光ファイバーセンサーを用いたFRP断熱支持体の知的構造の開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555027
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 小林 英男 東京工業大学, 工学部, 教授 (00016487)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 服部 敏雄 日立製作所, 機械研究所, 主任 ; 青山 博 日立製作所, 機械研究所, 研究員 ; 島村 佳伸 東京工業大学, 工学部, 助手 (80272673) ; 中村 春夫 東京工業大学, 工学部, 助教授 (40134829)
• Keywords: スマート構造 / 光ファイバー / ひずみ / ひずみセンサー / FRP

Research Abstract

リニアモーターカ-の超伝導コイル支持構造に使用されるFRP製断熱支持体は稼動時にはステンレス製断熱シールド内に密閉されるため、コイル支持体を保証する目的でリアルタイムに損傷検出を可能とするスマート構造化が期待されている。このスマート構造に適用される予定の屈曲型光ファイバーを用いたひずみ計測システムのプロトタイプの作成とひずみと埋め込み光ファイバーの伝播損失の関係の評価、埋め込み形状の最適化を実施した。
前年度までに、模擬的な屈曲型光ファイバーを用いたひずみ測定と、光ファイバーを埋め込んだ試験体の曲げ試験を終了させた。模擬的な光ファイバーを用いた試験では、曲率をつけて埋め込まれた光ファイバーを用いた曲げによる光伝播損失の変化によりひずみの計測が可能であることを、ゲージ部に屈曲率差を小さくした特殊な光ファイバーを用いて実証し、光ファイバーの屈曲形状の最適設計が重要であることを示し、埋め込み形状の最適化を実施して、光伝播損失の変化がほぼ線形となる1/4円形光ファイバーセンサーを開発し、その有効性を明らかにした。
そこで今年度は、光ファイバーを埋め込んだ試験体におけるひずみと光伝播損失の関係をMarcuseの方法を用いて解析した。模擬的な光ファイバーを用いた試験片における実験結果と解析結果を比較して、センサー接着部およびコネクターの影響を検討し、接合条件による感度変化の影響とその対策を明らかにした。さらに、光伝播損失の関係から屈曲形状の最適設計について検討し、光伝播損失の変化がほぼ線形となり前年度のものよりも感度のよい光ファイバーセンサーの開発に成功した。

Research Products

• [Publications] 轟章,小林英男,中村春夫,畠中隆,前山一歩: "屈曲型光ファイバーによる損傷検出FRPスマート構造" 日本機械学会シンポジウム講演論文集・複合材料の利用技術. 95-14. 57-60 (1995)
• [Publications] 轟章,小林英男,中村春夫,畠中隆,前山一歩: "屈曲型光ファイバーによる損傷検出FRPスマート構造" 日本機械学会第73期全国大会講演論文集(I). 95-10. 320-321 (1995)