光ファイバセンサケーブル、歪検出装置及び歪検出方法
【課題】温度補償用光ファイバをケーブル内に配置することなく正確な歪測定値を得ることができ、長尺製造が可能な光ファイバセンサケーブルの提供。
【解決手段】ケーブル外被に埋設された少なくとも１本以上の歪検出用光ファイバと、ケーブル外被内又は外側に設けられ、内部に温度調節した流体を流すことで前記歪検出用光ファイバを恒温に保持する可撓性の温度調節用流体流路とを有することを特徴とする光ファイバセンサケーブル。
【解決手段】ケーブル外被に埋設された少なくとも１本以上の歪検出用光ファイバと、ケーブル外被内又は外側に設けられ、内部に温度調節した流体を流すことで前記歪検出用光ファイバを恒温に保持する可撓性の温度調節用流体流路とを有することを特徴とする光ファイバセンサケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高分解能ＢＯＴＤＡ（Brillouin Optical Time Domain Analysis）を用いて構造物などの変形に伴うブリルアン散乱光の周波数シフト量からその変形量などを計測するための光ファイバセンサケーブル、該光ファイバセンサケーブルを用いた歪検出装置及び歪検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、ＢＯＴＤＡにより構造物などの被測定対象の歪を検出するために用いられている光ファイバセンサケーブルの一般的な構造を例示する図である。この従来の光ファイバセンサケーブル１は、ケーブル外被３に埋設された歪検出用光ファイバ２と、そのケーブル外被３内に介在４を介してルースに収容された温度補償用光ファイバ５とを備えて構成されている。この従来の光ファイバセンサケーブル１は、ケーブル外被３を通して歪検出用光ファイバ２に印加される歪を高分解能ＢＯＴＤＡを用いて測定することで、例えば構造物等の変形や水圧等を検知することができる。また、ケーブル外被３内に、温度補償用光ファイバ５をルースな状態で収容しているので、この温度補償用光ファイバ５に印加される歪により、前記歪検出用光ファイバ２で検出した歪値の温度補償を行うことができるようになっている。
【０００３】
また、従来の光ファイバセンサケーブルの具体的な例示としては、例えば、特許文献１〜５が挙げられる。
特許文献１には、樹脂チューブ、筒状に組み立て可能な樹脂ベルト中に光ファイバを有することで、持ち運び、作業性を向上した長尺物光ファイバセンサが開示されている。
特許文献２には、ケーブルシース上にマーカーを入れることで、捻れ等による余計な歪の印加を防いで直線的に敷設が可能な光ファイバケーブルが開示されている。
特許文献３には、光ファイバセンサの周囲に恒温水（例えば、２５℃±１℃）を循環流通させた光ファイバセンサが開示されている。
特許文献４には、光ファイバひずみセンサの周囲に一定温度の空気を循環させ、恒温槽とした光ファイバひずみセンサが開示されている。
特許文献５には、先端部外部環境が恒温（例えば３００℃以上）になる光ファイバケーブルの周囲に冷却剤を注入して、ケーブル先端の温度を下げる構造の光ファイバケーブルが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１０１４１４号公報
【特許文献２】特開２０００−７５１７４号公報
【特許文献３】特開平５−１９１２３号公報
【特許文献４】特開２０００−３５６５６８号公報
【特許文献５】特開２００６−３０１００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光ファイバセンサケーブルにおいて、歪検出用光ファイバで検出されるブリルアンシフト量は、光ファイバの伸び（圧縮）によるシフトと温度によるシフトの２つのパラメータの影響を受ける。そして、このパラメータを分解するためには、図１に示すように、ケーブル中に歪検出用光ファイバ２と温度補償用光ファイバ５との２種類の光ファイバを混在させたり、或いは、２種のケーブルを並列に敷設する方法が提案されている。これら光ファイバのうち温度補償用光ファイバ５については、図１に示すのように、ケーブル外被３に印加される応力による歪の影響を受けないよう、ルース構造とする必要があり、このため、温度補償用光ファイバ５の周囲をアラミド繊維などの介在４で覆ったり、ジェリーで満たす構造を採用していた。
【０００５】
前記の通り、ケーブルのブリルアンシフト量は、ファイバに印加される歪変化成分と屈折率分布の温度変化成分に分解される。
Δν＝ζ（Δε）＋η（ΔＮ（Ｔ））
（式中、Δνはブリルアンシフト量、Δεはファイバの歪変化量、ΔＮ（Ｔ）は屈折率分布の温度変化量をそれぞれ表す。）
周囲温度の変化に伴い、ケーブル自体も伸縮（ＴＭ，シース剤の線膨張）するため、Δεは、Δε＝Δε（Ｌ）＋Δε（Ｔ）と分けられる。
ここでΔε（Ｌ）：布設スパン変化に伴うケーブル歪変化量（初期歪を与えた状態で布設した場合は、Δε（Ｌ）≠０）、Δε（Ｔ）：環境温度変化により生じるケーブル伸縮歪変化量を表す。
ここでΔε（Ｔ）∝Ｔの関係がある。
∴Δν＝ζ（Δε（Ｌ）＋Δε（Ｔ））＋η（ΔＮ（Ｔ）） …（１）
ζ（χ）＝αχの関係がある（ブリルアン周波数シフトはファイバ歪量に対してリニアにシフトする）ことから、
ζ（Δε（Ｌ）＋Δε（Ｔ））＝α・Δε（Ｌ）＋α・Δε（Ｔ）
∴Δν＝ζ（Δε（Ｌ）＋Δε（Ｔ））＋η（ΔＮ（Ｔ））＝α・Δε（Ｌ）＋α・Δε（Ｔ）＋η（ΔＮ（Ｔ））となり、センシングの目的として、Δε（Ｌ）の変化をみる必要がある。
仮に、無張力でケーブルに温度変化を与えた場合、Δε（Ｌ）＝０であるから、このときのΔν’は、
Δν’＝ζ（Δε（Ｔ））＋η（ΔＮ（Ｔ）） …（２）
となり、ζ（Ｅ（Ｔ））＝α・Δε（Ｔ）であるから、
Δν’＝α・Δε（Ｔ）＋η（ΔＮ（Ｔ））
Δν−Δν’＝α・Δε（Ｌ）となる。
従って、ΔνからΔν’を除すれば、ε（Ｌ）の変化をみることが可能となる。このΔν’に相当するブリルアンシフト量を計測するのが従来の温度補償用光ファイバである。
【０００６】
しかしながら、図１に示す構造の従来の光ファイバセンサケーブルにおいて、ケーブル外被内に温度補償用光ファイバを収容する際に、該ファイバをアラミド繊維で覆った場合には、水中などで使用する場合に水走りが生じる問題がある。また、温度補償用光ファイバの周囲にジェリーを充填した構造では、ファイバ口出しの際の取り扱い時のべたつきなどにより作業性が悪化する等の問題がある。また、何らかの応力によりケーブルがつぶれたり、内部の光ファイバの余長が開放されたりしてしまい、温度補償用光ファイバに伸び歪が加わった場合、温度補償機能が失われ、正確な歪測定ができなくなってしまうという問題があった。
さらに、テンションメンバ等を配置しないものについては、ヒートサイクルにより歪検出用光ファイバが樹脂の線膨張により伸縮し、ロス増を起こし、測定自体が不可能になる現象が発生した。
【０００７】
また、前述した特許文献１〜５には、次のような問題があった。
特許文献１には、温度補償ファイバの実装や方法に関しての記載はなく、温度補償された正確な歪量を検出することができない。
特許文献２に開示された光ファイバケーブルは、該ケーブルの両末端が固定される場合、ルースユニットを外側にしてケーブルを曲げた際に、ルースユニット中の光ファイバに伸び歪が生じてしまうことで、正確な温度補償ができない可能性がある。
特許文献３の光ファイバセンサでは、光ファイバセンサの周囲に恒温水を循環流通させており、この水流路はケーブルと一体化されておらず、且つ可撓性は無いものなので、長尺化してリールに巻くことは不可能であることから、長尺の光ファイバセンサケーブルを構成することは困難である。
特許文献４の光ファイバひずみセンサでは、センサ周囲の温度を恒温化するためのエアー流路はケーブルと一体化されておらず、且つ可撓性は無いものなので、長尺化してリールに巻くことは不可能であることから、長尺の光ファイバセンサケーブルを構成することは困難である。
特許文献５に開示された光ファイバケーブルは、内部の光ファイバユニットがルースとなるため移動してしまう可能性が高く、歪検知という目的を達成できる構造ではない。また、特許文献５には、光ファイバセンサ部を冷却することが記載されているが、ケーブル内を一定温度に保つ方法は記載されていない。また、特許文献５では、冷却剤として具体的に液体ヘリウム、液体アルゴンなどの低温液化ガス（流体）が記載されているが、気体に関しての記載はない。さらに、特許文献５には、光ファイバを長手方向で連続的に一定温度に保つ方法は記載されていない。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、温度補償用光ファイバをケーブル内に配置することなく正確な歪測定値を得ることができ、長尺製造が可能な光ファイバセンサケーブルの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明は、ケーブル外被に埋設された少なくとも１本以上の歪検出用光ファイバと、ケーブル外被内又は外側に設けられ、内部に温度調節した流体を流すことで前記歪検出用光ファイバを恒温に保持する可撓性の温度調節用流体流路とを有することを特徴とする光ファイバセンサケーブルを提供する。
【００１０】
本発明の光ファイバセンサケーブルにおいて、複数本の前記温度調節用流体流路が、前記歪検出用光ファイバを中心に撚り合わされた状態でケーブル外被内に設けられたことが好ましい。
【００１１】
本発明の光ファイバセンサケーブルにおいて、複数本の前記温度調節用流体流路が、前記歪検出用光ファイバに縦添えした状態でケーブル外被内に設けられた構成としても良い。
【００１２】
本発明の光ファイバセンサケーブルにおいて、複数本の前記歪検出用光ファイバが、ケーブル外被内に設けられた前記温度調節用流体流路を中心に撚り合わされ又は縦添えした状態でケーブル外被内に設けられた構成としても良い。
【００１３】
本発明の光ファイバセンサケーブルにおいて、ケーブル外被の外周に前記温度調節用流体流路を撚り合わせ又は縦添えした構成としても良い。
【００１４】
本発明の光ファイバセンサケーブルにおいて、前記歪検出用光ファイバの左右に、前記温度調節用流体流路とその外側に抗張力体とを順に並べた状態で、これらをケーブル外被で一括被覆してなり、且つケーブル外被断面形状が非円形である構成としても良い。
【００１５】
また本発明は、本発明に係る前記光ファイバセンサケーブルと、その温度調節用流体流路に恒温の流体を供給する恒温流体供給手段と、歪検出用光ファイバに加わる歪値を測定するＢＯＴＤＡとを有することを特徴とする歪検出装置を提供する。
【００１６】
また本発明は、本発明に係る前記歪検出装置を用い、被測定対象に光ファイバセンサケーブルを敷設し、その温度調節用流体流路に恒温の流体を供給して歪検出用光ファイバを所定温度とし、該歪検出用光ファイバに加わる歪をＢＯＴＤＡを用いて構造物などの変形に伴うブリルアン散乱光の周波数シフト量からその変形量を計測することで、温度補償用光ファイバを用いずに歪値を測定することを特徴とする歪検出方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光ファイバセンサケーブルは、ケーブル外被に埋設された少なくとも１本以上の歪検出用光ファイバと、ケーブル外被内又は外側に設けられ、内部に温度調節した流体を流すことで歪検出用光ファイバを恒温に保持する可撓性の温度調節用流体流路とを有する構成としたので、温度調節用流体流路に一定温度の流体を送ることで歪検出用光ファイバの温度を一定に保ち、温度補償用光ファイバをケーブル中に配置することなく正確な歪測定値を得ることが可能となる。
これにより、温度補償用光ファイバの配置が必要なくなり、計測に必要な光ファイバが１本で済むので、センサケーブルを安価にできる。
また、温度調節用流体流路に気体や液体を常時循環させることで、水中での使用が可能となる。
また、温度調節用流体流路と歪検出用光ファイバとを一体化したので、長尺センサケーブルの製造、ボビン巻きが可能となる。
また、歪検出用光ファイバに与えられる温度変化による樹脂の線膨張が緩和され、歪検出用光ファイバ自体の温度特性を良好にすることができ、温度変化の大きい地域でも良好な伝送特性を保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図２は、本発明の光ファイバセンサケーブルの第１実施形態を示し（ａ）は一部透視した斜視図、（ｂ）は断面図である。図２中、符号１０は光ファイバセンサケーブル、１１は歪検出用光ファイバ、１２は温度調節用流体流路である可撓性の中空パイプ、１３はケーブル外被である。
【００１９】
本実施形態の光ファイバセンサケーブル１０は、ケーブル外被１３に埋設された歪検出用光ファイバ１１と、ケーブル外被内に設けられ、内部に温度調節した流体を流すことで歪検出用光ファイバ１１を恒温に保持する温度調節用流体流路としての中空パイプ１２とからなっている。本実施形態では、ケーブル外被１３の断面のほぼ中心に歪検出用光ファイバ１１が配置され、これに２本の中空ケーブル１２が撚り合わされた構造になっている。この撚り合わせ方法は特に限定されず、横巻き、ＳＺ巻きなどとすることができる。
【００２０】
歪検出用光ファイバ１１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、従来より周知の各種光ファイバの中から適宜選択して使用することができ、特に、強度や安定性に優れ、且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。
【００２１】
中空パイプ１２としては、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、これらの材料を組み込んだエラストマー材料等のプラスチック、ゴム、金属などの材料からなる中空パイプを用いることができる。
【００２２】
ケーブル外被１３としては、この光ファイバセンサケーブル１０を建設物等のモルタル・コンクリート中に埋設可能なように、耐アルカリ性を有することが望まれる。また、土砂やそれに含まれる水分の浸透を防ぐために、耐水特性についても有することが望まれる。このようなケーブル外被１３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系樹脂、塩化ビニル系樹脂、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が望ましい。
【００２３】
この中空パイプ１２内に流す流体としては、水などの液体や空気などの気体が挙げられ、その中でも水が特に好ましい。
【００２４】
本実施形態の光ファイバセンサケーブル１０は、とう道、ダム、堤防、橋梁、建物のようなモルタル、コンクリート構造物等の各種構造物、地中、岩盤内などの被測定対象に敷設し、中空パイプ１２に一定温度とした水などの流体を送ることで歪検出用光ファイバ１１の温度を一定に保ち、ＢＯＴＤＡを用いて歪検出用光ファイバ１１のブリルアン散乱光を測定し、被測定対象の変形に伴うブリルアン散乱光の周波数シフト量から、その変形量を正確に計測することができる。
【００２５】
本実施形態の光ファイバセンサケーブル１０は、ケーブル外被１３に歪検出用光ファイバ１１とこれを恒温に保つための温度調節用流体流路である中空パイプ１２とを埋設した構造としたので、中空パイプ１２に一定温度の流体を送ることで歪検出用光ファイバ１１の温度を一定に保ち、温度補償用光ファイバをケーブル中に配置することなく正確な歪測定値を得ることが可能となる。これにより、温度補償用光ファイバの配置が必要なくなり、計測に必要な光ファイバが１本で済むので、センサケーブルを安価にできる。
また、中空パイプ１２に気体や液体を常時循環させることで、水中での使用が可能となる。
また、中空パイプ１２と歪検出用光ファイバ１１とを一体化したので、長尺センサケーブルの製造、ボビン巻きが可能となる。
また、歪検出用光ファイバ１１に与えられる温度変化による樹脂の線膨張が緩和され、歪検出用光ファイバ１１自体の温度特性を良好にすることができ、温度変化の大きい地域でも良好な伝送特性を保持することができる。
【００２６】
図３は、本発明の光ファイバセンサケーブルの第２実施形態を示す一部透視した斜視図である。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１４は、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０とほぼ同様の構成要素を備え、同じ構成要素には同一符号を付してある。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１４は、２本の中空パイプ１２を歪検出用光ファイバ１１の両側に縦添えに配置した点で異なっている。
本実施形態の光ファイバセンサケーブル１４は、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
図４は、本発明の光ファイバセンサケーブルの第３実施形態を示す断面図である。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１５は、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０とほぼ同様の構成要素を備え、同じ構成要素には同一符号を付してある。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１５は、歪検出用光ファイバ１１の周囲に６本の中空パイプ１２を撚り合わせ、又は縦添えに配置している点で異なっている。
本実施形態の光ファイバセンサケーブル１５は、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
図５は、本発明の光ファイバセンサケーブルの第４実施形態を示す断面図である。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１６Ａ〜１６Ｃは、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０とほぼ同様の構成要素を備え、同じ構成要素には同一符号を付してある。本実施形態では、中空パイプ１２の断面形状を変更した場合を例示している。この中空パイプ１２の断面形状は、図５（ａ）に示すように円形にのみ限定されるものではなく、図５（ｂ）に示すように断面四角形でも良いし、図５（ｃ）に示すように断面三角形としても良い。
本実施形態の光ファイバセンサケーブル１６Ａ〜１６Ｃは、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
図６は、本発明の光ファイバセンサケーブルの第５実施形態を示す断面図である。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１７は、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０とほぼ同様の構成要素を備え、同じ構成要素には同一符号を付してある。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１７は、歪検出用光ファイバ１１を複数本（図示した例示では２本）用い、中空パイプ１２の外周に複数本の光ファイバ１１を撚り合わせ、又は縦添えに配置している点で異なっている。
本実施形態の光ファイバセンサケーブル１７は、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
図７は、本発明の光ファイバセンサケーブルの第６実施形態を示す断面図である。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１８は、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０とほぼ同様の構成要素を備え、同じ構成要素には同一符号を付してある。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１８は、歪検出用光ファイバ１１を埋設したケーブル外被１３の外周に、中空パイプ１２を撚り合わせ、又は縦添えに配置している点で異なっている。
本実施形態の光ファイバセンサケーブル１８は、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
図８は、本発明の光ファイバセンサケーブルの第７実施形態を示す断面図である。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１９Ａ，１９Ｂは、歪検出用光ファイバ１１の左右に、中空パイプ１２とその外側に抗張力体２０とを順に並べた状態で、これらをケーブル外被１３で一括被覆してなり、且つケーブル外被１３の断面形状を矩形状としている。また、図８（ａ）の光ファイバセンサケーブル１９Ａは、ケーブル外被１３に切目のないタイプであり、図８（ｂ）の光ファイバセンサケーブル１９Ｂは、ケーブル外被１３に切目２１を形成したタイプである。
本実施形態の光ファイバセンサケーブル１９Ａ，１９Ｂは、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０と同様の効果を得ることができる。
【実施例】
【００３２】
［実施例］
φ０．９ｍｍ光ファイバ心線上に、内径φ２ｍｍ、外径φ２．５ｍｍの中空パイプ（材料：ポリアミド樹脂）を２本、ピッチ２００ｍｍで横巻きし、その上に樹脂（ポリエチレン）を被覆して、φ６．３ｍｍの図２に示す構造の光ファイバセンサケーブル（以下、実施例と言う）を作製した。
【００３３】
［比較例］
φ０．９ｍｍ光ファイバ心線を埋設し、φ６．３ｍｍのポリエチレン製の中空体（ケーブル外被）を作製し、この中空内に介在とともに温度補償用光ファイバコードを挿入し、図１に示す構造の光ファイバセンサケーブル（以下、比較例と言う）を作製した。
【００３４】
［性能比較試験］
前記実施例及び比較例のケーブルについて、図９のような装置で、初期歪を与えた場合と与えない場合で、恒温槽内で温度を変化させた際のＢＯＴＤＡ２５を用いた歪測定を実施し、比較例での温度補償用光ファイバケーブル、および歪ゲージを用いた測定結果と比較を行った。なお、実施例は測定時にケーブル１１端末の中空パイプ１２をループさせて接続部２３とし、温度調節装置２６によって２０℃に保持した冷却液を循環させた。歪検出用光ファイバ１１は、両端に接続用の光ファイバ２４を融着接続してＢＯＴＤＡ２５と接続した。また、ケーブル１１内の歪検出用光ファイバ１１は、製造時に初期歪を受けているため、無荷重状態、２０℃における歪値を初期歪とし、その後、一定歪を印加した際の歪変化量を測定した。結果を表１にまとめて記す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
測定の結果、実施例で温度調整有りの場合、歪ゲージ、比較例の温度補償ファイバ入りセンサーケーブルと同様に測定可能であることが確認された。ただし、実施例において温度調整がない場合（循環水を抜いた状態）には、温度による歪の影響、すなわちケーブルの線膨張による伸び（圧縮）の影響を受けて、伸び（圧縮）のみの歪検出は不可能であった。
【００３７】
また、実施例のケーブル条長５００ｍに−３０／＋７０℃×２０サイクルのヒートサイクルを印加した際の伝送損失（波長１．５５μｍ）を計測した。その結果を図１０に示す。図１０から、実施例のセンサケーブルは損失変動が０．０１４ｄＢ／ｋｍと低く、良好な伝送特性を有することが実証された。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来の光ファイバセンサケーブルの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の光ファイバセンサケーブルの第１実施形態を示し（ａ）は一部透視した斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の光ファイバセンサケーブルの第２実施形態を示す一部透視した斜視図である。
【図４】本発明の光ファイバセンサケーブルの第３実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の光ファイバセンサケーブルの第４実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明の光ファイバセンサケーブルの第５実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明の光ファイバセンサケーブルの第６実施形態を示す断面図である。
【図８】本発明の光ファイバセンサケーブルの第７実施形態を示す断面図である。
【図９】実施例で用いた歪検出装置の構成図である。
【図１０】実施例の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１０、１４，１５，１６Ａ〜１６Ｃ、１７，１８，１９Ａ，１９Ｂ…光ファイバセンサケーブル、１１…歪検出用光ファイバ、１２…中空パイプ（温度調節用流体流路）、１３…ケーブル外被、２０…抗張力体、２１…切目、２２…恒温槽、２３…接続部、２４…光ファイバ、２５…ＢＯＴＤＡ、２６…温度調節装置。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高分解能ＢＯＴＤＡ（Brillouin Optical Time Domain Analysis）を用いて構造物などの変形に伴うブリルアン散乱光の周波数シフト量からその変形量などを計測するための光ファイバセンサケーブル、該光ファイバセンサケーブルを用いた歪検出装置及び歪検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、ＢＯＴＤＡにより構造物などの被測定対象の歪を検出するために用いられている光ファイバセンサケーブルの一般的な構造を例示する図である。この従来の光ファイバセンサケーブル１は、ケーブル外被３に埋設された歪検出用光ファイバ２と、そのケーブル外被３内に介在４を介してルースに収容された温度補償用光ファイバ５とを備えて構成されている。この従来の光ファイバセンサケーブル１は、ケーブル外被３を通して歪検出用光ファイバ２に印加される歪を高分解能ＢＯＴＤＡを用いて測定することで、例えば構造物等の変形や水圧等を検知することができる。また、ケーブル外被３内に、温度補償用光ファイバ５をルースな状態で収容しているので、この温度補償用光ファイバ５に印加される歪により、前記歪検出用光ファイバ２で検出した歪値の温度補償を行うことができるようになっている。
【０００３】
また、従来の光ファイバセンサケーブルの具体的な例示としては、例えば、特許文献１〜５が挙げられる。
特許文献１には、樹脂チューブ、筒状に組み立て可能な樹脂ベルト中に光ファイバを有することで、持ち運び、作業性を向上した長尺物光ファイバセンサが開示されている。
特許文献２には、ケーブルシース上にマーカーを入れることで、捻れ等による余計な歪の印加を防いで直線的に敷設が可能な光ファイバケーブルが開示されている。
特許文献３には、光ファイバセンサの周囲に恒温水（例えば、２５℃±１℃）を循環流通させた光ファイバセンサが開示されている。
特許文献４には、光ファイバひずみセンサの周囲に一定温度の空気を循環させ、恒温槽とした光ファイバひずみセンサが開示されている。
特許文献５には、先端部外部環境が恒温（例えば３００℃以上）になる光ファイバケーブルの周囲に冷却剤を注入して、ケーブル先端の温度を下げる構造の光ファイバケーブルが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１０１４１４号公報
【特許文献２】特開２０００−７５１７４号公報
【特許文献３】特開平５−１９１２３号公報
【特許文献４】特開２０００−３５６５６８号公報
【特許文献５】特開２００６−３０１００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光ファイバセンサケーブルにおいて、歪検出用光ファイバで検出されるブリルアンシフト量は、光ファイバの伸び（圧縮）によるシフトと温度によるシフトの２つのパラメータの影響を受ける。そして、このパラメータを分解するためには、図１に示すように、ケーブル中に歪検出用光ファイバ２と温度補償用光ファイバ５との２種類の光ファイバを混在させたり、或いは、２種のケーブルを並列に敷設する方法が提案されている。これら光ファイバのうち温度補償用光ファイバ５については、図１に示すのように、ケーブル外被３に印加される応力による歪の影響を受けないよう、ルース構造とする必要があり、このため、温度補償用光ファイバ５の周囲をアラミド繊維などの介在４で覆ったり、ジェリーで満たす構造を採用していた。
【０００５】
前記の通り、ケーブルのブリルアンシフト量は、ファイバに印加される歪変化成分と屈折率分布の温度変化成分に分解される。
Δν＝ζ（Δε）＋η（ΔＮ（Ｔ））
（式中、Δνはブリルアンシフト量、Δεはファイバの歪変化量、ΔＮ（Ｔ）は屈折率分布の温度変化量をそれぞれ表す。）
周囲温度の変化に伴い、ケーブル自体も伸縮（ＴＭ，シース剤の線膨張）するため、Δεは、Δε＝Δε（Ｌ）＋Δε（Ｔ）と分けられる。
ここでΔε（Ｌ）：布設スパン変化に伴うケーブル歪変化量（初期歪を与えた状態で布設した場合は、Δε（Ｌ）≠０）、Δε（Ｔ）：環境温度変化により生じるケーブル伸縮歪変化量を表す。
ここでΔε（Ｔ）∝Ｔの関係がある。
∴Δν＝ζ（Δε（Ｌ）＋Δε（Ｔ））＋η（ΔＮ（Ｔ）） …（１）
ζ（χ）＝αχの関係がある（ブリルアン周波数シフトはファイバ歪量に対してリニアにシフトする）ことから、
ζ（Δε（Ｌ）＋Δε（Ｔ））＝α・Δε（Ｌ）＋α・Δε（Ｔ）
∴Δν＝ζ（Δε（Ｌ）＋Δε（Ｔ））＋η（ΔＮ（Ｔ））＝α・Δε（Ｌ）＋α・Δε（Ｔ）＋η（ΔＮ（Ｔ））となり、センシングの目的として、Δε（Ｌ）の変化をみる必要がある。
仮に、無張力でケーブルに温度変化を与えた場合、Δε（Ｌ）＝０であるから、このときのΔν’は、
Δν’＝ζ（Δε（Ｔ））＋η（ΔＮ（Ｔ）） …（２）
となり、ζ（Ｅ（Ｔ））＝α・Δε（Ｔ）であるから、
Δν’＝α・Δε（Ｔ）＋η（ΔＮ（Ｔ））
Δν−Δν’＝α・Δε（Ｌ）となる。
従って、ΔνからΔν’を除すれば、ε（Ｌ）の変化をみることが可能となる。このΔν’に相当するブリルアンシフト量を計測するのが従来の温度補償用光ファイバである。
【０００６】
しかしながら、図１に示す構造の従来の光ファイバセンサケーブルにおいて、ケーブル外被内に温度補償用光ファイバを収容する際に、該ファイバをアラミド繊維で覆った場合には、水中などで使用する場合に水走りが生じる問題がある。また、温度補償用光ファイバの周囲にジェリーを充填した構造では、ファイバ口出しの際の取り扱い時のべたつきなどにより作業性が悪化する等の問題がある。また、何らかの応力によりケーブルがつぶれたり、内部の光ファイバの余長が開放されたりしてしまい、温度補償用光ファイバに伸び歪が加わった場合、温度補償機能が失われ、正確な歪測定ができなくなってしまうという問題があった。
さらに、テンションメンバ等を配置しないものについては、ヒートサイクルにより歪検出用光ファイバが樹脂の線膨張により伸縮し、ロス増を起こし、測定自体が不可能になる現象が発生した。
【０００７】
また、前述した特許文献１〜５には、次のような問題があった。
特許文献１には、温度補償ファイバの実装や方法に関しての記載はなく、温度補償された正確な歪量を検出することができない。
特許文献２に開示された光ファイバケーブルは、該ケーブルの両末端が固定される場合、ルースユニットを外側にしてケーブルを曲げた際に、ルースユニット中の光ファイバに伸び歪が生じてしまうことで、正確な温度補償ができない可能性がある。
特許文献３の光ファイバセンサでは、光ファイバセンサの周囲に恒温水を循環流通させており、この水流路はケーブルと一体化されておらず、且つ可撓性は無いものなので、長尺化してリールに巻くことは不可能であることから、長尺の光ファイバセンサケーブルを構成することは困難である。
特許文献４の光ファイバひずみセンサでは、センサ周囲の温度を恒温化するためのエアー流路はケーブルと一体化されておらず、且つ可撓性は無いものなので、長尺化してリールに巻くことは不可能であることから、長尺の光ファイバセンサケーブルを構成することは困難である。
特許文献５に開示された光ファイバケーブルは、内部の光ファイバユニットがルースとなるため移動してしまう可能性が高く、歪検知という目的を達成できる構造ではない。また、特許文献５には、光ファイバセンサ部を冷却することが記載されているが、ケーブル内を一定温度に保つ方法は記載されていない。また、特許文献５では、冷却剤として具体的に液体ヘリウム、液体アルゴンなどの低温液化ガス（流体）が記載されているが、気体に関しての記載はない。さらに、特許文献５には、光ファイバを長手方向で連続的に一定温度に保つ方法は記載されていない。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、温度補償用光ファイバをケーブル内に配置することなく正確な歪測定値を得ることができ、長尺製造が可能な光ファイバセンサケーブルの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明は、ケーブル外被に埋設された少なくとも１本以上の歪検出用光ファイバと、ケーブル外被内又は外側に設けられ、内部に温度調節した流体を流すことで前記歪検出用光ファイバを恒温に保持する可撓性の温度調節用流体流路とを有することを特徴とする光ファイバセンサケーブルを提供する。
【００１０】
本発明の光ファイバセンサケーブルにおいて、複数本の前記温度調節用流体流路が、前記歪検出用光ファイバを中心に撚り合わされた状態でケーブル外被内に設けられたことが好ましい。
【００１１】
本発明の光ファイバセンサケーブルにおいて、複数本の前記温度調節用流体流路が、前記歪検出用光ファイバに縦添えした状態でケーブル外被内に設けられた構成としても良い。
【００１２】
本発明の光ファイバセンサケーブルにおいて、複数本の前記歪検出用光ファイバが、ケーブル外被内に設けられた前記温度調節用流体流路を中心に撚り合わされ又は縦添えした状態でケーブル外被内に設けられた構成としても良い。
【００１３】
本発明の光ファイバセンサケーブルにおいて、ケーブル外被の外周に前記温度調節用流体流路を撚り合わせ又は縦添えした構成としても良い。
【００１４】
本発明の光ファイバセンサケーブルにおいて、前記歪検出用光ファイバの左右に、前記温度調節用流体流路とその外側に抗張力体とを順に並べた状態で、これらをケーブル外被で一括被覆してなり、且つケーブル外被断面形状が非円形である構成としても良い。
【００１５】
また本発明は、本発明に係る前記光ファイバセンサケーブルと、その温度調節用流体流路に恒温の流体を供給する恒温流体供給手段と、歪検出用光ファイバに加わる歪値を測定するＢＯＴＤＡとを有することを特徴とする歪検出装置を提供する。
【００１６】
また本発明は、本発明に係る前記歪検出装置を用い、被測定対象に光ファイバセンサケーブルを敷設し、その温度調節用流体流路に恒温の流体を供給して歪検出用光ファイバを所定温度とし、該歪検出用光ファイバに加わる歪をＢＯＴＤＡを用いて構造物などの変形に伴うブリルアン散乱光の周波数シフト量からその変形量を計測することで、温度補償用光ファイバを用いずに歪値を測定することを特徴とする歪検出方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の光ファイバセンサケーブルは、ケーブル外被に埋設された少なくとも１本以上の歪検出用光ファイバと、ケーブル外被内又は外側に設けられ、内部に温度調節した流体を流すことで歪検出用光ファイバを恒温に保持する可撓性の温度調節用流体流路とを有する構成としたので、温度調節用流体流路に一定温度の流体を送ることで歪検出用光ファイバの温度を一定に保ち、温度補償用光ファイバをケーブル中に配置することなく正確な歪測定値を得ることが可能となる。
これにより、温度補償用光ファイバの配置が必要なくなり、計測に必要な光ファイバが１本で済むので、センサケーブルを安価にできる。
また、温度調節用流体流路に気体や液体を常時循環させることで、水中での使用が可能となる。
また、温度調節用流体流路と歪検出用光ファイバとを一体化したので、長尺センサケーブルの製造、ボビン巻きが可能となる。
また、歪検出用光ファイバに与えられる温度変化による樹脂の線膨張が緩和され、歪検出用光ファイバ自体の温度特性を良好にすることができ、温度変化の大きい地域でも良好な伝送特性を保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図２は、本発明の光ファイバセンサケーブルの第１実施形態を示し（ａ）は一部透視した斜視図、（ｂ）は断面図である。図２中、符号１０は光ファイバセンサケーブル、１１は歪検出用光ファイバ、１２は温度調節用流体流路である可撓性の中空パイプ、１３はケーブル外被である。
【００１９】
本実施形態の光ファイバセンサケーブル１０は、ケーブル外被１３に埋設された歪検出用光ファイバ１１と、ケーブル外被内に設けられ、内部に温度調節した流体を流すことで歪検出用光ファイバ１１を恒温に保持する温度調節用流体流路としての中空パイプ１２とからなっている。本実施形態では、ケーブル外被１３の断面のほぼ中心に歪検出用光ファイバ１１が配置され、これに２本の中空ケーブル１２が撚り合わされた構造になっている。この撚り合わせ方法は特に限定されず、横巻き、ＳＺ巻きなどとすることができる。
【００２０】
歪検出用光ファイバ１１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、従来より周知の各種光ファイバの中から適宜選択して使用することができ、特に、強度や安定性に優れ、且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。
【００２１】
中空パイプ１２としては、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、これらの材料を組み込んだエラストマー材料等のプラスチック、ゴム、金属などの材料からなる中空パイプを用いることができる。
【００２２】
ケーブル外被１３としては、この光ファイバセンサケーブル１０を建設物等のモルタル・コンクリート中に埋設可能なように、耐アルカリ性を有することが望まれる。また、土砂やそれに含まれる水分の浸透を防ぐために、耐水特性についても有することが望まれる。このようなケーブル外被１３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系樹脂、塩化ビニル系樹脂、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が望ましい。
【００２３】
この中空パイプ１２内に流す流体としては、水などの液体や空気などの気体が挙げられ、その中でも水が特に好ましい。
【００２４】
本実施形態の光ファイバセンサケーブル１０は、とう道、ダム、堤防、橋梁、建物のようなモルタル、コンクリート構造物等の各種構造物、地中、岩盤内などの被測定対象に敷設し、中空パイプ１２に一定温度とした水などの流体を送ることで歪検出用光ファイバ１１の温度を一定に保ち、ＢＯＴＤＡを用いて歪検出用光ファイバ１１のブリルアン散乱光を測定し、被測定対象の変形に伴うブリルアン散乱光の周波数シフト量から、その変形量を正確に計測することができる。
【００２５】
本実施形態の光ファイバセンサケーブル１０は、ケーブル外被１３に歪検出用光ファイバ１１とこれを恒温に保つための温度調節用流体流路である中空パイプ１２とを埋設した構造としたので、中空パイプ１２に一定温度の流体を送ることで歪検出用光ファイバ１１の温度を一定に保ち、温度補償用光ファイバをケーブル中に配置することなく正確な歪測定値を得ることが可能となる。これにより、温度補償用光ファイバの配置が必要なくなり、計測に必要な光ファイバが１本で済むので、センサケーブルを安価にできる。
また、中空パイプ１２に気体や液体を常時循環させることで、水中での使用が可能となる。
また、中空パイプ１２と歪検出用光ファイバ１１とを一体化したので、長尺センサケーブルの製造、ボビン巻きが可能となる。
また、歪検出用光ファイバ１１に与えられる温度変化による樹脂の線膨張が緩和され、歪検出用光ファイバ１１自体の温度特性を良好にすることができ、温度変化の大きい地域でも良好な伝送特性を保持することができる。
【００２６】
図３は、本発明の光ファイバセンサケーブルの第２実施形態を示す一部透視した斜視図である。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１４は、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０とほぼ同様の構成要素を備え、同じ構成要素には同一符号を付してある。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１４は、２本の中空パイプ１２を歪検出用光ファイバ１１の両側に縦添えに配置した点で異なっている。
本実施形態の光ファイバセンサケーブル１４は、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
図４は、本発明の光ファイバセンサケーブルの第３実施形態を示す断面図である。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１５は、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０とほぼ同様の構成要素を備え、同じ構成要素には同一符号を付してある。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１５は、歪検出用光ファイバ１１の周囲に６本の中空パイプ１２を撚り合わせ、又は縦添えに配置している点で異なっている。
本実施形態の光ファイバセンサケーブル１５は、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
図５は、本発明の光ファイバセンサケーブルの第４実施形態を示す断面図である。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１６Ａ〜１６Ｃは、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０とほぼ同様の構成要素を備え、同じ構成要素には同一符号を付してある。本実施形態では、中空パイプ１２の断面形状を変更した場合を例示している。この中空パイプ１２の断面形状は、図５（ａ）に示すように円形にのみ限定されるものではなく、図５（ｂ）に示すように断面四角形でも良いし、図５（ｃ）に示すように断面三角形としても良い。
本実施形態の光ファイバセンサケーブル１６Ａ〜１６Ｃは、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
図６は、本発明の光ファイバセンサケーブルの第５実施形態を示す断面図である。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１７は、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０とほぼ同様の構成要素を備え、同じ構成要素には同一符号を付してある。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１７は、歪検出用光ファイバ１１を複数本（図示した例示では２本）用い、中空パイプ１２の外周に複数本の光ファイバ１１を撚り合わせ、又は縦添えに配置している点で異なっている。
本実施形態の光ファイバセンサケーブル１７は、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
図７は、本発明の光ファイバセンサケーブルの第６実施形態を示す断面図である。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１８は、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０とほぼ同様の構成要素を備え、同じ構成要素には同一符号を付してある。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１８は、歪検出用光ファイバ１１を埋設したケーブル外被１３の外周に、中空パイプ１２を撚り合わせ、又は縦添えに配置している点で異なっている。
本実施形態の光ファイバセンサケーブル１８は、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
図８は、本発明の光ファイバセンサケーブルの第７実施形態を示す断面図である。本実施形態の光ファイバセンサケーブル１９Ａ，１９Ｂは、歪検出用光ファイバ１１の左右に、中空パイプ１２とその外側に抗張力体２０とを順に並べた状態で、これらをケーブル外被１３で一括被覆してなり、且つケーブル外被１３の断面形状を矩形状としている。また、図８（ａ）の光ファイバセンサケーブル１９Ａは、ケーブル外被１３に切目のないタイプであり、図８（ｂ）の光ファイバセンサケーブル１９Ｂは、ケーブル外被１３に切目２１を形成したタイプである。
本実施形態の光ファイバセンサケーブル１９Ａ，１９Ｂは、前記第１実施形態の光ファイバセンサケーブル１０と同様の効果を得ることができる。
【実施例】
【００３２】
［実施例］
φ０．９ｍｍ光ファイバ心線上に、内径φ２ｍｍ、外径φ２．５ｍｍの中空パイプ（材料：ポリアミド樹脂）を２本、ピッチ２００ｍｍで横巻きし、その上に樹脂（ポリエチレン）を被覆して、φ６．３ｍｍの図２に示す構造の光ファイバセンサケーブル（以下、実施例と言う）を作製した。
【００３３】
［比較例］
φ０．９ｍｍ光ファイバ心線を埋設し、φ６．３ｍｍのポリエチレン製の中空体（ケーブル外被）を作製し、この中空内に介在とともに温度補償用光ファイバコードを挿入し、図１に示す構造の光ファイバセンサケーブル（以下、比較例と言う）を作製した。
【００３４】
［性能比較試験］
前記実施例及び比較例のケーブルについて、図９のような装置で、初期歪を与えた場合と与えない場合で、恒温槽内で温度を変化させた際のＢＯＴＤＡ２５を用いた歪測定を実施し、比較例での温度補償用光ファイバケーブル、および歪ゲージを用いた測定結果と比較を行った。なお、実施例は測定時にケーブル１１端末の中空パイプ１２をループさせて接続部２３とし、温度調節装置２６によって２０℃に保持した冷却液を循環させた。歪検出用光ファイバ１１は、両端に接続用の光ファイバ２４を融着接続してＢＯＴＤＡ２５と接続した。また、ケーブル１１内の歪検出用光ファイバ１１は、製造時に初期歪を受けているため、無荷重状態、２０℃における歪値を初期歪とし、その後、一定歪を印加した際の歪変化量を測定した。結果を表１にまとめて記す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
測定の結果、実施例で温度調整有りの場合、歪ゲージ、比較例の温度補償ファイバ入りセンサーケーブルと同様に測定可能であることが確認された。ただし、実施例において温度調整がない場合（循環水を抜いた状態）には、温度による歪の影響、すなわちケーブルの線膨張による伸び（圧縮）の影響を受けて、伸び（圧縮）のみの歪検出は不可能であった。
【００３７】
また、実施例のケーブル条長５００ｍに−３０／＋７０℃×２０サイクルのヒートサイクルを印加した際の伝送損失（波長１．５５μｍ）を計測した。その結果を図１０に示す。図１０から、実施例のセンサケーブルは損失変動が０．０１４ｄＢ／ｋｍと低く、良好な伝送特性を有することが実証された。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来の光ファイバセンサケーブルの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の光ファイバセンサケーブルの第１実施形態を示し（ａ）は一部透視した斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の光ファイバセンサケーブルの第２実施形態を示す一部透視した斜視図である。
【図４】本発明の光ファイバセンサケーブルの第３実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の光ファイバセンサケーブルの第４実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明の光ファイバセンサケーブルの第５実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明の光ファイバセンサケーブルの第６実施形態を示す断面図である。
【図８】本発明の光ファイバセンサケーブルの第７実施形態を示す断面図である。
【図９】実施例で用いた歪検出装置の構成図である。
【図１０】実施例の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１０、１４，１５，１６Ａ〜１６Ｃ、１７，１８，１９Ａ，１９Ｂ…光ファイバセンサケーブル、１１…歪検出用光ファイバ、１２…中空パイプ（温度調節用流体流路）、１３…ケーブル外被、２０…抗張力体、２１…切目、２２…恒温槽、２３…接続部、２４…光ファイバ、２５…ＢＯＴＤＡ、２６…温度調節装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブル外被に埋設された少なくとも１本以上の歪検出用光ファイバと、ケーブル外被内又は外側に設けられ、内部に温度調節した流体を流すことで前記歪検出用光ファイバを恒温に保持する可撓性の温度調節用流体流路とを有することを特徴とする光ファイバセンサケーブル。
【請求項２】
複数本の前記温度調節用流体流路が、前記歪検出用光ファイバを中心に撚り合わされた状態でケーブル外被内に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサケーブル。
【請求項３】
複数本の前記温度調節用流体流路が、前記歪検出用光ファイバに縦添えした状態でケーブル外被内に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサケーブル。
【請求項４】
複数本の前記歪検出用光ファイバが、ケーブル外被内に設けられた前記温度調節用流体流路を中心に撚り合わされ又は縦添えした状態でケーブル外被内に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサケーブル。
【請求項５】
ケーブル外被の外周に前記温度調節用流体流路を撚り合わせ又は縦添えしたことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサケーブル。
【請求項６】
前記歪検出用光ファイバの左右に、前記温度調節用流体流路とその外側に抗張力体とを順に並べた状態で、これらをケーブル外被で一括被覆してなり、且つケーブル外被断面形状が非円形をなしてい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ケーブル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の光ファイバセンサケーブルと、その温度調節用流体流路に恒温の流体を供給する恒温流体供給手段と、歪検出用光ファイバに加わる歪値を測定するＢＯＴＤＡとを有することを特徴とする歪検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の歪検出装置を用い、被測定対象に光ファイバセンサケーブルを敷設し、その温度調節用流体流路に恒温の流体を供給して歪検出用光ファイバを所定温度とし、該歪検出用光ファイバに加わる歪をＢＯＴＤＡを用いて構造物などの変形に伴うブリルアン散乱光の周波数シフト量からその変形量を計測することで、温度補償用光ファイバを用いずに歪値を測定することを特徴とする歪検出方法。
【請求項１】
ケーブル外被に埋設された少なくとも１本以上の歪検出用光ファイバと、ケーブル外被内又は外側に設けられ、内部に温度調節した流体を流すことで前記歪検出用光ファイバを恒温に保持する可撓性の温度調節用流体流路とを有することを特徴とする光ファイバセンサケーブル。
【請求項２】
複数本の前記温度調節用流体流路が、前記歪検出用光ファイバを中心に撚り合わされた状態でケーブル外被内に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサケーブル。
【請求項３】
複数本の前記温度調節用流体流路が、前記歪検出用光ファイバに縦添えした状態でケーブル外被内に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサケーブル。
【請求項４】
複数本の前記歪検出用光ファイバが、ケーブル外被内に設けられた前記温度調節用流体流路を中心に撚り合わされ又は縦添えした状態でケーブル外被内に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサケーブル。
【請求項５】
ケーブル外被の外周に前記温度調節用流体流路を撚り合わせ又は縦添えしたことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバセンサケーブル。
【請求項６】
前記歪検出用光ファイバの左右に、前記温度調節用流体流路とその外側に抗張力体とを順に並べた状態で、これらをケーブル外被で一括被覆してなり、且つケーブル外被断面形状が非円形をなしてい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ケーブル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の光ファイバセンサケーブルと、その温度調節用流体流路に恒温の流体を供給する恒温流体供給手段と、歪検出用光ファイバに加わる歪値を測定するＢＯＴＤＡとを有することを特徴とする歪検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の歪検出装置を用い、被測定対象に光ファイバセンサケーブルを敷設し、その温度調節用流体流路に恒温の流体を供給して歪検出用光ファイバを所定温度とし、該歪検出用光ファイバに加わる歪をＢＯＴＤＡを用いて構造物などの変形に伴うブリルアン散乱光の周波数シフト量からその変形量を計測することで、温度補償用光ファイバを用いずに歪値を測定することを特徴とする歪検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２００１７（Ｐ２００９−２００１７Ａ）
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８３４６１（Ｐ２００７−１８３４６１）
【出願日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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