(57)【要約】【課題】  リング体の変位量に対するＦＢＧへのひずみ発生量の大きさを増大させることにより、また、光ファイバとリング体との接触長を少なくして光ファイバの材料に起因する変位量の減少を抑止することにより、ひずみ量測定の誤差要因を排除でき、さらに、リング体を金属材料で形成する場合における外径の大径化を回避できる光ひずみゲージを提供すること。【解決手段】  光ひずみゲージは、光ファイバブラッグ回折格子２が形成された光ファイバ１と、円形領域４を取り囲むように形成されたリング体３とを有し、光ファイバ１は円形領域１を直線的に通過して配置されると共にリング体３との交差位置でリング体３に固定保持されて構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバブラッグ回折格子が形成された光ファイバと、円形領域を取り囲むように形成されたリング体とを有し、前記光ファイバは前記円形領域を直線的に通過して配置されると共に前記リング体との交差位置で前記リング体に固定保持されていることを特徴とする光ひずみゲージ。
【請求項２】
前記リング体は真円形状またはこれに近い形状の円形領域を取り囲むように形成され、前記光ファイバは該円形領域の中心部を通過して配置されていることを特徴とする請求項１記載の光ひずみゲージ。
【請求項３】
前記リング体は楕円形状の円形領域を取り囲むように形成され、前記光ファイバは該円形領域の長径または短径に沿って配置されていることを特徴とする請求項１記載の光ひずみゲージ。
【請求項４】
前記円形領域には２本の前記光ファイバが互いに直交するようにして配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光ひずみゲージ。
【請求項５】
前記交差位置における前記光ファイバ外周には金属管が圧着されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光ひずみゲージ。
【請求項６】
前記光ファイバは張力を付与されて前記円形領域を直線的に通過して配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光ひずみゲージ。
【請求項７】
前記光ファイバと並行して光ファイバブラッグ回折格子が形成された他の光ファイバが配置され、該他の光ファイバは前記リング体が変形してもひずみが加わらないように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光ひずみゲージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ひずみゲージに関し、特に、光ファイバブラッグ回折格子（以下「ＦＢＧ」という）が形成された光ファイバを用いた光ひずみゲージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  光ファイバの光路途中にＦＢＧを書き込み形成してなる光ファイバは、ひずみや温度によってブラッグ回折格子間隔が変化し、この変化に応じてＦＢＧから反射される光のピーク波長（ブラッグ波長）が変化することから、ひずみや温度等の物理量の測定に用いられている。【０００３】  図７は、ＦＢＧが形成された光ファイバを用いた光ひずみゲージの従来例の正面説明図である。【０００４】  外周に溝（図示せず）が形成されるとともに円周方向の複数箇所に孔１１が形成されたリング体１０を用い、長手方向の一部分にＦＢＧ２が形成された光ファイバ１を溝に沿って巻き付け、孔１１を利用してネジ等の固定金具１２でもって光ファイバ１を押さえ付け固定することにより光ひずみゲージが構成されている。【０００５】  このような光ひずみゲージに例えば上下方向から押圧を加えると、リング体１０は横長の楕円形状に変形し、リング体１０の上下側では光ファイバ１は伸長され、リング体１０の左右側では光ファイバ１は圧縮されるので、この動きに沿うようにＦＢＧ２をリング体１０の上下側や左右側に位置させると、ＦＢＧ２のブラッグ回折格子間隔が変化し、ここを通過する光の反射波長または透過波長が変化するので、この変化量をとらえてひずみ量として各種センサに取り込まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  前述の光ひずみゲージは、リング体１０の円周方向での伸長、圧縮を利用して光ファイバ１のＦＢＧ２にひずみを与える構造であり、リング体１０の円周方向に大きな変位量が得られないことから、リング体の変位量に対するＦＢＧへのひずみ発生量の大きさが十分でないためひずみ量測定の誤差要因となる。【０００７】  また、光ファイバ１とリング体１０との摩擦により伸長、圧縮が得られるが、光ファイバ１の保護材料は紫外線硬化樹脂などのプラスチックが使用されており、与えられた変位が長時間保持されると、滑りが発生することや、紫外線硬化樹脂自体が応力変形してリング体１０に馴染むことで変位量が減少し、ひずみ量測定の誤差要因となる。【０００８】  また、リング体１０の材質としてはバネ性に富み、伸縮に対する応答時ヒステリシスの少ない金属材料を選択することにより、繰返し伸縮に耐えるものとすることが好ましいが、金属材料からなるリング体１０を数気圧程度の圧力で変位させるためには、リング体１０の外径を大きくする必要があり、この場合、製品が大型化して取扱い性に問題が発生する。【０００９】  そこで、本発明は、リング体の変位量に対するＦＢＧへのひずみ発生量の大きさを増大させることにより、また、光ファイバとリング体との接触長を少なくして光ファイバの材料に起因する変位量の減少を抑止することにより、ひずみ量測定の誤差要因を排除でき、さらに、リング体を金属材料で形成する場合における外径の大径化を回避できる光ひずみゲージの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  前記目的を達成するため、請求項１の発明は、光ファイバブラッグ回折格子が形成された光ファイバと、円形領域を取り囲むように形成されたリング体とを有し、前記光ファイバは前記円形領域を直線的に通過して配置されると共に前記リング体との交差位置で前記リング体に固定保持されている光ひずみゲージを特徴としている。【００１１】  また、請求項２の発明は、前記リング体は真円形状またはこれに近い形状の円形領域を取り囲むように形成され、前記光ファイバは該円形領域の中心部を通過して配置されている請求項１記載の光ひずみゲージを特徴としている。【００１２】  また、請求項３の発明は、前記リング体は楕円形状の円形領域を取り囲むように形成され、前記光ファイバは該円形領域の長径または短径に沿って配置されている請求項１記載の光ひずみゲージを特徴としている。【００１３】  また、請求項４の発明は、前記円形領域には２本の前記光ファイバが互いに直交するようにして配置されている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光ひずみゲージを特徴としている。【００１４】  また、請求項５の発明は、前記交差位置における前記光ファイバ外周には金属管が圧着されている請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光ひずみゲージを特徴としている。【００１５】  また、請求項６の発明は、前記光ファイバは張力を付与されて前記円形領域を直線的に通過して配置されている請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光ひずみゲージを特徴としている。【００１６】  また、請求項７の発明は、前記光ファイバと並行して光ファイバブラッグ回折格子が形成された他の光ファイバが配置され、該他の光ファイバは前記リング体が変形してもひずみが加わらないように配置されている請求項１乃至請求項６のいずれかに記載光ひずみゲージを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】  本発明の光ひずみゲージは、光ファイバブラッグ回折格子が形成された光ファイバをリング体で取り囲まれた円形領域を直線的に通過させ、光ファイバがリング体と交差する位置で光ファイバをリング体に固定保持して構成したものであり、リング体の変位量に対するＦＢＧへのひずみ発生量の大きさを増大させることができ、また、光ファイバとリング体との接触長を少なくして光ファイバの材料に起因する変位量の減少を抑止することができるので、ひずみ量測定の誤差要因を排除できるようになり、さらに、リング体を金属材料で形成する場合における外径の大径化を回避した上でひずみ量の測定精度を向上できる。【００１８】  また、光ファイバが真円形状またはこれに近い形状の円形領域を取り囲むように形成されたリング体の中心部を通過して配置されることにより、リング体の変位量からＦＢＧのひずみ発生量への変換を最も効果的に行うことができ、ひずみ量測定の誤差要因をより効果的に排除できる。【００１９】  また、光ファイバが楕円形状の円形領域を取り囲むように形成されたリング体の長径または短径に沿って配置されることにより、短径の長さを一定にして長径を変化させることで、または長径の長さを一定にして短径を変化させることで、同一金属体の変位量に対するＦＢＧ変位量を任意に設定することができる。【００２０】  また、円形領域内で２本の光ファイバが互いに直交するように配置されることにより、リング体の上下方向の変位および左右方向の変位に対するＦＢＧのひずみ発生を確実にとらえることができる。【００２１】  また、光ファイバとリング体との交差位置における光ファイバ外周に金属管を圧着して光ファイバをリング体で固定保持することにより、光ファイバに対する損傷を可及的に少なくして光ファイバの確実な固定保持が行われる。【００２２】  また、光ファイバに張力を付与した状態で配置することにより、光ファイバにたるみが生じなくなるので、リング体変位に対するＦＢＧのひずみ発生感度を向上できる。【００２３】  また、ひずみ測定用光ファイバと並行して光ファイバブラッグ回折格子が形成された他の光ファイバが配置され、該他の光ファイバは前記リング体が変形してもひずみが加わらないように配置することにより、該他の光ファイバを温度測定用として使用することができ、１つのリング体でもってひずみゲージおよび温度ゲージの双方を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】  以下、本発明の光ひずみゲージの最良の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２５】  図１は、本発明に係る光ひずみゲージの実施例１の説明図で、図１（ａ）は正面説明図、図１（ｂ）は側面説明図であり、図２は、光ひずみゲージの実施例１で使用されるリング体の説明図で、図２（ａ）は正面説明図、図２（ｂ）は側面説明図である。【００２６】  リング体３は、金属を円周方向に継ぎ目がないように機械加工してなるもので、真円形状またはこれに近い形状の円形領域４を取り囲むように形成され、円周方向の対照位置には２個の孔５が設けられている。【００２７】  リング体３の円形領域４には、長手方向の一部分にＦＢＧ２が形成された光ファイバ１が配置され、この光ファイバ１は、張力を付与されてリング体３の円形領域４の中心部６を通過して直線的に配置されている。【００２８】  光ファイバ１がリング体３と交差する位置においては、光ファイバ１外周に金属管７が圧着され、金属管７を止め金具８を介してリング体１に固定することにより、光ファイバ１はリング体３に固定保持される。【００２９】  図３は、光ファイバ１外周に金属管７を圧着した状態の説明図であり（図３（ａ）は正面説明図、図３（ｂ）は横断面説明図）、光ファイバ１外周に金属管７を被せ、金属管７を外部から均等に圧縮してかしめることにより、光ファイバ１と金属管７とが一体化される。【００３０】  図１に示した光ひずみゲージに上下方向から押圧を加えると、リング体３が横長の楕円形状に変形することにより光ファイバ１は伸長されることにより、ＦＢＧ２のブラッグ回折格子間隔が変化し、光ファイバ１を通過する光の反射波長または透過波長が変化するので、この変化量をとらえてひずみ量として各種センサに取り込まれる。【００３１】  この場合、リング体１の変位量に対するＦＢＧ２へのひずみ発生量の大きさは、前述した従来例よりも格段に増大することは明白である。
【実施例２】
【００３２】  図４は、本発明に係る光ひずみゲージの実施例２の正面説明図であり、図１（ａ）、図１（ｂ）と同一呼称部または同一部材には同一符号を付してある。【００３３】  本実施例２の光ひずみゲージは、楕円形状の円形領域４４を取り囲むように形成されたリング体４３を使用したものであり、光ファイバ１は楕円形状の円形領域４４の長径に沿って配置されている。【００３４】  このように、光ファイバ１が楕円形状の円形領域４４の長径に沿って配置されることにより、短径の長さを一定にして長径を変化させることで同一金属体の変位量に対するＦＢＧ変位量を任意に設定することができる。【００３５】  なお、光ファイバ１は楕円形状の円形領域４４の長径に沿って配置されるに限らず、短径に沿って配置されても良く、また、長径および短径の双方に沿って配置されても良い。【００３６】  本実施例２の光ひずみゲージのその他の構成および作用は前記実施例１の光ひずみゲージと同様である。
【実施例３】
【００３７】  図５は、本発明に係る光ひずみゲージの実施例３の正面説明図であり、図１（ａ）、図１（ｂ）と同一呼称部または同一部材には同一符号を付してある。【００３８】  本実施例３の光ひずみゲージは、円形領域内で２本の光ファイバが互いに直交するように配置されるものであり、光ファイバ１と直交して光ファイバ５１が配置されている。【００３９】  光ファイバ５１にはＦＢＧ５２が形成されており、リング体３に左右方向から押圧が加えられると、リング体３が縦長の楕円形状に変形することによりＦＢＧ５２のブラッグ回折格子間隔が変化するようになっている。【００４０】  このように、２本の光ファイバ１と５１とが互いに直交するように配置されることにより、リング体の上下方向の変位および左右方向の変位に対するＦＢＧのひずみ発生を確実にとらえることができる。【００４１】  本実施例３の光ひずみゲージのその他の構成および作用は前記実施例１の光ひずみゲージと同様である。
【実施例４】
【００４２】  図６は、本発明に係る光ひずみゲージの実施例４の正面説明図であり、図１（ａ）、図１（ｂ）と同一呼称部または同一部材には同一符号を付してある。【００４３】  本実施例４の光ひずみゲージは、ＦＢＧ２が形成された光ファイバ１と並行してＦＢＧ６２が形成された光ファイバ６１を配置し、光ファイバ１は金属管７を介してリング体３に固定保持されることにより、リング体３の変位に対応してひずみが発生するようにし、光ファイバ６１はリング体３に固定されないようにして、リング体３が変形してもひずみが発生しないように配置したものである。【００４４】  このため、光ファイバ６１を温度測定用として使用することができ、１つのリング体でもってひずみゲージおよび温度ゲージの双方を実現できる。【００４５】  本実施例３の光ひずみゲージのその他の構成および作用は前記実施例１の光ひずみゲージと同様である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】  本発明に係る光ひずみゲージの実施例１の説明図で、図１（ａ）は正面説明図、図１（ｂ）は側面説明図である。
【図２】  実施例１の光ひずみゲージで使用されるリング体の説明図で、図２（ａ）は正面説明図、図２（ｂ）は側面説明図である。
【図３】  光ファイバ外周に金属管を圧着した状態の説明図であり、図３（ａ）は正面説明図、図３（ｂ）は横断面説明図である。
【図４】  本発明に係る光ひずみゲージの実施例２の正面説明図である。
【図５】  本発明に係る光ひずみゲージの実施例３の正面説明図である。
【図６】  本発明に係る光ひずみゲージの実施例４の正面説明図である。
【図７】  従来の光ひずみゲージの正面説明図である。
【符号の説明】
【００４７】１，５１，６１    光ファイバ
２，５２，６２    ＦＢＧ
３        リング体
４        円形領域
６        円形領域の中心部
７        金属管
【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】
2009162601.tif 000007
【図６】
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【図７】
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