FBGセンシング

Fiber Bragg Gratingsを略してFBGと言います。FBGセンシング技術は、電気の代わりに光を利用し、銅線の代わりに光ファイバを使って計測するため、従来の方式では困難な課題に対して優れたソリューションを提供いたします。

光ファイバ式センシング(FBG)の優位性

光ファイバ内にFBG加工をおこない、その反射光のひずみ依存性・温度依存性を利用しセンシングを行います。電気式センシングでは困難な課題に対して優れたソリューションを提供します。
高スキャン周波数で数値データを取得でき、グラフ作成など解析が容易にできます。

FBGセンシングの優位性

FBGの構造

FBGを書き込む光ファイバはガラスでできたコアとクラッドの二重構造で、周りをバッファコーティングと呼ばれるポリイミドで覆われています。FBGとは、光ファイバに紫外レーザー光を照射し、光ファイバ中のコアに屈折率変調(回折格子)を形成したものです。この周期的な屈折率変調の周期に合致した波長(λb=2nΛ)の光信号のみが反射し、他の波長の光信号はこの周期的屈折率変動を感知せず通過します。特長として、光ファイバそのものに形成するため構造が大変シンプルで損失が少なく、小型で高信頼であるなど多くの利点があります。

FBGの構造

※Micron Optics製の例です。

FBG光ファイバ式測定の原理

入射光がFBGを透過すると、ブラッグ波長と呼ばれる波長成分がFBGで反射され、残りの波長成分は透過します。このFBGに温度や外力が加わるとファイバは膨張あるいは伸張し、それに伴いブラッグ回析格子の間隔も変わるため、反射するブラッグ波長も変化します。このFBGの特性を活かし、ひずみや温度変化を光によってセンシングすることができます。 また、温度、歪み、加速度、圧力、振動など多種の計測を一本のファイバ上で行うことが可能です。

FBG光ファイバ式測定の原理

WDM方式による多点計測

Wavelength Division Multiplexing を略してWDMと言い、これは波長分割多重伝送方式のことです。光ファイバ通信の方式の一つで、1本の光ファイバに複数の波長(光信号)を同時に伝送する高速かつ大容量の通信手段です。WDM方式は異なる波長のFBGを一直線上に設置するだけで容易に多点計測が行えます。WDM方式の特徴を活かし、温度センサを近接させることで容易に各センサの温度補償を行うことができます。

WDM方式による多点計測

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温度補償

FBGは安定した温度特性があり、温度センサとして使用できます。温度影響を受ける環境下でひずみセンサなどを使用する場合、温度センサを併用することで温度補償が可能となり確かな測定を実現します。

プリテンション

光ひずみゲージのFBGには予めプリテンションを付加することによりファイバのたわみを防止、圧縮方向のひずみも正確に測定できます。また接着剤を使用しない特殊な固定方法は長期間に渡り安定性を維持します。

ケーブルマネジメント

センサ間の延長、接続、コネクタを用いた脱着など、実績のある通信技術をそのまま流用でき、安価で容易な配線が可能です。

分岐配線

直列配線での多数のセンサを構成できるのはFBGセンシングの特長の一つですが、スプリッタを利用することで局所的なひずみや狭い箇所の多点計測も可能です。

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