the first base member 26a and the second base member 26b.
  • the portion to be fixed is fixed to the measurement object. Any known technique can be employed to fix the strain sensor 5 to the measurement object.
  • the strain sensor 5 can be fixed to the measurement object by the ultraviolet curable adhesive 60.
  • the first FBG portion 11a for temperature compensation and the second FBG portion 11b for strain measurement are arranged very close to each other. Therefore, it is possible to realize a small strain sensor with high temperature compensation accuracy. Moreover, since the temperature change is measured by the FBG unit, it is possible to cope with a dynamic temperature change in which the temperature changes in a short time.
  • the UV curable adhesive is exemplified as the first fixing member 31, the second fixing member 32, and the third fixing member 33 as a particularly preferable form, but the optical fiber 10 is fixed to the base member.
  • Any material can be used if possible.
  • the material of the base member is not particularly limited, and can be arbitrarily selected according to the measurement target.
  • FBG portions having different Bragg wavelengths can be arranged in a very close state in one optical fiber, which is useful as an optical fiber sensor.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本発明に係る光ファイバセンサは、ベース部材に設けられた固定位置において、当該固定位置の一方側の光ファイバと他方側の光ファイバとのそれぞれにＦＢＧ部が配置される状態で光ファイバをベース部材に固定する第１の固定部材を備える。また、固定位置の一方側で、第１のＦＢＧ部に張力が付与された状態で光ファイバをベース部材に固定する第２の固定部材を備える。さらに、固定位置の他方側で、第２のＦＢＧ部に第１のＦＢＧ部における張力とは異なる張力が付与された状態、かつ第２のＦＢＧ部のブラッグ波長が第１のＦＢＧ部のブラッグ波長と異なる状態で光ファイバをベース部材に固定する第３の固定部材を備える。

Description

光ファイバセンサ
　本発明は、光ファイバセンサに関し、特に、ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）部を備える光ファイバと、当該光ファイバを支持するベース部材とを備える光ファイバセンサに関する。
　近年、ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）が形成された光ファイバを使用した光ファイバセンサが圧力センサや歪みセンサ等として使用されている。この種の光ファイバセンサは、光ファイバの変形に応じたＦＢＧ部のブラッグ波長の変化に基づいて圧力や歪み量等を計測する。
　公知のように、ブラッグ波長は、光ファイバの屈折率と回折格子の格子間隔とによって定まる。そのため、温度が変化した場合の屈折率の変動や、光ファイバの膨張・収縮によってもブラッグ波長が変化することになる。すなわち、温度管理がなされていない環境下では、ブラッグ波長の変化が、計測対象の圧力や歪みに起因して発生したものであるか、温度変化に起因して発生したものであるかを区別することができない。したがって、計測対象の圧力や歪みを正確に取得するためには、温度変化に起因するブラッグ波長の変化を除外するための温度補償が必要になる。
　このような温度補償の手法として、例えば、温度変化に起因するブラッグ波長の変化のみを計測するための温度補償用ＦＢＧ部を配置する手法がある（例えば、特許文献１、２等）。温度補償用ＦＢＧ部は、圧力や歪み等を計測するための計測用ＦＢＧ部の近傍に配置される。計測用ＦＢＧ部による計測値は、温度補償用ＦＢＧ部の計測値に基づいて補正される。この場合、計測用ＦＢＧ部と温度補償用ＦＢＧ部は直列に配置されてもよく、並列に配置されてもよい。
　また、他の手法として、圧力や歪み等を計測するための計測用ＦＢＧ部に、温度変化に起因するブラッグ波長の変化を抑制する物理的構造を採用する手法がある（例えば、特許文献３、４等）。特許文献３は、光ファイバを支持するゲージベースに、空隙を設けてバネ性を持たせた薄肉部により２つの厚肉部を連結した物理的構造を採用した歪みゲージを開示している。この構造では、ゲージベースの厚肉部が計測対象に固定される。温度上昇に伴って厚肉部が膨張すると薄肉部が両側から圧縮される。この圧縮力の大きさが、計測用ＦＢＧ部に発生するブラッグ波長の変化をキャンセルする大きさとなるように、ゲージベース各部の寸法が設計されている。また、特許文献４は、計測用ＦＢＧ部と、歪みが印加される被測定部とを、温度補償部材を介在させて固定した歪みセンサを開示している。温度補償部材は、光ファイバの熱膨張係数に対して正負が逆の値の熱膨張係数を有する材料から形成されている。
　さらに、他の手法として、特許文献５は、引張力が加わると不均一な歪みを発生する部分を有する引張部材に、均一な格子間隔を有するＦＢＧ部を接着固定した力学的センサを開示している。この構成では、引張力が加わるとＦＢＧ部の格子間隔が不均一になり、反射波の帯域幅が広がる。一方、温度変化の場合は、ブラッグ波長は変化するが帯域幅は変化しない。その結果、帯域幅の変化を計測することで温度変化の影響のない歪みを計測できるとしている。
特開２０００－２２１０８５号公報 特開２０００－３４６７２２号公報 特開２００８－１３４１５５号公報 特開２０１２－２０２６８４号公報 特開２０００－０９７７８６号公報
　しかしながら、以上のような従来の温度補償方法にはそれぞれ問題があり、十分に満足できるものではない。
　計測用ＦＢＧ部と温度補償用ＦＢＧ部とを備える構成では、特許文献１に開示されているように、計測用ＦＢＧ部のブラッグ波長と温度補償用ＦＢＧ部のブラッグ波長とは互いに異なる波長に設定される。これにより、それぞれのＦＢＧ部において反射された光を容易に特定することが可能になる。しかしながら、このような構成では、計測用ＦＢＧ部と温度補償用ＦＢＧ部とを直列、並列のいずれの配置にした場合であっても、複数のＦＢＧ部が必要となるため、光ファイバセンサが高価になってしまう。なお、特許文献２が開示する技術では、反射光の波長ではなく光強度を計測しているため、計測用ＦＢＧ部のブラッグ波長と温度補償用ＦＢＧ部のブラッグ波長とが同一になっている。しかしながら、同一のブラッグ波長であっても、ＦＢＧ部を光ファイバの２箇所に加工する必要があるため、光ファイバセンサが高価になってしまうことに変わりはない。
　公知のように、光ファイバにＦＢＧ部を形成する加工方法としては、マスクを通じて光ファイバに紫外光を照射する方法が広く使用されている。当該マスクの光ファイバと対向する面には一定周期で複数条の溝が形成されており、当該マスクを通過した紫外光は、光ファイバに、溝の周期によって定まる周期の干渉縞（紫外光の強弱）を形成する。本加工方法では、この干渉縞を利用して光ファイバのコアに周期的な屈折率変化を生じさせる。このようなマスクは非常に高価であるため、使用するマスクは１種類とし、異なるブラッグ波長のＦＢＧ部を形成する場合には、加工対象の光ファイバに張力を付与して軸方向に引き延ばした状態で露光する手法も使用されている。
　以上のような加工方法では、同一の光ファイバに異なるブラッグ波長を有するＦＢＧ部を近接して形成することは困難であり、計測用ＦＢＧ部と温度補償用ＦＢＧ部とは数十ｍｍ程度離れた状態で形成される。そのため、計測用ＦＢＧ部と温度補償用ＦＢＧ部とを備える光ファイバセンサを小型化することは難しい。計測用ＦＢＧ部と温度補償用ＦＢＧ部とを異なる光ファイバに形成した構成の光ファイバセンサでも、２本の光ファイバが必要であるため、光ファイバセンサを小型化することは難しい。
　加えて、光ファイバセンサの計測精度の観点では、計測用ＦＢＧ部と温度補償用ＦＢＧ部とを近接した位置に配置することが好ましい。例えば、光ファイバセンサの計測対象物が温度分布を有する剛体（例えば、コンクリート壁等）である場合、計測用ＦＢＧ部と温度補償用ＦＢＧ部とが数十ｍｍ離れていると、計測用ＦＢＧ部の温度と温度補償用ＦＢＧ部の温度との間に差が生じる結果、計測値（歪み量）に非常に大きな誤差が生じる可能性がある。計測用ＦＢＧ部と温度補償用ＦＢＧ部とが別々の光ファイバに形成されている場合、計測用ＦＢＧ部と温度補償用ＦＢＧ部とを近接して配置することは比較的容易である。また、計測用ＦＢＧ部及び温度補償用ＦＢＧ部が１本の光ファイバに形成されている場合でも、光ファイバ上で両者が大きく離れているときは、光ファイバを屈曲させることで計測用ＦＢＧ部と温度補償用ＦＢＧ部とを近接して配置することができる。しかしながら、これらの構成では、計測用ＦＢＧ部と温度補償用ＦＢＧ部との間の光ファイバの存在や、２本の光ファイバの存在のため、小型化を実現することは困難である。
　なお、所望のブラッグ波長に対応する複数のマスクを使用して光ファイバを加工することで同一の光ファイバに異なるブラッグ波長を有するＦＢＧ部を近接して形成することは可能である。しかしながら、このような方法を採用した場合、所望のブラッグ波長ごとに高価なマスクを用意する必要があるため、光ファイバセンサがより高価になってしまう。
　一方、特許文献３、４が開示するような、温度変化に起因するブラッグ波長の変化を抑制する物理的構造を採用する構成では、その物理的構造は、例えば、標準的な熱膨張係数を使用して設計されることになる。しかしながら、このような熱膨張係数は純粋な材料から得られたものであり、市販されている量産材料の熱膨張係数は、標準的な熱膨張係数と完全に一致していないことが容易に想定できる。すなわち、この種の光ファイバセンサは熱膨張係数に個体差があるため、画一的な物理的構造による温度補償では温度補償精度にバラツキが発生しやすい。また、熱膨張係数自体も温度依存性を有しているため、物理的構造を使用した温度補償では、熱膨張係数が一定とみなせる限られた範囲でしか使用することができない。そのため、計測対象の温度ごとに光ファイバセンサを用意する必要もあることになる。さらに、物理的構造を使用した温度補償では、温度変化に応じて物理的構造が変形するための時間が必要である。そのため、温度変化に短時間で応答できない。
　また、特許文献５が開示する技術では、帯域幅の変化を検出する必要がある。そのため、従来、計測器等により反射波のブラッグ波長（ピーク波長）を検出することで圧力や歪みを計測していたユーザは、当該技術を採用するために、反射波の帯域幅を検知する計測器等を新たに導入する必要がある。
　本発明は、このような従来技術の課題を鑑みてなされたものであって、１本の光ファイバにおいて、異なるブラッグ波長を有するＦＢＧ部を極めて近接した状態で容易に配置することができる光ファイバセンサを提供することを目的とする。また、このような構造を利用して、温度補償が可能な小型の光ファイバセンサを提供することを目的とする。
　上述の目的を達成するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。まず、本発明は、１本の光ファイバと、当該光ファイバを支持するベース部材とを備える光ファイバセンサを前提としている。そして、本発明に係る光ファイバセンサは、ベース部材の光ファイバ配置面に設けられた固定位置において、当該固定位置の一方側の光ファイバと、当該固定位置の他方側の光ファイバとのそれぞれにＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）部が配置される状態で当該光ファイバをベース部材に固定する第１の固定部材を備える。また、固定位置の一方側で、当該一方側の光ファイバのＦＢＧ部である第１のＦＢＧ部に張力が付与された状態で光ファイバをベース部材に固定する第２の固定部材を備える。さらに、固定位置の他方側で、当該他方側の光ファイバのＦＢＧ部である第２のＦＢＧ部に第１のＦＢＧ部における張力とは異なる張力が付与された状態、かつ当該第２のＦＢＧ部のブラッグ波長が第１のＦＢＧ部のブラッグ波長と異なる状態で光ファイバをベース部材に固定する第３の固定部材を備える。
　本発明の光ファイバセンサでは、固定位置の一方側の光ファイバの第１のＦＢＧ部に付与される張力と、固定位置の他方側の光ファイバの第２のＦＢＧ部に付与される張力とが異なる状態で光ファイバがベース部材に固定される。そのため、例えば、張力が付与されていない状態における第１のＦＢＧ部のブラッグ波長と張力が付与されていない状態における第２のＦＢＧ部のブラッグ波長とが同一である場合でも、各ＦＢＧ部のブラッグ波長を所望のブラッグ波長に調整することができる。また、このような調整ができるため、１本の光ファイバにおいて、異なるブラッグ波長を有するＦＢＧ部を極めて近接した状態で配置した小型の光ファイバセンサを比較的容易に実現することができる。
　例えば、この光ファイバセンサにおいて、光ファイバが単一のブラッグ波長を有する１つのＦＢＧ部を備える構成を採用することができる。この場合、当該ＦＢＧ部の一部分が第１のＦＢＧ部を構成し、他の一部分が第２のＦＢＧ部を構成する。また、光ファイバが同一のブラッグ波長を有するＦＢＧ部を２つ備える構成を採用することもできる。この場合、一方のＦＢＧ部が第１のＦＢＧ部を構成し、他方のＦＢＧ部が第２のＦＢＧ部を構成する。
　また、以上の光ファイバセンサにおいて、予め取得された第１のＦＢＧ部のブラッグ波長の温度依存性と予め取得された第２のＦＢＧ部のブラッグ波長の温度依存性とに基づいて、いずれか一方のＦＢＧ部のブラッグ波長の変化に対する温度補正を行う構成を採用することができる。これにより、温度補償が可能な小型の光ファイバセンサを実現することができる。
　さらに、以上の光ファイバセンサにおいて、ベース部材が圧力検知用のダイヤフラムを備え、第１のＦＢＧ部と第２のＦＢＧ部との一方がダイヤフラムに当接して配置され、他方がダイヤフラムとは異なる位置に配置される構成を採用することができる。また、以上の光ファイバセンサにおいて、ベース部材が互いに独立して移動可能な第１のベース部材と第２のベース部材とを備え、第１のＦＢＧ部と第２のＦＢＧ部との一方が第１のベース部材に配置され、他方のＦＢＧ部の少なくとも一部が第１のベース部材と第２のベース部材との間に配置される構成を採用することもできる。
　本発明によれば、１本の光ファイバにおいて、異なるブラッグ波長を有するＦＢＧ部を極めて近接した状態で配置した小型の光ファイバセンサを比較的容易に実現することができる。また、このような構造を利用して、温度補償が可能な小型の光ファイバセンサを実現することができる。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の一実施形態における光ファイバセンサの基本構成の一例を示す概略構成図である。 図２は、本発明の一実施形態における光ファイバセンサの反射光スペクトルの一例を示す図である。 図３（ａ）から図３（ｃ）は、本発明の一実施形態における光ファイバセンサの反射光スペクトルの変化の一例を示す図である。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本発明の一実施形態における光ファイバセンサのブラッグ波長の温度依存性の一例を示す図である。 図５は、本発明の一実施形態における光ファイバセンサによる温度補償の具体例を示す図である。 図６（ａ）から図６（ｆ）は、本発明の一実施形態における光ファイバセンサの組立手順の一例を示す図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本発明の一実施形態における光ファイバセンサの他の基本構成の一例を示す概略構成図である。 図８は、本発明の一実施形態における光ファイバセンサの反射光スペクトルの一例を示す図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、本発明の一実施形態における圧力センサの一例を示す図である。 図１０（ａ）から図１０（ｄ）は、本発明の一実施形態における歪みセンサの一例を示す図である。 図１１（ａ）から図１１（ｄ）は、本発明の一実施形態における歪みセンサの一例を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながらより詳細に説明する。まず、本発明に係る光ファイバセンサの基本構成について説明する。この基本構成は、ベース部材上に１本の光ファイバが固定される構成を有している。
　図１は、本実施形態における光ファイバセンサの基本構成の一例を示す概略構成図である。図１（ａ）は、ベース部材の光ファイバ設置面を示す模式図である。また、図１（ｂ）は、ベース部材に固定される前の光ファイバを示す模式図である。なお、この例では、光ファイバは、光を伝搬するコアと、コアの周囲を取り囲みコア中を伝搬する光をコア側に反射させるクラッドとが中心から順に配置された構造を有する。図１（ａ）及び図１（ｂ）では、光ファイバはコアとコアの周囲に配置されたクラッドを模式的に示している。
　図１（ａ）に示すように、光ファイバセンサ１は、光ファイバ１０、ベース部材２０、第１の固定部材３１、第２の固定部材３２及び第３の固定部材３３を備える。なお、図面では、第１の固定部材３１、第２の固定部材３２及び第３の固定部材３３は、外形のみを破線で示している。
　第１の固定部材３１は、ベース部材２０の光ファイバ配置面に設けられた固定位置３０において、光ファイバ１０をベース部材２０に固定する。ここで、光ファイバ１０は、固定位置３０の一方側の光ファイバ１０（以下、光ファイバ１０ａという。）と、固定位置３０の他方側の光ファイバ１０（以下、光ファイバ１０ｂという。）とのそれぞれにＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）部が配置される状態でベース部材２０に固定される。特に限定されないが、第１の固定部材３１には、例えば、紫外線硬化型接着剤を使用することができる。ここでは、スポット状に塗布した紫外線硬化型接着剤を固定部材３１として使用している。
　図１（ｂ）に示すように光ファイバ１０には、単一のブラッグ波長を有する１つのＦＢＧ部１１が形成されており、この例では、ＦＢＧ部１１の略中央が固定位置３０に固定されている。そのため、ＦＢＧ部１１は、固定位置３０の一方側と固定位置３０の他方側とのそれぞれに配置されることになる。以下では、固定位置３０の一方側のＦＢＧ部１１を第１のＦＢＧ部１１ａという。また、固定位置３０の他方側のＦＢＧ部１１を第２のＦＢＧ部１１ｂという。なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）では、便宜上、コアに等間隔で直線を付すことでＦＢＧ部を表現している。また、当該直線の間隔により、ＦＢＧ部に付与された張力を模式的に示している。
　第２の固定部材３２は、固定位置３０の一方側で、一方側の光ファイバ１０ａのＦＢＧ部である第１のＦＢＧ部１１ａに張力（プリテンション）が付与された状態で光ファイバ１０をベース部材２０に固定する。特に限定されないが、ここでは、第１の固定部材３１と第２の固定部材３２は、図１（ａ）に示すように、第１のＦＢＧ部１１ａの両端をベース部材２０に固定することで光ファイバ１０をベース部材２０に固定している。この構成では、例えば、張力が付与されていない状態におけるＦＢＧ部１１のブラッグ波長がλ０であるとすると、張力が付与された第１のＦＢＧ部１１ａのブラッグ波長は、λ０とは異なる波長λ１（λ１＞λ０）になる。特に限定されないが、第２の固定部材３２には、例えば、紫外線硬化型接着剤を使用することができる。ここでは、スポット状に塗布した紫外線硬化型接着剤を固定部材３２として使用している。
　第３の固定部材３３は、固定位置３０の他方側で、他方側の光ファイバ１０ｂのＦＢＧ部である第２のＦＢＧ部１１ｂに第１のＦＢＧ部１１ａにおける張力とは異なる張力が付与された状態で光ファイバ１０をベース部材２０に固定する。特に限定されないが、ここでは、第１の固定部材３１と第３の固定部材３３は、図１（ａ）に示すように、第２のＦＢＧ部１１ｂの両端をベース部材２０に固定することで光ファイバ１０をベース部材２０に固定している。この構成では、例えば、第２のＦＢＧ部１１ｂにおける張力が第１のＦＢＧ部１１ａにおける張力よりも小さいとすると、張力が付与された第２のＦＢＧ部１１ｂのブラッグ波長は、λ１とは異なる波長λ２（λ１＞λ２＞λ０）になる。特に限定されないが、第３の固定部材３３には、例えば、紫外線硬化型接着剤を使用することができる。ここでは、スポット状に塗布した紫外線硬化型接着剤を固定部材３３として使用している。
　なお、ここでは、特に好ましい形態として、第２のＦＢＧ部１１ｂに張力が付与された状態を例示しているが、第２のＦＢＧ部１１ｂの張力は、第１のＦＢＧ部１１ａに付与される張力と異なっていればよい。すなわち、本発明において、第２のＦＢＧ部１１ｂに付与される「第１のＦＢＧ部における張力とは異なる張力」には、張力がゼロの場合も含まれる。この場合、第２のＦＢＧ部１１ｂのブラッグ波長はλ０になる。
　図２は、上述の光ファイバセンサ１の光ファイバ１０に、第１のＦＢＧ部１１ａのブラッグ波長及び第２のＦＢＧ部１１ｂのブラッグ波長を含む広帯域幅の光を入射した場合の反射光のスペクトル（以下、反射光スペクトルという。）を示す図である。図２において、横軸は反射光の波長に対応し、縦軸は反射光の強度に対応する。図２に示すように、反射光スペクトルは、第１のＦＢＧ部１１ａのブラッグ波長λ１と第２のＦＢＧ部１１ｂのブラッグ波長λ２とのそれぞれにピークを有することになる。
　次いで、上述の反射光スペクトルの変化について説明する。ここでは、第１のＦＢＧ部１１ａが温度補償用のＦＢＧ部として機能し、第２のＦＢＧ部１１ｂが圧力計測用のＦＢＧ部として機能する場合を例示する。このような状況は、例えば、光ファイバセンサ１が圧力検知用のダイヤフラムを備える圧力センサである場合、第１のＦＢＧ部１１ａがダイヤフラムとは異なる位置に配置され、かつ第２のＦＢＧ部１１ｂがダイヤフラムに当接して配置された状態に対応する。
　図３は、温度変化や圧力変化が生じた場合の、上述の反射光スペクトルの変化の一例を示す図である。図３（ａ）は、ダイヤフラムに付与される圧力に変化がない状態で、光ファイバセンサ１に温度変化（温度上昇）のみが生じた場合の反射光スペクトルの変化を示す模式図である。図３（ｂ）は、温度が一定の状態で、ダイヤフラムに付与される圧力の変化（圧力上昇）のみが生じた場合の反射光スペクトルの変化を示す模式図である。図３（ｃ）は、光ファイバセンサ１に温度変化（温度上昇）及びダイヤフラムに付与される圧力の変化（圧力上昇）が同時に生じた場合の反射光スペクトルの変化を示す模式図である。なお、図３（ａ）～図３（ｃ）では、変化前の反射光スペクトルを破線で示している。
　図３（ａ）に示すように、温度変化のみが生じた場合、温度補償用の第１のＦＢＧ部１１ａ、圧力計測用の第２のＦＢＧ部１１ｂのいずれにも温度変化により屈折率変動及び膨張が生じる。そのため、いずれのＦＢＧ部１１ａ、１１ｂのブラッグ波長も大きくなる方向にシフトする。また、図３（ｂ）に示すように、圧力変化のみが生じた場合、圧力変化に伴うダイヤフラムの変形に応じて圧力計測用の第２のＦＢＧ部１１ｂのブラッグ波長は大きくなる方向にシフトする。このとき、温度補償用の第１のＦＢＧ部１１ａには何ら変化が生じないため、第１のＦＢＧ部１１ａのブラッグ波長は変化しない。
　温度変化と圧力変化とがともに生じた場合、以上の変化が組み合わさった状態になる。すなわち、図３（ｃ）に示すように、第１のＦＢＧ部１１ａのブラッグ波長には温度変化に応じた波長シフトのみが発生し、第２のＦＢＧ部１１ｂのブラッグ波長には温度変化に応じた波長シフトと圧力変化に応じた波長シフトとが重畳して発生することになる。
　例えば、図３（ｃ）において、第１のＦＢＧ部１１ａのブラッグ波長のシフト量が０．１ｎｍであり、第２のＦＢＧ部１１ｂのブラッグ波長のシフト量が０．６ｎｍであるとする。この場合、図３（ａ）における温度変化のみによる波長シフト量が、第１のＦＢＧ部１１ａと第２のＦＢＧ部１１ｂとで同一であると仮定すると、０．６ｎｍ－０．１ｎｍ＝０．５ｎｍが図３（ｂ）における圧力変化のみによるブラッグ波長のシフト量ということになる。このように、第１のＦＢＧ部１１ａのブラッグ波長のシフト量と、第２のＦＢＧ部１１ｂのブラッグ波長のシフト量とを計測することで、温度補償を実現することが可能になる。
　しかしながら、より厳密には、図３（ａ）に示すような、温度変化のみによる第１のＦＢＧ部１１ａのブラッグ波長のシフト量と、温度変化のみによる第２のＦＢＧ部１１ｂのブラッグ波長のシフト量とは完全には一致しない。これは、第１のＦＢＧ部１１ａと第２のＦＢＧ部１１ｂとでは、光ファイバ１０の固定状態（例えば、ブラッグ波長の温度依存性が各固定部材３１、３２、３３の量や固定幅等）や、第１のＦＢＧ部１１ａ、第２のＦＢＧ部１１ｂに付与される張力の大きさが異なることに起因すると考えられる。
　図４は、第１のＦＢＧ部のブラッグ波長及び第２のＦＢＧ部のブラッグ波長の温度依存性の一例を示す図である。図４（ａ）が温度補償用の第１のＦＢＧ部１１ａの温度依存性を示す図であり、図４（ｂ）が圧力計測用の第２のＦＢＧ部１１ｂの温度依存性を示す図である。図４（ａ）、図４（ｂ）において、横軸は温度に対応し、縦軸はブラッグ波長のシフト量に対応する。
　図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、いずれのＦＢＧ部のブラッグ波長も温度変化に対して高い線形性を有している。また、温度変化に対するブラッグ波長の変化量（すなわち、単位温度変化に対するブラッグ波長のシフト量）は、第１のＦＢＧ部１１ａと第２のＦＢＧ部１１ｂとで異なっていることが理解できる。
　このように、光ファイバセンサ１では、温度変化が生じた場合の第１のＦＢＧ部１１ａのブラッグ波長のシフト量と第２のＦＢＧ部１１ｂのブラッグ波長のシフト量とが異なるため、本実施形態では下記の式（１）に基づいて温度補償を行う。
　（Δλ２－Δλ１×Ｋ２／Ｋ１）×Ａ　　　　　（１）
　式（１）において、差分Δλ１は温度補償用のＦＢＧ部（ここでは、第１のＦＢＧ部１１ａ）のブラッグ波長のシフト量である。差分Δλ２は圧力計測用のＦＢＧ部（ここでは、第２のＦＢＧ部１１ｂ）のブラッグ波長のシフト量である。定数Ｋ１は温度補償用のＦＢＧ部の温度変化に対するブラッグ波長の変化量（すなわち、図４（ａ）に示す温度依存性の傾き）である。定数Ｋ２は圧力計測用のＦＢＧ部の温度変化に対するブラッグ波長の変化量（すなわち、図４（ｂ）に示す温度依存性の傾き）である。定数Ａはブラッグ波長のシフト量を計測対象に応じた値に変換するための係数である。ここでは、係数Ａは、ブラッグ波長のシフト量を圧力値に変換するための係数になる。
　なお、上述のように、ＦＢＧ部の温度変化に対するブラッグ波長の変化量には、光ファイバ１０の固定状態や、第１のＦＢＧ部１１ａ、第２のＦＢＧ部１１ｂに付与される張力の大きさに起因して、光ファイバセンサ１ごとに個体差が生じることになる。しかしながら、定数Ｋ１、Ｋ２は、恒温槽等内で、周囲温度を変化させながら各ＦＢＧ部１１ａ、１１ｂのブラッグ波長のシフト量を計測することで容易に取得することができる。したがって、光ファイバセンサ１ごとに取得した定数Ｋ１、Ｋ２を使用して、式（１）により温度補償を行うことで光ファイバセンサ１の個体差を反映した温度補償を実施することができる。その結果、極めて精度の高い温度補償を実施することが可能になる。
　図５は、本実施形態の光ファイバセンサ１である圧力センサにおける温度補償の具体例を示す図である。ここでは、上述の圧力センサを水深１０ｃｍに配置した状態で水温を１８℃から２２℃の範囲で変化させた場合に計測した圧力値を例示している。図５において横軸は経過時間に対応し、縦軸は圧力値に対応する。また、図５では、式（１）に基づく温度補正を実施した圧力値を実線で示し、ダイヤフラムに当接して配置したＦＢＧ部のブラッグ波長のシフト量に上述の係数Ａを乗算することにより求めた温度補償なしの圧力値を破線で示している。なお、図５では、経過時間が２０秒から３００秒超までの間で圧力センサを水深１０ｃｍに維持している。
　図５から理解できるように、温度補償をしていない圧力値は温度変化に応じて大きく変動している。これに対し、温度補償をした圧力値は、水深１０ｃｍの圧力値である１００ｋｇｆ／ｍ２を正確に示していることが理解できる。
　続いて、光ファイバセンサ１の組立て手順について説明する。図６は、本実施形態における光ファイバセンサ１の組立て手順の一例を示す図である。まず、図６（ａ）に示すように、単一のブラッグ波長を有する光ファイバ１０に張力が付与され、ＦＢＧ部１１が軸方向に沿って引き延ばされる。
　次いで、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すように、張力が付与された光ファイバ１０が、ベース部材２０の光ファイバ設置面に、固定位置３０に固定される光ファイバ１０の部位（ここでは、ＦＢＧ部１１の中央）を位置合わせした状態で配置される。このとき、光ファイバ１０に付与される張力の大きさを調整することで、第１のＦＢＧ部１１ａのブラッグ波長を比較的容易に所望の波長に調整することができる。当該状態で、図６（ｃ）に示すように、固定位置３０において第１の固定部材３１により光ファイバ１０がベース部材２０に接着固定される。また、第１のＦＢＧ部１１ａを挟んで固定位置３０と反対側の位置において第２の固定部材３２により光ファイバ１０がベース部材２０に接着固定される。
　第１の固定部材３１及び第２の固定部材３２による光ファイバ１０の固定が完了すると、図６（ｄ）に示すように、光ファイバ１０に付与された張力が解除される。その後、図６（ｅ）に示すように、第２のＦＢＧ部１１ｂに、第１のＦＢＧ部１１ａに付与された張力と異なる張力が付与され、第２のＦＢＧ部１１ｂが光ファイバ１０の軸方向に引き延ばされる。このとき、第２のＦＢＧ部１１ｂに付与される張力の大きさを調整することで、第２のＦＢＧ部１１ｂのブラッグ波長を所望の波長に調整することができる。
　当該状態で、図６（ｆ）に示すように、第２のＦＢＧ部１１ｂを挟んで固定位置３０と反対側の位置において、第３の固定部材３３により光ファイバ１０がベース部材２０に接着固定される。
　以上のようにして組み立てられた光ファイバセンサ１は、例えば、ベース部材２０の光ファイバ設置面の裏面が計測対象物に固定される。計測対象物への光ファイバセンサ１の固定には、公知の任意の手法を採用することができる。例えば、紫外線硬化型接着剤により光ファイバセンサ１を計測対象物に固定することができる。
　以上説明したように、本実施形態の光ファイバセンサ１によれば、第１のＦＢＧ部１１ａに付与される張力と、第２のＦＢＧ部１１ｂに付与される張力とが異なる状態で光ファイバ１０がベース部材２０に固定される。そのため、張力が付与されていない状態における第１のＦＢＧ部１１ａのブラッグ波長と張力が付与されていない状態における第２のＦＢＧ部１１ｂのブラッグ波長とが同一である場合でも、各ＦＢＧ部１１ａ、１１ｂのブラッグ波長を所望のブラッグ波長に調整することができる。また、このような調整ができるため、１本の光ファイバ１０上において、異なるブラッグ波長を有するＦＢＧ部１１ａ、１１ｂを極めて近接した状態で配置した小型の光ファイバセンサ１を比較的容易に実現することができる。
　また、上述のように、光ファイバ１０に形成された単一のブラッグ波長を有する１つのＦＢＧ部１１により、第１のＦＢＧ部１１ａ及び第２のＦＢＧ部１１ｂを構成する場合は、光ファイバ１０に形成するＦＢＧ部１１が１つであるため、非常に低コストで製造することができる。
　さらに、光ファイバセンサ１において、予め取得された第１のＦＢＧ部１１ａのブラッグ波長の温度依存性と予め取得された第２のＦＢＧ部１１ｂのブラッグ波長の温度依存性とに基づいて、いずれか一方のＦＢＧ部のブラッグ波長の変化に対する温度補正を行う構成を採用すれば、温度補償が可能な小型の光ファイバセンサ１を実現することができる。
　また、第１のＦＢＧ部１１ａのブラッグ波長と予め取得された第２のＦＢＧ部１１ｂのブラッグ波長とが異なっているため、歪みや圧力の計測やブラッグ波長の温度依存性を取得する際に各ピークの移動を追跡すればよい。したがって、ブラッグ波長の変化を従来手法により容易に計測することができる。
　なお、以上では、単一のブラッグ波長を有する１つのＦＢＧ部１１を備える光ファイバ１０により、第１のＦＢＧ部１１ａ及び第２のＦＢＧ部１１ｂを形成した。この構成では、第１のＦＢＧ部１１ａと第２のＦＢＧ部１１ｂとの間（すなわち、第１の固定部材３１直下）にもＦＢＧ部が存在している。そのため、図２に示すように、反射光スペクトルにおいて２つのブラッグ波長の間の反射光強度が大きくなっている。ブラッグ波長のピーク検知のダイナミックレンジをより大きくする観点では、２つのブラッグ波長の間の反射光強度はより低いことが好ましい。
　図７は、本実施形態における光ファイバセンサの他の基本構成の一例を示す概略構成図である。図７（ａ）は、ベース部材の光ファイバ設置面を示す模式図である。また、図７（ｂ）は、ベース部材に固定される前の光ファイバを示す模式図である。
　図７（ｂ）に示すように、この光ファイバセンサ２では、光ファイバ１０に、同一のブラッグ波長を有する第１のＦＢＧ部１１ａと、第２のＦＢＧ部１１ｂとが所定の間隔をおいて形成されている。そして、図７（ａ）に示すように、第１のＦＢＧ部１１ａと第２のＦＢＧ部１１ｂとの間の光ファイバ１０が固定位置３０に固定されている。他の構成は、上述の光ファイバセンサ１と同様である。
　図８は、上述の光ファイバセンサ２の光ファイバ１０に、第１のＦＢＧ部１１ａのブラッグ波長及び第２のＦＢＧ部１１ｂのブラッグ波長を含む広帯域幅の光を入射した場合の反射光スペクトルを示す図である。図８において、横軸は反射光の波長に対応し、縦軸は反射光の強度に対応する。
　図８に示すように、反射光スペクトルは、光ファイバセンサ１と同様に、第１のＦＢＧ部１１ａのブラッグ波長λ１と第２のＦＢＧ部１１ｂのブラッグ波長λ２とのそれぞれにピークを有する。また、光ファイバセンサ２では、第１の固定部材３１直下にＦＢＧ部が存在しないため、反射光スペクトルにおいて２つのブラッグ波長の間の反射光強度が、図２に示す光ファイバセンサ１の反射光強度に比べて小さくなっている。したがって、本構成によれば、ブラッグ波長のピーク検知のダイナミックレンジをより大きくすることができ、特に、複数の光ファイバセンサ２を直列接続する場合等に好適である。
　なお、図７（ｂ）に示すような、同一のブラッグ波長を有する２つのＦＢＧ部は、例えば、図１（ｂ）に示す１つのＦＢＧ部１１を形成する際に使用するマスクにおいて、第１のＦＢＧ部１１ａと第２のＦＢＧ部１１ｂとの間に相当する部分にテープ等の遮光部材を配置することで比較的容易に作成することができる。このような手法によれば、同一のブラッグ波長を有する２つのＦＢＧ部を同時に形成できるため、非常に低コストで製造することができる。
　以下、以上で説明した光ファイバセンサ１を圧力センサ及び一軸の歪みセンサ（歪みゲージ）に適用した事例について簡単に説明する。
　図９は、光ファイバセンサ１として説明した基本構成を圧力センサに適用した事例を示す図である。図９（ａ）は、当該圧力センサを示す概略平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）において光ファイバに沿う概略断面図である。なお、図９（ａ）では、説明のため、圧力検知用のダイヤフラムの図示を省略している。
　図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、圧力センサ３は、光ファイバ１０、ベース部材２１、第１の固定部材３１、第２の固定部材３２及び第３の固定部材３３を備える。図９（ａ）に示すように、ベース部材２１は、圧力計測部として機能する円形の貫通孔が形成された円環状の円環部２２と温度計測部として機能する延出部２３とが連結した形状を有している。延出部２３は、平面視において、円環部２２の直径方向に沿って延出された所定幅の板状材により構成されている。光ファイバ１０は、平面視において円環部２２の中心を通過する状態で延出部２３の延出方向に沿って配置される。
　ベース部材２１は、光ファイバ１０の直径よりも大きな厚みを有しており、円環部２２及び延出部２３における光ファイバ１０の配置位置には、光ファイバ１０を収容する溝部が形成されている。
　図９（ｂ）に示すように、平面視で円形のダイヤフラム４０は、円環部２２の貫通孔を横断する状態で配置された光ファイバ１０と当接する状態で、円環部２２に外周が固定支持されている。したがって、光ファイバ１０は、ダイヤフラム４０とベース部材２１との間に配置されることになる。
　以上の構成では、円環部２２と延出部２３との連結点が上述の固定位置３０になり、固定位置３０において第１の固定部材３１により光ファイバ１０がベース部材２１に固定される。そして、例えば、固定位置３０と反対側の延出部２３の端部において、光ファイバ１０が第２の固定部材３２によりベース部材２１に固定される。また、固定位置３０と貫通孔を挟んで対向する円環部２２の位置において、光ファイバ１０が第３の固定部材３３によりベース部材２１に固定される。したがって、この構成では、上述の第１のＦＢＧ部１１ａがダイヤフラム４０に接することのない延出部２３に配置され、上述の第２のＦＢＧ部１１ｂが円環部２２においてダイヤフラム４０に当接して配置されることになる。すなわち、第１のＦＢＧ部１１ａが温度補償用のＦＢＧ部として機能し、第２のＦＢＧ部１１ｂが圧力計測用のＦＢＧ部として機能することになる。なお、図９（ａ）に示すように、この例では、第２のＦＢＧ部１１ｂは、固定位置３０から円環部２２の中心（ダイヤフラム４０の中心）にわたって配置されている。また、特に限定されないが、第２のＦＢＧ部１１ｂは、ダイヤフラム４０に接着固定されている。
　以上で説明したように、この圧力センサ３では、温度補償用の第１のＦＢＧ部１１ａと圧力計測用の第２のＦＢＧ部１１ｂとが極めて近接して配置される。そのため、温度補償精度が高く、かつ小型の圧力センサを実現することができる。また、温度変化がＦＢＧ部により計測される構成であるため、温度が短時間で変化する動的な温度変化に対しても短時間で対応することができる。
　図１０は、光ファイバセンサ１として説明した基本構成を一軸の歪みセンサ４に適用した事例を示す図である。ここでは、歪みセンサ４の構造をその組立工程及びその設置方法とともに説明する。
　図１０（ａ）の平面図に示すように、歪みセンサ４は、光ファイバ１０、ベース部材２５、第１の固定部材３１、第２の固定部材３２及び第３の固定部材３３を備える。図１０（ａ）に示すように、ベース部材２５は、互いに独立して移動可能な第１のベース部材２５ａと第２のベース部材２５ｂとを備える。第１のベース部材２５ａ及び第２のベース部材２５ｂは平面視矩形状の板状部材により構成されている。特に限定されないが、この例では、第２のベース部材２５ｂ上に温度補償用のＦＢＧ部として機能する第１のＦＢＧ部１１ａが配置される。そのため、光ファイバ１０の配置方向に沿う第２のベース部材２５ｂの長さが、光ファイバ１０の配置方向に沿う第１のベース部材２５ａの長さよりも大きくなっている。なお、歪み計測用のＦＢＧ部として機能する第２のＦＢＧ部１１ｂは、少なくとも一部が第１のベース部材２５ａと第２のベース部材２５ｂとの間に配置される。
　図１０（ａ）に示すように、光ファイバ１０は、互いに隣接して配置された状態の第１のベース部材２５ａ及び第２のベース部材２５ｂに固定される。このとき、光ファイバ１０には張力が付与されている。この例では、第２のベース部材２５ｂ上に上述の固定位置３０が設定され、固定位置３０において第１の固定部材３１により光ファイバ１０が第２のベース部材２５ｂに固定される。また、第２のベース部材２５ｂ上に配置された第１のＦＢＧ部１１ａを挟んで固定位置３０と反対側の位置において、第２の固定部材３２により光ファイバ１０が第２のベース部材２５ｂに固定される。また、第１のベース部材２５ａと第２のベース部材２５ｂとにわたって配置された第２のＦＢＧ部１１ｂを挟んで固定位置３０と反対側の位置において、第３の固定部材３３により光ファイバ１０が第１のベース部材２５ａに固定される。
　第１の固定部材３１、第２の固定部材３２及び第３の固定部材３３による光ファイバ１０の固定が完了すると、光ファイバ１０に付与された張力が解除される。その後、図１０（ｂ）に示すように、第１のベース部材２５ａと第２のベース部材２５ｂとが、光ファイバ１０の配置方向に沿って離間される。そして、当該離間により形成された第１のベース部材２５ａと第２のベース部材２５ｂとの間の隙間にスペーサ５０が挿入される。したがって、第１のベース部材２５ａと第２のベース部材２５ｂとの離間により、第２のＦＢＧ部１１ｂには、第１のＦＢＧ部１１ａに付与された張力よりも大きな張力が付与されることになり、スペーサ５０により当該状態が維持されることになる。以上により、歪みセンサ４の組立てが完了する。
　以上のようにして組み立てられた歪みセンサ４は、例えば、第１のベース部材２５ａ及び第２のベース部材２５ｂの裏面（光ファイバ設置面の反対側の面）のうち、歪み計測用のＦＢＧ部として機能する第２のＦＢＧ部１１ｂと対向する部分が計測対象物に固定される。計測対象物への歪みセンサ４の固定には、公知の任意の手法を採用することができる。例えば、図１０（ｃ）に示すように、紫外線硬化型接着剤６０により歪みセンサ４を計測対象物に固定することができる。
　計測対象物への固定が完了すると、図１０（ｄ）に示すように、スペーサ５０が離脱される。なお、この構成では、第１のＦＢＧ部１１ａに付与される張力よりも、第２のＦＢＧ部１１ｂに付与される張力の方が大きい。そのため、歪みセンサ４の反射光スペクトルは、図２や図８の場合とは異なり、温度補償用のＦＢＧ部として機能する第１のＦＢＧ部１１ａのブラッグ波長が、歪み計測用のＦＢＧ部として機能する第２のＦＢＧ部１１ｂのブラッグ波長よりも小さくなる。
　以上で説明したように、この歪みセンサ４では、温度補償用の第１のＦＢＧ部１１ａと歪み計測用の第２のＦＢＧ部１１ｂとが極めて近接して配置される。そのため、温度補償精度が高く、かつ小型の歪みセンサを実現することができる。また、温度変化がＦＢＧ部により計測される構成であるため、温度が短時間で変化する動的な温度変化に対しても短時間で対応することができる。
　図１１は、光ファイバセンサ１として説明した基本構成を一軸の歪みセンサ５に適用した事例を示す図である。ここでは、歪みセンサ５の構造をその組立工程及びその設置方法とともに説明する。
　図１１（ａ）の平面図に示すように、歪みセンサ５は、光ファイバ１０、ベース部材２６、第１の固定部材３１、第２の固定部材３２及び第３の固定部材３３を備える。図１１（ａ）に示すように、ベース部材２６は、互いに独立して移動可能な第１のベース部材２６ａと第２のベース部材２６ｂとを備える。第１のベース部材２６ａ及び第２のベース部材２６ｂは平面視矩形状の板状部材により構成されている。特に限定されないが、この例では、第２のベース部材２６ｂ上に温度補償用のＦＢＧ部として機能する第１のＦＢＧ部１１ａが配置される。そのため、光ファイバ１０の配置方向に沿う第２のベース部材２６ｂの長さが、光ファイバ１０の配置方向に沿う第１のベース部材２６ａの長さよりも大きくなっている。
　また、この例では、光ファイバ１０の配置方向に沿う第２のベース部材２６ｂの長さの伸縮を可能とするため、第２のベース部材２６ｂには略矩形状の貫通孔２７が形成されている。光ファイバ１０が固定される第２のベース部材２６ｂは、当該貫通孔２７部分を圧縮変形させることで、光ファイバ１０の配置方向に沿う第２のベース部材２６ｂの長さが一旦縮められた状態になっている。この例では、光ファイバ１０の配置方向に沿った貫通孔２７の外縁部分２８が第２のベース部材２６ｂの他の部分に比べて細くなっている。そのため、上述の圧縮変形の際に当該外縁部分２８は、図１１（ａ）に示すように外方に突出する状態になる。なお、上述の歪みセンサ４と同様に、歪み計測用のＦＢＧ部として機能する第２のＦＢＧ部１１ｂは、少なくとも一部が第１のベース部材２６ａと第２のベース部材２６ｂとの間に配置される。
　図１１（ａ）に示すように、光ファイバ１０は、所定の間隔をおいて互いに隣り合って配置された状態の第１のベース部材２６ａ及び第２のベース部材２６ｂに固定される。このとき、光ファイバ１０には張力が付与されている。この例では、第２のベース部材２６ｂ上に上述の固定位置３０が設定され、固定位置３０において第１の固定部材３１により光ファイバ１０が第２のベース部材２６ｂに固定される。また、第２のベース部材２６ｂの貫通孔２７を横断する状態で配置された第１のＦＢＧ部１１ａを挟んで固定位置３０と反対側の位置において、第２の固定部材３２により光ファイバ１０が第２のベース部材２６ｂに固定される。また、第１のベース部材２６ａと第２のベース部材２６ｂとにわたって配置された第２のＦＢＧ部１１ｂを挟んで固定位置３０と反対側の位置において、第３の固定部材３３により光ファイバ１０が第１のベース部材２６ａに固定される。なお、第１のベース部材２６ａと第２のベース部材２６ｂとの間の間隔は、例えば、図示しないスペーサを介在させることで設けることができる。
　第１の固定部材３１、第２の固定部材３２及び第３の固定部材３３による光ファイバ１０の固定が完了すると、光ファイバ１０に付与された張力が解除される。その後、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）に示すように、圧縮変形された貫通孔２７を、圧縮変形前の状態に再変形することで、光ファイバ１０の配置方向に沿う第２のベース部材２６ｂの長さが伸ばされる。したがって、第２のベース部材２６ｂの長さが伸びることで、第１のＦＢＧ部１１ａには、第２のＦＢＧ部１１ｂに付与された張力よりも大きな張力が付与されることになる。以上により、歪みセンサ５の組立てが完了する。なお、上述の再変形は、図１１（ｂ）に示すように外方に突出した外縁部分２８の形状を圧縮変形前の状態に戻すことで実現することができる。
　以上のようにして組み立てられた歪みセンサ５は、例えば、第１のベース部材２６ａ及び第２のベース部材２６ｂの裏面のうち、歪み計測用のＦＢＧ部として機能する第２のＦＢＧ部１１ｂと対向する部分が計測対象物に固定される。計測対象物への歪みセンサ５の固定には、公知の任意の手法を採用することができる。例えば、図１１（ｄ）に示すように、紫外線硬化型接着剤６０により歪みセンサ５を計測対象物に固定することができる。
　以上で説明したように、この歪みセンサ５では、温度補償用の第１のＦＢＧ部１１ａと歪み計測用の第２のＦＢＧ部１１ｂとが極めて近接して配置される。そのため、温度補償精度が高く、かつ小型の歪みセンサを実現することができる。また、温度変化がＦＢＧ部により計測される構成であるため、温度が短時間で変化する動的な温度変化に対しても短時間で対応することができる。
　なお、上述した実施形態は本発明の技術的範囲を制限するものではなく、既に記載したもの以外でも、本発明の範囲内で種々の変形や応用が可能である。例えば、上記実施形態では、特に好ましい形態として第１の固定部材３１、第２の固定部材３２、第３の固定部材３３として紫外線硬化型接着剤を例示したが、光ファイバ１０をベース部材に固定可能であれば、任意の材料を使用することができる。また、ベース部材の材質も特に限定されず、計測対象に応じて任意に選択することができる。
　本発明によれば、１本の光ファイバにおいて、異なるブラッグ波長を有するＦＢＧ部を極めて近接した状態で配置することができ、光ファイバセンサとして有用である。
　１、２　光ファイバセンサ
　３　圧力センサ（光ファイバセンサ）
　４、５　歪みセンサ（光ファイバセンサ）
　１０　光ファイバ
　１１　ＦＢＧ部
　１１ａ　第１のＦＢＧ部
　１１ｂ　第２のＦＢＧ部
　２０、２１、２５、２６　ベース部材
　２５ａ、２６ａ　第１のベース部材
　２５ｂ、２６ｂ　第２のベース部材
　３０　固定位置
　３１　第１の固定部材
　３２　第２の固定部材
　３３　第３の固定部材

Claims (6)

  1. 　１本の光ファイバと、前記光ファイバを支持するベース部材とを備える光ファイバセンサであって、
    　前記ベース部材の光ファイバ配置面に設けられた固定位置において、当該固定位置の一方側の前記光ファイバと、当該固定位置の他方側の前記光ファイバとのそれぞれにＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）部が配置される状態で前記光ファイバを前記ベース部材に固定する第１の固定部材と、
    　前記固定位置の一方側で、当該一方側の前記光ファイバのＦＢＧ部である第１のＦＢＧ部に張力が付与された状態で前記光ファイバを前記ベース部材に固定する第２の固定部材と、
    　前記固定位置の他方側で、当該他方側の前記光ファイバのＦＢＧ部である第２のＦＢＧ部に前記第１のＦＢＧ部における張力とは異なる張力が付与された状態、かつ当該第２のＦＢＧ部のブラッグ波長が前記第１のＦＢＧ部のブラッグ波長と異なる状態で前記光ファイバを前記ベース部材に固定する第３の固定部材と、
    を備える光ファイバセンサ。
  2. 　前記光ファイバは、単一のブラッグ波長を有する１つのＦＢＧ部を備え、当該ＦＢＧ部の一部分が前記第１のＦＢＧ部を構成し、他の一部分が前記第２のＦＢＧ部を構成する請求項１に記載の光ファイバセンサ。
  3. 　前記光ファイバは、同一のブラッグ波長を有するＦＢＧ部を２つ備え、一方のＦＢＧ部が前記第１のＦＢＧ部を構成し、他方のＦＢＧ部が前記第２のＦＢＧ部を構成する請求項１に記載の光ファイバセンサ。
  4. 　予め取得された前記第１のＦＢＧ部のブラッグ波長の温度依存性と予め取得された前記第２のＦＢＧ部のブラッグ波長の温度依存性とに基づいて、いずれか一方のＦＢＧ部のブラッグ波長の変化に対する温度補正を行う請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ファイバセンサ。
  5. 　前記ベース部材が圧力検知用のダイヤフラムを備え、
    　前記第１のＦＢＧ部と前記第２のＦＢＧ部との一方が前記ダイヤフラムに当接して配置され、他方がダイヤフラム上とは異なる位置に配置される請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光ファイバセンサ。
  6. 　前記ベース部材が互いに独立して移動可能な第１のベース部材と第２のベース部材とを備え、
    　前記第１のＦＢＧ部と前記第２のＦＢＧ部との一方が前記第１のベース部材に配置され、他方のＦＢＧ部の少なくとも一部が前記第１のベース部材と前記第２のベース部材との間に配置される請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光ファイバセンサ。
PCT/JP2017/007582 2016-03-01 2017-02-27 光ファイバセンサ Ceased WO2017150476A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/577,613 US10663324B2 (en) 2016-03-01 2017-02-27 Optical fiber sensor
EP17759942.0A EP3425343B1 (en) 2016-03-01 2017-02-27 Optical fiber sensor
JP2018503308A JP6864375B2 (ja) 2016-03-01 2017-02-27 光ファイバセンサ

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-039481 2016-03-01
JP2016039481 2016-03-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017150476A1 true WO2017150476A1 (ja) 2017-09-08

Family

ID=59743917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/007582 Ceased WO2017150476A1 (ja) 2016-03-01 2017-02-27 光ファイバセンサ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10663324B2 (ja)
EP (1) EP3425343B1 (ja)
JP (1) JP6864375B2 (ja)
WO (1) WO2017150476A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2019212048A1 (ja) * 2018-05-04 2021-05-27 株式会社シミウス 開閉検知センサ

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11506520B2 (en) * 2019-10-30 2022-11-22 Raytheon Company Systems and methods for real-time, nondestructive monitoring of energetic materials
CN114905549B (zh) * 2022-04-14 2024-01-16 上海交通大学 用于绳驱柔性机器人末端三维力感知方法及系统
CN115164729B (zh) * 2022-06-10 2023-05-30 澳门大学 正负双向测量的、不受振动影响的光纤光栅位移传感器

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1073740A (ja) * 1996-06-13 1998-03-17 Corning Inc 光学装置およびその製造方法
JP2000097786A (ja) 1998-09-25 2000-04-07 Furukawa Electric Co Ltd:The 力学的力センサ
JP2000221085A (ja) 1998-11-27 2000-08-11 Fuji Electric Co Ltd ブラッググレーティング圧力センサ
JP2000346722A (ja) 1999-06-07 2000-12-15 Furukawa Electric Co Ltd:The 力学センサ
JP2005091151A (ja) * 2003-09-17 2005-04-07 Hitachi Cable Ltd Ｆｂｇひずみゲージ
JP2008134155A (ja) 2006-11-28 2008-06-12 Kyowa Electron Instr Co Ltd 光ファイバ式ひずみゲージ
JP2009222397A (ja) * 2008-03-13 2009-10-01 Anritsu Corp 光ファイバセンサおよび計測装置
US20100316328A1 (en) * 2005-05-17 2010-12-16 Petroleo Brasileiro S.A. - Petrobras Fiber optic position transducer with magnetostrictive material and position calibration process
JP2012202684A (ja) 2011-03-23 2012-10-22 Toyota Industries Corp Ｆｂｇひずみセンサ
JP2012225729A (ja) * 2011-04-19 2012-11-15 Toyota Industries Corp Ｆｂｇひずみセンサ

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5892860A (en) 1997-01-21 1999-04-06 Cidra Corporation Multi-parameter fiber optic sensor for use in harsh environments
DE19808222A1 (de) 1998-02-27 1999-09-02 Abb Research Ltd Faser-Bragg-Gitter Drucksensor mit integrierbarem Faser-Bragg-Gitter Temperatursensor
US9476294B2 (en) * 2010-01-29 2016-10-25 Baker Hughes Incorporated Device and method for discrete distributed optical fiber pressure sensing

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1073740A (ja) * 1996-06-13 1998-03-17 Corning Inc 光学装置およびその製造方法
JP2000097786A (ja) 1998-09-25 2000-04-07 Furukawa Electric Co Ltd:The 力学的力センサ
JP2000221085A (ja) 1998-11-27 2000-08-11 Fuji Electric Co Ltd ブラッググレーティング圧力センサ
JP2000346722A (ja) 1999-06-07 2000-12-15 Furukawa Electric Co Ltd:The 力学センサ
JP2005091151A (ja) * 2003-09-17 2005-04-07 Hitachi Cable Ltd Ｆｂｇひずみゲージ
US20100316328A1 (en) * 2005-05-17 2010-12-16 Petroleo Brasileiro S.A. - Petrobras Fiber optic position transducer with magnetostrictive material and position calibration process
JP2008134155A (ja) 2006-11-28 2008-06-12 Kyowa Electron Instr Co Ltd 光ファイバ式ひずみゲージ
JP2009222397A (ja) * 2008-03-13 2009-10-01 Anritsu Corp 光ファイバセンサおよび計測装置
JP2012202684A (ja) 2011-03-23 2012-10-22 Toyota Industries Corp Ｆｂｇひずみセンサ
JP2012225729A (ja) * 2011-04-19 2012-11-15 Toyota Industries Corp Ｆｂｇひずみセンサ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3425343A4

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2019212048A1 (ja) * 2018-05-04 2021-05-27 株式会社シミウス 開閉検知センサ
JP7045734B2 (ja) 2018-05-04 2022-04-01 株式会社シミウス 開閉検知センサ

Also Published As

Publication number Publication date
EP3425343A1 (en) 2019-01-09
EP3425343B1 (en) 2024-11-27
EP3425343A4 (en) 2019-04-17
JPWO2017150476A1 (ja) 2018-12-20
US20180156641A1 (en) 2018-06-07
US10663324B2 (en) 2020-05-26
JP6864375B2 (ja) 2021-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6409123B2 (ja) センサ組立体
CN103392136B (zh) Dfb光纤激光弯曲传感器和光外差麦克风
JP5150445B2 (ja) 光ファイバセンサ装置および温度とひずみの計測方法と光ファイバセンサ
US5196694A (en) Temperature compensated self-referenced fiber optic microbend pressure transducer
JP6864375B2 (ja) 光ファイバセンサ
JP2008541122A (ja) 磁気ひずみ材料を備えた光ファイバ位置変換器及び位置較正方法
CN110121651A (zh) 具有杠杆臂的光纤加速度传感器
May-Arrioja et al. Fiber optic pressure sensor using a conformal polymer on multimode interference device
JP2003222507A (ja) 光ファイバセンサ及びそれを利用した歪み監視システム
EP1859312A1 (en) Temperature compensating bragg grating optical device
JP2005091151A (ja) Ｆｂｇひずみゲージ
WO2012144272A1 (ja) Ｆｂｇひずみセンサ
JP7047366B2 (ja) 光ファイバセンサ
JP2000097786A (ja) 力学的力センサ
Yamazaki et al. Optical strain gauge-based on a hetero-core fiber macro-bending sensor
Vallan et al. Static characterization of curvature sensors based on plastic optical fibers
Ibrahim et al. Fiber sensing for space applications
JP6736044B2 (ja) 歪みセンサ及び歪みセンサの取付治具
WO2015080222A1 (ja) 歪みセンサ及び歪みセンサの製造方法
US6822217B1 (en) Optical spectrum analyzer
Lee et al. Simultaneous multipoint acoustic emission sensing using fibre acoustic wave grating sensors with identical spectrum
JP2005351663A (ja) Ｆｂｇ湿度センサ及びｆｂｇ湿度センサを用いた湿度測定方法
US8590385B2 (en) High pressure fiber optic sensor system
Karabacak et al. High-speed system for FBG-based measurements of vibration and sound
JP2012202686A (ja) Ｆｂｇ振動センサ

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15577613

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2018503308

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17759942

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1