JP2010079061A - Mounting structure of optical fiber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加速度、変位、傾斜などの物理量検出を行う光ファイバセンサの取付構造に関する。 The present invention relates to an optical fiber sensor mounting structure that detects physical quantities such as acceleration, displacement, and inclination.
従来の物理量検出センサは、電気抵抗、インダクタンス、キャパシタンスの変化に基づく電気信号変化として取り出す方式のものが一般に用いられている。
このような電気式の物理量センサは、電磁干渉による影響を受けやすく、また、長距離信号伝送には不向きである。さらに、物理量測定対象物の敷設状況、例えば可燃性雰囲気などの場合は専用の防爆対策を施した構成にする必要があった。
As a conventional physical quantity detection sensor, a sensor that extracts a change in electric signal based on changes in electric resistance, inductance, and capacitance is generally used.
Such an electrical physical quantity sensor is easily affected by electromagnetic interference and is not suitable for long-distance signal transmission. Furthermore, in the case of the laying situation of the physical quantity measurement object, for example, in the case of a flammable atmosphere, it has been necessary to have a configuration with special explosion-proof measures.
近年、このような問題に対処できるセンサとして、光ファイバ方式の物理量検出センサが数多く提案されている。
その中でも、ファイバブラッググレーティング(Fiber Bragg Grating:以下、FBGと省略)を書き込んだ光ファイバを用いたものは、精度が高く、また、一本の光ファイバケーブルに複数のセンサを多重化して設置できる等の優れた特性を有する。
このため、簡単なシステム構成で広範囲に付設されたモニタリング対象物に対して、複数の測定位置で同時に各種測定ができ、さらには、光の波長を用いるので防爆構造を要する等の物理量測定対象物の施設状況からの影響が少ないものとして注目されている。
In recent years, many optical fiber type physical quantity detection sensors have been proposed as sensors that can cope with such problems.
Among them, one using an optical fiber in which a fiber Bragg grating (hereinafter abbreviated as FBG) is written has high accuracy, and a plurality of sensors can be multiplexed and installed on one optical fiber cable. Etc.
For this reason, it is possible to perform various measurements simultaneously at a plurality of measurement positions on a monitoring object attached in a wide range with a simple system configuration. Furthermore, a physical quantity measurement object that requires an explosion-proof structure because it uses the wavelength of light. It is attracting attention as having little influence from the facility situation.
一般的に、FBGを各種物理量検出用センサとして用いる場合、被測定物の直接的又は間接的な曲げ歪みにより、FBGを含む光ファイバが伸縮歪み等を起こし物理量を検出するため、光ファイバへ正確に且つ安定的に伝達出来る固定方法が必要である。このため、光ファイバを保持部に固定するために接着剤を用いた方法が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
また、接着剤以外の固定方法として、金属接合手段であるハンダ付け、ロウ付け及び溶接等を用いた光ファイバの固定方法が提案されている(例えば、特許文献3、4参照)。
Generally, when an FBG is used as a sensor for detecting various physical quantities, the optical fiber containing the FBG causes a stretching distortion or the like due to direct or indirect bending strain of the object to be measured and detects the physical quantity. It is necessary to have a fixing method that can transmit stably and stably. For this reason, a method using an adhesive has been proposed in order to fix the optical fiber to the holding portion (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
Further, as a fixing method other than the adhesive, an optical fiber fixing method using soldering, brazing, welding, or the like, which is a metal joining means, has been proposed (for example, see Patent Documents 3 and 4).
しかし、従来では、接着剤を用いて光ファイバを保持部に固定する場合、光ファイバセンサの長期間の使用によって、光ファイバの固定強度が低下するおそれがあり、長期間安定した光ファイバの固定が困難であることが問題として挙げられる。
上記方法による光ファイバの固定では、個々の光ファイバセンサにおいて接着強度に偏差が生じるおそれがあり、この偏差を原因として測定精度が低下することや安定した測定性能が得られないことなどが問題として挙げられる。
また、ハンダ付けによる光ファイバの固定においては、光ファイバに金属コーティングを施す必要があるため、金属コーティングによる製造コストの増加及び製造方法の煩雑化が問題として挙げられる。
また、ハンダ付けによる光ファイバの固定においては、無電解メッキあるいはスパッタ等による金属コーティングを施した光ファイバと、Au−Snハンダによる固定方法が提案されている。この方法の利点は、固定強度バラツキの低減と長期安定性の向上等がある。
しかしながら、この方法の問題、あるいは制約事項として、
・Auを含むため、ハンダ材料が高価
・ハンダの濡れ性を考慮した固定部材の材質制約または表面処理の必要性
・ハンダによる固定では、光ファイバへの金属コーティングが必要
が挙げられる。
However, in the past, when an optical fiber is fixed to a holding part using an adhesive, the optical fiber fixing strength may decrease due to the long-term use of the optical fiber sensor. Is difficult.
In the optical fiber fixing by the above method, there is a possibility that a deviation may occur in the adhesive strength in each optical fiber sensor, and this deviation causes the measurement accuracy to deteriorate and the stable measurement performance cannot be obtained. Can be mentioned.
In addition, in fixing an optical fiber by soldering, it is necessary to apply a metal coating to the optical fiber. Therefore, an increase in manufacturing cost due to the metal coating and a complicated manufacturing method are problems.
In addition, for fixing an optical fiber by soldering, an optical fiber coated with a metal coating by electroless plating or sputtering, and a fixing method using Au—Sn solder have been proposed. Advantages of this method include reduction of fixed strength variation and improvement of long-term stability.
However, as a problem or restriction of this method,
・ Since Au is included, solder material is expensive. ・ Necessity of material restriction or surface treatment of fixing member in consideration of solder wettability ・ Metal coating on optical fiber is necessary for fixing with solder.
本発明の目的は、長期間安定した固定が可能で、低コストかつ、光ファイバの選択自由度が高い光ファイバの取付構造を提供することである。 An object of the present invention is to provide an optical fiber mounting structure that can be stably fixed for a long period of time, has a low cost, and has a high degree of freedom in selecting an optical fiber.
本発明の光ファイバ取付構造は、中央部に回折格子が形成された光ファイバの両端が相対的に変位する一対の保持部に取り付けられた光ファイバ取付構造であって、前記一対の保持部は前記光ファイバが貫通される貫通穴が形成された挿通部を備え、これら挿通部と前記光ファイバとの間は熱膨張係数が前記保持部の熱膨張係数よりも小さな低融点ガラスでハーメチックシール状に締付け固定されていることを特徴とする。 The optical fiber attachment structure of the present invention is an optical fiber attachment structure attached to a pair of holding portions in which both ends of an optical fiber having a diffraction grating formed at the center are relatively displaced, and the pair of holding portions are It has insertion parts formed with through holes through which the optical fiber passes, and between these insertion parts and the optical fiber has a hermetic seal shape with a low melting point glass whose thermal expansion coefficient is smaller than the thermal expansion coefficient of the holding part It is characterized by being fastened and fixed to.
この構成の発明では、保持部と光ファイバの回折格子の両側部分とを貫通穴内で低融点ガラスによりハーメチックシール状に締付け固定を行うため、高い固定強度が得られ、かつ、固定強度を長期間維持できる。このため、接着剤等を用いた光ファイバの取付構造に比べ、各光ファイバセンサ間での固定強度の偏差が生じるおそれが少なく、安定した測定精度を有する光ファイバセンサを得ることができる。 In the invention of this configuration, the holding portion and both side portions of the diffraction grating of the optical fiber are fastened and fixed in a hermetic seal shape with low-melting glass in the through hole, so that a high fixing strength is obtained and the fixing strength is maintained for a long time. Can be maintained. For this reason, compared with the optical fiber attachment structure using an adhesive agent etc., there is little possibility that the fixed strength deviation will occur between the optical fiber sensors, and an optical fiber sensor having stable measurement accuracy can be obtained.
また、低融点ガラスによりハーメチックシール状に締付け固定を行うため、使用可能な光ファイバのコーティングの選択自由度が高く、コストやセンサの用途、種類等を考慮した選定を行うことができる。
このため、光ファイバのコーティングはポリイミド等の樹脂コーティングでも製作可能となり、光ファイバのコーティング費用を安価に抑えることができる。
In addition, since it is fastened and fixed in a hermetic seal shape with a low melting point glass, there is a high degree of freedom in selecting the coating of the usable optical fiber, and the selection can be made in consideration of the cost, sensor application, type, and the like.
For this reason, the coating of the optical fiber can be manufactured by a resin coating such as polyimide, and the coating cost of the optical fiber can be reduced at a low cost.
本発明の光ファイバ取付構造では、前記保持部は、それぞれ挿通部に連結された支持部を備え、これらの支持部のうち一方は被検出部に固定される固定部に連結され、前記支持部のうち他方は錘部に連結され、この錘部と固定部とは略板状の弾性部材とを介して互いに連結されている構成が好ましい。 In the optical fiber mounting structure of the present invention, each of the holding parts includes a support part connected to the insertion part, and one of the support parts is connected to a fixed part fixed to the detected part, and the support part Of these, the other is connected to the weight portion, and the weight portion and the fixed portion are preferably connected to each other via a substantially plate-like elastic member.
この構成の発明では、光ファイバを固定部及び錘部に直接固定する必要がなく、保持部を介して間接的に固定することができるので、光ファイバセンサの組立調整をより容易に行うことができる。 In the invention of this configuration, it is not necessary to fix the optical fiber directly to the fixing portion and the weight portion, and it can be indirectly fixed via the holding portion, so that the assembly adjustment of the optical fiber sensor can be performed more easily. it can.
本発明の光ファイバ取付構造では、前記挿通部と前記支持部とは金属接合手段により一体とされている構成が好ましい。
この構成の発明では、保持部を支持部と挿通部とに分割した形状とすることで、支持部及び挿通部それぞれの材質の選択性、形状の自由度を高くすることが可能となる。
In the optical fiber mounting structure of the present invention, it is preferable that the insertion portion and the support portion are integrated with each other by metal joining means.
In the invention of this configuration, by making the holding portion into a shape that is divided into the support portion and the insertion portion, it is possible to increase the selectivity of the material and the degree of freedom of the shape of each of the support portion and the insertion portion.
本発明の光ファイバ取付構造では、前記挿通部は、前記貫通穴の径寸法が軸方向に沿って異なる多段型に形成される構成が好ましい。
この構成の発明では、保持部の貫通穴の断面形状を多段型とすることで、低融点ガラスを加熱・溶融した際に、溶融ガラスが貫通穴から流出するのを防ぐことが可能となる。
In the optical fiber mounting structure of the present invention, it is preferable that the insertion portion is formed in a multistage shape in which the diameter dimension of the through hole is different along the axial direction.
In the invention of this configuration, the cross-sectional shape of the through hole of the holding portion is a multistage type, so that it is possible to prevent the molten glass from flowing out of the through hole when the low-melting glass is heated and melted.
本発明の光ファイバ取付構造では、前記挿通部は、前記貫通穴の2つの開口部外側に張出した光ファイバ保護部を備える構成が好ましい。
この構成の発明では、開口部外側に光ファイバ保護部を設けることにより、光ファイバと固定部とを連続した形状とすることができ、応力集中する箇所をなくし光ファイバの破断を防ぐことが可能となる。
In the optical fiber mounting structure of the present invention, it is preferable that the insertion portion includes an optical fiber protection portion that protrudes outside the two openings of the through hole.
In the invention of this configuration, by providing the optical fiber protection part outside the opening part, the optical fiber and the fixing part can be formed into a continuous shape, and the place where stress is concentrated can be eliminated to prevent the optical fiber from being broken. It becomes.
本発明の光ファイバ取付構造は、前記貫通穴の断面形状が円形以外に形成される構成が好ましい。
この構成の発明では、上記と同様の作用効果を奏することができる。
The optical fiber mounting structure of the present invention preferably has a configuration in which the cross-sectional shape of the through hole is other than circular.
In the invention of this configuration, the same effects as described above can be achieved.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ここで、各実施形態の説明において同一構成要素は同一符号を付して説明を省略する。
第1実施形態を図1から図4に基づいて説明する。図1は、本発明の第1実施形態の加速度センサの斜視図である。
図1に示すように、光ファイバセンサとしての加速度センサ1は、加速度による慣性力を受け弾性変形する感知部10と、この感知部10の弾性変形に追従する線状部材である光ファイバ14とを備え、これらが図示しない検出器の筐体内に収容されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, in description of each embodiment, the same component is attached | subjected with the same code | symbol and description is abbreviate | omitted.
A first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view of an acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, an acceleration sensor 1 as an optical fiber sensor includes a
感知部10は、ステンレス等の金属材料を用いて切削加工により製作されており、検出器筐体に取り付けられる直方体状の固定部11と、この固定部11の加速度変化により慣性力を受ける直方体状の錘部12と、これら固定部11と錘部12とを連結する板状の弾性体である弾性部材としての板ばね13とを有する。
The
そして、この感知部10は、固定部11と錘部12とが、例えば、垂直方向12mm、水平方向25mm、奥行き方向20mmの寸法に形成され、板ばね13が厚さ0.3mm、水平方向10mm、奥行き方向20mmの寸法に形成されている。
また、固定部11と錘部12とに1対の保持部20が設けられ、この保持部20により光ファイバ14は板ばね13と平行かつ離れて固定されている。
The
In addition, a pair of
保持部20はステンレス等の金属材料で製作されており、光ファイバ14が挿通される貫通穴23を有する直方体状に形成される挿通部21と、この挿通部21と一体で形成された板状部材である支持部22とを備えている。この支持部22は、溶接、ハンダ付け等の金属接合が施される固定部11及び錘部12の接合面と略同じ面積の平面を有する板状部材となっている。
具体的には、挿通部21は、φ1.5mmの貫通穴23を有する矩形部であって、長さ10mm、水平方向3.5mm、高さ2.5mmの寸法に形成されている。支持部22は、ステンレス部材であって、水平方向25mm、奥行き方向20mm、厚さ方向0.5mmの寸法に形成されている。
The
Specifically, the
また、光ファイバ14は、板ばね13と対向する箇所に回折格子としてのFBG15を有しており、このFBG15の両端がそれぞれ固定部11と錘部12とに金属接合された支持部22に設けられた挿通部21の貫通穴23に挿通され、貫通穴23と光ファイバ14との隙間に低融点ガラス24が充填されることにより締付け固定されている。
Further, the
次に、図1〜図4に基づいて、保持部20に光ファイバ14を固定する方法について説明する。図2は、本発明の第1実施形態の加速度センサの光ファイバ取付構造の形成方法を説明するための概略図である。図3は、本発明の第1実施形態の加速度センサの光ファイバ取付構造の形成方法を説明するための概略断面図である。図4は、本発明の第1実施形態の加速度センサの光ファイバ取付構造の斜視図である。
図2に示すように、外径が貫通穴23の内径と同等以下で、かつ、内径が光ファイバ14の外径以上の中空円筒形に成型された溶着前の低融点ガラス24の1種である第一プリフォームガラス24Aを複数個と、この第一プリフォームガラス24Aと同一形状で、かつ第一プリフォームガラス24Aより融点が高い第二プリフォームガラス24B1個とがFBG15を含む光ファイバ14の一方に挿通される。
このとき、FBG15に遠い側から第一プリフォームガラス24Aが連続して配置され、FBG15に最も近い位置に第二プリフォームガラス24Bが配置されるように挿通される。
Next, a method for fixing the
As shown in FIG. 2, it is a kind of low
At this time, the
そして、光ファイバ14は、板ばね13に近い側の貫通穴23から第一プリフォームガラス24Aが先に挿通され、続いて第二プリフォームガラス24Bが貫通穴23に挿通されることで、第一プリフォームガラス24A及び第二プリフォームガラス24Bが貫通穴23に収容される。その後、保持部20は、第二プリフォームガラス24Bが下側となり、かつ、貫通穴23の軸方向が略鉛直方向となるように向きを調整し配置される。
The
次に、図3に示すように、光ファイバ14が挿通された挿通部21をクリップ式のヒータHで機械的に挟み込み、挿通部21とヒータHとの接触部から熱を加えて挿通部21を含む保持部20を局所的に加熱し、貫通穴23内部の第一プリフォームガラス24Aを加熱・溶融させる。この溶融状態を所定時間維持することで貫通穴23内壁に第一プリフォームガラス24Aが密着する。その後、室温まで冷却し第一プリフォームガラス24Aを挿通部21内で硬化させることで貫通穴23においてハーメチックシール状に光ファイバ14を締付け固定する。
Next, as shown in FIG. 3, the
なお、第一プリフォームガラス24Aの融点T1と、第二プリフォームガラス24Bの融点T2と、ヒータHの加熱温度THとの関係は、T2>TH>T1のようになっている。
このため、ヒータHにより加熱された際、第一プリフォームガラス24Aのみが溶融するので、第一プリフォームガラス24Aの加熱溶融時の流出防止用の底蓋として、第二プリフォームガラス24Bを使用することができる。
The relationship between the melting point T1 of the
For this reason, since only the
図4に示すように、これら一連の工程と同様に他方の挿通部にも光ファイバ14を貫通穴23において締め付け固定することで、FBG15の両端が挿通部21の貫通穴23において低融点ガラス24によりハーメチックシール状に締付け固定された光ファイバ取付構造2が形成される。
さらに、この光ファイバ取付構造2の支持部22を固定部11と錘部12に、溶接やカシメ等の金属接合手段によりそれぞれ固定する。なお、固定の際は、FBG15が弛まないように若干の張力を加えた状態で固定する。
As shown in FIG. 4, similarly to these series of steps, the
Further, the
これにより、加速度センサ1に上下方向の振動による加速度が加わった際に、錘部12が慣性力により上下に変位することで、FBG15が伸縮歪みを起こす。そして、このFBG15の伸縮歪みがFBGからの光の反射波長変化若しくは透過波長変化となる。また、FBG15の伸縮歪み量は、加速度の増減に相関した錘部12の変位量に依存するため、反射波長変化若しくは透過波長変化量を計測することで、加速度の大きさを測定することが可能な加速度センサ1が得られる。
As a result, when acceleration due to vertical vibration is applied to the acceleration sensor 1, the
従って、第1実施形態では次の作用効果を奏することができる。
(1)第一プリフォームガラス24Aと、第二プリフォームガラス24BとがFBG15を含む光ファイバ14に挿通される。そして、第一プリフォームガラス24A及び第二プリフォームガラス24Bは貫通穴23に収容される。その後、第二プリフォームガラス24Bが下側となり、かつ、貫通穴23の軸方向が略鉛直方向となるようにする。
次に、光ファイバ14が挿通された挿通部21をヒータHでクランプし、挿通部21を局所的に加熱し、内部の第一プリフォームガラス24Aを加熱・溶融させる。そして、室温まで冷却し第一プリフォームガラス24Aを挿通部21内で硬化させることで貫通穴23においてハーメチックシール状に光ファイバ14を締付け固定する。
Therefore, in the first embodiment, the following operational effects can be achieved.
(1) The
Next, the
このため、挿通部21とFBG15両側の光ファイバ14とを貫通穴23内壁に低融点ガラス24を隙間なく密着させることができ、光ファイバ14と挿通部21とをハーメチックシール状に締付け固定を行うことができる。
従って、高い固定強度が得られ、かつ、固定強度を長期間維持できるので、接着剤等を用いた光ファイバ14の固定に比べ、各加速度センサ1間での測定精度に偏差を生じるおそれが少なく、FBG15による安定した加速度検出が可能となる。
よって、加速度センサ1は、長期間安定した測定精度を維持することができる。
Therefore, the
Therefore, since a high fixing strength can be obtained and the fixing strength can be maintained for a long period of time, there is less possibility of causing a deviation in measurement accuracy between the acceleration sensors 1 as compared with the fixing of the
Therefore, the acceleration sensor 1 can maintain stable measurement accuracy for a long time.
また、低融点ガラス24により締付け固定を行うので、FBG15両側の光ファイバ14のコーティングは、ポリイミドや紫外線硬化型樹脂および、金属コーティング等様々なコーティングを選択することが可能となる。
In addition, since the fixing is performed by the low
(2)挿通部21をクリップ式のヒータHで挟み込み、挿通部21とヒータHとの接触部から熱を加えて挿通部21を含む保持部20を局所的に加熱し、貫通穴23内部の第一プリフォームガラス24Aを加熱・溶融させる。
このため、加熱方法を挿通部21のみの局所加熱とすることで、加熱時間と加熱領域を最小限に抑え、光ファイバ14のコーティングがポリイミドのような樹脂コーティングであっても、加熱影響を最小限に抑えることができる。
(2) The
For this reason, by setting the heating method to local heating of only the
(3)保持部20は第二プリフォームガラス24Bが下側となり、かつ、貫通穴23の軸方向が略鉛直方向となるように向きを調整し配置された後、第一プリフォームガラス24Aが加熱・溶融される。
このため、貫通穴23の軸方向が鉛直方向となるため、加熱・溶融後のガラスは、光ファイバ14の外周と貫通穴23の内周の間に均一に広がるので、ハーメチックシール状に密閉した締付け固定ができる。
(3) After the holding
For this reason, since the axial direction of the through-
(4)第一プリフォームガラス24Aを加熱・溶融する際、第一プリフォームガラス24Aの融点T1、第二プリフォームガラス24Bの融点T2、ヒータHの加熱温度THとの関係は、T2>TH>T1のようになっている。
このため、ヒータHにより加熱された際、第一プリフォームガラス24Aのみが溶融するので、第一プリフォームガラス24Aの加熱溶融時の流出防止用の底蓋として第二プリフォームガラス24Bを使用することができる。
(4) When the
For this reason, since only the
以下、第2実施形態を図5に基づいて説明する。図5は、本発明の第2実施形態の加速度センサの要部の分解斜視図である。
図5に示すように、保持部20は、ステンレス等の金属材料を用いて切削加工により製作されており、貫通穴23を有する挿通部21と支持部22とが分割された別部材となっており、これらの部材が接合されることにより一体に形成されている。
また、それ以外の構成については、上記第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
Hereinafter, a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an exploded perspective view of a main part of the acceleration sensor according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5, the holding
Other configurations are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
第2実施形態の光ファイバ取付構造2の形成方法は、第一プリフォームガラス24A及び第二プリフォームガラス24Bが挿通された光ファイバ14が貫通穴23に挿通・収容される。
その後、第二プリフォームガラス24Bが下側となり、かつ、貫通穴23の軸方向が略鉛直方向となるように挿通部21を調整し配置する。
In the method of forming the optical
Thereafter, the
そして、挿通部21をヒータHで局所的に加熱し、内部の第一プリフォームガラス24Aを加熱・溶融させる。その後、室温まで冷却し第一プリフォームガラス24Aを挿通部21内で硬化させることで貫通穴23においてハーメチックシール状に光ファイバ14を締付け固定する。
さらに、他方の挿通部21も同様に光ファイバ14を締付け固定する。
最後に、挿通部21と支持部22とが金属接合されることで保持部20と光ファイバ14とが締付け固定された光ファイバ取付構造2が形成される。
ただし、金属接合する際、加熱による第一プリフォームガラス24Aの再溶融による流出を防止するため、接合温度は、第一プリフォームガラス24Aの融点より低い温度とし、接合時間は、ヒータHによる加熱・溶融時間よりも短いものとする。
And the
Further, the
Finally, the
However, in order to prevent outflow due to remelting of the
従って、第2実施形態では(1)から(4)の作用効果を奏することができ、さらに次に示す作用効果を奏することができる。
(5)第2実施形態の保持部20は、挿通部21と支持部22とが分割された別部材となっており、挿通部21と光ファイバ14とが締付け固定された後、挿通部21と支持部22とが接合されることにより一体に形成されている。
このため、保持部20を支持部22と挿通部21とに分割した形状とすることで、挿通部21、支持部22及び感知部10のそれぞれの材質の選択性や形状などの自由度を高くすることが可能となる。
Therefore, in 2nd Embodiment, there can exist the effect of (1) to (4), and also there can exist the following effect.
(5) The holding
For this reason, the holding
また、挿通部21が支持部22と別部材となっているので、光ファイバ14及び挿通部21のみで締付け固定作業ができるため、板状の支持部22を含まない分、締付け固定の作業を行う際、作業スペースをコンパクトにすることができ、また、締付け固定作業を行い易くすることができる。よって、締付け固定の作業性を向上させることができる。
Further, since the
以下、本発明の第3実施形態を図面に基づいて説明する。
図6は、本発明の第3実施形態の加速度センサの要部の断面図である。
図6に示すように、保持部20は、ステンレス等の金属材料を用いて切削加工により製作されており、貫通穴23を有する挿通部21と支持部22とを備えており、貫通穴23は、2つの開口部がそれぞれ異なる径に形成されている。
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of the acceleration sensor according to the third embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 6, the holding
具体的には、挿通部21同士が対向する側、つまり板ばね13(図1参照)に近い側の第一開口部23Aは挿通される光ファイバ14の径と略同じ径に形成され、反対側の第二開口部23Bは光ファイバ14の径より大きく形成される貫通ザグリ穴となっている。
そして、貫通穴23と光ファイバ14の隙間を第一プリフォームガラス24Aが充填されている。
また、それ以外の構成については、上記第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
Specifically, the
A gap between the through
Other configurations are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
第3実施形態の光ファイバ取付構造2の形成方法は、光ファイバ14が貫通穴23に第一開口部23Aから挿通・収容される。その後、保持部20は、第一開口部23Aが下側となり、かつ、貫通穴23の軸方向が略鉛直方向となるように調整し配置される。
In the method of forming the optical
そして、挿通部21をヒータHで局所的に加熱し、内部の第一プリフォームガラス24Aを加熱・溶融させる。その後、室温まで冷却し第一プリフォームガラス24Aを挿通部21内で硬化させることで貫通穴23においてハーメチックシール状に充填され光ファイバ14を締付け固定する光ファイバ取付構造2が形成される。
And the
従って、第3実施形態では(1)から(3)の作用効果を奏することができ、さらに次に示す作用効果を奏することができる。
(6)第3実施形態の挿通部21が有する貫通穴23は、第二開口部23Bは光ファイバ14の径より大きく形成され、反対側の第一開口部23Aは光ファイバ14の径と略同じ径に形成される貫通ザグリ穴となっている。
このため、貫通穴23内で第一プリフォームガラス24Aを加熱・溶融させた場合、第一開口部23Aが光ファイバ14の径と略同じであるので、第二プリフォームガラス24Bを用いなくても第一プリフォームガラス24Aが貫通穴23から流出するのを防ぐことが可能となる。
よって、第二プリフォームガラス24Bを用いる必要がなく、低融点ガラス24を単一種にすることができるので、製造コストを削減できる。
Therefore, in the third embodiment, the effects (1) to (3) can be achieved, and the following effects can be achieved.
(6) In the through
For this reason, when the
Therefore, it is not necessary to use the
以下、本発明の第4実施形態を図面に基づいて説明する。
図7は、本発明の第4実施形態の加速度センサの要部の斜視図である。
図7に示すように、保持部20は、ステンレス等の金属材料を用いて切削加工により製作されており、貫通穴23を有する挿通部21と支持部22とを備えている。また、貫通穴23の全ての開口部外側に光ファイバ14に沿って略四角錐状の光ファイバ保護部21Aが形成されている。
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 is a perspective view of a main part of the acceleration sensor according to the fourth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 7, the holding
そして、この光ファイバ保護部21Aは、保護用接着剤により形成されており、四角錐の底面が貫通穴23の開口部を有する挿通部21の側面と当接しており、この側面と底面とが略同じ面積に形成されている。
また、それ以外の構成については、上記第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
The optical
Other configurations are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
第4実施形態の光ファイバ取付構造2の形成方法は、第1実施形態と同様に保持部20と光ファイバ14とが締付け固定された光ファイバ取付構造2が形成される。その後、貫通穴23の全ての開口部外側に光ファイバ14に沿って保護接着剤を略四角錐状に塗布することで光ファイバ保護部21Aを形成する。
In the method of forming the optical
従って、第3実施形態では(1)から(4)の作用効果を奏することができ、さらに次に示す作用効果を奏することができる。
(7)第4実施形態の挿通部21は、貫通穴23の開口部外側に光ファイバ14に沿って光ファイバ保護部21Aを備えている。
このため、開口部外側に光ファイバ保護部21Aを設けることにより、光ファイバ14と挿通部21とを連続した形状で固定できるので、応力集中する箇所をなくし光ファイバ14の破断を防ぐことが可能となる。
Therefore, in the third embodiment, the effects (1) to (4) can be achieved, and the following effects can be achieved.
(7) The
For this reason, since the
なお、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれるものである。
例えば、貫通穴23の断面形状を円形としたが、これに限らず、楕円形や多角形の貫通穴であってよい。
Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications and the like within a scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention. is there.
For example, although the cross-sectional shape of the through
光ファイバ14のコーティングはポリイミドコーティングとしたが、これに限らず、紫外線硬化型樹脂や金属コーティングとしてもよい。金属コーティングの場合は、コーティングが残った状態で低融点ガラスにより締め付け固定されるが、紫外線硬化型樹脂の場合は、低融点ガラスの溶融時の熱で燃え尽きた後に締め付け固定される。このため、いずれのコーティングを選択しても締め付け効果により、固定強度と長期安定性が高い。
The coating of the
固定部11や挿通部21の形状は直方体としたが、これに限らず、円筒形や多角形の形状であってもよい。
そして、板ばね13の両端部に挿通部21と挿通部21とを貼り合わせて固定し、一方の板ばね13を変位させる形態としても本発明に適用することができる。
Although the shape of the fixing | fixed
And the
保持部20は、切削加工としたが、鋳造や鍛造、粉末成型等などの切削加工以外であってもよい。また、ステンレス等の金属材料以外でも、熱膨張係数が加熱溶融対象である低融点ガラスの数値以上であれば、例えば、セラミックスであってもよい。
The holding
第一プリフォームガラス24Aを光ファイバ14に複数個挿通するとしたが、これに限らず幅寸法の長い1個の第一プリフォームガラス24Aとしてもよい。
Although the plurality of
保持部20の局所加熱は、クリップ式のヒータHにて接触箇所からの局所加熱としたが、これに限らず、例えば、高周波誘導加熱やハロゲンヒータ等による非接触加熱であってもよい。
The local heating of the holding
支持部22と、固定部11及び錘部12とを金属接合するとしたが、これに限らず、ねじ止め、カシメ、接着剤等他の固定方法、及びそれら2つ以上の固定方法の組合せであってもよい。
Although the
第2実施形態では、挿通部21と光ファイバ14とを締付け固定した後、支持部22と接合するとしたがこれに限らず、挿通部21と支持部22とを接合した後、光ファイバ14を締付け固定してもよい。この場合、挿通部21と支持部22との接合温度及び接合時間の制約をなくすことができる。
In the second embodiment, the
本発明は、加速度センサ、その他の物理量を検出する測定機器に利用できる。 The present invention can be used for an acceleration sensor and other measuring devices for detecting physical quantities.
1…加速度センサ(光ファイバセンサ)
2…光ファイバ取付構造
10…感知部
11…固定部
12…錘部
13…板ばね(弾性部材)
14…光ファイバ
20…保持部
21…挿通部
21A…光ファイバ保護部
22…支持部
23…貫通穴
23A…第一開口部(開口部)
23B…第二開口部(開口部)
24…低融点ガラス
24A…第一プリフォームガラス(低融点ガラス)
24B…第二プリフォームガラス(低融点ガラス)
1. Acceleration sensor (optical fiber sensor)
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
23B ... Second opening (opening)
24 ...
24B ... Second preform glass (low melting point glass)
Claims (6)
前記一対の保持部は前記光ファイバが貫通される貫通穴が形成された挿通部を備え、これら挿通部と前記光ファイバとの間は熱膨張係数が前記保持部の熱膨張係数よりも小さな低融点ガラスでハーメチックシール状に締付け固定されていることを特徴とする光ファイバ取付構造。 An optical fiber attachment structure attached to a pair of holding parts that are relatively displaced at both ends of an optical fiber having a diffraction grating formed in the center,
The pair of holding portions includes insertion portions formed with through holes through which the optical fiber is passed, and the thermal expansion coefficient between the insertion portions and the optical fiber is lower than the thermal expansion coefficient of the holding portion. An optical fiber mounting structure characterized by being fastened and fixed in a hermetic seal shape with a melting point glass.
前記保持部は、それぞれ挿通部に連結された支持部を備え、これらの支持部のうち一方は被検出部に固定される固定部に連結され、前記支持部のうち他方は錘部に連結され、この錘部と固定部とは略板状の弾性部材とを介して互いに連結されていることを特徴とした光ファイバ取付構造。 The optical fiber mounting structure according to claim 1,
Each of the holding parts includes a support part connected to the insertion part, and one of these support parts is connected to a fixed part fixed to the detected part, and the other of the support parts is connected to a weight part. The weight portion and the fixed portion are connected to each other via a substantially plate-like elastic member.
前記挿通部と前記支持部とは金属接合手段により一体とされていることを特徴とする光ファイバ取付構造。 In the optical fiber mounting structure according to claim 2,
The optical fiber mounting structure, wherein the insertion portion and the support portion are integrated with each other by metal joining means.
前記挿通部は、前記貫通穴の径寸法が軸方向に沿って異なる多段型に形成されることを特徴とする光ファイバ取付構造。 In the optical fiber mounting structure according to any one of claims 1 to 3,
The optical fiber mounting structure, wherein the insertion portion is formed in a multistage shape in which the diameter dimension of the through hole is different along the axial direction.
前記挿通部は、前記貫通穴の2つの開口部外側に張出した光ファイバ保護部を備えることを特徴とする光ファイバ取付構造。 In the optical fiber mounting structure according to any one of claims 1 to 4,
The optical fiber mounting structure, wherein the insertion portion includes an optical fiber protection portion projecting outside the two openings of the through hole.
前記貫通穴の断面形状が円形以外に形成されることを特徴とした光ファイバ取付構造。 In the optical fiber mounting structure according to any one of claims 1 to 5,
An optical fiber mounting structure, wherein the through hole has a cross-sectional shape other than circular.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023068768A (en) * | 2021-11-04 | 2023-05-18 | 学校法人 創価大学 | fiber optic sensor |
| CN119657448A (en) * | 2025-02-18 | 2025-03-21 | 浙江顺虎铝业有限公司 | Surface treatment method and equipment for aluminum plate |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5660404A (en) * | 1979-10-23 | 1981-05-25 | Fujitsu Ltd | Optical fiber repeater |
| JP2005249861A (en) * | 2004-03-01 | 2005-09-15 | Shimizu Corp | Optical fiber sensor and optical fiber sensor module |
| JP2007212460A (en) * | 2006-02-06 | 2007-08-23 | Micron Optics Inc | Optical fiber strain gage |
| JP2007264424A (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Kyocera Corp | Optical fiber components and optical devices |
| JP2007333717A (en) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Micron Optics Inc | Fiber anchoring method for optical sensor |
-
2008
- 2008-09-26 JP JP2008248723A patent/JP2010079061A/en active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5660404A (en) * | 1979-10-23 | 1981-05-25 | Fujitsu Ltd | Optical fiber repeater |
| JP2005249861A (en) * | 2004-03-01 | 2005-09-15 | Shimizu Corp | Optical fiber sensor and optical fiber sensor module |
| JP2007212460A (en) * | 2006-02-06 | 2007-08-23 | Micron Optics Inc | Optical fiber strain gage |
| JP2007264424A (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Kyocera Corp | Optical fiber components and optical devices |
| JP2007333717A (en) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Micron Optics Inc | Fiber anchoring method for optical sensor |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023068768A (en) * | 2021-11-04 | 2023-05-18 | 学校法人 創価大学 | fiber optic sensor |
| CN119657448A (en) * | 2025-02-18 | 2025-03-21 | 浙江顺虎铝业有限公司 | Surface treatment method and equipment for aluminum plate |
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