Fiber Bragg Gratings(ファイバ・ブラッグ・グレーティング)を略してFBGと呼びます。
上図のように光ファイバに回折格子を刻んだもので、この部分(FBG)がセンサ部となります。
上図(左側)のように帯域を持った入射光が光ファイバ内を伝送し、FBGを通過する際、回折格子(L)の間隔に比例する特定の波長成分(λB)が反射します。この特定の波長成分(λB)をブラッグ波長と呼びます。 他の波長成分は透過します。(上図右側)
FBG部に外力が加わったり温度が変化するとファイバは伸縮します。 この伸縮に伴い回折格子の間隔 (L)が変わりますので、
ブラッグ波長(λB)も変化します。( λB’のように変化します。)
この特性を用いてひずみや温度の変化を計測することができます。
つまり、 FBGの伸縮量 (L'-L) = ブラッグ波長のシフト量(λB’-λB) です。
換算参考値: ひずみ 1.256pm(1pm) = 0.001με / 温度 0.01nm(10pm) = 1℃ *温度範囲10℃~100℃の概算
FBGの基本動作を動画にしました。
*確実な計測をするには確実な実装が必要です。
ひずみゲージとの比較
電気式ひずみゲージの隣にFBGを瞬間接着剤(100円均一ショップで購入)で実装し計測値を比較しました。
計測後、アセトンや専用リムーバーを使用すれば何度も使用することができます。
*これはラボなど屋内での簡易的な計測方法の一例です。
*長期間の使用、屋外での使用には不向きです。
接着剤の比較
4種類の接着剤を用いてひずみ計測での比較試験を行ないました。