(57)【要約】【課題】水圧による歪を正確に計測することが可能な分布型光ファイバセンサの提供。【解決手段】チューブと、該チューブの外周に配設された水圧歪検出用光ファイバと、該水圧歪検出用光ファイバに接するように設けられた多数の球体と、前記チューブの肉厚内に埋設された自重歪検出用光ファイバとを有し、且つ前記チューブ内に抗張力繊維とともにチューブに固定されていない状態で温度補償用光ファイバが収容されたことを特徴とする分布型光ファイバセンサ。【選択図】図２
2008180580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブと、該チューブの外周に配設された水圧歪検出用光ファイバと、該水圧歪検出用光ファイバに接するように設けられた多数の球体と、前記チューブの肉厚内に埋設された自重歪検出用光ファイバとを有することを特徴とする分布型光ファイバセンサ。
【請求項２】
前記チューブ内に、抗張力繊維とともにチューブに固定されていない状態で温度補償用光ファイバが収容されたことを特徴とする請求項１に記載の分布型光ファイバセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下備蓄貯槽などで水圧分布を計測するための分布型光ファイバセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、水圧測定に用いられている代表的なものは、電気式間隙水圧計であり、これにはダイヤフラムにゲージを貼ったものや圧電素子を使用したものがある。この電気式の場合、センサが多数必要である。一方、光ファイバセンサは、最小１本の光ファイバで水圧による歪を検知できる。光ファイバセンサでは、光ファイバに加わる歪をＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）又はＢＯＴＤＲ（Brillouin Optical Time Domain Reflectometer）などを用いて計測し、その歪を水圧に換算することで、水圧計測が可能になる。
【０００３】
従来、光ファイバセンサの構造に関して、例えば特許文献１〜３に開示された技術が提案されている。
特許文献１には、環境条件変動観測用の長尺光ファイバが横断面内一様な位置関係で複列配置されるように支持されている長尺光ファイバセンサであって、前記長尺光ファイバは、樹脂チューブ又は筒状に組立て可能な樹脂ベルトの樹脂肉内に埋め込まれた構成を以て前記横断面内一様な位置関係に維持されていることを特徴とする長尺光ファイバセンサが開示されている。
特許文献２には、環境条件変動観測用の長い光ファイバが複列配置されている長尺光ファイバセンサであって、これを長手方向に沿って長尺区間と短尺区間とが交互に現れるように区間割り付けし、前記長尺区間については前記光ファイバを条材にて横断面内一様な位置関係に固定し、前記短尺区間については前記光ファイバを前記条材から自由にしたことを特徴とする長尺光ファイバセンサが開示されている。
特許文献３には、光ファイバ心線と、パイプ内に光ファイバ素線を余長を入れて収容したルースユニットとを、撚らずに集合させた集合体の上にシースが設けられ、このシースの外表面に、前記光ファイバ心線を直線状に布設するためのマーカーが設けられていることを特徴とする光ファイバケーブルが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１０１４１４号公報
【特許文献２】特開２００４−１０９０３９号公報
【特許文献３】特開２０００−７５１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在多く用いられている電気式間隙水圧計は、局所的な測定しかできず、長距離にわたって測定することができない。貯槽周辺の水圧計測を行う場合、電気式であると、多くのボーリング孔を掘り、そこにいくつもの水圧計を配置しなければならない。また、電気式は耐久性の面でも問題がある。
【０００５】
一方、光ファイバセンサは、１本の光ファイバで長距離の測定ができるため、ボーリング孔や水圧計数も少なくて済み、また耐久性の面でも優れていることから、前述した電気式の問題を解消することができる。しかしながら、特許文献１〜３に開示された光ファイバセンサは、水圧測定のためのものではなく、これらの従来技術を組み合わせても正確な水圧測定はできない。
【０００６】
また、図１に示すように、芯材１の外周面に光ファイバ２を巻き付けただけの構造の光ファイバケーブルであると、光ファイバ２で計測される歪が、ケーブル自重による長手方向の歪なのか、水圧による歪なのか判別できず、水圧による歪を正確に計測することができない。
【０００７】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、水圧による歪を正確に計測することが可能な分布型光ファイバセンサの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は、チューブと、該チューブの外周に配設された水圧歪検出用光ファイバと、該水圧歪検出用光ファイバに接するように設けられた多数の球体と、前記チューブの肉厚内に埋設された自重歪検出用光ファイバとを有することを特徴とする分布型光ファイバセンサを提供する。
【０００９】
本発明の分布型光ファイバセンサにおいて、前記チューブ内に、抗張力繊維とともにチューブに固定されていない状態で温度補償用光ファイバが収容されたことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の分布型光ファイバセンサによれば、光ファイバセンサの自重による歪、水圧による歪、温度変化による歪を区別して計測できるので、水圧による歪を正確に計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の光ファイバセンサの実施形態を説明する。
図２及び図３は、本発明の光ファイバセンサの一実施形態を示す図であり、図２は光ファイバセンサ１０の斜視図、図３は光ファイバセンサ１０の断面図である。これらの図中、符号１０は光ファイバセンサ、１１はチューブ、１２は水圧歪検出用光ファイバ、１３は自重歪検出用光ファイバ、１４は球体、１５はシース、１６は抗張力繊維、１７は温度補償用光ファイバである。なお、図２は、この光ファイバセンサ１０の主要部の構造を見易くするために、シース１５、抗張力繊維１６及び温度補償用光ファイバ１７を省いた状態を示している。
【００１２】
本実施形態の光ファイバセンサ１０は、チューブ１１と、該チューブ１１の外周に配設された水圧歪検出用光ファイバ１２と、該水圧歪検出用光ファイバ１２に接するように設けられた多数の球体１４と、前記チューブ１１の肉厚内に埋設された自重歪検出用光ファイバ１３と、前記チューブ１１内に、抗張力繊維１６とともにチューブ１１に固定されていない状態で収容された温度補償用光ファイバ１７と、球体１４及び水圧歪検出用光ファイバ１２をチューブ１１の外周面に保持するためのシース１５とを備えた構成になっている。
【００１３】
本実施形態の光ファイバセンサ１０において、水圧歪検出用光ファイバ１２及び自重歪検出用光ファイバ１３の本数は、それぞれ４本としているが、本発明においてこれらの光ファイバの本数は限定されず、それぞれ１本以上の任意本数とすることができる。
【００１４】
チューブ１１の材質や寸法は限定されないが、安価に製造でき、長期間の使用でも腐食の恐れのない合成樹脂材料、例えば、ポリアミドチューブなどを用いることが好ましい。
【００１５】
水圧歪検出用光ファイバ１２には、水圧が加わると該光ファイバに曲げ損失が生じるように、Ｒ１５ｍｍ以下のサイズの球体１４を一定間隔で配置している。これらの球体１４の材質は、チューブ１１と同様のポリアミドのように、長期間の使用でも腐食の恐れのない合成樹脂材料を用いることが好ましい。
【００１６】
水圧歪検出用光ファイバ１２と球体１４とは、各光ファイバ１２毎に  或いはチューブ１１外周面にわたって一括して、合成樹脂製のシース１５で被覆されている。この球体１４は、あくまでも水圧による歪検出のためのものであり、水圧歪検出用光ファイバ１２をチューブ１１の外周面に固定するためのものではない。
【００１７】
この光ファイバセンサ１０は、水圧が加わると、球体１４が水圧歪検出用光ファイバ１２を圧迫し、水圧歪検出用光ファイバ１２の圧迫を受けた部分の損失が増加し、これを水圧による歪として計測する。水圧歪検出用光ファイバ１２の光ファイバに加わる歪は、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）又はＢＯＴＤＲ（Brillouin Optical Time Domain Reflectometer）などを用いて計測する。
【００１８】
この水圧歪検出用光ファイバ１２によって計測される歪は、水圧による歪＋センサの自重による歪＋温度変化による歪が計測されるので、この水圧歪検出用光ファイバ１２によって計測される歪から、センサの自重による歪と温度変化による歪とを差し引くことで、水圧による歪を正確に計測することができる。
【００１９】
チューブ１１の肉厚内に埋設された自重歪検出用光ファイバ１３は、水圧による歪が加わらないが、センサの自重による歪は加わる。したがって、この自重歪検出用光ファイバ１３の歪をＯＴＤＲやＢＯＴＤＲを用いて計測することによって、センサの自重による歪を検出できる。
【００２０】
このチューブ１１内に、アラミド繊維などの抗張力繊維１６とともにチューブ１１に固定されていない状態で収容された温度補償用光ファイバ１７は、水圧による歪、及びセンサ自重による歪が加わらないようになっている。したがって、この温度補償用光ファイバ１３の歪をＯＴＤＲやＢＯＴＤＲを用いて計測することによって、温度変化による歪を検出できる。
【００２１】
このように、本実施形態の分布型光ファイバセンサ１０によれば、水圧による歪、センサの自重による歪、温度変化による歪を区別して計測できるので、水圧歪検出用光ファイバ１２によって計測される歪から、センサの自重による歪と温度変化による歪とを差し引くことで、水圧による歪を正確に計測することができる。
【００２２】
なお、本発明の分布型光ファイバセンサ１０は、水圧計測のみならず、油圧などその他の流体の圧力変化の計測にも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】光ファイバセンサの従来技術の一例を説明する側面図である。
【図２】本発明に係る分布型光ファイバセンサの一実施形態を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る分布型光ファイバセンサの一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０…光ファイバセンサ、１１…チューブ、１２…水圧歪検出用光ファイバ、１３…自重歪検出用光ファイバ、１４…球体、１５…シース、１６…抗張力繊維、１７…温度補償光ファイバ。
【図１】
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【図２】
2008180580.tif 000004
【図３】
2008180580.tif 000005