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光ファイバセンサ概論(6)

基礎編<その1>(10)

基礎編<その2>(10)

基礎編<その3>(10)

基礎編<その4>(3)

設計編<その1>(10)

設計編<その2>(3)

施工保守編<その1>(10)

施工保守編<その2>(10)

施工保守編<その3>(3)

コラム(11)

事務局

00_目次

00_目次

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事務局

2018.7.10 施工保守編 最新公開 適用環境に応じてどのような光ケーブルを使ったら良いですか光ファイバセンサ概論1.光ファイバのセンサ利用2.光ファイバセンサシステムの構成 その13.光ファイバセンサシステムの構成 その24.光フ...

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23_適用環境に応じてどのような光ケーブルを使ったら良いですか

23_適用環境に応じてどのような光ケーブルを使ったら良いですか

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事務局

 光ファイバは光ファイバセンサ部と光伝送路に使用しています。光伝送部に使用している光ケーブルは適用環境に応じて種々のものが市販されています。選択する場合は、適用する場所、雰囲気や延線方法とコストを考慮する必要があります。場所分...

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22_光ファイバセンサにはどのような取付け方法がありますか

22_光ファイバセンサにはどのような取付け方法がありますか

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事務局

 計測対象の気体、固体および液体の変状に連動するように光センサを取り付ける必要があります。気体および液体という流体には固定ではなく曝すことになります。しかしこの場合でも、センサを支えるために、計測対象外の支持用の固体に、光センサ...

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21_岩盤、水中、盛土などではどのように取付けますか

21_岩盤、水中、盛土などではどのように取付けますか

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事務局

1.岩盤 岩盤は歪の計測に必要とされる分解能が数µε~数十µεと小さいので、センサの精度を高めるために、温度補正や岩盤と一体化して連動する固定方法に留意する必要があります。岩盤に掘削されているボアホールのケーシングに取り付ける工...

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20_地中および地面ではどのように取付けますか

20_地中および地面ではどのように取付けますか

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事務局

地盤の計測としては、地すべり、斜面崩壊、地山の変状計測などが対象となります。                図1 地盤計測モデル図              図2-1 傾斜計              図2-2 多段式孔内傾斜計...

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19_鋼構造物ではどのように取付けますか

19_鋼構造物ではどのように取付けますか

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事務局

 鉄骨橋梁、石油プラント、鉄塔などの鋼構造物を光ファイバセンサで計測することが出来ます。良く知られたところでは、光ファイバの曲げ損失を利用したセンサでパリのエッフェル塔の歪計測があります。わが国でも橋梁などでFBGセンサによる計...

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18_コンクリート構造物ではどのように取付けますか

18_コンクリート構造物ではどのように取付けますか

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事務局

 コンクリート構造物としては、トンネル、よう壁、ダムやビル建築などがあります。これらを対象として、歪、伸縮、温度、傾斜などの計測やモニタリングに用いることが出来ます。図1は、トンネルの変状計測にFBG方式を用いた例で、図2はその...

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17_光ファイバセンサはどのような場所で使えますか

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事務局

 電気式センサが使える場所では基本的には全く問題なく適用可能です。光ファイバセンサは様々な環境で利用できることは前述(6-1-2)していますが、実験も含め水中、地中、高温・低温、腐食環境、強電磁界環境、電源が取れない場所、放射線...

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16_光ファイバセンサの設置の対象物にはどのようなものがありますか

16_光ファイバセンサの設置の対象物にはどのようなものがありますか

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事務局

光ファイバセンサの特徴を利用して、以下のような対象物に設置し様々な計測やモニタリングが可能です。   • 土木分野   • ダム、トンネル、橋梁、土構造物(斜面、盛土)...

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15_BOF/PNCR方式での設計・施工の留意事項は何ですか

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事務局

 OF (Band-pass filter On Fiber-end) センサは光ファイバの先端に誘電体多層膜で作製する光学的バンドパスフィルタの中心波長変化を利用するセンサで、PNCR方式の1つであるDWPR (Dual Wa...

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14_FBG方式での設計・施工の留意事項は何ですか

14_FBG方式での設計・施工の留意事項は何ですか

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事務局

 FBG方式の主な特長は以下のとおりです。• 測定時間が短い。特に最近の測定器には応答性が500 Hz以上のものもあり振動などの動的計測も出来るようになっている。• 水位計、傾斜計など目的に応じた多種類の計測...

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13_BOTDR方式での設計・施工の留意事項は何ですか

13_BOTDR方式での設計・施工の留意事項は何ですか

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事務局

 BOTDR方式の特長は、光ファイバセンサの全長に亘って歪の発生が把握出来ることです。使用される光ファイバセンサは、一般に通信用に使用されるシングルモードタイプのものであり入手が容易です。この方式で計測する場合気を付けなければな...

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12_ROTDR方式での設計・施工の留意事項は何ですか

12_ROTDR方式での設計・施工の留意事項は何ですか

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事務局

 石油・化学プラントでのLNGタンクやパイプラインの漏れ、鉄鋼プラントでの高温炉体温度監視、電力線温度監視、ヤードやベルトコンベア・トンネル内の火災検知など、光ファイバの防爆性を生かした広範囲の温度分布測定を可能とします。また、...

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11_OTDR方式での設計・施工の留意事項は何ですか

11_OTDR方式での設計・施工の留意事項は何ですか

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事務局

 OTDR方式は、光ファイバがどこかで断線したり、急な曲げにより大きな光の損失が発生したりしたことを検知するもので、簡便な計測システムが構築できます。          図1 OTDRの計測イメージ 最近のOTDRはダイナミック...

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10_環境特性を総合的に検討することについて

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事務局

 環境特性を、化学的反応性、力学的反応性、物理的反応性、生物による害と自己変質性を視点として述べました。これらの現象は複合的かつお互いに加速させる現象として発現する場合が多いのです。最終的にはその環境に曝してみないと耐久性の精度...

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09_生物による害や自己変質性について考慮すべき事項

09_生物による害や自己変質性について考慮すべき事項

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事務局

 生物による害は、咬む行為、巣作り行為や唾液排出などにより発生します。害を起こす生物としては、陸上では鳥虫、鼠やリスなど、海中では貝やサメなどがいます。具体的には、カラスが光ファイバケーブルを噛み切って巣の材料として使用したり、...

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08_物理的反応性について考慮すべき事項

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事務局

 力学的反応以外の物理的反応性について説明します。物理的反応性は「温度」、「電気的反応性」および「放射線」に分類します。1.温度について 温度は化学的反応性、力学的反応性、自己変質性を加速させる要因となる場合があります。温度が上...

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07_力学的反応性について考慮すべき事項

07_力学的反応性について考慮すべき事項

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事務局

 力学的反応については「伸縮荷重」、「摩擦」、「圧力」そして「振動」に分類します。 力学的反応は物理的反応の1つです。光ファイバセンサシステムは光ファイバという線状体を使用しますので、布設作業があり、線状体として環境に曝されます...

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06_化学的反応性について考慮すべき事項

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事務局

 化学的反応としては、「腐食性」、「溶解性」、「酸化性」と「合成性」に分類します。腐食性とは、錆発生現象があることを意味します。溶解性とは溶ける現象が生じる場合です。酸化性とは空気中の酸素と反応する現象を意味します。合成性とは別...

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05_どのような環境を考慮して施工したら良いですか

05_どのような環境を考慮して施工したら良いですか

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事務局

 適用場所を検討する場合は、計測目的を考慮して、その場所の環境特性と使用する部材、センサの使用される環境に合わせて、センサに耐久性を持たせた設計とする必要があります。環境特性を検討する場合は、環境という言葉を、部材、センサに影響...

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04_光ファイバセンサシステム特有の理解すべき概念

04_光ファイバセンサシステム特有の理解すべき概念

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事務局

 光ファイバセンサシステムには、分布型、多点型やポイント型計測技術があります。            図1 光ファイバセンサシス...

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03_施工にはどのような機器が必要か

03_施工にはどのような機器が必要か

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事務局

  光ファイバセンサシステムは、大きく分けると、センサ部、センサ部と計測器の間を通信する光伝送部、計測器本体とそれを制御し得られたデータを計測値に変換演算したりするパソコンなどの情報処理装置、計測対象の状況を画面や警告音で表示...

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02_光ファイバセンサシステムの施工で注意する点<2>

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事務局

  最初に光ファイバセンサシステムの目的を明確に把握することが重要です。計測対象の物理・化学的変化をどのレベルの精度、応答性で検出し、情報としてどのような出力内容が必要とされるのかを確認し、より的確な施工をする必要があります。...

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01_光ファイバセンサシステムの施工で注意する点<1>

01_光ファイバセンサシステムの施工で注意する点<1>

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事務局

 工業技術としてはシステムが実際に設置され、計測目的を実現して初めて実用化されたといえます。施工・保守は工業技術の実用化を目指すためには充分に検討すべき項目です。計測目的を達成するためには、それに合わせた施工・保守技術が不可欠です。逆に...

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13_データ解析の設計はどのように行うか

13_データ解析の設計はどのように行うか

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事務局

センサの種類ごとに光信号が持つ情報が異なります。一般的に分布型のセンサの場合は測定装置内で演算され、OTDRは伝送損失レベル(dB)、BOTDRは歪値、そしてROTDRは温度値として出力されますので、計測器で受光した光(生の計測データ)...

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12_システム設計はどのように行うか

12_システム設計はどのように行うか

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事務局

システム設計とは、計測に要求される仕様を満足させるように、装置の構成、種類および台数について検討する作業です。まずは要求される仕様を整理し、計測システムに必要な装置の選択を行います。一般的に使用される装置類を下の表に示します。表1 一般...

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11_線路設計とはどのようなものですか

11_線路設計とはどのようなものですか

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事務局

線路設計とは、センサの配置方式に応じて、線路をどのように分岐させるかを設計します。一般的には光切替装置や光カプラを使用して分岐します。使用する装置の特性によって、装置から一番遠いセンサまでの光伝送損失が制限されます。この考え方はダイナミ...

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10_センサの配置設計とはどのようなものか

10_センサの配置設計とはどのようなものか

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事務局

センサの配置方式には①スター型②バス型③リング型(ループ型を含む)④ツリー型などがあり、それぞれの特徴は以下のとおりです。1.スター型装置を中心に光ファイバを放射状に設置して計測する方式で、断線が発生しても断線が発生した系統のみが計測不...

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09_光ファイバセンサシステムの設計方法

09_光ファイバセンサシステムの設計方法

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事務局

光ファイバセンサシステムの設計には次の3つのステップがあります。1)センサの配置設計2)線路設計3)システムの設計この章では、センサシステムの設計の基礎を紹介します。図1 光ファイバセンサシステム構築のフロー ...

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08_干渉計の精度、分解能および適用用途の目安

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事務局

干渉計の精度、分解能などの性能については、干渉方式、検出方式により大きく異なるため、説明を割愛いたします。干渉計の特徴として、光の強度で干渉の状態を検出できるということがあげられます。これは、波長を検出する方法とくらべ、より容易に高速で...

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07_BOF/PNCR方式での、精度、分解能の比較および適用用途の目安

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事務局

BOF/PNCR方式の性能は、測定レンジ、測定精度、測定チャンネル数、最大測定距離、センサ設置間隔で表わされます。1. 測定レンジBOF/PNCR方式ではDWPR(4-1-23参照)を用いて、V字型の反射特性を持つ光学フィルタの中心波長...

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06_ファラデー近接センサの精度、分解能および適用用途の目安

06_ファラデー近接センサの精度、分解能および適用用途の目安

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事務局

ファラデー近接センサの精度を考えるとき、実用上は検出器と組み合わせて仕様化する必要があります。ここではセンサの性能以上の安定性、再現性を保有する検出器と組み合わせた時の精度と適用用途に関して説明します。このセンサの精度は、利用目的が近接...

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05_FBGの精度、分解能および適用用途の目安

05_FBGの精度、分解能および適用用途の目安

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事務局

FBGスペクトラムから得られる情報としては、ブラッグ波長、反射強度、スペクトラム形状があります。この中で、最もよく利用されるのが、ブラッグ波長です。市販のFBG計測器は、このブラッグ波長を高精度に測定することを目的として設計されています...

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04_BOTDR方式での精度・分解能の比較および適用用途の目安

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事務局

1.BOTDR方式の長所長距離測定が可能(最近の商品では最大測定距離レンジ80 km)最小空間分解能1 mで分布測定ができる読み取り距離分解能5 cm(最近の製品では10万ポイントまでデータの取得が可能)周波数シフトを測定しているので光...

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03_OTDR方式での精度・分解能および適用用途の目安は

03_OTDR方式での精度・分解能および適用用途の目安は

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事務局

ROTDR方式の性能の評価には3つのカテゴリがあります。1)計測距離2)距離分解能3)計測時間と温度分解能以下、この3つの用語について説明します。1.計測距離計測距離に関しては短いものは最大2 kmで、最長のものは現段階では30 kmで...

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02_光ファイバセンサの精度、分解能および適用用途の目安

02_光ファイバセンサの精度、分解能および適用用途の目安

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事務局

OTDRは、元来、光ファイバの製造あるいは布設工事の際に用いる計測器で、光ファイバの特性評価を詳細にかつ正確に計測する能力を有します。しかし、OTDRをセンサ用途で使用する場合は、それらの中で必要な機能のみを理解すればよいでしょう。ここ...

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01_どのように光ファイバセンサを選択したら良いか

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事務局

光ファイバセンサの大まかな種別、計測可能な物理量、用途/応用例を表1に示します。光ファイバセンサには、分布計測とポイント計測(多点型、単点型)の大きく2つがあります。長手の方向に分布した温度や歪を計測したい場合には分布型を利用します。た...

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C11_光ファイバセンサの用語に良く用いられる人名

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事務局

【フレネル】wikiにリンク ↑ フレネル反射は、オーギュスタン・ジャン・フレネル(Augustin Jean Fresnel、1788年5月10日 - 1827年7月14日)の名前に由来しています。オーギュスタン・ジャン・フレネルは、...

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29_透過/遮断型センサはどのように計測を行うか

29_透過/遮断型センサはどのように計測を行うか

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事務局

透過/遮断型光ファイバセンサとは、センサとしては最も単純な方式です。たとえば、光ファイバが断線したことを検知する断線検知センサです。図1に示すように、光ファイバが断線すると、受光器で光を受光できなくなりますので、断線センサとして動作しま...

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28_偏光型センサはどのように計測を行うか

28_偏光型センサはどのように計測を行うか

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事務局

光は電磁波という波です。波には音波のように空気の粗密で伝搬する縦波もありますが、電磁波は図1に示すような電界と磁界が交互に発生して空間を伝搬する横波です。 図1 電磁波と偏波模式的に電界面の方向を偏波の方向と呼ぶことにします。偏光...

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27_光ファイバジャイロはどのように計測を行いますか

27_光ファイバジャイロはどのように計測を行いますか

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事務局

ジャイロは、慣性空間に対する回転を測るセンサのことです。現在、宇宙開発、航空、航海、石油探索から、ロボット、自動車、TVゲーム にまで、幅広く応用されています。光ファイバジャイロは、サニャック効果(図1)という原理に基づいたセンサです。...

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26_干渉計はどのように計測をおこなうか

26_干渉計はどのように計測をおこなうか

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事務局

干渉計とは、光の波としての性質を利用したものです。2つの波を合成したとき、図1のように、光の波の山と山、谷と谷が一致するように合成されると、それぞれが強めあい、山は高く、谷は低くなる現象が起こります。図1 同位相の波の合成図2 逆位相の...

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25_ファラデー近接センサの計測とは

25_ファラデー近接センサの計測とは

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事務局

このセンサはファラデー効果を利用した磁場を検知する近接センサです。ファラデー効果とは光の偏波面が光路と同一方向の磁場の強さに比例して回転する磁気光学効果です(図1)。図2に示すように、センサは非球面レンズ、複屈折素子(ルチル)、ファ...

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24_BOFセンサはどのように計測をおこなうか

24_BOFセンサはどのように計測をおこなうか

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事務局

BOF (Band-pass filter On Fiber-end) センサは図1のように、光ファイバの先端に誘電体多層膜で作製する光学的バンドパスフィルタの中心波長変化を利用するセンサです。中心波長は多層膜の温度、膜に垂直にかか...

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C10_PN信号とは?

C10_PN信号とは?

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事務局

 デジタル信号は1と0の並びで作られます。たとえば、携帯電話は音声をデジタル信号に変換して送られています。デジタル信号の1と0をビットと呼びます。 PN(Pseudo random Noise:疑似ランダム)信号とは1と0のビットがほと...

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23_PNCRはどのように計測を行いますか

23_PNCRはどのように計測を行いますか

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事務局

PNCR (PN Correlation based Ratiometric Reflectometry)とは擬似ランダム符号相関方式を用いた時間領域の反射計測方式で、物理量によってプッシュプルに変化する1対の反射光量の比を計測するもの...

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22_FBGセンサはどのように計測しますか

22_FBGセンサはどのように計測しますか

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事務局

光ファイバを通してFBGに光を入射し、その反射光を観測します。市販のFBG計測器は、光源、受光器、データ解析回路から構成されています。光源としては、広帯域光源、波長掃引光源、単一波長光源などが使用されます。広帯域光源を使用した場合には、...

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C09_FBGの製造方法

C09_FBGの製造方法

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事務局

 センサとしてよく使用される光ファイバのコアとクラッドの材質は共に石英ガラスですが,コアには屈折率を高めて光を閉じ込めるために微量のゲルマニウムが添加されています。コア材であるゲルマニウム添加石英ガラスは,波長250 nm 近傍の紫外光...

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21_FBGはどのような原理でセンサとして使用できるのですか

21_FBGはどのような原理でセンサとして使用できるのですか

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事務局

ファイバブラッググレーティング(Fiber Bragg Grating : FBG) とは光ファイバのコア部に周期的な屈折率変化が形成された光ファイバ型デバイスです。 屈折率変化はグレーティング(回折格子) として働き、グレー...

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C08_光相関領域法によるブリルアン散乱を利用した分布型光ファイバセンサ

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事務局

 ブリルアン散乱は、光ファイバに入射した光に対して約11 GHzだけ周波数が低下した後方散乱光です。この周波数シフト量は、歪ならびに温度に対して線形に変化するので、このシフト量(ブリルアン周波数シフト:BFS)を測定することで、光ファイ...

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20_BOTDRはどのように計測を行うものですか

20_BOTDRはどのように計測を行うものですか

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事務局

BOTDRは、センサとして使用する光ファイバへの温度変化や応力印加による歪をセンサ光ファイバの長手方向に数十kmにわたり連続データとして取得することが可能です。センサ光ファイバの設置手法によって二次元(面)または三次元(立体)的にデータ...

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19_ROTDRはどのように計測を行うものですか

19_ROTDRはどのように計測を行うものですか

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事務局

光ファイバ中に発生する散乱光の中には、光ファイバの石英分子の格子振動とエネルギの授受を行い、その結果入射光の波長が若干シフトするものがあります。これをラマン散乱光と言い、OTDRの原理とラマン散乱光を組み合わせて測定するものをROTDR...

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18_OTDRの計測の仕方

18_OTDRの計測の仕方

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事務局

伝送路(電気ケーブル)を評価する手法として、古く(1930年代)からパルスを伝送路に送り反射が戻ってくるまでの時間を計測してケーブルを評価するTDR方式を利用していました。その手法を光ファイバの特性評価に応用したものがOTDRです。通常...

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17_分布型計測の後方散乱光の種類

17_分布型計測の後方散乱光の種類

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事務局

光ファイバセンサのうち、光ファイバに沿ってすべての位置で計測ができるものを分布型計測と呼びます。光は光ファイバ中を伝搬しながらあらゆる方向に散乱します。その散乱光のうち伝搬方向と逆方向に散乱するものを後方散乱光と呼び、観測される後方散乱...

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C07_デシベル(dB)、dBm、ダイナミックレンジとは?

C07_デシベル(dB)、dBm、ダイナミックレンジとは?

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事務局

 物理の分野では10倍から100万倍以上の大きな比の値を日常的に使用しています。例えば、最も電気を通しやすい銀と電熱線に使われるにクロムとの比抵抗は約100倍違います。銀と絶縁体のガラスとの比較では10の18乗倍、すなわち10億の10億...

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16_光ファイバセンサシステムは断線しても復旧が容易なわけ

16_光ファイバセンサシステムは断線しても復旧が容易なわけ

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事務局

光ファイバセンサの特長のひとつに、万一、センサと計測器間の伝送用光ファイバケーブルが作業中に誤って切れた場合や、設置後に災害や人、動物によって切られた場合に、システムの復旧が簡単に行えるということが挙げられます。光ファイバセンサまたは伝...

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15_センサに電源が不要という特長

15_センサに電源が不要という特長

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事務局

光ファイバセンサは、センサ内部の素子が光ファイバまたは光学部品と機械部品で構成されており、センサ内には電子部品を使用していませんので、センサ自体に電源は不要です。光を生成する部分(光源)と戻ってきた光を電気信号に変えて、変化量を検出する...

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14_長距離伝送出来る光ファイバの特長

14_長距離伝送出来る光ファイバの特長

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事務局

光ファイバは、光信号を数十kmという遠方まで伝えることができるため、主に長距離・大容量の通信に利用されています。光ファイバセンサは光ファイバに接続して利用しますが、センサから出た光は、光通信と同様に、光ファイバ内を数十km伝搬して遠方ま...

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13_電磁誘導障害に強い特長は何に生かされていますか

13_電磁誘導障害に強い特長は何に生かされていますか

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事務局

光ファイバセンサシステムは基本的にセンサも伝送路も光ファイバを使用します。したがって「電磁ノイズの影響」をほとんど受けません。電力会社の柱上トランスのそばや鉄道線路のそばでは、テレビが映りにくかったり、強力な無線の送信所の近くでは、ラジ...

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12_光ファイバセンサと従来の電気式センサの違い

12_光ファイバセンサと従来の電気式センサの違い

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事務局

電気式センサは、半導体、抵抗、コンデンサといった電気、電子部品/素子を利用して構成されています。これらは電流を流すことで動作します。電流(電子の流れ)は、電気式センサを通過するときに変化し、その変化を電流の信号としてセンサ変換器で検知す...

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11_光ファイバセンサの特長

11_光ファイバセンサの特長

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事務局

光ファイバセンサの最大の特徴は「センサ部が光ファイバ/光部品で構成されていること」で、例えば、光ファイバセンサのひとつであるFBGも光ファイバ自体に微細加工を施したガラスの素子で、光ファイバの端面に積層膜を施したBOFセンサや磁石の近接...

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10_光ファイバの分岐

10_光ファイバの分岐

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事務局

光ファイバセンサは、図1、2に示すように1本(1心)の光ファイバに複数のセンサを多点に接続できるという特長があります。このような多点接続の場合には、光分岐器(光カプラ/スプリッタ)や光サーキュレータという光部品を利用して構成します。&n...

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C06_コヒーレントとは?

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事務局

 光ファイバセンサシステムや光通信でよく耳にする言葉として「コヒーレント(coherent)」という言葉があります。形容詞なので名詞形ではコヒーレンス(coherence)と言いますが、日本では意識せずに同じように使われることが多いよ...

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09_光ファイバセンサシステムに使用する光源の選択

09_光ファイバセンサシステムに使用する光源の選択

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事務局

光ファイバセンサシステムに使用する光源は各種測定方式によって必要とする特性が違います。光源の特性を表す項目としては、線幅(一般的には半値幅)、コヒーレント性、出力、出力安定度、発振波長などの項目があり、実際にそれぞれの測定方式に適した光...

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C05_レーザとは?

C05_レーザとは?

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事務局

 レーザとはコヒーレントな光を発生する光源のことです。光は電磁波の一種ですが、電磁波の発生は19世紀末にグリエルモ・マルコーニが無線通信の実験をして以来改良が重ねられ、コヒーレントな電磁波は20世紀に入ると数十GHzという高周波まで真空...

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08_光ファイバセンサシステムに使用する光源は

08_光ファイバセンサシステムに使用する光源は

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事務局

光ファイバセンサシステムに使用される光源は波長帯域の狭いもの(LD、波長可変LDなど)と広いもの(ASE光源、SLDなど)があります。光ファイバセンサシステムの測定方式により必要とされる光源が決まります。1.LD(Laser Diode...

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07_光ファイバセンサシステムにはどのような光を使いますか

07_光ファイバセンサシステムにはどのような光を使いますか

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事務局

光とは一般的に人間の目で感じられるもの(自然光)を指しますが、現在では人の目では見えない赤外線や紫外線も光と呼ぶようになってきています。また光も電磁波の一種という考え方が広まってきていますので、電磁波(電波)のある周波数領域を光という場...

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06_光ファイバセンサシステムの接続

06_光ファイバセンサシステムの接続

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事務局

光ファイバセンサに光コネクタは使えます。光ファイバセンサには、FBGを利用した光ファイバ水位計や、磁石の近接を光の反射で検知するファラデー近接センサのような特定箇所の状態を計測する「ポイント型光ファイバセンサ」や、光ファイバ自体がセンサ...

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05_光ファイバセンサでの計測

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事務局

光ファイバセンサで計測できる物理量としては、温度、歪、圧力、振動、電流といった基本的な物理量はほとんど計測が可能です。代表的な光ファイバセンサの例を以下に示します。● OTDR:光ファイバの曲げによる損失発生位置や断線位置を検知  (詳...

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04_光ファイバセンサの寿命

ちょっと読む
事務局

光ファイバの寿命は、光ファイバが脆性材料であるため、光ファイバ製造時の微細傷と光ファイバケーブルの製造工程や布設時の張力、曲げならびに布設後の残留応力に依存します。そこで、光ファイバの寿命を確保するために、光ファイバ使用時より高い応力で...

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03_光ファイバの種類は<2>

03_光ファイバの種類は<2>

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事務局

【光ファイバケーブルの構造】光ファイバケーブルの構造には、スロット型やストランド型などの構造のものがあります。スロット型は、テープ心線をスロットと呼ばれる溝の中に積層させて集合させた構造(図5)であり、ストランド型は、光ファイバ心線をテ...

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03_光ファイバの種類は<1>

03_光ファイバの種類は<1>

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光ファイバとは、“光を導く細い繊維”という意味であり、図1のように、光が伝搬する“コア”と呼ばれる部分と、その周辺を覆う同心円状の“クラッド”と呼ばれる部分の2種類の透明な誘電体(ガラスやプラスチックのように導電性のない物質)から構成さ...

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C04_フレネル反射とは?

C04_フレネル反射とは?

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 池などの水面で、斜めから見ると水底が見えないのは、フレネル反射と呼ばれる現象によるものです。フレネル反射とは、異なった屈折率を持つ物質どうしが接触する境界面に光が入射した際に、その光の一部に反射が生じる現象のことです。この反射は屈折率...

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C03_光の散乱

C03_光の散乱

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 光の散乱は、物質に光があたったときに、物質を構成する分子や粒子に光が衝突し、あちこちに反射される現象です。たとえば、大空が青く見えるのは、太陽光線が空気の粒子(分子)に衝突したとき、波長の長い赤い光は透過し、波長が短い青い光は空気を透...

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02_光にはどのような性質がありますか<4>

02_光にはどのような性質がありますか<4>

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干 渉 干渉は2つの波が重なって発生する現象です。光(電磁波)は海の波と同じ横波で、海の波と同様に、図14に示すように2つの波が重ねあうと大きな波になり、波の山と波の谷とが重なると打ち消し合います。逆に山と山が重なると強め合うという特性...

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02_光にはどのような性質がありますか<3>

02_光にはどのような性質がありますか<3>

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散 乱散乱は、図11に示すように、媒質の不均一性や媒質中の粒子の影響により光が微少な反射をする現象です。日常生活で見る代表的な散乱現象としては空が青く見えたり夕焼けが赤く見えたりする例があります。空が青く見えるのは大気中の空気の分子や微...

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02_光にはどのような性質がありますか<2>

02_光にはどのような性質がありますか<2>

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屈折は、屈折率が異なる2つの媒質の境目で発生します。たとえば、水と空気の場合、水の屈折率は約1.3、空気の屈折率は約1.0で、図6に示すように、光の入射角θ1に対して、媒質の境目で光が曲がり、屈折角θ2で空気中へ出射されます。入射角に対...

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02_光にはどのような性質がありますか<1>

02_光にはどのような性質がありますか<1>

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光ファイバセンサは、光が持つ性質をうまく利用することで、温度、歪、圧力、電流などの様々な物理量を計測したり、構造物やライフラインの状態異常を監視したりすることができます。光には、図1に示す5項目の代表的な性質があります。これらの性質を理...

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C02_光のモード

C02_光のモード

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 マルチモード、シングルモードといった用語で用いられる「モード」とは、光が光ファイバ中を伝搬する経路による伝わり方(モード)を指します。  図1のように、光ファイバのコアに入射した光は、コアとクラッドとの境界で反射を繰り返しながら伝搬...

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01_光ファイバの構造と伝送原理と種類は

01_光ファイバの構造と伝送原理と種類は

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光ファイバは、石英ガラスやプラスチックで形成される細い繊維状の物質です。中心部のコアとその周囲を囲むクラッドの二層構造になっています。コアの部分は、クラッドの部分よりも屈折率を高くしています。このため、光は全反射という現象により、コアの...

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05_光ファイバセンサ概論のまとめ

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現在、光ファイバセンサを用いることで、様々な物理量や化学量を計測できるようになりました。今まで述べたように分布計測や準分布計測といった、これまでになかった計測形態をとることもできます。光ファイバセンサを皆さんのシステムの中に組み込んで上...

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04_光ファイバセンサシステムの構築

04_光ファイバセンサシステムの構築

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光ファイバセンサを実際の現場で使用する場合、計測対象に対してはもちろんのこと、図2に示した光ファイバセンサの各構成要素のほかに、出力データの処理方法や設計・施工方法など、計測を担う光ファイバセンサシステムおよびその構築に対して広く体系化...

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C01_波長と周波数について

C01_波長と周波数について

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 波長とは波の1周期の長さで、山と山あるいは谷と谷の間隔です。周波数は1秒間の波の数であり、ヘルツ(Hz)で表します。真空中で光は1秒間に約30万kmの速度で進みます。波長をλ(m)、光速をc(m/s)、周波数をf(Hz)とすると、以下...

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03_光ファイバセンサシステムの構成<2>

03_光ファイバセンサシステムの構成<2>

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つぎに、聞きなれない用語かもしれませんが、光ファイバセンサ以外のセンサでは実現が難しく、たいへん魅力的な特長である、分布計測(distributed sensing)および準分布計測(quasi-distributed sensing)...

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02_光ファイバセンサシステムの構成<1>

02_光ファイバセンサシステムの構成<1>

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光ファイバセンサは基本的に光源、伝送路となる光ファイバ、計測部、そして受光器から構成されます。図2に示した光ファイバセンサの基本構成では、伝送路となる光ファイバに、光ファイバ同士を接合したり、光を分配・結合したりするための部品が含まれて...

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01_光ファイバのセンサ利用

01_光ファイバのセンサ利用

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光学(オプティクス)と電子工学(エレクトロニクス)が融合して生まれた光電子工学(オプトエレクトロニクス)により、レーザ(発光素子)やフォトダイオード(受光素子)に代表されるデバイスが実用化され、それらのデバイスはレーザプリンタや大容量光...

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