(57)【要約】  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。
2017150476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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。【０００５】
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。【０００６】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２２１０８５号公報
【特許文献２】特開２０００−３４６７２２号公報
【特許文献３】特開２００８−１３４１５５号公報
【特許文献４】特開２０１２−２０２６８４号公報
【特許文献５】特開２０００−０９７７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。【０００９】
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。【００１０】
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。【００１１】
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。【００１２】
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。【００１３】
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。【００１４】
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。【００１５】
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。【００１６】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
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。【００１８】
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。【００１９】
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。【００２０】
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。【００２１】
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。
【発明の効果】
【００２２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
（Δλ２−Δλ１×Ｋ２／Ｋ１）×Ａ          （１）
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
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。
【符号の説明】
【００８５】
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
【図１】
2017150476.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
2017150476.tif 000014
2017150476.tif 000015
2017150476.tif 000016
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