ＦＢＧひずみセンサ
【課題】雰囲気温度に応じた温度補償を行いつつ、小型化することを実現したＦＢＧひずみセンサを提供することを目的とする。
【解決手段】ＦＢＧひずみセンサ１は、ＦＢＧ３が形成された光ファイバ２と、光ファイバ２を被測定部Ｗに固定するための温度補償部材１１とを備えている。光ファイバ２と温度補償部材１１とは、これらが当接する全面において接着剤１２によって固定されている。一方、温度補償部材１１と被測定部Ｗとは、温度補償部材１１の両端部において接着剤１３によって固定されている。温度補償部材１１は、光ファイバ２の熱膨張係数に対して正負が逆となる値の熱膨張係数を有する材料から形成されており、ひずみ量の測定時において、雰囲気温度に応じたＦＢＧ３の熱膨張と光ファイバ２の屈折率変化との影響による反射光Ｌ２の波長のシフト量を相殺可能となっている。
【解決手段】ＦＢＧひずみセンサ１は、ＦＢＧ３が形成された光ファイバ２と、光ファイバ２を被測定部Ｗに固定するための温度補償部材１１とを備えている。光ファイバ２と温度補償部材１１とは、これらが当接する全面において接着剤１２によって固定されている。一方、温度補償部材１１と被測定部Ｗとは、温度補償部材１１の両端部において接着剤１３によって固定されている。温度補償部材１１は、光ファイバ２の熱膨張係数に対して正負が逆となる値の熱膨張係数を有する材料から形成されており、ひずみ量の測定時において、雰囲気温度に応じたＦＢＧ３の熱膨張と光ファイバ２の屈折率変化との影響による反射光Ｌ２の波長のシフト量を相殺可能となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被測定物のひずみ量を測定するＦＢＧひずみセンサに係り、特に、測定時の雰囲気温度に応じた温度補償を行うための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ひずみ量を測定するひずみセンサとして、ＦＢＧ（ファイバ・ブラッグ・グレーティング）を用いたＦＢＧひずみセンサが用いられる。ＦＢＧとは、光ファイバのコアの屈折率を軸方向に沿った所定の長さ周期で変化させた回折格子であり、入射光に対して特定の波長（ブラッグ波長）の光のみを反射し、残りの光を透過するという特性を有している。ＦＢＧにひずみが発生すると回折格子の長さ周期が変化し、それに伴ってブラッグ波長も変化するため、ブラッグ波長の変化量に基づいてひずみ量を計測することが可能となる。ここで、ＦＢＧのブラッグ波長は、雰囲気温度によって変化するという特性も有している。したがって、正確なひずみ量を計測するためには、雰囲気温度に応じた温度補償を行うことが必要となる。
【０００３】
例えば特許文献１には、一対のバイメタル部材を用いて温度補償を行うＦＢＧ式変換器（ＦＢＧひずみセンサ）が開示されている。これによれば、被測定物の表面上の二箇所には、バイメタル部材を被測定物に固定するための固定金具が取り付けられている。固定金具は、被測定物側である下端側が二股状となるように形成されており、この二股の間に光ファイバが通されている。一方、固定金具の上端側における側部には、下方側に開口した略Ｕ字状のバイメタル部材の一端が固定されている。バイメタル部材の他端は、二つの固定金具の内側に向かって延びる自由端となっており、一対のバイメタル部材の自由端に光ファイバがそれぞれ固定されている。尚、光ファイバに形成されたＦＢＧは、バイメタル部材の自由端と光ファイバとの二箇所の固定部の間に配置されている。また、バイメタル部材のたわみ方向は、雰囲気温度が上昇すると互いに接近し、雰囲気温度が下降すると互いに離間するように設定されている。すなわち、特許文献１に記載のＦＢＧ式変換器は、被測定物とＦＢＧとの間にバイメタル部材を介在させ、雰囲気温度に応じたバイメタル部材のたわみを利用して回折格子の長さ周期を変化させることにより、雰囲気温度に起因するブラッグ波長の変化を相殺するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８７４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のひずみセンサでは、被測定物と光ファイバとの間に固定金具及びバイメタル部材を介在させることを必要としている。固定金具は、光ファイバを通すための二股を下端側に有し、且つ上端側にバイメタルを固定しているため、高さ方向、すなわち被測定物の表面に対して垂直な方向に突出した形状となっている。また、バイメタルは逆向きのＵ字状となっているため、固定金具の上端部からさらに上方側に突出した状態となっている。すなわち、特許文献１に記載のひずみセンサでは、高さ方向における寸法が必然的に大きくなるため、ひずみセンサを小型化することが困難であるという問題点を有していた。
【０００６】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、雰囲気温度に応じた温度補償を行いつつ、小型化することを実現したＦＢＧひずみセンサ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】
【０００７】
この発明に係るＦＢＧひずみセンサは、被測定部から印加されるひずみ量に応じて、入射光に対する反射光の波長と入射光に対する透過光の波長とを変化させるＦＢＧを有する光ファイバを備え、反射光の波長の変化量または透過光の波長の変化量に基づいて、被測定部のひずみ量を測定するＦＢＧひずみセンサにおいて、一方の面にＦＢＧが固定され、他方の面を被測定部に固定可能な平板状の温度補償部材をさらに備え、温度補償部材は、光ファイバの熱膨張係数に対して正負が逆の値の熱膨張係数を有する材料から形成されることを特徴とするものである。
【０００８】
被測定部と光ファイバとの間に、光ファイバの熱膨張係数に対して正負が逆の値の熱膨張係数を有する温度補償部材を設けたので、ひずみ量の測定時における雰囲気温度に起因して発生するＦＢＧの熱膨張が温度補償部材の熱膨張によって相殺されるため、被測定部から印加されるひずみ量を正確に計測することができる。また、被測定部と光ファイバとの間に介在するのは平板状の温度補償部材のみであるため、被測定部の表面に対して垂直な方向における寸法が大きくなることもない。したがって、ＦＢＧひずみセンサにおいて、雰囲気温度に応じた温度補償を行いつつ、小型化することが可能となる。
【０００９】
温度補償部材の熱膨張係数は、ひずみ量の測定時において光ファイバが熱膨張すること、及びひずみ量の測定時において光ファイバの屈折率が変化することによる反射光の波長の変化量または透過光の波長の変化量を相殺可能であってもよい。雰囲気温度に応じてＦＢＧが熱膨張することの影響に加え、光ファイバの屈折率が雰囲気温度に応じて変化することの影響も相殺されるため、より正確にひずみ量を測定することが可能となる。
【００１０】
被測定部に対して温度補償部材を固定可能な一対の取り付け部材をさらに備え、一対の取り付け部材は、ＦＢＧの長さ以上の間隔をおいて他方の面に配置されており、ＦＢＧは、一方の面において間隔の内側に対応する部位に配置されてもよい。
温度補償部材の熱膨張係数は、負の値であってもよい。
光ファイバ及び温度補償部材は長手方向をそれぞれ有し、温度補償部材の長手方向と光ファイバの長手方向とが互いに沿うように配置されてもよい。
一対の取り付け部材は、温度補償部材の両端部に配置されてもよい。
【００１１】
また、上記ＦＢＧひずみセンサを用いて車両の衝突を検知する車両用衝突センサであって、車両は複数の被測定部を有し、光ファイバは複数の被測定部に設けられる複数のＦＢＧを有し、複数の被測定部の少なくとも１つから対応するＦＢＧに印加されるひずみ量に基づいて、車両の衝突を検知する車両用衝突センサとしてもよい。一本の光ファイバを車両内に引き回せば、温度補償を行いつつ車両の衝突を複数個所で検知することが可能となるため、簡単な構成で車両用衝突センサを構築することができる。また、車両内の狭い部位にセンサを配置することも容易である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、ＦＢＧを用いたひずみセンサにおいて、雰囲気温度に応じた温度補償を行いつつ、小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係るＦＢＧひずみセンサの構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】実施の形態１に係るＦＢＧひずみセンサにおけるＦＢＧの構成を示す概略図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係るＦＢＧセンサを用いた車両用衝突センサの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、この発明の実施の形態について添付図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係るＦＢＧひずみセンサ１を概略的に示す。ＦＢＧひずみセンサ１は、光ファイバ２を利用して被測定部Ｗに発生するひずみを測定するセンサであって、光ファイバ２の一端側からは、図示しない光源から発せられる光が入射される。また、光ファイバ２は、光源からの入射光に対してブラッグ波長と呼ばれる特定の波長の光を反射するＦＢＧ（ファイバ・ブラッグ・グレーティング）３を有しており、ＦＢＧ３が被測定部Ｗの上方側に配置されている。
【００１５】
ここで、図２を参照すると、光ファイバ２は石英ガラス等から形成されており、図示しない光源からの入射光Ｌ１が伝播するコア４と、コア４の外周部を覆うクラッド５とから構成されている。ＦＢＧ３は、コア４の屈折率を軸方向に沿った長さ周期Λで変化させた回折格子であり、入射光Ｌ１に対してブラッグ波長の光のみを反射光Ｌ２として反射し、残りの光を透過光Ｌ３として透過させる。
【００１６】
また、ＦＢＧ３における長さ周期Λは、反射光Ｌ２の波長（ブラッグ波長）を規定する要素の１つとなっており、ＦＢＧ３に軸方向のひずみが発生して長さ周期Λが変化すると、それに伴ってブラッグ波長も変化する。すなわち、ひずみの発生前後におけるブラッグ波長の変化量、具体的には、反射光Ｌ２の中心波長のシフト量に基づいて、ＦＢＧ３のひずみ量を測定可能となっている。尚、一例として、ＦＢＧ３は、光ファイバ２のコア４に紫外線等を照射することによって形成される。
【００１７】
図１に戻って、ＦＢＧひずみセンサ１は、光ファイバ２と被測定部Ｗとの間に設けられた平板状の温度補償部材１１を備えており、光ファイバ２は、温度補償部材１１を介して被測定部Ｗに固定される。温度補償部材１１は、図１の矢印Ａで示される方向を長手方向とする長方形に形成されており、その一方の面である上部表面１１ａに光ファイバ２が固定されるとともに、他方の面である下部表面１１ｂ側を被測定部Ｗに固定可能となっている。また、温度補償部材１１は、その長手方向（矢印Ａ参照）と光ファイバ２の長手方向とが互いに沿うように配置されており、温度補償部材１１の上部表面１１ａのほぼ中央にＦＢＧ３が位置している。
【００１８】
光ファイバ２と温度補償部材１１の上部表面１１ａとは、これらが当接する全面で接着剤１２によって固定されている。したがって、矢印Ａで示す長手方向におけるＦＢＧ３の伸縮が、温度補償部材１１によって拘束された状態となっている。一方、温度補償部材１１の下部表面１１ｂは、被測定部Ｗの上部表面Ｗａに対し、長手方向に沿った両端部の二箇所で接着剤１３によって固定されている。したがって、矢印Ａで示す方向において被測定部Ｗにひずみが発生すると、そのひずみが二箇所の接着剤１３を介して温度補償部材１１に印加されるようになっている。また、温度補償部材１１には光ファイバ２が全面的に接着され、光ファイバ２の伸縮が温度補償部材１１によって拘束されているため、被測定部Ｗから温度補償部材１１に印加されたひずみが、そのままＦＢＧ３に印加されるようになっている。
【００１９】
尚、温度補償部材１１の下部表面１１ｂに設けられた接着剤１３は、それらの間隔ｄ１がＦＢＧ３の長さｄ２以上となるように配置されており、ＦＢＧ３は、上部表面１１ａにおいて接着剤１３同士の間隔ｄ１の内側に対応する部位に配置されている。また、これらの接着剤１３は、被測定部Ｗに対して温度補償部材１１を固定可能とするものであり、ＦＢＧひずみセンサ１における一対の取り付け部材を構成している。
【００２０】
温度補償部材１１は、負の熱膨張係数を有するガラスを材料として形成されており、ＦＢＧひずみセンサ１の周囲温度、いわゆる雰囲気温度が上昇すると収縮し、逆に雰囲気温度が低下すると膨張するという特性を有している。一方、温度補償部材１１に固定された光ファイバ２は正の熱膨張係数を有しており、雰囲気温度の上昇に伴って膨張し、逆に雰囲気温度が低下すると収縮するという特性を有している。尚、この実施の形態１に係るＦＢＧひずみセンサ１では、上述したように光ファイバ２が正の値となる熱膨張係数を有し、温度補償部材１１が負の値となる熱膨張係数を有するものとして説明するが、これらの熱膨張係数は、その値の正負が互いに逆となればよいものとなっている。すなわち、光ファイバ２が負の値となる熱膨張係数を有している場合においては、温度補償部材１１は正の値となる熱膨張係数を有する材料から形成される。
【００２１】
ここで、図２を用いて上述したように、ＦＢＧ３による反射光Ｌ２の波長であるブラッグ波長は、ＦＢＧ３の長さ周期Λによって規定されている。また、ブラッグ波長を規定するもう１つの要素として、光ファイバ２のコア４の屈折率が含まれており、コア４の屈折率も雰囲気温度に応じて変化する。すなわち、ＦＢＧ３に対して機械的にひずみが印加された場合、反射光Ｌ２の波長を規定する要素には、機械的ひずみによる長さ周期Λの変化量の他に、ＦＢＧ３が雰囲気温度に応じて熱膨張したことによる長さ周期Λの変化量と、雰囲気温度に応じたコア４の屈折率の変化量とが含まれることになる。
【００２２】
図１に戻って、温度補償部材１１の熱膨張係数は、ＦＢＧ３が熱膨張することによる反射光Ｌ２の波長の変化量と、コア４の屈折率が変化することによる反射光Ｌ２の波長の変化量とが、温度補償部材１１が熱膨張することによる反射光Ｌ２の波長の変化量によって相殺可能となるように設定されている。すなわち、被測定部Ｗのひずみ量測定時において雰囲気温度が上昇した場合を例としてより具体的に説明すると、雰囲気温度の上昇に応じてＦＢＧ３が伸張（矢印Ｂ１、Ｂ２参照）することによる反射光Ｌ２の波長のシフト量と、雰囲気温度の上昇に応じてコア４の屈折率が変化することによる反射光Ｌ２の波長のシフト量とは、雰囲気温度に応じて温度補償部材１１が収縮（矢印Ｃ１、Ｃ２参照）することによる反射光Ｌ２のシフト量によって相殺可能となっている。したがって、被測定部Ｗに、光ファイバ２の軸方向に沿ったひずみ（矢印Ｄ１、Ｄ２参照）が発生している場合、ＦＢＧ３の伸張とコア４の屈折率の変化とが温度補償部材１１の収縮によって相殺されているため、ＦＢＧ３には被測定部Ｗのひずみ量のみが印加される状態となっている。尚、温度補償部材１１において所望される熱膨張係数は、例えば材料であるガラスの成分の調合等といった製造条件を調整することによって得ることが可能である。
【００２３】
次に、この発明の実施の形態１に係るＦＢＧひずみセンサ１を用いて、被測定部Ｗに発生したひずみを測定する場合の動作について説明する。
図１に示すように、まず、温度補償部材１１の下部表面１１ｂにおける両端に塗布された接着剤１３により、ＦＢＧひずみセンサ１が被測定部Ｗの上部表面Ｗａに固定される。次いで、光ファイバ２の一端側には、図示しない光源が接続される。また、光ファイバ２の一端側には、光源の他に、ＦＢＧ３からの反射光Ｌ２（図２参照）が入力される図示しない測定器が接続される。この測定器は、被測定部Ｗでのひずみの発生前後における反射光Ｌ２の変化量、すなわち中心波長のシフト量に基づいて、被測定部Ｗのひずみ量を算出するものである。
【００２４】
被測定部ＷにＦＢＧひずみセンサ１が固定されると、図示しない光源から光ファイバ２に入射光Ｌ１が入射される。入射光Ｌ１に対し、ＦＢＧ３はブラッグ波長の光を反射光Ｌ２として反射し、残りの光を透過光Ｌ３として透過する（図２参照）。このような状態で、図１の矢印Ｄ１、Ｄ２で示されるように被測定部Ｗに軸方向Ａに沿ったひずみが発生すると、そのひずみが二箇所の接着剤１３、温度補償部材１１、接着剤１２を順次介してＦＢＧ３に印加される。被測定部ＷのひずみがＦＢＧ３に印加されてＦＢＧ３が伸張すると、ＦＢＧ３の長さ周期Λ（図２参照）も伸張するため、反射光Ｌ２の波長（ブラッグ波長）も変化する。
【００２５】
ここで、光ファイバ２は正の熱膨張係数を有しているため、矢印Ｂ１、Ｂ２で示されるように、ひずみの測定時における雰囲気温度に応じて伸張した状態となっている。また、光ファイバ２のコア４（図２参照）の屈折率も、雰囲気温度に応じて変化した状態となっている。一方、温度補償部材１１は、負の熱膨張係数を有しているため、矢印Ｃ１、Ｃ２で示されるように、雰囲気温度に応じて収縮した状態となっており、その収縮量は、雰囲気温度に起因してＦＢＧ３が伸張したことによる反射光Ｌ２の波長のシフト量と、コア４の屈折率が変化したことによる反射光Ｌ２の波長のシフト量とを相殺するように、反射光Ｌ２の波長をシフトさせるものとなっている。したがって、ＦＢＧ３は、雰囲気温度に対する温度補償が行われた状態、すなわち被測定部ＷのひずみのみがＦＢＧ３に印加された状態となっており、被測定部Ｗのひずみ量が正確に測定される。
【００２６】
このように、被測定部Ｗと光ファイバ２との間に、光ファイバの熱膨張係数に対して正負が逆の値の熱膨張係数を有する温度補償部材１１を設けたので、被測定部Ｗのひずみ量の測定時における雰囲気温度に起因して発生するＦＢＧ３の熱膨張が温度補償部材１１の熱膨張によって相殺され、被測定部Ｗから印加されるひずみ量を正確に計測することができる。また、被測定部Ｗと光ファイバ２との間に介在するのは平板状の温度補償部材１１のみであるため、被測定部Ｗの表面Ｗａに対して垂直な方向における寸法が大きくなることもない。したがって、ＦＢＧひずみセンサ１において、雰囲気温度に応じた温度補償を行いつつ、小型化することが可能となる。
【００２７】
また、温度補償部材１１の熱膨張係数を、ひずみ量測定時における雰囲気温度に応じて光ファイバ２が熱膨張することによる反射光Ｌ２の波長の変化量、及びひずみ量の測定時における雰囲気温度に応じて光ファイバ２の屈折率が変化することによる反射光Ｌ２の波長の変化量を相殺可能となるように設定したので、被測定部Ｗのひずみ量がより正確に測定される。
【００２８】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係るＦＢＧひずみセンサについて説明する。この実施の形態２に係るＦＢＧひずみセンサは、車両の衝突を検知する車両用衝突センサとして適用されたものである。尚、以下に説明する実施の形態において、図１、２に示される符号と同一の符号は同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
図３に示すように、車両用衝突センサ２１は、例えばエアバッグ等の機器を作動させるために車両３０の衝突を検知するものであって、車両３０は、例えばボディー３１の前部、中間部及び後部における両側等、複数の箇所に被測定部Ｗを有している。
【００２９】
また、ボディー３１の内部には、各被測定部Ｗを通るように一本の光ファイバ２が引き回されており、光ファイバ２は、各被測定部Ｗに対応する複数の箇所に、実施の形態１と同様のＦＢＧ３を有している。各ＦＢＧ３は、被測定部Ｗに張り付けられた温度補償部材１１に固定されており、ＦＢＧ３と温度補償部材１１とがセンサ部２２を形成している。各センサ部２２は、図１に示されるＦＢＧひずみセンサ１と同様の構成を有するものである。すなわち、車両用衝突センサ２１は、実施の形態１におけるＦＢＧひずみセンサ１をボディー３１の各被測定部Ｗにそれぞれ設置し、それらを一本の光ファイバ２を介して接続したものである。尚、光ファイバ２の一端には、図示しない光源と、ブラッグ波長の変化を検知する図示しない検知部とが接続されている。また、検知部は、車両３０の図示しない制御部に電気的に接続されており、制御部に対してブラッグ波長の検知結果を出力可能となっている。
【００３０】
以上のように構成される車両用衝突センサ２１において、車両３０が衝突を起こして各被測定部Ｗの少なくとも一箇所がひずむと、ひずんだ箇所に対応するＦＢＧ３におけるブラッグ波長の変化が検知される。図示しない制御部は、ブラッグ波長が変化したことを示す信号が入力されると、車両３０が衝突したと判定してエアバッグ等を作動させる。尚、車両用衝突センサ２１では、実施の形態１におけるＦＢＧひずみセンサ１と同様に、雰囲気温度に対する温度補償が行われるため、車両３０内の温度変化に起因して誤作動を起こすこともない。
【００３１】
このように、ＦＢＧ３及び温度補償部材１１を複数として車両３０内の複数の被測定部Ｗに配置したので、一本の光ファイバ２を車両３０内に引き回すだけで、温度補償を行いつつ車両３０の衝突を検知することが可能となるため、簡単な構成で車両用衝突センサ２１を構築することができる。また、各センサ部は、実施の形態１と同様に小型化することが可能であるため、車両３０内の狭い場所にも容易に設置することができる。
【００３２】
実施の形態１、２における各センサは、ＦＢＧ３からの反射光Ｌ２の波長の変化量に基づいて被測定部Ｗのひずみ量を測定するように構成されたが、この構成に限定されるものではなく、透過光Ｌ３の波長の変化量に基づいてひずみ量を測定することも可能である。すなわち、透過光Ｌ３は、光ファイバ２に入射される入射光Ｌ１から反射光Ｌ２を除いたものとなるため、透過光Ｌ３からブラッグ波長のシフト量を求めることも可能となっている。したがって、透過光Ｌ３に基づいてひずみ量を測定するように構成した場合においても、実施の形態１、２と同様の効果を得ることができる。尚、被測定部Ｗのひずみ量を透過光Ｌ３に基づいて測定する場合には光ファイバ２の一端側に光源が接続され、他端側に測定器が接続される。
【００３３】
実施の形態１、２における温度補償部材１１は、図１の矢印Ａで示される方向を長手方向とする長方形に形成されているが、温度補償部材１１の形状を限定するものではない。被測定部Ｗのひずみ量をＦＢＧ３に印加可能であればよく、例えば、長手方向を有さない正方形や円形等の形状とすること、あるいはその他の多角形や棒状等の形状とすることも可能である。
【００３４】
実施の形態１における被測定部Ｗは矩形の部材として図１に示されているが、被測定部Ｗの形状を限定するものではなく、また、本発明に係るＦＢＧひずみセンサが被測定部Ｗを含むことに限定するものでもない。本発明は、被測定部に固定可能なＦＢＧひずみセンサに関するものであり、被測定部に固定される前の状態にあるＦＢＧひずみセンサであってもよい。
【００３５】
実施の形態１、２における温度補償部材１１は、ＦＢＧ３が熱膨張することによる反射光Ｌ２の波長のシフト量と、コア４の屈折率が変化することによる反射光Ｌ２の波長のシフト量とを相殺可能となっているが、これらのシフト量の双方を完全に相殺することに限定するものではない。温度補償部材１１の熱膨張係数と光ファイバ２の熱膨張係数との正負が互いに逆となっていれば、温度補償部材１１の熱膨張は、雰囲気温度の変化に起因した反射光Ｌ２の波長のシフトを打ち消す方向に作用する。より好ましい構成としての温度補償部材１１の熱膨張係数は、上述したようにＦＢＧ３の熱膨張の影響及びコア４の屈折率変化の影響の双方を完全に打ち消す、つまり相殺するものとなる。
【００３６】
実施の形態１、２における温度補償部材１１は、その両端部に塗布された一対の接着剤１３によって被測定部Ｗに固定されたが、温度補償部材１１と被測定部Ｗとの固定を接着によって行うこと、及びこれらの固定を温度補償部材の両端部となる二箇所で行うことに限定するものではない。被測定部Ｗに生じるひずみが温度補償部材１１に印加されるように固定できればよく、例えば溶接等の他の固定方法を用いることや、両端部以外の部位を含む二箇所以上で固定することも可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１ ＦＢＧひずみセンサ、２ 光ファイバ、３ ＦＢＧ、１１ 温度補償部材、１１ａ 上部表面（温度補償部材の一方の面）、１１ｂ 下部表面（温度補償部材の他方の面）、１３ 接着剤（取り付け部材）、２１ 車両用衝突センサ、３０ 車両、Ａ （光ファイバ及び温度補償部材の）長手方向、ｄ１ 取り付け部材の間隔、ｄ２ ＦＢＧの長さ、Ｌ１ 入射光、Ｌ２ 反射光、Ｗ 被測定部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被測定物のひずみ量を測定するＦＢＧひずみセンサに係り、特に、測定時の雰囲気温度に応じた温度補償を行うための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ひずみ量を測定するひずみセンサとして、ＦＢＧ（ファイバ・ブラッグ・グレーティング）を用いたＦＢＧひずみセンサが用いられる。ＦＢＧとは、光ファイバのコアの屈折率を軸方向に沿った所定の長さ周期で変化させた回折格子であり、入射光に対して特定の波長（ブラッグ波長）の光のみを反射し、残りの光を透過するという特性を有している。ＦＢＧにひずみが発生すると回折格子の長さ周期が変化し、それに伴ってブラッグ波長も変化するため、ブラッグ波長の変化量に基づいてひずみ量を計測することが可能となる。ここで、ＦＢＧのブラッグ波長は、雰囲気温度によって変化するという特性も有している。したがって、正確なひずみ量を計測するためには、雰囲気温度に応じた温度補償を行うことが必要となる。
【０００３】
例えば特許文献１には、一対のバイメタル部材を用いて温度補償を行うＦＢＧ式変換器（ＦＢＧひずみセンサ）が開示されている。これによれば、被測定物の表面上の二箇所には、バイメタル部材を被測定物に固定するための固定金具が取り付けられている。固定金具は、被測定物側である下端側が二股状となるように形成されており、この二股の間に光ファイバが通されている。一方、固定金具の上端側における側部には、下方側に開口した略Ｕ字状のバイメタル部材の一端が固定されている。バイメタル部材の他端は、二つの固定金具の内側に向かって延びる自由端となっており、一対のバイメタル部材の自由端に光ファイバがそれぞれ固定されている。尚、光ファイバに形成されたＦＢＧは、バイメタル部材の自由端と光ファイバとの二箇所の固定部の間に配置されている。また、バイメタル部材のたわみ方向は、雰囲気温度が上昇すると互いに接近し、雰囲気温度が下降すると互いに離間するように設定されている。すなわち、特許文献１に記載のＦＢＧ式変換器は、被測定物とＦＢＧとの間にバイメタル部材を介在させ、雰囲気温度に応じたバイメタル部材のたわみを利用して回折格子の長さ周期を変化させることにより、雰囲気温度に起因するブラッグ波長の変化を相殺するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８７４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のひずみセンサでは、被測定物と光ファイバとの間に固定金具及びバイメタル部材を介在させることを必要としている。固定金具は、光ファイバを通すための二股を下端側に有し、且つ上端側にバイメタルを固定しているため、高さ方向、すなわち被測定物の表面に対して垂直な方向に突出した形状となっている。また、バイメタルは逆向きのＵ字状となっているため、固定金具の上端部からさらに上方側に突出した状態となっている。すなわち、特許文献１に記載のひずみセンサでは、高さ方向における寸法が必然的に大きくなるため、ひずみセンサを小型化することが困難であるという問題点を有していた。
【０００６】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、雰囲気温度に応じた温度補償を行いつつ、小型化することを実現したＦＢＧひずみセンサ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】
【０００７】
この発明に係るＦＢＧひずみセンサは、被測定部から印加されるひずみ量に応じて、入射光に対する反射光の波長と入射光に対する透過光の波長とを変化させるＦＢＧを有する光ファイバを備え、反射光の波長の変化量または透過光の波長の変化量に基づいて、被測定部のひずみ量を測定するＦＢＧひずみセンサにおいて、一方の面にＦＢＧが固定され、他方の面を被測定部に固定可能な平板状の温度補償部材をさらに備え、温度補償部材は、光ファイバの熱膨張係数に対して正負が逆の値の熱膨張係数を有する材料から形成されることを特徴とするものである。
【０００８】
被測定部と光ファイバとの間に、光ファイバの熱膨張係数に対して正負が逆の値の熱膨張係数を有する温度補償部材を設けたので、ひずみ量の測定時における雰囲気温度に起因して発生するＦＢＧの熱膨張が温度補償部材の熱膨張によって相殺されるため、被測定部から印加されるひずみ量を正確に計測することができる。また、被測定部と光ファイバとの間に介在するのは平板状の温度補償部材のみであるため、被測定部の表面に対して垂直な方向における寸法が大きくなることもない。したがって、ＦＢＧひずみセンサにおいて、雰囲気温度に応じた温度補償を行いつつ、小型化することが可能となる。
【０００９】
温度補償部材の熱膨張係数は、ひずみ量の測定時において光ファイバが熱膨張すること、及びひずみ量の測定時において光ファイバの屈折率が変化することによる反射光の波長の変化量または透過光の波長の変化量を相殺可能であってもよい。雰囲気温度に応じてＦＢＧが熱膨張することの影響に加え、光ファイバの屈折率が雰囲気温度に応じて変化することの影響も相殺されるため、より正確にひずみ量を測定することが可能となる。
【００１０】
被測定部に対して温度補償部材を固定可能な一対の取り付け部材をさらに備え、一対の取り付け部材は、ＦＢＧの長さ以上の間隔をおいて他方の面に配置されており、ＦＢＧは、一方の面において間隔の内側に対応する部位に配置されてもよい。
温度補償部材の熱膨張係数は、負の値であってもよい。
光ファイバ及び温度補償部材は長手方向をそれぞれ有し、温度補償部材の長手方向と光ファイバの長手方向とが互いに沿うように配置されてもよい。
一対の取り付け部材は、温度補償部材の両端部に配置されてもよい。
【００１１】
また、上記ＦＢＧひずみセンサを用いて車両の衝突を検知する車両用衝突センサであって、車両は複数の被測定部を有し、光ファイバは複数の被測定部に設けられる複数のＦＢＧを有し、複数の被測定部の少なくとも１つから対応するＦＢＧに印加されるひずみ量に基づいて、車両の衝突を検知する車両用衝突センサとしてもよい。一本の光ファイバを車両内に引き回せば、温度補償を行いつつ車両の衝突を複数個所で検知することが可能となるため、簡単な構成で車両用衝突センサを構築することができる。また、車両内の狭い部位にセンサを配置することも容易である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、ＦＢＧを用いたひずみセンサにおいて、雰囲気温度に応じた温度補償を行いつつ、小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係るＦＢＧひずみセンサの構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】実施の形態１に係るＦＢＧひずみセンサにおけるＦＢＧの構成を示す概略図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係るＦＢＧセンサを用いた車両用衝突センサの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、この発明の実施の形態について添付図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この発明の実施の形態１に係るＦＢＧひずみセンサ１を概略的に示す。ＦＢＧひずみセンサ１は、光ファイバ２を利用して被測定部Ｗに発生するひずみを測定するセンサであって、光ファイバ２の一端側からは、図示しない光源から発せられる光が入射される。また、光ファイバ２は、光源からの入射光に対してブラッグ波長と呼ばれる特定の波長の光を反射するＦＢＧ（ファイバ・ブラッグ・グレーティング）３を有しており、ＦＢＧ３が被測定部Ｗの上方側に配置されている。
【００１５】
ここで、図２を参照すると、光ファイバ２は石英ガラス等から形成されており、図示しない光源からの入射光Ｌ１が伝播するコア４と、コア４の外周部を覆うクラッド５とから構成されている。ＦＢＧ３は、コア４の屈折率を軸方向に沿った長さ周期Λで変化させた回折格子であり、入射光Ｌ１に対してブラッグ波長の光のみを反射光Ｌ２として反射し、残りの光を透過光Ｌ３として透過させる。
【００１６】
また、ＦＢＧ３における長さ周期Λは、反射光Ｌ２の波長（ブラッグ波長）を規定する要素の１つとなっており、ＦＢＧ３に軸方向のひずみが発生して長さ周期Λが変化すると、それに伴ってブラッグ波長も変化する。すなわち、ひずみの発生前後におけるブラッグ波長の変化量、具体的には、反射光Ｌ２の中心波長のシフト量に基づいて、ＦＢＧ３のひずみ量を測定可能となっている。尚、一例として、ＦＢＧ３は、光ファイバ２のコア４に紫外線等を照射することによって形成される。
【００１７】
図１に戻って、ＦＢＧひずみセンサ１は、光ファイバ２と被測定部Ｗとの間に設けられた平板状の温度補償部材１１を備えており、光ファイバ２は、温度補償部材１１を介して被測定部Ｗに固定される。温度補償部材１１は、図１の矢印Ａで示される方向を長手方向とする長方形に形成されており、その一方の面である上部表面１１ａに光ファイバ２が固定されるとともに、他方の面である下部表面１１ｂ側を被測定部Ｗに固定可能となっている。また、温度補償部材１１は、その長手方向（矢印Ａ参照）と光ファイバ２の長手方向とが互いに沿うように配置されており、温度補償部材１１の上部表面１１ａのほぼ中央にＦＢＧ３が位置している。
【００１８】
光ファイバ２と温度補償部材１１の上部表面１１ａとは、これらが当接する全面で接着剤１２によって固定されている。したがって、矢印Ａで示す長手方向におけるＦＢＧ３の伸縮が、温度補償部材１１によって拘束された状態となっている。一方、温度補償部材１１の下部表面１１ｂは、被測定部Ｗの上部表面Ｗａに対し、長手方向に沿った両端部の二箇所で接着剤１３によって固定されている。したがって、矢印Ａで示す方向において被測定部Ｗにひずみが発生すると、そのひずみが二箇所の接着剤１３を介して温度補償部材１１に印加されるようになっている。また、温度補償部材１１には光ファイバ２が全面的に接着され、光ファイバ２の伸縮が温度補償部材１１によって拘束されているため、被測定部Ｗから温度補償部材１１に印加されたひずみが、そのままＦＢＧ３に印加されるようになっている。
【００１９】
尚、温度補償部材１１の下部表面１１ｂに設けられた接着剤１３は、それらの間隔ｄ１がＦＢＧ３の長さｄ２以上となるように配置されており、ＦＢＧ３は、上部表面１１ａにおいて接着剤１３同士の間隔ｄ１の内側に対応する部位に配置されている。また、これらの接着剤１３は、被測定部Ｗに対して温度補償部材１１を固定可能とするものであり、ＦＢＧひずみセンサ１における一対の取り付け部材を構成している。
【００２０】
温度補償部材１１は、負の熱膨張係数を有するガラスを材料として形成されており、ＦＢＧひずみセンサ１の周囲温度、いわゆる雰囲気温度が上昇すると収縮し、逆に雰囲気温度が低下すると膨張するという特性を有している。一方、温度補償部材１１に固定された光ファイバ２は正の熱膨張係数を有しており、雰囲気温度の上昇に伴って膨張し、逆に雰囲気温度が低下すると収縮するという特性を有している。尚、この実施の形態１に係るＦＢＧひずみセンサ１では、上述したように光ファイバ２が正の値となる熱膨張係数を有し、温度補償部材１１が負の値となる熱膨張係数を有するものとして説明するが、これらの熱膨張係数は、その値の正負が互いに逆となればよいものとなっている。すなわち、光ファイバ２が負の値となる熱膨張係数を有している場合においては、温度補償部材１１は正の値となる熱膨張係数を有する材料から形成される。
【００２１】
ここで、図２を用いて上述したように、ＦＢＧ３による反射光Ｌ２の波長であるブラッグ波長は、ＦＢＧ３の長さ周期Λによって規定されている。また、ブラッグ波長を規定するもう１つの要素として、光ファイバ２のコア４の屈折率が含まれており、コア４の屈折率も雰囲気温度に応じて変化する。すなわち、ＦＢＧ３に対して機械的にひずみが印加された場合、反射光Ｌ２の波長を規定する要素には、機械的ひずみによる長さ周期Λの変化量の他に、ＦＢＧ３が雰囲気温度に応じて熱膨張したことによる長さ周期Λの変化量と、雰囲気温度に応じたコア４の屈折率の変化量とが含まれることになる。
【００２２】
図１に戻って、温度補償部材１１の熱膨張係数は、ＦＢＧ３が熱膨張することによる反射光Ｌ２の波長の変化量と、コア４の屈折率が変化することによる反射光Ｌ２の波長の変化量とが、温度補償部材１１が熱膨張することによる反射光Ｌ２の波長の変化量によって相殺可能となるように設定されている。すなわち、被測定部Ｗのひずみ量測定時において雰囲気温度が上昇した場合を例としてより具体的に説明すると、雰囲気温度の上昇に応じてＦＢＧ３が伸張（矢印Ｂ１、Ｂ２参照）することによる反射光Ｌ２の波長のシフト量と、雰囲気温度の上昇に応じてコア４の屈折率が変化することによる反射光Ｌ２の波長のシフト量とは、雰囲気温度に応じて温度補償部材１１が収縮（矢印Ｃ１、Ｃ２参照）することによる反射光Ｌ２のシフト量によって相殺可能となっている。したがって、被測定部Ｗに、光ファイバ２の軸方向に沿ったひずみ（矢印Ｄ１、Ｄ２参照）が発生している場合、ＦＢＧ３の伸張とコア４の屈折率の変化とが温度補償部材１１の収縮によって相殺されているため、ＦＢＧ３には被測定部Ｗのひずみ量のみが印加される状態となっている。尚、温度補償部材１１において所望される熱膨張係数は、例えば材料であるガラスの成分の調合等といった製造条件を調整することによって得ることが可能である。
【００２３】
次に、この発明の実施の形態１に係るＦＢＧひずみセンサ１を用いて、被測定部Ｗに発生したひずみを測定する場合の動作について説明する。
図１に示すように、まず、温度補償部材１１の下部表面１１ｂにおける両端に塗布された接着剤１３により、ＦＢＧひずみセンサ１が被測定部Ｗの上部表面Ｗａに固定される。次いで、光ファイバ２の一端側には、図示しない光源が接続される。また、光ファイバ２の一端側には、光源の他に、ＦＢＧ３からの反射光Ｌ２（図２参照）が入力される図示しない測定器が接続される。この測定器は、被測定部Ｗでのひずみの発生前後における反射光Ｌ２の変化量、すなわち中心波長のシフト量に基づいて、被測定部Ｗのひずみ量を算出するものである。
【００２４】
被測定部ＷにＦＢＧひずみセンサ１が固定されると、図示しない光源から光ファイバ２に入射光Ｌ１が入射される。入射光Ｌ１に対し、ＦＢＧ３はブラッグ波長の光を反射光Ｌ２として反射し、残りの光を透過光Ｌ３として透過する（図２参照）。このような状態で、図１の矢印Ｄ１、Ｄ２で示されるように被測定部Ｗに軸方向Ａに沿ったひずみが発生すると、そのひずみが二箇所の接着剤１３、温度補償部材１１、接着剤１２を順次介してＦＢＧ３に印加される。被測定部ＷのひずみがＦＢＧ３に印加されてＦＢＧ３が伸張すると、ＦＢＧ３の長さ周期Λ（図２参照）も伸張するため、反射光Ｌ２の波長（ブラッグ波長）も変化する。
【００２５】
ここで、光ファイバ２は正の熱膨張係数を有しているため、矢印Ｂ１、Ｂ２で示されるように、ひずみの測定時における雰囲気温度に応じて伸張した状態となっている。また、光ファイバ２のコア４（図２参照）の屈折率も、雰囲気温度に応じて変化した状態となっている。一方、温度補償部材１１は、負の熱膨張係数を有しているため、矢印Ｃ１、Ｃ２で示されるように、雰囲気温度に応じて収縮した状態となっており、その収縮量は、雰囲気温度に起因してＦＢＧ３が伸張したことによる反射光Ｌ２の波長のシフト量と、コア４の屈折率が変化したことによる反射光Ｌ２の波長のシフト量とを相殺するように、反射光Ｌ２の波長をシフトさせるものとなっている。したがって、ＦＢＧ３は、雰囲気温度に対する温度補償が行われた状態、すなわち被測定部ＷのひずみのみがＦＢＧ３に印加された状態となっており、被測定部Ｗのひずみ量が正確に測定される。
【００２６】
このように、被測定部Ｗと光ファイバ２との間に、光ファイバの熱膨張係数に対して正負が逆の値の熱膨張係数を有する温度補償部材１１を設けたので、被測定部Ｗのひずみ量の測定時における雰囲気温度に起因して発生するＦＢＧ３の熱膨張が温度補償部材１１の熱膨張によって相殺され、被測定部Ｗから印加されるひずみ量を正確に計測することができる。また、被測定部Ｗと光ファイバ２との間に介在するのは平板状の温度補償部材１１のみであるため、被測定部Ｗの表面Ｗａに対して垂直な方向における寸法が大きくなることもない。したがって、ＦＢＧひずみセンサ１において、雰囲気温度に応じた温度補償を行いつつ、小型化することが可能となる。
【００２７】
また、温度補償部材１１の熱膨張係数を、ひずみ量測定時における雰囲気温度に応じて光ファイバ２が熱膨張することによる反射光Ｌ２の波長の変化量、及びひずみ量の測定時における雰囲気温度に応じて光ファイバ２の屈折率が変化することによる反射光Ｌ２の波長の変化量を相殺可能となるように設定したので、被測定部Ｗのひずみ量がより正確に測定される。
【００２８】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係るＦＢＧひずみセンサについて説明する。この実施の形態２に係るＦＢＧひずみセンサは、車両の衝突を検知する車両用衝突センサとして適用されたものである。尚、以下に説明する実施の形態において、図１、２に示される符号と同一の符号は同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
図３に示すように、車両用衝突センサ２１は、例えばエアバッグ等の機器を作動させるために車両３０の衝突を検知するものであって、車両３０は、例えばボディー３１の前部、中間部及び後部における両側等、複数の箇所に被測定部Ｗを有している。
【００２９】
また、ボディー３１の内部には、各被測定部Ｗを通るように一本の光ファイバ２が引き回されており、光ファイバ２は、各被測定部Ｗに対応する複数の箇所に、実施の形態１と同様のＦＢＧ３を有している。各ＦＢＧ３は、被測定部Ｗに張り付けられた温度補償部材１１に固定されており、ＦＢＧ３と温度補償部材１１とがセンサ部２２を形成している。各センサ部２２は、図１に示されるＦＢＧひずみセンサ１と同様の構成を有するものである。すなわち、車両用衝突センサ２１は、実施の形態１におけるＦＢＧひずみセンサ１をボディー３１の各被測定部Ｗにそれぞれ設置し、それらを一本の光ファイバ２を介して接続したものである。尚、光ファイバ２の一端には、図示しない光源と、ブラッグ波長の変化を検知する図示しない検知部とが接続されている。また、検知部は、車両３０の図示しない制御部に電気的に接続されており、制御部に対してブラッグ波長の検知結果を出力可能となっている。
【００３０】
以上のように構成される車両用衝突センサ２１において、車両３０が衝突を起こして各被測定部Ｗの少なくとも一箇所がひずむと、ひずんだ箇所に対応するＦＢＧ３におけるブラッグ波長の変化が検知される。図示しない制御部は、ブラッグ波長が変化したことを示す信号が入力されると、車両３０が衝突したと判定してエアバッグ等を作動させる。尚、車両用衝突センサ２１では、実施の形態１におけるＦＢＧひずみセンサ１と同様に、雰囲気温度に対する温度補償が行われるため、車両３０内の温度変化に起因して誤作動を起こすこともない。
【００３１】
このように、ＦＢＧ３及び温度補償部材１１を複数として車両３０内の複数の被測定部Ｗに配置したので、一本の光ファイバ２を車両３０内に引き回すだけで、温度補償を行いつつ車両３０の衝突を検知することが可能となるため、簡単な構成で車両用衝突センサ２１を構築することができる。また、各センサ部は、実施の形態１と同様に小型化することが可能であるため、車両３０内の狭い場所にも容易に設置することができる。
【００３２】
実施の形態１、２における各センサは、ＦＢＧ３からの反射光Ｌ２の波長の変化量に基づいて被測定部Ｗのひずみ量を測定するように構成されたが、この構成に限定されるものではなく、透過光Ｌ３の波長の変化量に基づいてひずみ量を測定することも可能である。すなわち、透過光Ｌ３は、光ファイバ２に入射される入射光Ｌ１から反射光Ｌ２を除いたものとなるため、透過光Ｌ３からブラッグ波長のシフト量を求めることも可能となっている。したがって、透過光Ｌ３に基づいてひずみ量を測定するように構成した場合においても、実施の形態１、２と同様の効果を得ることができる。尚、被測定部Ｗのひずみ量を透過光Ｌ３に基づいて測定する場合には光ファイバ２の一端側に光源が接続され、他端側に測定器が接続される。
【００３３】
実施の形態１、２における温度補償部材１１は、図１の矢印Ａで示される方向を長手方向とする長方形に形成されているが、温度補償部材１１の形状を限定するものではない。被測定部Ｗのひずみ量をＦＢＧ３に印加可能であればよく、例えば、長手方向を有さない正方形や円形等の形状とすること、あるいはその他の多角形や棒状等の形状とすることも可能である。
【００３４】
実施の形態１における被測定部Ｗは矩形の部材として図１に示されているが、被測定部Ｗの形状を限定するものではなく、また、本発明に係るＦＢＧひずみセンサが被測定部Ｗを含むことに限定するものでもない。本発明は、被測定部に固定可能なＦＢＧひずみセンサに関するものであり、被測定部に固定される前の状態にあるＦＢＧひずみセンサであってもよい。
【００３５】
実施の形態１、２における温度補償部材１１は、ＦＢＧ３が熱膨張することによる反射光Ｌ２の波長のシフト量と、コア４の屈折率が変化することによる反射光Ｌ２の波長のシフト量とを相殺可能となっているが、これらのシフト量の双方を完全に相殺することに限定するものではない。温度補償部材１１の熱膨張係数と光ファイバ２の熱膨張係数との正負が互いに逆となっていれば、温度補償部材１１の熱膨張は、雰囲気温度の変化に起因した反射光Ｌ２の波長のシフトを打ち消す方向に作用する。より好ましい構成としての温度補償部材１１の熱膨張係数は、上述したようにＦＢＧ３の熱膨張の影響及びコア４の屈折率変化の影響の双方を完全に打ち消す、つまり相殺するものとなる。
【００３６】
実施の形態１、２における温度補償部材１１は、その両端部に塗布された一対の接着剤１３によって被測定部Ｗに固定されたが、温度補償部材１１と被測定部Ｗとの固定を接着によって行うこと、及びこれらの固定を温度補償部材の両端部となる二箇所で行うことに限定するものではない。被測定部Ｗに生じるひずみが温度補償部材１１に印加されるように固定できればよく、例えば溶接等の他の固定方法を用いることや、両端部以外の部位を含む二箇所以上で固定することも可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１ ＦＢＧひずみセンサ、２ 光ファイバ、３ ＦＢＧ、１１ 温度補償部材、１１ａ 上部表面（温度補償部材の一方の面）、１１ｂ 下部表面（温度補償部材の他方の面）、１３ 接着剤（取り付け部材）、２１ 車両用衝突センサ、３０ 車両、Ａ （光ファイバ及び温度補償部材の）長手方向、ｄ１ 取り付け部材の間隔、ｄ２ ＦＢＧの長さ、Ｌ１ 入射光、Ｌ２ 反射光、Ｗ 被測定部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定部から印加されるひずみ量に応じて、入射光に対する反射光の波長と前記入射光に対する透過光の波長とを変化させるＦＢＧを有する光ファイバを備え、
前記反射光の波長の変化量または前記透過光の波長の変化量に基づいて、前記被測定部の前記ひずみ量を測定するＦＢＧひずみセンサにおいて、
一方の面に前記ＦＢＧが固定され、他方の面を前記被測定部に固定可能な平板状の温度補償部材をさらに備え、
前記温度補償部材は、前記光ファイバの熱膨張係数に対して正負が逆の値の熱膨張係数を有する材料から形成されることを特徴とするＦＢＧひずみセンサ。
【請求項２】
前記温度補償部材の熱膨張係数は、
前記ひずみ量の測定時において前記光ファイバが熱膨張すること、及び
前記ひずみ量の測定時において前記光ファイバの屈折率が変化すること
による前記反射光の波長の変化量または前記透過光の波長の変化量を相殺可能である請求項１に記載のＦＢＧひずみセンサ。
【請求項３】
前記被測定部に対して前記温度補償部材を固定可能な一対の取り付け部材をさらに備え、
前記一対の取り付け部材は、前記ＦＢＧの長さ以上の間隔をおいて前記他方の面に配置されており、
前記ＦＢＧは、前記一方の面において前記間隔の内側に対応する部位に配置される請求項１または２に記載のＦＢＧひずみセンサ。
【請求項４】
前記温度補償部材の熱膨張係数は、負の値である請求項１〜３のいずれか一項に記載のＦＢＧひずみセンサ。
【請求項５】
前記光ファイバ及び前記温度補償部材は長手方向をそれぞれ有し、
前記温度補償部材の長手方向と前記光ファイバの長手方向とが互いに沿うように配置される請求項１〜４のいずれか一項に記載のＦＢＧひずみセンサ。
【請求項６】
前記一対の取り付け部材は、前記温度補償部材の両端部に配置される請求項１〜５のいずれか一項に記載のＦＢＧひずみセンサ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のＦＢＧひずみセンサを用いて車両の衝突を検知する車両用衝突センサであって、
前記車両は複数の被測定部を有し、
前記光ファイバは前記複数の被測定部に設けられる複数のＦＢＧを有し、
前記複数の被測定部の少なくとも１つから対応する前記ＦＢＧに印加されるひずみ量に基づいて、前記車両の衝突を検知する車両用衝突センサ。
【請求項１】
被測定部から印加されるひずみ量に応じて、入射光に対する反射光の波長と前記入射光に対する透過光の波長とを変化させるＦＢＧを有する光ファイバを備え、
前記反射光の波長の変化量または前記透過光の波長の変化量に基づいて、前記被測定部の前記ひずみ量を測定するＦＢＧひずみセンサにおいて、
一方の面に前記ＦＢＧが固定され、他方の面を前記被測定部に固定可能な平板状の温度補償部材をさらに備え、
前記温度補償部材は、前記光ファイバの熱膨張係数に対して正負が逆の値の熱膨張係数を有する材料から形成されることを特徴とするＦＢＧひずみセンサ。
【請求項２】
前記温度補償部材の熱膨張係数は、
前記ひずみ量の測定時において前記光ファイバが熱膨張すること、及び
前記ひずみ量の測定時において前記光ファイバの屈折率が変化すること
による前記反射光の波長の変化量または前記透過光の波長の変化量を相殺可能である請求項１に記載のＦＢＧひずみセンサ。
【請求項３】
前記被測定部に対して前記温度補償部材を固定可能な一対の取り付け部材をさらに備え、
前記一対の取り付け部材は、前記ＦＢＧの長さ以上の間隔をおいて前記他方の面に配置されており、
前記ＦＢＧは、前記一方の面において前記間隔の内側に対応する部位に配置される請求項１または２に記載のＦＢＧひずみセンサ。
【請求項４】
前記温度補償部材の熱膨張係数は、負の値である請求項１〜３のいずれか一項に記載のＦＢＧひずみセンサ。
【請求項５】
前記光ファイバ及び前記温度補償部材は長手方向をそれぞれ有し、
前記温度補償部材の長手方向と前記光ファイバの長手方向とが互いに沿うように配置される請求項１〜４のいずれか一項に記載のＦＢＧひずみセンサ。
【請求項６】
前記一対の取り付け部材は、前記温度補償部材の両端部に配置される請求項１〜５のいずれか一項に記載のＦＢＧひずみセンサ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のＦＢＧひずみセンサを用いて車両の衝突を検知する車両用衝突センサであって、
前記車両は複数の被測定部を有し、
前記光ファイバは前記複数の被測定部に設けられる複数のＦＢＧを有し、
前記複数の被測定部の少なくとも１つから対応する前記ＦＢＧに印加されるひずみ量に基づいて、前記車両の衝突を検知する車両用衝突センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２０２６８４（Ｐ２０１２−２０２６８４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６４２６３（Ｐ２０１１−６４２６３）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【出願人】（３０４０２８３４６）国立大学法人 香川大学 (285)
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【出願人】（３０４０２８３４６）国立大学法人 香川大学 (285)
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]