(57)【要約】【課題】振動測定時における温度補償を行いつつ、小型化することを実現したＦＢＧ振動センサを提供することを目的とする。【解決手段】ＦＢＧ振動センサ１は、振動体Ｗに固定端２ｂ側が固定される板バネ２を備えている。板バネ２の自由端２ｃ側には錘４が設けられており、振動体Ｗの振動に同期して板バネ２が弾性変形する。また、板バネ２の上部表面２ａ上には、ＦＢＧ５が形成された光ファイバ３が固定されている。光ファイバ３は、ＦＢＧ５を間に挟む一対の接着剤７ａ、７ｂによって板バネ２に固定されており、ＦＢＧ５にはプリテンションＦが作用している。振動体Ｗの振動は、板バネ２の弾性変形に応じてＦＢＧ５に生じるひずみに基づいて測定される。また、板バネ２は、光ファイバ３の熱膨張係数と同一の熱膨張係数を有しており、ＦＢＧ５に作用するプリテンションＦが一定に保たれる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体の振動に伴って弾性変形可能な弾性部材と、
所定の張力が作用した状態で前記弾性部材に固定され、前記弾性部材の弾性変形量に応じて入射光に対する反射光の波長と前記入射光に対する透過光の波長とを変化させるＦＢＧを有する光ファイバと
を備え、前記反射光の波長の変化量または前記透過光の波長の変化量に基づいて前記振動体の振動を測定するＦＢＧ振動センサにおいて、
前記弾性部材の熱膨張係数は、前記光ファイバの熱膨張係数と同一の値であることを特徴とするＦＢＧ振動センサ。
【請求項２】
前記弾性部材は平板状であり、前記弾性部材の一方の端部は前記振動体に固定可能であり、前記弾性部材の他方の端部は錘が取り付け可能である請求項１に記載のＦＢＧ振動センサ。
【請求項３】
前記光ファイバを前記弾性部材に固定する一対の取り付け部材をさらに備え、
前記一対の取り付け部材は、前記ＦＢＧの長さ以上の間隔をおいて配置され、前記ＦＢＧは前記間隔の内側に対応する部位に配置される請求項１または２に記載のＦＢＧ振動センサ。
【請求項４】
前記光ファイバ及び前記弾性部材は長手方向をそれぞれ有し、
前記弾性部材の長手方向と前記光ファイバの長手方向とが互いに沿うように配置される請求項１〜３のいずれか一項に記載のＦＢＧ振動センサ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のＦＢＧ振動センサを用いて車両の衝突を検知する車両用センサであって、
前記車両は複数の被測定部を有し、
前記光ファイバは前記複数の被測定部に設けられる複数の前記ＦＢＧを有し、
前記複数の被測定部の少なくとも１つから対応する前記ＦＢＧに印加される振動に基づいて、前記車両の衝突を検知する車両用センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、振動体の振動を測定するＦＢＧ振動センサに係り、特に、振動測定時における温度補償を行うための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば測定対象物のひずみ量等の物理量を測定するためのセンサに、ＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）が形成された光ファイバが利用される。ＦＢＧとは、光ファイバのコアの屈折率を軸方向に沿った所定の長さ周期（グレーティング周期）で変化させた回折格子であって、光ファイバへの入射光に対し、グレーティング周期に応じた特定の波長（ブラッグ波長）を有する光を反射し、残りの光を透過するという特性を有するものである。
【０００３】
例えば特許文献１には、ＦＢＧを利用して測定対象物に生じるひずみを測定する光ファイバセンサが開示されている。これによれば、光ファイバと測定対象物とが、ＦＢＧを間に挟むように配置された一対の金属板を介して固定されている。測定対象物にひずみが生じるとＦＢＧにもひずみが生じ、そのひずみ量に応じてグレーティング周期が変化するため、ブラッグ波長が長波長側または短波長側にシフトする。したがって、ブラッグ波長のシフト量を測定することにより、測定対象物のひずみ量を求めることが可能となる。
【０００４】
また、特許文献１に記載されているような光ファイバセンサは、振動体の振動を測定するための振動センサとして適用することが可能となっている。具体的には、振動体の振動に同期して弾性変形する弾性部材を準備し、この部材が弾性変形する際に生じる伸張ひずみ及び圧縮ひずみが光ファイバに印加されるように構成すれば、ブラッグ波長のシフト量及びシフト周期に基づいて振動体の振動量及び振動周期を求めることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０２２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１に記載されているような光ファイバセンサを用いて圧縮ひずみを測定する場合、ＦＢＧに緩みが生じた状態では圧縮ひずみが印加されてもグレーティング周期が変化しないため、ＦＢＧに対して予め所定の張力を与えておくこと、すなわちプリテンションを与えておくことが必要となる。しかしながら、光ファイバと測定対象物とが互いに異なる熱膨張係数を有する場合、これらの部材が測定時の雰囲気温度に応じて熱膨張または熱収縮する量も互いに異なるものとなる。すなわち、ＦＢＧに与えられていたプリテンションが雰囲気温度に応じて変化してしまうため、ひずみ量の測定感度も変化するという問題点が生じる。特に、光ファイバの熱膨張量が測定対象物の熱膨張量を上回った場合、または光ファイバの熱収縮量が測定対象物の熱収縮量を下回った場合にＦＢＧに緩みが生じると、圧縮ひずみを測定することが不可能になるという問題点が生じる。
【０００７】
尚、特許文献１に記載の光ファイバセンサはひずみセンサとして適用されたものであるが、この光ファイバセンサを上述したように振動センサとして適用した場合においても問題点は共通のものである。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、雰囲気温度に応じた温度補償を行うことにより測定感度を一定に保つことを実現したＦＢＧ振動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】
【０００９】
この発明に係る振動センサは、振動体の振動に伴って弾性変形可能な弾性部材と、所定の張力が作用した状態で弾性部材に固定され、弾性部材の弾性変形量に応じて入射光に対する反射光の波長と入射光に対する透過光の波長とを変化させるＦＢＧを有する光ファイバとを備え、反射光の波長の変化量または透過光の波長の変化量に基づいて振動体の振動を測定するＦＢＧ振動センサにおいて、弾性部材の熱膨張係数は、光ファイバの熱膨張係数と同一の値であることを特徴とするものである。
【００１０】
振動体の振動に伴って弾性部材が弾性変形すると、光ファイバのＦＢＧに伸張ひずみ及び圧縮ひずみが生じて反射光または透過光の波長が変化するため、その変化量及び変化周期に基づいて振動体の振動量及び振動周期が求められる。このように振動を測定する際、弾性部材及び光ファイバは雰囲気温度に応じて熱膨張または熱収縮するが、これらの熱膨張係数は同一であるため、熱膨張量及び熱収縮量も同一となる。すなわち、ＦＢＧに作用するプリテンションによる張力は雰囲気温度にかかわらず一定となり、温度補償された状態となるため、弾性部材の弾性変形に伴ってＦＢＧに印加される伸張ひずみ及び圧縮ひずみに対し、一定の感度で反射光または透過光の波長を変化させることが可能となる。したがって、ＦＢＧ振動センサにおいて、雰囲気温度に応じた温度補償を行うことにより測定感度を一定に保つことが可能となる。
【００１１】
弾性部材は平板状であり、弾性部材の一方の端部は振動体に固定可能であり、弾性部材の他方の端部は錘が取り付け可能であってもよい。弾性部材の他方の端部側に錘を取り付けることにより、振動体の振動に伴って弾性部材が弾性変形する際、弾性部材の一方の端部側に作用する曲げモーメントが増大される。すなわち、他方の端部側に錘を取り付けない場合と比較すると、所定量のひずみをＦＢＧに生じさせるために必要となる弾性部材の長さが短縮される。したがって、ＦＢＧ振動センサを小型化することが可能となる。
【００１２】
光ファイバを前記弾性部材に固定する一対の取り付け部材をさらに備え、一対の取り付け部材は、ＦＢＧの長さ以上の間隔をおいて配置され、ＦＢＧは間隔の内側に対応する部位に配置されてもよい。
また、光ファイバ及び弾性部材は長手方向をそれぞれ有し、弾性部材の長手方向と光ファイバの長手方向とが互いに沿うように配置されてもよい。
【００１３】
また、この発明に係るＦＢＧ振動センサは、車両の衝突を検知する車両用センサとして用いられ、この場合の車両用センサは、車両は複数の被測定部を有し、光ファイバは複数の被測定部に設けられる複数のＦＢＧを有し、複数の被測定部の少なくとも１つから対応するＦＢＧに印加される振動に基づいて、車両の衝突を検知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、ＦＢＧ振動センサにおいて、雰囲気温度に応じた温度補償を行うことにより測定感度を一定に保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１に係るＦＢＧ振動センサの構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】実施の形態１に係るＦＢＧ振動センサにおけるＦＢＧの構成を概略的に示す部分拡大断面側面図である。
【図３】実施の形態１に係るＦＢＧ振動センサの構成を概略的に示す断面側面図である。
【図４】実施の形態１に係るＦＢＧ振動センサの弾性部材及び光ファイバの熱膨張及び熱収縮を説明するためのグラフである。
【図５】この発明の実施の形態２に係るＦＢＧ振動センサの構成を概略的に示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係るＦＢＧ振動センサを用いた車両用センサの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、この発明の実施の形態について添付図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係るＦＢＧ振動センサ１を概略的に示す。
ＦＢＧ振動センサ１は、振動体Ｗ（図３参照）の振動を測定するセンサであって、矩形に形成された平板状の弾性部材である板バネ２と、板バネ２の上部表面２ａ上に固定される光ファイバ３とを備えている。板バネ２は、図１の矢印Ａで示される方向を長手方向とする部材であって、この長手方向における一方の端部が、振動体Ｗに固定される固定端２ｂとなっている。一方、板バネ２の他方の端部は自由端２ｃとなっており、その上部表面２ａ上には、所定の質量を有する錘４が取り付けられている。光ファイバ３は、その軸方向が矢印Ａで示される方向に沿って延びるように、すなわち板バネ２の長手方向と光ファイバ３の長手方向とが互い沿うように、板バネ２の中央部に配置されている。また、光ファイバ３は、以下に説明するＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）５を有しており、ＦＢＧ５が板バネ２の上部表面２ａ上に配置されている。
【００１７】
図２に示すように、光ファイバ３は、図示しない光源から入射される入射光Ｌ１が伝播するコア１１と、コア１１の外周部を覆うクラッド１２とを有しており、例えば石英ガラス等の材料から形成されている。ＦＢＧ５は、コア１１の屈折率を軸方向に沿った所定の長さ周期（グレーティング周期）Λで変化させた回折格子であって、入射光Ｌ１に対し、ブラッグ波長と呼ばれる特定の波長を有する光を反射光Ｌ２として反射し、残りの光を透過光Ｌ３として透過するという特性を有している。ここで、ＦＢＧ５におけるグレーティング周期Λは、ブラッグ波長を規定する要素の１つとなっている。すなわち、ＦＢＧ５に軸方向のひずみが生じると、それに伴ってグレーティング周期Λも変化するため、グレーティング周期Λの変化量に応じてブラッグ波長がシフトする。具体的には、ＦＢＧ５に伸張ひずみが生じるとブラッグ波長は長波長側にシフトし、ＦＢＧ５に圧縮ひずみが生じるとブラッグ波長は短波長側にシフトする。
【００１８】
ブラッグ波長のシフト量はＦＢＧ５のひずみ量に比例するため、ブラッグ波長のシフト量を測定することにより、ＦＢＧ５に印加されたひずみ量を求めることが可能となっている。尚、ＦＢＧ５が透過する透過光Ｌ３は、光ファイバ３に入射される入射光Ｌ１からブラッグ波長を有する反射光Ｌ２を除いたものであるため、ブラッグ波長のシフト量は、反射光Ｌ２だけではなく、透過光Ｌ３から求めることも可能となっている。また、ＦＢＧ５は、光ファイバ３のコア１１に紫外線等を照射することによって形成される。
【００１９】
次に、ＦＢＧ振動センサ１が振動体Ｗに取り付けられている状態を図３に示す。
図３に示すように、振動体Ｗに対するＦＢＧ振動センサ１の設置は、板バネ２の固定端２ｂ側を、固定部材６を介して振動体Ｗに固定することによって行われる。固定部材６は、一方の端面６ａ側に開口する溝部６ｂを有しており、この溝部６ｂ内に板バネ２の固定端２ｂが挿入され、接着等によって固定されている。また、固定部材６の他方の端面６ｃは接着等によって振動体Ｗに固定されており、それにより、振動体Ｗと板バネ２とが一体として固定された状態となっている。したがって、振動体Ｗが矢印Ｂ１で示される方向に振動すると、その振動が固定部材６を介して板バネ２に伝達され、矢印Ｂ２及び矢印Ｂ３で示される方向における板バネ２の弾性変形が振動体Ｗの振動に同期して繰り返される。
【００２０】
光ファイバ３の一方の端部は、錘４に隣接する部位で切断されている。また、光ファイバ３の他方の端部は、固定部材６の内部に導かれるとともに、固定部材６の側部に形成された図示しない貫通孔から外部に引き出されている。固定部材６の外部に引き出された光ファイバ３には、光ファイバ３に入射光Ｌ１（図２参照）を入射するための図示しない光源や、ＦＢＧ５からの反射光Ｌ２（図２参照）を測定するための、すなわちブラッグ波長を測定するための図示しない計測器等が接続されている。
【００２１】
また、光ファイバ３は、固定部材６に隣接する部位に塗布された接着剤７ａと、錘４に隣接する部位に塗布された接着剤７ｂとによって、板バネ２の上部表面２ａに固定されており、ＦＢＧ５には、所定の張力であるプリテンションＦが作用した状態となっている。接着剤７ａ及び接着剤７ｂは、ＦＢＧ５の軸方向に沿った長さｄ１以上の間隔ｄ２をおいて配置されており、この間隔ｄ１の内側に対応する部位にＦＢＧ５が配置されている。ここで、接着剤７ａ及び接着剤７ｂは、ＦＢＧ振動センサ１における取り付け部材を構成するものである。尚、光ファイバ３を板バネ２に固定する箇所の一方を固定部材６に隣接する部位、すなわち板バネ２が弾性変形したときに最大の応力が作用する部位としたことにより、板バネ２の弾性変形を確実にＦＢＧ５に伝達することが可能となっている。
【００２２】
振動体Ｗの振動に伴って板バネ２が矢印Ｂ２で示される方向に弾性変形すると、その弾性変形量に応じてＦＢＧ５に圧縮ひずみが生じるため、ＦＢＧ５のグレーティング周期Λが変化してブラッグ波長が短波長側にシフトする。一方、振動体Ｗの振動に伴って板バネ２が矢印Ｂ３で示される方向に弾性変形すると、その弾性変形量に応じた伸張ひずみがＦＢＧ５に生じるため、ＦＢＧ５のグレーティング周期Λが変化してブラッグ波長が長波長側にシフトする。尚、ＦＢＧ５に作用するプリテンションＦの値は、板バネ２が矢印Ｂ２で示される方向に弾性変形してＦＢＧ５に圧縮ひずみが生じた場合に、ＦＢＧ５に緩みが生じることのない値が予め選択される。
【００２３】
以上のように構成されるＦＢＧ振動センサ１において、板バネ２は、光ファイバ３の熱膨張係数と同一となる値の熱膨張係数を有する材料から形成されている。以下に、板バネ２の熱膨張係数と光ファイバ３の熱膨張係数とが同一である場合と互いに異なる場合との差異について、図４（ａ）及び図４（ｂ）を用いて詳細に説明する。
図４（ａ）に示すように、板バネ２の熱膨張係数が光ファイバ３の熱膨張係数より大きい場合、ＦＢＧ振動センサ１の周囲温度である雰囲気温度が板バネ２と光ファイバ３とが接着された時点の温度Ｔ０から温度Ｔ１に上昇すると、板バネ２の熱膨張量（直線Ｃ１１参照）が光ファイバ３の熱膨張量（直線Ｃ１２参照）を上回るため、ＦＢＧ５に作用するプリテンションＦが増加する。プリテンションＦが増加することにより、ＦＢＧ５のグレーティング周期も変化してしまうため、温度Ｔ０の時点と同様の感度で振動の測定を行うことが不可能となる。
【００２４】
逆に、雰囲気温度が温度Ｔ０から温度Ｔ２に低下すると、板バネ２の熱収縮量（直線Ｃ１１参照）が光ファイバ３の熱収縮量（直線Ｃ１２参照）を上回ってプリテンションＦが減少する。また、板バネ２及び光ファイバ３の熱収縮量の差が大きくなり、ＦＢＧ５にプリテンションＦを作用させることが可能な範囲を超えてしまうと、ＦＢＧ５に緩みが生じた状態となるため、ＦＢＧ５に生じる圧縮ひずみを測定することが不可能となる。一方、本発明における板バネ２と光ファイバ３とは同一の熱膨張係数を有しているため、これらの熱膨張量（及び熱収縮量）を示す直線Ｃ２１、Ｃ２２は、互いに重なり合って同一の直線となる。すなわち、雰囲気温度の変化に対し、板バネ２と光ファイバ３とが同一量で熱膨張または熱収縮するようになっているため、ＦＢＧ５に作用するプリテンションＦは、雰囲気温度の変化にかかわらず一定に保たれる。したがって、板バネ２の熱膨張係数と光ファイバ３の熱膨張係数とが互いに異なる場合のように、雰囲気温度に応じて測定感度が変化してしまうことや、ＦＢＧ５に緩みが生じて圧縮ひずみの測定が不可能となることがない。
【００２５】
また、図４（ｂ）に示すように板バネ２の熱膨張係数が光ファイバ３の熱膨張係数より小さい場合、雰囲気温度が温度Ｔ０から温度Ｔ１に上昇すると、板バネ２の熱膨張量（直線Ｃ１３参照）が光ファイバ３の熱膨張量（直線Ｃ１４参照）を下回ってプリテンションＦが減少する。また、これらの熱膨張量の差異が大きくなってＦＢＧ５に緩みが生じると、圧縮ひずみを測定することが不可能となる。逆に、雰囲気温度が温度Ｔ０から温度Ｔ２に低下すると、板バネ２の熱収縮量（直線Ｃ１３参照）が光ファイバ３の熱収縮量（直線Ｃ１４参照）を上回ってプリテンションＦが増加する。一方、本発明における板バネ２と光ファイバ３とは同一量で熱膨張または熱収縮（直線Ｃ２１、２２参照）するため、雰囲気温度にかかわらず、測定感度が一定に保たれる。
【００２６】
次に、この発明の実施の形態１に係るＦＢＧ振動センサ１を用いて振動体Ｗの振動を測定する方法、及び振動体Ｗの振動を測定する際のＦＢＧ振動センサ１の動作について説明する。
図３に示すように、まず、固定部材６の端面６ｃを接着等によって振動体Ｗに固定することにより、ＦＢＧ振動センサ１が振動体Ｗに固定される。尚、固定部材６に対する板バネ２の固定は、振動体Ｗに対する固定部材６の固定前及び固定後のどちらで行ってもよい。次いで、固定部材６の図示しない貫通孔から外部に引き出されている光ファイバ３に対し、図示しない光源や図示しない計測器等が接続される。この計測器は、ＦＢＧ５のブラッグ波長のシフト量及びシフト周期に基づいて、振動体Ｗの振動量及び振動周期を算出するものである。
【００２７】
振動体ＷにＦＢＧ振動センサ１が固定されると、図示しない光源から光ファイバ３に入射光Ｌ１（図２参照）が入射される。入射光Ｌ１に対し、ＦＢＧ５はブラッグ波長を有する光を反射光Ｌ２として反射し、残りの光を透過光Ｌ３として透過する（図２参照）。このような状態で、振動体Ｗが矢印Ｂ１で示される方向に振動すると、その振動が固定部材６を介して板バネ２に伝達され、矢印Ｂ２及び矢印Ｂ３で示される方向への板バネ２の弾性変形が振動体Ｗの振動に同期して繰り返される。また、板バネ２の弾性変形は二箇所の接着剤７ａ、７ｂを介して光ファイバ３に伝達されるため、これらの接着剤７ａ、７ｂの間に配置されているＦＢＧ５には、板バネ２の弾性変形量に応じた伸張ひずみ（矢印Ｂ３の方向に弾性変形する場合）及び圧縮ひずみ（矢印Ｂ２の方向に弾性変形する場合）が周期的に印加される。
【００２８】
尚、板バネ２の自由端２ｃ側には錘４が設けられているため、板バネ２が弾性変形する際に固定端２ｂ側に作用する曲げモーメントが増大された状態となっている。したがって、自由端２ｃ側に錘４を設けない場合と比較すると、所定量のひずみをＦＢＧ５に生じさせるために必要となる板バネ２の長さを短縮してＦＢＧ振動センサ１を小型化することが可能となっている。
【００２９】
ＦＢＧ５に伸張ひずみ及び圧縮ひずみが周期的に印加されることに伴い、グレーティング周期Λの周期的な伸縮が繰り返される。また、グレーティング周期Λの周期的な伸縮に伴い、ブラッグ波長の長波長側及び短波長側への周期的なシフトが繰り返される。光ファイバ３に接続された図示しない計測器はブラッグ波長を常時監視しており、ブラッグ波長のシフト量及びシフト周期に基づいて、振動体Ｗの振動量及び振動周期が算出される。ここで、板バネ２及び光ファイバ３は雰囲気温度の変化に応じて熱膨張または熱収縮するが、これらの熱膨張係数は同一の値であるため、ＦＢＧ５に作用しているプリテンションＦが雰囲気温度の変化に起因して変化することがない。すなわち、
ＦＢＧ５には、温度補償が行われて常に一定のプリテンションＦが作用した状態となっているため、プリテンションＦの変化に起因して測定感度が変化してしまうことや、ＦＢＧ５に緩みが生じて圧縮ひずみの測定が不可能となることがない。
【００３０】
このように、ＦＢＧ５を有する光ファイバ３を板バネ２に固定したので、振動体Ｗの振動に伴って板バネ２が弾性変形すると、光ファイバ３のＦＢＧ５にひずみが生じてブラッグ波長がシフトする。したがって、ブラッグ波長のシフト量及びシフト周期に基づいて振動体Ｗの振動量及び振動周期が求められる。振動を測定する際、板バネ２及び光ファイバ３は雰囲気温度に応じて熱膨張または熱収縮するが、これらの熱膨張係数は同一であるため、熱膨張量及び熱収縮量も同一となる。すなわち、ＦＢＧ５に作用するプリテンションＦは雰囲気温度にかかわらず一定となり、温度補償された状態となるため、板バネ２の弾性変形に伴ってＦＢＧ５に印加される伸張ひずみ及び圧縮ひずみに対し、一定の感度で反射光Ｌ２または透過光Ｌ３の波長を変化させることが可能となる。したがって、ＦＢＧ振動センサ１において、雰囲気温度に応じた温度補償を行うことにより測定感度を一定に保つことが可能となる。
【００３１】
また、板バネ２の自由端２ｃに錘４を設けたので、振動体Ｗの振動に伴って板バネ２が弾性変形する際、板バネ２の固定端２ｂ側に作用する曲げモーメントが増大される。すなわち、錘４を設けない場合と比較すると、所定量のひずみをＦＢＧ５に生じさせるために必要となる板バネ２の長さが短縮されるため、ＦＢＧ振動センサ１を小型化することが可能となる。
【００３２】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係るＦＢＧ振動センサについて説明する。この実施の形態２に係るＦＢＧ振動センサは、実施の形態１におけるＦＢＧ振動センサ１がＦＢＧ５からの反射光Ｌ２に基づいて振動体Ｗの振動を測定していたのに対し、透過光Ｌ３に基づいて振動を測定するように構成したものである（図２、３参照）。尚、以下に説明する実施の形態において、図１〜４に示される符号と同一の符号は同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３３】
図５に示すように、ＦＢＧ振動センサ２１における板バネ２の上部表面２ａ上には、貫通孔２４ａを有する錘２４と、貫通孔２４ａを貫通して延びる光ファイバ２３とが固定されている。光ファイバ２３の一方の端部側２３ａには、入射光Ｌ１を光ファイバ２３に入射するための図示しない光源が接続されている。また、錘２４の貫通孔２４ａを貫通した光ファイバ１３の端部側２３ｂには、ＦＢＧ５が透過した透過光Ｌ３を測定可能な図示しない計測器が接続されている。他の構成については、実施の形態１と同様である。
【００３４】
以上のように構成されるＦＢＧ振動センサ２１において、図示しない計測器によって測定される透過光Ｌ３のスペクトルは、入射光Ｌ１に対して反射光Ｌ２の波長、すなわちブラッグ波長が欠落した状態のスペクトルとなる。したがって、透過光Ｌ３のスペクトルからブラッグ波長の欠落した部分のシフト量及びシフト周期を読み取ることにより、振動体Ｗの振動量及び振動周期を算出することが可能となる。すなわち、透過光Ｌ３を利用して振動体Ｗの振動測定を行う場合においても、実施の形態１と同様に、雰囲気温度に応じた温度補償を行って測定感度を一定に保つという効果を得ることが可能となる。
【００３５】
また、実施の形態１におけるＦＢＧ振動センサ１のように、ＦＢＧ５からの反射光Ｌ２を利用して振動測定を行う場合、反射光Ｌ２を計測器に導くためにサーキュレータ等を用いることが一般的である。一方、ＦＢＧ振動センサ２１のように透過光Ｌ３を利用する場合、光ファイバ２３の一端側に光源を接続し、他端側に計測器を接続すれば振動の測定を行うことが可能となるため、サーキュレータ等を用いることが不要となり、振動を計測するシステム全体としての構成が簡素化される。
【００３６】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係るＦＢＧ振動センサについて説明する。この実施の形態３に係るＦＢＧ振動センサは、車両の衝突を検知する車両用センサとして適用されたものであり、単一の光ファイバに対してＦＢＧ及び板バネが複数となるように構成されている。
図６に示すように、車両用センサ３１は、例えばエアバッグ等の機器を作動させるために車両４０の衝突を検知するセンサであって、車両４０は、例えばボディー４１の前部、中間部及び後部における両側等に、実施の形態１、２における振動体Ｗに相当する複数の被測定部Ｗ１〜Ｗ６を有している。また、ボディー４１の内部には、各被測定部Ｗ１〜Ｗ６を順次通過するように単一の光ファイバ３３が敷設されている。
【００３７】
各被測定部Ｗ１〜Ｗ６には、実施の形態２におけるＦＢＧ振動センサ２１と同様に、貫通孔２４ａを有する錘２４が設けられた板バネ２が固定されている。また、光ファイバ３３は複数のＦＢＧ５を有しており、ＦＢＧ５が形成された各部位が被測定部Ｗ１〜Ｗ６における板バネ２上でそれぞれ固定されている。すなわち、車両用センサ３１は、実施の形態２におけるＦＢＧ振動センサ２１を各被測定部Ｗ１〜Ｗ２にそれぞれ設け、これらを単一の光ファイバ３３によって直列に接続したものである。尚、光ファイバ３３の一端には、光ファイバ３３に入射光Ｌ１（図２参照）を入射するための図示しない光源が接続されている。また、光ファイバ３３の他端には、被測定部Ｗ１〜Ｗ６に対応する各ＦＢＧ５が透過した透過光Ｌ３（図２参照）を測定して振動の有無を検出可能な図示しない検知部が接続されている。この検知部は、車両４０の図示しない制御部に電気的に接続されており、検知部から制御部への出力に基づいて、エアバッグ等の機器の作動が制御される。他の構成については実施の形態２と同様である。
【００３８】
以上のように構成される車両用センサ３１において、車両４０が衝突を起こして各被測定部Ｗ１〜Ｗ６の少なくとも一箇所が振動すると、振動した箇所に対応する板バネ２が弾性変形するのに伴ってＦＢＧ５におけるブラッグ波長がシフトする。図示しない制御部は、各被測定部Ｗ１〜Ｗ６における振動量や振動周期が予め設定された値を上回ると、車両４０が衝突したと判断してエアバッグ等の機器を作動させる。ここで、車両用センサ３１では、実施の形態１、２と同様に振動測定を行う際の温度補償が行われるため、車両４０内の温度変化にかかわらずＦＢＧ５へのプリテンションＦを一定に保つことが可能となっている。すなわち、振動を一定の感度で雰囲気温度に起因する誤差なく測定することが可能となっている。また、車両用センサ３１にように、単一の光ファイバ３３に対してＦＢＧ及び板バネが複数となるように構成した場合、光ファイバ３３が断線すると検知部に透過光が届かなくなるため、断線の有無の判定を行うことが可能となる。
【００３９】
実施の形態１（図３参照）において、振動体Ｗに対するＦＢＧ振動センサ１の固定は、固定部材６の溝部６ｂ内に板バネ２の固定端２ｂ側を固定することによって行われたが、固定部材６を用いること、及び固定部材６が溝部６ｂを有することに限定するものではない。振動体Ｗの振動をＦＢＧ振動センサ１に伝達することが可能であればよいため、板バネ２を直接振動体Ｗに接着することや、例えば板バネ２の両側部を保持するような固定部材を用いることも可能である。
【００４０】
また、実施の形態１（図３参照）において、光ファイバ３は接着剤７ａ、７ｂによって二箇所で板バネ２に固定されたが、板バネ２に対する光ファイバ３の固定構造を限定するものではない。板バネ２の弾性変形を光ファイバ３のＦＢＧ５に伝達可能であればよく、例えば板バネ２と光ファイバ３との固定を三箇所以上で固定を行うことや、全面で固定することも可能である。
【００４１】
実施の形態３における車両用センサは、各ＦＢＧが透過する透過光に基づいて振動の測定が行われるように構成されたが、透過光を利用することに限定されるものではない。入射光が光源から入射される方向における上流側に計測器を配置し、各ＦＢＧからの反射光を計測器に導くためのサーキュレータ等を設ければ、反射光に基づいて振動の測定を行うことも可能である。この場合、光ファイバに断線が生じると、断線箇所より上流側、すなわち光源側に配置されているＦＢＧからの反射光のみが計測器に導かれ、断線箇所より下流側に配置されているＦＢＧからの反射光は計測器に届かなくなる。したがって、光ファイバの断線の有無を判定する他に、断線箇所を特定することが可能となる。
【００４２】
実施の形態１〜３における弾性部材は、長手方向を有する矩形、すなわち長方形に形成された平板状の部材として形成されているが、弾性部材の形状を限定するものではない。振動体の振動に伴って弾性変形可能であればよく、例えば、長手方向を有さない正方形や円形等の形状とすること、あるいはその他の多角形や棒状等の形状とすることも可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１，２１  ＦＢＧ振動センサ、２  板バネ（弾性部材）、２ｂ  固定端、２ｃ  自由端、３，２３，３３  光ファイバ、４，２４  錘、５  ＦＢＧ、７ａ，７ｂ  （一対の）取り付け部材、３１  車両用センサ、４０  車両、ｄ１  ＦＢＧの長さ、ｄ２  一対の取り付け部材の間隔、Ｆ  プリテンション（張力）、Ｌ１  入射光、Ｌ２  反射光、Ｌ３  透過光、Ｗ  振動体、Ｗ１〜Ｗ６  被測定部。
【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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