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光ファイバセンサとは

光ファイバセンサとは
光ファイバセンサが有する様々な特徴を活かしたセンサが『光ファイバ・センサ』です。そして文字通り光ファイバそのものが計測センサです。
耐圧性、耐温性、耐久性、耐雷性、耐ノイズ性に優れ、且つ光ファイバ内での信号の減衰が極めて小さいことにより遠隔地からの計測が可能という長所があります。
こうした特性を踏まえ、今後、光ファイバ・センサは生産設備、インフラ、作業工程などの健全性評価等に多用されていくと考えられています。
光ファイバセンサの特徴
弊社が提供している光ファイバセンサは以下の性能を有しています。
●低周波振動(1Hz∼)から高周波アコースティックエミッション(∼3MHz)領域をカバーする広帯域特性を有し、従来の周波数帯域別振動センサー(歪ゲージ、地震計、加速度センサー、ピエゾセンサー)の測定領域を、一つでカバーできるマルチ弾性波振動計測が可能である
●高温耐用(∼600℃)・低温耐用(∼マイナス 200℃)にも優れ、高温でも感度が安定するため、実用上、温度補正が不要である
●防爆性・非引火性がある
●計測個所に電源が不要であるため、リモート・オンライン計測に適している
●分光式の採用により、多チャンネル計測も可能(10キロメートル四方をカバーする性能)
●電磁気ノイズに強く、落雷対策にも有効
●素子自体の共振点がないため、出力波形は波形解析にも有効である

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光ファイバセンサが検知するもの

光ファイバはFOD方式、OFDR方式、SOF方式といった方式により動歪み・振動・アコースティックエミッション・音響・静歪み・変位・圧力・温度・中性子・γ線量といったものを検知できます。(FOD方式・OFDR方式・SOF方式については下記で説明しております。)

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FODセンサの原理/使用用途/システム構成

FODの仕様
方式項目動歪み振動音響超音波
FOD想定周波数範囲5Hz~1MHz
延長距離1km
精度±1%
分解能±10V

[図の説明]
ファイバの先端にセンサがついており1箇所を計測するのに優れたタイプとなっています。
動歪み、振動、音響、超音波を計測するのに向いています。
FOD(光ファイバドラップセンサ)とは
光ファイバ線は、コアとクラッドの2層構造になっており、光波はその境界近傍で全反射を繰り返しながら伝播します。測定に際しては、左図に示すようにこの光ファイバ線の一部を被計測物に固着します。この固着部がセンサ部になり、被計測物が振動するとセンサ部もその振動に併せて伸縮します。そして、固着部の一端から周波数f0の光波を入力している場合、入力端から出力端までの経路内に存在するある瞬間のレーザ光の波数は一定なので、経路長が伸縮すれば波長が伸縮します。すなわち、伝播速度は一定であるため周波数がfdだけ変化します。これをレーザードップラ効果と呼び、他端から出力される光波の周波数はf0-fdとなります。この周波数変調量fdは光ファイバの伸縮、すなわち被計測物の変位量の変位(ひずみ)速度に比例します。したがって、この周波数変調量を検知することができれば、速度計として被計測物の振動を捉えることができるセンサとなります。(専門的な内容についてはコチラレーザックへお問い合わせ下さい。)

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FBGセンサ(OFDR法)

OFDRの仕様
方式項目静歪み
OFDR測定範囲5με~30.000με
延長距離100m
精度±5με
空間分解能1mm

[図の説明]
ファイバ上に複数センサがついておりファイバ全体を使って計測するのに優れたタイプとなっています。
静歪み、変位、圧力、温度を計測するのに向いています。
ファイバブラッググレーティングセンサ(FBG)
光ファイバのコアに紫外線を照射して、規則的な縞(回折格子)を作ります。すると、光ファイバの中を透過していく光の様々な波長の中でその縞の周期(屈折率)に合う波長だけが跳ね返されます(反射)。この縞の周期は歪みや温度によって伸縮しますのでセンサになります。
FBGセンサの周波数多重化法(OFDR)
FBGセンサは1本の光ファイバ上にいくつものセンサ部を設けることができます。しかし、多数設けられたセンサの位置を、何らかの手法で識別しなければなりません。反射波長の違いでそれを認識する波長多重、反射時間の違いで認識する時間多重などの手法がこれまで出ていますが、測定点数や空間分解能に課題がありました。それを解決する技術がOFDR計測法(正式名称は光周波数領域リフレクトメトリ、Optical Frequency Domain Reflectometry)です。(専門的な内容についてはコチラレーザックへお問い合わせ下さい。)

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SOF型熱中性子束(SOF)

SOF型熱中性子束(SOF)
中性子線を検出する原理としては、電離作用、励起光(シンチレーション)、原子核反応を用いたものがあります。SOFセンサは、放射線がセンサ部を通過するとセンサ部の物質が発光(蛍光)するというシンチレーション法を利用しています。その光を光ファイバの中に閉じ込めて検出器に導き、何回光ったかを高速で数えていきますと、それが線量に比例するというものです。
エネルギー範囲熱中性子領域
測定範囲測定
中性子 10E5~10E10 n/cm2/sec
所要電源USBより供給 最大2.5W
外形寸法幅 75mm x 高さ 60mm x 奥行 120mm(ただし突起物含まず)
重量約550g
特徴
・光ファイバ先端にシンチレーターを取り付けた超小型検出器
・検出部の大きさが小さく(1mm以下)放射線場を乱すことなく検出が可能
・プローブ部はプラスチック素材で出来ているため不均質補正の影響が小さい
・光ファイバで光信号を伝搬するため外乱電磁ノイズの影響を受けない
・中性子測定は、中性子増感剤有無の2つの検出部を用いてガンマ線量を補償して中性子を測定
・リアルタイム計測が可能
(専門的な内容についてはコチラレーザックへお問い合わせ下さい。)

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