(57)【要約】【課題】正確な圧力値を測定でき、かつ低コストに製造が可能な光ファイバセンサユニットを提供する。【解決手段】光ファイバセンサユニット１０は、互いに並列して配置した２本の光ファイバセンサケーブル１１，１１どうしを、所定の間隔を開けて接続部１２によって接続（連結）してなる。コア２１の外周面２１ａは、中間層（スキン層）２４によって被覆されている。この中間層（スキン層）２４は、保護層２６との間で圧力測定用光ファイバ２５を保持する。中間層２４の外周面２４ａには、圧力測定用光ファイバ２５が螺旋状に巻回される。【選択図】図１
2009210279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓管からなるコアと、該コアの長さ方向に沿って埋設配置された温度補償用光ファイバおよび抗張力体と、前記コアの外周面を被覆する中間層と、前記中間層の外周面に沿って螺旋状に巻回された圧力測定用光ファイバと、該圧力測定用光ファイバを含む前記中間層の外周面を被覆する保護層とを有する光ファイバセンサケーブルを複数本並列して配置し、互いに隣接する前記光ファイバセンサケーブルどうしを、長さ方向に沿って延びる接続部で接続したことを特徴とする光ファイバセンサユニット。
【請求項２】
前記接続部は、互いに隣接する光ファイバセンサケーブルの前記保護層どうしを所定の厚みで張り出させて形成した前記保護層と一体の部材であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサユニット。
【請求項３】
前記接続部には、その厚み方向に貫通する貫通穴が光ファイバセンサケーブルの長さ方向に沿って間欠的に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバセンサユニット。
【請求項４】
前記接続部は、隣接する光ファイバセンサケーブルどうしの間で、前記圧力測定用光ファイバと重ならない位置に形成されたことを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項に記載の光ファイバセンサユニット。
【請求項５】
隣接する前記光ファイバセンサケーブルの中間層どうしは、互いにヤング率が異なる材料で形成されていることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項に記載の光ファイバセンサユニット。
【請求項６】
隣接する前記光ファイバセンサケーブルの中間層どうしは、互いに厚みが異なるように形成されていることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項に記載の光ファイバセンサユニット。
【請求項７】
隣接する前記光ファイバセンサケーブルのコアどうしは、互いに直径が異なるように形成されていることを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項に記載の光ファイバセンサユニット。
【請求項８】
隣接する前記光ファイバセンサケーブルの圧力測定用光ファイバどうしは、互いに中間層の外周面に対して巻付けピッチが異なるように螺旋状に巻回されていることを特徴とする請求項１ないし７いずれか１項に記載の光ファイバセンサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水圧など圧力の変化を光ファイバの歪変化として検知する光ファイバセンサーケーブルを用いた光ファイバセンサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、水圧や油圧などの圧力を検知するためのセンサとして、電気式、あるいは光ファイバの一部を加工して特定の位置を検知する多点型センサが用いられていた。しかし、こうした従来型センサは、センサ部分と計測器との接続ケーブルから構成され、広範囲の圧力分布を測定するには、センサ部分（測定点）を数多く準備する必要があり、コストが高くなる。また、予めセンサを設置した場所以外の圧力を測定することは不可能であり、設置にあたり綿密な計画が必要である。
また、電気式のみならず、光ファイバ多点型センサにおいても、センサ部は強度、機能の面から金属部品が用いられているため、電気的なノイズの影響を受ける。さらに、電気式センサは耐用年数が短く、例えば５年を超える長期間のモニタリングには適さない。
【０００３】
一方、センサ部に光ファイバを用いて連続的に水圧、油圧など圧力を検知可能な分布型光ファイバセンサが知られている。こうした分布型光ファイバセンサは、前述した従来型センサの課題を解消できることから、その実用化に向けて開発が進められている。従来、この分布型の光ファイバセンサとしては、例えば、特許文献１〜６に開示された技術が提案されている。
【０００４】
特許文献１には、中空パイプ肉厚内部の、内層に２本のファイバを螺旋巻きして固定し、さらに外層に別の２本の光ファイバを螺旋巻きして固定することで、圧力・温度・歪を検知する光ファイバセンサが開示されている。
特許文献２には、圧力検知用光ファイバをマンドレル外周面に螺旋巻きしてセンシングコイルとし、一方、温度補償用の参照光ファイバを溝内にルースに収容することで、測定値を温度補正して正確な圧力を得る光ファイバセンサが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、温度補償用光ファイバを内層中空パイプ内にルースに収容し、歪（伸び）検知用光ファイバを内層パイプと外層パイプの間に樹脂で固着することで、温度補正した正確な歪（伸び）を測定し得る光ファイバセンサが開示されている。
特許文献４には、ブリルアン散乱光の周波数シフトから歪（伸び）を検知するシステムで、温度補正することが開示されている。
【０００６】
特許文献５には、中空パイプ内に通信用光ファイバをルースに収納し、中空パイプ外周上に圧力検出用光ファイバを螺旋巻きした構造が開示されている。
特許文献６には、パイプの外周上あるいは肉厚内部に、パイプ長手方向に歪（伸び）検知用光ファイバを固着埋設し、一方、温度補償用光ファイバをチューブにルースに収容してパイプ長手方向に固着埋設した光ファイバセンサが開示されている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／００７１１５８号明細書
【特許文献２】米国特許第５４７５２１６号明細書
【特許文献３】米国特許第５０９４５２７号明細書
【特許文献４】特開平１１−１７３９４３号公報
【特許文献５】特開平６−４３０５６号公報
【特許文献６】特開２００２−１５６２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献に示す従来技術には、次のような課題があった。即ち、特許文献１に開示された光ファイバセンサは、すべての光ファイバが螺旋巻きされた構造であるため、径方向、軸方向、捻りの応力と温度の２つ以上の因子が同時に働いて変数が２つ以上になった場合、螺旋巻きされた光ファイバから得られる情報は１つ（対抗巻きの場合は２つ）であるため、どの因子が働いた圧力値であるかが不明であり、正確な圧力値を検知することができなかった。
【０００８】
また、特許文献２に開示された光ファイバセンサは、密巻きしたセンシング部分を長手方向に間欠的に設置したものであって、構造的にはポイント型センサを数珠繋ぎにした多点型圧力センサであり、従って、長手方向に沿った連続的なセンシングはできなかった。
【０００９】
特許文献３に開示された光ファイバセンサは、光ファイバに応力が働かないように挿入して温度補償ファイバとしているが、筐体に接着せずに挿入するだけでは、温度補償ファイバの機能を果たすことはできず、必ずファイバ余長が必要であり、余長を確保するための手段（撚り合わせ、間欠固定など）が必要となるという課題があった。
【００１０】
特許文献４に開示された光ファイバセンサは、歪の印加された光ファイバ（歪計測用ファイバ）と、印加されない光ファイバ（温度補償用ファイバ）の対比により温度補正を行う構成であり、温度補償の手法が複雑であった。
【００１１】
特許文献５に開示された光ファイバセンサは、特許文献１のセンサと同様に、光ファイバを螺旋巻きにしただけでは、径方向、軸方向、捻りの応力と温度の２つ以上の因子が同時に働いて変数が２つ以上になった場合、どの因子が働いた圧力値であるかが不明であり、正確な圧力値を検知することができないという課題があった。
【００１２】
特許文献６に開示された光ファイバセンサは、温度補償用光ファイバをチューブにルースに収容してだけでは温度補償用として十分に機能させることが難しく、温度補償を行うには、ファイバ余長が必要であり、余長を確保するための手段（撚り合わせ、間欠固定など）が必要となるという課題があった。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、正確な圧力値を測定でき、かつ低コストに製造が可能な光ファイバセンサユニット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】
【００１４】
本発明の請求項１に記載の光ファイバセンサユニットは、可撓管からなるコアと、該コアの長さ方向に沿って埋設配置された温度補償用光ファイバおよび抗張力体と、前記コアの外周面を被覆する中間層と、前記中間層の外周面に沿って螺旋状に巻回された圧力測定用光ファイバと、該圧力測定用光ファイバを含む前記中間層の外周面を被覆する保護層とを有する光ファイバセンサケーブルを複数本並列して配置し、互いに隣接する前記光ファイバセンサケーブルどうしを、長さ方向に沿って延びる接続部で接続したことを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の光ファイバセンサユニットは、請求項１において、前記接続部は、互いに隣接する光ファイバセンサケーブルの前記保護層どうしを所定の厚みで張り出させて形成した前記保護層と一体の部材であることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の光ファイバセンサユニットは、請求項１または２において、前記接続部には、その厚み方向に貫通する貫通穴が光ファイバセンサケーブルの長さ方向に沿って間欠的に形成されていることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の光ファイバセンサユニットは、請求項１ないし３いずれか１項において、前記接続部は、隣接する光ファイバセンサケーブルどうしの間で、前記圧力測定用光ファイバと重ならない位置に形成されたことを特徴とする。
本発明の請求項５に記載の光ファイバセンサユニットは、請求項１ないし４いずれか１項において、隣接する前記光ファイバセンサケーブルの中間層どうしは、互いにヤング率が異なる材料で形成されていることを特徴とする。
本発明の請求項６に記載の光ファイバセンサユニットは、請求項１ないし５いずれか１項において、隣接する前記光ファイバセンサケーブルの中間層どうしは、互いに厚みが異なるように形成されていることを特徴とする。
本発明の請求項７に記載の光ファイバセンサユニットは、請求項１ないし６いずれか１項において、隣接する前記光ファイバセンサケーブルのコアどうしは、互いに直径が異なるように形成されていることを特徴とする。
本発明の請求項８に記載の光ファイバセンサユニットは、請求項１ないし７いずれか１項において、隣接する前記光ファイバセンサケーブルの圧力測定用光ファイバどうしは、互いに中間層の外周面に対して巻付けピッチが異なるように螺旋状に巻回されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光ファイバセンサユニットによれば、螺旋状に巻回した圧力測定用光ファイバを備えた光ファイバセンサケーブルを複数本並列して配置し、互いに隣接する光ファイバセンサケーブルどうしを接続部で接続したので、径方向、軸方向、捻りの応力と温度の２つ以上の因子が同時に働いて変数が２つ以上になった場合であっても、複数の光ファイバセンサケーブルから２つ以上の情報が得られるため、どの因子が働いた圧力値であるかを特定でき、正確な圧力値（圧力分布）を容易に検知することが可能となる。
【００１６】
また、こうした光ファイバセンサケーブルは、ポイント型センサを数珠繋ぎにした多点型圧力センサとは異なり、圧力測定用光ファイバによって連続的に圧力分布が測定可能であり、長手方向に沿った連続的なセンシングが容易である。そして、この光ファイバセンサユニットは、複数の光ファイバセンサケーブルを並列させて連結すれば製造できるので、簡易な工程で低コストに製造が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る光ファイバセンサユニットの一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１８】
［実施形態１］
以下、本発明の光ファイバセンサユニットの一例として、２本の光ファイバセンサケーブルからなる光ファイバセンサユニットを例示する。図１は、本発明の光ファイバセンサユニットを示す一部破断斜視図である。また、図２は、光ファイバセンサユニットの保護層を一部取り去った状態を示す一部破断平面図であり、図３は、図２におけるＡ−Ａ線での断面図である。
光ファイバセンサユニット１０は、互いに並列して配置した２本の光ファイバセンサケーブル１１，１１どうしを、所定の間隔を開けて接続部１２によって接続（連結）してなる。
【００１９】
光ファイバセンサケーブル１１は、可撓管からなるコア２１と、このコア２１の長さ方向Ｌに沿って埋設配置された温度補償用光ファイバ２２および抗張力体２３とを備えている。コア２１は、可撓性の中実な樹脂、例えば発泡樹脂で構成されていれば良い。発泡樹脂のベースとなる樹脂の具体例としては、ポリウレタン、ポリウレタンエラストマー、ポリオレフィンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ゴム系樹脂、オレフィン系樹脂などが挙げられる。
【００２０】
温度補償用光ファイバ２２は、ラマン散乱光によって光ファイバセンサケーブル１１の温度変化を測定する。温度補償用光ファイバ２２は、その材質、コア径、クラッド径、被覆の構造などに関して、特に限定されるものではなく、適宜材料を選択して使用することができる。特に、強度や安定性に優れ、かつ良好な伝送特性が得られることから、石英ガラス系光ファイバに１層以上の被覆を施した光ファイバ素線や光ファイバ心線などを用いることが好ましい。こうした温度補償用光ファイバ２２に歪が加わると、正確に温度を計測できなくなる虞があるので、この温度補償用光ファイバ２２をルースに収納するルースチューブ（図示せず）内に温度補償用光ファイバ２２を収納するのが好ましい。
【００２１】
抗張力体２３は、温度変化によって、後述する保護層２６の伸縮に起因する歪が圧力測定用光ファイバ２５に加わることを抑制するためのものである。こうした抗張力体２３は、特に限定されるものではないが、例えば、銅線などの金属線、あるいはアラミド繊維（芳香族ポリアミド繊維）等の高強度繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）が好ましく挙げられる。
【００２２】
コア２１の外周面２１ａは、中間層（スキン層）２４によって被覆されている。この中間層（スキン層）２４は、後述する保護層２６との間で圧力測定用光ファイバ２５を保持する。中間層２４の構成材料としては、例えば、（スキン層の構成材料例を列記してください）などが好ましく挙げられる。
【００２３】
中間層（スキン層）２４の外周面２４ａには、圧力測定用光ファイバ２５が螺旋状に巻回される。この圧力測定用光ファイバ２５は、歪が生じた際に生じるレイリー散乱光やブリルアン散乱光の変化をＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）やＢＯＴＤＡ（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）などを用いて測定することにより、この歪を圧力として検出するものである。
【００２４】
圧力測定用光ファイバ２５は、その材質、コア径、クラッド径、被覆の構造などに関して、特に限定されず、適宜選択して使用することができる。特に、強度や安定性に優れ、かつ良好な伝送特性が得られることから、石英ガラス系光ファイバに１層以上の被覆を施した光ファイバ素線や光ファイバ心線などを用いることが好ましい。圧力測定用光ファイバ２５の本数は、１本に限定されることなく、それぞれ１本または複数本を設けた構成とすることができる。
【００２５】
保護層（最外被覆層）２６は、光ファイバセンサケーブル１１全体を保護する外殻を成し、中間層２４との間で螺旋状に巻回された圧力測定用光ファイバ２５を保持する。この保護層２６は、光ファイバセンサユニット１０を設置する場所に応じて、その設置環境に対して十分な耐性があり、かつ圧力を伝達可能な材料が選択されれば良い。例えば、貯水槽の水圧測定では、十分な耐水性を備えた樹脂、薬剤や油の貯留槽では、耐薬品性や耐油性を備えた樹脂などから形成されればよい。
【００２６】
保護層２６を構成する具体的な材料例としては、ポリエチレン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）系樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）系樹脂、また、これらの材料を組み込んだエラストマー材料などが好ましく挙げられる。
【００２７】
以上のような構成の光ファイバセンサケーブル１１どうしを接続（連結）する接続部１２は、本実施形態においては、互いに隣接する光ファイバセンサケーブル１１の保護層２６どうしを所定の厚みで張り出させて形成した保護層２６と一体の部材である。こうした接続部１２によって、２本の光ファイバセンサケーブル１１，１１は断面メガネ状に連結される（図３参照）。
【００２８】
更に、接続部１２には、その厚み方向Ｔに沿って貫通する貫通穴１５が形成されているのが好ましい。この貫通穴１５は、光ファイバセンサケーブルの長さ方向に沿って間欠的に形成されていればよい。特に、並列して配置した２本の光ファイバセンサケーブル１１，１１の外周面どうしが最接近する領域、即ち接続部１２が形成される領域において、圧力測定用光ファイバ２５が通る位置にこの貫通穴１５を形成するのが好ましい。これにより、本の光ファイバセンサケーブル１１，１１の外周面どうしが最接近する領域で、圧力測定用光ファイバ２５と重ならない位置だけに接続部１２が形成されることになる。
【００２９】
圧力測定用光ファイバ２５と重ならない位置だけに接続部１２を形成することによって、圧力測定用光ファイバ２５が接続部１２と干渉して握力測定ができなくなる部分を無くすことができ、螺旋状に巻回された圧力測定用光ファイバ２５の全域に渡って圧力を検出することが可能になる。
【００３０】
以上のような構成の本発明の光ファイバセンサユニット１１によれば、螺旋状に巻回した圧力測定用光ファイバ２５を備えた光ファイバセンサケーブル１１を複数本並列して配置し、互いに隣接する光ファイバセンサケーブル１１，１１どうしを接続部１２で接続したので、径方向、軸方向、捻りの応力と温度の２つ以上の因子が同時に働いて変数が２つ以上になった場合であっても、複数の光ファイバセンサケーブル１１，１１から２つ以上の情報が得られるため、どの因子が働いた圧力値であるかを特定でき、正確な圧力値（圧力分布）を検知することができる。
【００３１】
また、こうした光ファイバセンサケーブル１１は、ポイント型センサを数珠繋ぎにした多点型圧力センサとは異なり、圧力測定用光ファイバ２５によって連続的に圧力分布が測定可能であり、長手方向に沿った連続的なセンシングが容易である。
【００３２】
そして、この光ファイバセンサユニット１１は、複数の光ファイバセンサケーブル１１，１１を並列させて連結すれば製造できるので、簡易な工程で低コストに製造が可能となる。
【００３３】
以上のような光ファイバセンサユニット１１を圧力タンクの水圧測定に用いた例を図４に示す。この設置例では、圧力タンク３０には、例えば水３１が導入、貯留される。圧力タンク３０の内部には、２本の光ファイバセンサケーブル１１，１１どうしを接続部１２で接続した光ファイバセンサユニット１１が設置される。
【００３４】
２本の光ファイバセンサケーブル１１，１１の一端は、例えば端末保護管３２によって保護されているのが好ましい。また、２本の光ファイバセンサケーブル１１，１１の他端は、圧力タンク３０の外部に設置された測定回路装置３３に接続される。
【００３５】
このような構成により、圧力タンク３０に貯留された水３１の圧力Ｐに応じて２本の光ファイバセンサケーブル１１，１１が歪み、この歪みによって圧力測定用光ファイバ２５（図１参照）を伝播する光のレイリー散乱光やブリルアン散乱光の変化として現れる。この光の変化を測定回路装置３３によって測定する事で、圧力タンク３０内の水圧分布を連続的に、かつ正確に検出することが可能になる。
【００３６】
［実施形態２］
図５は、本発明の光ファイバセンサユニットの別な実施形態を示す断面図である。この実施形態における光ファイバセンサユニット４０は、互いに並列して配置した複数（２本）の光ファイバセンサケーブル４１，４１どうしを、所定の間隔を開けて接続部４９によって接続（連結）してなる。
【００３７】
光ファイバセンサケーブル４１は、可撓管からなるコア４２と、このコア４２に埋設配置された温度補償用光ファイバ４３および抗張力体４４とを備えている。更に、コア４２に中間層（スキン層）４５、および保護層４６が被覆されるとともに、中間層４５の外周面に圧力測定用光ファイバ４７が螺旋状に巻回される。
【００３８】
そして、この光ファイバセンサユニット４０では、一方の光ファイバセンサケーブル４１ａの中間層４５ａと、他方の光ファイバセンサケーブル４１ｂの中間層４５ｂとが、互いにヤング率が異なる材料によって形成されている。例えば、一方の中間層４５ａを厚み１．５ｍｍ、ヤング率６００ＭＰａの材料で形成し、他方の中間層４５ｂを厚み１．５ｍｍ、ヤング率１２００ＭＰａの材料で形成する。
【００３９】
従来、高い圧力を光ファイバセンサケーブルに印加すると、圧力測定用光ファイバが圧縮歪みを受け、その圧縮歪みが一定の値を超えると中間層と保護層との間にベンドが生じ、伝送損失が増大して圧力測定ができなくなるという課題があった。このため、高圧力時の圧力測定用光ファイバへの圧縮歪みを緩和し、中間層を厚くして圧力印加時の光ファイバセンサケーブルケーブルの変形を抑制した場合、低圧力時の圧力検出感度が下がり、低圧では測定値が測定誤差領域となってしまい正確な測定が不可能になるという課題があった。    
【００４０】
この実施形態のように、一方の中間層４５ａと他方の中間層４５ｂとを、互いにヤング率が異なる材料によって形成することによって、一方の光ファイバセンサケーブル４１ａを低圧領域での圧力測定用、他方の光ファイバセンサケーブル４１ｂを高圧領域での圧力測定用とすることができ、広い圧力範囲において正確に、かつ均一な精度で圧力を検出することが可能になる。
【００４１】
［実施形態３］
図６は、本発明の光ファイバセンサユニットの別な実施形態を示す断面図である。この実施形態における光ファイバセンサユニット５０は、互いに並列して配置した複数（２本）の光ファイバセンサケーブル５１，５１どうしを、所定の間隔を開けて接続部５９によって接続（連結）してなる。
【００４２】
光ファイバセンサケーブル５１は、可撓管からなるコア５２と、このコア５２に埋設配置された温度補償用光ファイバ５３および抗張力体５４とを備えている。更に、コア５２に中間層（スキン層）５５、および保護層５６が被覆されるとともに、中間層５５の外周面に圧力測定用光ファイバ５７が螺旋状に巻回される。
【００４３】
そして、この光ファイバセンサユニット５０では、一方の光ファイバセンサケーブル５１ａの中間層５５ａと、他方の光ファイバセンサケーブル５１ｂの中間層４５ｂとが、互いに異なる厚みで形成されている。例えば、一方の中間層５５ａの厚みｔ１を１．５ｍｍで形成し、他方の中間層５５ｂの厚みｔ２を０．５ｍｍで形成する。
【００４４】
この実施形態のように、一方の中間層５５ａと他方の中間層５５ｂとを、互いに異なる厚みで形成することによって、一方の光ファイバセンサケーブル５１ａを低圧領域での圧力測定用、他方の光ファイバセンサケーブル５１ｂを高圧領域での圧力測定用とすることができ、広い圧力範囲において正確に、かつ均一な精度で圧力を検出することが可能になる。
【００４５】
［実施形態４］
図７は、本発明の光ファイバセンサユニットの別な実施形態を示す断面図である。この実施形態における光ファイバセンサユニット６０は、互いに並列して配置した複数（２本）の光ファイバセンサケーブル６１，６１どうしを、所定の間隔を開けて接続部６９によって接続（連結）してなる。
【００４６】
光ファイバセンサケーブル６１は、可撓管からなるコア６２と、このコア６２に埋設配置された温度補償用光ファイバ６３および抗張力体６４とを備えている。更に、コア６２に中間層（スキン層）６５、および保護層６６が被覆されるとともに、中間層６５の外周面に圧力測定用光ファイバ６７が螺旋状に巻回される。
【００４７】
そして、この光ファイバセンサユニット６０では、一方の光ファイバセンサケーブル６１ａのコア６２ａと、他方の光ファイバセンサケーブル６１ｂのコア６２ｂとが、互いに異なる直径となるように形成されている。例えば、一方のコア６２ａの直径ｒ１を１２ｍｍで形成し、他方のコア６２ｂの直径ｒ２を７．６ｍｍで形成する。
【００４８】
この実施形態のように、一方のコア６２ａと他方のコア６２ｂとを、互いに異なる直径となるように形成することによって、一方の光ファイバセンサケーブル６１ａを低圧領域での圧力測定用、他方の光ファイバセンサケーブル６１ｂを高圧領域での圧力測定用とすることができ、広い圧力範囲において正確に、かつ均一な精度で圧力を検出することが可能になる。
【００４９】
［実施形態５］
図８は、本発明の光ファイバセンサユニットの別な実施形態を示す一部破断平面図である。この実施形態における光ファイバセンサユニット７０は、互いに並列して配置した複数（２本）の光ファイバセンサケーブル７１，７１どうしを、所定の間隔を開けて接続部７９によって接続（連結）してなる。
【００５０】
光ファイバセンサケーブル７１は、温度補償用光ファイバや抗張力体（図示せず）が埋設配置されたコア７２と、このコア７２を被覆する中間層（スキン層）７５、および保護層７６が形成されている。そして、中間層７５の外周面７５ａには圧力測定用光ファイバ７７が螺旋状に巻回される。
【００５１】
そして、この光ファイバセンサユニット７０では、一方の光ファイバセンサケーブル７１ａの圧力測定用光ファイバ７７ａと、他方の光ファイバセンサケーブル７１ｂの圧力測定用光ファイバ７７ｂとが、互いに巻付けピッチが異なるように螺旋状に巻回されている。例えば、一方の圧力測定用光ファイバ７７ａの巻付けピッチｗ１を５０ｍｍとし、他方の圧力測定用光ファイバ７７ｂの巻付けピッチｗ２を４０ｍｍとする。
【００５２】
この実施形態のように、一方の圧力測定用光ファイバ７７ａと他方の圧力測定用光ファイバ７７ｂを、互いに異なる巻付けピッチで螺旋状に巻回することによって、一方の光ファイバセンサケーブル７１ａを高圧領域での圧力測定用、他方の光ファイバセンサケーブル７１ｂを低圧領域での圧力測定用とすることができ、広い圧力範囲において正確に、かつ均一な精度で圧力を検出することが可能になる。
【００５３】
［実施形態６］
図９は、本発明の光ファイバセンサユニットの別な実施形態を示す断面図である。この実施形態における光ファイバセンサユニット８０は、互いに並列して配置した複数（２本）の光ファイバセンサケーブル８１，８１どうしを、所定の間隔を開けて接続部８９によって接続（連結）してなる。
【００５４】
光ファイバセンサケーブル８１は、可撓管からなるコア８２と、このコア８２に埋設配置された温度補償用光ファイバ８３および抗張力体８４とを備えている。更に、コア８２に中間層（スキン層）８５、および保護層８６が被覆されるとともに、中間層８５の外周面に圧力測定用光ファイバ８７が螺旋状に巻回される。
【００５５】
そして、この光ファイバセンサユニット８０では、一方の光ファイバセンサケーブル８１ａと、他方の光ファイバセンサケーブル８１ｂとを接続する接続部８９が、保護層８６とは異なる部材で形成されている。このように、接続部８９を保護層８６と異なる部材で形成することにより、予め多数製造しておいた光ファイバセンサケーブル８１を必要数だけ並列させて、例えば接着剤などからなる接続部８９で光ファイバセンサケーブル８１どうしを連結する事で、低コストに光ファイバセンサユニット８０を製造することが可能になる。
【００５６】
［実施形態７］
図１０は、本発明の光ファイバセンサユニットの別な実施形態を示す断面図である。この実施形態における光ファイバセンサユニット９０は、互いに並列して配置した複数（４本）の光ファイバセンサケーブル９１，９１…どうしを、所定の間隔を開けて接続部９９によって接続（連結）してなる。
【００５７】
この光ファイバセンサユニット９０のように、多数、例えば４本の光ファイバセンサケーブル９１，９１…を連結する事によって、圧力検出の精度や圧力分布の測定範囲をより一層高めることが可能になる。
【実施例】
【００５８】
［実施例１］
本発明の効果を検証した実施例１として、図５に示すような、中間層（スキン層）のヤング率が互いに異なる２本の光ファイバセンサケーブルからなる光ファイバセンサユニットによる圧力測定範囲の検証を行った。図４に示すような圧力タンクに光ファイバセンサユニットを設置するとともに、導入する水の水圧を０〜５ＭＰａまで段階的に変化させて、一方の光ファイバセンサケーブルＳ１と他方の光ファイバセンサケーブルＳ２のそれぞれの圧力検出値を調べた。
この実施例１における２本の光ファイバセンサケーブルのそれぞれの構成を表１に、また、測定結果を表２にそれぞれ示す。
【００５９】
【表１】
2009210279.tif 000003
【００６０】
【表２】
2009210279.tif 000004
【００６１】
表２に示す結果によれば、ヤング率が低い中間層（スキン層）で形成された光ファイバセンサケーブルＳ１は、高圧側の２．５ＭＰａ以上では測定不能となった。また、ヤング率が高い中間層で形成された光ファイバセンサケーブルＳ２は、低圧側の０．４ＭＰａ以下では測定不能となった。これにより、ヤング率が高い中間層と低い中間層によってそれぞれ形成された２本の光ファイバセンサケーブルを連結して光ファイバセンサユニットを構成する事によって、単一の光ファイバセンサケーブルでは実現不可能な広い範囲の圧力検出が可能になることが確認された。
【００６２】
［実施例２］
本発明の効果を検証した実施例２として、図６に示すような、中間層（スキン層）の厚みが互いに異なる２本の光ファイバセンサケーブルからなる光ファイバセンサユニットによる圧力測定範囲の検証を行った。図４に示すような圧力タンクに光ファイバセンサユニットを設置するとともに、導入する水の水圧を０〜５ＭＰａまで段階的に変化させて、一方の光ファイバセンサケーブルＳ３と他方の光ファイバセンサケーブルＳ４のそれぞれの圧力検出値を調べた。
この実施例２における２本の光ファイバセンサケーブルのそれぞれの構成を表３に、また、測定結果を表４にそれぞれ示す。
【００６３】
【表３】
2009210279.tif 000005
【００６４】
【表４】
2009210279.tif 000006
【００６５】
表４に示す結果によれば、厚みが厚い中間層（スキン層）で形成された光ファイバセンサケーブルＳ３は、低圧側の０．２ＭＰａ以下では測定不能となった。また、厚みが薄い中間層（スキン層）で形成された光ファイバセンサケーブルＳ４は、高圧側の２．０ＭＰａ以上では測定不能となった。これにより、厚みが厚い中間層と薄い中間層によってそれぞれ形成された２本の光ファイバセンサケーブルを連結して光ファイバセンサユニットを構成する事によって、単一の光ファイバセンサケーブルでは実現不可能な広い範囲の圧力検出が可能になることが確認された。
【００６６】
［実施例３］
本発明の効果を検証した実施例３として、図７に示すような、コアの直径が互いに異なる２本の光ファイバセンサケーブルからなる光ファイバセンサユニットによる圧力測定範囲の検証を行った。図４に示すような圧力タンクに光ファイバセンサユニットを設置するとともに、導入する水の水圧を０〜５ＭＰａまで段階的に変化させて、一方の光ファイバセンサケーブルＳ５と他方の光ファイバセンサケーブルＳ６のそれぞれの圧力検出値を調べた。
この実施例３における２本の光ファイバセンサケーブルのそれぞれの構成を表５に、また、測定結果を表６にそれぞれ示す。
【００６７】
【表５】
2009210279.tif 000007
【００６８】
【表６】
2009210279.tif 000008
【００６９】
表６に示す結果によれば、コアの直径が大きい光ファイバセンサケーブルＳ５は、高圧側の２．０ＭＰａ以上では測定不能となった。また、コアの直径が小さい光ファイバセンサケーブルＳ６は、低圧側の０．２ＭＰａ以下では測定不能となった。これにより、直径が大きいコアと小さいコアによってそれぞれ形成された２本の光ファイバセンサケーブルを連結して光ファイバセンサユニットを構成する事によって、単一の光ファイバセンサケーブルでは実現不可能な広い範囲の圧力検出が可能になることが確認された。
【００７０】
［実施例４］
本発明の効果を検証した実施例４として、図８に示すような、圧力測定用光ファイバの巻付けピッチが互いに異なる２本の光ファイバセンサケーブルからなる光ファイバセンサユニットによる圧力測定範囲の検証を行った。図４に示すような圧力タンクに光ファイバセンサユニットを設置するとともに、導入する水の水圧を０〜５ＭＰａまで段階的に変化させて、一方の光ファイバセンサケーブルＳ７と他方の光ファイバセンサケーブルＳ８のそれぞれの圧力検出値を調べた。
この実施例４における２本の光ファイバセンサケーブルのそれぞれの構成を表７に、また、測定結果を表８にそれぞれ示す。
【００７１】
【表７】
2009210279.tif 000009
【００７２】
【表８】
2009210279.tif 000010
【００７３】
表８に示す結果によれば、圧力測定用光ファイバの巻付けピッチが小さい光ファイバセンサケーブルＳ７は、高圧側の２．５ＭＰａ以上では測定不能となった。また、圧力測定用光ファイバの巻付けピッチが大きい光ファイバセンサケーブルＳ８は、低圧側の０．４ＭＰａ以下では測定不能となった。これにより、巻付けピッチが小さい圧力測定用光ファイバと大きい圧力測定用光ファイバによってそれぞれ形成された２本の光ファイバセンサケーブルを連結して光ファイバセンサユニットを構成する事によって、単一の光ファイバセンサケーブルでは実現不可能な広い範囲の圧力検出が可能になることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の光ファイバセンサユニットの一例を示す一部破断斜視図である。
【図２】本発明の光ファイバセンサユニットの一例を示す一部破断平面図である。
【図３】本発明の光ファイバセンサユニットの一例を示す断面図である。
【図４】本発明の光ファイバセンサユニットの設置例を示す断面図である。
【図５】本発明の光ファイバセンサユニットの他の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の光ファイバセンサユニットの他の一例を示す断面図である。
【図７】本発明の光ファイバセンサユニットの他の一例を示す断面図である。
【図８】本発明の光ファイバセンサユニットの他の一例を示す一部破断平面図である。
【図９】本発明の光ファイバセンサユニットの他の一例を示す断面図である。
【図１０】本発明の光ファイバセンサユニットの他の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  光ファイバセンサユニット、１１  光ファイバセンサケーブル、１２  接続部、１５  貫通穴、２１  コア、２２  温度補償用光ファイバ、２３  抗張力体、２４  中間層（スキン層）、２５  圧力測定用光ファイバ、２６  保護層（最外被覆層）
。
【図１】
2009210279.tif 000011
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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