(57)【要約】【課題】過酷な環境下で広帯域の音響振動を測定する。【解決手段】光ファイバ裸線（１ｎ）の外周面に金属膜（１ｍ）を形成し、その金属膜（１ｍ）の外周面に、珪素を主成分とするシリカミクロ多孔体膜（１ｓ）を形成した光ファイバ心線ループ（１）を、セラミック板（５）に、シリカミクロ多孔体（６）により固定する。【効果】光ファイバ心線ループ（１）の振動により音響振動を検出するため、高温，腐食性雰囲気，液中，放射線被曝などの過酷な環境下でも使用できる。数Ｈｚから数ＭＨｚまでの音響振動を検出でき、広帯域の音響振動を好適に測定できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア（１ｒ）およびクラッド（１ｄ）から成る光ファイバ裸線（１ｎ）の外周面に金属膜（１ｍ）を形成し前記金属膜（１ｍ）の外周面に珪素を主成分とするシリカミクロ多孔体膜（１ｓ）を形成した光ファイバ心線（１ａ）のループ（１）からなることを特徴とする光ファイバ振動センサ（１００）。
【請求項２】
請求項１に記載の光ファイバ振動センサ（１００）において、前記ループ（１）を、珪素を主成分とするシリカミクロ多孔体（６）により、被固定部（５）に固定したことを特徴とする光ファイバ振動センサ（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ振動センサに関し、更に詳しくは、過酷な環境下での使用に耐えることが出来ると共に、広帯域の音響振動を測定でき、さらに遠隔接続に好適な光ファイバ振動センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、音響振動を測定して異常を監視する装置が種々提案されている（例えば、特許文献１，２，３参照。）
【特許文献１】特開２００５−０１０９０８号公報
【特許文献２】特開２００４−３３４３６３号公報
【特許文献３】特開２００４−１９１１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来装置では、マイクロフォンや圧電素子により音響振動を検出している。
しかし、従来のマイクロフォン（例えばコンデンサマイク）や圧電素子では、高温，腐食性雰囲気，液中，放射線被曝などの過酷な環境下での使用に耐えられない問題点がある。また、検出できる周波数帯域が限られる問題点がある。さらに、測定装置まで電気配線で接続されるため電気雑音の影響を受けやすく、長距離接続が難かしい問題点がある。
そこで、本発明の目的は、過酷な環境下での使用に耐えることが出来ると共に、広帯域の音響振動を測定でき、さらに遠隔接続（例えば５０ｋｍ）に好適な光ファイバ振動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】
【０００４】
第１の観点では、本発明は、コア（１ｒ）およびクラッド（１ｄ）から成る光ファイバ裸線（１ｎ）の外周面に金属膜（１ｍ）を形成し前記金属膜（１ｍ）の外周面に珪素を主成分とするシリカミクロ多孔体膜（１ｓ）を形成した光ファイバ心線（１ａ）のループ（１）からなることを特徴とする光ファイバ振動センサ（１００）を提供する。
上記第１の観点による光ファイバ振動センサ（１００）では、光ファイバ心線（１ａ）のループ（１）により音響振動を検出するため、従来のマイクロフィンや圧電素子などに比べて高温，腐食性雰囲気，液中，放射線被曝などの過酷な環境下でも使用できる。また、数Ｈｚから数ＭＨｚまでの音響振動を検出でき、従来のマイクロフィンや圧電素子などに比べて広帯域の音響振動を好適に測定できる。さらに、測定装置まで光ファイバで接続されるため電気雑音の影響を受けず、遠隔接続が容易になる。
そして、光ファイバ心線（１ａ）の金属膜（１ｍ）が耐熱性を有すると共に、珪素を主成分とするシリカミクロ多孔体膜（１ｓ）が光ファイバ（１ｎ）自身と同様の高い耐熱性を有するため、優れた耐熱性が得られる。また、優れた引張強度が得られた。この理由は、金属膜（１ｍ）がシリカミクロ多孔体膜（１ｓ）により光ファイバ裸線（１ｎ）に押圧される結果、金属膜（１ｍ）と光ファイバ裸線（１ｎ）の密着度が上がったためと推定される。
なお、金属膜（１ｍ）には、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、クロム、ビスマス、トリウム等またはその合金を用いることが出来る。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による光ファイバ振動センサ（１００）において、前記ループ（１）を、珪素を主成分とするシリカミクロ多孔体（６）により、被固定部（５）に固定したことを特徴とする光ファイバ振動センサ（１００）を提供する。
上記第２の観点による光ファイバ振動センサ（１００）では、光ファイバ心線（１ａ）の最外周層と同質のシリカミクロ多孔体（６）を用いて光ファイバ心線（１ａ）を被固定部（５）に固定するため、温度変化による膨張・収縮の材料差で光ファイバ心線（１ａ）がダメージを受けることを防止できる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の光ファイバ振動センサによれば、従来のマイクロフィンや圧電素子などに比べて高温，腐食性雰囲気，液中，放射線被曝などの過酷な環境下でも使用できる。また、従来のマイクロフィンや圧電素子などに比べて広帯域の音響振動を好適に測定できる。さらに、測定装置まで光ファイバで接続されるため電気雑音の影響を受けず、遠隔接続が容易になる。そして、シリカミクロ多孔体膜（１ｓ）が光ファイバ（１ｎ）自身と同様の高い耐熱性を有するため、優れた耐熱性が得られる。また、優れた引張強度が得られる。また、優れた引張強度が得られる結果、ループ径を小さくでき、感度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【０００８】
図１は、実施例１に係る光ファイバ振動センサ１００の構成を示す斜視図である。
この光ファイバ振動センサ１００は、光ファイバ心線ループ１と、光ファイバ心線ループ１のループの第１端に外部から光を導入するための光ファイバライン２と、光ファイバ心線ループ１のループの第２端から外部に光を導出するための光ファイバライン３と、光ファイバライン２，３に取り付けられた光コネクタ４，４と、光ファイバ心線ループ１を保持するためのセラミック板５と、光ファイバ心線ループ１をセラミック板５に固定するシリカミクロ多孔体６とを具備している。
【０００９】
光ファイバ心線ループ１は、図２に示す光ファイバ心線１ａの１ターンまたは複数ターンのループである。
【００１０】
図２は、光ファイバ心線１ａの断面図である。
光ファイバ心線１ａは、コア１ｒおよびクラッド１ｄから成る石英またはガラス製の光ファイバ裸線１ｎの外周面に、金，銀，白金，パラジウム，ロジウム，クロム，ビスマス，トリウム等またはその合金の金属膜１ｍを形成し、その金属膜１ｍの外周面に、二酸化珪素を主成分とするシリカミクロ多孔体膜１ｓを形成した構成である。
【００１１】
数値例を示すと、コア１ｒの直径は１０μｍ、クラッド１ｄの直径は１２５μｍである。
金属膜１ｍは、厚さ２０μｍ以下である。金属膜１ｍの組成中の５０％以上が金属成分である。
シリカミクロ多孔体膜１ｓは、厚さ約５００ｎｍ（＝０.５μｍ）であり、外周面に孔径２ｎｍ以下のミクロ孔を多数有している。
【００１２】
なお、シリカミクロ多孔体膜１ｓを厚くすると、曲げたときにシリカミクロ多孔体膜１ｓにクラックが発生することがあるので、シリカミクロ多孔体膜１ｓの厚さを１μｍ以下とし、曲げたときにシリカミクロ多孔体膜１ｓにクラックが発生することを防止するのが好ましい。
【００１３】
図３は、光ファイバ裸線１ａの製造過程を示す説明図である。
加熱炉Ｒのプリフォーム１０から引き出した光ファイバ裸線１ｎの外周に、有機金属塗布部ＯＣで有機金属液または有機金属ペーストを塗布し、焼付け部ＯＲで焼き付けて、金属膜１ｍを形成する。
【００１４】
有機金属液または有機金属ペーストは、金液，液状またはペースト状の上絵付用貴金属組成物，金レジネートペースト，Ａｇメタロオーガニックペースト，パラジウム含有有機組成物ペースト等である。
【００１５】
金液は、例えば日本金液株式会社（愛知県春日井市）から上絵付用金液として市販されている。
また、液状またはペースト状の上絵付用貴金属組成物は、例えば特公平７−６０６７号公報に記載されている。
また、金レジネートペーストは、例えば特許第３２０３６７２号公報に記載されている。
また、Ａｇメタロオーガニックペーストは、例えば特開平１０−２０４２９７号公報に記載されている。
また、パラジウム含有有機組成物ペーストは、例えば特許第３２３２０５７号公報に記載されている。
【００１６】
一つの具体例を挙げると、有機金属塗布部ＯＣで株式会社日本金液製の金液ＨＹ−１９９１（商品名）を塗布し、焼付け部ＯＲで１５０℃で５分間乾燥させると共に６００℃で５分間焼成することにより、０.１μｍ厚の金合金薄膜３（金９０％以上で、ロジウム，クロム，ビスマス，トリウム等を含む）を形成する。
【００１７】
次に、シリカミクロ多孔体溶液塗布部ＳＣでシリカミクロ多孔体溶液を塗布し、焼付け部ＳＲで焼き付けて、シリカミクロ多孔体膜１ｓを形成する。
【００１８】
図４は、ゾル−ゲル法によるシリカミクロ多孔体溶液の合成処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、シリコンアルコキシドと加水分解反応を促進する活性アルコールとアルコールと水の混合液を調製する。
なお、シリコンアルコキシドは、例えばＴＭＯＳ（テトラメトキシシラン）やＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）等である。
また、加水分解反応を促進する活性アルコールは、例えばヒドロキシアセトン、１−ペンテン−３−オール、アセトンシアノヒドリン等である。
また、アルコールは、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等である。
【００１９】
ステップＳ２では、混合液を攪拌する。
ステップＳ３では、混合液に塩触媒を添加する。
ステップＳ４では、混合液を攪拌する。
以上により、シリカミクロ多孔体溶液を合成できる。
なお、上記シリカミクロ多孔体溶液の合成方法は、「化学工学会  第３４回秋季大会、２００１」で発表されている。また、特開２００４−２９２１９０号公報に記載されている。
【００２０】
光ファイバ心線ループ１をセラミック板５に固定する際は、光ファイバ心線ループ１をセラミック板５に載置し、シリカミクロ多孔体溶液を塗布し、加熱し、シリカミクロ多孔体６に硬化させればよい。
【００２１】
実施例１に係る光ファイバ振動センサ１００によれば、光ファイバ心線ループ１の振動により音響振動を検出するため、従来のマイクロフィンや圧電素子などに比べて高温，腐食性雰囲気，液中，放射線被曝などの過酷な環境下でも使用できる。また、数Ｈｚから数ＭＨｚまでの音響振動を検出でき、従来のマイクロフィンや圧電素子などに比べて広帯域の音響振動を好適に測定できる。さらに、測定装置まで光ファイバで接続されるため電気雑音の影響を受けず、遠隔接続が容易になる。そして、光ファイバ心線１ａの金属膜１ｍが耐熱性を有すると共に、シリカミクロ多孔体膜１ｓが光ファイバ裸線１ｎ自身と同様の高い耐熱性を有するため、優れた耐熱性が得られる。また、金属膜１ｍがシリカミクロ多孔体膜１ｓにより光ファイバ裸線１ｎに押圧される結果、金属膜１ｍと光ファイバ裸線１ｎの密着度が上がり、優れた引張強度が得られる。また、優れた引張強度が得られる結果、ループ径を小さくでき、感度を向上できる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の光ファイバ振動センサは、火山活動やＬＰＧタンクや原子力発電所の異常検出などに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１に係る光ファイバ振動センサを示す斜視図である。
【図２】光ファイバ心線を示す断面図である。
【図３】光ファイバ心線の製造方法を示す概念図である。
【図４】シリカミクロ多孔体溶液の合成処理を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２４】
１                    光ファイバ心線ループ
１ａ                  光ファイバ心線
１ｍ                  金属層
１ｓ                  シリカミクロ多孔体膜
２，３                光ファイバライン
５                    セラミック板
６                    シリカミクロ多孔体
１００                光ファイバ振動センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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