特開 2024-120095 センシングケーブルおよびセンシングシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024120095

(43)【公開日】2024-09-03

(54)【発明の名称】センシングケーブルおよびセンシングシステム

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/24 20060101AFI20240827BHJP

【ＦＩ】

G01L1/24 A

【審査請求】有

【請求項の数】24

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024104182

(22)【出願日】2024-06-27

(62)【分割の表示】P 2021172829の分割

【原出願日】2021-10-22

(71)【出願人】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 英明

(57)【要約】

【課題】例えば、改善された新規なセンシングケーブルおよびセンシングシステムを得る。
【解決手段】センシングケーブルは、例えば、第一光ファイバと、第一光ファイバに沿って当該第一光ファイバと間隔をあけて延びた第二光ファイバと、少なくとも部分的に第一光ファイバと第二光ファイバとの間に介在し第一光ファイバから第二光ファイバへ光を伝送する媒質と、を備え、媒質を介して第一光ファイバから第二光ファイバへ光が伝送される位置での第一光ファイバの長手方向と交差した断面において、第一光ファイバの外周は、第一区間を含み、第一光ファイバは、第一区間および媒質を介して第二光ファイバと光学的に接続される。断面において、第一光ファイバの外周は、第二区間を含み、第一光ファイバは、第二区間および媒質を介しては第二光ファイバとは光学的に接続されなくてもよい。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一光ファイバと、
前記第一光ファイバに沿って当該第一光ファイバと間隔をあけて延びた第二光ファイバと、
少なくとも部分的に前記第一光ファイバと前記第二光ファイバとの間に介在し前記第一光ファイバから前記第二光ファイバへ光を伝送する媒質と、
を備え、
前記媒質を介して前記第一光ファイバから前記第二光ファイバへ光が伝送される位置での前記第一光ファイバの長手方向と交差した断面において、前記第一光ファイバの外周は、第一区間を含み、
前記第一光ファイバは、前記第一区間および前記媒質を介して前記第二光ファイバと光学的に接続される、センシングケーブル。

【請求項2】

前記断面において、前記第一光ファイバの外周は、第二区間を含み、
前記第一光ファイバは、前記第二区間および前記媒質を介しては前記第二光ファイバとは光学的に接続されない、請求項１に記載のセンシングケーブル。

【請求項3】

前記第一光ファイバの外周において、前記第一光ファイバから前記媒質を介して前記第二光ファイバへ光が伝送される方向とは異なる方向へ光が向かうのを抑制する抑制部材を備えた、請求項１または２に記載のセンシングケーブル。

【請求項4】

第一光ファイバと、
前記第一光ファイバに沿って当該第一光ファイバと間隔をあけて延びた第二光ファイバと、
少なくとも部分的に前記第一光ファイバと前記第二光ファイバとの間に介在し前記第一光ファイバから前記第二光ファイバへ光を伝送する媒質と、
前記第一光ファイバの外周において、前記第一光ファイバから前記媒質を介して前記第二光ファイバへ光が伝送される方向とは異なる方向へ光が向かうのを抑制する抑制部材と、
を備えた、センシングケーブル。

【請求項5】

前記抑制部材は、合成樹脂材料で作られた、請求項３または４に記載のセンシングケーブル。

【請求項6】

前記第一光ファイバの検査光の検査波長における伝送損失は、０．３［ｄＢ／ｍ］以上である、請求項１～５のうちいずれか一つに記載のセンシングケーブル。

【請求項7】

前記第一光ファイバおよび前記第二光ファイバは、検査光を検査波長においてマルチモードで伝送する、請求項１～６のうちいずれか一つに記載のセンシングケーブル。

【請求項8】

前記第一光ファイバおよび前記第二光ファイバを取り囲むチューブ状の被覆を備えた、請求項１～７のうちいずれか一つに記載のセンシングケーブル。

【請求項9】

前記第一光ファイバ、前記第二光ファイバ、および前記媒質と、前記被覆との間に、気体を収容した空間が設けられた、請求項８に記載のセンシングケーブル。

【請求項10】

前記媒質の屈折率は、前記第一光ファイバのコアの屈折率以上であり、かつ前記第二光ファイバの屈折率以下である、請求項１～９のうちいずれか一つに記載のセンシングケーブル。

【請求項11】

前記媒質の屈折率は、前記第一光ファイバのコアの屈折率より大きく、かつ前記第二光ファイバの屈折率より小さい、請求項１～９のうちいずれか一つに記載のセンシングケーブル。

【請求項12】

前記媒質の屈折率は、前記第一光ファイバのコアの屈折率および前記第二光ファイバの屈折率と略同じである、請求項１～１１のうちいずれか一つに記載のセンシングケーブル。

【請求項13】

前記第一光ファイバおよび前記第二光ファイバは、合成樹脂材料で作られた、請求項１～１２のうちいずれか一つに記載のセンシングケーブル。

【請求項14】

前記第一光ファイバおよび前記第二光ファイバは、石英ガラスで作られた、請求項１～１２のうちいずれか一つに記載のセンシングケーブル。

【請求項15】

前記媒質は、合成樹脂材料で作られた、請求項１～１４のうちいずれか一つに記載のセンシングケーブル。

【請求項16】

前記第一光ファイバおよび前記第二光ファイバは、一つの光ファイバから作られ、折返部を介して接続された、請求項１～１５のうちいずれか一つに記載のセンシングケーブル。

【請求項17】

前記折返部は、前記媒質に対して、前記センシングケーブルの長手方向に外れて位置された、請求項１６に記載のセンシングケーブル。

【請求項18】

前記第一光ファイバおよび前記第二光ファイバは、互いに分離された、請求項１～１５のうちいずれか一つに記載のセンシングケーブル。

【請求項19】

光を前記第一光ファイバから前記第二光ファイバへ伝送する前記媒質を少なくとも部分的に挟むように位置された前記第一光ファイバと前記第二光ファイバとを有したセンシングセットとして、複数のセンシングセットを備えた、請求項１～１８のうちいずれか一つに記載のセンシングケーブル。

【請求項20】

前記センシングセットとして、前記媒質が共通である複数のセンシングセットを備えた、請求項１９に記載のセンシングケーブル。

【請求項21】

前記媒質が共通である複数のセンシングセットにおいて、前記第一光ファイバと前記第二光ファイバとが並ぶ方向が、互いに交差した、請求項２０に記載のセンシングケーブル。

【請求項22】

光源と、
請求項１～２１のうちいずれか一つに記載のセンシングケーブルと、
前記光源から前記第一光ファイバに入力され、前記媒質を介して前記第二光ファイバから出力された検査光に基づいて、前記センシングケーブルに作用した外力および前記センシングケーブルの状態変化のうち少なくとも一方を測定する測定装置と、
を備えた、センシングシステム。

【請求項23】

前記検査光の波長は、４００［ｎｍ］以上かつ５５０［ｎｍ］以下である、請求項２２に記載のセンシングシステム。

【請求項24】

前記検査光は、パルス光である、請求項２２または２３に記載のセンシングシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、センシングケーブルおよびセンシングシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、第一コアと第二コアとクラッドとを有したマルチコア光ファイバを含むセンシングケーブルを備え、第一コアと第二コアとの間のクロストークに基づいて圧力のような物理量を検出するセンシングシステムが、知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平４－３０７３２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のセンシングケーブルでは、第一コアから第二コアへ光の結合を促進しようとすると第一コアへの光閉じ込め効果を下げる必要があり、結果として、第一コアからクラッドに漏洩する光は、当該第一コアの周囲に全体的に伝播する。このため、第一コアから漏洩する光のパワーに対する第二コアに結合される光のパワーの比率が低くなってしまい、例えば、検出感度が低くなったり、エネルギ効率が低くなったりといった問題が生じる場合があった。

【0005】

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、検出感度やエネルギ効率をより高めることを可能とするような、改善された新規なセンシングケーブルおよびセンシングシステムを得ること、である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のセンシングケーブルは、例えば、第一光ファイバと、前記第一光ファイバに沿って当該第一光ファイバと間隔をあけて延びた第二光ファイバと、前記第一光ファイバと前記第二光ファイバとの間に介在する介在部位を有し、当該介在部位を介して前記第一光ファイバから前記第二光ファイバへ光を伝送する伝送部材と、を備え、前記介在部位が設けられた位置での前記第一光ファイバの長手方向と交差した断面において、前記第一光ファイバの外周が、前記介在部位と接し当該介在部位と光学的に接続された第一区間と、前記介在部位と離間した第二区間とを含む。

【0007】

前記センシングケーブルは、前記第一光ファイバの外周において、前記第一光ファイバから前記介在部位とは外れた方向へ光が向かうのを抑制する抑制部材を備えてもよい。

【0008】

また、本発明のセンシングケーブルは、例えば、第一光ファイバと、前記第一光ファイバに沿って当該第一光ファイバと間隔をあけて延びた第二光ファイバと、前記第一光ファイバと前記第二光ファイバとの間に介在する介在部位を有し、当該介在部位を介して前記第一光ファイバから前記第二光ファイバへ光を伝送する伝送部材と、前記第一光ファイバの外周において、前記第一光ファイバから前記介在部位とは外れた方向へ光が向かうのを抑制する抑制部材と、を備える。

【0009】

前記センシングケーブルでは、前記抑制部材は、合成樹脂材料で作られてもよい。

【0010】

前記センシングケーブルでは、前記第一光ファイバの検査光の検査波長における伝送損失は、０．３［ｄＢ／ｍ］以上であってもよい。

【0011】

前記センシングケーブルでは、前記第一光ファイバおよび前記第二光ファイバは、検査光を検査波長においてマルチモードで伝送してもよい。

【0012】

前記センシングケーブルは、前記第一光ファイバおよび前記第二光ファイバを取り囲むチューブ状の被覆を備えてもよい。

【0013】

前記センシングケーブルでは、前記第一光ファイバ、前記第二光ファイバ、および前記伝送部材と、前記被覆との間に、気体を収容した空間が設けられてもよい。

【0014】

前記センシングケーブルでは、前記伝送部材の屈折率は、前記第一光ファイバのコアの屈折率以上であり、かつ前記第二光ファイバの屈折率以下であってもよい。

【0015】

前記センシングケーブルでは、前記伝送部材の屈折率は、前記第一光ファイバのコアの屈折率より大きく、かつ前記第二光ファイバの屈折率より小さくてもよい。

【0016】

前記センシングケーブルでは、前記伝送部材の屈折率は、前記第一光ファイバのコアの屈折率および前記第二光ファイバの屈折率と略同じであってもよい。

【0017】

前記センシングケーブルでは、前記第一光ファイバおよび前記第二光ファイバは、合成樹脂材料で作られてもよい。

【0018】

前記センシングケーブルでは、前記第一光ファイバおよび前記第二光ファイバは、石英ガラスで作られてもよい。

【0019】

前記センシングケーブルでは、前記伝送部材は、合成樹脂材料で作られてもよい。

【0020】

前記センシングケーブルでは、前記第一光ファイバおよび前記第二光ファイバは、一つの光ファイバから作られ、折返部を介して接続されてもよい。

【0021】

前記センシングケーブルでは、前記折返部は、前記伝送部材に対して、前記センシングケーブルの長手方向に外れて位置されてもよい。

【0022】

前記センシングケーブルでは、前記第一光ファイバおよび前記第二光ファイバは、互いに分離されてもよい。

【0023】

前記センシングケーブルは、前記伝送部材と、前記介在部位を挟んで位置された前記第一光ファイバおよび前記第二光ファイバと、を有したセンシングセットとして、複数のセンシングセットを備えてもよい。

【0024】

前記センシングケーブルは、前記センシングセットとして、前記伝送部材が共通である複数のセンシングセットを備えてもよい。

【0025】

前記センシングケーブルでは、前記伝送部材が共通である複数のセンシングセットにおいて、前記第一光ファイバと前記第二光ファイバとが並ぶ方向が、互いに交差してもよい。

【0026】

本発明のセンシングシステムは、例えば、光源と、前記センシングケーブルと、前記光源から前記第一光ファイバに入力され、前記伝送部材を介して前記第二光ファイバから出力された検査光に基づいて、前記センシングケーブルに作用した外力および前記センシングケーブルの状態変化のうち少なくとも一方を測定する測定装置と、を備える。

【0027】

前記センシングシステムでは、前記検査光の波長は、４００［ｎｍ］以上かつ５５０［ｎｍ］以下であってもよい。

【0028】

前記センシングシステムでは、前記検査光は、パルス光であってもよい。

【発明の効果】

【0029】

本発明によれば、例えば、改善された新規なセンシングケーブルおよびセンシングシステムを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】図１は、第１実施形態のセンシングシステムの例示的な概略構成図である。

【図2】図２は、第１実施形態のセンシングケーブルの例示的かつ模式的な断面図である。

【図3】図３は、第１実施形態のセンシングシステムおよび従来の圧力センサによる圧力の検出値の経時変化の一例を示すグラフである。

【図4】図４は、第２実施形態のセンシングケーブルの例示的かつ模式的な断面図である。

【図5】図５は、第３実施形態のセンシングケーブルの例示的な概略構成図である。

【図6】図６は、第４実施形態のセンシングケーブルの例示的な概略構成図である。

【図7】図７は、第５実施形態のセンシングケーブルの例示的かつ模式的な断面図である。

【図8】図８は、第５実施形態のセンシングケーブルの例示的な概略構成図である。

【図9】図９は、第６実施形態のセンシングケーブルの例示的かつ模式的な断面図である。

【図10】図１０は、第７実施形態のセンシングケーブルの例示的かつ模式的な断面図である。

【図11】図１１は、第８実施形態のセンシングシステムの例示的な概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、実施形態の構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。

【0032】

以下に示される実施形態は、同様の構成を備えている。よって、各実施形態の構成によれば、当該同様の構成に基づく同様の作用および効果が得られる。また、以下では、それら同様の構成には同様の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される場合がある。

【0033】

また、本明細書において、序数は、部品や、部材、部位等を区別するために便宜上付与されており、優先度や順番を示すものではない。

【0034】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のセンシングシステム１００の概略構成図である。センシングシステム１００は、センシングケーブル１０Ａと、光ファイバ２０と、測定装置３０と、を備えている。なお、図１において、センシングケーブル１０Ａの測定部１０ａについては、長手方向に沿った断面が示されている。

【0035】

センシングシステム１００は、センシングケーブル１０Ａの測定部１０ａに作用した圧力や力のような物理量や、測定部１０ａに作用した外力に基づく当該センシングケーブル１０Ａの曲げや、捩れ、圧縮のような状態変化等を、測定することができる。

【0036】

測定装置３０は、光源３１と、受光部３２と、処理部３３と、を有している。

【0037】

光源３１は、例えば、レーザダイオードを有し、例えば、波長が４００［ｎｍ］以上でありかつ５５０［ｎｍ］以下である光（検査光）を、出力する。光源３１は、検査光として、連続光を出力してもよいし、所定の時間間隔のパルス光を出力してもよい。

【0038】

受光部３２は、例えば、フォトダイオードを有し、デリバリ光ファイバ２２から入力された光の強度を検出する。受光部３２は、検出部とも称されうる。

【0039】

処理部３３は、受光部３２における受光強度を取得し、当該受光強度に応じた力や圧力のような物理量や、センシングケーブル１０Ａの曲げの曲率半径や、捩れ角度、直径変化量のような状態変化量を算出する。また、処理部３３は、光源３１における検査光の出射および出射停止を切り替えたり、検査光の出力状態を変更したりする。処理部３３は、制御部や演算部とも称されうる。

【0040】

本実施形態では、光源３１および受光部３２は、それぞれ別の光ファイバ２０と光学的に接続されている。

【0041】

光源３１と光学的に接続された光ファイバ２０は、当該光源３１から離れた位置で、部分的にセンシングケーブル１０Ａの測定部１０ａ内に収容されている。測定部１０ａは、センシングケーブル１０Ａのうち、外力が作用する部位である。光源３１と接続された光ファイバ２０のうち測定部１０ａ内に収容された区間は、第一光ファイバ２１－１である。また、当該光ファイバ２０のうち、第一光ファイバ２１－１と、光源３１との間の区間は、デリバリ光ファイバ２２である。なお、第一光ファイバ２１－１とデリバリ光ファイバ２２とは、当初から一体の一つの光ファイバであってもよいし、別の光ファイバが融着等により接続されたものであってもよい。

【0042】

受光部３２と光学的に接続された光ファイバ２０は、当該受光部３２から離れた位置で、部分的に測定部１０ａ内に収容されている。当該光ファイバ２０のうち測定部１０ａ内に収容された区間は、第二光ファイバ２１－２である。また、当該光ファイバ２０のうち、第二光ファイバ２１－２と、受光部３２との間の区間は、デリバリ光ファイバ２２である。なお、第二光ファイバ２１－２とデリバリ光ファイバ２２とは、当初から一体の一つの光ファイバであってもよいし、別の光ファイバが融着等により接続されたものであってもよい。

【0043】

図２は、センシングケーブル１０Ａの測定部１０ａの長手方向と交差した断面図である。図１，２に示されるように、センシングケーブル１０Ａにおいて、第一光ファイバ２１－１と第二光ファイバ２１－２とは、互いに間隔をあけて、略平行に、いずれもＸ方向に延びている。Ｘ方向は、センシングケーブル１０Ａの長手方向である。また、本実施形態では、第一光ファイバ２１－１と、第二光ファイバ２１－２とは、互いに分離されている。

【0044】

センシングケーブル１０Ａは、第一光ファイバ２１－１および第二光ファイバ２１－２の他、伝送部材１１Ａと、被覆１２と、プラグ１３と、を有している。

【0045】

伝送部材１１Ａは、検査光を伝送可能であり、例えば、合成樹脂材料で作られる。伝送部材１１Ａは、第一光ファイバ２１－１および第二光ファイバ２１－２のそれぞれの周囲を取り囲むように、設けられるとともに、Ｘ方向に延びている。また、伝送部材１１Ａは、第一光ファイバ２１－１と第二光ファイバ２１－２との間に位置する介在部位１１ａを有している。介在部位１１ａも、Ｘ方向に延びている。なお、伝送部材１１Ａは、検査光が伝搬可能であればよく、例えば、空気や、水、その他液体等であってもよい。

【0046】

伝送部材１１Ａは、略円形の断面形状を有している。また、被覆１２は、略一定の厚さを有するとともにチューブ状あるいは円筒状の形状を有し、伝送部材１１Ａの外周を取り囲んでいる。被覆１２により、センシングケーブル１０Ａの保護性を高めることができる。

【0047】

第一光ファイバ２１－１および第二光ファイバ２１－２は、それぞれ、コア２０ａと、クラッド２０ｂと、を有している。コア２０ａは、検査光を伝送可能であり、本実施形態では、例えば、石英ガラスで作られる。また、クラッド２０ｂは、例えば、合成樹脂材料で作られる。クラッド２０ｂは、検査光を伝送可能であってもよいし、検査光を伝送不能であってもよい。なお、コア２０ａは、例えば、メタクリル樹脂やフッ素樹脂のような検査光に対して透明な合成樹脂材料で作られてもよい。この場合、第一光ファイバ２１－１および第二光ファイバ２１－２は、それぞれ、合成樹脂材料で作られたプラスチック光ファイバであってもよい。

【0048】

ここで、本実施形態では、第一光ファイバ２１－１および第二光ファイバ２１－２の外周のうち、互いに面した部位２０ｃ、言い換えると介在部位１１ａと面した部位２０ｃにおいては、クラッド２０ｂが除去されている。これにより、第一光ファイバ２１－１のコア２０ａと、伝送部材１１Ａの介在部位１１ａとが、互いに面するかあるいは接し、かつ第二光ファイバ２１－２のコア２０ａと、伝送部材１１Ａの介在部位１１ａとが、互いに面するとともに接し、これにより、第一光ファイバ２１－１のコア２０ａ、介在部位１１ａ、および第二光ファイバ２１－２のコア２０ａが、光学的に接続されている。なお、部位２０ｃは、例えば、研削や、研磨、ショットブラストのような機械的処理や、エッチングのような化学的処理によって、形成されうる。また、部位２０ｃでは、クラッド２０ｂが完全に除去される必要はなく、微少な厚さのクラッド２０ｂや、間隔をあけた微少なクラッド２０ｂが存在してもよい。部位２０ｃは、除去部位とも称されうる。また、介在部位１１ａは、検査光の導光部位とも称されうる。なお、介在部位は、信号光を第一光ファイバ２１－１から第二光ファイバ２１－２へ伝搬する媒質であればよく、例えば、樹脂や、空気、水等であってもよい。

【0049】

また、第一光ファイバ２１－１および第二光ファイバ２１－２は、検査光が比較的散乱しやすい構造を有している。一例として、第一光ファイバ２１－１および第二光ファイバ２１－２は、コア２０ａ内や、コア２０ａとクラッド２０ｂとの界面付近に、複数のナノ構造を含んでもよい。ナノ構造は、例えば、フィラー（例えば、微粒子や筒状のチューブのようなパーティクル）や、ボイド（例えば、チューブ、微粒子以外の空気の微少空間）であり、複数種類のフィラーや複数種類のボイドを含んでもよいし、フィラーやボイドの双方を含んでもよい。ナノ構造の、センシングケーブル１０Ａの長手方向と垂直な断面における断面直径は、例えば、１００［ｎｍ］以下である。ナノ構造は、散乱要素とも称されうる。また、検査光が散乱しやすくなるよう、第一ファイバ２１－１および第二ファイバ２１－２のうち少なくとも一方において、クラッド２０ｂを除去した後、ファイバ外層を粗化してもよいし、クラッド２０ｂを除去することなくファイバ外層を粗化してもよい。また、上述した検査光が散乱しやすい構造は、第一光ファイバ２１－１および第二光ファイバ２１－２のうち少なくとも一方の、他方と面した部分のみに設けてもよい。この場合、第一光ファイバ２１－１と第二光ファイバ２１－２との間の光結合をより効率良く促進することができる。

【0050】

さらに、伝送部材１１Ａの屈折率は、第一光ファイバ２１－１のコア２０ａの屈折率以上であり、かつ第二光ファイバ２１－２のコア２０ａの屈折率以下である。なお、伝送部材１１Ａの屈折率は、第一光ファイバ２１－１のコア２０ａの屈折率より大きく、かつ第二光ファイバ２１－２のコア２０ａの屈折率より小さくてもよいし、第一光ファイバ２１－１のコア２０ａの屈折率および第二光ファイバ２１－２のコア２０ａの屈折率と略同じであってもよい。

【0051】

このような構成において、センシングケーブル１０Ａの測定部１０ａに作用した外力等に起因して、第一光ファイバ２１－１に、曲げや、圧縮、捩れのような変形が生じたり、第一光ファイバ２１－１と第二光ファイバ２１－２とが互いに近付いたりすると、第一光ファイバ２１－１における光の閉じ込め性が低下したり、第一光ファイバ２１－１と第二光ファイバ２１－２とのクロストークが増大したりして、第一光ファイバ２１－１から伝送部材１１Ａの介在部位１１ａを経由して第二光ファイバ２１－２に結合される検査光の量が増大する。これにより、受光部３２での受光強度が増大する。

【0052】

さらに、上述したように第一光ファイバ２１－１が散乱要素を含んでいる場合、当該第一光ファイバ２１－１から介在部位１１ａを経由して第二光ファイバ２１－２に結合される光の量は、外力や変形等に対してより敏感に増大しやすくなる。

【0053】

したがって、本実施形態によれば、受光部３２における検査光の受光強度に基づいて、センシングケーブル１０Ａに作用した外力、あるいはセンシングケーブル１０Ａの状態変化の大きさを測定することができる。この際、処理部３３は、予め実験的に取得された受光部３２における受光強度と外力や状態変化の大きさとの相関関係に基づいて、受光部３２における受光強度に対応した、外力や状態変化の大きさを算出することができる。

【0054】

ここで、本実施形態では、クラッド２０ｂの屈折率は、コア２０ａの屈折率および伝送部材１１Ａの屈折率よりも低く設定されている。よって、第一光ファイバ２１－１から漏洩する検査光は、クラッド２０ｂを介しては伝送部材１１Ａには伝送され難く、主として、部位２０ｃを介して介在部位１１ａに結合されることになる。つまり、第一光ファイバ２１－１のクラッド２０ｂは、当該第一光ファイバ２１－１の外周において、当該第一光ファイバ２１－１から介在部位１１ａおよび第二光ファイバ２１－２とは外れた方向に光が漏洩するのを抑制している。このようなクラッド２０ｂにより、第一光ファイバ２１－１から漏洩する検査光は、より効率良く、介在部位１１ａおよび第二光ファイバ２１－２に結合されることになる。クラッド２０ｂは、抑制部材の一例である。

【0055】

また、上記構成においては、伝送部材１１Ａへの検査光の漏洩しやすさ、ひいては検査感度の向上という観点から、第一光ファイバ２１－１および第二光ファイバ２１－２は、検査光を検査波長においてマルチモードで伝送する、マルチモード光ファイバであるのが好ましいことが判明した。また、同様の観点から、第一光ファイバ２１－１および第二光ファイバ２１－２は、検査光に対する伝送損失が０．３［ｄＢ／ｍ］以上であるのが好ましいことが判明した。

【0056】

図３は、本実施形態のセンシングシステム１００による圧力の検出値、および従来の圧力センサによる圧力の検出値の経時変化の一例を示すグラフである。このグラフは、実験設備での、試験流体の圧力の測定結果を示している。図３から、破線で示される本実施形態のセンシングシステム１００と、実線で示される従来の圧力センサとで、試験流体の圧力の検出値が良好に一致していることがわかる。本実施形態のセンシングシステム１００によれば、この例のように、従来の圧力センサと同等以上の測定性能が得られることが、実験的に確認された。

【0057】

以上、説明したように、本実施形態では、第一光ファイバ２１－１のクラッド２０ｂ（抑制部材）が、当該第一光ファイバ２１－１から伝送部材１１Ａの介在部位１１ａとは外れた方向へ光が向かうのを抑制する。

【0058】

このような構成によれば、第一光ファイバ２１－１から漏洩する検査光を、より効率良く、伝送部材１１Ａの介在部位１１ａを介して第二光ファイバ２１－２へ伝送することができ、センシングシステム１００による外力や状態変化の測定において、検出感度やエネルギ効率をより高めることができる。

【0059】

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態のセンシングケーブル１０Ｂの測定部１０ａの長手方向と交差した断面図である。図４に示されるように、本実施形態では、第一光ファイバ２１－１および第二光ファイバ２１－２のクラッド２０ｂが第１実施形態よりも広い範囲において除去されるとともに、クラッド２０ｂが全体的により薄肉化されたり、介在部位１１ａとは反対側において断片的に設けられたりしている。このような構成にあっても、クラッド２０ｂは、当該クラッド２０ｂが設けられている部位において第一光ファイバ２１－１から伝送部材１１Ａへ光が漏洩する、言い換えると、第一光ファイバ２１－１から介在部位１１ａとは外れた方向に光が向かうのを抑制することができる。よって、本実施形態によっても、クラッド２０ｂが無い構成に比べて、第一光ファイバ２１－１から漏洩する検査光を、より効率良く、介在部位１１ａを介して第二光ファイバ２１－２へ伝送することができ、センシングシステム１００による外力や状態変化の測定において、検出感度やエネルギ効率をより高めることができる。

【0060】

［第３実施形態］
図５は、第３実施形態のセンシングケーブル１０Ｃの長手方向に沿った断面図である。図５に示されるように、本実施形態では、第一光ファイバ２１－１および第二光ファイバ２１－２は、一つの光ファイバから作られ、折返部２３を介して接続されている。光ファイバ２０は、例えば、プラスチック光ファイバである。このような構成においても、上記実施形態と同様の作用および効果が得られる。

【0061】

［第４実施形態］
図６は、第４実施形態のセンシングケーブル１０Ｄの長手方向に沿った断面図である。図６に示されるように、本実施形態でも、第一光ファイバ２１－１および第二光ファイバ２１－２は、一つの光ファイバから作られ、折返部２３を介して接続されている。ただし、本実施形態では、折返部２３は、測定部１０ａとは外れた位置に設けられている。このような構成においても、上記実施形態と同様の作用および効果が得られる。また、本実施形態によれば、折返部２３に外力が作用しないため、外力の作用によって折返部２３において光の漏洩状態が変化し、当該変化が受光部３２における受光強度に影響を及ぼすのを抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、測定精度をより向上することができる。

【0062】

［第５実施形態］
図７は、第５実施形態のセンシングケーブル１０Ｅの測定部１０ａの長手方向と交差した断面図であり、図８は、センシングケーブル１０Ｅの長手方向に沿った断面図である。

【0063】

図７に示されるように、本実施形態では、伝送部材１１Ｅは、第一光ファイバ２１－１と第二光ファイバ２１－２との間のみに存在している。すなわち、伝送部材１１Ｅは、介在部位１１ａのみを有している。そして、被覆１２の内側、すなわち、第一光ファイバ２１－１、第二光ファイバ２１－２、および伝送部材１１Ｅと、被覆１２との間には、収容室Ｓが形成されている。収容室Ｓには、例えば窒素のような不活性ガスや空気のような気体が収容される。この場合、収容室Ｓに収容される気体の屈折率は、第一光ファイバ２１－１のコア２０ａの屈折率、第二光ファイバ２１－２のコア２０ａの屈折率、および伝送部材１１Ｅの屈折率よりも低い。

【0064】

第一光ファイバ２１－１および第二光ファイバ２１－２の外周は、部位２０ｃと部位２０ｄとを有している。部位２０ｃにおいては、クラッド２０ｂが除去され、コア２０ａが介在部位１１ａと面するとともに接している。また、部位２０ｄにおいては、第一光ファイバ２１－１および第二光ファイバ２１－２は、介在部位１１ａすなわち伝送部材１１Ｅとは離間している。部位２０ｄの少なくとも一部に、クラッド２０ｂが設けられている。このような構成において、第一光ファイバ２１－１から漏洩する検査光は、部位２０ｄあるいはクラッド２０ｂを介して収容室Ｓには漏洩せず、部位２０ｃを介して介在部位１１ａひいては第二光ファイバ２１－２と結合される。よって、本実施形態によっても、第一光ファイバ２１－１から漏洩する検査光を、より効率良く、介在部位１１ａを介して第二光ファイバ２１－２へ伝送することができ、センシングシステム１００による外力や状態変化の測定において、検出感度やエネルギ効率をより高めることができる。部位２０ｃは、第一区間の一例であり、部位２０ｄは、第二区間の一例である。

【0065】

また、図８に示されるように、本実施形態では、伝送部材１１Ｅは、測定部１０ａにおいて長手方向に延びている。また、伝送部材１１Ｅは、測定部１０ａにおいて、全区間に渡って設けられているのではなく、測定部１０ａの長手方向の一部に設けられるとともに、長手方向の複数箇所において互いに離間した状態で分布している。この場合、例えば、検査光をパルス光として出力し、光時間領域反射測定法（ＯＴＤＲ）の技術を導入することにより、受光部３２における受光強度の時間波形に基づいて、測定部１０ａにおいて外力が作用した位置や、外力が作用した伝送部材１１Ｅが設けられた位置を特定することが可能となる。

【0066】

［第６実施形態］
図９は、第６実施形態のセンシングケーブル１０Ｆの測定部１０ａの長手方向と交差した断面図である。図９に示されるように、本実施形態では、第一光ファイバ２１－１および第二光ファイバ２１－２ともに、少なくとも測定部１０ａにおいては、クラッド２０ｂを有していない。上述したように、収容室Ｓ内の気体の屈折率は、第一光ファイバ２１－１、第二光ファイバ２１－２、および伝送部材１１Ｅの屈折率よりも低い。また、被覆１２の屈折率も、第一光ファイバ２１－１、第二光ファイバ２１－２、および伝送部材１１Ｅの屈折率よりも低い。したがって、本実施形態のように、クラッド２０ｂが無い構成においても、第一光ファイバ２１－１から漏洩する検査光は、部位２０ｄから、収容室Ｓや被覆１２には漏洩せず、部位２０ｃを介して介在部位１１ａひいては第二光ファイバ２１－２と結合される。よって、本実施形態によっても、第一光ファイバ２１－１から漏洩する検査光を、より効率良く、介在部位１１ａを介して第二光ファイバ２１－２へ伝送することができ、センシングシステム１００による外力や状態変化の測定において、検出感度やエネルギ効率をより高めることができる。

【0067】

［第７実施形態］
図１０は、第７実施形態のセンシングケーブル１０Ｇの測定部１０ａの長手方向と交差した断面図である。図１０に示されるように、本実施形態では、センシングケーブル１０Ｇは、それぞれ、第５実施形態と同様に伝送部材１１Ｇの介在部位１１ａを挟んで位置された第一光ファイバ２１－１および第二光ファイバ２１－２を有した複数のセットＳ１，Ｓ２を、備えている。このように複数のセットＳ１，Ｓ２を備えることにより、例えば、測定の二重系を構成できたり、二つのセットＳ１，Ｓ２のそれぞれの測定値に基づく平均値を算出することにより測定の誤差やばらつきを抑制できたり、といった利点が得られる。

【0068】

図１０に示されるように、本実施形態では、複数のセットＳ１，Ｓ２において、伝送部材１１Ｇは共通である。このような構成により、複数のセットＳ１，Ｓ２がそれぞれ別個の伝送部材１１Ｇを有した構成に比べて、部品点数を減らして製造の手間やコストを低減できたり、測定部１０ａをよりコンパクトに構成できたり、といった利点が得られる。

【0069】

また、図１０に示されるように、本実施形態では、複数のセットＳ１，Ｓ２において、第一光ファイバ２１－１と第二光ファイバ２１－２とが並ぶ方向が、互いに交差している。このような構成によれば、例えば、複数のセットＳ１，Ｓ２のそれぞれの測定値に基づいて、外力が作用した方向や、センシングケーブル１０Ｇに生じた状態変化の方向を測定できるという利点が得られる。

【0070】

［第８実施形態］
図１１は、第８実施形態のセンシングケーブル１０Ｈを有したセンシングシステム１００の概略構成図である。なお、図１１において、センシングケーブル１０Ｈについては、長手方向に沿った断面が示されている。

【0071】

図１１に示されるように、本実施形態では、光源３１および受光部３２が、それぞれ,デリバリ光ファイバ２２を介してカプラ２４と光学的に接続されている。また、カプラ２４は、二つのデリバリ光ファイバ２２と第一光ファイバ２１－１とを光学的に接続している。このような構成において、光源３１から出力された検査光は、デリバリ光ファイバ２２およびカプラ２４を介して第一光ファイバ２１－１に入力され、当該第一光ファイバ２１－１の光源３１とは反対側の端部で反射され、カプラ２４およびもう一つのデリバリ光ファイバ２２を介して受光部３２に入力される。測定部１０ａに外力が作用すると、第一光ファイバ２１－１から漏洩する検査光が、伝送部材１１Ａを介して、第二光ファイバ２１－２に伝送され、その分だけ、受光部３２での受光強度が低下する。したがって、本実施形態の構成によっても、受光部３２での受光強度に基づいて、センシングケーブル１０Ｈに作用した外力、あるいはセンシングケーブル１０Ａの状態変化の大きさを測定することができる。ただし、上記第１～第７実施形態では、受光部３２での受光強度が高いほど外力や状態変化が大きくなるのに対し、本実施形態では、受光強度が低いほど、外力や状態変化が大きくなる。

【0072】

以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、型式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。

【0073】

例えば、第一光ファイバ、伝送部材（介在部位）、および第二光ファイバの屈折率が略同じに設定されるとともに、これら第一光ファイバ、伝送部材、および第二光ファイバが、伝送部材に対して略対称となる構造を備えている場合、光源を第二光ファイバと光学的に接続し、かつ受光部を第一光ファイバと光学的に接続することにより、第一光ファイバと第二光ファイバとを入れ替えて測定することができる。

【符号の説明】

【0074】

１０Ａ～１０Ｈ…センシングケーブル
１０ａ…測定部
１１Ａ，１１Ｅ，１１Ｇ…伝送部材
１１ａ…介在部位
１２…被覆
１３…プラグ
２０…光ファイバ
２０ａ…コア
２０ｂ…クラッド
２０ｃ…部位（第一区間、外周）
２０ｄ…部位（第二区間、外周）
２１－１…第一光ファイバ
２１－２…第二光ファイバ
２２…デリバリ光ファイバ
２３…折返部
２４…カプラ
３０…測定装置
３１…光源
３２…受光部
３３…処理部
１００…センシングシステム
Ｓ…収容室
Ｓ１，Ｓ２…セット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】