(57)【要約】  本発明に係る歪みセンサは、２つの係止部と、２つの係止部の間に設けられる保持部材とを備える。２つの係止部は、所定の間隔をおいて光ファイバに設けられる。保持部材は、光ファイバに対して２つの係止部が離れる方向に付勢力を付与する弾性部を備えるとともに光ファイバを保持する。また、保持部材は、光ファイバが計測対象物に固定された後、光ファイバから離脱される。この歪みセンサでは、光ファイバを保持した状態の保持部材が計測対象物に設置され、保持部材の弾性部により光ファイバに張力が付与された状態で光ファイバが計測対象物に固定される。
2016186054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを利用した歪みセンサであって、
前記光ファイバに所定の間隔をおいて設けられた２つの係止部と、
前記２つの係止部の間に設けられ、前記光ファイバに対して前記２つの係止部が離れる方向に付勢力を付与する弾性部を備えるとともに前記光ファイバを保持し、前記光ファイバが計測対象物に固定された後、前記光ファイバから離脱される保持部材と、
を備える歪みセンサ。
【請求項２】
前記保持部材は、前記光ファイバに前記付勢力を付与した状態で前記光ファイバを保持する請求項１に記載の歪センサ。
【請求項３】
前記保持部材は、前記光ファイバが計測対象物に固定される際に前記付勢力を生成する請求項１に記載の歪センサ。
【請求項４】
前記弾性部が、リングばねにより構成される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の歪みセンサ。
【請求項５】
前記光ファイバは、前記２つの係止部の間にＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）部を備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の歪みセンサ。
【請求項６】
前記保持部材は、互いに異なる方向に向けて配置された光ファイバを保持する、複数の前記弾性部を備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の歪みセンサ。
【請求項７】
前記保持部材は、前記光ファイバが計測対象物に固定されるときに当該計測対象物と対向する面に溝部を備え、前記光ファイバは、当該溝部内に配置される請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の歪みセンサ。
【請求項８】
前記係止部における計測対象物との接触面及び前記保持部材における計測対象物との接触面が同一面内に配置される請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の歪みセンサ。
【請求項９】
光ファイバからなる歪みセンサの取付治具であって、
前記光ファイバに対して、前記光ファイバに所定の間隔をおいて設けられた２つの係止部が離れる方向に付勢力を付与する弾性部と、
前記光ファイバが計測対象物に固定されるときに当該計測対象物と対向する面に設けられ、前記光ファイバが収容される溝部と
を備える歪みセンサの取付治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪みセンサ及び歪みセンサの取付治具に関し、特に、光ファイバを備え光学的に計測対象物の歪みを検知する歪みセンサ及び歪みセンサの取付治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバを備える歪みセンサが使用されている。この種の歪みセンサは、光ファイバの変形に応じて光ファイバ中を伝送される光の反射状態の変化や散乱状態の変化に基づいて歪み量を取得する。【０００３】
例えば、特許文献１は、従来技術として、ＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）部を備える光ファイバを、ＦＢＧ部が接着剤で覆われる状態で計測対象物に固定する構成や、張力（プリテンション）を付与した光ファイバを、計測対象物に対してＦＢＧ部を挟む２箇所で接着固定する構成を開示している。また、特許文献１は、歪み計測の高精度化を目的として、屈曲自在な弾性体を備え、当該弾性体に光ファイバをプリテンションが加わった状態で固定した歪みセンサを開示している。この歪みセンサでは、弾性体が計測対象物に固定され、計測対象物の歪みに応じた弾性体の変形により光ファイバが変形する。【０００４】
また、特許文献２は、光ファイバをリング体の直径方向に配置して固定した歪みセンサを開示している。この歪みセンサでは、リング体の径方向の変形により光ファイバが変形する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０９１１５１号公報
【特許文献２】特開２００９−１６２６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１が従来技術として開示するような、光ファイバを計測対象物に固定する構成では、光ファイバに適切なプリテンションを付与していなければ、光ファイバに沿う圧縮方向の歪みが発生した場合、光ファイバに座屈（マイクロベンド）が発生してしまう。光ファイバに座屈が発生すると、光ファイバ中を伝搬される光に損失が発生してしまうため、歪みの正確な計測が困難になる。【０００７】
このような問題は、特許文献１が開示するように、張力を付与した状態の光ファイバを計測対象物に固定することで回避可能である。しかしながら、張力を付与した状態の光ファイバを計測対象物に直接固定するには、光ファイバの一端を固定した状態で光ファイバの他端に錘等を取り付けて光ファイバに張力を加え、その状態で光ファイバを固定するという煩雑な作業が必要になる。また、計測対象面が水平面でない場合には、光ファイバ固定作業の難易度が高くなる。【０００８】
これに対し、特許文献１、２が開示する技術では、光ファイバは弾性体やリング体（以下、ゲージキャリアという。）に固定されているため、適切な張力を付与した状態で光ファイバをゲージキャリアに固定することができる。したがって、ゲージキャリアを計測対象物に固定することで圧縮方向の歪みを正確に計測することができる。【０００９】
しかしながら、このような構成では、計測対象物にゲージキャリアを設置するスペースを確保することが必須になる。例えば、計測対象物が、建造物、航空機、船舶、鉄道等の移動体のように比較的大きい場合、ゲージキャリアを設置するスペースを確保することは容易である。一方、計測対象物が移動体を構成する部品等のように比較的小さい場合や、計測対象物の表面が曲面等で構成されている場合、ゲージキャリアを設置するスペースを確保することが困難な場合もある。【００１０】
また、近年、移動体では、計測対象物が、金属に比べて大きく変形することができるカーボン等の材質で構成されている場合もある。この場合、上述のゲージキャリアの材質が、例えば、金属であると、歪みセンサにより正確な計測ができる範囲は、ゲージキャリアが追従可能な変形の範囲に限られる。すなわち、計測対象物がゲージキャリアの変形限度を超えて変形可能な場合、ゲージキャリアを備える歪みセンサでは計測対象物に発生する歪みを正確に計測することができない。【００１１】
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、従来に比べて設置に必要なスペースが小さく、従来に比べて容易に設置でき、かつ、計測可能な歪み量の範囲を従来に比べて広げることができる歪みセンサ及び歪みセンサの取付治具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】
【００１２】
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、光ファイバを利用した歪みセンサを前提としている。そして、本発明に係る歪みセンサは、２つの係止部と、２つの係止部の間に設けられる保持部材とを備える。２つの係止部は、所定の間隔をおいて光ファイバに設けられる。保持部材は、光ファイバに対して２つの係止部が離れる方向に付勢力を付与する弾性部を備えるとともに光ファイバを保持する。また、保持部材は、光ファイバが計測対象物に固定された後、光ファイバから離脱される。【００１３】
本発明の歪みセンサでは、光ファイバを保持した状態の保持部材が計測対象物に設置される。そして、保持部材の弾性部により２つの係止部に対して付勢力を付与した状態、すなわち、光ファイバに張力（プリテンション）を付与した状態で光ファイバが計測対象物に固定される。その後、光ファイバから保持部材が離脱される。その結果、計測対象物には、光ファイバが張力を付与された状態で固定される。したがって、計測対象物への設置が極めて容易である。また、計測対象物には、ゲージキャリアを設置するためのスペースが不要であり、従来に比べて、歪みセンサの設置に必要なスペースを小さくすることができる。そのため、移動体の部品等、比較的小さな計測対象物の歪みを計測することができる。さらに、計測可能な歪み量の範囲がゲージキャリアの変形限度に制限されることもない。加えて、光ファイバは張力が付与された状態で設置されるため、圧縮方向の歪みも正確に計測することができる。【００１４】
この歪みセンサにおいて、保持部材は、光ファイバに付勢力を付与した状態で光ファイバを保持する構成を採用することができる。あるいは、保持部材は、光ファイバに付勢力を付与しない状態で光ファイバを保持しておき、光ファイバが計測対象物に固定される際に付勢力を生成する構成を採用することもできる。【００１５】
また、以上の歪みセンサにおいて、弾性部はリングばねにより構成することができる。また、光ファイバは、２つの係止部の間にＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）部を備える構成を採用することもできる。さらに、保持部材が、互いに異なる方向に向けて配置された光ファイバを保持する、複数の弾性部を備える構成を採用することもできる。【００１６】
さらに、以上の歪みセンサにおいて、保持部材は、光ファイバが計測対象物に固定されるときに当該計測対象物と対向する面に溝部を備え、光ファイバが当該溝部内に配置される構成を採用することもできる。また、係止部における計測対象物との接触面及び保持部材における計測対象物との接触面が同一面内に配置される構成を採用することもできる。【００１７】
一方、他の観点では、本発明は、光ファイバからなる歪みセンサの取付治具を提供することもできる。すなわち、本発明に係る歪みセンサの取付治具は、弾性部及び溝部を備える。弾性部は、光ファイバに対して、光ファイバに所定の間隔をおいて設けられた２つの係止部が離れる方向に付勢力を付与する。溝部は、光ファイバが計測対象物に固定されるときに当該計測対象物と対向する面に設けられ、光ファイバが収容される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、歪みセンサの設置に必要なスペースを従来に比べて小さくすることができるとともに、歪みセンサを従来に比べて容易に設置することができる。また、計測可能な歪み量の範囲を従来に比べて広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）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概略構成図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）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概略断面図である。
【図３】図３（ａ）から図３（ｆ）は、本発明の一実施形態における歪みセンサの組立手順を示す図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本発明の一実施形態における歪みセンサの取付態様の一例を示す図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の一実施形態における歪みセンサの取付態様の一例を示す図である。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本発明の一実施形態における他の歪みセンサの一例を示す概略構成図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態における他の歪みセンサの一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。以下では、単軸の歪みセンサ（歪みゲージ）として本発明を具体化する。
【００２１】
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本実施形態における歪みセンサ１の全体構成の一例を示す概略構成図である。図１（ａ）は計測対象物の表面に固定される側の面（以下、当接面という。）を示す図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す面の反対側の面（以下、非当接面という。）を示す図である。また、図２（ａ）及び図２（ｂ）は、それぞれ、図１（ａ）に示すＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線に沿う概略断面図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）では、図中の下方側が当接面に対応し、図中の上方側が非当接面に対応する。なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）は模式図であり、各部の寸法を厳密に表現したものではない。
【００２２】
図１（ａ）、図１（ｂ）、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、歪みセンサ１は、光ファイバ１０及び保持部材２０を備える。光ファイバ１０には所定の間隔をおいて２つの係止部１１、１２が設けられており、係止部１１と係止部１２との間に保持部材２０が配置されている。なお、後述のように、歪みの計測は、計測対象物に光ファイバ１０のみが固定された状態で実施される。すなわち、歪みセンサ１の構成要素として保持部材２０が含まれているが、保持部材２０は、光ファイバ１０を計測対象物に固定した後に、光ファイバ１０から離脱される。
【００２３】
保持部材２０は、弾性部２１及び固定部２２を備える。弾性部２１は、光ファイバ１０に対して２つの係止部１１、１２が離れる方向に付勢力を付与する。本実施形態では、弾性部２１は光ファイバ１０を含む面内で弾性力を生成するリングばねにより構成されている。ここでは、光ファイバ１０は、弾性部２１であるリングばねの直径方向に配置されている。特に限定されないが、本実施形態では、弾性部２１であるリングばねの外径は５ｍｍ程度である。
【００２４】
固定部２２は、光ファイバ１０を計測対象物に固定する際に、歪みセンサ１を計測対象物に一時的に固定するために使用される。本実施形態では、固定部２２は、弾性部２１であるリングばねにおいて、互いに対向する位置で、光ファイバ１０の配置方向と垂直な方向に、光ファイバ１０を含む面内でリングばねから外方に向けて延出された板状部材により構成されている。計測対象物への固定部２２の固定方法は、光ファイバ１０の固定後に計測対象物から保持部材２０を離脱可能であれば、公知の任意の手法を使用することができる。ここでは、固定部２２の当接面側に両面テープ２３が設けられており、当該両面テープ２３の接着力により、固定部２２が計測対象物に一時的に固定される。
【００２５】
本実施形態では、弾性部２１及び固定部２２を備える保持部材２０は、樹脂材料等により一体の部材として構成されている。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、保持部材２０は、光ファイバ１０の直径よりも大きな厚みを有する板状材により構成されている。弾性部２１の当接面には溝部２４が設けられており、光ファイバ１０は、保持部材２０の当接面側に突出することがない状態で溝部２４に収容される。
【００２６】
本実施形態では、光ファイバ１０は、光を伝搬するコア、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が中心から順に配置された構造を有する。また、本実施形態では、光ファイバ１０の一端は終端面１３が設けられている。終端面１３は、終端面１３での反射光が光ファイバ１０内を逆進することがないように端末処理がなされている。ここでは、終端面１３での反射光がコアとクラッドとの境界面に対して臨界角以上で入射し、コアの外部へ放出されるように、終端面１３は、光ファイバ１０の軸心に対する傾斜角８度の面で構成されている。また、光ファイバ１０の他端側では、保持部材２０から所定距離以上離れた部分が、コア及びクラッドを保護する外皮樹脂１４により被覆されている。
【００２７】
また、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、弾性部２１であるリングばねの内側に配置される光ファイバ１０（係止部１１と係止部１２との間の光ファイバ１０）のコアには特定のブラッグ波長を有するＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）部２５が配置されている。図中では、便宜上、ＦＢＧ部２５を黒塗りにより表現している。
【００２８】
公知のように、ＦＢＧ部はブラッグ波長により規定される波長の光を反射する。ＦＢＧ部は光ファイバのコアに所定の間隔で配置された複数の回折格子により構成され、ブラッグ波長は光ファイバの屈折率と回折格子の配置間隔との積に比例する。したがって、歪みによりＦＢＧ部が引っ張られＦＢＧ部を構成する回折格子の間隔が拡がると、ＦＢＧ部により反射される光の波長は大きくなる。また、歪みによりＦＢＧ部が圧縮されＦＢＧ部を構成する回折格子の間隔が狭まると、ＦＢＧ部により反射される光の波長は小さくなる。
【００２９】
一方、係止部１１、１２は、光ファイバ１０に設けられた突出部により構成される。特に限定されないが、ここでは、係止部１１、１２は、紫外線硬化型樹脂により構成されている。なお、図２（ｂ）に示すように、本実施形態では、係止部１１、１２における計測対象物との接触面と、保持部材２０における計測対象物との接触面とが同一面内に配置されている。
【００３０】
また、光ファイバ１０は、計測対象物に設置されるまでの間に、保持部材２０から離脱することがないように接着剤２７により溝部２４（保持部材２０）に固定されている。なお、光ファイバ１０が計測対象物に固定された後、光ファイバ１０から保持部材２０が離脱できるように、保持部材２０と光ファイバ１０との固定に使用される接着剤２７の接着力は、光ファイバ１０と計測対象物との固定に使用される接着剤の接着力に比べて小さくなっている。
【００３１】
続いて、歪みセンサ１の組立手順について説明する。図３（ａ）〜図３（ｆ）は、本実施形態における歪みセンサ１の組立手順を示す図である。まず、光ファイバ１０に係止部１１、１２が形成される。係止部１１、１２が形成される際、光ファイバ１０は、図３（ａ）に示すように、水平面を備える基板３０上に、係止部１１の形成位置と係止部１２の形成位置との間が水平面に接する状態で配置される。なお、ＦＢＧ部２５は、係止部１１の形成位置と係止部１２の形成位置との間に配置される。
【００３２】
次いで、図３（ｂ）に示すように、係止部１１、１２の形成材料である紫外線硬化型樹脂が係止部１１、１２の形成位置に配置される。このとき、係止部１１と係止部１２との間の距離が予め指定された距離Ｌとなるように紫外線硬化型樹脂が配置される。このような配置は、例えば、係止部１１と係止部１２との間にスペーサ等を配置する等により紫外線硬化型樹脂の位置を規制することで実現可能である。当該スペーサ等は、紫外線硬化型樹脂の硬化後に係止部１１と係止部１２との間から取り除かれる。なお、図３（ｃ）に示すように、弾性部２１であるリングばねの無負荷時の外径Ｒは、係止部１１と係止部１２との間の距離Ｌに比べてわずかに大きい。
【００３３】
保持部材２０を係止部１１と係止部１２との間に配置する場合、図３（ｄ）に実線の矢印で示すように、弾性部２１であるリングばねが光ファイバ１０の配置方向に沿って圧縮方向に弾性変形される。これにより、光ファイバ１０の配置方向に沿う方向のリングばねの外径は、距離Ｌよりも小さい距離Ｒ１になる。特に限定されないが、本実施形態の保持部材２０の構成では、このような弾性変形は、図３（ｄ）に破線の矢印で示すように、リングばねを光ファイバ１０の配置方向に対して垂直な方向に沿って広げることで実現可能である。この例では、弾性部２１であるリングばねの内側面を構成する固定部２２の基端部分に、固定部２２側に進入する凹部２８が設けられている。そして、この凹部２８に、例えば、棒状の部材を当接させた状態で固定部２２側に向かう力を付与することで上述の弾性変形が実現される。
【００３４】
以上のようにリングばねを弾性変形させた状態で、図３（ｅ）に示すように、リングばねは、基板３０上で、係止部１１と係止部１２との間に挿入され、光ファイバ１０が溝部２４に収容される（図２（ａ）及び図２（ｂ）参照）。その後、リングばねの弾性変形を解放すると、図３（ｆ）に示すように、ファイバ１０の配置方向に沿う方向のリングばねの外径が距離Ｒに復帰するため、リングばねの外壁が係止部１１及び係止部１２に当接するとともに、光ファイバ１０に対して２つの係止部１１、１２が離れる方向に付勢力が付与される。すなわち、光ファイバ１０は、張力（プリテンション）が付与された状態で保持部材２０に保持される。なお、光ファイバ１０に付与される付勢力の大きさは、係止部１１と係止部１２との間の距離、弾性部２１であるリングばねの外径との差の大きさ、及びリングばねの弾性係数により決定される。
【００３５】
以上のようにして組み立てられた光ファイバ１０及び保持部材２０は、基板３０から離脱される。そして、上述のように、比較的接着力が弱い接着剤２７により、光ファイバ１０が保持部材２０に固定される。なお、以上の組立手順によれば、係止部１１、１２における計測対象物との接触面と、保持部材２０における計測対象物との接触面とを同一面内に配置することができる（図２（ｂ）参照）。
【００３６】
以下、計測対象物への光ファイバ１０の取付手順について説明する。計測対象物への光ファイバ１０の固定には、公知の任意の手法を採用することができる。本実施形態では、紫外線硬化型接着剤により光ファイバ１０を計測対象物に固定する。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本発明の一実施形態における歪みセンサ１の取付態様の一例を示す図である。
【００３７】
計測対象物４０へ光ファイバ１０を固定する場合、図４（ａ）に示すように、まず、固定部２２の当接面に設けられた上述の両面テープ２３により、歪みセンサ１が計測対象物４０に一時的に固定される。当該状態で、図４（ａ）に示すように、係止部１１を被覆する接着剤５０及び係止部１２を被覆する接着剤５０が塗布される。接着剤５０の硬化が完了すると、保持部材２０が光ファイバ１０から離脱される。上述のように、保持部材２０と光ファイバ１０との固定に使用される接着剤２７の接着力は、光ファイバ１０と計測対象物４０との固定に使用される接着剤５０の接着力に比べて小さい。そのため、保持部材２０を計測対象物４０から離脱させる動作をすることで、保持部材２０は光ファイバ１０から離脱される。
【００３８】
保持部材２０の離脱後は、図４（ｂ）に示すように、光ファイバ１０が計測対象物４０に対して２点で固定されることになる。このような取付態様は、例えば、ＦＢＧ部２５の長さが比較的長く（例えば、係止部１１と係止部１２との間の大部分を占める長さ）、比較的広い領域の歪みの検出を目的とする場合に特に好適である。
【００３９】
また、図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の一実施形態における歪みセンサ１の他の取付態様を示す図である。この例では、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す例と同様に、まず、固定部２２の当接面に設けられた両面テープ２３により、歪みセンサ１が計測対象物４０に一時的に固定される。当該状態で、図５（ａ）に示すように、ＦＢＧ部２５を被覆する状態で接着剤５０が塗布される。接着剤５０の硬化が完了すると、保持部材２０が光ファイバ１０から離脱される。
【００４０】
保持部材２０の離脱後は、図５（ｂ）に示すように、光ファイバ１０が計測対象物４０に対して１点で固定されることになる。このような取付態様は、例えば、ＦＢＧ部２５の長さが比較的短い（例えば、係止部１１と係止部１２との間の極一部を占める長さ）、比較的狭い領域の歪みの検出を目的とする場合に特に好適である。
【００４１】
なお、以上では、保持部材２０は、光ファイバ１０に付勢力を付与した状態で光ファイバ１０を保持する構成について説明した。しかしながら、保持部材２０は、光ファイバ１０に付勢力を付与しない状態で光ファイバ１０を保持してもよい。この場合、光ファイバ１０が計測対象物に固定される際に保持部材２０の弾性部２１が付勢力を生成する構成とすることで、同様の作用効果を得ることができる。このような構成は、弾性部２１であるリングばねの無負荷時の外径を、係止部１１と係止部１２との間の距離に比べてわずかに小さくする、あるいは、リングばねの無負荷時の外径と、係止部１１と係止部１２との間の距離を等しくすることで実現可能である。
【００４２】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、保持部材２０が光ファイバ１０に付勢力を付与しない状態で光ファイバ１０を保持している場合の、歪みセンサ１の取付方法を示す図である。この場合、図６（ａ）に実線の矢印で示すように、保持部材２０を計測対象物４０に一時的に固定する際に、弾性部２１であるリングばねが光ファイバ１０の配置方向に沿って拡張方向に弾性変形される。これにより、光ファイバ１０の配置方向に沿う方向のリングばねの外径は大きくなる。特に限定されないが、このような弾性変形は、図６（ａ）に破線の矢印で示すように、リングばねを光ファイバ１０の配置方向に対して垂直な方向に沿って狭めることで実現可能である。
【００４３】
計測対象物４０へ光ファイバ１０を固定する場合、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）に示す弾性変形が維持された状態で固定部２２の当接面に設けられた上述の両面テープ２３により、保持部材２０が計測対象物４０に一時的に固定される。例えば、両側の固定部２２の非当接面側に凹部を設け、当該凹部間の距離を、無負荷時の凹部間の距離よりも狭い距離に維持する規制具を凹部に挿入することで、上述の弾性変形の状態を維持することができる。
【００４４】
当該状態で、図６（ｂ）に示すように、係止部１１を被覆する接着剤５０及び係止部１２を被覆する接着剤５０が塗布される。接着剤５０の硬化が完了すると、保持部材２０が光ファイバ１０から離脱される。この場合であっても、光ファイバ１０は、張力が付与された状態で計測対象物に固定されることになる。
【００４５】
以上説明したように、歪みセンサ１では、光ファイバ１０を保持した状態の保持部材２０が計測対象物に設置される。そして、保持部材２０の弾性部２１により係止部１１及び係止部１２に対して付勢力を付与した状態、すなわち、光ファイバ１０に張力（プリテンション）を付与した状態で光ファイバ１０が計測対象物に固定される。その後、光ファイバ１０から保持部材２０が離脱される結果、計測対象物には、光ファイバが張力を付与された状態で固定される。したがって、計測対象物への設置が極めて容易である。
【００４６】
また、計測対象物には、従来技術のような、ゲージキャリアを設置するためのスペースは不要であり、従来に比べて、歪みセンサの設置に必要なスペースを小さくすることができる。そのため、移動体の部品等、比較的小さな計測対象物の歪みを計測することができる。さらに、計測可能な歪み量の範囲がゲージキャリアの変形限度に制限されることもない。加えて、光ファイバ１０は張力が付与された状態で設置されるため、圧縮方向の歪みも正確に計測することができる。
【００４７】
なお、以上の構成により歪みを計測する場合、周囲温度の影響による光ファイバ１０の変形の影響を除去するために温度補正をすることが好ましい。温度補正は、公知の手法を採用することができる。すなわち、計測対象物と同一材質の試料上に配置した歪みセンサにより周囲温度に起因する波長シフト量を取得し、当該波長シフト量を使用して計測対象物に配置した歪みセンサの波長シフト量を補正すればよい。
【００４８】
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、本発明を単軸の歪みセンサに適用した事例について説明したが、歪み量と併せて歪みの方向を検知するロゼッタ歪みセンサに本発明を適用することも可能である。この場合、図７に示すように、保持部材７０が、互いに異なる方向に向けて配置された光ファイバ１０を保持する、複数の弾性部２１を備えればよい。図７の例では、正三角形状に配置された光ファイバ１０の各辺の中央部分にＦＢＧ部２５が配置されており、各ＦＢＧ部２５を挟んで設けられた２つの係止部１１、１２の間に弾性部２１が配置されている。この構成において、互いに異なる方向を向いたファイバ部分は、１本の光ファイバの方向を変えることで構成されてもよく、それぞれ独立した３本の光ファイバにより構成されてもよい。前者の場合、各ＦＢＧ部２５のブラッグ波長は互いに異なる波長に設定される。
【００４９】
また、上記実施形態では、特に好ましい形態としてＦＢＧ部２５における反射光の波長変動により歪みを検知する構成について説明したが、歪みの検知方法は、特に限定されない。センサのサイズが大きくなる可能性があるが、例えば、光ファイバの後方散乱光の変動を計測することで歪みを検知する等、分布型の歪み検知構成を採用することも可能である。
【００５０】
また、上記実施形態では、特に好ましい形態として弾性部２１を円形のリングばねにより構成したが、上述の付勢力を生成可能な構成であれば弾性部は任意の構造とすることができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、特に好ましい形態として光ファイバ１０と保持部材２０とを接着剤２７により固定したが、計測対象物への取付時に離脱されるカバーやテープ等を当接面に配置することで光ファイバ１０の意図しない離脱を防止してもよい。また、弾性部２１が生成する付勢力のみで保持部材２０が光ファイバ１０を保持する構成であってもよい。
【００５２】
さらに、上記実施形態では、特に好ましい形態として係止部１１、１２を紫外線硬化型樹脂により構成したが、別途加工等により形成した部材を光ファイバ１０に接着固定することで係止部１１、１２を構成してもよい。また、係止部１１、１２における計測対象物との接触面及び保持部材２０における計測対象物との接触面が同一面内に配置されることも必須ではない。
【００５３】
加えて、上記実施形態では、光ファイバ１０と保持部材２０とを備える歪みセンサ１として本発明を説明したが、保持部材２０のみが取付治具として使用されてもよい。すなわち、係止部１１、１２を備える光ファイバ１０と、取付治具である保持部材２０とが別体で用意され、計測対象物に光ファイバ１０を設置する際に、その場で図３（ｃ）から図３（ｆ）に示す手順により保持部材２０に光ファイバ１０を保持させる構成であってもよい。このような構成であっても、上述の歪みセンサ１が奏する効果と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明によれば、従来に比べて設置に必要なスペースが小さく、従来に比べて設置が容易であり、また、計測可能な歪み量の範囲を従来に比べて広げることができ、歪みセンサ及び歪みセンサの取付治具として有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１  歪みセンサ
１０  光ファイバ
１１、１２  係止部
１３  終端面
１４  外皮樹脂
２０、７０  保持部材
２１  弾性部
２２  固定部
２３  両面テープ
２４  溝部
２５  ＦＢＧ部
２７  接着剤
２８  凹部
３０  基板
４０  計測対象物
５０  接着剤
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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