(57)【要約】【課題】  本発明は、高い破断耐久性を確保しながら、計測部位の変化量を正確に計測できる光ファイバセンサ、及び光ファイバセンサモジュールを提供する。【解決手段】  光ファイバセンサ１は、長さ方向の一部にセンサ本体６を備えた光ファイバ２の保護皮膜に３層の金属皮膜を用いるとともに、センサ本体６に位置するコア３に形成するＦＢＧ７を、金属皮膜形成時の製膜温度による損失量を加味した強度または最大反射率に構成することで、光ファイバセンサの計測部位への取付を簡略化して取り扱いを容易にする。また、光ファイバセンサモジュール１０は、上述の光ファイバセンサ１にセンサ本体６を挟むように対をなす支持部材１１ａ、１１ｂを固定してを形成するもので、対をなす支持部材１１ａ、１１ｂを介して計測部位に固定することで、光ファイバセンサ１に物理検知性能を保持しながら高温・高湿度環境への高耐性、及び耐破断性を付与する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア、該コアを覆うクラッド、該クラッドを覆う保護皮膜よりなる光センサの、長さ方向の少なくとも一部分に計測対象物の物理量を検知するセンサ本体が形成される光ファイバセンサであって、
前記センサ本体が、前記コアにファイバブラッググレーティング（以降、ＦＢＧと称す）を形成したＦＢＧ方式に構成されており、
前記保護皮膜が、スパッタ法による金属皮膜により形成されるとともに、
前記ＦＢＧを、前記保護皮膜で前記クラッドを皮膜する際の製膜温度による損失量をあらかじめ加味した強度または最大反射率に形成することを特徴とする光ファイバセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載の光ファイバセンサを用いた光ファイバセンサモジュールであって、
金属材料よりなり、前記光ファイバセンサのセンサ本体を間に挟み込むように対をなして配置される支持部材が、前記光ファイバセンサに固定部材を介して固定されることを特徴とする光ファイバセンサモジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の光ファイバセンサモジュールにおいて、
前記光ファイバセンサと前記支持部材とを固定する固定部材に、ハンダもしくは溶接金属を用いるとともに、
該固定部材の前記光ファイバセンサの長さ方向に位置する端部に、緩衝材が備えられることを特徴とする光ファイバセンサモジュール。
【請求項４】
請求項２または３に記載の光ファイバセンサモジュールにおいて、
前記固定部材が、前記光ファイバセンサの長さ方向に延在するとともに、
該固定部材の固定強度が、前記光ファイバセンサの長さ方向に位置する端部から中央部にむけて連続的に増加することを特徴とする光ファイバセンサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバセンサ、及び光ファイバセンサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、通信の分野で広く用いられている光ファイバを、ひずみや温度等の物理量を検知するセンサとして利用する光ファイバセンサの技術開発が進められている。光ファイバセンサの中でも、ＦＢＧ方式は高精度かつ高速に物理量を計測することが可能で、かつ１本の光ファイバに複数のセンサを配置することが可能なため、特に技術開発が進んでいる。
これらＦＢＧ方式の光ファイバセンサは、光ファイバの長さ方向の一部分に位置するコアに対して紫外線レーザを用いて周期的に屈折率が異なるＦＢＧを作成してセンサ本体とし、この部位の伸縮及び屈折率変化をセンサの検知原理とするものである。
【０００３】
これらＦＢＧ方式の光ファイバセンサは、使用する際に光学用接着剤等を用いて計測対象物の計測部位に固定する必要がある。しかし、光ファイバ自身はそもそも通信用として製造されたものであるから、高温・高湿度環境への耐性に劣るだけでなく、光学用接着剤を用いた固定により光ファイバがひずみやすく、さらには、光学用接着剤が計測部位の物理変化等の外乱に対する緩衝材として機能してしまうため、計測部位の変化量を正確に計測することが困難となっていた。
【０００４】
このような中、高温・高湿度環境で使用する場合や高い精度及び信頼性が求められる場合に適した構成として、特許文献１に示すように、光ファイバを構成する保護皮膜にメッキ法による金属皮膜を用いた、いわゆるメタライズドファイバが考案されている。
【特許文献１】特開２００２−１１６０９４号公報（第２図参照）
【０００５】
これらメタライズドファイバは、メッキ法による金属皮膜が硬質でありながらサブミクロンオーダーと極めて薄いことから、外部から加わる応力を緩和することなくそのままクラッド及びコアに伝達できるため、光ファイバセンサに適用することで高精度に物理量を検知できる構成とすることができるものである。また、メッキ法による金属皮膜で外周面を皮膜されているから計測部位への固定に光学用接着剤に代わって溶接やハンダを用いることができるため、光ファイバセンサの静的あるいは動的な計測精度を改善できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、光ファイバセンサを構成する保護皮膜にメッキ法による金属皮膜を用いる構成は、先にも述べたようにメッキ法による金属皮膜が極めて薄いものであるため、固定部材に溶接やハンダを用いた場合においてその表面に鋭利な凹凸部（曲率半径の小さい表面構造）が存在する、もしくは光ファイバセンサの軸線方向に垂直な成分を含む張力が作用する、といった現象が生じると、容易に光ファイバセンサに応力集中をもたらし、光ファイバセンサが破断しやすいといった課題を有する。
【０００７】
また、金属皮膜をメッキ法に代わり、高い密着強度を得ることの可能な方法として一般に知られているスパッタ法で形成すると、光ファイバセンサが高温環境に曝されることとなるため、センサ本体に形成されたＦＢＧが損失しやすい。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は、高い破断耐久性を確保しながら、計測部位の変化量を正確に計測できる光ファイバセンサ、及び光ファイバセンサモジュールを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の光ファイバセンサは、コア、該コアを覆うクラッド、該クラッドを覆う保護皮膜よりなる光センサの、長さ方向の少なくとも一部分に計測対象物の物理量を検知するセンサ本体が形成される光ファイバセンサであって、前記センサ本体が、前記コアにファイバブラッググレーティング（以降、ＦＢＧと称す）を形成して構成されてなり、前記保護皮膜が、スパッタ法による金属皮膜により形成されるとともに、前記ＦＢＧを、前記保護皮膜で前記クラッドを皮膜する際の製膜温度による損失量をあらかじめ加味した強度または最大反射率に形成することを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の光ファイバセンサモジュールは、金属材料よりなり、前記光ファイバセンサのセンサ本体を間に挟み込むように対をなして配置される支持部材が、前記光ファイバセンサに固定部材を介して固定されることを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の光ファイバセンサモジュールは、前記光ファイバセンサと前記支持部材とを固定する固定部材に、ハンダもしくは溶接金属を用いるとともに、該固定部材の前記光ファイバセンサの長さ方向に位置する端部に、緩衝材が備えられることを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の光ファイバセンサモジュールは、前記固定部材が、前記光ファイバセンサの長さ方向に延在するとともに、該固定部材の固定強度が、前記光ファイバセンサの長さ方向に位置する端部から中央部にむけて連続的に増加することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の光ファイバセンサによれば、センサ本体に位置するコアに、保護皮膜でクラッドを皮膜する際の製膜温度による損失量をあらかじめ付加した強度または最大反射率の前記ＦＢＧを形成するから、保護皮膜に金属皮膜を適用し、これを製膜温度が高温となるスパッタ法を用いてクラッドに皮膜してもセンサ本体の物理量検知性能を低下させることがないため、高温・高湿度環境への耐性を有する光ファイバセンサを形成することが可能となる。
【００１４】
また、保護皮膜にスパッタ法による金属皮膜を用いることにより、光ファイバセンサに対して何れかの要因により張力や曲げ等の外力が作用してもその形状がひずみにくいため、光ファイバセンサに外乱に強く高い精度及び信頼性を備えた物理量検知性能を付与することが可能となる。
【００１５】
さらに、保護皮膜にスパッタ法による金属皮膜を用いることで、表面に鋭利な凹凸部が存在する可能性のあるハンダや溶接金属等の硬質の固定部材を光ファイバセンサの計測部位への固定に用いても、光ファイバセンサが破断する現象を抑制することが可能となる。
このように、光ファイバセンサの計測部位への固定にハンダや溶接金属等の硬質の固定部材を用いることができるから、光学用接着剤のように固定部材が緩衝材として機能することはないため、計測部位の変化量を正確に計測することが可能となる。
【００１６】
請求項２に記載の光ファイバセンサモジュールによれば、金属材料よりなる対をなす支持部材が光ファイバセンサに固定されるから、前記支持部材を介して計測部位に光ファイバセンサを固定できるため、光ファイバセンサの計測部位への取付構成が簡略化され光ファイバセンサの取り扱いを容易にすることが可能となる。
また、計測部位への取り付けに際し光ファイバセンサに直接触れることがないから、取り付け作業に伴う外力を光ファイバセンサに作用させることもないため、センサ本体を保護しながら精度良く計測部位に光ファイバセンサを配置することが可能となる。
【００１７】
このような光ファイバセンサモジュールに変換機構を付加することにより、本来歪みや温度等を主な被測定量とする光ファイバセンサを、加速度や変位などの多種の測定に用いることも考えられ、歪み計、温度計、加速度計、変位計などの計測モジュール化することも可能となる。
【００１８】
請求項３に記載の光ファイバセンサモジュールによれば、光ファイバセンサと支持部材とを固定する固定部材にハンダもしくは溶接金属を用いるから、計測部位とセンサ本体との間に介在する支持部材及び固定部材の何れにも緩衝材となりうる柔軟な部材が存在しないため、計測部位の変化量を正確に検知することが可能となる。
【００１９】
また、固定部材における前記光ファイバセンサの長手方向の端部に緩衝材を備えることから、光ファイバセンサに対して軸線方向に垂直な成分を含む張力が作用しても、前記光ファイバセンサの長手方向に位置する固定部材の端部近傍に発生しやすい曲率半径の小さい変形を防止し応力集中を緩和させることができるため、破断等の現象を抑制することが可能となる。
【００２０】
請求項４に記載の光ファイバセンサモジュールによれば、固定部材を前記光ファイバセンサの長手方向に帯状に延在させ、その固定強度を前記光ファイバセンサの長手方向の端部から中央部にむけて連続的に増加するから、光ファイバセンサに対して軸線方向に垂直な成分を含む張力が作用しても、光ファイバセンサの変形を前記固定部材の長さ方向の広い範囲に分散させて応力集中を緩和できるため、破断等の現象を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の光ファイバセンサ、及び光ファイバセンサモジュールを図１から図４に示す。本発明は、長さ方向の一部にセンサ本体を備えた光ファイバの保護皮膜にスパッタ法による金属皮膜を用いるとともに、センサ本体に位置するコアに形成するＦＢＧを、金属皮膜形成時の製膜温度による損失量をあらかじめ加味した強度または最大反射率に構成することで、光ファイバセンサに物理検知性能を保持しながら高温・高湿度環境への高耐性、及び耐破断性を付与するとともに、該光ファイバセンサに支持部材を固定して光ファイバセンサモジュールを形成することで、光ファイバセンサの計測部位への取付を簡略化して取り扱いを容易にするものである。
【００２２】
図１（ａ）の縦断図に示すように、光ファイバセンサ１は、光ファイバ２の長さ方向の一部分にセンサ本体６が形成されている構成を有しており、光ファイバ２は、図１（ｂ）の横断図に示すように、光を通すコア３と、該コア３より屈折率を低く構成され、コア３の外周面を覆うように配置されているクラッド４と、該クラッド４を覆うように配置されている保護皮膜５により構成されている。
【００２３】
また、センサ本体６は、図１（ａ）に示すように、光ファイバ２を構成するコア３にＦＢＧ７と呼ばれる周期的な屈折率構造を紫外線レーザーを用いて形成することで、光ファイバ２に作用する引張りや圧縮応力または周囲温度の変化に依存する周期間隔と伝搬光の実効的な屈折率で決まる特定の波長の光を反射させるもので、この反射波長の変化量を読みとることにより、ひずみセンサや温度センサといった物理変化を検知するセンサとして機能するものである。
なお、本実施の形態における光ファイバセンサ１は、光ファイバ２の一部分にのみセンサ本体６が形成されているが、必ずしもこれにこだわるものではなく、光ファイバ２の長さ方向にセンサ本体６を複数形成する構成としても良い。
【００２４】
ところで、前記光ファイバ２を構成する前記保護皮膜５には、金属皮膜が用いられており、図１（ａ）に示すように、内層から外層に向かってチタン層５ａ、ニッケル層５ｂ及び金層５ｃの３層を有する構成となっている。これらは、金属皮膜方法の中でもメッキ方式と比較して高い密着強度を得ることの可能な方法として一般に知られているスパッタ法を用いて、前記クラッド４の外周面を皮膜している。
【００２５】
しかし、スパッタ法を用いて金属皮膜よりなる保護皮膜５を形成する際には高温環境が必要であり、このような高温環境は、前記センサ本体６に位置する前記コア３に形成したＦＢＧ７の一部を消失させやすく、これに伴いセンサ本体６に本来備えられた物理検知性能が低下するといった現象が生じやすい。このため、前記コア３には、スパッタ法を用いて保護皮膜５を形成することにより想定されるＦＢＧ７の損失量をあらかじめ算定しておき、この損失量を加味した強度または最大反射率のＦＢＧ７を前記センサ本体６に位置するコア３に形成している。
【００２６】
なお、前記センサ本体６に位置するコア３に形成したＦＢＧ７の損失量を抑制することを考慮すると、スパッタ法による製膜温度は110℃程度とすることが望ましく、また、保護皮膜５として用いる３層の金属皮膜は、グラッド４がシングルモード石英ガラスファイバにより構成され外径が125μmの場合で、チタン層５ａ、ニッケル層５ｂ及び金層５ｃをそれぞれ、300nm、400nm及び600nm程度に形成することが望ましい。
【００２７】
また、本実施の形態では保護皮膜５に、チタン層５ａ、ニッケル層５ｂ及び金層５ｃよりなる３層の金属被膜を用いたが、必ずしもこれにこだわるものではなく、耐食性及び耐孔食性の高いステンレス合金を被膜する構成や、窒化物薄膜で被膜する構成等も考えられる。ここで示すステンレス合金は、自然にはできない塑性及び構造を持つ酸化被膜をスパッタリング法により人工的にステンレス鋼上に製作することで形成されるものであり、一方、窒化物薄膜は、ＲＦスパッタ装置において金属ターゲットを窒素・アルゴン混合プラズマ中で反応させて窒化物被膜を堆積させる反応スパッタ法を用い、その製膜パラメータを変化させることによって様々な状態のAl-N、Sn-N薄膜に製作されるものである。
【００２８】
このような構成の光ファイバセンサ１は、保護皮膜５にスパッタ法による金属皮膜を用いることで、従来より保護皮膜５として一般に用いられていたＵＶ硬化樹脂等による被膜と比較して、光ファイバセンサ１に高温・高湿度環境下における高耐性を有するとともに、外力が作用した際にもひずみにくく、センサ本体６が有する物理検知性能を保持できる構成を有するものである。
【００２９】
また、保護皮膜５に金属被膜が用いられることで、光ファイバセンサ１を計測対象物９の計測部位に固定する際には、溶接金属やハンダ等の硬質の固定部材８を用いることができる。これにより、固定部材８に光学用接着剤等の柔軟な部材を用いていた従来と比較して、固定部材８が緩衝材となることがないから、計測部位の変化量が前記センサ本体６に忠実に伝達されるため、高い精度で正確に計測対象物９の計測部位における変化量を計測することができるものである。
【００３０】
ここで、溶接金属やハンダ等の硬質の固定部材８は、表面に鋭利な凹凸部が存在することで知られているものの、保護皮膜５を構成する金属被膜がスパッタ法により形成されることから、この鋭利な凹凸部により光ファイバセンサ１が破断する現象を抑制することができる。
【００３１】
これら保護皮膜５にスパッタ法による金属被膜を用いた光ファイバセンサ１の取り扱いをより容易なものとすべく構成した光ファイバセンサモジュール１０を以下に示す。
図２に示すように、該光ファイバセンサモジュール１０は、上述する光ファイバセンサ１と対をなす支持部材１１ａ、１１ｂにより構成されている。
図３（ａ）に示すように、該対をなす支持部材１１ａ、１１ｂは、金属材料により成形されており、前記光ファイバセンサ１に形成されたセンサ本体６の部材長より長い離間距離をもって平行に配置されている。前記光ファイバセンサ１は、センサ本体６を対をなす支持部材１１ａ、１１ｂの間に配置するようにしてセンサ本体６の両端部近傍を対をなす支持部材１１ａ、１１ｂに支持されており、両者は固定部材１２を介して固定されている。
【００３２】
該固定部材１２には、ハンダが用いられており、光ファイバセンサ１の長さ方向に帯状に延在して、光ファイバセンサ１と対をなす支持部材１１ａ、１１ｂを、面で固定している。このとき、光ファイバセンサ１の長さ方向に帯状に延在する固定部材１２は、長さ方向の両端部が対をなす支持部材１１ａ、１１ｂ各々の両端部と同一位置となるように設けられている。
なお、本実施の形態では、固定部材１２にハンダを用いたハンダ付けにより両者を固定したが、必ずしもこれにこだわるものではなく、固定部材１２に溶接金属を用いて溶接により両者を固定しても良い。
【００３３】
このような構成の光ファイバセンサモジュール１０を、前記計測対象物９の計測部位に設置する際には、図３（ａ）に示すように、前記センサ本体６が弛むことなく、また引張り力が作用することの無いように対をなす支持部材１１ａ、１１ｂを計測部位に配置し、溶接やハンダ付け等の固定手段を介して固定する。
このように、光ファイバセンサモジュール１０は、光ファイバセンサ１の計測部位への取付を簡略化し、その取り扱いを容易にするものである。また、光ファイバセンサ１のセンサ本体６に直接触れることなく、光ファイバセンサ１を対をなす支持部材１１ａ、１１ｂを介して計測対象物９の計測部位に設置することができるため、センサ本体６に外乱を生じさせて本来より備わっている物理検知性能を低下させることがない。
【００３４】
ところで、上述する構成の光ファイバセンサモジュール１０は、前記光ファイバセンサ１に対して軸線方向に垂直な成分を含む張力が作用すると、対をなす支持部材１１ａ、１１ｂ各々との固定部、具体的には光ファイバセンサ１の長さ方向に帯状に延在する固定部材１２の長さ方向の両端部近傍で曲率半径の小さい変形を生じることとなり、応力が集中して破断しやすい。
【００３５】
したがって、本実施の形態では図３（ａ）に示すように、光ファイバセンサモジュール１０と対をなす前記支持部材１１ａ、１１ｂ各々との固定部近傍において発生する応力集中により、光ファイバセンサ１が破断する現象を抑制すべく、光ファイバセンサ１と対をなす支持部材１１ａ、１１ｂとの長さ方向の固定端部、つまり、光ファイバセンサ１の長さ方向に帯状に延在する固定部材１２の長さ方向の端部に緩衝材１３を設けている。該緩衝材１３は、ハンダや溶接金属等の固定部材１２と比較して弾性を有する接着剤等の柔らかい材料により構成されており、本実施の形態では、光コネクタ等の高精度部品の接着に広く用いられているエポキシ系接着剤を使用している。
【００３６】
なお、該緩衝材１３の弾性率及び接着層厚は、あらかじめ光ファイバセンサ１に作用することが予想される軸線方向に垂直な成分を想定するとともに、これに伴う光ファイバセンサ１の変形量を算定しておき、これが対をなす前記支持部材１１ａ、１１ｂ各々との固定部にまで及ばないよう調整する。
また、前記固定部材１２は、必ずしもエポキシ系接着剤にこだわるものではなく、前記固定部材１２と比較して粘弾性の高い材料であれば何れを用いても良いが、硬化前の粘性が高く、接着層厚を１mm以上に成形できるものであればなお良い。
【００３７】
さらに、光ファイバセンサ１の破断を抑制するための構成は必ずしも上述する構成にこだわるものではない。
例えば、前記光ファイバセンサ１と対をなす支持部材１１ａ、１１ｂとの固定部に固定部材１２を光ファイバセンサ１の長さ方向に帯状に延在させ、その固定強度を長さ方向の両端部から中央部に向けて連続的に増加するよう構成し、光ファイバセンサ１に対して軸線方向に垂直な成分を含む張力が作用した際に固定部材１２の長手方向の端部に生じやすい応力集中を、固定部材１２の長手方向の中央部に向かう広い範囲に分散させて緩和させても良い。
【００３８】
具体的には、図３（ｂ）に示すように、対をなす前記支持部材１１ａ、１１ｂ各々との固定部に位置する前記光ファイバセンサ１の保護皮膜５を、固定部材１２とぬれ性のよい材料よりなる金属材料１４でメタライズ加工し、光ファイバセンサ１の見かけ上の断面積が、対をなす支持部材１１ａ、１１ｂ各々との固定端部から固定中央部にかけて連続的に小さくなるよう加工する。これにより、固定部材１２は、光ファイバセンサ１の長さ方向の端部から中央部に向けて連続的に厚く形成されるため、固定強度も連続的に増加するものである。
【００３９】
あるいは、図４（ａ）に示すように、保護皮膜５の外周面に表面処理を施し、固定部材１２に対するぬれ性の高いメタライズ被膜１５を形成した上で、光ファイバセンサ１の長さ方向の端部における固定部材１２の厚さを薄く、中央部における厚さを厚くなるよう塗布量を調整する。
【００４０】
さらには、図４（ｂ）に示すように、耐熱性の高い樹脂等の材料よりなるモールド１６を用いる構成としても良い。該モールド１６は筒状に成形されており、外形状を対をなす支持部材１１ａ、１１ｂの前記光ファイバセンサ１との固定面と嵌合する形状に、内形状を前記光ファイバセンサ１より断面が大きく、端部から内方中央部に向けて断面が拡大するテーパー面を有する空洞に形成されている。
これらは、空洞部に光ファイバセンサ１を貫通させてこれを埋設するように固定部材１２を充填した該モールド１６を、前記対をなす支持部材１１ａ、１１ｂ各々の前記光ファイバセンサ１との固定面と嵌合することで、固定部材１２を長さ方向の端部から中央部に向けて連続的に厚く形成し、固定強度を増加させるものである。
【００４１】
このような樹脂等の材料で成形した前記モールド１６の適用は、帯状に延在する固定部材１２の固定強度を長さ方向の両端部から中央部に向けて連続的に増加する構成に加えて、モールド１６が緩衝材となるため、前記光ファイバセンサ１に対して軸線方向に垂直な成分を含む張力が作用した際の応力集中をより効率的に緩和することができる。
なお、前記モールド１６には、ポリイミド等弾性率の高い耐熱性樹脂であれば何れを用いてもよい。
【００４２】
このように、前記光ファイバセンサ１と対をなす支持部材１１ａ、１１ｂ各々との固定部に帯状に延在する固定部材１２の固定強度を、長さ方向の両端部から中央部に向けて連続的に増加するよう構成することで、光ファイバセンサ１に対して軸線方向に垂直な成分を含む張力が作用しても、その変形を固定部材１２の長手方向の端部のみでなく中央部に向かう広い範囲に分散させて応力集中を緩和できるため、破断等の現象を抑制することが可能となる。
【００４３】
上述する構成によれば、光ファイバセンサ１は、センサ本体６に位置するコア３に、保護皮膜５でクラッド４を皮膜する際の製膜温度による損失量をあらかじめ付加した強度あるいは最大反射率の前記ＦＢＧ７を形成するから、保護皮膜５に金属皮膜を適用し、これを製膜温度が高温となるスパッタ法を用いてクラッド４に皮膜してもセンサ本体６の物理量検知性能を低下させることがないため、高温・高湿度環境への耐性を有する光ファイバセンサ１を形成することが可能となる。
【００４４】
また、保護皮膜５にスパッタ法による金属皮膜を用いることにより、光ファイバセンサ１に対して何れかの要因により張力や曲げ等の外力が作用してもその形状がひずみにくいため、光ファイバセンサ１に外乱に強く高い精度及び信頼性を備えた物理量検知性能を付与することが可能となる。
【００４５】
さらに、保護皮膜５にスパッタ法による金属皮膜を用いることで、表面に鋭利な凹凸部が存在する可能性のあるハンダや溶接金属等の硬質の固定部材１２を光ファイバセンサ１の計測部位への固定に用いても、光ファイバセンサ１が破断する現象を抑制することが可能となる。
このように、光ファイバセンサ１の計測部位への固定にハンダや溶接金属等の硬質の固定部材１２を用いることができるから、光学用接着剤のように固定部材１２が緩衝材として機能することはないため、計測部位の変化量を正確に計測することが可能となる。
【００４６】
前記光ファイバセンサ１に金属材料よりなる対をなす支持部材１１ａ、１１ｂを固定し光ファイバセンサモジュール１０を構成することで、前記支持部材１１ａ、１１ｂを介して計測部位に光ファイバセンサ１を固定できるため、光ファイバセンサ１の計測部位への取付構成が簡略化され光ファイバセンサ１の取り扱いを容易にすることが可能となる。
加えて、計測部位への取り付けに際し、光ファイバセンサ１に直接触れることがないから、取り付け作業に伴う外力を光ファイバセンサ１に作用させることもないため、センサ本体６を保護しながら精度良く計測部位に光ファイバセンサ１を配置することが可能となる。
【００４７】
このような光ファイバセンサモジュール１０に変換機構を付加することで、本来歪みや温度等を主な被測定量とする光ファイバセンサ１を、加速度や変位などの多種の測定に用いることも考えられ、歪み計、温度計、加速度計、変位計などの計測モジュール化することも可能となる。
【００４８】
また、光ファイバセンサモジュール１０を構成するにあたり、光ファイバセンサ１と支持部材１１ａ、１１ｂとを固定する固定部材１２にハンダもしくは溶接金属を用いるから、計測部位とセンサ本体６との間に介在する支持部材１１ａ、１１ｂ及び固定部材１２の何れにも緩衝材１３となりうる柔軟な部材が存在しないため、計測部位の変化量を正確に検知することが可能となる。
【００４９】
さらに、前記固定部材１２における前記光ファイバセンサ１の長手方向の端部に緩衝材１３を備えることから、光ファイバセンサ１に対して軸線方向に垂直な成分を含む張力が作用しても、前記光ファイバセンサ１の長手方向に位置する固定部材１２の端部近傍に発生しやすい曲率半径の小さい変形を防止し応力集中を緩和させることができるため、破断等の現象を抑制することが可能となる。
【００５０】
一方で、前記固定部材１２の固定強度を前記光ファイバセンサ１の長手方向の端部から中央部にむけて連続的に増加することで、光ファイバセンサ１に対して軸線方向に垂直な成分を含む張力が作用しても、光ファイバセンサ１の変形を前記固定部材１２の長さ方向の広い範囲に分散させて応力集中を緩和できるため、破断等の現象を抑制することが可能となる
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る光ファイバセンサの詳細を示す図である。
【図２】本発明に係る光ファイバセンサモジュールの概略を示す図である。
【図３】本発明に係る光ファイバセンサモジュールの詳細を示す図である。
【図４】本発明に係る光ファイバセンサモジュールの他の事例を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  光ファイバセンサ
２  光ファイバ
３  コア
４  クラッド
５  保護皮膜
５ａ  チタン層
５ｂ  ニッケル層
５ｃ  金層
６  センサ本体
７  ＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）
８  固定部材
９  計測対象物
１０  光ファイバセンサモジュール
１１ａ  支持部材
１１ｂ  支持部材
１２  固定部材
１３  緩衝材
１４  金属部材
１５  メタライズ皮膜
１６  モールド
【図１】
2005249861.tif 000003
【図２】
2005249861.tif 000004
【図３】
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【図４】
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