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JP2001281077A - Optical fiber strain sensor - Google Patents

Optical fiber strain sensor

Info

Publication number
JP2001281077A
JP2001281077A JP2000093655A JP2000093655A JP2001281077A JP 2001281077 A JP2001281077 A JP 2001281077A JP 2000093655 A JP2000093655 A JP 2000093655A JP 2000093655 A JP2000093655 A JP 2000093655A JP 2001281077 A JP2001281077 A JP 2001281077A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
strain
strain sensor
resin
metal tube
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.)
Pending
Application number
JP2000093655A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Kamata
啓一 鎌田
Kazufumi Tabata
和文 田畑
Noriyasu Funayama
憲泰 舩山
Shuichi Ueno
修一 上野
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.)
Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Welding and Engineering 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 Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd filed Critical Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Priority to JP2000093655A priority Critical patent/JP2001281077A/en
Publication of JP2001281077A publication Critical patent/JP2001281077A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通信用光ファイバを利用した歪みセンサの上
記欠点を克服した光ファイバ歪みセンサを提供する。 【解決手段】 入射した光のブリルアン散乱により光フ
ァイバに生じた歪みを検出する光ファイバ歪みセンサで
あって、前記光ファイバ2が伸び歪みを生じた状態で光
ファイバ2を被覆する外皮14に固定されている。
(57) [Problem] To provide an optical fiber strain sensor which overcomes the above-mentioned drawbacks of a strain sensor using a communication optical fiber. SOLUTION: This optical fiber strain sensor detects a strain generated in an optical fiber due to Brillouin scattering of incident light, and is fixed to an outer cover 14 which covers the optical fiber 2 in a state where the optical fiber 2 is stretched and strained. Have been.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを用い
た歪みセンサに関する。
[0001] The present invention relates to a strain sensor using an optical fiber.

【0002】[0002]

【従来の技術】様々な産業分野で構造物の歪みを測定し
ている。その目的は、構造材の機械試験、構造物のメイ
ンテナンスや防災などである。応力−歪み曲線の測定、
変形のモニタ−や異常点の検出に利用されている。歪み
検出手段として抵抗線歪み計に代表される電気的測定が
ある。しかしながら、点測定であることや電磁ノイズを
受け易いことから、実際の適用においては測定数および
場所に関して費用の面から限られた測定数および場所と
ならざるを得ない。最近、これらの欠点を克服するため
光ファイバを用いて歪みを分布として測定する方法が提
案されている(特開平6−273270号公報、特開平
10−90018号公報、特開平10−90120号公
報など)。この測定システムは、光ファイバに入射され
た光の後方散乱光(ブリルアン散乱)の歪み依存性を有
する周波数シフト量を、時分割的に測定し、歪みの大き
さと生じている場所を分布として知ることができる。こ
の測定システムの適用により比較的安価に歪みを分布と
して測定することが出来るようになってきている。その
測定能力は、距離分解能1m、歪み分解能0.1mm/1
m、測定可能距離50kmであり、許容ダイナミックレン
ジ(光ファイバによる全伝送損失レベル)は測定条件に
よるが最も低い値で約2dBである。
2. Description of the Related Art Structural distortion is measured in various industrial fields. Its purpose is mechanical testing of structural materials, structural maintenance and disaster prevention. Measurement of stress-strain curves,
It is used for monitoring deformation and detecting abnormal points. As a strain detecting means, there is an electrical measurement represented by a resistance wire strain meter. However, because of the point measurement and the susceptibility to electromagnetic noise, the number of measurement and the number of locations are limited in actual applications in terms of cost. Recently, in order to overcome these drawbacks, methods of measuring strain as a distribution using an optical fiber have been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Hei 6-273270, Hei 10-90018, Hei 10-90120). Such). This measurement system measures in a time-division manner a frequency shift amount having a distortion dependency of backscattered light (Brillouin scattering) of light incident on an optical fiber, and knows a magnitude of the distortion and a place where the distortion occurs as a distribution. be able to. By applying this measurement system, it has become possible to measure strain as a distribution relatively inexpensively. Its measurement capability is a distance resolution of 1 m and a distortion resolution of 0.1 mm / 1.
m, the measurable distance is 50 km, and the allowable dynamic range (total transmission loss level by the optical fiber) is about 2 dB at the lowest value depending on the measurement conditions.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】歪み測定システムで歪
み検出に用いられる光ファイバ(光ファイバ歪みセン
サ)は、光ファイバ通信用のシングルモ−ド(SM)光フ
ァイバである(特開平10−197298号公報)。こ
の通信用の光ファイバは布設環境を考慮して、外皮に対
して0.2%程度の正余長を付与している。すなはち、
0.2%の伸び変形に対して光ファイバの光学的性能が
低下しないように設計している。
The optical fiber (optical fiber strain sensor) used for strain detection in the strain measuring system is a single mode (SM) optical fiber for optical fiber communication (Japanese Patent Laid-Open No. 10-197298). Gazette). The optical fiber for communication has a positive margin of about 0.2% with respect to the outer cover in consideration of the installation environment. Sunahachi,
The optical fiber is designed so that the optical performance of the optical fiber does not decrease with 0.2% elongation deformation.

【0004】光ファイバに正余長を与える方法を説明す
ると、図2に示す光ファイバ素線5の光ファイバに正余
長を与えるには、裸光ファイバ3(図1に示すようにク
ラッド1およびコア2からなっている)にうねりを与え
て、樹脂4で被覆する。図3に示す光ファイバ心線7の
場合には、光ファイバ素線5にうねりを与えて樹脂6で
被覆する。図4に示す光ファイバコード10の場合に
は、光ファイバ心線7にうねりを与え、ケブラ−繊維9
と光ファイバ心線7との間で長さを変えた状態で、外装
シースで被覆する。図5に示す光ケ−ブル13の場合に
は、テンションメンバー11を軸としてその周りに光コ
−ド10(または光心線)を撚り、外装シース12で被
覆する。
[0004] A method of giving a positive excess length to an optical fiber will be described. To give a positive excess length to an optical fiber of the optical fiber 5 shown in FIG. 2, a bare optical fiber 3 (as shown in FIG. And a core 2), and is covered with a resin 4. In the case of the optical fiber core 7 shown in FIG. 3, the optical fiber 5 is undulated and covered with a resin 6. In the case of the optical fiber cord 10 shown in FIG.
The optical fiber core 7 is covered with an outer sheath in a state where the length is changed. In the case of the optical cable 13 shown in FIG. 5, an optical cord 10 (or an optical fiber) is twisted around the tension member 11 as an axis and covered with an outer sheath 12.

【0005】一方、図10および図11に示すように使
用環境を考慮して金属管入り光ファイバを光ファイバ歪
みセンサとして使用するものが提案されている(特開平
10−90018号公報)。図10に示す歪み検出光フ
ァイバケーブル21は、裸光ファイバ3を樹脂14で被
覆した光ファイバ素線を、金属管19に挿入したもので
ある。図11に示す歪み検出光ファイバケーブル21
は、裸光ファイバ3を樹脂14で被覆した光ファイバ素
線を、金属管19に挿入し、光ファイバ素線を金属管1
9に樹脂で固定したものである。
On the other hand, as shown in FIGS. 10 and 11, an optical fiber containing a metal tube is used as an optical fiber strain sensor in consideration of the use environment (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-90018). The strain detection optical fiber cable 21 shown in FIG. 10 is obtained by inserting a bare optical fiber 3 covered with a resin 14 into a metal tube 19. The strain detecting optical fiber cable 21 shown in FIG.
Inserts a bare optical fiber 3 coated with a resin 14 into a metal tube 19 and inserts the bare optical fiber into the metal tube 1.
9 is fixed with resin.

【0006】いずれにしても、余長に関する技術的配慮
が無く、これらの光ファイバを歪み検出に使用すると正
の余長分だけ初期感度が鈍くなると共に伸びが生じた場
所の特定が困難になる。このことは測定器自体が本来持
っている能力が発揮されないことを意味する。
In any case, there is no technical consideration regarding the extra length, and if these optical fibers are used for strain detection, the initial sensitivity becomes dull by the positive extra length, and it becomes difficult to identify the place where the elongation has occurred. . This means that the capability inherent in the measuring device itself is not exhibited.

【0007】図12は、歪み試験装置の概略を示してい
る。図12において、歪み検出光ファイバ25の一端に
歪み測定機24が接続される。歪み検出光ファイバ25
に荷重を加える荷重負荷機26は、固定部27と可動部
28とを備えている。歪み検出光ファイバ25の測定箇
所を固定部27で把持し、可動部28を移動して歪み検
出光ファイバ28に所定の引張荷重を与える。
FIG. 12 shows an outline of a strain test apparatus. In FIG. 12, a strain measuring device 24 is connected to one end of a strain detecting optical fiber 25. Strain detection optical fiber 25
The load applying machine 26 for applying a load to the vehicle includes a fixed portion 27 and a movable portion 28. The measurement portion of the strain detection optical fiber 25 is gripped by the fixed portion 27, and the movable portion 28 is moved to apply a predetermined tensile load to the strain detection optical fiber 28.

【0008】図10および図11に示す従来の歪み検出
光ファイバケーブルを、図12に示す歪み試験装置で
0.3%の歪み(6mを6.018mmに伸ばす)試験し
た結果を図13に示す。図10の歪み検出光ファイバケ
ーブルは、歪み発生位置がずれるとともに値は正確さを
欠いている。図11の歪み検出光ファイバケーブルは、
歪み検出位置が広がると共に値が低くなっている。図1
0の歪み検出光ファイバケーブルは、内包されている光
ファイバが固定されていないので、荷重範囲に漸次引き
込まれ、結果として光ファイバの動きの悪いR部近傍
(図12参照)で歪みが発生したものと思われる。図1
1の歪み検出光ファイバケーブルは、もともと光ファイ
バが有している正余長分だけ感度が鈍くなると共に荷重
範囲両端近傍の無荷重部分の正余長を引き込んでいると
思われる。
FIG. 13 shows the result of a 0.3% strain test (extending 6 m to 6.018 mm) of the conventional strain detecting optical fiber cable shown in FIGS. 10 and 11 using the strain test apparatus shown in FIG. . In the strain detecting optical fiber cable of FIG. 10, the position at which the strain occurs is shifted and the value lacks accuracy. The strain detection optical fiber cable of FIG.
The value decreases as the distortion detection position spreads. FIG.
In the strain detection optical fiber cable of No. 0, since the contained optical fiber is not fixed, it is gradually drawn into the load range, and as a result, strain occurs near the R portion where the movement of the optical fiber is poor (see FIG. 12). It seems to be. FIG.
It is considered that the strain detecting optical fiber cable of No. 1 originally has the sensitivity reduced by the extra length inherent in the optical fiber and also draws the extra length of the unloaded portion near both ends of the load range.

【0009】本発明は通信用光ファイバを利用した歪み
センサの上記欠点を克服した光ファイバ歪みセンサを提
供するものである。
The present invention provides an optical fiber strain sensor which overcomes the above-mentioned drawbacks of a strain sensor using a communication optical fiber.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ歪み
センサは、入射した光のブリルアン散乱により光ファイ
バに生じた歪みを検出する光ファイバ歪みセンサであっ
て、前記光ファイバが伸び歪みを生じた状態で光ファイ
バを被覆する外皮に固定されている。
SUMMARY OF THE INVENTION An optical fiber strain sensor according to the present invention is an optical fiber strain sensor for detecting a strain generated in an optical fiber due to Brillouin scattering of incident light. The optical fiber is fixed to the outer sheath covering the optical fiber in a state where the optical fiber is covered.

【0011】本発明の光ファイバ歪みセンサは、光ファ
イバに伸び歪みが生じている状態で光ファイバを外皮に
固定しているので、光ファイバが外皮と一体となって正
確に伸縮する。したがって、歪み検出に不感帯がなく、
また精度も向上する。
In the optical fiber strain sensor of the present invention, since the optical fiber is fixed to the outer cover in a state where the optical fiber is stretched and strained, the optical fiber expands and contracts integrally with the outer cover. Therefore, there is no dead zone for distortion detection,
Also, the accuracy is improved.

【0012】上記光ファイバ歪みセンサにおいて、外皮
が金属管で全線にわたって光ファイバを固定することに
より、耐環境性が向上する。また、外皮が金属で間欠的
に光ファイバが固定することにより、歪み発生時の外皮
の縮径に起因する光ファイバへの側圧による伝送損失増
加を軽減し、精度の良い長距離の歪み測定を可能にす
る。さらに、簡便なかしめによる間欠固定を実施し、光
ファイバ歪みセンサの製造コストを低減する。
In the above optical fiber strain sensor, the environment resistance is improved by fixing the optical fiber over the entire line with a metal tube as the outer cover. In addition, since the outer sheath is metal and the optical fiber is intermittently fixed, the increase in transmission loss due to side pressure on the optical fiber due to the shrinkage of the outer sheath when distortion occurs reduces accurate long-range distortion measurement. enable. Furthermore, the intermittent fixing by simple caulking is performed, and the manufacturing cost of the optical fiber strain sensor is reduced.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の光ファイバ歪みセンサ
は、光ファイバが伸び歪みを生じた状態で光ファイバを
被覆する外皮に固定されている。伸び歪みの大きさは、
0.01〜2%好ましくは0.1〜1%である。下限の
0.01%は歪み測定器の検出限界であり、歪みが2%
を超えると光ファイバが破断するおそれがある。また、
好ましい範囲で0.1%以上であると均一に余長を与え
ることができ、1%は歪み測定の実用的な範囲の上限で
ある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An optical fiber strain sensor according to the present invention is fixed to an outer sheath covering the optical fiber in a state where the optical fiber is stretched and strained. The magnitude of the elongation strain is
It is 0.01 to 2%, preferably 0.1 to 1%. The lower limit of 0.01% is the detection limit of the strain meter, and the strain is 2%.
If it exceeds, the optical fiber may be broken. Also,
When the content is 0.1% or more in the preferable range, the extra length can be given uniformly, and 1% is the upper limit of the practical range of strain measurement.

【0014】外皮の材料として、樹脂または金属が用い
られる。樹脂として、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、
ナイロンその他が用いられる。金属として、ステンレス
鋼、インコネル(インコ社商標名)、銅、チタン、アル
ミニウムその他が用いられる。
A resin or metal is used as a material for the outer skin. As the resin, vinyl chloride resin, polyethylene,
Nylon and others are used. As the metal, stainless steel, Inconel (trade name of Inco Corporation), copper, titanium, aluminum or the like is used.

【0015】図6は、本発明の光ファイバ歪みセンサ1
5を示している。コア2がクラッド1で被覆され裸光フ
ァイバを樹脂14で被覆している。図14は、この光フ
ァイバ歪みセンサ15の製造方法を示している。裸光フ
ァイバにダンサロール33で張力を加えながら裸光ファ
イバ供給リール30から裸光ファイバを送り出す。送り
出された裸光ファイバを樹脂塗布装置31で被覆し、冷
却装置32で冷却したのち光ファイバ歪みセンサ巻取り
装置34で巻き取る。
FIG. 6 shows an optical fiber strain sensor 1 according to the present invention.
5 is shown. A core 2 is covered with a clad 1 and a bare optical fiber is covered with a resin 14. FIG. 14 shows a method for manufacturing the optical fiber strain sensor 15. The bare optical fiber is sent out from the bare optical fiber supply reel 30 while tension is applied to the bare optical fiber by the dancer roll 33. The sent bare optical fiber is covered with a resin coating device 31, cooled by a cooling device 32, and then wound by an optical fiber strain sensor winding device 34.

【0016】図7は、本発明の光ファイバ歪みセンサ2
1を示している。コア2およびクラッド1からなる裸光
ファイバを樹脂14で被覆している。樹脂14で被覆さ
れた裸光ファイバは、金属管19内に挿入されている。
樹脂14で被覆された裸光ファイバは、金属管19に固
定用樹脂20(例えば熱硬化性エポキシ樹脂)で全長に
わたって金属管19に固定されている。図15は、この
光ファイバ歪みセンサ21の製造方法を示している。樹
脂被覆した裸光ファイバ(通常の樹脂被覆を有する石英
系シングルモード光ファイバでもよい)にダンサロール
33で張力を加えながら被覆光ファイバ供給リール30
から被覆光ファイバを送り出し、ガイドロール41を経
て樹脂塗布装置31に供給する。一方、金属フープ供給
装置43から板状の金属フープが送り出し、成形ロール
44で上方に開口するC形の管状体に成形する。樹脂塗
布装置31で、上記被覆光ファイバを管状体に開口部か
ら挿入しながら樹脂を塗布する。ついで、最終成形ロー
ル45で管に成形し、加熱装置42で加熱し、冷却装置
32で冷却したのち光ファイバ歪みセンサ巻取り装置4
6で巻き取る。
FIG. 7 shows an optical fiber strain sensor 2 according to the present invention.
1 is shown. A bare optical fiber comprising a core 2 and a clad 1 is covered with a resin 14. The bare optical fiber covered with the resin 14 is inserted into a metal tube 19.
The bare optical fiber covered with the resin 14 is fixed to the metal tube 19 over the entire length of the metal tube 19 with a fixing resin 20 (for example, a thermosetting epoxy resin). FIG. 15 shows a method of manufacturing the optical fiber strain sensor 21. A coated optical fiber supply reel 30 is applied while tension is applied to a resin-coated bare optical fiber (a quartz-based single mode optical fiber having a normal resin coating) by a dancer roll 33.
And feeds the coated optical fiber to the resin coating device 31 via the guide roll 41. On the other hand, a plate-shaped metal hoop is sent out from the metal hoop supply device 43 and is formed by a forming roll 44 into a C-shaped tubular body that opens upward. The resin is applied by the resin application device 31 while inserting the coated optical fiber into the tubular body from the opening. Then, it is formed into a tube by the final forming roll 45, heated by the heating device 42, cooled by the cooling device 32, and then cooled by the optical fiber distortion sensor winding device 4.
Wind up with 6.

【0017】図8は、本発明の光ファイバ歪みセンサ2
3を示している。光ファイバ歪みセンサ23は、裸光フ
ァイバ3を樹脂14で被覆し、金属管19に挿入されて
いる。金属管19を外部から内径方向に圧縮し、かしめ
て樹脂被覆光ファイバを金属管19に固定している。光
ファイバ長手方向のかしめ22の間隔は、歪み測定条件
によるが、例えば1m以上である。図16は、この光フ
ァイバ歪みセンサ23の製造方法を示している。金属管
に挿入された樹脂被覆光ファイバを金属管入り光ファイ
バ供給装置50から送り出し、金属管入り光ファイバを
かしめ装置52でかしめたのち、光ファイバ歪みセンサ
巻取り装置53で巻き取る。かしめ装置52は、ガイド
ロール51で金属管入り光ファイバを案内、保持し、エ
アシリンダー55で駆動されるかしめ治具54によりか
しめる。かしめられた金属管入り光ファイバのかしめ位
置をかしめ位置検出器56で検出し、かしめ位置に基づ
いて金属管入り光ファイバをかしめ間隔だけ金属管入り
光ファイバ供給装置50から送り出す。巻き取られた金
属管入り光ファイバは、別工程でかしめ間隔ごとに伸び
歪みが与えれられる。
FIG. 8 shows an optical fiber strain sensor 2 according to the present invention.
3 is shown. The optical fiber strain sensor 23 covers the bare optical fiber 3 with the resin 14 and is inserted into the metal tube 19. The metal tube 19 is compressed from the outside in the inner diameter direction, and caulked to fix the resin-coated optical fiber to the metal tube 19. The interval between the caulking 22 in the longitudinal direction of the optical fiber is, for example, 1 m or more, depending on the strain measurement conditions. FIG. 16 shows a method of manufacturing the optical fiber strain sensor 23. The resin-coated optical fiber inserted into the metal tube is sent out from the metal tube-containing optical fiber supply device 50, the optical fiber with the metal tube is caulked by the caulking device 52, and then wound up by the optical fiber strain sensor winding device 53. The caulking device 52 guides and holds the optical fiber containing the metal tube with the guide roll 51, and caulks with the caulking jig 54 driven by the air cylinder 55. The caulked position of the caulked optical fiber with metal tube is detected by the caulking position detector 56, and based on the caulked position, the optical fiber with metal tube is fed out from the optical fiber supply device with metal tube 50 by the caulking interval. The wound optical fiber with a metal tube is subjected to elongation strain at each caulking interval in a separate process.

【0018】[0018]

【実施例】[実施例1]図6に本発明の実施例を示す。
図14に製造方法を示す。コアおよびクラッドから成る
石英系シングルモ−ド裸ファイバにUV硬化樹脂を被覆
する際に、裸ファイバに所定の張力を付与(矢印にて示
す)しながら巻き取った。裸光ファイバ 外径 :0.125mm 被覆外径 :0.25mm 張力 :2.0N 初期歪み :0.2%
[Embodiment 1] FIG. 6 shows an embodiment of the present invention.
FIG. 14 shows a manufacturing method. When coating the UV curable resin on the quartz single-mode bare fiber comprising the core and the clad, the bare fiber was wound while applying a predetermined tension (indicated by an arrow). Outer diameter of bare optical fiber: 0.125 mm Outer diameter of coating: 0.25 mm Tension: 2.0 N Initial strain: 0.2%

【0019】[実施例2]図7に本発明の実施例を示
す。図15に製造方法を示す。通常の樹脂被覆を有する
石英系シングルモ−ド光ファイバを金属管に挿通する際
に、エポキシ樹脂(加熱硬化型)を塗布して樹脂が硬化
し金属管と光ファイバが固定されるまで光ファイバに所
定の張力を付与した。 裸光ファイバ外径:0.125mm 樹脂被覆外径 :0.9mm 樹脂材質 :ナイロン 金属管外径 :1.8mm 金属管内径 :1.4mm 金属管材質 :ステンレス 張力 :9.0N 初期歪み :0.3%
[Embodiment 2] FIG. 7 shows an embodiment of the present invention. FIG. 15 shows a manufacturing method. When inserting a silica-based single-mode optical fiber with ordinary resin coating into a metal tube, apply epoxy resin (heat-curing type) to the optical fiber until the resin is cured and the metal tube and optical fiber are fixed. A predetermined tension was applied. Bare optical fiber outer diameter: 0.125 mm Resin coating outer diameter: 0.9 mm Resin material: Nylon Metal tube outer diameter: 1.8 mm Metal tube inner diameter: 1.4 mm Metal tube material: Stainless steel Tension: 9.0 N Initial strain: 0 0.3%

【0020】[実施例3]図8に本発明の実施例を示
す。図16に製造方法を示す。通常の樹脂被覆を有する
石英系シングルモ−ド光ファイバを金属管に挿通(特開
昭62−44010号公報で開示されている方法を適
用)し余長をマイナス0.1%に調整(特開昭63−1
87209号公報を適用)後、所定間隔で金属管と光フ
ァイバをかしめ、金属管ごと所定の塑性歪みを生じる張
力を付与した。その後、張力を解放した。全長22mの
うち4m−9mに0.2%の塑性歪みを与えた。その後
8m−14mに図12に示す要領で0.2%の伸び歪み
試験を実施した。その結果は図9に示すごとく正常な値
を示している。 裸光ファイバ外径:0.125mm 樹脂被覆外径 :0.9mm 樹脂材質 :ナイロン 金属管外径 :2.0mm 金属管内径 :1.6mm 金属管材質 :ステンレス かしめ間隔 :1m かしめ部内径 :0.7mm 張力 :210N 初期歪み :0.1%
[Embodiment 3] FIG. 8 shows an embodiment of the present invention. FIG. 16 shows a manufacturing method. A quartz single-mode optical fiber having a usual resin coating is inserted into a metal tube (using the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-44010), and the extra length is adjusted to minus 0.1% (Japanese Patent Application Laid-Open (JP-A) no. 63-1
After that, the metal tube and the optical fiber were caulked at a predetermined interval, and tension was applied to the metal tube together with a predetermined plastic strain. Thereafter, the tension was released. A plastic strain of 0.2% was applied to 4m-9m of the total length of 22m. Thereafter, a 0.2% elongation strain test was performed on 8 m to 14 m as shown in FIG. The result shows a normal value as shown in FIG. Outer diameter of bare optical fiber: 0.125 mm Outer diameter of resin coating: 0.9 mm Resin material: Nylon Outer diameter of metal tube: 2.0 mm Inner diameter of metal tube: 1.6 mm Metal tube material: Stainless steel Staking distance: 1 m Inner diameter of swaging part: 0 0.7mm Tension: 210N Initial strain: 0.1%

【0021】実施例1は耐環境性や機械的強度を必要と
しない場合、比較的安価に適用する。実施例2は機械的
強度や耐環境性が要求される場合、金属管を保護管とし
て適用する。実施例3は、実施例1や3のように全線、
外皮と光ファイバが固定されていると歪みが生じた時の
外皮の縮径による光ファイバへの側圧により光ファイバ
の伝送損失が増加し長距離の測定が出来ない場合に適用
する。図17に示すように実施例2は荷重範囲(400
m)において約2dBの伝送損失、実施例3は0.25dB
である。ダイナミックレンジが2dBとすると、測定可能
距離は実施例2は400mで、実施例3は3200mで
ある。格段に改善されている。図13に図12の試験要
領で試験した結果示す。歪みの位置および精度を正確に
検知していることが分かる。(実施例1および3は実施
例2とほとんどグラフが重なるので省略する)
The first embodiment is applied at a relatively low cost when no environmental resistance or mechanical strength is required. In the second embodiment, when mechanical strength and environmental resistance are required, a metal tube is used as a protective tube. The third embodiment is similar to the first and third embodiments.
When the outer sheath and the optical fiber are fixed, the present invention is applied to a case where the transmission loss of the optical fiber increases due to the side pressure on the optical fiber due to the contraction of the outer sheath when the distortion occurs, and a long distance cannot be measured. As shown in FIG. 17, the load range (400
m) transmission loss of about 2 dB, Example 3 is 0.25 dB
It is. Assuming that the dynamic range is 2 dB, the measurable distance is 400 m in the second embodiment and 3200 m in the third embodiment. It has been greatly improved. FIG. 13 shows the results of a test performed according to the test procedure shown in FIG. It can be seen that the position and accuracy of the distortion are accurately detected. (Examples 1 and 3 are omitted because the graphs almost overlap with Example 2.)

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明を実施することにより、精度の良
い歪み位置および値を得ることができるようになる。し
かも測定距離も伸ばすことができ歪み測定器の能力を充
分に発揮できるようになる。実際の工業的適用に際して
も、耐環境性が優れ且つ安価なセンサを提供できる。使
用する光ファイバの種類や樹脂の種類、金属管の材質、
外径や肉厚、かしめの距離等は適用する環境に合わせて
適当に選択可能であることは云うまでもない。また金属
管に樹脂被覆をかけて耐薬品性や絶縁性を得てもよい。
According to the present invention, it is possible to obtain accurate distortion positions and values. In addition, the measuring distance can be extended, and the capability of the strain measuring instrument can be fully exhibited. Even in actual industrial application, it is possible to provide an inexpensive sensor having excellent environmental resistance. The type of optical fiber and resin used, the material of the metal tube,
It goes without saying that the outer diameter, wall thickness, caulking distance, and the like can be appropriately selected according to the application environment. Further, the metal tube may be coated with a resin to obtain chemical resistance and insulation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】裸光ファイバの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a bare optical fiber.

【図2】光ファイバ素線の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of an optical fiber.

【図3】光ファイバ心線の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of an optical fiber.

【図4】光ファイバコ−ドの断面図である。FIG. 4 is a sectional view of an optical fiber code.

【図5】光ファイバケ−ブルの断面図である。FIG. 5 is a sectional view of an optical fiber cable.

【図6】本発明の光ファイバ歪みセンサの断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view of the optical fiber strain sensor of the present invention.

【図7】本発明の光ファイバ歪みセンサの断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the optical fiber strain sensor of the present invention.

【図8】本発明の光ファイバ歪みセンサの断面図であ
る。
FIG. 8 is a sectional view of the optical fiber strain sensor of the present invention.

【図9】本発明の製造時および測定の時の歪みの一例を
示す線図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of distortion at the time of manufacture and at the time of measurement according to the present invention.

【図10】従来例の光ファイバ歪みセンサの例を示す断
面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing an example of a conventional optical fiber strain sensor.

【図11】従来例の光ファイバ歪みセンサの他の例を示
す断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing another example of the conventional optical fiber strain sensor.

【図12】光ファイバ歪みセンサの歪み試験方法を説明
する図面である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a strain test method for an optical fiber strain sensor.

【図13】荷重試験の結果を本発明例と従来例とを比較
して示す線図である。
FIG. 13 is a diagram showing the results of a load test by comparing the present invention example and the conventional example.

【図14】図6に示す本発明の光ファイバ歪みセンサの
製造方法を説明する図面である。
14 is a view illustrating a method for manufacturing the optical fiber strain sensor of the present invention shown in FIG.

【図15】図7に示す本発明の光ファイバ歪みセンサの
製造方法を説明する図面である。
FIG. 15 is a view illustrating a method of manufacturing the optical fiber strain sensor of the present invention shown in FIG. 7;

【図16】図8に示す本発明の光ファイバ歪みセンサの
製造方法を説明する図面である。
FIG. 16 is a view illustrating a method of manufacturing the optical fiber strain sensor of the present invention shown in FIG.

【図17】間欠固定の伝送損失に与える効果を示す線図
である。
FIG. 17 is a diagram showing the effect of intermittent fixing on transmission loss.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:クラッド部 2:コア部 3:裸光ファイバ 4:樹脂コ−ト 5:光ファイバ素線 6:樹脂コ−ト 7:光ファイバ心線 8:外装シ−ス 9:ケブラ−繊維 10:光ファイバコ−ド 11:テンションメンバ 12:外装シ−ス 13:光ファイバケ−ブル 14:樹脂 15:樹脂外皮タイプセンサ 19:金属管 20:固定用樹脂 21:金属管外皮タイプセンサ 22:かしめ部 23:金属管外皮かしめタイプセンサ 24:歪み測定器 25:供試歪みセンサ 26:荷重負荷機 27:固定端 28:可動端 30:裸ファイバ供給スプ−ル 31:樹脂塗布装置 32:冷却装置 33:ダンサロ−ル 34:光ファイバ歪みセンサ巻取り装置 40:樹脂被覆光ファイバ供給装置 41:ガイドロ−ル 42:加熱装置 43:金属フ−プ供給装置 44:成形ロ−ル 45:最終成形ロ−ル 46:光ファイバ歪みセンサ巻取り装置 50:金属管入り光ファイバ供給装置 51:ガイドロ−ル 52:かしめ装置 53:光ファイバ歪みセンサ巻取り装置 54:かしめ治具 55:エア−シリンダ 56:かしめ位置検出器 1: Cladding part 2: Core part 3: Bare optical fiber 4: Resin coat 5: Optical fiber 6: Resin coat 7: Optical fiber core 8: Outer sheath 9: Kevlar fiber 10: Optical fiber cord 11: Tension member 12: Outer sheath 13: Optical fiber cable 14: Resin 15: Resin sheath type sensor 19: Metal tube 20: Fixing resin 21: Metal tube sheath type sensor 22: Caulking part 23 : Metal tube sheath caulking type sensor 24: Strain measuring device 25: Test strain sensor 26: Load loader 27: Fixed end 28: Movable end 30: Bare fiber supply spool 31: Resin coating device 32: Cooling device 33: Dancer roll 34: Optical fiber distortion sensor winding device 40: Resin-coated optical fiber supply device 41: Guide roll 42: Heating device 43: Metal hoop supply device 44: Composition Forming roll 45: Final forming roll 46: Optical fiber strain sensor winding device 50: Metal tube-containing optical fiber supply device 51: Guide roll 52: Caulking device 53: Optical fiber strain sensor winding device 54: Caulking Jig 55: Air cylinder 56: Caulking position detector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 6/44 341 G02B 6/44 341 (72)発明者 舩山 憲泰 東京都中央区築地三丁目5番4号 日鐵溶 接工業株式会社内 (72)発明者 上野 修一 東京都中央区築地三丁目5番4号 日鐵溶 接工業株式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA01 AA65 DD03 DD04 FF33 FF41 LL02 PP01 2G086 DD05 2H050 AC09 AD06 BB03Q BB09Q BB10Q BB26Q ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court ゛ (Reference) G02B 6/44 341 G02B 6/44 341 (72) Inventor Noriyasu Funayama 3-4 Tsukiji 3-chome, Chuo-ku, Tokyo No. Nippon Steel Welding Industry Co., Ltd. (72) Inventor Shuichi Ueno 3-4, Tsukiji, Chuo-ku, Tokyo Nippon Steel Welding Industry Co., Ltd. F-term (reference) 2F065 AA01 AA65 DD03 DD04 FF33 FF41 LL02 PP01 2G086 DD05 2H050 AC09 AD06 BB03Q BB09Q BB10Q BB26Q

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入射した光のブリルアン散乱により光フ
ァイバに生じた歪みを検出する光ファイバ歪みセンサで
あって、前記光ファイバが伸び歪みを生じた状態で光フ
ァイバを被覆する外皮に固定されていることを特徴とす
る光ファイバ歪みセンサ。
1. An optical fiber strain sensor for detecting a strain generated in an optical fiber due to Brillouin scattering of incident light, wherein the optical fiber is fixed to an outer sheath covering the optical fiber in a state where the optical fiber is stretched and strained. An optical fiber strain sensor.
【請求項2】 前記光ファイバが金属からなる外皮に全
線にわたって固定されていることを特徴とする請求項1
記載の光ファイバ歪みセンサ。
2. The optical fiber according to claim 1, wherein the optical fiber is fixed to a metal sheath over the entire length.
An optical fiber strain sensor according to claim 1.
【請求項3】 前記光ファイバが金属からなる外皮に間
欠的に固定されていることを特徴とする請求項1項記載
の光ファイバ歪みセンサ。
3. The optical fiber strain sensor according to claim 1, wherein said optical fiber is intermittently fixed to a metal sheath.
【請求項4】 前記光ファイバがかしめにより前記外皮
に固定されていることを特徴とする請求項3記載の光フ
ァイバ歪みセンサ。
4. The optical fiber strain sensor according to claim 3, wherein the optical fiber is fixed to the outer cover by caulking.
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