(57)【要約】【課題】低コストで広い温度範囲に対応させることを実現したＦＢＧひずみセンサを提供することを目的とする。【解決手段】ひずみ量計測システム１０は、計測用ＦＢＧ２１が設けられた第１の光ファイバ１１と基準波長反射用ＦＢＧ２２が設けられた第２の光ファイバ１２とを備えており、第１の光ファイバ１１と第２の光ファイバ１２とは、被計測部Ｗａに固定された計測用ＦＢＧ２１の反射光を、固定用治具部材Ｗｂに固定された基準波長反射用ＦＢＧ２２に入射可能となるように接続されている。計測用ＦＢＧ２１と基準波長反射用ＦＢＧ２２とは同様の格子間隔に加工されており、被計測部Ｗａと固定用治具部材Ｗｂとは、同じ材料から形成されている。また、光源１３は広帯域の光を計測用ＦＢＧ２１に入射し、計測機１５は、基準波長反射用ＦＢＧ２２の反射光の総光量に基づいて被計測部Ｗａのひずみ量を計測する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測部のひずみ量を計測するためのＦＢＧひずみセンサであって、
前記被計測部に固定される計測用ＦＢＧが設けられた第１の光ファイバと、
前記計測用ＦＢＧと同様の格子間隔に加工された基準波長反射用ＦＢＧが設けられた第２の光ファイバと
を備え、
前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとは、前記計測用ＦＢＧの反射光を、前記基準波長反射用ＦＢＧに入射可能となるように接続され、
前記基準波長反射用ＦＢＧの反射光に基づいて、前記ひずみ量が計測されることを特徴とするＦＢＧひずみセンサ。
【請求項２】
前記被計測部と同一の材料から形成され、前記基準波長反射用ＦＢＧが固定される固定用治具部材をさらに備える請求項１に記載のＦＢＧひずみセンサ。
【請求項３】
被計測部のひずみ量を計測するひずみ量計測システムであって、
前記被計測部に固定される計測用ＦＢＧが設けられた第１の光ファイバと、
前記計測用ＦＢＧと同様の格子間隔に加工された基準波長反射用ＦＢＧが設けられた第２の光ファイバと、
前記第１の光ファイバに接続される光源と、
前記第２の光ファイバに接続される計測機と、
前記第１の光ファイバに設けられ、前記光源から出力された光を前記計測用ＦＢＧに導くとともに、前記計測用ＦＢＧの反射光を前記第２の光ファイバに導く第１の光サーキュレータと、
前記第２の光ファイバに設けられ、前記第１の光サーキュレータから導かれた前記計測用ＦＢＧの反射光を前記基準波長反射用ＦＢＧに導くとともに、前記基準波長反射用ＦＢＧの反射光を前記計測機に導く第２の光サーキュレータと
を備え、
前記計測機は、前記基準波長反射用ＦＢＧの反射光に基づいて、前記ひずみ量を計測することを特徴とするひずみ量計測システム。
【請求項４】
前記光源は、前記計測用ＦＢＧ及び前記基準波長反射用ＦＢＧの反射スペクトルの帯域幅より広い帯域幅を有する広帯域の光を前記第１の光ファイバに入射する請求項３に記載のひずみ量計測システム。
【請求項５】
前記計測機は、前記基準波長反射用ＦＢＧの反射光の総光量に基づいて、前記ひずみ量を計測する請求項３または４に記載のひずみ量計測システム。
【請求項６】
前記被計測部と同一の材料から形成され、前記基準波長反射用ＦＢＧが固定される固定用治具部材をさらに備える請求項３〜５のいずれか一項に記載のひずみ量計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被計測部のひずみ量を計測するためのＦＢＧひずみセンサと、このようなＦＢＧひずみセンサを備えたひずみ量計測システムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば被計測部に生じるひずみや応力等の物理量を計測するためのセンサとして、ＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）が設けら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）の光を反射し、残りの波長の光を透過するという特性を有している。被計測部から印加される物理量に応じてＦＢＧが伸縮すると、それに伴ってグレーティング周期も変化する。ブラッグ波長は、グレーティング周期の変化量に対して線形に変化するため、ブラッグ波長の変化量に基づいてＦＢＧに印加された物理量を計測することが可能となる。
【０００３】
ここで、図５を用いて、一般的なガラス製のＦＢＧひずみセンサを利用して被計測部のひずみ量を計測する方法について概略的に説明する。図５において符号１００で示される放物線状の領域は、被計測部のひずみ量が印加される前におけるＦＢＧの反射スペクトルを示している。また、符号２００で示される直線状の領域は、単波長光源から光ファイバに入射される入射光のスペクトルを示しており、ＦＢＧは、この入射光を強度Ｓ１０にて反射する。この状態からＦＢＧを伸張させるひずみ量が印加されると、ＦＢＧの反射スペクトルは一点鎖線の領域１１０で示されるように長波長側にシフトし、反射光の強度がＳ１０からＳ２０へと変化する。すなわち、ＦＢＧに印加されたひずみ量が、反射強度Ｓ１０、Ｓ２０の差異に基づいて相対的に求められる。
【０００４】
しかしながら、光ファイバはひずみ量の計測時における周囲温度に応じて熱膨張するものである。すなわち、ＦＢＧのブラッグ波長は計測対象となるひずみ量だけではなく、センサの周囲温度に応じても変化するものであり、一般的なガラス製のＦＢＧの場合、５０℃の温度範囲で反射スペクトルが０．６ｎｍシフトする。つまり、温度の変化幅が大きい場所でＦＢＧひずみセンサを用いる場合、図５の二点鎖線で示される領域１２０のように、ＦＢＧの反射スペクトルが入射光のスペクトル２００から外れた位置までシフトしてしまうことがあり、この場合、ＦＢＧでの反射が起こらなくなってひずみ量の計測が不可能になるという問題が生じる。したがって、ＦＢＧひずみセンサでは計測時の温度に応じた温度補償を行うことが必要となり、例えば特許文献１には、入力光の波長を図５の破線で示される領域２１０のようにシフトさせることが可能な可変波長光源を用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２２３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、特許文献１に記載されているような可変波長光源を用いれば、計測時の温度に応じて入射光の波長をシフトさせられるため、ＦＢＧひずみセンサを広い温度範囲に対応させることは可能となる。しかしながら、可変波長光源は、例えばＬＥＤ等の単波長光源やＡＳＥ光源等の広帯域光源と比較すると高価な機器であるため、ＦＢＧひずみセンサを含む計測系を低コストで構築することが困難であるという問題点を有していた。
【０００７】
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、低コストで広い温度範囲に対応することを実現したＦＢＧひずみセンサ及びひずみ量計測システム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】
【０００８】
この発明に係るＦＢＧひずみセンサは、被計測部のひずみ量を計測するためのＦＢＧひずみセンサであって、被計測部に固定される計測用ＦＢＧが設けられた第１の光ファイバと、計測用ＦＢＧと同様の格子間隔に加工された基準波長反射用ＦＢＧが設けられた第２の光ファイバとを備え、第１の光ファイバと第２の光ファイバとは、計測用ＦＢＧの反射光を、基準波長反射用ＦＢＧに入射可能となるように接続され、基準波長反射用ＦＢＧの反射光に基づいて、ひずみ量が計測されることを特徴とするものである。
【０００９】
第１の光ファイバに設けられた計測用ＦＢＧの反射スペクトルは、被計測部のひずみ量と計測時の温度とに応じてシフトする。一方、第２の光ファイバに設けられた基準波長反射用ＦＢＧの反射スペクトルは、計測時の温度のみに応じてシフトする。計測用ＦＢＧと基準波長反射用ＦＢＧとは同様の格子間隔に加工されているため、温度に応じた反射スペクトルのシフト量は双方のＦＢＧで同一となり、被計測部のひずみ量に応じた分だけシフト量に差異が生じる。計測用ＦＢＧの反射光を基準波長反射用ＦＢＧへの入射光として用いるため、基準波長反射用ＦＢＧの反射光のスペクトルは、双方のＦＢＧの反射スペクトルが重なり合った部分となり、温度の影響が除外されたものとなる。すなわち、同様に加工されたＦＢＧが設けられた一対の光ファイバを用意し、一方のＦＢＧの反射光が他方のＦＢＧへの入射光となるように接続すれば、温度の影響を除外することができるため、可変波長光源を用いることなく被計測部のひずみ量を計測することができる。したがって、ＦＢＧひずみセンサにおいて、低コストで広い温度範囲に対応させることが可能となる。
【００１０】
被計測部と同一の材料から形成され、基準波長反射用ＦＢＧが固定される固定用治具部材をさらに備えてもよい。計測時の温度に応じて被計測部が熱膨張することによる影響を除外できるため、より正確にひずみ量を計測することが可能となる。尚、被計測部の材料が第１及び第２の光ファイバと同じ材料である場合、固定用治具部材を用いなくても正確なひずみ量の測定が可能である。
【００１１】
また、この発明に係るひずみ量計測システムは、被計測部のひずみ量を計測するひずみ量計測システムであって、被計測部に固定される計測用ＦＢＧが設けられた第１の光ファイバと、計測用ＦＢＧと同様の格子間隔に加工された基準波長反射用ＦＢＧが設けられた第２の光ファイバと、第１の光ファイバに接続される光源と、第２の光ファイバに接続される計測機と、第１の光ファイバに設けられ、光源から出力された光を計測用ＦＢＧに導くとともに、計測用ＦＢＧの反射光を第２の光ファイバに導く第１の光サーキュレータと、第２の光ファイバに設けられ、第１の光サーキュレータから導かれた計測用ＦＢＧの反射光を基準波長反射用ＦＢＧに導くとともに、基準波長反射用ＦＢＧの反射光を計測機に導く第２の光サーキュレータとを備え、計測機は、基準波長反射用ＦＢＧの反射光に基づいて、ひずみ量を計測することを特徴とするものである。
【００１２】
このようなひずみ量計測システムを用いた場合、上述のＦＢＧひずみセンサと同様に、基準波長反射用ＦＢＧの反射光は温度の影響が除外されたものとなるため、ひずみ量計測システムにおいて、低コストで広い温度範囲に対応させることが可能となる。
【００１３】
光源は、計測用ＦＢＧ及び基準波長反射用ＦＢＧの反射スペクトルの帯域幅より広い帯域幅を有する広帯域の光を第１の光ファイバに入射してもよい。
また、計測機は、基準波長反射用ＦＢＧの反射光の総光量に基づいて、ひずみ量を計測してもよい。基準波長反射用ＦＢＧの反射光は被計測部のひずみ量が大きくなるにつれて暗くなるため、所定の波長における反射強度に基づいてひずみ量を計測する場合と比較して、より正確にひずみ量を計測することが可能となる。
さらに、被計測部と同一の材料から形成され、基準波長反射用ＦＢＧが固定される固定用治具部材をさらに備えてもよい。被計測部が熱膨張することによる影響を除外できるため、より正確にひずみ量を計測することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、ＦＢＧひずみセンサ及びひずみ量計測システムにおいて、低コストで広い温度範囲に対応させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態に係るＦＢＧひずみセンサを備えたひずみ量計測システムの構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態に係るＦＢＧひずみセンサにおける計測用ＦＢＧ及び基準波長反射用ＦＢＧの構成を示す概略図である。
【図３】実施の形態に係るＦＢＧひずみセンサを用いて被計測部のひずみ量を計測する方法を説明するための図であり、（ａ）は計測用ＦＢＧへの入射光のスペクトルを示し、（ｂ）は計測用ＦＢＧの反射スペクトルを示す。
【図４】実施の形態に係るＦＢＧひずみセンサを用いて被計測部のひずみ量を計測する方法を説明するための図であり、（ａ）は基準波長反射用ＦＢＧの反射スペクトルを示し、（ｂ）は基準波長反射用ＦＢＧの反射光のスペクトルを示す。
【図５】従来のＦＢＧセンサを用いて被計測部のひずみ量を計測する方法を説明するための図である。
【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。
図１に、この実施の形態に係るひずみ量計測システム１０の構成を概略的に示す。
ひずみ量計測システム１０は、被計測部Ｗａのひずみ量を計測するためのものであって、被計測部Ｗａに固定される計測用ＦＢＧ２１が設けられた第１の光ファイバ１１と、固定用治具部材Ｗｂに固定される基準波長反射用ＦＢＧ２２が設けられた第２の光ファイバ１２とを備えている。尚、固定用治具部材Ｗｂは被計測部Ｗａと同じ材料から形成され、被計測部Ｗａとは別体として設けられた部材である。第１の光ファイバ１１の一端には光源１３が接続されており、光源１３と計測用ＦＢＧ２１との間に第１の光サーキュレータ１４が設けられている。一方、第２の光ファイバ１２の一端には計測機１５が接続されており、計測機１５と基準波長反射用ＦＢＧ２２との間に第２の光サーキュレータ１６が設けられている。また、第１の光サーキュレータ１４と第２の光サーキュレータ１６とは、接続用光ファイバ１７を介して接続されている。
【００１７】
後に詳述するように、計測用ＦＢＧ２１及び基準波長反射用ＦＢＧ２２は、入射光に対してブラッグ波長と呼ばれる特定の波長の光を反射するとともに、残りの波長の光を透過するものである。また、第１の光サーキュレータ１４は、光源１３から出力されて第１の光ファイバ１１内を伝播する光（矢印Ａ１参照）を計測用ＦＢＧ２１に導くとともに（矢印Ａ２参照）、計測用ＦＢＧ２１の反射光を接続用光ファイバ１７に導くものである（矢印Ａ３参照）。一方、第２の光サーキュレータ１６は、第１の光サーキュレータ１４によって接続用光ファイバ１７に導かれた計測用ＦＢＧ２１の反射光を基準波長反射用ＦＢＧ２２に導くとともに（矢印Ａ４参照）、基準波長反射用ＦＢＧ２２の反射光（矢印Ａ５参照）を計測機１５に導くものである（矢印Ａ６参照）。
【００１８】
次に、図２を用いて、計測用ＦＢＧ２１及び基準波長反射用ＦＢＧ２２の構成について詳細に説明する。尚、第１の光ファイバ１１と第２の光ファイバ１２とは、例えば石英ガラス等の同じ材料から形成されている。また、基準波長反射用ＦＢＧ２２は計測用ＦＢＧ２１と同様に加工されており、互いに共通の構成を有している。よって、図２において、基準波長反射用ＦＢＧ２２側の構成要素は括弧付きの符号にて示すものとする。
【００１９】
図２に示すように、第１の光ファイバ１１は、光源１３（図１参照）から出力された入射光Ｌ１が伝播するコア１１ａと、コア１１ａの外周部を覆うクラッド１１ｂとを有している。計測用ＦＢＧ２１は、コア１１ａ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、ブラッグ波長の光を反射光Ｌ２として反射するとともに、残りの光を透過光Ｌ３として透過する。尚、一例として、計測用ＦＢＧ２１は、第１の光ファイバ１１に紫外線等を照射することによって加工される。
【００２０】
計測用ＦＢＧ２１の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つであり、計測用ＦＢＧ２１が伸縮してグレーティング周期Λが変化すると、グレーティング周期Λの変化量に応じてブラッグ波長も変化する。ここで、第１の光ファイバ１１は、計測用ＦＢＧ２１が間に配置される二箇所に塗布された図示しない接着剤によって被計測部Ｗａに固定されている。また、第１の光ファイバ１１及び被計測部Ｗａは、周囲温度に応じて熱膨張するものである。すなわち、被計測部Ｗａのひずみ量の計測時において、計測用ＦＢＧ２１には、被計測部Ｗａのひずみ量、被計測部Ｗａの熱膨張量及び第１の光ファイバ１１の熱膨張量が印加されるようになっており、これらによって計測用ＦＢＧ２１が伸縮すると、グレーティング周期Λが変化してブラッグ波長も変化するようになっている。
【００２１】
第１の光ファイバ１１と同様に、第２の光ファイバ１２はコア１２ａとクラッド１２ｂとを有しており、基準波長反射用ＦＢＧ２２は、コア１２ａの屈折率をグレーティング周期Λで変化させたものとして加工されている。尚、基準波長反射用ＦＢＧ２２における入射光Ｌ１は、第１の光サーキュレータ１４及び第２の光サーキュレータ１６（図１参照）によって導かれた計測用ＦＢＧ２１の反射光となる。また、第２の光ファイバ１２は、基準波長反射用ＦＢＧ２２が間に配置される二箇所に塗布された図示しない接着剤によって固定用治具部材Ｗｂに固定されている。
【００２２】
ここで、上述したように、固定用治具部材Ｗｂは被計測部Ｗａと同じ材料から形成された部材である。また、第１の光ファイバ１１及び第２の光ファイバ１２も同じ材料から形成されている。さらに、基準波長反射用ＦＢＧ２２は計測用ＦＢＧ２１と同様に加工されたものである。すなわち、被計測部Ｗａのひずみ量の測定時において、基準波長反射用ＦＢＧ２２には固定用治具部材Ｗｂの熱膨張量及び第２の光ファイバ１２の熱膨張量が印加されるが、これらはそれぞれ、被計測部Ｗａの熱膨張量及び第１の光ファイバ１１の熱膨張量と等しくなる。したがって、計測用ＦＢＧ２１のブラッグ波長のシフト量と基準波長反射用ＦＢＧ２２のシフト量との差異は、被計測部Ｗａのひずみ量による計測用ＦＢＧ２１側のシフト量のみとなっている。
【００２３】
図１に戻って、光源１３は、計測用ＦＢＧ２１及び基準波長反射用ＦＢＧ２２の反射スペクトルを帯域幅に含む広帯域の光を出力可能であり、例えばＡＳＥ光源等の広帯域光源が光源１３として用いられる。また、計測機１５は、基準波長反射用ＦＢＧ２２の反射光の総光量を検知可能な光検出部１５ａと、光検出部１５ａが検知した光の総光量から被計測部Ｗａのひずみ量を算出する演算部１５ｂとを有している。尚、光検出部１５ａとしては、例えばフォトダイードやフォトカプラ、あるいはＣＭＯＳ等の光電気変換素子が用いられる。
【００２４】
以上より、ひずみ量計測システム１０は、同様に加工されたＦＢＧが設けられた一対の光ファイバを並列に配置し、一方のＦＢＧである計測用ＦＢＧ２１の反射光を他方のＦＢＧである基準波長反射用ＦＢＧ２２への入射光として用いるとともに、この入射光に対する基準波長反射用ＦＢＧ２２の反射光に基づいて被計測部Ｗａのひずみ量を計測するものである。ここで、図１において破線で囲まれた部分、すなわち、第１の光サーキュレータ１４、第２の光サーキュレータ１６、計測用ＦＢＧ２１及び基準波長反射用ＦＢＧ２２を含む部分が、ひずみ量計測システム１０におけるＦＢＧひずみセンサ２０を構成する。
【００２５】
次に、この実施の形態に係るひずみ量計測システム１０を用いて被計測部Ｗａのひずみ量を計測する方法について説明する。
まず、図１に示すように、計測用ＦＢＧ２１及び基準波長反射用ＦＢＧ２２が、図示しない接着剤によって被計測部Ｗａ及び固定用治具部材Ｗｂにそれぞれ固定され、次いで、光源１３から出力された光が第１の光ファイバ１１に入射される（矢印Ａ１参照）。光源１３からの入射光が計測用ＦＢＧ２１に入射されると（矢印Ａ２参照）、計測用ＦＢＧ２１はブラッグ波長に応じた反射光を反射するとともに残りの光を透過する。
【００２６】
ここで、光源１３は、図３（ａ）に示されるように、帯域幅がλ０〜λｎである広帯域のスペクトル５０を有する光を出力している。また、図３（ｂ）に示すように、計測用ＦＢＧ２１の反射スペクトルは被計測部Ｗａから印加されたひずみ量により、波長λ１〜λ２の帯域幅を有する一点鎖線の領域６０から波長λ１’〜λ２’の帯域幅を有する実線の領域６１にシフトしている。尚、領域６０で示される計測用ＦＢＧ２１の反射スペクトルは、ひずみ量の計測時における温度に応じて第１の光ファイバ１１及び被計測部Ｗａが熱膨張した分が反映されたものである。また、光源１３から出力される広帯域の光は、その帯域幅に符号６０、６１で示される計測用ＦＢＧ２１の反射スペクトルを含んでいる。したがって、計測用ＦＢＧ２１は、光源１３から入射された光に対し、符号６１で示されるスペクトルを有する光を反射する。
【００２７】
図１に戻って、計測用ＦＢＧ２１の反射光は、第１の光サーキュレータ１４によって接続用光ファイバ１７に導かれる（矢印Ａ３参照）。また、接続用光ファイバ１７に導かれた計測用ＦＢＧ２１の反射光は、第２の光サーキュレータ１６によって基準波長反射用ＦＢＧ２２に導かれる（矢印Ａ４参照）。基準波長反射用ＦＢＧ２２はブラッグ波長に応じた反射光を反射するとともに（矢印Ａ５参照）、残りの光を透過する。ここで、計測用ＦＢＧ２１が固定されている被計測部Ｗａと、基準波長反射用ＦＢＧ２２が固定されている固定用治具部材Ｗｂとは同じ材料から形成されている。また、第１の光ファイバ１１と基準波長反射用ＦＢＧ２２とは同じ材料から形成されており、且つ計測用ＦＢＧ２１と基準波長反射用ＦＢＧ２２とは同様に加工されている。
【００２８】
したがって、図４（ａ）の符号７０で示される実線の領域である基準波長反射用ＦＢＧ２２の反射スペクトル、すなわち、第２の光ファイバ１２及び固定用治具部材Ｗｂが熱膨張した分が反映された反射スペクトルは、被計測部Ｗａのひずみ量が印加される前の計測用ＦＢＧ２１の反射スペクトル（図３（ｂ）参照）と同一のものとなる。このような反射スペクトルを有する基準波長反射用ＦＢＧ２２に対し、符号６１で示される一点鎖線の領域であるスペクトルを有する計測用ＦＢＧ２１の反射光が入射されるため、基準波長反射用ＦＢＧ２２の反射光のスペクトルは、図４（ａ）の斜線部で示された領域Ｒのように、これらのスペクトルが重なり合った部分となる。すなわち、図４（ｂ）に示されるように波長λ１’〜λ２の帯域幅を有するスペクトル８０の光が基準波長反射用ＦＢＧ２２の反射光となり、この反射光は、第１の光ファイバ１１及び被計測部Ｗａに対する周囲温度の影響が除外されたものとなる。
【００２９】
再び図１に戻って、基準波長反射用ＦＢＧ２２の反射光は、第２の光サーキュレータ１６によって計測機１５の光検出部１５ａに導かれ、その総光量が検知される。また、演算部１５ｂは、光検出部１５ａが検知した反射光の総光量に基づいて、被計測部Ｗａのひずみ量を算出する。尚、図４から明らかであるように、基準波長反射用ＦＢＧ２２の反射光は、被計測部Ｗａのひずみ量が大きくなるにつれて暗くなる。すなわち、図５を用いて従来技術によるひずみ量の計測方法を説明したように、単波長の入射光に対する反射強度に基づいてひずみ量を計測する場合、被計測部Ｗａのひずみ量が大きくなればなるほど反射強度が小さくなって計測誤差も大きくなる。一方、本発明による計測機１５の光検出部１５ａは、基準波長反射用ＦＢＧ２２の反射光を総光量で検知するため、反射光が暗くなることによる影響は単波長光に対する反射強度の場合よりも少なくなり、被計測部Ｗａのひずみ量をより正確に求めることができる。
【００３０】
以上のように、計測用ＦＢＧ２１が設けられた第１の光ファイバ１１と、基準波長反射用ＦＢＧ２２が設けられた第２の光ファイバ１２とを並列に配置し、計測用ＦＢＧ２１の反射光が基準波長反射用ＦＢＧ２２への入射光となるように、第１の光サーキュレータ１４、第２の光サーキュレータ１６及び接続用光ファイバ１７を用いて接続したので、第１の光ファイバ１１における熱膨張の影響を、第２の光ファイバ１２の熱膨張による影響によって取り除くことができ、周囲温度に関わらず被計測部Ｗａのひずみ量を計測することが可能となる。すなわち、同様に加工されたＦＢＧが設けられた一対の光ファイバを用意し、一方のＦＢＧの反射光が他方のＦＢＧへの入射光となるように接続すれば、温度の影響を除外することができるため、可変波長光源を用いることなく被計測部のひずみ量を計測することができる。したがって、ひずみ量計測システム１０及びＦＢＧひずみセンサ２０において、低コストで広い温度範囲に対応させることが可能となる。
【００３１】
また、基準波長反射用ＦＢＧ２２を、被計測部Ｗａと同じ材料で形成された固定用治具部材Ｗｂに固定したので、被計測部Ｗａにおける熱膨張の影響を、固定用治具部材Ｗｂにおける熱膨張の影響によって取り除くことができ、より正確に被計測部Ｗａのひずみ量を計測することが可能となる。
さらに、ひずみ量計測システム１０において、計測機１５は被計測部Ｗａのひずみ量を算出するために基準波長反射用ＦＢＧ２２の反射光の総光量を用いるため、単波長の光に対する反射強度を用いてひずみ量を求める場合と比較して、より正確に被計測部Ｗａのひずみ量を求めることが可能となる。
【００３２】
上記の実施の形態において、第２の光ファイバ１２が固定用治具部材Ｗｂに固定され、基準波長反射用ＦＢＧ２２に固定用治具部材Ｗｂの熱膨張量が印加されるように構成されたが、固定用治具部材Ｗｂを用いることに限定するものではない。例えば、第１及び第２の光ファイバ１１、１２の材料と被計測部Ｗａの材料とが同じである場合、これらの光ファイバ１１、１２の熱膨張量と被計測部Ｗａの熱膨張量とは同一となるため、固定用治具部材Ｗｂを省略しても被計測部Ｗａのひずみ量を正確に計測することが可能である。また、固定用治具部材Ｗｂに対し、基準波長反射用ＦＢＧ２２の設けられている部位が弛むように第２の光ファイバ１２を固定することも可能である。
【００３３】
また、上記の実施の形態に係るひずみ量計測システム１０は、１つのＦＢＧひずみセンサ２０を備えるように構成されたが、図１に示されるＦＢＧひずみセンサ２０の下流側に複数のＦＢＧひずみセンサを直列に接続し、多点でのひずみ量測定を行えるように構成することも可能である。この場合、計測用ＦＢＧ及び基準波長反射用ＦＢＧのブラッグ波長は、各ＦＢＧひずみセンサにおいて互いに異なるように構成される。また、図４（ｂ）に示されるように、本発明における基準波長反射用ＦＢＧの反射光のスペクトルは帯域幅が狭くなるため、出力する光の帯域幅が同一である光源に対し、従来技術と比較するとより多くのＦＢＧひずみセンサを接続することが可能となる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ひずみ量計測システム、１１  第１の光ファイバ、１２  第２の光ファイバ、１３  光源、１４  第１の光サーキュレータ、１５  計測機、１６  第２の光サーキュレータ、２０  ＦＢＧひずみセンサ、２１  計測用ＦＢＧ、２２  基準波長反射用ＦＢＧ、Ｗａ  被計測部、Ｗｂ  固定用治具部材。
【図１】
2013083558.tif 000003
【図２】
2013083558.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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