ひずみや温度の光ファイバ計測法 その3 計測法の特徴比較

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。

光ファイバそのものがセンサとして機能する計測方法で、ファイバ材料である石英ガラスの伸縮を物理的な変化量として計測するものです。

ここまでで、光ファイバの各位置で、圧縮ひずみ、あるいは引張ひずみが計測できる原理はおわかりになったと思います。 図にまとめました。
熱的な伸縮でも同様にひずみが計測できますので、ひずみ量から温度変化を求めることもできます。温度は、ある時間を基準としての上昇下降の変化量計測となります。

主な計測法の

(1)FBG法(Fiber Bragg Grating)
(2)OFDR法(Optical Frequency Domain Reflectometry)

2法それぞれの計測原理も紹介してきました。

それぞれの原理を考察しながら、メリットとデメリットを比較しましょう。

計測距離
 FBG法   数km    
 OFDR法  数十m

FBG法の人工欠陥からの信号強度は強く、長距離に向いています。

計測点数
 FBG法       数点/m   
 OFDR法  最大1000点/m

FBG法は、人工欠陥の加工数に依存します。このため計測点数は1点から20~30点が一般的です。
OFDR法では、反射強度パターンを比較しひずみを求めます。その区間は1mmから数mmの区間です。1mmとすれば1mに付き1000点の計測が可能です。
FBG法に比べて圧倒的に多点計測可能です。詳細な分布計測に適しています。

計測空間分解能
 FBG法  数十cm   
 OFDR法  1mm

FFBG法では、人工欠陥を加工した光ファイバを直列接続し、あたかも1本のファイバとして計測します。そのため、数十cmおきとなります。1本のファイバに複数の人工欠陥加工も可能ですが、その場合では 数cm程度の間隔は必要です。
OFDR法は反射強度パターンを単位区間で比較しますので、分解能はその区間に依存します。安定計測が可能な場合は、1mm程度、不安定な計測条件の場合は5mm程度の区間での比較となります。

解説はさらに続きます。
  • 光ファイバならではの絶対的メリット
  • 計測の実際;ファイバの取り付け方
  • ひずみ計測の実際
  • 温度計測の実際
  • 計測上の注意点

などを予定しています。

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