ひずみや温度の光ファイバ計測法 その5 計測の実際

光ファイバの構造

光ファイバ計測法の解説
光ファイバをセンサーとして利用することでひずみ温度変化の詳細計測が可能です。

光ファイバでの計測の実際として、まずはファイバの取り付けたと注意点の説明です。

ご紹介している計測方法は光ファイバをセンサとして活用するものです。
引き続き、この計測方法になじみのない方にもわかるように解説していきます。

ひずみ計測対象物への注意点

被計測物がひずんだ際に、そのひずみを光ファイバのひずむ量として計測します。したがって、被計測物に対して、光ファイバが十分に「剛性が低い」必要があります。もし、光ファイバの剛性が無視できないほど大きい場合は、被計測物に入力した荷重が光ファイバを変形するためにも消費されてしまい、被計測物の変形量は単体のときよりも小さくなってしまいます。たとえば、図のように被計測体が厚み100μのアルミ箔や樹脂フィルムのような場合です。なお、これはひずみゲージでも同様で光ファイバだからといった特殊問題ではありません。

光ファイバ取付の実際

光ファイバの伸縮で計測します。このためひずみを計測する対象物に光ファイバを取り付ける必要があります。

ひずみ被計測物に光ファイバを取り付ける考え方は、ひずみゲージの取り付けと同じです。ひずみゲージと同様に、接着剤で貼り付けます。接着剤もひずみゲージの接着用に使われるそのもので問題ありません。

計測の耐久性(長期計測)や許容温度環境も、ひずみゲージの際と同様です。
耐久性としては、接着の安定性の維持です。接着が維持できていれば信頼性有るひずみの連続計測が可能です。
温度環境としては接着剤の耐熱性で支配されます。ひずみゲージや光ファイバの耐熱性ではありません。
ひずみゲージのベース材、光ファイバの被覆材ともに高耐熱エンジニアリングプラスチックのポリイミドが使用されています。ポリイミドは200℃以上で常用可能な耐熱性がありますので、一般には接着剤の耐熱性が低いこととなります。

耐熱性の高い接着剤を使用すれば、より高温側での計測が可能となります。耐熱性の高い特殊な被覆材を使用した光ファイバでは、500-800℃といった高温化でもひずみの計測が可能です。この領域はひずみゲージでは計測不可能です。

なお、貼付けの前処理も、ひずみゲージの際と全く同じです。
錆びや表面汚れの除去、接着性を確保するために紙やすりでの面粗し処理、そして接着前の脱脂処理です。前処理を確実に実施すれば、計測信頼性の確保とともに計測耐久性の向上も期待できます。

次回はひずみ計測の応用を説明します。

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