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応力センサ、応力センサシステム 新技術説明会

国内特許コード P180015017
整理番号 (S2015-0806-N0,S2015-1988-N41)
掲載日 2018年5月23日
出願番号 特願2017-509919
出願日 平成28年3月25日(2016.3.25)
国際出願番号 JP2016059673
国際公開番号 WO2016158776
国際出願日 平成28年3月25日(2016.3.25)
国際公開日 平成28年10月6日(2016.10.6)
優先権データ
  • 特願2015-065790 (2015.3.27) JP
発明者
  • 古川 怜
出願人
  • 国立大学法人電気通信大学
発明の名称 応力センサ、応力センサシステム 新技術説明会
発明の概要 本応力センサは、発生した応力を光の波長変化に変換する応力センサであって、第1の色素を分散させたコアと、所定の励起光によって励起された前記第1の色素の発光波長を励起波長として発光する第2の色素を分散させたクラッドと、を有し、前記コアの入射端から入射した前記所定の励起光を含む照明光を、発生した応力の大きさに応じた波長の光に変換して前記コアの出射端で得ることを特徴とする。
従来技術、競合技術の概要


応力センサシステムの1つとしての光ファイバ歪みセンシングシステムは、光ファイバケーブルを広い範囲にわたって神経のように敷設することにより、局所的な歪みを捉えることができるため、構造物のヘルスモニタリングに有効とされる。既に一部のトンネルでは、BOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflectmetry)やFBG(Fiber Bragg Grating)などによる光ファイバ歪みセンシングシステムがヘルスモニタリングに使用されている。



このセンシングシステムは、多地点の歪みを示すセンサの情報を1本の線で収集する構成になっているため、受光部に近い箇所で光ファイバが断線してしまうと、それ以降の範囲の情報が全く入らなくなる。また、断線や停電などで送電が途切れてトンネル内の電力が確保できなくなった場合は機能が失われる。



さらに、仮にセンサの情報を、ネットワークを通じて遠方の監視室で挙動を感知した場合であっても、その情報が現場に伝えられるためにはトンネルラジオなどといった通信手段が機能していなければならない。これらの送電及びネットワークが1つでも途切れると、BOTDRやFBGによる監視システムは機能を失う。



また、これらの従来の技術では、パルス光を用いた応力位置の特定や温度補償などといった複雑な技術が使用されており、取り扱うためには高い専門性が要求され機器自体も高価である。このような理由で、BOTDRやFBGによる監視システムは、普及に至っていない。

産業上の利用分野


本発明は、応力センサ及び応力センサシステムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
発生した応力を光の波長変化に変換する応力センサであって、
第1の色素を分散させたコアと、
所定の励起光によって励起された前記第1の色素の発光波長を励起波長として発光する第2の色素を分散させたクラッドと、を有し、
前記コアの入射端から入射した前記所定の励起光を含む照明光を、発生した応力の大きさに応じた波長の光に変換して前記コアの出射端で得ることを特徴とする応力センサ。

【請求項2】
前記第2の色素の発光波長は可視光域にあることを特徴とする請求項1に記載の応力センサ。

【請求項3】
前記第1の色素の発光波長は可視光域にあることを特徴とする請求項2に記載の応力センサ。

【請求項4】
前記コア及び前記クラッドは、一体としてファイバ型光導波路またはスラブ型光導波路を形成することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の応力センサ。

【請求項5】
前記照明光を、前記クラッドへ入射させず前記コアの入射端から入射させる照明光入射補助部材を有することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の応力センサ。

【請求項6】
前記照明光入射補助部材は、
前記クラッドへの前記照明光の入射を防ぐ遮光マスク、または前記コアへ前記照明光が入射するように集光する集光レンズであることを特徴とする請求項5に記載の応力センサ。

【請求項7】
発生した応力に応じた光の波長変化に基づいて前記応力を検知する応力センサシステムであって、
請求項1乃至6の何れか1項に記載の応力センサと、
前記照明光を前記コアの入射端に入射させる光源と、
前記コアの出射端で得られる光の波長を検出する光検出器と、を有することを特徴とする応力センサシステム。

【請求項8】
前記光検出器は、
前記コアの出射端で得られる光を画像として取得する撮影手段と、
前記画像に基づいて前記コアの出射端で得られる光の波長を認識する画像処理手段と、を備えていることを特徴とする請求項7に記載の応力センサシステム。

【請求項9】
前記応力センサを複数個備え、
前記光源は、複数個の前記応力センサのそれぞれの前記コアの入射端に前記照明光を入射させ、
それぞれの前記コアの出射端は1箇所に集められて観測部を形成し、
前記撮影手段は、前記観測部を形成するそれぞれの前記コアの出射端の画像を取得することを特徴とする請求項8に記載の応力センサシステム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2017509919thum.jpg
出願権利状態 公開


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