(57)【要約】【課題】簡易な構造で温度変化に対応できる波長検波型光ファイバーセンサを提供する。【解決手段】ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１が設けられた第一光ファイバー７１と、ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ２が設けられた第二光ファイバー７２とは、弾性板部３１の一方向Ｐ１の変位に伴って第一光ファイバー７１が伸びるとともに第二光ファイバー７２が縮み、弾性板部３１の他方向Ｐ２の変位に伴って第一光ファイバー７１が縮むとともに第二光ファイバー７２が伸びるように配置された。【選択図】図３
2017102086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端側を固定端とした弾性板部に設けられ、
前記弾性板部の表裏に前記弾性板部を挟んで配置されそれぞれファイバー・ブラッグ・グレーティングが設けられた第一光ファイバー及び第二光ファイバーを備え、
前記弾性板部の一方向の変位に伴って前記第一光ファイバーが伸びるとともに前記第二光ファイバーが縮み、前記弾性板部の他方向の変位に伴って前記第一光ファイバーが縮むとともに前記第二光ファイバーが伸びるように配置される  
ことを特徴とする波長検波型光ファイバーセンサ。
【請求項２】
取付部と、
前記取付部に対して軸方向に進退自在に設けられたロッドと、
前記ロッドに設けられ前記ロッドの軸方向に沿って前記ロッドの軸芯からの寸法が大きくなるカム面を有する傾斜部材と、
前記カム面に当接するカムフォロワ部と、前記カムフォロワ部が先端側に設けられ前記取付部に基端側が固定された弾性板部とを有し、前記カムフォロワ部が前記ロッドから離れる方向と近づく方向とに変位する弾性機構と、を備え、
前記弾性板部には請求項１に記載された波長検波型光ファイバーセンサが設けられている
ことを特徴とする物理量測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載された物理量測定装置であって、
前記波長検波型光ファイバーセンサのうち前記ファイバー・ブラッグ・グレーティングを含む領域が熱伝導材に触れられている
ことを特徴とする物理量測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載された物理量測定装置であって、
前記熱伝導材は、前記波長検波型光ファイバーセンサのうち前記ファイバー・ブラッグ・グレーティングを含む領域、前記傾斜部材及び前記弾性機構を湿潤するオイルであり、
前記取付部はケーシングを備え、前記ケーシングには、前記オイルを収納するオイル収納部が設けられている
ことを特徴とする物理量測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の物理量測定装置において、
前記ケーシングには、前記オイル収納部に収納されたオイルの温度変化に伴う体積変化を吸収するピストン装置が設けられ、
前記ピストン装置は、前記オイル収納部に連通し大気に端部が開口されたピストン収納部と、前記ピストン収納部に進退自在に設けられたピストンとを有する
ことを特徴とする物理量測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の物理量測定装置において、
前記ピストンには、前記オイル収納部と前記ピストン収納部の内周とに連通するオイル潤滑路が形成されている
ことを特徴とする物理量測定装置。
【請求項７】
請求項２ないし請求項６のいずれか１項に記載の物理量測定装置において、
前記ロッドの先端に設けられ被測定物に当接する当接部を備え、
前記当接部は、前記ロッドの先端に設けられた当接部本体と、前記当接部本体に回動自在に設けられた球体とを備えた
ことを特徴とする物理量測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の物理量測定装置において、
前記当接部本体は、前記ロッドの端部に周方向回動自在に設けられた筒状機構を備え、前記筒状機構は、前記球体を回動自在に支持する筒状部と、前記筒状部と前記ロッドとの間に設けられ前記筒状部を前記ロッドに対して周方向に回動自在に支持する軸受部とを有する
ことを特徴とする物理量測定装置。
【請求項９】
請求項４ないし請求項８のいずれか１項に記載された物理量測定装置において、
前記ケーシングは、互いに反対側に位置し前記ロッドを軸方向に進退可能に支持する一対の壁部を備え、前記一対の壁部のうち一方の壁部には前記ロッドを前進方向に付勢する付勢機構が設けられている
ことを特徴とする物理量測定装置。
【請求項１０】
請求項２ないし請求項９のいずれか１項に記載された物理量測定装置において、
前記ロッドと前記取付部の一方に設けられた目印部と、前記ロッドと前記取付部の他方に設けられ前記目印部の位置を外部から視認する目盛部とを備えた
ことを特徴とする物理量測定装置。
【請求項１１】
請求項２ないし請求項１０のいずれか１項に記載された物理量測定装置において、
前記取付部は、被測定物と相対的に変位する被取付部材に取り付けられ、
前記ロッドが前記被測定物と前記被取付部材との相対的な変位方向に沿うように前記取付部を配置した
ことを特徴とする物理量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長検波型光ファイバーセンサ及びそれを備えた物理量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物理量を測定する装置として、橋梁等の建築物における変位測定、その他の被測定物の変位を検出する変位センサが知られている。
変位センサの従来例として、傾斜面がそれぞれ形成された４つのウェッジ部を有するロッドがケースに進退自在に設けられ、各ウェッジ部に当接するローラがカンチレバーの先端に設けられ、カンチレバーの基端がケースに設けられ、カンチレバーの表裏にはストレインゲージが設けられた変位変換器がある（特許文献１）。
特許文献１では、ロッドの出入りに応じてウェッジ部によりカンチレバーの撓みが変化し、その撓みがストレインゲージによって電気信号に変換される。
【０００３】
異なる従来例として、監視対象の変位に連動するくさびに自在コロが当接され、自在コロを先端に設けたロッドがくさびの進退方向と直交する方向に容器に進退自在に設けられ、容器には固定シーブが回動自在に設けられ、容器には可動シーブが回動自在かつ固定シーブから近接離隔可能に設けられ、固定シーブと可動シーブとには光ファイバーが架け渡され、可動シーブがロッドと連結された変位センサがある（特許文献２）。
特許文献２では、監視対象の変位に伴ってくさびが連動し、くさびの連動に伴って自在コロが変位する。すると、ロッドが後退して、可動シーブが固定シーブに対して離隔し、光ファイバーに伸び歪が付与される。この歪がＢＯＴＤＲ（Brillouin Optical Time Domain Refrectometer）で検出される。
【０００４】
さらに異なる従来例として、光ファイバーを保持するセンサ部内でほぼ同一の温度領域に配置された第１ＦＢＧ部と第２ＦＢＧ部とを備え、センサ部にひずみが作用すると、光ファイバーがその長手方向に変位して第１ＦＢＧ部と第２ＦＢＧ部とに差動的に張力が生じ、波長が変化することで光ファイバーひずみを検出するひずみ検出装置がある（特許文献３）。
特許文献３では、一対の固定点と移動体との間に、第１ＦＢＧ部を有する光ファイバーと第２ＦＢＧ部を有する光ファイバーとを張った傾斜計のセンサ部が開示されており、このセンサ部では、移動体が右回りあるいは左回りに回動すると、第１ＦＢＧ部の張力が強くなり、第２ＦＢＧ部の張力が弱くなって、第１ＦＢＧと第２ＦＢＧ部との間に差動的にひずみが発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６２−１７１６２号公報
【特許文献２】特開平１１−２１１４４８号公報
【特許文献３】特許４７８６８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
変位センサや、その他の物理量測定装置では、昼夜や季節において、温度変化が生じる屋外に配置されることがある。
特許文献１では、周囲の温度変化に対応する手段が開示されていない。しかも、特許文献１は、４つのカンチレバーにそれぞれストレインゲージが設けられた構成であり、ストレインゲージが互いに離れて配置されているので、ストレインゲージで検出される信号に温度によるばらつきが生じる。
【０００７】
特許文献２では、特許文献１と同様に、周囲の温度変化に対応する手段が開示されていない。しかも、特許文献２は、固定シーブが回動自在に容器に設けられ、可動シーブが固定シーブに対して近接離隔可能かつ回動自在に容器に設けられる構造であるため、構造自体が複雑なものとなる。
【０００８】
特許文献３では、一対の固定点と移動体との間に、第１ＦＢＧ部と第２ＦＢＧ部とをそれぞれ有する一対の光ファイバーが張られた構成が開示されているが、一対の光ファイバーは移動体とは１点で接合されており、移動体の回動が光ファイバーの張力の差として確実に伝達されるものではない。特許文献３には、移動体に支持材の端部が固定されているが、この支持材がどのような材料からなるか、例えば、弾性を有するか否か、どのような役割を有するのかの記載がない。
【０００９】
本発明の目的は、簡易な構造で温度変化に対応できる波長検波型光ファイバーセンサ及び物理量測定装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の波長検波型光ファイバーセンサは、基端側を固定端とした弾性板部に設けられ、前記弾性板部の表裏に前記弾性板部を挟んで配置されそれぞれファイバー・ブラッグ・グレーティングが設けられた第一光ファイバー及び第二光ファイバーを備え、前記弾性板部の一方向の変位に伴って前記第一光ファイバーが伸びるとともに前記第二光ファイバーが縮み、前記弾性板部の他方向の変位に伴って前記第一光ファイバーが縮むとともに前記第二光ファイバーが伸びるように配置されることを特徴とする。
【００１１】
本発明では、弾性板部の先端側が変位すると、変位量に比例して、第一光ファイバーと第二光ファイバーとの一方が伸び他方が縮むことになる。
このように、第一光ファイバーと第二光ファイバーとは、差動として働くように、弾性板部を挟んで配置されているため、センサが設けられた周囲の温度変化に伴う測定誤差を解消することができる。つまり、弾性板部の先端側が変位して弾性板部自体が弾性変形すると、第一光ファイバーと第二光ファイバーとから出力される反射光の波長の値が互いに近接あるいは離隔するが、温度変化では、第一光ファイバーと第二光ファイバーとから出力される反射光の波長の値がともに同じ波長だけ移動する。
従って、本発明では、弾性板部の先端側の変位だけでなく、温度変化にも対応した高い物理量を測定することができる。
しかも、第一光ファイバーと第二光ファイバーとは弾性板部を挟んで配置する構成であるから、構成自体が簡易であるだけでなく、弾性板部の先端側の変位が確実に第一光ファイバーと第二光ファイバーとの一方の伸び他方の縮みとして伝達されるので、測定が正確に行える。
【００１２】
本発明の物理量測定装置は、取付部と、前記取付部に対して軸方向に進退自在に設けられたロッドと、前記ロッドに設けられ前記ロッドの軸方向に沿って前記ロッドの軸芯からの寸法が大きくなるカム面を有する傾斜部材と、前記カム面に当接するカムフォロワ部と、前記カムフォロワ部が先端側に設けられ前記取付部に基端側が固定された弾性板部とを有し、前記カムフォロワ部が前記ロッドから離れる方向と近づく方向とに変位する弾性機構と、を備え、前記弾性板部には前述の構成の波長検波型光ファイバーセンサが設けられていることを特徴とする。
【００１３】
この構成では、被測定物によりロッドの先端が押し込まれると、ロッド及びロッドに設けられた傾斜部材が後退する。傾斜部材の後退に伴って、カム面に当接するカムフォロワ部がロッドから離れる方向あるいは近づく方向に変位する。逆に、被測定物により当接部が押し出されると、ロッド及びロッドに設けられた傾斜部材が前進する。傾斜部材の前進に伴って、カム面に当接するカムフォロワ部がロッドから近づく方向あるいは離れる方向に変位する。  カムフォロワ部の変位に伴って弾性板部が弾性変形し、弾性板部に設けられた第一光ファイバーが伸び、第二光ファイバーが縮む。これらの光ファイバーに光を入力すると、それぞれ所定の波長の反射光が反射され、これらの反射光に基づいてカムフォロワ部の変位量が検出されることになる。
ここで、第一光ファイバーと第二光ファイバーとは、差動として働くように、弾性部材を挟んで配置されているため、カムフォロワ部の変位を正確に検出できるだけでなく、装置が設けられた周囲の温度変化に伴う測定誤差を解消することができる。つまり、弾性板部が弾性変形すると、第一光ファイバーと第二光ファイバーとから出力される反射光の波長の値が互いに近接あるいは離隔するが、温度変化では、第一光ファイバーと第二光ファバーとから出力される反射光の波長の値がともに同じ波長だけ移動する。
従って、本発明では、被測定物の変位だけでなく温度変化にも対応した精度の高い物理量を測定することができる。しかも、第一光ファイバーと第二光ファイバーとを弾性部材を挟んで配置する構成であり、特許文献２のような固定シーブ及び可動シーブを必要としないから、装置自体の構造が簡易なものとなる。
【００１４】
本発明では、前記波長検波型光ファイバーセンサのうち前記ファイバー・ブラッグ・グレーティングを含む領域が熱伝導材に触れられている構成が好ましい。
この構成では、波長検波型光ファイバーセンサを構成する第一光ファイバーと第二光ファイバーとのそれぞれにおいて、ファイバー・ブラッグ・グレーティングを含む領域が熱伝導材に触れられているから、これらのファイバーのファイバー・ブラッグ・グレーティングを含む領域の温度均衡が図れる。そのため、第一光ファイバーと第二光ファイバーとで同じ温度条件となるので、測定精度を高いものにできる。
【００１５】
本発明では、前記熱伝導材は、前記波長検波型光ファイバーセンサのうち前記ファイバー・ブラッグ・グレーティングを含む領域、前記傾斜部材及び前記弾性機構を湿潤するオイルであり、前記取付部はケーシングを備え、前記ケーシングには、前記オイルを収納するオイル収納部が設けられている構成が好ましい。
この構成では、波長検波型光ファイバーセンサの一部、傾斜部材及び弾性機構がオイルで湿潤されているため、物理量測定装置の内部の温度分布を小さくすることができる。そのため、温度補正精度を向上させることができるので、温度変化に対応できる。しかも、オイルにより傾斜部材とカムフォロワ部との間の潤滑が行われ、カムフォロワ部の移動が滑らかに行われる。
【００１６】
本発明では、前記ケーシングには、前記オイル収納部に収納されたオイルの温度変化に伴う体積変化を吸収するピストン装置が設けられ、前記ピストン装置は、前記オイル収納部に連通し大気に端部が開口されたピストン収納部と、前記ピストン収納部に進退自在に設けられたピストンとを有する構成が好ましい。
この構成では、オイル収納部に収納されるオイルが温度上昇に伴って膨張すると、オイルはピストン収納部に設けられたピストンをピストン収納部の開口に向けて押し出すことになり、オイル収納部に収納されたオイル自体の圧力が大きくなることがない。そのため、ケーシングの耐圧構造とするための工夫、例えば、ケーシングの厚さを厚くしたり、ケーシングの構造を複雑化したりする、ということが不要となる。  
【００１７】
本発明では、前記ピストンには、前記オイル収納部と前記ピストン収納部の内周とに連通するオイル潤滑路が形成されている構成が好ましい。
この構成では、オイル収納部に収納されているオイルはオイル潤滑路を通じてピストン収納部の内周に送られる。ピストンの外周とピストン収納部の内周との間にはオイルが設けられることになるので、ピストンの進退を円滑に行うことができる。  
【００１８】
本発明では、前記ロッドの先端に設けられ被測定物に当接する当接部を備え、前記当接部は、前記ロッドの先端に設けられた当接部本体と、前記当接部本体に回動自在に設けられた球体とを備えた構成が好ましい。
この構成では、被測定物がロッドの軸方向と交差する方向に変位しても、球体が当接部本体に対して回動する。そのため、被測定物のロッドの軸方向とは交差する方向への力をロッドに伝達することを防止できるから、ロッドの破損等を防止できる。  
【００１９】
本発明では、前記当接部本体は、前記ロッドの端部に周方向回動自在に設けられた筒状機構を備え、前記筒状機構は、前記球体を回動自在に支持する筒状部と、前記筒状部と前記ロッドとの間に設けられ前記筒状部を前記ロッドに対して周方向に回動自在に支持する軸受部とを有する構成が好ましい。
この構成では、被測定物に当接部が当たって当接部がロッドの軸回りに回転しても、当接部本体の筒状機構によりロッド自体が軸回りに回転することがない。そのため、ロッドに発生する軸方向の応力による回転抵抗を下げることができるので、ロッドを通じて第一光ファイバーと第二光ファイバーとに必要のない力がかからない。  
【００２０】
本発明では、前記ケーシングは、互いに反対側に位置し前記ロッドを軸方向に進退可能に支持する一対の壁部を備え、前記一対の壁部のうち一方の壁部には前記ロッドを前進方向に付勢する付勢機構が設けられている構成が好ましい。
この構成では、付勢機構によって、ロッドが一方向に付勢されているので、ロッドの先端が被測定物から離れることを防止できる。そのため、被測定物とロッドの先端との変位をロッドの進退として確実に伝達することができるので、測定精度を向上させることができる。  
【００２１】
本発明では、前記ロッドと前記取付部の一方に設けられた目印部と、前記ロッドと前記取付部の他方に設けられ前記目印部の位置を外部から視認する目盛部とを備えた構成が好ましい。
この構成では、目印部と目盛部とからロッドの位置を外部から視認することで、測定する物理量の変位量の概略を確認できる。  
【００２２】
本発明では、前記取付部は、被測定物と相対的に変位する被取付部材に取り付けられ、前記ロッドが前記被測定物と前記被取付部材との相対的な変位方向に沿うように前記取付部を配置した構成が好ましい。
この構成では、取付部が被取付部材に取り付けられ、被測定物のロッドの先端を当接させるので、被取付部材と被測定物との相対的な変位量を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる物理量測定装置の断面図。
【図２】物理量測定装置の正面図。
【図３】波長検波型光ファイバーセンサの要部を拡大した図。
【図４】ファイバー・ブラッグ・グレーティングからの反射光と波長との関係を示す概念図であり、（Ａ）は弾性板部が変位した場合の関係を示し、（Ｂ）は温度が変化した場合の関係を示す。
【図５】本発明の変形例の要部を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の一実施形態にかかる物理量測定装置を図面に基づいて説明する。
物理量測定装置の全体構成が図１及び図２に示されている。
図１及び図２において、物理量測定装置は、被測定物Ｏ１と被取付部材Ｏ２との間の相対的な変位量を測定する変位測定装置である。ここで、被測定物Ｏ１と被取付部材Ｏ２として、例えば、それぞれ建築物を構成するコンクリートブロックを例示できる。
物理量測定装置は、被取付部材Ｏ２に取り付けられる取付部としてのケーシング１と、ケーシング１の内部にそれぞれ設けられたロッド２、弾性機構３及びピストン装置４と、ロッド２の先端に設けられた当接部５と、ロッド２に設けられカム面６０を有する傾斜部材６と、弾性機構３に設けられた波長検波型光ファイバーセンサ７と、を備えて構成されている。なお、物理量測定装置は、ロッド２の先端に設けられた当接部５が被測定物Ｏ１に当接し、かつ、ロッド２の長手方向が被測定物Ｏ１と被取付部材Ｏ２との相対的な変位方向に沿うように被取付部材Ｏ２に設置されている。
【００２５】
ケーシング１は、ケーシング本体１１と、ケーシング本体１１に設けられた板状のカバー部１２とを備えた箱状部材である。
ケーシング本体１１は、平面矩形状の板部１３と、板部１３の周辺に設けられた壁部１４とを備えている。
壁部１４のうち互いに反対側に位置する一対の壁部１４にはロッド２が軸方向に進退可能に支持されている。ここで、ロッド２の前進方向とは当接部５が被測定物Ｏ１に近づく方向をいい、ロッド２の後退方向とは当接部５が被測定物Ｏ１から離れる方向をいう。
カバー部１２とケーシング本体１１とから密封された空間Ｓが構成されている。
【００２６】
一対の壁部１４のうち一方の壁部１４にはロッド２を前進方向に付勢する付勢機構１５が設けられている。
付勢機構１５は、壁部１４の外面に固定された有底筒状カバー１５０と、有底筒状カバー１５０の内部に収納されるコイルばね部材１６とを備えている。コイルばね部材１６は、その一端が有底筒状カバー１５０の底部に係止され、その他端がロッド２の端部に形成された係止用円板部２１に係止されている。係止用円板部２１は、壁部１４に形成されたロッド挿通孔１４Ａの径より大きな径を有するので、ロッド２の前進方向での抜け止めがされている。
【００２７】
ロッド２の係止用円板部２１は大径部２１１と小径部２１２とから構成されており、このうち大径部２１１の周面は目印部Ｍ１とされている。
有底筒状カバー１５０の筒部には、目印部Ｍ１の位置を外部から視認する目盛部Ｍ２が設けられている。目盛部Ｍ２には、ロッド２の最も前進した位置を０とし、０の位置から後退したロッド２の量が表示されている（図２参照）。
ケーシング本体１１の側面には光ファイバー取出部１７が設けられている。光ファイバー取出部１７は筒状部材であり、その内部に波長検波型光ファイバーセンサ７を構成する光ファイバーが挿通される。
【００２８】
弾性機構３は、壁部１４の段差部１４Ｂに一端が固定された弾性板部３１と、弾性板部３１の先端に一体に形成されたカムフォロワ部３２とを備え、カムフォロワ部３２がロッド２から離れる方向と近づく方向とに変位する構成である。
弾性板部３１とカムフォロワ部３２とは、１枚の平板状の板ばねから形成されている。
弾性板部３１は、その基端部が段差部１４Ｂに図示しないねじ等で片持ち状に固定されている。
カムフォロワ部３２の基端部は弾性板部３１に対して直角に折れ曲がっている。カムフォロワ部３２の先端部は、傾斜部材６のカム面６０に滑らかに当接するために、Ｕ字状に形成されている。なお、本実施形態では、カムフォロワ部３２は、傾斜部材６のロッド２に伴う進退に確実に追従できる形状であれば、具体的な構成は限定されるものではなく、例えば、球状に形成するもの、あるいは、ローラ状のものであってもよい。
【００２９】
傾斜部材６は、ロッド２に固定されており、ロッド２の進退に伴ってケーシング１の空間Ｓで進退可能とされる。
傾斜部材６は、平面矩形状の部材であり、カムフォロワ部３２と対向する面がカム面６０とされている。カム面６０は、ロッド２の前進方向に向かうに従ってロッド２の軸芯からの寸法が大きくなるように形成されている。
傾斜部材６のうちカム面６０と反対側の面は板部１３に対向する平面である。
【００３０】
当接部５は、ロッド２の先端に設けられた当接部本体５１と、当接部本体５１に設けられた球体５２とを備えている。
当接部本体５１は、ロッド２の端部に周方向回動自在に設けられた筒状機構５３を備えている。
筒状機構５３は、球体５２を回動自在に支持する筒状部５４と、筒状部５４とロッド２との間に設けられ筒状部５４をロッド２に対して周方向に回動自在に支持する軸受部５５とを有する。
筒状部５４には、ロッド先端側に向けて凹部５４Ａが形成されており、凹部５４Ａと球体５２との間には、球体５２の球心を中心とした回動を許容するためのベアリング５７が複数設けられている。
軸受部５５は、筒状部５４の基端側の凹部に嵌合される軸部５６と、軸部５６に固定されるフランジ部５６Ａと、ロッド２の先端に固定されるフランジ部５６Ｂと、これらのフランジ部５６Ａ，５６Ｂの間に設けられる複数のベアリング５７とを備えている。
当接部本体５１に球体５２を回動自在とするために、筒状部５４と球体５２との間にはベアリング５７が設けられている。
【００３１】
図３には、波長検波型光ファイバーセンサ７の要部を拡大した構成が示されている。
図３において、波長検波型光ファイバーセンサ７は、弾性板部３１の表裏に弾性板部３１を挟んで配置された第一光ファイバー７１と第二光ファイバー７２とを備えている。
第一光ファイバー７１は、弾性板部３１の長手方向に沿った２箇所において接着材７０で固定されており、２箇所の接着材７０で固定された部分の間にファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１が設けられている。ここで、接着材７０としては、低融点ガラスを例示することができる。
第二光ファイバー７２は、第一光ファイバー７１と同様に、弾性板部３１の長手方向に沿った２箇所において接着材７０で固定されており、２箇所の接着材７０で固定された部分の間にファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ２が設けられている。
【００３２】
ここで、第一光ファイバー７１と弾性板部３１との間及び第二光ファイバー７２と弾性板部３１との間をそれぞれ２箇所で固定する場合、これらの光ファイバーにそれぞれ長手方向のテンションを加えてもよい。予めテンションを加えることにより、これらの光ファイバーのうち縮み側を撓まなくすることができる。予めテンションを加える場合、これらの光ファイバーに加えるテンションの大きさは同じであってもよく、相違してもよい。
【００３３】
２箇所の接着材７０で固定された箇所の長さは、第一光ファイバー７１と第二光ファイバー７２とでは同じであり、ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１とファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ２とは弾性板部３１を挟んで反対側に位置する。
そのため、弾性板部３１の先端部の一方向Ｐ１の変位に伴って第一光ファイバー７１のファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１が伸びるとともに第二光ファイバー７２のファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ２が縮み、弾性板部３１の先端部の他方向Ｐ２の変位に伴って第一光ファイバー７１のファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１が縮むとともに第二光ファイバー７２のファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ２が伸びる。
【００３４】
なお、図では、ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１とファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ２とは弾性板部３１を挟んで対応した位置に配置されているが、弾性板部３１の２箇所の固定部分の間であれば、ファイバーの長手方向にずれて配置されるものでもよい。また、２箇所の固定部分の間において、第一光ファイバー７１と第二光ファイバー７２とは、弾性板部３１に離れているものでもよく、密着しているものでもよい。第一光ファイバー７１と第二光ファイバー７２とを弾性板部３１に密着させるには、ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１とファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ２を含んだそれぞれ１箇所を接着材で弾性板部３１に固定するものとしてよい。このように、固定することで、第一光ファイバー７１と第二光ファイバー７２とに予めテンションを加えて固定する必要がなくなる。また、ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１とファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ２とは、接着材７０を介して、弾性板部３１に直接固定されてもよく、弾性板部３１から離れて固定されてもよい。
さらに、第一光ファイバー７１と第二光ファイバー７２とを弾性板部３１に固定する手段は接着材７０に限定されるものではない。  
【００３５】
波長検波型光ファイバーセンサ７は図示しない外部装置に接続されている。外部装置は、波長検波型光ファイバーセンサ７に光を照射する図示しない光源と、波長検波型光ファイバーセンサ７で反射された反射光のスペクトルに基づいてロッド２の変位量を演算する図示しない演算装置とを備える。
図４（Ａ）（Ｂ）では、波長検波型光ファイバーセンサ７が初期状態のファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１，ＦＢＧ２からの反射光が実線Ｑ１，Ｑ２で示されている。初期状態とは、第一光ファイバー７１と第二光ファイバー７２とのそれぞれにひずみが発生しておらず、弾性板部３１が変位していない状態である。ピーク波長λは、ＦＢＧ１がλ１であり、ＦＢＧ２がλ２である。
【００３６】
弾性板部３１がＰ１方向に変位すると、ＦＢＧ１が伸びるとともに、ＦＢＧ２が縮むことになる。すると、反射光が図４（Ａ）の想像線Ｑ１１，Ｑ２１で示される通り、互いに近づく。この際のファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１のピーク波長はλ１から＋λｄだけ変化し、ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ２のピーク波長はλ２から−λｄだけ変化する。
弾性板部３１がＰ２方向に変位すると、ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１が縮むとともに、ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ２が伸びることになる。すると、反射光が図４（Ａ）の想像線Ｑ１２，Ｑ２２で示される通り、互いに離れる。この際のファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１のピーク波長はλ１から−λｄだけ変化し、ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ２のピーク波長はλ２から＋λｄだけ変化する。なお、Ｐ１方向とは図３の上方向であり、Ｐ２方向とは図３の下方向である。
以上のピーク波長の変化に基づいて、ロッド２の進退量を演算する。
【００３７】
そして、温度が上昇すると、ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１，ＦＢＧ２がともに伸びることになり、反射光が図４（Ｂ）の想像線Ｑ１３，Ｑ２３で示される通り、ともに同じ方向（波長が大きくなる方向）に移動する。ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１，ＦＢＧ２のピークの波長λは、ともにλｔだけ変化する。なお、温度が下降すると、ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１，ＦＢＧ２がともに縮むことになり、反射光がともに同じ方向（波長が小さくなる方向）に移動する。
温度の変化によっても、弾性板部３１が変形する。弾性板部３１の変形に伴うファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１，ＦＢＧ２との波長の変化量をλｓとすると、
ＦＢＧ１の波長の変化Ｆ１は、λ１−λｄ＋λｔ＋λｓ  ……式（１）で求められる。
ＦＢＧ２の波長の変化Ｆ２は、λ２＋λｄ＋λｔ＋λｓ  ……式（２）で求められる。
Ｆ２−Ｆ１は、λ２―λ１＋２λｄ        ……式（３）で求められる。
【００３８】
式（１）から式（３）からもわかる通り、温度によるファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１，ＦＢＧ２の波長変化がキャンセルされ変数は、弾性板部３１の変位変化によるファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１，ＦＢＧ２の波長変化のみとなる。
即ち、弾性板部３１を挟んでファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１が設けられた第一光ファイバー７１と、ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ２が設けられた第二光ファイバー７２とを配置することで、弾性板部３１の変位によるファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１とファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ２との波長変化が逆向きとなり、温度変化によるファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１とファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ２との波長変化は変わらないため、差をとることで温度はキャンセルし、変位出力は増幅される。
【００３９】
図１に戻り、ケーシング１の空間Ｓはオイル収納部１Ａである。オイル収納部１Ａは、波長検波型光ファイバーセンサ７のうちファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１，ＦＢＧ２を含む領域、傾斜部材６及び弾性機構３を湿潤するオイルを収納するものである。オイルとしては、シリコーンオイル、その他のオイルを利用できる。
なお、ロッド２が進退自在に支持された壁部１４には、オイル漏れ防止のためのＯリング（図示せず）が設けられている。
【００４０】
ピストン装置４は、オイル収納部１Ａに収納されたオイルの温度変化に伴う体積変化を吸収するものであり、オイル収納部１Ａに連通した筒状のピストン収納部４０と、ピストン収納部４０で軸方向に進退自在に設けられたピストン４１とを備えて構成されている。
ピストン収納部４０は、一端がオイル収納部１Ａと連通する小径部４０１と、小径部４０１に一端が連通され他端が大気に開放された大径部４０２とを有する。大径部４０２の大気側開口端にはピストン抜止部材４２が設けられている。
【００４１】
ピストン４１は円柱状部材であり、その内部には、オイル収納部１Ａとピストン収納部４０の内周とを連通するオイル潤滑路４３が形成されている。
オイル潤滑路４３は、小径部４０１に向けて開口し軸方向に沿って形成される中央部４３Ａと、中央部４３Ａの端部から径方向に折れ曲がって形成された曲折部４３Ｂとを有する。曲折部４３Ｂは大径部４０２の周面に開口されている。
ピストン４１の外周部には、曲折部４３Ｂが開口された部分を挟んで軸方向に２箇所のＯリング４４が設けられている。これらのＯリング４４の間とピストン４１の外周面と大径部４０２の内周面との間にオイルが収納される。
【００４２】
以上の構成の物理量測定装置では、被測定物Ｏ１と被取付部材Ｏ２とが相対的に近接すると、ロッド２が押し込まれる。すると、ロッド２及び傾斜部材６が後退する。傾斜部材６が後退すると、傾斜部材６のカム面６０でカムフォロワ部３２がロッド２から離れる方向に変位する。
カムフォロワ部３２の変位に伴って弾性板部３１がＰ１方向に変位し、弾性板部３１に２箇所が固定された第一光ファイバー７１のファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１が伸び、第二光ファイバー７２のファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ２が縮む。
ここで、第一光ファイバー７１及び第二光ファイバー７２に光源から照射されている光は、ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１，ＦＢＧ２で反射し、演算装置では、反射波のスペクトルに基づいてロッド２の変位量が演算される。
【００４３】
逆に、被測定物Ｏ１と被取付部材Ｏ２とが相対的に離隔すると、当接部５が被測定物Ｏ１に当接された状態で、ロッド２が付勢機構１５によって前進する。これにより、ロッド２とともに傾斜部材６が前進することになり、傾斜部材６の前進に伴って、カム面６０に当接するカムフォロワ部３２が、弾性板部３１の弾性力によりロッド２に近づく方向に変位する。
カムフォロワ部３２の変位に伴って弾性板部３１がＰ２方向に変位し、弾性板部３１に２箇所が固定された第一光ファイバー７１のファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１が縮み、第二光ファイバー７２のファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ２が伸びる。これらの変化に基づいて、ロッド２の変位量が演算される。
ロッド２の進退量の概略は、目印部Ｍ１と目盛部Ｍ２とから視認可能である。
【００４４】
物理量測定装置が設置された環境において、温度変化があると、オイル収納部１Ａに収納されたオイルが膨張あるいは収縮する。これに伴ってピストン４１が進退する。
さらに、温度変化に伴って弾性板部３１が変形するが、式（１）から式（３）に示される通り、弾性板部３１の変形はキャンセルされる。
【００４５】
本実施形態では、次の効果を奏することができる。
（１）ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１が設けられた第一光ファイバー７１と、ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ２が設けられた第二光ファイバー７２とは、弾性板部３１の一方向Ｐ１の変位に伴って第一光ファイバー７１が伸びるとともに第二光ファイバー７２が縮み、弾性板部３１の他方向Ｐ２の変位に伴って第一光ファイバー７１が縮むとともに第二光ファイバー７２が伸びるように配置された。つまり、第一光ファイバー７１と第二光ファイバー７２とは、差動として働くように、弾性板部３１を挟んで配置されている。そのため、周囲の温度変化に伴う測定誤差を解消することができるので、弾性板部３１の先端側の変位だけでなく、温度変化にも対応した変位を高精度に測定することができる。しかも、第一光ファイバー７１と第二光ファイバー７２とは弾性板部３１を挟んで配置する構成であるから、構成自体が簡易である。
【００４６】
（２）第一光ファイバー７１と第二光ファイバー７２とは、それぞれ弾性板部３１に２箇所で固定されているので、第一光ファイバー７１と第二光ファイバー７２とが差動として働く構成を簡易なものにできる。
【００４７】
（３）物理量測定装置は、ケーシング１に設けられたロッド２と、ロッド２に設けられカム面６０を有する傾斜部材６と、カム面６０に当接するカムフォロワ部３２及びカムフォロワ部３２が先端側に設けられた弾性板部３１を有する弾性機構３と、を備え、弾性板部３１に波長検波型光ファイバーセンサ７が設けられているため、被測定物Ｏ１の変位だけでなく温度変化にも対応した精度の高い物理量を測定することができる。
【００４８】
（４）ケーシング１の内部にはオイル収納部１Ａが設けられ、オイル収納部１Ａは、波長検波型光ファイバーセンサ７のうちファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１，ＦＢＧ２を含む領域、傾斜部材６及び弾性機構３を湿潤するオイルが収納されている。そのため、物理量測定装置の内部の温度分布を小さくすることができる。そのため、温度補正精度を向上させることができるので、温度変化に対応できる。しかも、オイルにより傾斜部材６と弾性機構３のカムフォロワ部３２との間の潤滑が行われるので、カムフォロワ部３２のカム面６０上の移動が滑らかとなる。
【００４９】
（５）オイル収納部１Ａに収納されたオイルの温度変化に伴う体積変化を吸収するピストン装置４がケーシング１の内部に設けられているので、ケーシング１を耐圧構造とすることを要しない。
【００５０】
（６）ピストン装置４のピストン４１には、オイル収納部１Ａとピストン収納部４０の内周とを連通するオイル潤滑路４３が形成されているから、ピストン４１の進退を円滑に行うことができる。
【００５１】
（７）ロッド２に当接部５が設けられ、当接部５は、ロッド２の先端に設けられた当接部本体５１と、当接部本体５１に回動自在に設けられた球体５２とを備えて構成されているので、被測定物Ｏ１のロッド２の軸方向とは交差する方向への力をロッド２に伝達することが防止できる。
【００５２】
（８）当接部本体５１は、ロッド２の端部に周方向回動自在に設けられた筒状機構５３を備え、筒状機構５３は、球体５２を回動自在に支持する筒状部５４と、筒状部５４をロッド２に対して周方向に回動自在に支持する軸受部５５とを有するので、ロッド２に発生する軸方向の応力による回転抵抗を下げることができることになり、第一光ファイバー７１と第二光ファイバー７２とに必要のない力がかからない。
【００５３】
（９）ケーシング１は、ロッド２を軸方向に進退可能に支持する一対の壁部１４を備え、一方の壁部１４にはロッド２を前進方向に付勢する付勢機構１５が設けられているため、被測定物Ｏ１とロッド２の当接部５との変位をロッド２の進退として確実に伝達することができる。
【００５４】
（１０）ロッド２に設けられた目印部Ｍ１とケーシング１に設けられた目盛部Ｍ２とから、ロッド２の進退方向の位置を外部から視認することで、測定する物理量の変位量の概略を確認できる。
【００５５】
（１１）ケーシング１が被測定物Ｏ１と相対的に変位する被取付部材Ｏ２に取り付けられ、ロッド２が前述の相対的に変位する方向に沿うように物理量測定装置を配置した。つまり、物理量測定装置を変位測定装置として用いているので、物理量のうち変位量を精度よく測定することができる。
【００５６】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、ロッド２に設けられた目印部Ｍ１とケーシング１に設けられた目盛部Ｍ２とから、ロッド２の進退方向の位置を外部から視認する構成としたが、本発明では、図５に示される通り、ロッド２の周面に目盛部Ｍ２を形成し、ケーシング１の端部を目印部Ｍ１としてもよい。
【００５７】
前記実施形態では、弾性機構３及び傾斜部材６がそれぞれ１個配置されたが、本発明では、弾性機構３及び傾斜部材６がロッド２を挟んで２個ずつ配置される構成でもよい。
前記実施形態では、取付部をケーシング１から構成したが、本発明では、取付部をケーシング１と他の部材との組み合わせから構成してもよい。例えば、取付部を、ケーシングと、ケーシング１に取り付けられ弾性板部３１を取り付ける板部とを備えた構成としてもよい。つまり、本発明では、弾性板部３１をケーシング１に直接又は間接に取り付ける構成が採用される。
本発明では、ロッド２のケーシング１と当接部５との間にロッド２の外周を覆う防塵用カバーを設けるものでもよい。防塵用カバーを設けることで、ロッド２とケーシング１の壁部１４との間に設けられるＯリングにゴミ等が入ることを防止できる。なお、防塵用カバーは当接部５の進退に合わせて変形する構成、例えば、蛇腹状の構成が好ましい。
【００５８】
前記実施形態では、ケーシング１は、波長検波型光ファイバーセンサ７のうちファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１，ＦＢＧ２を含む領域、傾斜部材６及び弾性機構３をオイルで湿潤する構成としたが、本発明では、この構成に限定されるものではない。つまり、本発明では、少なくとも、波長検波型光ファイバーセンサ７を構成する第一光ファイバー７１と第二光ファイバー７２とのそれぞれにおいて、ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１，ＦＢＧ２を含む領域の温度均衡が図れれば十分であるため、ファイバー・ブラッグ・グレーティングＦＢＧ１，ＦＢＧ２を含む領域がオイルや、水等のオイル以外の熱伝導材に触れられている構成であればよく、傾斜部材６及び弾性機構３までも熱伝導材に触れさせることを要しない。
さらに、前記実施形態では、波長検波型光ファイバーセンサ７を変位センサとしたが、本発明では、波長検波型光ファイバーセンサ７を加速度センサ、振動センサ、その他、物理量を測定するためのセンサとして用いてもよい。例えば、ロッド２の先端に当接部５がない場合には、加速度センサ、振動センサとして用いることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１…ケーシング（取付部）、１４…壁部、１５…付勢機構、１５０…有底筒状カバー、１６…コイルばね部材、１Ａ…オイル収納部、２…ロッド、３…弾性機構、３１…弾性板部、３２…カムフォロワ部、４…ピストン装置、４０…ピストン収納部、４１…ピストン、４３…オイル潤滑路、４３Ａ…中央部、４３Ｂ…曲折部、４４…Ｏリング、５…当接部、５１…当接部本体、５２…球体、５３…筒状機構、５４…筒状部、５５…軸受部、５６…軸部、６…傾斜部材、６０…カム面、７…波長検波型光ファイバーセンサ、７０…接着材、７１…第一光ファイバー、７２…第二光ファイバー、ＦＢＧ１，ＦＢＧ２…ファイバー・ブラッグ・グレーティング、Ｍ１…目印部、Ｍ２…目盛部、Ｏ１…被測定物、Ｏ２…被取付部材
【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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