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本研究では、光ファイバブラッググレーティング(FBG)と狭帯域LD光源、フォトディテクタを組み合わせて、従来の広帯域光源とスペクトルアナライザを使用するFBG歪みセンサよりも安価で且つ高速に動作し、さらに周囲温度の変化による測定値の誤差を補償する新しい光ファイバ歪みセンサを提案した。
本年度は複数のFBGを縦続接続した多点計測システムへの発展、および同一システム内に温度測定用FBGを混在させて、周囲温度変化によって生じる測定誤差を補償するシステムの開発を行った。また、光源および光検出器、PC、オシロスコープ等のシステム一式をバッテリー駆動し、電源の無い屋外で動作できるシステムを構築し、～10000μm/mの測定範囲で精度の高い歪み測定を実現できた。
縦続接続したFBGのアレイにおいて、歪みを測定するために張力を加える区間と、温度を測定するために張力を加えない区間を設定する。FBGアレイに狭帯域パルス光を入射して各FBGからの反射パルスをフォトディテクタで検出し、その出力電圧をオシロスコープで測定する。各FBGからの反射パルスは、距離に応じて遅延が発生するため時間軸上で分離することが可能となる。歪みまたは温度変化によってFBGの反射スペクトルがシフトしたとき、表示されるピーク電圧が変化する。オシロスコープの測定データをPCに取り込み時系列データの中からピークを検出し、その変化量から各FBGに加わる歪みと温度の同時計測を行った。
さらに光源の出射パワーの揺らぎによる誤差を改善するため、取得した歪みの時系列データにデジタルローパスフィルタ処理を行い、その際の最適なカットオフ周波数などの検討を行った。ローパスフィルタ処理により、歪みの時間的変化に対して測定値に若干の遅延が生じるが長期間にわたる歪み監視用途においてはほとんど問題ないレベルであると考える。
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