(57)【要約】【課題】製造コストを低減でき、温度変化により光損失の変動を受けにくく、急激な変形でも光ファイバの破断や心線の捩じれの生じない光ファイバ式センサを提供する。【解決手段】光ファイバ式センサ１は、容器２と、水位レベルに応じて変位する可動部３と、固定部４と、可動部３と固定部４との間に配置され、可動部３の変位に応じて弾性変形するセンサ部５と、フロート６と、光ファイバ心線１０と、を備える。センサ部５の巻回部５ａ自体が水位レベルに応じて弾性変形し、その巻回部５ａの光ファイバ心線１０に曲げによる光損失を発生させる構造。巻回部５ａでは光ファイバ心線１０が金属板で補強されているので、急激な変形でも光ファイバ素線が破断しないと共に、心線捩れを防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの曲げによる光損失に基づき被対象物の状態を検知する光ファイバ式センサであって、
前記被対象物の状態に応じて変位する可動部と固定部との間に配置され、前記可動部の変位に応じて弾性変形するセンサ部を備え、
前記センサ部は、光ファイバを金属体に固定して円形状に巻回した巻回部を有することを特徴とする光ファイバ式センサ。
【請求項２】
前記センサ部は、連続する一つの前記金属体が複数回螺旋状に巻回された構造を有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ式センサ。
【請求項３】
前記センサ部は、連続する複数の前記金属体がそれぞれ複数回螺旋状に巻回された構造を有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ式センサ。
【請求項４】
前記センサ部は、前記金属体が円形状に巻回された独立した複数の巻回部を有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ式センサ。
【請求項５】
前記金属体は帯状の金属板であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の光ファイバ式センサ。
【請求項６】
前記巻回部は、２枚の前記金属板で前記光ファイバを挟んだ構造を有することを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ式センサ。
【請求項７】
前記２枚の金属板は緩衝材を介して接合されていることを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ式センサ。
【請求項８】
前記２枚の金属板は接着剤で接合されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の光ファイバ式センサ。
【請求項９】
前記巻回部は、１枚の前記金属板の表面に前記光ファイバを接着剤で部分的に接合した構造、或いは前記光ファイバ全体を覆うように１枚の前記金属板の表面に前記光ファイバを接着剤で接合した構造を有することを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ式センサ。
【請求項１０】
前記金属体は金属線であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の光ファイバ式センサ。
【請求項１１】
前記巻回部は、複数本の前記金属線で前記光ファイバを挟んだ構造を有し、前記複数本の金属線に前記光ファイバを部分的に或いは前記光ファイバの全周を接着剤で接合した構造を有することを特徴とする請求項１０に記載の光ファイバ式センサ。
【請求項１２】
前記巻回部は、１本の前記金属線に前記光ファイバを部分的に或いは前記光ファイバの全周を接着剤で接合した構造を有することを特徴とする請求項１０に記載の光ファイバ式センサ。
【請求項１３】
前記光ファイバは、光入射端から光出射端まで連続する一つの光導波路を形成する１本の光ファイバ心線或いは複数本の光ファイバ心線であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一つに記載の光ファイバ式センサ。
【請求項１４】
前記光ファイバは、光入射端から光出射端まで連続する一つの光導波路を形成する複数の光ファイバ心線を有する光ファイバテープ心線であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一つに記載の光ファイバ式センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電線共同溝の地下施設入口等に設置される蓋の開閉や水位レベル等を光ファイバの曲げによる光損失に検知する光ファイバ式センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光ファイバ式センサとして、電線共同溝の地下施設入口等に設置される蓋の開閉を監視する方法及びそれに用いる装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された従来技術は、被監視物体に開閉可能に設けられた蓋と、センサ用ファイバと、センサ用ファイバと監視センタを結ぶ光ファイバケーブルと、伝送された光の透過損失又は反射損失の変化を検出する検出装置とを備える。また、センサ用ファイバは円筒状のファイバドラムに光ファイバ心線を複数回巻き付けたものであり、蓋の開閉によってファイバドラムを弾性変形させることにより発生する光ファイバ心線の透過損失又は反射損失の変化を検出することにより蓋の開閉を監視するようになっている。
【０００３】
また、別の従来技術としては、例えば特許文献２に記載された光ファイバセンサが知られている。この光ファイバセンサは、円筒状に巻回した光ファイバが被測定物の変位に応じて変形するセンサ部を備え、このセンサ部では光ファイバが複数回巻回されている。また、光ファイバの少なくとも１つの光ファイバ巻回部と隣り合う少なくとも１つの光ファイバ巻回部は、変形時に巻回位置がずれないように連結されている。
【特許文献１】特許第２９１４２９５号公報
【特許文献２】特開２００５―２４１４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載された従来技術では、センサ用ファイバは円筒状のファイバドラムに光ファイバ心線を複数回巻き付けた構造を有するので、光ファイバ心線を固定するための溝が外周に形成された精巧なファイバドラムを製造する必要があり、製造コストの高いものになってしまう、という問題があった。
【０００５】
また、上記特許文献２に記載された従来技術では、変形時に巻回位置がずれないように、光ファイバ巻回部で隣り合う光ファイバを樹脂や粘着テープで連結する構造であるため、温度変化により光損失が変動する虞がある、という問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたもので、その目的は、製造コストを低減でき、温度変化により光損失の変動を受けにくく、急激な変形でも光ファイバの破断や心線の捩じれの生じない光ファイバ式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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る光ファイバ式センサは、光ファイバの曲げによる光損失に基づき被対象物の状態を検知する光ファイバ式センサであって、前記被対象物の状態に応じて変位する可動部と固定部との間に配置され、前記可動部の変位に応じて弾性変形するセンサ部を備え、前記センサ部は、光ファイバを金属体に固定して円形状に巻回した巻回部を有することを要旨とする。
【０００８】
この態様によれば、センサ部の巻回部自体が被対象物の状態に応じて弾性変形し、その巻回部の光ファイバに曲げによる光損失を発生させる構造であるため、上記特許文献１に記載された従来技術のような光ファイバ心線を固定するための溝が外周に形成された精巧なファイバドラムが不要になる。これにより、製造コストを低減することができる。巻回部では光ファイバが金属体で補強されているので、急激な変形でも光ファイバ、例えば、光ファイバ心線或いは光ファイバテープ心線の光ファイバ素線が破断しないと共に、心線捩れを防止できる。巻回部では光ファイバを金属体に固定して円形状に巻回してあるので、上記特許文献２に記載された従来技術のような、光ファイバ巻回部で隣り合う光ファイバを樹脂や粘着テープで連結する構造と比べて、安定した弾性変形を起こすことができる。これにより、繰り返し再現性や温度変化に対する特性が向上するので、光損失の変動を小さくすることができる。
【０００９】
ここにいう「被対象物の状態」とは、蓋、例えば電線共同溝の地下施設入口等に設置される蓋の開閉、水位レベル等の状態をいう。
【００１０】
本発明の他の態様に係る光ファイバ式センサは、前記センサ部は、連続する一つの前記金属体が複数回螺旋状に巻回された構造を有することを要旨とする。
【００１１】
この態様によれば、金属体の材料、金属体の厚さ等、金属体各部の寸法、巻回部の直径、巻回部の巻回数を適宜変更することで、感度や測定レンジの変更を容易に行なうことができる。なお、ここにいう「感度」は、被対象物の状態変化の検出感度を意味する。つまり、被対象物の状態の変化、例えば水位レベルの変化に対するセンサ部の変形量が大きいほど、光ファイバの曲げによる光損失が大きくなり、検出感度が上がる。また、「測定レンジ」は、被対象物の状態変化の検出範囲を意味する。つまり、被対象物の状態変化に応じてセンサ部が初期状態から最大に変形するまでの範囲が測定レンジとなる。
【００１２】
本発明の他の態様に係る光ファイバ式センサは、前記センサ部は、連続する複数の前記金属体がそれぞれ複数回螺旋状に巻回された構造を有することを要旨とする。この態様によれば、複数の金属体の材料、各金属体の厚さ等、金属体各部の寸法、各金属体の巻回部の直径や巻回数を、金属体毎に適宜変更することで感度や測定レンジの変更が可能になるので、感度や測定レンジの調節範囲が広がる。
【００１３】
本発明の他の態様に係る光ファイバ式センサは、前記センサ部は、前記金属体が円形状に巻回された独立した複数の巻回部を有することを要旨とする。この態様によれば、巻回された独立した複数の巻回部の各金属体の材料、各金属体の厚さ等、金属体各部の寸法、各金属体の巻回部の直径や巻回数を適宜変更することで、感度や測定レンジの変更が可能になる。
【００１４】
本発明の他の態様に係る光ファイバ式センサは、前記金属体は帯状の金属板であることを要旨とする。この態様によれば、巻回部では光ファイバが帯状の金属板で補強されているので、急激な変形でも光ファイバの光ファイバ素線が破断しないと共に、心線捩れを防止できる。また、光ファイバは帯状の金属板と共に変形するので、帯状の金属板の材料や各部の寸法、巻回部の直径、巻回部の巻回数を適宜変更することで感度調整や測定レンジの変更が可能になる。
【００１５】
本発明の他の態様に係る光ファイバ式センサは、前記巻回部は、２枚の前記金属板で前記光ファイバを挟んだ構造を有することを要旨とする。この態様によれば、２枚の金属板で前記光ファイバを挟んでいるので、耐久性と信頼性のより高い光ファイバ式センサが得られる。
【００１６】
本発明の他の態様に係る光ファイバ式センサは、前記２枚の金属板は緩衝材を介して接合されていることを要旨とする。この態様によれば、２枚の金属板から光ファイバに衝撃が伝わりにくい構造を実現できる。
【００１７】
本発明の他の態様に係る光ファイバ式センサは、前記２枚の金属板は接着剤で接合されていることを要旨とする。この態様によれば、２枚の金属板は光ファイバを挟んだ状態で接着剤で接合されているので、光ファイバの光ファイバ素線がより破断しにくくなっていると共に、心線捩れをより一層抑制することができる。これにより、耐久性と信頼性のより高い光ファイバ式センサが得られる。
【００１８】
本発明の他の態様に係る光ファイバ式センサは、前記巻回部は、１枚の前記金属板の表面に前記光ファイバを接着剤で部分的に接合した構造、或いは前記光ファイバ全体を覆うように１枚の前記金属板の表面に前記光ファイバを接着剤で接合した構造を有することを要旨とする。この態様によれば、センサ部の金属板が一枚で済むので、構造が簡単で、低コストの光ファイバ式センサを実現できる。
【００１９】
本発明の他の態様に係る光ファイバ式センサは、前記金属体は金属線であることを要旨とする。この態様によれば、構造が簡単で、より低コストの光ファイバ式センサを実現できる。
【００２０】
本発明の他の態様に係る光ファイバ式センサは、前記巻回部は、複数本の前記金属線で前記光ファイバを挟んだ構造を有し、前記複数本の金属線に前記光ファイバを部分的に或いは前記光ファイバの全周を接着剤で接合した構造を有することを要旨とする。この態様によれば、構造が簡単で、より低コストの光ファイバ式センサを実現できる。
【００２１】
本発明の他の態様に係る光ファイバ式センサは、前記巻回部は、１本の前記金属線に前記光ファイバを部分的に或いは前記光ファイバの全周を接着剤で接合した構造を有することを要旨とする。この態様によれば、構造が簡単で、より低コストの光ファイバ式センサを実現できる。
【００２２】
本発明の他の態様に係る光ファイバ式センサは、前記光ファイバは、光入射端から光出射端まで連続する一つの光導波路を形成する１本の光ファイバ心線或いは複数本の光ファイバ心線であることを要旨とする。
【００２３】
本発明の他の態様に係る光ファイバ式センサは、前記光ファイバは、光入射端から光出射端まで連続する一つの光導波路を形成する複数の光ファイバ心線を有する光ファイバテープ心線であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、製造コストを低減でき、温度変化により光損失の変動を受けにくく、急激な変形でも光ファイバの破断や心線の捩じれの生じない光ファイバ式センサを実現できる。   
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を具体化した光ファイバ式センサの各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において、同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００２６】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る光ファイバ式センサを図１および図２に基づいて説明する。
【００２７】
図１は第１実施形態に係る光ファイバ式センサ１の概略構成を模式的に示している。図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００２８】
この光ファイバ式センサ１は、光ファイバの曲げによる光損失に基づき被対象物の状態を検知する。ここにいう「光損失」は、光ファイバの曲げ損失である。また、この光ファイバ式センサ１では、光ファイバとして、光入射端から光出射端まで連続する一つの光導波路を形成する１本の光ファイバ心線１０を用いている。さらに、この光ファイバ式センサ１は、光ファイバの曲げによる光損失に基づき検知する被対象物の状態として、水位レベルの状態、つまり水位レベルが予め設定されたレベルに達したことを検知するものである。
【００２９】
光ファイバ式センサ１は、図１に示すように、容器２と、水位レベルの状態に応じて変位する可動部３と、固定部４と、可動部３と固定部４との間に配置され、可動部３の変位に応じて弾性変形するセンサ部５と、フロート６と、光ファイバとしての光ファイバ心線１０と、を備える。
【００３０】
容器２の底部周壁には、水等の液体を容器内部に入れるための取水口８が形成されている。また、容器２の上部周壁には、光ファイバ心線１０の光入射端１０ａ側を容器２の外部へ引き出すための孔（図示省略）と、その光出射端１０ｂ側を容器２の外部へ引き出すための孔（図示省略）とが設けられている。さらに、容器２の上部は開口しており、この開口端には蓋２ａが取り外し可能に設けられている。
【００３１】
容器２中央部の内周面には、円板状の固定部４が固定されている。この固定部４には、貫通孔４ａが形成されている。
【００３２】
可動部３の一端部は球形のフロート６の頂部に連結ロッド７で連結されている。連結ロッド７は、固定部４の貫通孔４ａに挿通しており、水位レベルの変化に応じてフロート６が上下に変位すると、可動部３がフロート６と共に上下に変位するようになっている。
【００３３】
センサ部５は、光ファイバ心線１０を金属体に固定して螺旋状に巻回した巻回部５ａを有する。この巻回部５ａは、連続する１本の金属体が複数回螺旋状に巻回された構造を有している。この巻回部５ａの巻回数は「３」である。また、巻回部５ａは、図１および図２に示すように、金属体としての２枚の帯状の金属板１１，１２で光ファイバ心線１０を挟んだ構造を有している。
【００３４】
２枚の金属板１１，１２はゴム等の緩衝材１３、１４を介して接着剤で接合されている。図２において、符号１５は空間である。そして、センサ部５の下端部全体が固定部４に固定されていると共に、その上端部全体が可動部３に固定されている。つまり、可動部３が上下に変位すると、センサ部５の巻回部５ａがそれぞれ上下に変形するようになっている。
【００３５】
そして、センサ部５では、光ファイバ心線１０の光入射端１０ａ側が３つの巻回部５ａのうち１番目の巻回部（図１で左側の巻回部）側から延びて、容器２の外部に引き出されている。また、光ファイバ心線１０の光入射端１０ａ側が３番目の巻回部（図１で右側の巻回部）側から延びて、容器２の外部に引き出されている。これにより、光ファイバ心線１０の光入射端１０ａ側から入射した光は、センサ部５の光ファイバ心線１０内を伝播して、その光出射端１０ｂ側から出射するようになっている。 
【００３６】
このような構成を有する光ファイバ式センサ１では、光ファイバ心線１０の光入射端１０ａ側から入射した光は、光ファイバ心線１０内を伝播してその光出射端１０ｂ側から出射し、その出射光は図示を省略した受光部で受光される。容器２内の水位レベルの上昇によりフロート６が上昇し、フロート６と共に可動部３が上昇すると、センサ部５の巻回部５ａが円形から楕円形に変形していく。
【００３７】
このような水位レベルの上昇に伴う巻回部５ａの変形度合いが大きくなるにつれて、光ファイバ心線１０の曲げ損失が増加し、光出射端１０ｂから出射されて受光部で受光される光の強度が低下していく。この光強度が予め設定されたしきい値（図１６参照）を超えたか否かを判定することで、水位レベルが予め設定されたレベルに達したことを検知することができる。
【００３８】
以上のように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００３９】
○センサ部５の巻回部５ａ自体が水位レベルの状態（被対象物の状態）に応じて弾性変形し、その巻回部５ａの光ファイバ心線１０に曲げによる光損失を発生させる構造であるため、上記特許文献１に記載された従来技術のような光ファイバを固定するための溝が外周に形成された精巧なファイバドラムが不要になる。これにより、製造コストを低減することができる。
【００４０】
○巻回部５ａでは光ファイバ心線１０が金属体としての２枚の金属板１１、１２で補強されているので、急激な変形でも光ファイバ心線１０の光ファイバ素線が破断しないと共に、心線捩れを防止できる。
【００４１】
○巻回部５ａでは、光ファイバ心線１０を２枚の帯状の金属板１１，１２で挟んで金属板１、１２に固定して螺旋状に巻回してあるので、上記特許文献２に記載された従来技術のような光ファイバ巻回部で隣り合う光ファイバを樹脂や粘着テープで連結する構造と比べて、安定した弾性変形を起こすことができる。これにより、繰り返し再現性や温度変化に対する特性が向上するので、光損失の変動を小さくすることができる。
【００４２】
○２枚の金属板１１，１２で光ファイバ心線１０を挟んでいるので、耐久性と信頼性の高い光ファイバ式センサが得られる。
【００４３】
○巻回部５ａでは、光ファイバ心線１０を挟む２枚の帯状の金属板１１，１２はゴム等の緩衝材１３、１４を介して接合されているので、各金属板１１，１２から光ファイバ心線１０に衝撃が伝わりにくい構造となっている。これにより、光ファイバ心線１０に衝撃が加わったとしても、光ファイバ心線１０の光ファイバ素線が破断しないと共に、心線捩れを防止できる。
【００４４】
○巻回部５ａは、接合されて一体化された連続する一つの金属体を構成する２枚の金属板１１，１２が複数回（本例では３回）螺旋状に巻回された構造を有するので、金属体の材料、金属体の厚さ等の金属体各部の寸法、巻回部５ａの直径、巻回部５ａの巻回数を適宜変更することで、感度や測定レンジの変更を容易に行なうことができる。例えば、金属板１１，１２の厚さを薄くしたり、巻回数を増やすことで、より小さい荷重で巻回部５ａの光ファイバ１０および金属板１１，１２が変形するようになり、感度を上げることができると共に、測定レンジを大きくすることができる。
【００４５】
例えば、図１６は、巻回部５ａの巻回数を変更した場合における、可動部３の変位量（可動部材変位量）に対する光損失の変化を示している。図１６で曲線７２は、曲線７１で示す巻回部の巻回数を２倍にした場合の特性を示している。ただし、図１６では、巻回部の外径は例えばφ60ｍｍとする。また、図１７は、金属板１１，１２の厚さを変更した場合における、フロート浮力の変化に対する可動部材変位量の変化、つまり感度の変化を示している。図１７で曲線８１は金属板１１，１２の厚さ（板厚）が0.05ｍｍの場合における感度の変化を示し、曲線８２はその板厚を薄くした場合における感度の変化をそれぞれ示している。また、図１８の曲線９０は、水位の変化に対する光損失の変化を示している。
【００４６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る光ファイバ式センサ１Ａを、図３に基づいて説明する。
【００４７】
この光ファイバ式センサ１Ａは、上記第１実施形態に係る光ファイバ式センサ１において、１本の光ファイバ心線１０に代えて、光ファイバとして、光入射端から光出射端まで連続する一つの光導波路を形成する２本の光ファイバ心線１０１，１０２を用いている点に特徴がある。また、この光ファイバ式センサ１Ａのセンサ部５Ａの巻回部５ａは、図３に示すように、２枚の帯状の金属板１１，１２で２本の光ファイバ心線１０１，１０２を挟んだ構造を有している点に特徴がある。図３において、符号１６は、緩衝材１３、１４と同様の緩衝材であり、符号１５ａ，１５ｂは空間である。
【００４８】
センサ部５Ａの巻回部５ａは、一例として、図１に示す光ファイバ式センサ１Ａのセンサ部５の巻回部５ａと同様に巻回数を「３」とする。つまり、センサ部５Ａは、３つの巻回部５ａを有する。
【００４９】
そして、本実施形態のようにセンサ部５Ａに２本の光ファイバ心線１０１，１０２を用いる場合、光ファイバ心線１０１の一端側と光ファイバ心線１０２の一端側はそれぞれ、３つの巻回部５ａのうち１番目の巻回部（図１で左側の巻回部）側から延びて、図１に示す容器２の外部に引き出される。また、光ファイバ心線１０１の他端側と光ファイバ心線１０２の他端側は、３番目の巻回部（図１で右側の巻回部）側からそれぞれ延びて、各光ファイバ心線１０１，１０２の光ファイバ素線同士が融着される。これにより、光ファイバ心線１０１の一端側から入射した光は、光ファイバ心線１０１内を伝播した後、この光ファイバ心線１０１と他端側で融着された光ファイバ心線１０２内を伝播して、光ファイバ心線１０２の一端側から出射するようになっている。
【００５０】
このように、２本の光ファイバ心線１０１，１０２は、光入射端から光出射端まで連続する一つの光導波路を形成している。したがって、本実施形態のセンサ部５Ａでは、２本の光ファイバ心線１０１，１０２で構成されるセンサ部５Ａにおける光ファイバ一の屈曲点数が上記第１実施形態のセンサ部５の２倍になっている。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５１】
以上のように構成された第２実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。
【００５２】
○２枚の帯状の金属板１１，１２で２本の光ファイバ心線１０１，１０２を挟んだ構造を有することにより、センサ部５Ａにおける光ファイバの屈曲点数が上記第１実施形態のセンサ部５の２倍になるので、光損失が２倍になり、同じ水位を２倍の光損失量で測定できる。このため、水位レベルの検知分解能が上がり、水位レベルをより高精度に検出できる。ただし、測定器のダイナミックレンジ以内とする必要がある。ダイナミックレンジは、汎用OTDR(Optical Time Domain Reflectmeter)では計測条件にもよるが、1.55μｍの波長で、20〜30ｄＢ程度である。
【００５３】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る光ファイバ式センサ１Ｂを、図４に基づいて説明する。
【００５４】
この光ファイバ式センサ１Ｂのセンサ部５Ｂは、上記第１実施形態に係る光ファイバ式センサ１のセンサ部５における２枚の帯状の金属板１１，１２を接着剤１８で接合した点に特徴がある。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５５】
以上のように構成された第３実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。
【００５６】
○センサ部５Ｂの巻回部５ａでは、２枚の帯状の金属板１１，１２は光ファイバ心線１０を挟んだ状態で接着剤１８で接合されているので、光ファイバ心線１０の光ファイバ素線がより破断しにくくなっていると共に、心線捩れをより一層抑制することができる。これにより、耐久性と信頼性のより高い光ファイバ式センサが得られる。
【００５７】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る光ファイバ式センサ１Ｃを、図５に基づいて説明する。
【００５８】
この光ファイバ式センサ１Ｃのセンサ部５Ｃは、光ファイバ心線１０全体を接着剤１９で覆うように、１枚の金属板１２の表面に光ファイバ心線１０を接着剤１９で接合した構造を有する点に特徴がある。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５９】
以上のように構成された第４実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。
【００６０】
○センサ部５Ｃの金属板１２が一枚で済むので、構造がより簡単になり、より低コストの光ファイバ式センサを実現できる。
【００６１】
○光ファイバ外周部に接着剤１９がかかるが、金属板１２により強度が保たれる構造となるので、樹脂のみによる補強に比べて温度変化に対する光損失の変動を受けにくい。
【００６２】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る光ファイバ式センサ１Ｄを、図６に基づいて説明する。
【００６３】
この光ファイバ式センサ１Ｄは、図３に示す上記第２実施形態に係る光ファイバ式センサ１Ａと同様に２本の光ファイバ心線１０１，１０２を用いる。そして、センサ部５Ｄにあって、２本の光ファイバ心線１０１，１０２を挟む２枚の帯状の金属板１１，１２が、２本の光ファイバ心線１０１，１０２全体を覆う接着剤２０で接合されている点に特徴がある。その他の構成は、上記第１実施形態および第２実施形態と同様である。
【００６４】
以上のように構成された第５実施形態によれば、上記第１実施形態および第２実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。
【００６５】
○センサ部５Ｄにあっては２本の光ファイバ心線１０１，１０２を挟む２枚の帯状の金属板１１，１２が、光ファイバ心線１０１，１０２全体を覆う接着剤２０で接合されているので、センサ部５Ｄにおける光ファイバ心線１０１，１０２の各ファイバ素線の破断や捩れをより一層抑制できる。
【００６６】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係る光ファイバ式センサ１Ｅを、図７に基づいて説明する。
【００６７】
この光ファイバ式センサ１Ｅは、上記第１実施形態に係る光ファイバ式センサ１において、１本の光ファイバ心線１０に代えて、光ファイバとして、光入射端から光出射端まで連続する一つの光導波路を形成する４芯の光ファイバテープ心線３０を用いている点に特徴がある。また、この光ファイバ式センサ１Ｅのセンサ部５Ｅは、図７に示すように、２枚の帯状の金属板１１，１２で光ファイバテープ心線３０を挟んだ構造を有している。
【００６８】
４芯の光ファイバテープ心線３０は、４本の光ファイバ心線３１〜３４と、これらの光ファイバ心線を樹脂などで被覆する被覆部３５とを有している。また、２枚の帯状の金属板１１，１２は、光ファイバテープ心線３０を挟んだ状態で、図４に示す光ファイバ式センサ１Ｂのセンサ部５Ｂと同様に接着剤１８で接合されている。
【００６９】
センサ部５Ｅの巻回部５ａは、一例として、図１に示す光ファイバ式センサ１Ａのセンサ部５の巻回部５ａと同様に巻回数を「３」とする。つまり、センサ部５Ｅは、３つの巻回部５ａを有する。
【００７０】
そして、本実施形態のようにセンサ部５Ｅに４芯の光ファイバテープ心線３０を用いる場合、光ファイバ心線３１の一端側と光ファイバ心線３４の一端側はそれぞれ、３つの巻回部５ａのうち１番目の巻回部（図１で左側の巻回部）側から延びて、図１に示す容器２の外部に引き出される。光ファイバ心線３１の他端側と光ファイバ心線３２の他端側は、３番目の巻回部（図１で右側の巻回部）側からそれぞれ延びて、各光ファイバ心線３１，３２の光ファイバ素線同士が融着される。光ファイバ心線３２の一端側と光ファイバ心線３３の一端側は、１番目の巻回部（図１で左側の巻回部）からそれぞれ延びて、各光ファイバ心線３２，３３の光ファイバ素線同士が融着される。そして、光ファイバ心線３３の他端側と光ファイバ心線３４の他端側は、３番目の巻回部側からそれぞれ延びて、各光ファイバ心線３３，３４の光ファイバ素線同士が融着される。
【００７１】
これにより、光ファイバ心線３１の一端側から入射した光は、光ファイバ心線３１内を伝播した後、この光ファイバ心線３１と他端側で融着された光ファイバ心線３２内を伝播する。この後、光ファイバ心線３２と一端側で融着された光ファイバ心線３３内を伝播し、さらに、この光ファイバ心線３３と他端側で融着された光ファイバ心線３４内を伝播して、光ファイバ心線３４の一端側から出射するようになっている。
【００７２】
このように、光ファイバテープ心線３０の４本の光ファイバ心線３１〜３４は、光入射端から光出射端まで連続する一つの光導波路を形成している。したがって、本実施形態のセンサ部５Ｅでは、４本の光ファイバ心線３１〜３４で構成されるセンサ部５Ｅにおける光ファイバの屈曲点数が上記第１実施形態のセンサ部５の４倍になっている。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７３】
以上のように構成された第６実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。
【００７４】
○２枚の帯状の金属板１１，１２で４芯の光ファイバテープ心線３０を挟んだ構造を有することにより、センサ部５Ｅにおける光ファイバの屈曲点数が上記第１実施形態のセンサ部５の４倍になるので、光損失が４倍になり、同じ水位を４倍の光損失量で測定できる。このため、水位レベルの検知分解能が上がり、水位レベルをより高精度に検出できる。
【００７５】
○センサ部５Ｅの巻回部５ａでは、４芯の光ファイバテープ心線３０を挟んだ状態で２枚の帯状の金属板１１，１２が接着剤１８で接合されているので、光ファイバテープ心線３０の各光ファイバ心線３１〜３４の光ファイバ素線がより破断しにくくなっていると共に、心線捩れをより一層抑制することができる。これにより、耐久性と信頼性のより高い光ファイバ式センサが得られる。
【００７６】
（第７施形態）
次に、本発明の第７実施形態に係る光ファイバ式センサ１Ｆを、図８に基づいて説明する。
【００７７】
図１に示す上記第１実施形態に係る光ファイバ式センサ１では、センサ部５は、接合されて一体化された連続する一つの金属体を構成する２枚の金属板１１，１２が複数回（３回）螺旋状に巻回された構造を有している。つまり、センサ部５には、３つの巻回部５ａが設けられている。これに対して、第７実施形態に係る光ファイバ式センサ１Ｆは、センサ部５Ｆが、接合されて一体化された連続する２つの金属体（第１の金属体および第２の金属体）をそれぞれ構成する２枚の金属板がそれぞれ複数回（例えば３回）螺旋状に巻回された構造を有する点に特徴がある。
【００７８】
センサ部５Ｆは、図８に示すように、連続する第１の金属体４１を構成する２枚の金属板が３回螺旋状に巻回されると共に、連続する第１の金属体４２を構成する２枚の金属板が３回螺旋状に巻回された構造を有する。つまり、センサ部５Ｆには、第１の金属体４１が巻回された３つの巻回部５ａと、第２の金属体４２が巻回された３つの巻回部５ａを含む６つの巻回部５ａが設けられている。
【００７９】
第１の金属体４１の各巻回部５ａと第２の金属体４２の各巻回部５ａとは、交互に配置されている。また、センサ部５Ｆの各巻回部５ａは、図２に示すセンサ部５の巻回部５ａと同様の構造を有する。そして、第１の金属体４１を構成する２枚の金属板と、第２の金属体４２を構成する２枚の金属板は、同じであっても異なるものであってもよい。
【００８０】
また、第１の金属体４１を構成する２枚の金属板は、図２に示すセンサ部５の巻回部５ａと同様に、１本の光ファイバ心線１０１を挟んだ状態で接合されている。第２の金属体４２を構成する２枚の金属板も、１本の光ファイバ心線１０２を挟んだ状態で接合されている。
【００８１】
そして、図８に示すように、光ファイバ心線１０１の一端側は、第１の金属体４１の３つの巻回部５ａのうち１番目の巻回部（図８で左側の巻回部）側から延びて、図１に示す容器２の外部に引き出される。光ファイバ心線１０２の一端側は、第２の金属体４２の３つの巻回部５ａのうち１番目の巻回部側から延びて、容器２の外部に引き出される。
【００８２】
一方、光ファイバ心線１０１の他端側は第１の金属体４１の３つの巻回部５ａのうち３番目の巻回部（図８で右側の巻回部）側から延びており、光ファイバ心線１０２の他端側も第２の金属体４２の３つの巻回部５ａのうち３番目の巻回部側から延びている。そして、各光ファイバ心線１０１，１０２の他端側では、光ファイバ素線同士が融着部４３で融着されている。これにより、光ファイバ心線１０１の一端側から入射した光は、光ファイバ心線１０１内を伝播した後、この光ファイバ心線１０１と他端側で融着された光ファイバ心線１０２内を伝播して、光ファイバ心線１０２の一端側から出射するようになっている。
【００８３】
このように、２本の光ファイバ心線１０１，１０２は、光入射端から光出射端まで連続する一つの光導波路を形成している。したがって、本実施形態のセンサ部５Ｆでは、２本の光ファイバ心線１０１，１０２で構成されるセンサ部５Ｆにおける光ファイバの屈曲点数が上記第１実施形態のセンサ部５におけるセンサ部５Ｅにおける光ファイバの屈曲点数の２倍になっている。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００８４】
以上のように構成された第７実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。
【００８５】
○センサ部５Ｆが、連続する２つの金属体（第１の金属体４１および第２の金属体４２）をそれぞれ構成する２枚の金属板がそれぞれ複数回（例えば３回）螺旋状に巻回された構造を有することにより、センサ部５Ｆにおける光ファイバの屈曲点数が上記第１実施形態のセンサ部５における光ファイバの屈曲点数の２倍になっているので、水位レベルをより高精度に検出できる。
【００８６】
○各金属体４１，４２の材料、各金属体の厚さ等、金属体各部の寸法、各金属体の巻回部５ａの直径や巻回数を、金属体毎に適宜変更することで感度や測定レンジの変更が可能になるので、感度や測定レンジの調節範囲が広がる。
（第８施形態）
次に、本発明の第８実施形態に係る光ファイバ式センサ１Ｇを、図９に基づいて説明する。
【００８７】
上記第１実施形態に係る光ファイバ式センサ１では、センサ部５は、接合されて一体化された連続する一つの金属体を構成する２枚の金属板１１，１２が複数回（３回）螺旋状に巻回された構造を有している。これに対して、第８実施形態に係る光ファイバ式センサ１Ｇのセンサ部５Ｇは、金属体が円形状に巻回された独立した複数（本例では例えば４つ）の巻回部５ａを有する点に特徴がある。
【００８８】
センサ部５Ｆの各巻回部５ａは、図２に示すセンサ部５の巻回部５ａと同様の構造を有する。このセンサ部５Ｆでは、図１に示すセンサ部５と同様に、光ファイバ心線１０の光入射端１０ａ側から入射した光は、センサ部５Ｆの光ファイバ心線１０内を伝播して、その光出射端１０ｂ側から出射するようになっている。
【００８９】
以上のように構成された第８実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。
【００９０】
○金属体が円形状に巻回された独立した４つの巻回部の各金属体の材料、各金属体の厚さ等、金属体各部の寸法、各金属体の巻回部の直径や巻回数を適宜変更することで、感度や測定レンジの変更が可能になる。
【００９１】
（第９施形態）
次に、本発明の第９実施形態に係る光ファイバ式センサ１Ｈを、図１０および図１１に基づいて説明する。図１０は光ファイバ式センサ１Ｈのセンサ部５Ｈの断面を示し、図１１はセンサ部５Ｈの側面を示している。
【００９２】
この光ファイバ式センサ１Ｈのセンサ部５Ｈは、複数本（本例では一例として３本）の金属線５１〜５３で光ファイバ心線１０を挟んだ構造を有し、光ファイバ心線１０は３本の金属線５１〜５３に部分的に接着剤５５で接合されている点に特徴がある。センサ部５は、光ファイバ心線１０を３本の金属線５１〜５３に部分的に接合して、例えば上記第１実施形態と同様に３回螺旋状に巻回した構造を有する。つまり、センサ部５は、一例として３つの巻回部５ａを有している。
その他の構成は上記第１実施形態と同様である。
【００９３】
以上のように構成された第９実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。
【００９４】
○センサ部５は、光ファイバ心線１０を３本の金属線５１〜５３に部分的に接合して、複数回（例えば３回）螺旋状に巻回した構造を有するので、構造が簡単で、より低コストの光ファイバ式センサを実現できる。
【００９５】
（第１０施形態）
次に、本発明の第１０実施形態に係る光ファイバ式センサ１Ｊを、図１２および図１３に基づいて説明する。図１２は光ファイバ式センサ１Ｊのセンサ部５Ｊの断面を示し、図１３はセンサ部５Ｊの側面を示している。
【００９６】
このセンサ部５Ｊは、複数本（本例では一例として３本）の金属線５１〜５３で光ファイバ心線１０を挟んだ構造を有し、光ファイバ心線１０の全周が３本の金属線５１〜５３に接着剤５６で接合されている点に特徴がある。その他の構成は図１０，１１に示す上記第９実施形態と同様である。
【００９７】
以上のように構成された第１０実施形態によれば、上記第９実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００９８】
（第１１施形態）
次に、本発明の第１０実施形態に係る光ファイバ式センサ１Ｋを、図１４に基づいて説明する。この光ファイバ式センサ１Ｋのセンサ部５Ｋでは、光ファイバ心線１０は１本の金属線部分的に接着剤５５で接合されている。なお、光ファイバ心線１０の全周を１本の金属線部分的に接着剤５５で接合するようにしても良い。
【００９９】
以上のように構成された第１１実施形態によれば、上記第９および第１０実施形態よりもさらに構造が簡単になり、より低コストの光ファイバ式センサを実現できる。
【０１００】
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・図８に示す上記第７実施形態に係る光ファイバ式センサ１Ｆでは、第１の金属体４１の各巻回部５ａと第２の金属体４２の各巻回部５ａを同じ直径にしているが、両金属体の直径を異ならせた構成の光ファイバ式センサにも本発明は適用可能である。
【０１０１】
例えば、図１５に示す光ファイバ式センサ１Ｌでは、第１の金属体４１´の各巻回部５ａの直径は、第２の金属体４２´の各巻回部５ａの直径よりも小さい。また、第１の金属体４１´の下端部側は可動部３に固定され、その上端部はフリーになっている。一方、第２の金属体４２´の下端部は可動部３に、その上端部は固定部４にそれぞれ固定されている。
【０１０２】
このような構成を有する光ファイバ式センサ１Ｌによれば、被対象物の状態変化に応じて可動部３が上方へ変位する初期過程では第２の金属体４２´の各巻回部５ａのみが変形し、その変位の途中から両金属体４１´，４２´の各巻回部５ａが変形するので、上記第７実施形態とは特性の異なる光ファイバ式センサが得られる。
【０１０３】
図１９は、可動部３の変位量（可動部材変位量）に対する光損失の変化を示している。図１９で曲線９１は金属体４２´の巻回部のみが可動部３と固定部４との間にあって変形する場合の特性を示し、また、曲線９２は両金属体４１´，４２´の巻回部が可動部３と固定部４との間にあって変形する場合の特性を示している。
・上記各実施形態で説明した光ファイバ式センサのセンサ部における巻回部５ａの数（巻回数）は一例であって、巻回数が「２」のもの、或いは巻回数が「３」を超える光ファイバ式センサにも本発明は適用可能である。
・上記各実施形態では、光ファイバの曲げによる光損失に基づき検知する被対象物の状態として、水位レベルの状態を検知する光ファイバ式センサについて一例として説明したが、本発明は、電線共同溝の地下施設入口等に設置される蓋の開閉状態等を検知する光ファイバ式センサにも適用可能である。
・図１に示す光ファイバ式センサ１に、上記第２乃至第６実施形態、および、第９乃至第１１実施形態のいずれか一つを組み合わせた構成にも本発明は適用可能である。
・図８に示す光ファイバ式センサ１Ｆに、上記第２乃至第６実施形態、および、第９乃至第１１実施形態のいずれか一つを組み合わせた構成にも本発明は適用可能である。
・図９に示す光ファイバ式センサ１Ｇに、上記第２乃至第６実施形態、および、第９乃至第１１実施形態のいずれか一つを組み合わせた構成にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】第１実施形態に係る光ファイバ式センサを模式的に示す概略構成図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】第２実施形態のセンサ部を示す図２と同様の断面図。
【図４】第３実施形態のセンサ部を示す図２と同様の断面図。
【図５】第４実施形態のセンサ部を示す図２と同様の断面図。
【図６】第５実施形態のセンサ部を示す図２と同様の断面図。
【図７】第６実施形態のセンサ部を示す図２と同様の断面図。
【図８】第７実施形態のセンサ部を示す概略構成図。
【図９】第８実施形態のセンサ部を示す概略構成図。
【図１０】第９実施形態のセンサ部を示す断面図。
【図１１】第９実施形態のセンサ部を示す側面図。
【図１２】第１０実施形態のセンサ部を示す断面図。
【図１３】第１０実施形態のセンサ部を示す側面図。
【図１４】第１１実施形態のセンサ部を示す断面図。
【図１５】変形例のセンサ部を示す概略構成図。
【図１６】巻回部の巻回数を変更した場合における、可動部の変位量（可動部材変位量）に対する光損失の変化を示すグラフ。
【図１７】金属板の厚さを変更した場合における、フロート浮力の変化に対する可動部材変位量の変化、つまり感度の変化を示すグラフ。
【図１８】水位の変化に対する光損失の変化を示すグラフ。
【図１９】可動部の変位量（可動部材変位量）に対する光損失の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【０１０５】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｊ，１Ｋ，１Ｌ…光ファイバ式センサ、３…可動部、４…固定部、５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，５Ｇ，５Ｈ，５Ｊ，５Ｋ，５Ｌ…センサ部、５ａ…巻回部、１０，１０１，１０２…光ファイバ心線、１１，１２…金属板、１３，１４…緩衝材、１８，１９，２０，５５，５６，５８…接着剤、３０…光ファイバテープ心線、４１，４１´…第１の金属体、４２，４２´…第２の金属体、５１〜５３，５７…金属線。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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