(57)【要約】  本発明に係る歪みセンサ及び歪みセンサの設置方法では、第１のベース部材は、光ファイバの一方側を固定支持する。第２のベース部材は、光ファイバの他方側を固定支持する。連結用部材は、第１のベース部材及び前記第２のベース部材と別体の部材で構成され、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装着される。光ファイバは、第１のベース部材と第２のベース部材との間に連結用部材が装着された状態で張力が付与され、当該張力が付与された状態で第１のベース部材と第２のベース部材とのそれぞれに固定支持される。
2015098425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを備える歪みセンサであって、
前記光ファイバの一方側を固定支持する第１のベース部材と、
前記光ファイバの他方側を固定支持する第２のベース部材と、
前記第１のベース部材及び前記第２のベース部材と別体の部材で構成され、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離脱可能に装着される連結用部材と、
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前記連結用部材が装着された状態で張力が付与され、当該張力が付与された状態で前記第１のベース部材と前記第２のベース部材とのそれぞれに固定支持される前記光ファイバと、
を備える歪みセンサ。
【請求項２】
前記連結用部材は、前記第１のベース部材と前記第２のベース部材との間の間隔を予め指定された間隔に維持するスペーサ部を備える請求項１に記載の歪みセンサ。
【請求項３】
前記連結用部材は、前記光ファイバに付与された張力により、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挟持される請求項１又は請求項２に記載の歪みセンサ。
【請求項４】
前記光ファイバは、前記第１のベース部材の固定支持位置と前記第２のベース部材の固定支持位置との間にＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）部を備える請求項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】
前記第１のベース部材又は前記第２のベース部材は、前記光ファイバが巻き付けられる支持部材を備える、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】
歪みセンサの設置方法であって、
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の第１のベース部材及び第２のベース部材を計測対象物の表面に固定するステップと、
固定された前記歪みセンサから前記連結用部材を離脱することで、前記第１のベース部材と前記第２のベース部材とを分離するステップと、
を有する、歪みセンサの設置方法。
【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設置方法に関し、特に、光ファイバを備え光学的に計測対象の構造物の歪みを検知する歪みセンサ及び歪みセンサの設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築物、橋梁、トンネル等の建造物、航空機、船舶、鉄道等の移動体、地盤等の歪みや変位の検出に歪みセンサが広く使用されている。歪みセンサとして、抵抗体を備える構成が知られている。この種の歪みセンサは、変形による抵抗体の電気抵抗の変化に基づいて歪み量を取得する。計測対象領域が広範囲である場合のように多数の地点で歪みを計測する場合、多数の歪みセンサが計測対象物の表面に配置され、各センサの電気抵抗の変化が計測される。この場合、各歪みセンサには電気抵抗を計測するための配線が設けられ、当該配線を通じて電力を供給する必要があった。【０００３】
また、以上のような電気式の歪みセンサでは、微小な電気抵抗の変化を検知する必要があり、計測精度を確保するために電気ノイズ対策が要求される。また、抵抗体や配線、及びこれらの接続部が経時変化してしまうため寿命が短く、落雷等により破損してしまうというリスクもあった。【０００４】
そこで、近年、光ファイバを備える歪みセンサが使用されている（例えば、特許文献１、２等）。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。このような歪みセンサでは、センサへの電力供給が不要であり、計測結果が電気ノイズにより影響を受けることも少ない。また、経時変化が少なく、各センサに配線を設ける必要がないため落雷等により破損する可能性も低い。そのため、長期信頼性にも優れるという特徴を有している。加えて、光ファイバ自体がセンサ及び信号伝送線を兼ねるため信号の長距離伝送も可能であり、光ファイバの一端に接続された計測器により、数ｋｍにおよぶ計測対象物の歪みを計測することも可能である。【０００５】
例えば、後掲の特許文献１、２は、キャリア上に光ファイバを直線状に配置し、光ファイバの軸方向の歪み量を計測する歪みセンサ（歪みゲージ）を開示している。【０００６】
特許文献１は、光ファイバの軸方向に弾性を有する支持バーを備えるゲージキャリアにＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）部を備える光ファイバを搭載した歪みセンサを開示している。支持バーは、長手方向と垂直な方向に形成された溝部や空洞により構成される。【０００７】
同様に、特許文献２は、光ファイバの軸方向に伸縮性（弾性）を有するくびれ部を備えるゲージキャリアにＦＢＧ部を備える光ファイバを搭載した歪みセンサを開示している。くびれ部は、ゲージキャリアの他の部分に比べて肉薄になっており、このくびれ部に光ファイバのＦＢＧ部が配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２１２４６０号公報
【特許文献２】特開２００８−１３４１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１や特許文献２が開示する技術では、ゲージキャリアが光ファイバの軸方向に弾性を有するため、計測対象物の表面に発生する、光ファイバの軸方向における引張方向及び圧縮方向の歪みを、ＦＢＧ部に良好に伝えることができる。【００１０】
しかしながら、このような作用が得られる範囲は、支持バーやくびれ部が追従可能な歪みの範囲に限られる。すなわち、支持バーやくびれ部の変形限度（歪み許容量）を超えるような大きな歪みが発生した場合、ゲージキャリアの一部（支持バーやくびれ部）に応力が集中してしまい歪みをＦＢＧ部に正確に伝えることは困難になる。【００１１】
例えば、特許文献１や特許文献２が開示するようなゲージキャリアにおいて良好に伝えることができる歪みの許容量は２５００μstrain程度である。これに対し、光ファイバは石英ガラス等により構成されるため変形しやすく、歪みの許容量は２００００μstrain程度である。すなわち、ゲージキャリアにより、計測可能な歪みの範囲が制限されていることが理解できる。【００１２】
また、特許文献１や特許文献２が開示するような歪みセンサの構造では、計測対象物が肉薄の板状金属等であるような場合、計測対象物の歪みを正確に計測することができなくなる。これは、計測対象物に比べてゲージキャリアの方が剛性が高くなるためである。すなわち、特許文献１や特許文献２が開示するような従来の歪みセンサでは、歪みを正確に計測することができる計測対象物の構造にも自ずと制限が発生することになる。【００１３】
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、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、剛性の低い計測対象物であってもより正確に歪みを計測することができる歪みセンサ及び歪みセンサの設置方法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】
【００１４】
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、光ファイバを備える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、第１のベース部材、第２のベース部材及び連結用部材を備える。第１のベース部材は、光ファイバの一方側を固定支持する。第２のベース部材は、光ファイバの他方側を固定支持する。連結用部材は、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装着される。なお、連結用部材は、第１のベース部材及び前記第２のベース部材と別体の部材で構成される。光ファイバは、第１のベース部材と第２のベース部材との間に連結用部材が装着された状態で張力が付与され、当該張力が付与された状態で第１のベース部材と第２のベース部材とのそれぞれに固定支持される。【００１５】
本発明の歪みセンサによれば、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が独立し、他方のベース部材の影響を受けなくなる。そのため、例えば、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することができる。その結果、従来に比べて、計測可能な歪み量の範囲を広げることができる。また、ベース部材に阻害されることなく、計測対象物において発生した歪みを光ファイバに伝えることができるため、計測対象物の剛性がベース部材の剛性よりも小さい場合であっても、計測対象物に発生した歪みをより正確に計測することができる。【００１６】
この歪みセンサにおいて、連結用部材は、第１のベース部材と第２のベース部材との間の間隔を予め指定された間隔に維持するスペーサ部を備える構成を採用することができる。また、連結用部材は、光ファイバに付与された張力により、第１のベース部材と第２のベース部材との間に挟持される構成を採用することもできる。【００１７】
以上の歪みセンサにおいて、光ファイバが、第１のベース部材の固定支持位置と第２のベース部材の固定支持位置との間にＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）部を備える構成を採用することもできる。また、第１のベース部材又は第２のベース部材が、光ファイバが巻き付けられる支持部材を備える構成を採用することもできる。【００１８】
一方、他の観点では、本発明は歪みセンサの設置方法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設置方法では、まず、上述の歪みセンサの第１のベース部材及び第２のベース部材が計測対象物の表面に固定される。次いで、固定された歪みセンサから連結用部材が離脱され、第１のベース部材と第２のベース部材とが分離される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、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。また、剛性の低い計測対象物であっても歪みをより正確に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１（ａ）から図１（ｃ）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）から図２（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概略断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態における歪みセンサの取付状態の一例を示す概略構成図である。
【図４】図４（ａ）から図４（ｃ）は、本発明の一実施形態における歪みセンサの分離手順を示す図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態における歪みセンサの取付状態の一例を示す概略構成図である。
【図６】図６（ａ）から図６（ｃ）は、本発明の一実施形態における歪みセンサの他の例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、本実施形態における歪みセンサ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、露出面という。）を示す図である。図１（ｃ）は、側面図である。また、図２（ａ）〜図２（ｄ）は、それぞれ、図１（ａ）に示すＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線に沿う概略断面図である。図２（ａ）〜図２（ｄ）では、図中の下方側に当接面が配置され、図中の上方側に露出面が配置されている。なお、図２（ａ）〜図２（ｃ）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。また、図１（ａ）〜図１（ｃ）と図２（ａ）〜図２（ｄ）とでは、縮尺が異なっている。
【００２３】
図１（ａ）〜図１（ｃ）及び図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すように、歪みセンサ１は、ベース部材１１、１２、連結用部材２０及び光ファイバ３０を備える。ベース部材１１（第１のベース部材）は、光ファイバ３０の一方側を固定支持する。また、ベース部材１２（第２のベース部材）は、光ファイバ３０の他方側を固定支持する。歪みセンサ１において、光ファイバ３０は同一面内で一方向に向けて配置される。なお、特に限定されないが、本実施形態では、光ファイバ３０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、クラッドの周囲を取り囲み、コア及びクラッドを保護する外皮樹脂が中心から順に配置された構造を有する。
【００２４】
本実施形態ではベース部材１１、１２は同一の構造を有しており、ベース部材１１とベース部材１２とが所定の間隔をおいて線対称となる位置関係で配置されている。ベース部材１１、１２は、ベース部材１１、１２が互いに対向する側の端部から光ファイバ配置方向（以下、長手方向という。）の所定長さにわたって、長手方向に垂直な方向（以下、短手方向という。）の幅が狭くなっている。以下では、当該短手方向の幅が狭い部分を幅狭部といい、幅狭部に隣接する短手方向の幅が広い部分を幅広部という。以下、ベース部材１２の構造に基づいてベース部材１１、１２構造について説明する。
【００２５】
図１（ａ）〜図１（ｃ）及び図２（ｃ）、図２（ｄ）に示すように、本実施形態のベース部材１２は、光ファイバ３０の直径よりも大きい厚みを有する板状部材により構成される。ベース部材１２は、長手方向に沿って設けられた、凹部１３及び溝部１４を備える。凹部１３と溝部１４とは同一直線上に配置されている。凹部１３は、ベース部材１２の一端からベース部材１２の中央部にわたって設けられ、溝部１４は、ベース部材１２の他端からベース部材１２の中央部にわたって設けられている。溝部１４には、コア、クラッド及び外皮樹脂を備える光ファイバ３０が配置され、凹部１３には、外皮樹脂及びクラッドが除去されコアが露出した光ファイバ３０（以下、コア３１という。）が配置される。なお、図１（ａ）に示すように、ベース部材１１の凹部１３とベース部材１２の凹部１３との間の隙間部分にもコア３１が配置される。
【００２６】
溝部１４は、ベース部材１２の厚さ方向に貫通する状態で設けられており、その一部分が連結梁１５、１６により連結されている。連結梁１５は、図１（ａ）及び図２（ｃ）に示すように、溝部１４の中間部において当接面１２ａ側に設けられている。また、連結梁１６は、図１（ｂ）及び図２（ｄ）に示すように、溝部１４の開放端側の端部において露出面１２ｂ側に設けられている。なお、図１（ｃ）に示すように、ベース部材１２の当接面１２ａは、平坦な面により構成されている。ベース部材１２の材質は特に限定されない。例えば、樹脂であってもよく、金属であってもよい。ここでは、ベース部材１２はステンレスにより構成されている。
【００２７】
凹部１３は、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、溝部１４に挿入された光ファイバ３０のコア３１にベース部材１２の厚さ方向の応力が加わることのない状態でコア３１が接触可能な底面を有している。すなわち、この例では、凹部１３は、外皮樹脂の厚さ、クラッドの厚さ及びコアの直径の総和と同一（あるいは、ほぼ等しい）深さで形成されている。なお、計測精度を高める観点では、コア３１は計測対象物の表面に対して平行となる状態に配置されることが好ましい。そのため、本実施形態では、凹部１３の底部は、当接面１２ａと平行な面で構成されている。
【００２８】
ベース部材１１の凹部１３とベース部材１２の凹部１３との間の隙間部分のコア３１には特定のブラッグ波長を有するＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）部３２が配置されている。図中では、便宜上、ＦＢＧ部３２を黒塗りにより表現している。
【００２９】
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。なお、複数の歪みセンサ１を直列接続して使用する場合は、各歪みセンサ１のＦＢＧ部のブラッグ波長は互いに異なる波長に設定される。これにより、反射光の波長に基づいて反射光の反射位置を容易に区別することができる。
【００３０】
続いて、連結用部材２０について説明する。連結用部材２０は、ベース部材１１、１２と別体の部材で構成されるとともに、ベース部材１１とベース部材１２との間に離脱可能に装着される。この例では、連結用部材２０は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、スペーサ部２２が、平面視において長方形状の板状部２１により一体に連結された構造を有している。ここで、スペーサ部２２はベース部材１１の幅狭部とベース部材１２の幅狭部とにわたって配置される。スペーサ部２２は、ベース部材１１とベース部材１２との間の間隔を予め指定された間隔に維持するスペーサとして機能する。また、図１（ｃ）に示すように、板状部２１の長手方向の長さはスペーサ部２２の長手方向の長さよりも大きくなっており、板状部２１の一部がベース部材１１、１２の幅広部上に配置される構造になっている。なお、特に限定されないが、この例では、スペーサ部２２は、ベース部材１１、１２の外縁部分に配置され、ベース部材１１、１２の幅広部の側面と連結用部材２０（スペーサ部２２）の側面が面一になるように連結用部材２０が設計されている。
【００３１】
光ファイバ３０は、ベース部材１１とベース部材１２との間に連結用部材２０が装着（配置）された状態で張力（プリテンション）が付与され、当該張力が付与された状態でベース部材１１とベース部材１２とのそれぞれに固定支持される。このように張力が付与されることで、歪みセンサ１は引張方向の応力だけでなく圧縮方向の応力も検出することができる。
【００３２】
図１（ａ）に示すように、凹部１３は、凹部１３と溝部１４との接続部分の近傍に、短手方向の幅が広がった領域を備えている。当該領域では、コア３１が固定材１７により凹部１３の底部に固定される。固定材１７はコア３１（光ファイバ３０）を張力が付与された状態でベース部材１１、１２に固定できればよく、その材質は特に限定されない。ここでは、固定材１７として接着剤を使用している。
【００３３】
計測対象物への歪みセンサ１の固定には、接着剤やスポット溶接等、公知の任意の手法を採用することができる。上述のように、歪みセンサ１はステンレスで構成されている。したがって、計測対象物の表面が金属であればスポット溶接により歪みセンサ１を固定することができる。そのため、本実施形態の歪みセンサ１は、スポット溶接用の凹部１８を備えている。図１（ｂ）、図２（ｂ）に示すように、凹部１８は露出面１２ｂに設けられている。凹部１８は、長手方向に沿って光ファイバ３０の両側に配置されており、凹部１８の底部１９がスポット溶接用の肉薄部を構成している。
【００３４】
スポット溶接により歪みセンサ１を計測対象物に固定する場合、歪みセンサ１は、当接面１２ａが計測対象物と対向する状態で配置される。そして、凹部１８の底部１９の肉薄部を計測対象物に接触させた状態で、当該肉薄部と計測対象物の表面とがスポット溶接される。
【００３５】
続いて、歪みセンサ１の組み立て手順について説明する。まず、連結用部材２０のスペーサ部２２がベース部材１１の幅広部とベース部材１２の幅広部との間に配置される（図１（ａ）〜図１（ｃ）参照）。上述のように、光ファイバ３０は、張力が付与された状態でベース部材１１、１２のそれぞれに固定支持される。そのため、ベース部材１１、１２に光ファイバ３０が固定支持されると、スペーサ部２２がベース部材１１とベース部材１２との間に光ファイバ３０に付与された張力によって挟持され、連結用部材２０はベース部材１１とベース部材１２との間から離脱しなくなる。しかしながら、光ファイバ３０がベース部材１１、１２に固定支持されるまでは、スペーサ部２２はベース部材１１とベース部材１２と間に挟持されていないため連結用部材２０は容易に離脱する。そのため、光ファイバ３０がベース部材１１、１２に固定支持されるまでは、粘着テープ等により連結用部材２０と各ベース部材１１、１２とを仮止めする、あるいは、専用の治具等により、ベース部材１１、１２と連結用部材２０とが分離しない状態で維持されることが好ましい。
【００３６】
連結用部材２０のスペーサ部２２がベース部材１１とベース部材１２との間に装着された状態で光ファイバ３０が配置される。このとき、光ファイバ３０の一端側（例えば、ベース部材１１側）がクランプ等により一時的に固定される。当該状態で光ファイバ３０の他端側がベース部材１１の溝部１４に挿入され、続いて、ベース部材１２の溝部１４に挿入される。このとき、ベース部材１１では、ベース部材１１の端部側から溝部１４へ光ファイバ３０が挿入される。また、ベース部材１２では、ベース部材１２の中央部側から溝部１４へ光ファイバ３０が挿入される。また、このとき、コア３１のＦＢＧ部３２が、ベース部材１１とベース部材１２との間に設けられる隙間上に位置するように、クランプ等による固定を解除した状態で光ファイバ３０の位置が調整される。調整後、光ファイバ３０の一端側がクランプ等により再度固定される。なお、光ファイバ３０は、凹部１３に配置される部分のコア３１が予め露出されるとともに、当該露出したコア３１の軸方向の中央部にＦＢＧ部３２が予め形成されている。
【００３７】
当該状態で、光ファイバ３０（コア３１）に張力が付与される。本実施形態の組立手順では、光ファイバ３０の他端を引っ張ることで張力を付与することができる。そして、所定の張力を付与した状態で、固定材１７により光ファイバ３０はベース部材１１、１２のそれぞれに固定される。固定材１７による固定が完了すると、光ファイバ３０の他端の引っ張りが終了されるとともにクランプ等による一時固定が開放される。上述のように、固定材１７により光ファイバ３０がベース部材１１、１２のそれぞれに固定されると、連結用部材２０のスペーサ部２２は各ベース部材１１、１２の間に挟持される。その結果、上述の仮止め等を解除しても、連結用部材２０は外力が付与されない限り離脱しなくなる。
【００３８】
以上の構造を有する歪みセンサ１を計測対象物に固定する場合、作業中に誤って連結用部材２０に外力が加わると連結用部材２０が離脱する可能性がある。そのため、本実施形態の歪みセンサ１には、計測対象物に歪みセンサ１を仮止めするための仮止め部材が設けられる。図３は仮止め部材として粘着テープが設けられた歪みセンサ１を示す図である。
【００３９】
図３に示すように、粘着テープ４０は、平面視において、板状部２１の外形よりも小さい外形を有する基部４１と、当該部分からスペーサ部２２上を通って歪みセンサ１の外方に突出する仮止め部４２とを備える。基部４１は、連結用部材２０の板状部２１に張り付けられる。なお、図３では、説明のため、粘着テープ４０を破線で示している。
【００４０】
歪みセンサ１を計測対象物に固定する場合、作業者は仮止め部４２により歪みセンサ１を計測対象物の表面に仮止めする。そして、当該状態で、凹部１８を使用して歪みセンサ１を計測対象物にスポット溶接する。図３では、スポット溶接部４５を網掛け部として図示している。
【００４１】
スポット溶接完了後に、連結用部材２０を離脱させると、歪みセンサ１のベース部材１１とベース部材１２とが分離される。上述のように、連結用部材２０は、各ベース部材１１、１２に挟持されているだけであるため、比較的小さな外力により容易に離脱することができる。
【００４２】
特に限定されないが、本実施形態では、連結用部材２０の板状部２１が板バネになっており、板状部２１を計測対象物の方向へ押圧することで連結用部材２０を離脱できる構成を採用している。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、連結用部材２０の離脱方法を示す模式図である。なお、図４（ａ）〜図４（ｃ）は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿う断面を示している。
【００４３】
図４（ａ）は、計測対象物１００に固定された歪みセンサ１を示す図である。図４（ａ）に示すように、板状部２１はスペーサ部２２の近傍でベース部材１１、１２に当接する当接部２３を備え、板状部２１の中央部はベース部材１１、１２から上方へ浮いた状態になっている。なお、図１（ｃ）に示すように、板状部２１の長手方向の長さはスペーサ部２２の長手方向の長さよりも大きくなっており、板状部２１の一部がベース部材１１、１２の幅広部上に配置されている。したがって、当接部２３は、長手方向の両端部が、ベース部材１１の幅広部及びベース部材１２の幅広部に当接することになる。
【００４４】
当該状態で、板状部２１の中央部を計測対象物１００の方向へ押圧すると、当該押圧に伴って、スペーサ部２２が計測対象物１００から離れる方向に持ち上がる（図４（ｂ））。これにより、連結用部材２０はベース部材１１、１２から離脱する。
【００４５】
その後、図４（ｃ）に示すように、連結用部材２０を計測対象物１００から離れる方向に持ち上げることで粘着テープ４０を計測対象物１００から引きはがすと、連結用部材２０を完全に離脱させることができる。
【００４６】
以上のようにして連結用部材２０を離脱させると、図５に示すように、ベース部材１１、１２はそれぞれが独立しており、他方のベース部材の影響を受けない状態になる。例えば、計測対象物に大きな歪みが発生した場合、従来のように、支持バーやくびれ部等の弾性部を備える単一構造のベース部材を採用する構成では、計測可能な歪み量の範囲は、弾性部が追従可能な歪みの範囲に限られる。すなわち、弾性部の変形限度（歪み許容量）を超えるような大きな歪みが発生した場合、ベース部材の一部（弾性部）に応力が集中してしまい歪みをＦＢＧ部に正確に伝えることは困難になる。これに対し、各ベース部材１１、１２が分離した構成では、単一構造のベース部材に比べて大きく変形することができる。したがって、従来に比べて、計測可能な歪み量の範囲を広げることができる。
【００４７】
また、ベース部材１１、１２はそれぞれが独立しているため、ベース部材に阻害されることなく、計測対象物において発生した歪みを光ファイバ３０のＦＢＧ部３２に伝えることができる。そのため、例えば、計測対象物が肉薄の板状部材である場合のように、計測対象物の剛性がベース部材１１、１２の剛性よりも小さい状況であっても、計測対象物に発生した歪みをより正確に計測することができる。
【００４８】
さらに、歪みセンサ１では、連結用部材２０を計測対象物の方向に押圧することで各ベース部材１１、１２を分離状態にすることができる。そのため、連結用部材２０を離脱させる際に、計測対象物に固定されたベース部材１１、１２に対して、引きはがす方向に働く力はほとんど作用しない。したがって、連結用部材２０の離脱時に、スポット溶接部４５に接合力を低下させるストレスが付与されることも抑制することができる。
【００４９】
以上説明したように、歪みセンサ１では、例えば、計測対象物に大きな歪みが発生した際にベース部材１１、１２の特定部分に応力が集中することを抑制することができ、従来に比べて計測可能な歪み量の範囲を広げることができる。また、剛性の低い計測対象物であっても歪みを正確に計測することができる。
【００５０】
図６（ａ）から図６（ｃ）は、本実施形態における他の歪みセンサの全体構成の一例を示す概略構成図である。図６（ａ）は計測対象物の表面に固定される側の面（当接面）を示す図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の反対側の面（露出面）を示す図である。図６（ａ）、図６（ｂ）は、連結用部材が離脱され、各ベース部材が分離された状態を示している。また、図６（ｃ）は、各ベース部材が連結用部材により連結された状態を示す図である。なお、図６（ａ）から図６（ｃ）では、既に説明した構成要素と同様の作用効果を有する構成要素には同一の符号を付している。
【００５１】
図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、歪みセンサ２は、ベース部材６１、６２、連結用部材７０及び光ファイバ３０を備える。ベース部材６１（第１のベース部材）は、光ファイバ３０の一方側を固定支持する。また、ベース部材６２（第２のベース部材）は、光ファイバ３０の他方側を固定支持する。
【００５２】
図６（ａ）に示すように、このベース部材６１、６２は、光ファイバ３０（ここでは、コア３１が露出した光ファイバ３０）が巻き付けられる支持部材６４を備える。この例では、支持部材６４は、ベース部材６１、６２の凹部６３によって構成される。すなわち、凹部６３は、図１（ａ）に示すような直線部分に加えて、当該直線部分に接する円状部分を備える。当該凹部６３の円状部分に囲まれた部分(凸部)が支持部材６４を構成している。特に限定されないが、ここでは、図６（ａ）に示すように、支持部材６４に巻き付けられたコア３１の両端が、凹部６３の直線部分において固定材１７により凹部６３の底部に固定されている。なお、図１（ａ）に示す歪みセンサ１と同様、コア３１（光ファイバ３０）は張力が付与された状態でベース部材６１、６２に固定される。
【００５３】
このように、コア３１（光ファイバ３０）を支持部材６４に巻き付ける構成を採用することにより、歪みセンサ２を建築構造物の外壁等の過酷な環境下で使用した場合であっても、張力に起因する、ベース部材６１、６２に対するコア３１（光ファイバ３０）の滑りの発生を抑制でき、歪みセンサ２の長期信頼性を向上させることができる。
【００５４】
歪みセンサ１と同様に、ベース部材６１、６２は、予め指定された間隔を設けた状態で連結用部材７０と連結される。ＦＢＧ部３２は、当該隙間上に配置されている。図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、各ベース部材６１、６２の支持部材６４は、凹部６３の直線部分の近傍にネジ穴６５を備える。また、凹部６３の直線部分を挟んでネジ穴６５と反対側には嵌合孔６６が設けられている。一方、連結用部材７０において、嵌合孔６６と対応する位置には嵌合孔６６に嵌合するピンが設けられており、ネジ穴６５と対応する位置には貫通孔が設けられている。図６（ｃ）に示すように、ピンを嵌合孔６６に嵌合させた状態で貫通孔を通じて各ベース部材６１、６２のネジ穴６５にネジ７２を螺合させることで、各ベース部材６１、６２と連結用部材７０とが連結される。なお、この例では、連結用部材７０は、ベース部材６１、６２が当接する面に嵌合孔６６に嵌合するピンを備える板材により構成されているが、ベース部材６１、６２が当接する面には、ピンに限らず、ベース部材６１、６２を位置合わせするための凹部又は凸部を任意に形成することができる。
【００５５】
この例では、ベース部材６１、６２はステンレスで構成されており、図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すように、ベース部材６１、６２は、露出面に、スポット溶接用の凹部６７を備えている。凹部６７は、支持部材６４の中心に設けられており、凹部６７の底部がスポット溶接用の肉薄部を構成している。
【００５６】
スポット溶接により歪みセンサ２を計測対象物に固定する場合、歪みセンサ２は、当接面が計測対象物と対向する状態で配置される。そして、凹部６７の底部の肉薄部を計測対象物に接触させた状態で、当該肉薄部と計測対象物の表面とがスポット溶接される。なお、図６（ｃ）に示すように、連結用部材７０はネジ穴６５及び嵌合孔６６の周囲を被覆する形状を有しており、凹部６７は露出している。そのため、ベース部材６１、６２が連結用部材７０に連結された状態でスポット溶接を実施することができる。
【００５７】
なお、連結用部材７０が、外周部に備える切欠き７１は、スポット溶接前の計測対象物への歪みセンサ２の仮止めや、接着剤により接着中の歪みセンサ２の固定等に使用することができる。
【００５８】
計測対象物への歪みセンサ２の固定が完了すると、ネジ７２を取り外して連結用部材７０を離脱することで、各ベース部材６１、６２を分離することができる。このように、ネジ等の結合部材を使用して連結用部材と島状部とを連結した歪みセンサ２であっても、上述の歪みセンサ１と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
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ＦＢＧ部３２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。
【００６０】
また、上記実施形態では、特に好ましい形態として、ブラッグ波長が互いに異なるＦＢＧ部３２を設け、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）方式により歪みを検知する構成について説明したが、本発明は、ブラッグ波長が同一のＦＢＧ部３２を設け、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）方式により歪みを検知する構成にも適用可能である。ＴＤＭ方式の場合、隣接するＦＢＧ部の間隔を数メートル以上にする必要があるが、上述の支持部材６４を備える構成では、支持部材への巻き付け回数を増大させることで対応可能である。
【００６１】
また、以上では、２つのベース部材を備える歪みセンサについて説明したが、ベース部材の分割数は特に限定されず、任意の分割数とすることもできる。さらに、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、ＦＢＧ部を備えるコアが互いに異なる方向に向けて配置されるが、例えば、コアの各支持固定位置をそれぞれ含む複数のベース部材に対して本発明を適用することができる。
【００６２】
さらに、上述の実施形態では、連結用部材を１つの部材として構成したが、スペーサ部ごとに分割された連結用部材の使用を排除するものではない。加えて、連結用部材は、ベース部材に挟持される構成やネジにより連結される構成に限らず、各ベース部材の間に予め指定された間隔を維持することができる任意の構成を採用することができる。また、連結用部材の材質は特に限定されない。例えば、金属であってもよく、樹脂であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明によれば、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とともに、剛性の低い計測対象物であっても歪みを正確に計測することができ、歪みセンサ及び歪みセンサの設置方法として有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１、２  歪みセンサ
１１、６１  ベース部材（第１のベース部材）
１２、６２  ベース部材（第２のベース部材）
１３、６３  凹部
１４  溝部
１５、１６  連結梁
１７  固定材
１８  凹部
２０  連結用部材
２１  板状部（連結用部材）
２２  スペーサ部（連結用部材）
２３  当接部（連結用部材）
３０  光ファイバ
３１  コア（光ファイバ）
３２  ＦＢＧ部（光ファイバ）
４０  粘着テープ（仮止め部材）
４１  基部（仮止め部材）
４２  仮止め部（仮止め部材）
７０  連結用部材
【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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【国際調査報告】
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