光纤测量组件的制作方法

专利名称：光纤测量组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤测量组件，其是一种被铺设在桥梁、隧道、建筑物等结构物体上，用来测量结构物体的变形和温度等物理量的组件。
背景技术：
近年来，开发研究出了各种利用光纤的特性，用来对桥梁、隧道、建筑物等的结构物体的变形和温度等的物理量进行测量的光纤测量组件。
这种光纤测量组件，通常具有光纤芯和包层(clad)以及被覆层，其是一种用下述方法来测量光纤芯的变形和温度等物理量的组件。该方法是将激光等不连续泵浦光(pump light)入射到光纤芯上，产生由光纤芯的变形和温度等引起的布里渊散射(Brillouin scattering)或拉曼散射(Raman scattering)等散射光，并且检测出这些散射光，然后测量光纤芯的变形和温度等物理量。而且，该光纤测量组件，通过控制检测散射光的采样时机，可以测量在光纤芯的长轴方向的任意的位置上的物理量，所以被应用于远距离测量结构物体的任意位置的变形和温度等，现在已经开发出了多种技术。
比如，在特开平9-14927号公开公报中，公开了一种由金属管和与其内表面接触的形成为螺旋状的光纤构成的光纤传感器，以及使用该光纤传感器的结构物体的变形测量方法的技术方案。
此外，在特开2002-131025号公开公报中，还公开了一种有关板状变形传感器的技术方案。该技术方案是即将一条或者多条光纤电缆夹在可以渗透粘着剂的薄膜状物之间进行固定，又使用粘着剂将该薄膜粘着在混凝土结构物体的表面上，通过这样的方式，测量混凝土结构物体的变形，从而确认混凝土结构物体损伤的恶化状况的板状变形传感器的技术方案。
然而，在上述的光纤测量组件的技术中，一旦光纤的网络被切断，则不易重建，此外，想要安装或者拆除的时候，容易发生例如对需要小心操纵的光纤芯造成伤害这样的意外。
比如，特开平9-14927号公开公报所公开的技术会涉及到如下问题，即、要将具备光纤的金属管与结构物体互相配合来安装是非常不容易的，对金属管进行弯曲等加工会给光纤芯造成损伤。
此外，在特开2002-131025号公开公报中所公开的技术方案也存在这样一些问题，即由于是用粘结剂将薄膜状的光纤测量组件粘着在混凝土结构物体的表面上，所以不仅不易安装和拆除，在剥离薄膜的粘结部分的时候，会给光纤电缆造成过度的负担，易给光纤芯造成损伤。
本发明鉴于上述问题，目的在于提供一种光纤测量组件，其能够容易的安装与拆除于结构物体，此外在安装拆除的时候，不会出现对需要进行小心操纵的光纤芯造成损伤的问题。

发明内容
用于解决上述问题的本发明，是一种铺设在结构物体上，用来测量结构物体的变形或者温度中的至少一个物理量的光纤测量组件，它包括，具有光纤芯、包层(clad)和被覆层的光纤芯线，保持该光纤芯线的基材，用于将该基材安装在结构物体上的装配部件。
根据本发明，由于具有保持光纤芯线的基材，在操纵光纤测量组件的时候只要操纵基材就可以，这样可以避免直接操纵需要小心注意的光纤芯线。此外，由于具备用于将基材安装在结构物体上的装配部件，因此能够容易地将光纤测量组件安装在结构物体上而不至于对光纤芯线造成影响。
此外，本发明的光纤测量组件，还可以包括安装机构和抵接机构，其中，所述安装机构为设置在上述装配部件和结构物体之间，用于将装配部件安装在结构物体上；所述抵接机构为设置在上述基材和装配部件之间，用于将基材抵接在装配部件上。
根据本发明的该结构，由于在装配部件和结构物体之间设置了用于将装配部件安装在结构物体上的安装机构，因此不用每次都对结构物体和装配部件进行加工，就能容易的将装配部件安装在结构物体上。此外，由于在基材和装配部件之间设置了用于将基材抵接在装配部件上的抵接机构，在装配部件安装在结构物体上的状态下，通过将基材依次的抵接在装配部件上，能够容易的将光纤测量组件安装在结构物体上。
而且，上述安装机构，还可以具有设置在装配部件上的，由粘结剂或者焊接剂构成的接合层，该粘结剂或焊接剂用于将装配部件和结构物体接合。
根据该结构，由于安装机构具有设置在装配部件上的，由粘着剂或者焊接剂构成的接合层，其用来将装配部件和结构物体接合，通过该安装机构将装配部件安装在结构物体上，所以能够避免对光纤芯线造成损伤而将装配部件安装在结构物体上。
此外，上述安装机构还可以设置为以下方式，即将与设置在装配部件上的抵接槽接合的接合突起，通过由弹性材料构成的弹性薄膜塞入设在结构物体上的有底抵接槽，其中该设在结构物体上的有底抵接槽的开口部比底部的宽度更狭窄，通过上述方式，将该装配部件安装在结构物体上。
根据该结构，可将设在装配部件上的抵接槽接合的接合突起，通过由弹性材料构成的弹性薄膜塞入设在结构物体上的有底抵接槽，其中该设在结构物体上的有底抵接槽的开口部比底部的宽度更狭窄，由于用上述安装机构将装配部件安装在结构物体上，所以能够避免对光纤芯线造成损伤而将装配部件安装在结构物体上。
此外，上述抵接机构还可设置为，通过以下方式，将基材抵接在装配部件上，即将与设在基材上的装配部件的抵接部接合的接合部，抵接在设在装配部件上的抵接部上。
根据该结构，由于通过将设在基材上的接合部抵接在设在装配部件上的抵接部上，使基材抵接于结合部件，因此不需要其它螺丝钉等用于安装的部件，只需按一下(onetouch)即可将基材安装在装配部件上。
此外，上述抵接机构还设定光纤芯线的初始变形，即通过将设在装配部件上的抵接部的间距和设在基材上的接合部的间距设置为不同的间隔，使其产生与延伸或者收缩抵接在装配部件上的基材相关的变形，可以设定光纤芯线的初始变形，以校正测量值的零点。
根据该结构，由于可以将设在装配部件上的抵接部的间距和设在基材上的接合部的间距设置为不同的间隔，使其产生与延伸或者收缩抵接在装配部件上的基材相关的变形，所以可以设定光纤芯线的初始变形，用于校正测量值的零点，其结果也就是能够显示光纤测量组件的空间位置。
此外，本发明的光纤测量组件，还可以具有以下的特征，即上述基材保持着以规定的间隔相互隔开的2条或者3条上述光纤芯线，通过该方式，根据相互的光纤芯线的变形的测量值以及测量值增减的图形，光纤测量组件可以测量出包括铺设有光纤测量组件的结构物的延伸、变形、部分的侧压的状态量中的至少一个。
根据该结构，由于可以通过将上述基材以保持着规定的间隔相互隔开的2条或者3条上述光纤芯线的方式，根据相互的光纤芯线的变形的测量值以及测量值的增减的图形，可以测量出包括铺设有光纤测量组件的结构物的延伸、变形、部分的侧压的状态量中的至少一个，所以能够从远距离的地方高效率的进行对结构物体的变形、倾斜等状态量的测量。
此外，本发明的光纤测量组件还可以具有以下特征，即上述基材形成为带状，并保持着2条上述光纤芯线，且该光纤芯线沿着基材的长轴方向，相互之间隔开规定的间隔。
根据该结构，由于保持着2条上述光纤芯线，且该光纤芯线沿着基材的长轴方向，相互之间隔开规定的间隔，所以用简单的结构即可从远距离的地方高效率的进行对结构物体的平面的变形和倾斜等状态量的测量。
此外，本发明的光纤测量组件，还可以具有以下特征，即上述基材具有，带状的平板部和立设在平板部的大致中央处略呈垂直的壁部，将2条上述光纤芯线相互隔开规定的间隔，并保持在该平板部的长轴方向上的同时，在壁部的长轴方向上还保持着1条上述光纤芯线。
根据该结构，由于将2条上述光纤芯线相互隔开规定的间隔，并保持在该平板部的长轴方向上的同时，在壁部的长轴方向上还保持着1条上述光纤芯线，其中壁部略呈垂直的立设在平板部的大致中央处，所以使用简单的结构即可从远距离的地方高效率的进行对结构物体的立体的变形和倾斜等的状态量的测量。
此外，本发明的光纤测量组件，还可以具有以下特征，即上述基材，形成为管状，并保持着3条上述光纤芯线，且该光纤芯线沿着该管状基材的内壁的长轴方向，相互之间隔开规定的间隔。
根据该结构，由于保持着3条上述光纤芯线，且该光纤芯线沿着该管状基材的内壁的长轴方向，相互之间隔开规定的间隔，所以使用简单的结构即可从远距离的地方高效率的进行对结构物体的立体的变形和倾斜等的状态量的测量。
此外，本发明的光纤测量组件，还可以具有以下特征，即上述光纤芯线呈螺旋状的保持在上述管状的基材的内壁上。
根据该结构，由于光纤芯线呈螺旋状的保持在上述管状的基材的内壁上，所以相对基材的长轴方向上的变形，可以使光纤芯线的芯线方向的运动变形较小，其结果便可得到相对基材的变形不易发生损坏的光纤测量组件。
此外，本发明的光纤测量组件，还可以具有以下特征，即上述基材形成有避开所保持的光纤芯线，且能够增加基材的可挠性的切口，因此在操纵时，可避免超过光纤芯线所允许的变形程度而进行铺设。
根据该结构，由于形成有避开所保持的光纤芯线，且增加基材的挠性的切口，因此在操纵时可避免超过光纤芯线所允许的变形程度而进行铺设，所以能够得到一种避免光纤的光透射性恶化，高有效性的光纤测量组件。
此外本发明的光纤测量组件，还可以具有以下特征，即上述基材形成有避开所保持的光纤芯线，且能够增加基材的可挠性的切口，因此对于铺设光纤测量组件的结构物体的过大的变形，也可以使光纤芯线的变形不超过允许值。
根据该结构，由于形成有避开所保持的光纤芯线，且增加基材的挠性的切口，因此对于光纤测量组件所放置的结构物体的过大的变形，也可以使得光纤芯线的变形不超过允许值，所以该光纤测量组件可适用于预期会产生较大变形的结构体，具有广泛适用性。
此外，本发明的光纤测量组件，还可以具有以下的特征，即上述基材，在保持着波浪状的光纤芯线的同时，位于从波峰到波谷移动的光纤芯线的接线的延长线上的基材的侧端，还形成有用于基材的变形的切口，在弯曲基材的时候，将沿着该切口与光纤芯线进行变形，因此仅产生光纤芯线的扭曲，可避免光纤芯线的变形超过相关的允许变形程度。
根据该结构，由于在保持着波浪状的光纤芯线的同时，位于从波峰到波谷移动的光纤芯线的接线的延长线上的基材的侧端，还形成有用于基材的变形的切口，在弯曲该基材的时候，将沿着该切口与光纤芯线进行变形，因此仅产生光纤芯线的扭曲，可避免光纤芯线的变形超过相关的允许变形程度，所以能够得到即使对结构物体的角部也能够适用的、具有广泛使用性的光纤测量组件。
此外，本发明的光纤测量组件，还可以具有以下特征，即具备具有标准化的长度的上述基材，及设在该标准化的基材的两端的光纤芯线的连接部，将该光纤芯线的连接部相互之间进行光学连接，并将基材彼此依次连接，通过该方式，可以使得本组件能够对应具有不同的尺寸的结构物体。
根据该结构，由于具备具有标准化的长度的基材，及设在该标准化的基材的两端的光纤芯线的连接部，通过将该光纤芯线的连接部相互之间光学的连接，并将基材彼此依次连接，可以使得本组件能够对应具有不同的尺寸的结构物体，能够得到具有广泛适用性的光纤测量组件。
此外，本发明的光纤测量组件，还可以具有以下的特征，即具备将光纤芯线形成为环状的偏振波环，通过该偏振波环，校正在光纤芯线内传播的信号光的偏光状态。
根据该结构，由于其具备了将光纤芯线形成为环状的偏振波环，因此能够校正在光纤芯线内传播的信号光的偏光状态，所以可以进行正确的测量。
此外，本发明的光纤测量组件，还可以具有以下的特征，即具备保持上述偏振波环的光纤芯线的环状基材，和可以在该环状基材的圆周方向上施加变形的承载机构，通过该承载机构向环状基材的圆周方向上施加变形的方式，可以对保持在环状基材上的光纤芯线施加变形，进行变形的校正。
根据该结构，由于具备保持上述偏振波环的光纤芯线的环状基材，和可以在该环状基材的圆周方向上施加变形的承载机构，且通过该承载机构向环状基材的圆周方向上施加变形的方式，可以在保持在环状基材上的光纤芯线上施加变形，进行变形的校正，所以能够进行更加正确的测量。
此外，本发明的光纤测量组件，还可以具有以下的特征，即上述承载机构具备，设在环状基材上的非连续部、面对非连续部的抵接于环状基材的两个端部的承载部件、设在承载部件的大致中心处且以可旋转的方式支撑着承载部件的承载部件轴，通过使承载部件于承载部件周围旋转，变更环状基材的非连续部的间隔，并由此变更环状基材的变形。
根据该结构，通过将面对非连续部的抵接于环状基材的两个端部的承载部件，在设在承载部件的大致中心处的承载部件轴的周围旋转的方式，变更环状基材的非连续部的间隔，并由此变更环状基材的变形，用此简单的结构，即可容易的进行光纤测量组件的变形的校正。


图1是表示本发明的第1实施例所涉及的光纤测量组件的结构的斜视图。
图2是表示向本发明第1实施例中的光纤测量组件的结构物体上进行安装的斜视图。
图3是表示本发明的第2实施例所涉及的光纤测量组件的结构的斜视图。
图4是表示本发明第2实施例中的光纤测量组件的抵接机构的变形例的截面图，其中，(a)表示用抵接方式将基材安装在装配部件上的状态；(b)表示将基材从装配部件进行拆除过程中的状态。
图5是表示本发明第3实施例所涉及的光纤测量组件的结构的说明图，其中，(a)是表示第3实施例的光纤测量组件的结构的平面图；(b)是装配部件的侧面图；(c)是表示将基材安装在装配部件上之后的作用于光纤芯线上的变形大小的示意图。
图6是表示本发明第4实施例所涉及的光纤测量组件的结构的斜视图。
图7是表示本发明第5实施例所涉及的光纤测量组件的结构的示意图。其中，(a)是光纤测量组件的斜视图；(b)是表示光纤测量组件的效果的说明图。
图8是表示本发明第6实施例所涉及的光纤测量组件的结构的斜视图。
图9是表示本发明第7实施例所涉及的光纤测量组件的结构的斜视图。
图10是表示本发明第8实施例所涉及的光纤测量组件的结构的斜视图。
图11是表示本发明第8实施例所涉及的光纤测量组件的作用的截面图。
图12是表示本发明第9实施例所涉及的光纤测量组件的结构的斜视图。
图13是表示本发明第10实施例所涉及的光纤测量组件的结构的斜视图。
图14是表示本发明第11实施例所涉及的光纤测量组件的结构的斜视图。
图15是表示本发明第11实施例所涉及的光纤测量组件的单元结构的斜视图。
图16是表示本发明第11实施例所涉及的光纤测量组件的偏振波环的结构的斜视图。
图17是表示偏振波环的承载机构的构成的侧面图，其中，(a)表示非连续部的间隔没有因承载部件而变更的状态，(b)表示非连续部的间隔因承载部件而发生了变更的状态。
图18是基材的变形例，其中，(a)是基材的变形例的斜视图；(b)是表示基材的变形例的效果的光纤芯线的变形的示意图。
用于实施发明的优选形式下面参照附图对本发明的一个优选实施例进行详细描述。图1是表示本发明第1实施例中所涉及的光纤测量组件10的结构的斜视图，图2是表示向本发明第1实施例中所涉及的光纤测量组件10的结构物体1进行安装的斜视图。
参照这些图，图示的本发明的第1实施例的光纤测量组件10，是将光纤芯线2铺设在结构物体1上，用于测量结构物体1的变形或者温度的至少其中一个物理量的组件，为了能够避免对需要小心操纵的光纤芯线2造成影响且还要安装到结构物体1上，其具有保持光纤芯线2的基材(base member)3，和用于将该基材3安装在结构物体1上的装配部件(attachment member)4。
而且，为了能够在安装时不需对结构物体1和装配部件4进行加工而将装配部件4安装在结构物体1上，在装配部件4和结构物体1之间，设有安装机构5，这样能够将装配部件4容易地安装在结构物体1上。此外，在将装配部件4安装在结构物体1的状态下，为了能够通过将基材3依次的抵接在装配部件4上而使光纤测量组件10安装在结构物体1上，在基材3和装配部件4之间，还设有抵接机构6，从而能够容易的将基材3抵接在装配部件4上。
上述光纤芯线2，将激光等的不连续泵浦光(pump light)入射，产生由光纤芯线2的变形和温度等引起的布里渊散射(Brillouin scattering)或拉曼散射(Ramanscattering)等散射光，并检测出散射光，从而测量光纤芯线2的变形和温度等的物理量，其具有光纤芯2a和包层(clad)2b以及被覆层2c。
上述基材3，是用于保持(hold)光纤芯线2的部件，由具有一定程度的可挠性(flexibility)的，例如，金属制的薄板或者合成树脂材料的板材等构成，可以通过装配部件4安装在具有各种形状的结构物体1上。
上述装配部件4，是为了将基材3安装在结构物体1上而设置的部件，同样也是由具有一定程度的可挠性(flexibility)的，例如，金属制的薄板或者合成树脂材料的板材等构成，可以安装在具有各种形状的结构物体1上。
上述安装机构5，在将装配部件4安装到结构物体1上时，为了避免给光纤芯线2造成损伤，在第1实施例中，具有一接合层7，该接合层7被设置在装配部件4上，由粘着剂或者焊接剂构成，用于将装配部件4和结构物体1接合。由此，能够不必考虑光纤芯线2，即可将装配部件4安装在结构物体1上。
上述抵接机构6，也是为了能够不用其它螺丝等安装用的部件，通过单触按(onetouch)操作即可将基材3安装在装配部件4上，具有以下的结构，即将接合于抵接部6a的基材3的接合部6b，抵接在设置在装配部件4上的抵接部6a上，从而将基材3抵接在装配部件4上。
而且、提起该第1实施例的光纤测量组件10的作用，在该光纤测量组件10中，由于具备保持光纤芯线2的基材3，所以在操纵光纤测量组件的时候操纵基材3即可，不必直接操纵需要充分小心注意的光纤芯线2。此外，由于具有用于将基材3安装在结构物体1上的装配部件4，所以能够容易的将光纤测量组件安装在结构物体1上而不至于对光纤芯线2造成影响。
而且，该光纤测量组件10，因为在装配部件4和结构物体1之间设置了用于将装配部件4安装在结构物体1上的安装机构5，因此能够每次都很容易的将装配部件4安装在结构物体1上。
此外，由于在基材3和装配部件4之间还设置了用于将基材3抵接在装配部件4上的抵接机构6，这样，在装配部件4安装在结构物体1的状态下，通过将基材3依次的抵接在装配部件4上的方式，就能够容易的将光纤测量组件安装在结构物体1上。
尤其是该光纤测量组件10，因为其具备了由具有设置在装配部件4上的，用于将装配部件4和结构物体1接合，由粘着剂或者焊接剂等构成的接合层7的安装结构5，且通过该安装结构5将组合部件4安装在结构物体1上，因此，能够不需要螺丝等安装用的部件，通过单触按(one touch)操作即可容易的将装配部件4安装在结构物体1上。
而且，该光纤测量组件10，因为其具备有将设置在基材3上的接合部6b，抵接在设置在装配部件4上的抵接部6a上的抵接机构6，且通过该抵接机构6将基材3抵接在装配部件4上，因此，不需要用其它螺丝等安装用的部件，通过单触按(one touch)操作就可将基材3安装在装配部件4上。
以下，参照图3对本发明的第2实施例进行说明。图3是表示本发明的第2实施例的光纤测量组件20的结构的斜视图。
参照附图3，在第2实施例的光纤测量组件20中，上述安装机构5，为了能够依靠单触按操作容易的将装配部件4安装在结构物体1上，其具有以下的结构，即具备了设置在结构物体1上的开口部5a比底部5b宽度更窄的有底的抵接槽5c、设置在装配部件4上的抵接在抵接槽5c的接合突起5d，和由弹性材料构成的弹性薄膜5e，其中通过将接合突起5d介于弹性薄膜5e塞到抵接槽5c中，而将装配部件4安装在结构物体1上。
接着，说明该第2实施例的光纤测量组件20的作用，该光纤测量组件20，因通过安装机构5，可将设在装配部件4上的接合突起5d，通过弹性薄膜5e塞入到有底的抵接槽5c中，从而将装配部件4安装在结构物体1上，所以不需要其它螺丝等安装用的部件，就能够以单触按操作即可容易的将装配部件4安装在结构物体1上。
而且，该光纤测量组件20，因其具有将设在基材3上的接合部6b，抵接在设置于装配部件4上的抵接部6a上的抵接机构6，且通过该抵接机构6将基材3抵接在装配部件4上，因此不需要用其它的螺丝等等安装用的部件，就能够依靠单触按操作将基材3安装在装配部件4上。
这里，图4是表示本发明的第2实施例的光纤测量组件的抵接机构6的变形例的截面图，其中(a)表示用抵接机构6将基材3安装在装配部件4上的状态；(b)表示将基材3从装配部件4进行拆除过程中的状态。参照图4(a)，(b)，在该抵接机构6的变形例中，上述抵接机构6具有拉链结构(zipper structure)，即为了能够以单触按操纵将基材3安装在装配部件4上，设在装配部件4上的抵接部6a为钩状(hooks)；此外，设在基材3上的与装配部件4的抵接部6a接合的接合部6b为能够与该钩状的抵接部6a相接合的钩状。且、该抵接机构6的变形例，通过其具有的拉链结构，能够从抵接机构6的一端连续的依次进行接合，通过该方式能够将基材3以自由安装拆除的方式抵接在装配部件4上。
接着，对该抵接结构6的变形例的作用进行说明，根据该抵接机构6的变形例，由于通过该抵接机构6具有的拉链结构，能够将设在基材3上的钩状的接合部6b，抵接在设在装配部件4上的钩状的抵接部6a上，因此能够从抵接机构6的一端的端部连续的依次将接合部6b接合在抵接部6a上，从而使基材3以自由安装拆除的方式抵接在装配部件4上，所以可以使将基材3安装在装配部件4上的操作变得非常的容易。
由于具有这样的拉链的结构，能够从抵接机构6的一端的端部连续的依次进行安装拆除，其结果是能够以单触按操纵将基材3以自由安装拆除的方式抵接在装配部件4上。
下面，参照图5对本发明的第3实施例进行说明。图5是表示本发明的第3实施例的光纤测量组件30的结构的说明图，其中，(a)是表示第3实施例的光纤测量组件30的结构的平面图；(b)是装配部件4的侧面图；(c)是表示将基材3安装在装配部件4上之后的作用于光纤芯线2的变形大小的示意图。
参照上述图，在第3实施例中的光纤测量组件30，被构成为可通过抵接机构6设定光纤芯线2的初始变形的结构。其中，抵接机构6，使设置在装配部件4上的抵接部6a的间距S1、S2，以及设在基材3上的接合部6b的间距S3，具有不同的间隔，因此可对抵接在装配部件4上的基材3施加有关延伸或者缩短所涉及的变形。
接着，对该第3实施例的光纤测量组件30的作用进行说明，根据该光纤测量组件30，变形由于其设在装配部件4上的抵接部6a的间距S1、S2，以及设在基材3上的接合部6b的间距S3被设置成为互不相同的间隔，可以对抵接在装配部件4上的基材3施加有关延伸或者缩短所涉及的变形，因此能够设定光纤芯线2的初始变形，其结果可使光纤测量组件30的测量范围处于适当的状态。
下面，参照图6对本发明的第4实施例进行说明。图6是表示本发明的第4实施例的光纤测量组件40的结构的斜视图。
参照上述图6，第4实施例的光纤测量组件40具有以下的结构，即，基材3保持着2条光纤芯线2，且以规定的间隔相互隔开，因此能够从相互的光纤芯线2的变形的测量值及测量值的增减的图形，来对铺设有光纤测量组件的结构物体1的延伸、弯曲、部分侧压中的至少一个状态量进行测量。
尤其在第4实施例中，为了能够以简单的结构，从远距离的地方高效率地对结构物体1的平面变形和弯曲等的状态量进行测量，该基材3被形成为带状，保持着2条上述光纤芯线2，且使该光纤芯线沿着该基材3的长轴方向以规定的间隔相互隔开。
接着，对该第4实施例的光纤测量组件40的作用进行说明，在该光纤测量组件40中，由于基材3将光纤芯线2d、2e以规定的间隔相互隔开并保持，因此可以从相互的光纤芯线2的变形的测量值及测量值的增减的图形，来对铺设有光纤测量组件的结构物体1的延伸、弯曲、部分侧压中的至少一个状态量进行测量，因而可从远距离的地方高效率地对结构物体1的变形和弯曲等的状态量进行测量。
尤其是根据该结构，由于沿着形成为带状的基材3的长轴方向上，保持着2条以规定的间隔相互隔开的光纤芯线2d、2e，因此用简单的结构即可从远距离的地方高效率的对结构物体1的平面的变形和弯曲等的状态量进行测量。
下面参照图7对本发明的第5实施例进行说明。图7是表示本发明的第5实施例的光纤测量组件50的结构示意图，其中，(a)是光纤测量组件50的斜视图；(b)是表示光纤测量组件50的效果的示意图。
参照图7(a)，在第5实施例的光纤测量组件50中，其基材3，为了能够对结构物体1的立体的变形和弯曲等状态量进行测量，设有带状的平板部3a和略呈垂直状的立设在平板部3a的大致中央处的壁部3b，且在它的平板部3a的长轴方向上保持着2条上述光纤芯线2d、2e，相互之间以规定的间隔隔开，并在壁部3b的长轴方向上还保持着(holding)另外1条上述光纤芯线2f。
接着对该第5实施例的光纤测量组件50的作用进行说明，根据该光纤测量组件50，在带状的平板部3a的长轴方向上，保持着2条上述光纤芯线2d、2e，且相互之间以规定的间隔隔开，并在略呈垂直立设的壁部3b的长轴方向上保持着另外1条光纤芯线2f，由于光纤芯线2是立体配置的，所以以简单的结构即可从远距离的地方高效率的对结构物体1的立体变形和弯曲等状态量进行测量。
尤其，参照图7(b)，根据该光纤测量组件50，当在基材3的中心轴上作用有沿x轴方向的延伸时，光纤芯线2d、2e、2f的延伸应变分别被作为+观测；当向C部作用有沿z轴方向的侧压时，只有光纤芯线2f的延伸应变被作为+观测；当在z轴的周围处作用有弯曲时，相对光纤芯线2d的延伸应变被作为+观测，而光纤芯线2e的延伸应变则作为-观测。由此，通过对上述光纤芯线2d、2e、2f的应变形的图形(pattern)进行分析，就能够分析出变形的原因，是在基材3的中心轴处延伸产生作用了，或是侧压等产生作用了，或是弯曲产生作用了。
以下，参照图8对本发明的第6实施例进行说明。图8是表示本发明的第6实施例的光纤测量组件60的结构的斜视图。
参照上述图，在第6实施例的光纤测量组件60中，具基材3，为了能够对结构物体1的立体的变形和弯曲等的状态量进行测量，被形成为管状，在该管状基材3的内壁沿长轴方向上保持着3条上述光纤芯线2d、2e、2f，且其相互之间以规定的间隔隔开。
接着对该第6实施例的光纤测量组件60的作用进行说明，根据该光纤测量组件60，因为其在管状的基材3的内壁沿长轴方向上保持着3条上述光纤芯线2d、2e、2f，且该光纤芯线之间以规定的间隔相互隔开，且光纤芯线2呈立体配置，这样可以简单的结构从远距离的地方高效率的对结构物体1的立体的变形和弯曲等状态量进行测量。
而且，对于第6实施例的光纤测量组件60来说，和第5实施例的光纤测量组件50一样，如图7(b)所示，通过对光纤芯线2d、2e、2f的应变形的图形(pattern)进行分析，能够获得对作用在基材3上的延伸、侧压、变形等进行分析的效果。
以下，参照图9对本发明的第7实施例进行说明。图9是表示本发明的第7实施例的光纤测量组件70的结构的斜视图。
参照上述图9，在第7实施例的光纤测量组件70中，为了使作用于光纤芯线2d、2e、2f的芯线方向上的变形相对小于管状基材3的长轴方向的变形，且基材3的变形不易损坏，光纤芯线2d、2e、2f以螺旋状被保持在管状的基材的内壁上。
此外，在光纤测量组件70中，为了使得基材3，能够适用于具有曲率的形状的结构物体1等具有各种各样形状的结构物体1，在避开所保持的光纤芯线2d、2e、2f之处形成有用于增加基材3的可挠性的切口8(slit)。
接着，对该第7实施例的光纤测量组件70的作用进行说明，根据该光纤测量组件70，由于光纤芯线2d、2e、2f被以螺旋状保持在管状基材3的内壁上，使得作用在光纤芯线2d、2e、2f的芯线方向上的变形变形相对小于基材3的长轴方向的变形，由此可以得到一种相对基材3的变形来说不易被损坏的光纤测量组件70。
此外，该光纤测量组件70，因为其在基材3上避开所保持的光纤芯线2d、2e、2f形成有可以增加基材3的可挠性的切口8，由于该切口8规制了基材3的最大弹性变形曲率，因此可以避免在光纤芯线2d、2e、2f的光导波路上的光泄漏，从而可以得到高安全性的光纤测量组件。。
以下，参照图10、图11对本发明的第8实施例进行说明。图10是表示本发明的第8实施例的光纤测量组件80的结构的斜视图，图11是表示本发明的第8实施例的光纤测量组件80的作用的截面图。
参照图10，在第8实施例的光纤测量组件80中，为了能够对结构物体1的立体的变形和弯曲等状态量进行测量，基材3设置有带状的平板部3a和略呈垂直的立设在平板部3a的大致中央处的壁部3b，在该平板部3a的长轴方向上保持着2条上述光纤芯线2d、2e，且相互之间以规定的间隔隔开，并在壁部3b的长轴方向上保持着另外1条上述光纤芯线2f。此外，在基材3的带状平板部3a和壁部3b上，避开所保持的光纤芯线2d、2e、2f，形成有可以增加基板3的可挠性的切口8。
在此，对该第8实施例的光纤测量组件80的作用进行说明。参照图11，在该光纤测量组件80中，假设切口8的间隔为S4，宽度为S5，高度为d，则其最小弯曲角度为S4/drad，其最小圆直径为2(S4+S5)d/S4。通过确定切口8的各个尺寸，使最小弯曲角度不超过光纤芯线2的允许弯曲角度，这样可以避免因过度的弯曲导致的光的损失。
这样，根据第8实施例的光纤测量组件80，由于在基材3上，避开所保持的光纤芯线2d、2e、2f形成有可以增加基材3的可挠性的切口8，即使结构物体1有过大的变形，也能够使光纤芯线2d、2e、2f的变形不超过允许值，所以可得到一种对预期会产生较大变形的结构物体1也能够适用的，具有普遍适用性的光纤测量组件80。
接着，参照图12对本发明的第9实施例进行说明。图12是表示本发明的第9实施例的光纤测量组件90的结构的斜视图。
参照图12，在第9实施例的光纤测量组件90中，为了能够以简单的结构，从远距离的地方，高效率的对结构物体1的变形和弯曲等状态量进行测量，基材3被形成为带状，且沿着该基材3的长轴方向保持着1条光纤芯线2。此外、该基材3上，避开该基材所保持的光纤芯线2，还形成有可以增加基材3的可挠性，使得光纤芯线2的变形不超过允许值的切口(slit)8。
然后，对该第9实施例的光纤测量组件90的作用进行说明，在该光纤测量组件90中，由于在基材3上形成有缓和基材3延伸的切口8，因此，对于铺设有光纤测量组件90的结构物体1，即使有过大变形也可以使光纤芯线2的变形不超过允许值，所以能够得到一种即使对于预期其会产生较大变形的结构物体1也能够适用的，具有普遍适用性的光纤测量组件90。
进而，参照图13对本发明的第10实施例进行说明。图13是表示本发明的第10实施例的光纤测量组件100的结构的斜视图。
参照上述图，在第10实施例的光纤测量组件100中，基材3在以波浪状保持光纤芯线2的同时，还形成有用于弯折基材3的切口9，且该切口9被形成在位于从波峰到波谷移动的光纤芯线2的连接线的延长线上的基材3的侧面，在弯折基材3的时候，基材3沿着该切口9和光纤芯线2弯折。
接着，对该第10实施例的光纤测量组件100的作用进行说明，根据该光纤测量组件100，在基材3弯折的时候，在依切口9而决定的弯曲位置，光纤芯线2在仅仅受到扭转的情况下就可以将基材3沿着光纤芯线2进行弯曲，因此可以将光纤测量组件100设在结构物体1的转角部11上。
以下，参照图14~图17对本发明的第11实施例进行说明。图14是表示本发明的第11实施例的光纤测量组件110的结构的斜视图，图15是表示本发明的第11实施例的光纤测量组件110的单元结构的斜视图。此外，图16是表示本发明的第11实施例的光纤测量组件110的偏振波环12的结构的斜视图，图17是表示偏振波环12的承载机构14的结构的侧面图，其中(a)表示非连续部15的间隔没有因承载部件16变更的状态；(b)表示非连续部15的间隔因承载部件16而变更的状态。
参照图14和图15，第11实施例的光纤测量组件110，具有标准化的长度的上述基材3，及设置在该标准化的基材3的两端上的光纤芯线2的连接部2g，该光纤芯线2的连接部2g的彼此之间被光学地连接，通过将基材3彼此依次连接，可以适应具有不同尺寸的结构物体1。
此外，在第11实施例的光纤测量组件110中，还设置有将光纤芯线2形成为环状的偏振波环(polarizing rings)12，通过该偏振波环12，可以校正在光纤芯线2内传播的信号光的偏光状态(polarized states)。
上述偏振波环12是将SM(单模式)的光纤芯线2卷成环状之物，如图16所示，其具有保持偏振波环12的光纤芯线2的环状基材13，和可以在该环状基材13的圆周方向上施加变形的承载机构14，通过用该承载机构14在环状基材13的圆周方向上施加变形，对保持在环状基材13上的光纤芯线2施加变形，从而可以进行变形的校正。
上述承载机构14，如图17(a)所示，具有设在环状基材13上的非连续部15、面对非连续部15与环状基材13的两个端部邻接的承载部件16、以可旋转的方式设在承载部件16的大致中心处的支撑承载部件16的承载部件轴17；如图17(b)所示，通过在承载部件轴17的周围旋转承载部件16，由此改变环状基材13的非连续部15的间隔，从而改变环状基材13的变形。
接着，参照图14~图17，对该第11实施例的光纤测量组件110的作用进行说明，根据该光纤测量组件110，由于其具备有被标准化了的长度的基材3、和设在基材3的两端的光纤芯线2的连接部2g，通过将该光纤芯线2的连接部2g相互之间进行光学的连接，并将基材3彼此依次连接，则可以适应具有不同尺寸的结构物体1，因此能够得到具有更广泛适用性的光纤测量组件110。
此外，根据该第11实施例的光纤测量组件110，通过将光纤芯线2形成环状的偏振波环12，能够校正在光纤芯线2内传播的信号光的偏振状态，所以可以进行正确的测量。
而且，根据该第11实施例的光纤测量组件110，通过以可以在保持偏振波环12的光纤芯线2的环状基材13的圆周方向上施加形变的承载机构14，在环状基材13的圆周方向上施加变形，则可以向保持在环状基材13上的光纤芯线2上施加变形，并由此进行光纤测量组件的变形的校正，所以能够进行更加正确的测量。
此外，根据该第11实施例的光纤测量组件110，通过将邻接于环状基材13的两个端部的承载部件16，其中该环状基材13面对承载机构14的非连续部15，沿着设在承载部件16的大致中心处的承载部件轴17的周围旋转，来改变环状基材13的非连续部15的间隔，并改变环状基材13的变形，由此，以简单的结构即可容易的进行光纤测量组件的变形的校正。
上述的实施例不过是对本发明的优选实施例的示意说明，并非将本发明限定于上述的实施例。
比如，相对于保持光纤芯线2的基材3来说，光纤芯线2不必一定如图示保持为直线状，波浪状或者螺旋状，它的保持(holding)形状可以被设计成各种各样。
此外，基材3也不必如图所示限定为带状、板状、管状，只要是能够保持光纤芯线2的形状，都可以进行各种设计变更。
比如，图18是基材3的变形例，其中(a)是基材3的变形例的斜视图；(b)是表示基材3的变形例的效果的光纤芯线2的变形图解。
参照图18(a)，基材3也可以是以光纤芯线2为中心所保持的被分割成两个部分的圆柱状部件3c、3d的形状。尤其，上述图中所示的圆柱状部件3c、3d，在其中一个圆柱状部件3c上以间隔S8设置凹凸的同时，在另一个圆柱状部件3d上以与间隔S8稍有不同的间隔S9以及间隔S10设置凹凸，通过使两者接合，光纤芯线2与其中一个圆柱状部件3c粘在一起。由此，如图18(b)所示，在沿整个光纤芯线2的长轴方向，在可以将以下两个不同的变形施加在光纤芯线2上的同时又保持了光纤芯线2，其中上述的一个变形为与间隔S9接合的区域的变形ε3＝(S9-S8)/S8，而另一个变形为与间隔S10接合的区域的变形ε4＝(S10-S8)/S8。
此外，装配部件4也不必如图所示那样的限定为板状，只要是能够将基材2安装在结构物体1上的形状，则可以进行各种设计变更。
此外，安装机构也不限于由粘结剂和焊接剂等构成的接合层7，也不限于如图所示在结构物体1的有底的抵接槽5c上，塞入装配部件4的接合突起5d的结构，可以进行各种各样的设计变更。
此外，增加基材3的可挠性的切口8也不必限于图示的形状。只要是能够避开所保持的光纤芯线2而形成，可以增加基材3的可挠性的结构，则可以进行各种的设计变更。
此外，偏振波环12的承载机构14也不必限定为如图所示的形状，只要其能够通过在环状基材13的圆周方向上施加变形，向保持在环状基材13上的光纤芯线2上施加变形，可进行变形的校正的话，那么，可以进行各种各样的设计变更。
另外，不用说，在本发明的权利要求的范围内可以进行各种各样的设计变更。
工业实用性如上所述，根据本发明，可以提供一种光纤测量组件，其能够相对结构物体容易地安装与拆除，此外在安装拆除的时候，不会对需要进行小心操纵的光纤芯造成损伤，因此具有显著的技术效果。
权利要求
1.一种光纤测量组件，铺设在结构物体上，用来测量结构物体的变形或者温度之中的至少一个物理量，其特征在于包括具有光纤芯、包层和被覆层的光纤芯线；保持该光纤芯线的基材；用于将该基材安装在结构物体上的装配部件。
2.根据权利要求1所述的光纤测量组件，其特征在于还包括设置在上述装配部件和结构物体之间，用于将装配部件安装在结构物体上的安装机构；设置在上述基材和装配部件之间，用于将基材抵接在装配部件上的抵接机构。
3.根据权利要求2所述的光纤测量组件，其特征在于上述安装机构具有设置在装配部件上的，由粘结剂或者焊接剂构成的接合层，用于将装配部件和结构物体接合。
4.根据权利要求2所述的光纤测量组件，其特征在于上述安装机构将与设在装配部件上抵接槽接合的接合突起，通过由弹性材料构成的弹性薄膜，塞入到设在结构物体上的有底抵接槽，从而将装配部件安装在结构物体上，其中该设在结构物体上的有底抵接槽的开口部比底部的宽度更狭窄。
5.根据权利要求2到权利要求4的任何一项所述的光纤测量组件，其特征在于上述抵接机构，通过将接合部抵接在设在装配部件上的抵接部上，使基材抵接在装配部件上，其中该接合部与设在基材上的装配部件的抵接部接合。
6.根据权利要求5所述的光纤测量组件，其特征在于上述抵接机构，将设在装配部件上的抵接部的间隔和设在基材上的接合部的间隔设置为互不相同，通过向抵接在装配部件上的基材施以延伸或者收缩所涉及的变形，可设定光纤芯线的初始变形，从而校正测量值的零点。
7.根据权利要求1到权利要求6的任何一项所述的光纤测量组件，其特征在于上述基材，通过保持2条或者3条以规定的间隔相互隔开的光纤芯线，使得根据相互的光纤芯线的变形的测量值以及测量值增减的图形，来测量铺设有上述光纤测量组件的结构物的下列状态量的至少一个，即延伸、变形、部分侧压，成为可能。
8.根据权利要求1到权利要求7的任何一项所述的光纤测量组件，其特征在于上述基材为带状，沿着该基材的长轴方向，以规定的间隔相互隔开地保持着2条上述光纤芯线。
9.根据权利要求1到权利要求7的任何一项所述的光纤测量组件，其特征在于上述基材具备，带状的平板部和略呈垂直的立设在平板部的大致中央处的壁部，其中，在所述平板部的长轴方向上2条上述光纤芯线相互隔开规定的间隔被保持，在所述壁部的长轴方向上1条上述光纤芯线被保持。
10.根据权利要求1到权利要求7的任何一项所述的光纤测量组件，其特征在于上述基材为管状，沿着该管状基材的内壁的长轴方向，以规定的间隔相互隔开地保持着3条上述光纤芯线。
11.根据权利要求10所述的光纤测量组件，其特征在于上述光纤芯线呈螺旋状的被保持在上述管状基材的内壁上。
12.根据权利要求1到权利要求11的任何一项所述的光纤测量组件，其特征在于上述基材，形成有切口，且该切口避开所保持的光纤芯线，并能够增加基材的可挠性，因此可以避免超过光纤芯的允许变形值而进行铺设。
13.根据权利要求1到权利要求12的任何一项所述的光纤测量组件，其特征在于上述基材，形成有切口，且该切口避开所保持的光纤芯线，并能够增加基材的可挠性，因此相对铺设光纤测量组件的结构物体的过大变形，也可以使得光纤芯线的变形不超过允许值。
14.根据权利要求1到权利要求13的任何一项所述的光纤测量组件，其特征在于上述基材以波浪状保持着光纤芯线，还形成有用于弯曲基材的切口，该切口位于从波峰向波谷移动的光纤芯线的接线的延长线上的基材的侧端，在折曲基材的时候，将会沿着该切口与光纤芯线发生弯曲，因此可仅使光纤芯线产生扭曲，避免超过光纤芯线的弯曲所涉及的允许变形。
15.根据权利要求1到权利要求14的任何一项所述的光纤测量组件，其特征在于，上述基材具有标准化的长度、在该标准化的基材的两端设置光纤芯线的连接部，通过将该光纤芯线的连接部相互之间进行光学连接，而将基材彼此依次连接，可以适应具有不同尺寸的结构物体。
16.根据权利要求1到权利要求15的任何一项所述的光纤测量组件，其特征在于所述光纤芯线还具有被形成为环状的偏振波环，通过该偏振波环，校正在光纤芯线内传播的信号光的偏光状态。
17.根据权利要求16所述的光纤测量组件，其特征在于所述基材为保持上述偏振波环的光纤芯线的环状基材，还具备可以在该环状基材的圆周方向上施加变形的承载机构，通过以该承载机构向环状基材的圆周方向上施加变形的方式，可以向保持在环状基材上的光纤芯线施加变形从而进行变形的校正。
18.根据权利要求17所述的光纤测量组件，其特征在于上述承载机构包括，设在环状基材上的非连续部、面对非连续部的抵接于环状基材的两个端部的承载部件、及设在承载部件的大致中心处且以可旋转的方式支撑着承载部件的承载部件轴，通过使承载部件沿承载部件轴旋转，可变更环状基材的非连续部的间隔从而变更环状基材的变形。
全文摘要
本发明提供一种光纤测量组件，其包括具有光纤芯(2a)、包层(clad)(2b)和被覆层(2c)的光纤芯线(2)和保持该光纤芯线(2)的基材(3)以及用于将该基材(3)安装在结构物体(1)上的装配部件(4)。
文档编号G02B6/14GK1695041SQ0282995
公开日2005年11月9日 申请日期2002年11月27日 优先权日2002年11月27日
发明者岸田欣增, 伊东一良, 中野元博, 松本正行, 户田裕之, 王勇, 山内良昭 申请人:岸田欣增