(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの伸張による歪みに基づいて構造物の変形量を測定する光ファイバセンサ構造において、前記光ファイバを定着させる母材の剛性を調整するために、前記光ファイバを樹脂及び繊維層の中に埋め込むと共にこれらを保護板で保護することを特徴とする光ファイバセンサ構造。
【請求項２】
前記保護板を両面に有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバセンサ構造。
【請求項３】
前記保護板は、ＦＲＰであることを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバセンサ構造。
【請求項４】
前記樹脂としてエポキシ樹脂を用い、前記繊維としてガラス繊維を用いることを特徴とする請求項１，２又は３記載の光ファイバセンサ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバセンサ構造に関する。詳しくは、剛性を容易に調整できるように改良したものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバによるひずみ計測手法の中で、ブリルアン散乱光を利用した方法は、長距離にわたるひずみ分布を遠隔から連続計測が可能であるという利点があることから、鉄道盛土のような延長の長い大型土木構造物のひずみ計測に適した手法であると考えられている。
土中のひずみ計測に光ファイバセンサを適用する場合、杭状或いは板状の母材に光ファイバを定着させ、土の変形を母材の変形を介して光ファイバに伝える必要がある。
【０００３】
しかし、光ファイバでひずみを検出するセンサ構造について、杭や板に貼り付けるものについては、”杭状”、”板”、”管”といった形状については、各種提案されているが（特開２０００−３０３４８１号公報）、その構造の詳細について記載されていない。
また、先願明細書中には、実用化に際して必要になる、貼り付ける物の剛性や光ファイバの保護といった点に言及していない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これまでの盛土に関する研究で、センサの剛性調整が、検知精度に大きく影響することは確認され、従って、剛性を容易に変えられることが、センサに要求される条件であることが明らかになった。つまり、光ファイバを定着させる母材の剛性がひずみ検知精度に大きく影響を与えることが明らかになっている。
【０００５】
具体的には、センサの剛性が小さすぎると、センサ全体が延びる挙動を示し、曲げ剛性が計測できず、また、センサの剛性が大きすぎると、センサ全体が曲がる挙動を示すことが明らかになっている。
また、センサの剛性が大きすぎず、また、小さすぎない場合でも、光ファイバのゲージ長が長いため、センサは局所的に曲がる挙動を示し、光ファイバで歪みを検知しにくいことが明らかになっている。
【０００６】
また、既設盛土への打設に際し、土との摩擦、土圧力等から光ファイバを保護する必要があることが実験により、明らかになった。このことは、センサーを土中に設置する際、土圧力等からのセンサーの保護が要求されることを示している。また、センサが鉄道盛土中で長期間使用されるときには、土中水分や電蝕に対する耐久性が要求されるということになる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係る光ファイバセンサ構造は、光ファイバの伸張による歪みに基づいて構造物の変形量を測定する光ファイバセンサ構造において、前記光ファイバを定着させる母材の剛性を調整するために、前記光ファイバを樹脂及び繊維層の中に埋め込むと共にこれらを保護板で保護することを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係る光ファイバセンサ構造は、請求項１において、前記保護板を両面に有することを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する本発明の請求項３に係る光ファイバセンサ構造は、請求項１又は２において、前記保護板は、ＦＲＰであることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する本発明の請求項４に係る光ファイバセンサ構造は、請求項１，２又は３において、前記樹脂としてエポキシ樹脂を用い、前記繊維としてガラス繊維を用いることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。
〔実施例１〕
本発明の第１の実施例に係る光ファイバセンサ構造を図１に示す。
本実施例は、鉄道盛土に敷設される光ファイバセンサ構造に関し、センサーを土中に設置する際、土圧力等からセンサーを保護し、加えて、鉄道盛土中で長期間敷設されても土中水分や電触に対処できるようにしたものである。
即ち、繊維及び樹脂層１の中に光ファイバ２を埋め込むと共にこれらの両側にＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製の保護板３を配置した。
【００１２】
このような光ファイバセンサ構造を、例えば、鉄道盛土に敷設すれば、光ファイバ２の伸張による歪みに基づいて、鉄道盛土の変形量を測定することが可能となる。
本実施例のように、ＦＲＰ製の保護板３で挟まれる繊維及び樹脂層２の材質、層数・層厚、保護板３の厚みを変えることで、光ファイバセンサ構造の剛性を任意に調整することができる。ここにいう、「剛性」とは、曲がり方や延び方の双方を含む意味である。
【００１３】
従って、鉄道盛土の機械的な強度に応じて、光ファイバセンサ構造の剛性を調整すれば、検知精度を十分に高めることができる。
検出対象が盛土の場合は、土質により要求される剛性は常に変わるため、任意にセンサの剛性を変えられることは大きなメリットとなる。
更に、樹脂及び繊維層２で光ファイバを埋め込み、これらをＦＲＰ製保護板３で挟み込むため、光ファイバ３を土中の水分や外力（センサ打込時の外力を含む）から保護することができる。
【００１４】
従来技術では、既製の板や管を用いてセンサを敷設しているが、規格寸法では適当な剛性が得られないケースが多かった。
また、従来技術では、光ファイバを保護するため、被覆による方法を用いているが、ひずみ検出を目的とする場合、光ファイバと被覆間のすべりにより検知精度が低下するので不適切であった。
一方、本発明では、光ファイバセンサ構造の剛性を任意に調整することができ、更に、光ファイバ２を樹脂と一体化するため、従来方法のような問題は生じない。
【００１５】
尚、本実施例に係る光ファイバセンサ構造の加工に際しては、光ファイバ２における光の伝送損失の増加による計測可能距離の低下や、過去に受けた変形による破断寿命の低下が懸念されたが、実験した結果、転圧工程時のひずみ履歴、及び加熱工程時の熱履歴の影響は特に問題を生じない範囲であった。
【００１６】
本実施例において、保護板３としてＦＲＰを用い、樹脂としてはエポキシ樹脂を用い、また、繊維としてはガラス繊維を用いたが、これに限らず、剛性等を調整するために各種の材料を広く使用することができる。
例えば、樹脂としてはテフロン樹脂を用いることができる。
また、橋梁のようなコンクリート構造物やアスファルトにも、また、腐食性の強い環境下でも、保護板３や樹脂を適当に選定することで対応可能である。
【００１７】
本発明は、盛土のひずみ検知以外にも、その特徴を生かして適用可能であり、例えば、剛性を低下させて、構造物へ直接に貼り付けることもできる。
その場合は、光ファイバ２を土中の水分から保護する必要がないため、保護板３は片側でも良い。
【００１８】
〔実施例２〕
本発明の第２の実施例に係る光ファイバセンサ構造を図２に示す。
本実施例は、光ファイバ２の配置方法を工夫したものである。
即ち、繊維及び樹脂層１１の中に光ファイバ１２を埋め込むと共にこれらの両側に保護板１３を配置し、光ファイバ１２を一定間隔で巻回してループ１２ａを形成し、その湾曲部を重ね合わせて、このループ１２ａを測定方向に沿って連続状としたものである。
【００１９】
このように光ファイバ１２をループ１２ａとして連続状とすると、ループ１２ａの湾曲部の計測感度に係わらず、重なり合ったループ１２ａの直線部は計測感度が良好となるため、ループ１２ａの直線部により感度良く計測することができる利点がある。
【００２０】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発明の請求項１に係る光ファイバセンサ構造は、光ファイバの伸張による歪みに基づいて構造物の変形量を測定する光ファイバセンサ構造において、前記光ファイバを定着させる母材の剛性を調整するために、前記光ファイバを樹脂及び繊維層の中に埋め込むと共にこれらを保護板で保護するため、保護板で挟まれる繊維及び樹脂層の材質、層数・層厚、保護板の厚みを変えることで、任意に光ファイバセンサ構造の剛性を調整することができる。
【００２１】
また、本発明の請求項２に係る光ファイバセンサ構造は、請求項１において、前記保護板を両面に有するため、検出対象となる構造物に応じて、保護板数を自由に設定することができる。
【００２２】
また、本発明の請求項３に係る光ファイバセンサ構造は、請求項１又は２において、前記保護板はＦＲＰであるため、検出対象となる構造物が盛土であるときにも、土中水分や電触に対処することができる。また、センサーを土中へ設置する際、土圧力等からセンサーを保護することができる。
【００２３】
また、本発明の請求項４に係る光ファイバセンサ構造は、請求項１，２又は３において、前記樹脂としてエポキシ樹脂を用い、前記繊維としてガラス繊維を用いたため、検出対象となる構造物に応じて、任意に光ファイバセンサ構造の剛性を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る光ファイバセンサ構造を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の第２の実施例に係る光ファイバセンサ構造を示す平面図、図２（ｂ）は、同図（ａ）中のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
１，１１  繊維及び樹脂層
２，１２  光ファイバ
３，１３  保護板
【図１】
0003868244.tif 000002
【図２】
0003868244.tif 000003