特許 7467386 光ファイバセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-05

(45)【発行日】2024-04-15

(54)【発明の名称】光ファイバセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/353 20060101AFI20240408BHJP

【ＦＩ】

G01D5/353 C

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021088521

(22)【出願日】2021-05-26

(65)【公開番号】P2022181527

(43)【公開日】2022-12-08

【審査請求日】2023-03-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000150707

【氏名又は名称】長野計器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000637

【氏名又は名称】弁理士法人樹之下知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】畑田 優馬

(72)【発明者】

【氏名】生井 貴宏

(72)【発明者】

【氏名】名取 努

(72)【発明者】

【氏名】川上 尚志

(72)【発明者】

【氏名】木下 イヴァン 悟

【審査官】平野 真樹

(56)【参考文献】

【文献】特許第６３０１９６３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１３－２４５９９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｄ ５／２６－５／３８

Ｇ０１Ｌ １／００－１／２６，２５／００

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象物に固定される第１板部材および第２板部材と、
前記第１板部材および前記第２板部材に固定され、前記第１板部材と前記第２板部材との間に配置されるファイバ・ブラッグ・グレーティング部を有する光ファイバ部材と、を備え、
前記第１板部材は、前記光ファイバ部材を固定する第１取付部を有し、
前記第２板部材は、前記光ファイバ部材を固定する第２取付部を有し、
前記第１板部材には、前記第１取付部および前記第２取付部を通る直線が延びる方向に沿って、前記測定対象物に固定される第１被固定箇所が設けられ、
前記第２板部材には、前記直線が延びる方向に沿って、前記測定対象物に固定される第２被固定箇所が設けられ、
前記第１板部材が前記直線が延びる方向に沿って設けられた前記第１被固定箇所のいずれかの位置において前記測定対象物に固定され、前記第２板部材が前記直線が延びる方向に沿って設けられた前記第２被固定箇所のいずれかの位置において前記測定対象物に固定されることで、前記第１板部材および前記第２板部材は固定間隔が変更可能に構成され、
前記第１板部材と前記第２板部材との間には、前記直線が延びる方向に沿って伸縮可能な伸縮部材が介挿される
ことを特徴とする光ファイバセンサ。

【請求項2】

請求項１に記載の光ファイバセンサにおいて、
前記第１被固定箇所には、前記直線が延びる方向に沿って、複数の第１被固定部が設けられ、
前記第２被固定箇所には、前記直線が延びる方向に沿って、複数の第２被固定部が設けられ、
前記第１板部材が複数の前記第１被固定部のうちの１つにおいて前記測定対象物に固定され、前記第２板部材が複数の前記第２被固定部のうちの１つにおいて前記測定対象物に固定されることで、前記第１板部材および前記第２板部材は固定間隔が変更可能に構成される
ことを特徴とする光ファイバセンサ。

【請求項3】

請求項２に記載の光ファイバセンサにおいて、
複数の前記第１被固定部は、前記直線が延びる方向に沿って、等間隔に配置され、
複数の前記第２被固定部は、前記直線が延びる方向に沿って、等間隔に配置される
ことを特徴とする光ファイバセンサ。

【請求項4】

請求項２または請求項３に記載の光ファイバセンサにおいて、
複数の前記第１被固定部は、前記第１板部材に形成された第１被溶接部を有して構成され、
複数の前記第２被固定部は、前記第２板部材に形成された第２被溶接部を有して構成される
ことを特徴とする光ファイバセンサ。

【請求項5】

請求項２または請求項３に記載の光ファイバセンサにおいて、
複数の前記第１被固定部は、締結部材が挿通される第１挿通孔を有して構成され、
複数の前記第２被固定部は、締結部材が挿通される第２挿通孔を有して構成される
ことを特徴とする光ファイバセンサ。

【請求項6】

請求項２または請求項３に記載の光ファイバセンサにおいて、
複数の前記第１被固定部は、磁石が取り付けられる第１磁石取付部を有して構成され、
複数の前記第２被固定部は、磁石が取り付けられる第２磁石取付部を有して構成される
ことを特徴とする光ファイバセンサ。

【請求項7】

請求項２または請求項３に記載の光ファイバセンサにおいて、
複数の前記第１被固定部は、接着剤が塗布される第１接着剤塗布部を有して構成され、
複数の前記第２被固定部は、接着剤が塗布される第２接着剤塗布部を有して構成される
ことを特徴とする光ファイバセンサ。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光ファイバセンサにおいて、
前記第１板部材および前記第２板部材に離脱可能に装着され、前記第１板部材と前記第２板部材との間の距離を保持する保持部材を備える
ことを特徴とする光ファイバセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ファイバセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）部を有した光ファイバを備える歪みセンサが知られている（例えば、特許文献１等）。
特許文献１では、第１のベース部材にて光ファイバの一方側を固定し、第２の板部材にて光ファイバの他方側を固定している。そして、第１のベース部材において光ファイバを固定した位置と、第２のベース部材において光ファイバを固定した位置との間に、光ファイバのＦＢＧ部を配置している。

【0003】

ここで、特許文献１では、第１のベース部材と第２のベース部材との間に離脱可能に連結用部材を装着する。そして、当該連結用部材が装着された状態で、かつ、張力が付与された状態で光ファイバを第１のベース部材および第２のベース部材に固定している。これにより、特許文献１では、歪みセンサが計測対象物に固定された後、連結用部材を離脱すると、各ベース部材はそれぞれ独立するので、計測対象物に大きな歪みが発生した際にベース部材の特定部分に応力が集中することを抑制できるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許６３０１９６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１のような歪みセンサでは、歪み量を測定する測定対象物によって発生する歪み量のレンジが異なる。しかしながら、特許文献１では、計測可能な歪み量の測定レンジを広げることができるものの、測定対象物に応じて測定レンジを調整することができないので、例えば、測定対象物で発生する歪み量のレンジが小さい場合、十分な分解能が得られないといった問題がある。そのため、測定対象物に応じて分解能を調整することができる光ファイバセンサが望まれていた。

【0006】

本発明の目的は、測定対象物に応じて分解能を調整することができる光ファイバセンサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の光ファイバセンサは、測定対象物に固定される第１板部材および第２板部材と、前記第１板部材および前記第２板部材に固定され、前記第１板部材と前記第２板部材との間に配置されるファイバ・ブラッグ・グレーティング部を有する光ファイバ部材と、を備え、前記第１板部材は、前記光ファイバ部材を固定する第１取付部を有し、前記第２板部材は、前記光ファイバ部材を固定する第２取付部を有し、前記第１板部材には、前記第１取付部および前記第２取付部を通る直線が延びる方向に沿って、前記測定対象物に固定される第１被固定箇所が設けられ、前記第２板部材には、前記直線が延びる方向に沿って、前記測定対象物に固定される第２被固定箇所が設けられ、前記第１板部材が前記直線が延びる方向に沿って設けられた前記第１被固定箇所のいずれかの位置において前記測定対象物に固定され、前記第２板部材が前記直線が延びる方向に沿って設けられた前記第２被固定箇所のいずれかの位置において前記測定対象物に固定されることで、前記第１板部材および前記第２板部材は固定間隔が変更可能に構成されることを特徴とする。

【0008】

この構成では、ファイバ・ブラッグ・グレーティングを有する光ファイバ部材は、第１板部材および第２板部材に固定されている。そして、第１板部材には、光ファイバ部材が取り付けられる第１取付部および第２取付部を通る直線が延びる方向に沿って、第１被固定箇所が設けられている。また、同様に、第２板部材には、上記直線が延びる方向に沿って、第２被固定箇所が設けられている。そして、第１板部材が第１被固定箇所のいずれかの位置において測定対象物に固定され、第２板部材が第２被固定箇所のいずれかの位置において測定対象物に固定される。これにより、第１板部材および第２板部材は、固定間隔を変更可能に構成されている。そのため、例えば、第１板部材と第２板部材との固定間隔を小さくすれば、光ファイバ部材に伝達される物理量が小さくなるので、分解能を小さくでき、測定対象物に大きな物理量が発生する場合に対応できる。一方、第１板部材と第２板部材との固定間隔を大きくすれば、光ファイバ部材に伝達される物理量が大きくなるので、分解能を大きくでき、測定対象物に小さな物理量が発生する場合に対応できる。すなわち、本発明では、測定対象物に発生する物理量に応じて、第１板部材および第２板部材の被固定箇所における固定位置を変更することにより、光ファイバ部材による測定の分解能を調整できる。

【0009】

本発明の光ファイバセンサにおいて、前記第１被固定箇所には、前記直線が延びる方向に沿って、複数の第１被固定部が設けられ、前記第２被固定箇所には、前記直線が延びる方向に沿って、複数の第２被固定部が設けられ、前記第１板部材が複数の前記第１被固定部のうちの１つにおいて前記測定対象物に固定され、前記第２板部材が複数の前記第２被固定部のうちの１つにおいて前記測定対象物に固定されることで、前記第１板部材および前記第２板部材は固定間隔が変更可能に構成されることが好ましい。
この構成では、第１被固定箇所には、直線が延びる方向に沿って、複数の第１被固定部が設けられる。また、第２被固定箇所には、直線が延びる方向に沿って、複数の第２被固定部が設けられる。これにより、複数の第１被固定部のうちの１つで第１板部材を固定し、複数の第２被固定部のうちの１つで第２板部材を固定することで、第１板部材と第２板部材との固定間隔を変更できる。そのため、測定対象物の発生する物理量に応じて、第１板部材および第２板部材の被固定箇所における固定位置を変更することにより、光ファイバ部材による測定の分解能を調整できる。

【0010】

本発明の光ファイバセンサにおいて、複数の前記第１被固定部は、前記直線が延びる方向に沿って、等間隔に配置され、複数の前記第２被固定部は、前記直線が延びる方向に沿って、等間隔に配置されることが好ましい。
この構成では、複数の第１被固定部および第２被固定部は等間隔に配置されるので、第１板部材および第２板部材の固定間隔を調整しやすくすることができる。

【0011】

本発明の光ファイバセンサにおいて、複数の前記第１被固定部は、前記第１板部材に形成された第１被溶接部を有して構成され、複数の前記第２被固定部は、前記第２板部材に形成された第２被溶接部を有して構成されることが好ましい。
この構成では、第１被固定部は第１被溶接部を有し、第２被固定部は第２被溶接部を有するので、第１板部材および第２板部材を溶接により測定対象物に固定することができる。そのため、第１板部材および第２板部材の固定を容易にすることができる。

【0012】

本発明の光ファイバセンサにおいて、複数の前記第１被固定部は、締結部材が挿通される第１挿通孔を有して構成され、複数の前記第２被固定部は、締結部材が挿通される第２挿通孔を有して構成されることが好ましい。
この構成では、第１被固定部は締結部材が挿通される第１挿通孔を有し、第２被固定部は締結部材が挿通される第２挿通孔を有するので、第１板部材および第２板部材をボルト等の締結部材により測定対象物に固定することができる。そのため、第１板部材および第２板部材の固定を容易にすることができる。

【0013】

本発明の光ファイバセンサにおいて、複数の前記第１被固定部は、磁石が取り付けられる第１磁石取付部を有して構成され、複数の前記第２被固定部は、磁石が取り付けられる第２磁石取付部を有して構成されることが好ましい。
この構成では、第１被固定部は磁石が取り付けられる第１磁石取付部を有し、第２被固定部は磁石が取り付けられる第２磁石取付部を有するので、第１板部材および第２板部材を磁石により測定対象物に固定することができる。そのため、第１板部材および第２板部材の固定を容易にすることができる。

【0014】

本発明の光ファイバセンサにおいて、複数の前記第１被固定部は、接着剤が塗布される第１接着剤塗布部を有して構成され、複数の前記第２被固定部は、接着剤が塗布される第２接着剤塗布部を有して構成されることが好ましい。
この構成では、第１被固定部は接着剤が塗布される第１接着剤塗布部を有し、第２被固定部は接着剤が塗布される第２接着剤塗布部を有するので、第１板部材および第２板部材を接着剤により測定対象物に固定することができる。そのため、第１板部材および第２板部材の固定を容易にすることができる。

【0015】

本発明の光ファイバセンサにおいて、前記第１板部材と前記第２板部材との間には、前記直線が延びる方向に沿って伸縮可能な伸縮部材が介挿されることを特徴とする。
この構成では、測定対象物に生じた物理量を、第１板部材および第２板部材に対して直線に沿って伝達することができる。そのため、光ファイバセンサによる直線に沿った物理量の検出精度を高くすることができる。

【0016】

本発明の光ファイバセンサにおいて、前記第１板部材および前記第２板部材に離脱可能に装着され、前記第１板部材と前記第２板部材との間の距離を保持する保持部材を備えることが好ましい。
この構成では、光ファイバセンサが測定対象物に固定される前の状態において、第１板部材および第２板部材の間の距離を保持部材にて保つことができる。そのため、光ファイバセンサが測定対象物に固定される前の状態において、第１取付部および第２取付部に取り付けられた光ファイバ部材を引っ張られた状態に容易に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る光ファイバセンサの概略を示す正面図。

【図2】前記実施形態の光ファイバセンサの概略を示す断面図。

【図3】図１におけるＩＩＩの領域を拡大した拡大正面図。

【図4】前記実施形態の光ファイバセンサの要部の概略を示す拡大断面図。

【図5】変形例の光ファイバセンサの要部の概略を示す拡大断面図。

【図6】別の変形例の光ファイバセンサの要部の概略を示す拡大断面図。

【図7】さらに別の変形例の光ファイバセンサの要部の概略を示す拡大断面図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

［実施形態］
本発明の一実施形態に係る光ファイバセンサ１を図面に基づいて説明する。本実施形態の光ファイバセンサ１は、船体等の測定対象物に固定され、測定対象物の歪量を測定可能に構成される。
図１は、本実施形態の光ファイバセンサ１の概略を示す正面図であり、図２は、光ファイバセンサ１の概略を示す断面図であり、図３は、図１におけるＩＩＩの領域を拡大した拡大正面図である。
図１～図３に示すように、光ファイバセンサ１は、第１板部材２と、第２板部材３と、光ファイバ部材４と、伸縮部材５と、保持部材６と、コネクタ部７とを有している。

【0019】

［第１板部材２］
第１板部材２は、測定対象物に固定される部材であり、金属等により板状に形成されている。本実施形態では、第１板部材２は、第１被固定箇所２１と、第１取付部２２とを有している。
第１被固定箇所２１は、第１板部材２において、測定対象物に固定される箇所である。本実施形態では、第１被固定箇所２１は、本発明の第１被溶接部を構成する第１内側被溶接部２１１と、第１中央被溶接部２１２と、第１外側被溶接部２１３とを有する。

【0020】

図４は、光ファイバセンサ１の要部の概略を示す拡大断面図である。具体的には、図４は、第１内側被溶接部２１１の概略を示す拡大断面図である。
図１～４に示すように、本実施形態では、第１内側被溶接部２１１、第１中央被溶接部２１２、および、第１外側被溶接部２１３は、第１取付部２２と後述する第２取付部３２とを通る直線Ｌに沿って設けられた薄肉状の箇所である。そして、第１内側被溶接部２１１、第１中央被溶接部２１２、および、第１外側被溶接部２１３は、それぞれ直線Ｌを挟んで２つずつ設けられている。

【0021】

また、本実施形態では、第１内側被溶接部２１１は、光ファイバセンサ１の中心Ｐから直線Ｌに沿った距離Ｔ１が１５ｍｍとされている。また、第１中央被溶接部２１２は、中心Ｐから直線Ｌに沿った距離Ｔ２が３０ｍｍとされている。さらに、第１外側被溶接部２１３は、中心Ｐから直線Ｌに沿った距離Ｔ３が４５ｍｍとされている。すなわち、本実施形態では、第１内側被溶接部２１１、第１中央被溶接部２１２、および、第１外側被溶接部２１３は等間隔に配置されている。そして、第１板部材２は、第１内側被溶接部２１１、第１中央被溶接部２１２、および、第１外側被溶接部２１３のうちの１つで測定対象物に溶接にて固定されている。すなわち、第１内側被溶接部２１１、第１中央被溶接部２１２、および、第１外側被溶接部２１３は、本発明の第１被固定部の一例である。

【0022】

第１取付部２２は、第１板部材２において、光ファイバ部材４が取り付けられる箇所である。本実施形態では、第１取付部２２は、第１内側被溶接部２１１と第１中央被溶接部２１２との間に設けられている。より具体的には、第１取付部２２は、第１内側被溶接部２１１と第１中央被溶接部２１２との間における第１内側被溶接部２１１よりの位置に設けられている。
そして、本実施形態では、光ファイバ部材４は、第１取付部２２においてガラス部材により第１板部材２に取り付けられている。なお、光ファイバ部材４は、上記構成に限られるものではなく、例えば、第１取付部２２において樹脂部材等により第１板部材２に取り付けられていてもよい。

【0023】

［第２板部材３］
第２板部材３は、測定対象物に固定される部材であり、金属等により板状に形成されている。本実施形態では、第２板部材３は、第２被固定箇所３１と、第２取付部３２とを有している。
第２被固定箇所３１は、第２板部材３において、測定対象物に固定される箇所である。本実施形態では、第２被固定箇所３１は、本発明の第２被溶接部を構成する第２内側被溶接部３１１と、第２中央被溶接部３１２と、第２外側被溶接部３１３とを有する。

【0024】

ここで、本実施形態では、第２内側被溶接部３１１、第２中央被溶接部３１２、および、第２外側被溶接部３１３は、前述した第１内側被溶接部２１１、第１中央被溶接部２１２、および、第１外側被溶接部２１３と同様に、直線Ｌに沿って設けられた薄肉状の箇所である。そして、第２内側被溶接部３１１、第２中央被溶接部３１２、および、第２外側被溶接部３１３は、それぞれ直線Ｌを挟んで２つずつ設けられている。

【0025】

また、本実施形態では、第２内側被溶接部３１１は、中心Ｐから直線Ｌに沿った距離Ｓ１が１５ｍｍとされている。また、第２中央被溶接部３１２は、中心Ｐから直線Ｌに沿った距離Ｓ２が３０ｍｍとされている。さらに、第２外側被溶接部３１３は、中心Ｐから直線Ｌに沿った距離Ｓ３が４５ｍｍとされている。すなわち、本実施形態では、第２内側被溶接部３１１、第２中央被溶接部３１２、および、第２外側被溶接部３１３は等間隔に配置されている。そして、第２板部材３は、第２内側被溶接部３１１、第２中央被溶接部３１２、および、第２外側被溶接部３１３のうちの１つで測定対象物に溶接にて固定されている。すなわち、第２内側被溶接部３１１、第２中央被溶接部３１２、および、第２外側被溶接部３１３は、本発明の第２被固定部の一例である。

【0026】

第２取付部３２は、第２板部材３において、光ファイバ部材４が取り付けられる箇所である。本実施形態では、第２取付部３２は、第２内側被溶接部３１１と第２中央被溶接部３１２との間に設けられている。より具体的には、第２取付部３２は、第２内側被溶接部３１１と第２中央被溶接部３１２との間における第２内側被溶接部３１１よりの位置に設けられている。そして、本実施形態では、第１取付部２２と第２取付部３２との距離はＯとされている。すなわち、本実施形態では、光ファイバ部材４は、距離Ｏの間隔で第１取付部２２および第２取付部３２に取り付けられている。

【0027】

また、本実施形態では、光ファイバ部材４は、第２取付部３２においてガラス部材により第２板部材３に取り付けられている。なお、光ファイバ部材４は、上記構成に限られるものではなく、例えば、第２取付部３２において樹脂部材等により第２板部材３に取り付けられていてもよい。

【0028】

［光ファイバ部材４］
光ファイバ部材４は、所謂シングルモード光ファイバや保護部材等を備えて構成され、両端部にコネクタ部７が設けられている。そして、光ファイバ部材４には、コネクタ部７を介して図示略の測定装置に接続されている。
また、前述したように、光ファイバ部材４は、第１取付部２２にて第１板部材２に取り付けられ、第２取付部３２にて第２板部材３に取り付けられている。具体的には、光ファイバ部材４は、引っ張られた状態、すなわち、弛みがない状態で第１取付部２２および第２取付部３２に取り付けられている。
さらに、本実施形態では、光ファイバ部材４は、ファイバ・ブラッグ・グレーティング部４１を有している。
なお、光ファイバ部材４は、上記構成に限られるものではなく、例えば、所謂マルチモード光ファイバを備えて構成されていてもよい。

【0029】

ファイバ・ブラッグ・グレーティング部４１は、光ファイバ部材４において、第１取付部２２に固定された箇所と、第２取付部３２に固定された箇所との間に設けられている。より具体的には、ファイバ・ブラッグ・グレーティング部４１は、中心Ｐに対応する位置に設けられている。
そして、本実施形態では、ファイバ・ブラッグ・グレーティング部４１は、例えば、ＣＦＢＧ（チャープ・ファイバ・ブラッグ・グレーティング）、ＴＦＢＧ（傾斜型・ファイバ・ブラッグ・グレーティング）、ＦＰ－ＦＢＧ（ファブリペロー型・ファイバ・ブラッグ・グレーティング）、ＬＰＧ（長周期光型・ファイバ・グレーティング）等を有して構成されている。これにより、ファイバ・ブラッグ・グレーティング部４１にて反射された光を図示略の測定装置で解析することにより、測定対象物に生じた歪量を測定することができる。

【0030】

［伸縮部材５］
伸縮部材５は、第１板部材２と第２板部材３との間に介挿された蛇腹状の部材であり、直線Ｌに沿った方向に沿って伸縮可能に構成されている。これにより、測定対象物に生じた歪を、第１板部材２および第２板部材３に対して直線Ｌに沿って伝達することができる。そのため、光ファイバセンサ１による直線Ｌに沿った歪量の検出精度を高くすることができる。

【0031】

また、本実施形態では、伸縮部材５は、第１板部材２および第２板部材３と一体に金属等により形成されている。すなわち、本実施形態では、第１板部材２、第２板部材３、および、伸縮部材５は、１枚の金属板等により形成されている。なお、伸縮部材５は、上記構成に限られるものではなく、例えば、第１板部材２および第２板部材３の間に、締結部材等により取り付けられていてもよい。

【0032】

［保持部材６］
保持部材６は、第１板部材２および第２板部材３に離脱可能に装着され、第１板部材２と第２板部材３との間の距離を保持することができるように構成されている。本実施形態では、保持部材６は、金属等により形成されており、溶接により第１板部材２および第２板部材３に装着されている。これにより、光ファイバセンサ１が測定対象物に固定される前の状態において、第１板部材２および第２板部材３の間の距離を保つことができる。そのため、光ファイバセンサ１が測定対象物に固定される前の状態において、第１取付部２２および第２取付部３２に取り付けられた光ファイバ部材４を引っ張られた状態に容易に保つことができる。
ここで、保持部材６は、光ファイバセンサ１が測定対象物に固定された後、第１板部材２および第２板部材３から取り外される。そのため、測定対象物に生じた歪量の測定に保持部材６が影響を与えることはない。
なお、保持部材６は、上記構成に限られるものではなく、例えば、ボルト等の締結部材により第１板部材２および第２板部材３に装着されていてもよい。

【0033】

［コネクタ部７］
コネクタ部７は、前述したように、光ファイバ部材４の両端部に設けられた所謂コネクタである。本実施形態では、コネクタ部７は、図示略の測定装置に接続されている。これにより、測定装置から出射された光がコネクタ部７を介して光ファイバ部材４に入射されるとともに、光ファイバ部材４のファイバ・ブラッグ・グレーティング部４１で反射された光がコネクタ部７を介して測定装置に入射される。

【0034】

［光ファイバ部材４による歪量測定の分解能の調整方法］
次に、光ファイバ部材４による歪量測定の分解能の調整方法について説明する。
前述したように、第１内側被溶接部２１１、第１中央被溶接部２１２、および、第１外側被溶接部２１３は、中心Ｐから直線Ｌに沿った距離がそれぞれ１５ｍｍ、３０ｍｍ、４５ｍｍとされている。同様に、第２内側被溶接部３１１、第２中央被溶接部３１２、および、第２外側被溶接部３１３は、中心Ｐから直線Ｌに沿った距離がそれぞれ１５ｍｍ、３０ｍｍ、４５ｍｍとされている。すなわち、第１内側被溶接部２１１および第２内側被溶接部３１１の距離は３０ｍｍとされ、第１中央被溶接部２１２および第２中央被溶接部３１２の距離は６０ｍｍとされ、第１外側被溶接部２１３および第２外側被溶接部３１３の距離は９０ｍｍとされている。

【0035】

ここで、第１板部材２および第２板部材３が、それぞれ第１内側被溶接部２１１および第２内側被溶接部３１１で測定対象物に固定された場合に、測定対象物に１０００μｍ／ｍの歪みが生じた場合、当該歪みによって生じる第１内側被溶接部２１１および第２内側被溶接部３１１間の距離の変位は３０μｍとなる。そして、前述したように、光ファイバ部材４は距離Ｏの間隔で取り付けられているので、光ファイバ部材４のファイバ・ブラッグ・グレーティング部４１には３０μｍ／Ｏの歪みが伝達される。

【0036】

また、第１板部材２および第２板部材３が、それぞれ第１中央被溶接部２１２および第２中央被溶接部３１２で測定対象物に固定された場合に、測定対象物に１０００μｍ／ｍの歪みが生じた場合、当該歪みによって生じる第１中央被溶接部２１２および第２中央被溶接部３１２間の距離の変位は６０μｍとなる。そして、前述したように、光ファイバ部材４は距離Ｏの間隔で取り付けられているので、光ファイバ部材４のファイバ・ブラッグ・グレーティング部４１には６０μｍ／Ｏの歪みが伝達される。

【0037】

さらに、第１板部材２および第２板部材３が、それぞれ第１外側被溶接部２１３および第２外側被溶接部３１３で測定対象物に固定された場合に、測定対象物に１０００μｍ／ｍの歪みが生じた場合、当該歪みによって生じる第１外側被溶接部２１３および第２外側被溶接部３１３間の距離の変位は９０μｍとなる。そして、前述したように、光ファイバ部材４は距離Ｏの間隔で取り付けられているので、光ファイバ部材４のファイバ・ブラッグ・グレーティング部４１には９０μｍ／Ｏの歪みが伝達される。

【0038】

このように、本実施形態では、光ファイバ部材４のファイバ・ブラッグ・グレーティング部４１に伝達される歪みは、第１板部材２および第２板部材３が測定対象物に固定される箇所によって異なる。
具体的には、第１板部材２および第２板部材３がそれぞれ第１内側被溶接部２１１および第２内側被溶接部３１１で測定対象物に固定される場合、すなわち、第１板部材２および第２板部材３の固定間隔が小さい場合、光ファイバ部材４のファイバ・ブラッグ・グレーティング部４１に伝達される歪みが小さくなる。そのため、光ファイバセンサ１による歪量検出の分解能が小さくなる。一方、第１板部材２および第２板部材３がそれぞれ第１外側被溶接部２１３および第２外側被溶接部３１３で測定対象物に固定される場合、すなわち、第１板部材２および第２板部材３の固定間隔が大きい場合、光ファイバ部材４のファイバ・ブラッグ・グレーティング部４１に伝達される歪みが大きくなる。そのため、光ファイバセンサ１による歪量検出の分解能が大きくなる。

【0039】

このように、本実施形態では、第１板部材２および第２板部材３の固定位置を変更することにより、光ファイバ部材４による測定の分解能を調整できる。
この際、本実施形態では、前述したように、第１内側被溶接部２１１、第１中央被溶接部２１２、および、第１外側被溶接部２１３は等間隔に配置され、第２内側被溶接部３１１、第２中央被溶接部３１２、および、第２外側被溶接部３１３は等間隔に配置される。そのため、第１板部材２および第２板部材３の固定間隔を容易に調整することができる。

【0040】

以上のような本実施形態では、次の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、ファイバ・ブラッグ・グレーティング部４１を有する光ファイバ部材４は、第１板部材２および第２板部材３に固定されている。そして、第１板部材２には、直線Ｌが延びる方向に沿って、第１内側被溶接部２１１、第１中央被溶接部２１２、および、第１外側被溶接部２１３が設けられている。また、同様に、第２板部材３には、直線Ｌが延びる方向に沿って、第２内側被溶接部３１１、第２中央被溶接部３１２、および、第２外側被溶接部３１３が設けられている。そして、第１板部材２が第１内側被溶接部２１１、第１中央被溶接部２１２、および、第１外側被溶接部２１３のいずれかの位置において測定対象物に固定される。また、第２板部材３が第２内側被溶接部３１１、第２中央被溶接部３１２、および、第２外側被溶接部３１３のいずれかの位置において測定対象物に固定される。これにより、第１板部材２および第２板部材３は、固定間隔を変更可能に構成されている。そのため、例えば、第１板部材２と第２板部材３との固定間隔を小さくすれば、光ファイバ部材４に伝達される歪量が小さくなるので、分解能を小さくできる。したがって、測定対象物に大きな歪みが発生する場合に対応できる。一方、第１板部材２と第２板部材３との固定間隔を大きくすれば、光ファイバ部材４に伝達される歪量が大きくなるので、分解能を大きくできる。したがって、測定対象物に小さな歪量が発生する場合に対応できる。すなわち、本実施形態では、測定対象物に発生する歪量に応じて、第１板部材２および第２板部材３の固定位置を変更することにより、光ファイバ部材４による測定の分解能を調整できる。

【0041】

（２）本実施形態では、第１被固定箇所２１には、直線Ｌが延びる方向に沿って、第１内側被溶接部２１１、第１中央被溶接部２１２、および、第１外側被溶接部２１３が設けられる。また、第２被固定箇所３１には、直線Ｌが延びる方向に沿って、第２内側被溶接部３１１、第２中央被溶接部３１２、および、第２外側被溶接部３１３が設けられる。これにより、複数の第１被固定箇所２１のうちの１つで第１板部材２を固定し、複数の第２被固定箇所３１のうちの１つで第２板部材３を固定することで、第１板部材２と第２板部材３との固定間隔を変更できる。そのため、測定対象物の発生する歪量に応じて、第１板部材２および第２板部材３の固定位置を変更することにより、光ファイバ部材４による測定の分解能を調整できる。

【0042】

（３）本実施形態では、第１内側被溶接部２１１、第１中央被溶接部２１２、および、第１外側被溶接部２１３は等間隔に配置され、第２内側被溶接部３１１、第２中央被溶接部３１２、および、第２外側被溶接部３１３は等間隔に配置される。そのため、第１板部材２および第２板部材３の固定間隔を容易に調整することができる。

【0043】

（４）本実施形態では、第１被固定箇所２１は、測定対象物に溶接される第１内側被溶接部２１１、第１中央被溶接部２１２、および、第１外側被溶接部２１３を有し、第２被固定箇所３１は、測定対象物に溶接される第２内側被溶接部３１１、第２中央被溶接部３１２、および、第２外側被溶接部３１３を有する。これにより、第１板部材２および第２板部材３を溶接により測定対象物に固定することができる。そのため、第１板部材２および第２板部材３の固定を容易にすることができる。

【0044】

（５）本実施形態では、第１板部材２と第２板部材３との間には、直線Ｌが延びる方向に沿って伸縮可能な伸縮部材５が介挿される。そのため、測定対象物に生じた歪量を、第１板部材２および第２板部材３に対して直線Ｌに沿って伝達することができる。そのため、光ファイバセンサ１による直線Ｌに沿った歪量の検出精度を高くすることができる。

【0045】

（６）本実施形態では、光ファイバセンサ１は、第１板部材２および第２板部材３に離脱可能に装着される保持部材６を備える。これにより、光ファイバセンサ１が測定対象物に固定される前の状態において、第１板部材２および第２板部材３の間の距離を保持部材６にて保つことができる。そのため、光ファイバセンサ１が測定対象物に固定される前の状態において、第１取付部２２および第２取付部３２に取り付けられた光ファイバ部材４を引っ張られた状態に容易に保つことができる。

【0046】

［変形例］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

【0047】

前記実施形態では、第１被固定箇所２１は、測定対象物に溶接される第１内側被溶接部２１１、第１中央被溶接部２１２、および、第１外側被溶接部２１３を有し、第２被固定箇所３１は、測定対象物に溶接される第２内側被溶接部３１１、第２中央被溶接部３１２、および、第２外側被溶接部３１３を有していたが、これに限定されない。

【0048】

図５は、変形例の光ファイバセンサ１Ａの要部の概略を示す拡大断面図である。
図５に示すように、変形例の光ファイバセンサ１Ａは、前述した実施形態と同様に、測定対象物に固定される第１板部材２Ａを有する。そして、第１板部材２Ａは、第１被固定箇所２１Ａを有する。
ここで、変形例の第１被固定箇所２１Ａは、締結部材Ｂが挿通される第１挿通孔２１１Ａを有している。そして、当該第１挿通孔２１１Ａは、第１板部材２Ａにおいて、直線Ｌ（図１参照）に沿って複数設けられている。また、同様に、第２板部材にも、直線Ｌに沿って複数の第２挿通孔が設けられている。このように構成することで、第１板部材２Ａおよび第２板部材を締結部材Ｂにより測定対象物に固定することができる。そのため、第１板部材２Ａおよび第２板部材の固定を容易にすることができる。なお、この場合、第１板部材２Ａおよび第２板部材は、金属板により形成されることに限られず、例えば、樹脂製の板材やセラミック製の板材等により形成されていてもよい。

【0049】

また、図６は、別の変形例の光ファイバセンサ１Ｂの要部の概略を示す拡大断面図である。
図６に示すように、別の変形例の光ファイバセンサ１Ｂは、前述した実施形態と同様に、測定対象物に固定される第１板部材２Ｂを有する。そして、第１板部材２Ｂは、第１被固定箇所２１Ｂを有する。
ここで、別の変形例の第１被固定箇所２１Ｂは、磁石Ｍが取り付けられる第１磁石取付部２１１Ｂを有している。そして、当該第１磁石取付部２１１Ｂは、第１板部材２Ｂにおいて、直線Ｌに沿って複数設けられている。また、同様に、第２板部材にも、直線Ｌに沿って複数の第２磁石取付部が設けられている。このように構成することで、第１板部材２Ｂおよび第２板部材を磁石Ｍにより測定対象物に固定することができる。そのため、第１板部材２Ｂおよび第２板部材の固定を容易にすることができる。なお、この場合、第１板部材２Ａおよび第２板部材は、金属板により形成されることに限られず、例えば、樹脂製の板材やセラミック製の板材等により形成されていてもよい。

【0050】

また、図７は、さらに別の変形例の光ファイバセンサ１Ｃの要部の概略を示す拡大断面図である。
図７に示すように、さらに別の変形例の光ファイバセンサ１Ｃは、前述した実施形態と同様に、測定対象物に固定される第１板部材２Ｃを有する。そして、第１板部材２Ｃは、第１被固定箇所２１Ｃを有する。
ここで、さらに別の変形例の第１被固定箇所２１Ｃは、接着剤が塗布される第１接着剤塗布部２１１Ｃを有している。そして、当該第１接着剤塗布部２１１Ｃは、第１板部材２Ｃにおいて、直線Ｌに沿って複数設けられている。また、同様に、第２板部材にも、直線Ｌに沿って複数の第２接着剤塗布部が設けられている。このように構成することで、第１板部材２Ｃおよび第２板部材を接着剤により測定対象物に固定することができる。そのため、第１板部材２Ｃおよび第２板部材の固定を容易にすることができる。なお、この場合、第１板部材２Ｃおよび第２板部材は、金属板により形成されることに限られず、例えば、樹脂製の板材やセラミック製の板材等により形成されていてもよい。

【0051】

前記実施形態では、第１被固定箇所２１は、第１被溶接部を構成する第１内側被溶接部２１１、第１中央被溶接部２１２、および、第１外側被溶接部２１３を有し、第２被固定箇所３１は、第２被溶接部を構成する第２内側被溶接部３１１と、第２中央被溶接部３１２と、第２外側被溶接部３１３とを有していた。すなわち、前記実施形態では、第１被固定箇所２１は３箇所の第１被固定部を有し、第２被固定箇所３１は３箇所の第２被固定部を有していたが、これに限定されない。例えば、前記実施形態や変形例に記載した態様において、第１被固定箇所は４箇所以上の第１被固定部を有していてもよく、あるいは、２箇所の第１被固定部を有していてもよい。同様に、第２被固定箇所は、４箇所以上の第２被固定部を有していてもよく、あるいは、２箇所の第２被固定部を有していてもよい。
さらに、第１被固定箇所は、第１取付部および第２取付部を通る直線が延びる方向に沿って連続した薄肉状の第１被溶接部（第１被固定部）を有し、第２被固定箇所は、上記直線が延びる方向に沿って連続した薄肉状の第２被溶接部（第２被固定部）を有していてもよい。このように構成することで、第１被固定箇所および第２被固定箇所の任意の位置で第１板部材および第２板部材を測定対象物に固定することができるので、第１板部材および第２板部材の固定間隔を調整することができる。

【0052】

前記実施形態では、第１被固定箇所２１を構成する第１内側被溶接部２１１、第１中央被溶接部２１２、および、第１外側被溶接部２１３は等間隔に配置され、第２被固定箇所３１を構成する第２内側被溶接部３１１、第２中央被溶接部３１２、および、第２外側被溶接部３１３は等間隔に配置されていたが、これに限定されない。例えば、前記実施形態や変形例に記載した態様において、第１被固定箇所を構成する第１被固定部は、徐々に間隔が大きくなるように複数配置され、第２被固定箇所を構成する第２被固定部は、徐々に間隔が大きくなるように複数配置されていてもよい。

【0053】

前記実施形態では、第１板部材２および第２板部材３の間には、蛇腹状とされた伸縮部材５が介挿されていたが、これに限定されない。例えば、第１板部材および第２板部材の間には、第１取付部および第２取付部を通る直線が延びる方向に沿って伸縮可能なスライドレール等が介挿されていてもよい。また、第１板部材および第２板部材の間に伸縮部材が介挿されない場合も、本発明に含まれる。

【0054】

前記実施形態では、光ファイバセンサ１は、第１板部材２および第２板部材３に離脱可能に装着される保持部材６を備えて構成されていたが、これに限定されない。例えば、光ファイバセンサは、第１板部材および第２板部材に離脱可能に装着され、第１板部材と第２板部材との間の距離を保持し、かつ、ファイバ・ブラッグ・グレーティング部を覆うカバー部材を備えて構成されていてもよい。また、光ファイバセンサが保持部材やカバー部材を有していない場合も、本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0055】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…光ファイバセンサ、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…第１板部材、３…第２板部材、４…光ファイバ部材、５…伸縮部材、６…保持部材、７…コネクタ部、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ…第１被固定箇所、２２…第１取付部、３１…第２被固定箇所、３２…第２取付部、４１…ファイバ・ブラッグ・グレーティング部、２１１…第１内側被溶接部（第１被固定部）、２１１Ａ…第１挿通孔、２１１Ｂ…第１磁石取付部、２１１Ｃ…第１接着剤塗布部、２１２…第１中央被溶接部（第１被固定部）、２１３…第１外側被溶接部（第１被固定部）、３１１…第２内側被溶接部（第２被固定部）、３１２…第２中央被溶接部（第２被固定部）、３１３…第２外側被溶接部（第２被固定部）、Ｂ…締結部材、Ｍ…磁石。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】