JP2017198629A - 変位計 - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象の変位が大きい場合であっても各構成要素の破損を回避しながら、測定対象の変位を検出できる変位計を提供する。【解決手段】変位計１は、光ファイバ２と、光ファイバ２を保持する固定保持部３と、固定保持部３に対して移動自在、かつ、光ファイバ２を保持する移動保持部４と、固定保持部３と移動保持部４との間の該光ファイバ２の第３部分に設けられ、自らの屈曲状態に応じて前記検出用の光の態様を変化させるセンサ素子２ｈと、前記測定対象の変位の発生に伴って移動することにより、移動保持部４に力を加える可動部６と、ストッパ８とを備える。移動保持部４は、ストッパ８に当接した後、固定保持部３に対し停止する。可動部６は、移動保持部４を可動部６に対して移動自在に支持する。移動保持部４は、可動部６に設けられた第１バネ６ｂにより、第１方向Ｄ１に付勢される。【選択図】図１

Description

本発明は、変位計に関する。

従来、コアとクラッドからなる光ファイバである本線体と、当該光ファイバ本線体のコアとコア径が異なるコアを有した前記光ファイバセンサ本線体よりも長さが短い光ファイバであるセンサ素子とを備えたセンサ用光ファイバが知られている（特許文献１参照）。

特許文献１の本線体とセンサ素子との間の界面における光のリークによるレーリ散乱光を測定することにより、本線体の歪み等を検出することが出来る。

また、特許文献２には、このようなセンサ用光ファイバのＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）に接続された側の一部を保持する固定保持部と、当該固定保持部と所定の距離をおいて当該固定保持部に対して移動可能に配置され、センサ素子を中心として前記一部と線対称の位置にあるセンサ用光ファイバの他部を保持する移動保持部とを有するセンサ用光ファイバが提案されている。

このセンサ用光ファイバは、移動保持部が固定保持部に接近するなど、移動保持部がセンサ用光ファイバを保持する点と固定保持部が前記センサ用光ファイバを保持する点とを結ぶ方向と同一の方向に応力が印加されたとき、その応力に応じてセンサ素子を中心としてセンサ用光ファイバを屈曲させ、当該応力が解除されたとき、屈曲状態から復帰させる機構を有する。

このセンサ用光ファイバにおいては、移動保持部に連結された測定対象に歪みが生じると、センサ素子が屈曲し、センサ用光ファイバに光伝送の損失が生じる。換言すれば、センサ用光ファイバに接続されたＯＴＤＲでこの光伝送の損失を検出することにより、移動保持部に連結された測定対象の歪みを検出することが出来る。

特許第３１８０９５９号公報 特許第４３１０６０６号公報

近年、メンテナンス時の作業負荷の軽減のため、橋梁、トンネル及び大型建造物等の社会的インフラの歪みの自動検出に対する関心が高まっているところ、このような社会的インフラでは、地震等により瞬間的に大きな歪みが測定対象に生じる可能性がある。

しかしながら、特許文献２の技術では、測定対象の変位による移動保持部の変位が大きい場合、センサ素子が大きく屈曲してしまい、センサ素子が破損するおそれがある。

このような問題に鑑み、本発明は、測定対象の変位が大きい場合であっても各構成要素の破損を回避しながら、測定対象の変位を検出できる変位計を提供することを目的とする。

本発明の変位計は、
検出用の光を入光する入光部及び前記検出用の光を受光する受光部に接続可能に構成された光ファイバと、
位置が固定され、かつ、該光ファイバの第１部分を保持する固定保持部と、
前記固定保持部に対して移動自在であって該光ファイバの第２部分を保持する移動保持部と、
前記固定保持部と前記移動保持部との間の該光ファイバの第３部分に設けられ、自らの屈曲状態に応じて前記検出用の光の態様を変化させるセンサ素子と、
測定対象と連結可能であって前記測定対象の変位の発生に伴って移動することにより、前記移動保持部に力を加える可動部と、
前記移動保持部の移動方向である第１方向の前方で該移動保持部に対して当接可能な位置に設けられたストッパとを備え、
前記移動保持部は、前記移動保持部が前記ストッパに当接した後、前記固定保持部に対し停止するように構成され、
前記可動部は、前記移動保持部を前記可動部に対して移動自在に支持し、
前記移動保持部は、前記可動部に設けられた第１バネにより、前記第１方向に付勢されるように構成されていることを特徴とする。

本発明の変位計によれば、測定対象の変位の発生に伴って可動部が移動すると、移動保持部が可動部に設けられた第１バネにより第１方向に付勢されているので、移動保持部も当該第１方向に移動する。

移動保持部が移動すると当該移動保持部と固定保持部との間の光ファイバが屈曲するので、ひいては、前記移動保持部と前記固定保持部との間の光ファイバの第３部分に設けられたセンサ素子が屈曲する。センサ素子の屈曲状態に応じて、センサ素子が受光部により受光される検出用の光の態様を変化させる。

換言すれば、受光部により受光される検出用の光の態様の変化が測定されることにより、光ファイバの屈曲、ひいては測定対象の変位が検出される。

他方、測定対象の変位が比較的大きい場合には、可動部の移動量が過大となり、センサ素子の湾曲が過大となりうる。このような場合を回避するように、移動保持部がストッパに当接して移動保持部の移動が停止する。移動保持部の移動が停止すれば、当該移動保持部と固定保持部との間の光ファイバの屈曲の進行も停止する。これにより、設計者の意図を越えた該移動保持部と固定保持部との間の光ファイバの屈曲が回避されるので、過剰な屈曲に起因する光ファイバの破損が防止される。

また、移動保持部が停止しても、第１バネが収縮することにより可動部の移動継続が可能となる。このため、測定対象が変位している状況で可動部が停止することにより、可動部に過剰な負荷がかかることが回避される。これにより、可動部の破損が回避される。

以上の通り、本発明の変位計によれば、測定対象の変位が大きい場合であっても各構成要素の破損を回避しながら、測定対象の変位を検出できる。

本発明の変位計において、
前記移動保持部を前記第１方向と逆方向である第２方向に付勢する第２バネを備えることが好ましい。

当該構成の変位計によれば、移動保持部が第２バネにより前記第１方向と逆方向である第２方向に付勢される。このため、測定対象に歪みが生じ、可動部が移動した場合でも、第２バネの付勢により移動保持部の移動方向と逆方向に付勢されるので、第２バネを備えない変位計と比較して、同じ測定対象の変位に対して移動保持部の移動量が小さくなる。移動保持部の移動量が小さくなると、移動保持部と固定保持部との間の光ファイバの屈曲量も小さくなる。すなわち、当該構成の変位計によれば、同一の測定対象の変位に対して、第２バネを備えない変位計と比較して光ファイバの屈曲量を小さくできる。

換言すれば、当該構成の変位計によれば、第２バネを備えない変位計と比較してより大きな測定対象の変位に対して同一の光ファイバの屈曲量となるようにすることができる。この結果、移動保持部と固定保持部との間の光ファイバが破損しない範囲で検出可能な測定対象の変位の範囲を広げることが出来る。

以上の通り、当該構成の変位計によれば、光ファイバを破損することなく測定対象の変位を検出できる範囲を広げることが出来る。

本発明の変位計において、前記第１バネ及び前記第２バネは、それぞれ、前記測定対象が所定の変位をした場合において前記移動保持部の移動量が前記光ファイバの破損を回避できる移動量以内となるようなバネ定数を有することが好ましい。

当該構成の変位計によれば、第１バネ及び第２バネから働く力により移動保持部の移動量が制御され、測定対象が所定の変位をした場合でも、移動保持部の移動量が光ファイバの破損を回避できる移動量以内となる。これにより、光ファイバの破損が回避されうる。

本発明の変位計において、
前記受光部で受光した検出用の光の態様から前記測定対象の変位量を推定し、
当該推定された前記測定対象の変位量を前記第２バネのバネ定数に基づいて補正する変位量推定部を備えることが好ましい。

当該構成の変位計によれば、センサ素子の屈曲状態に応じて検出用の光の態様が変化するところ、変位量推定部により、検出用の光の態様から測定対象の変位量が推定される。また、第２バネによりセンサ素子の屈曲が緩和されているので、変位量推定部により第２バネのバネ定数に基づいて測定対象の変位量が補正されることにより、測定対象の変位量が精度よく求められる。

図１Ａは、可動部が初期位置にあるときの変位計の平面図で蓋の図示を省略した場合の図、図１Ｂは、可動部が第２位置にあるときの変位計の収容室の平面図で蓋の図示を省略した場合の図。 図２Ａは、図１ＢにおけるIIＡ−IIＡ断面図、図２Ｂは、図１ＡにおけるIIＢ−IIＢ断面図、図２Ｃは、図１ＢにおけるIIＣ−IIＣ断面図、図２Ｄは、可動部が第３位置にあるときの変位計の断面図、図２Ｅは、可動部が第４位置にあるときの変位計の断面図。 図３Ａは、光ファイバ出入口と固定保持部との間及び移動保持部と光ファイバ出入口との間における光ファイバの断面図、図３Ｂは、固定保持部と移動保持部との間の光ファイバの断面図、図３Ｃは、センサ素子を含む光ファイバの断面図。 図４Ａは、固定保持部の右側面図、図４Ｂは、固定保持部と移動保持部と光ファイバとの配置を示す平面図、図４Ｃは、蓋部を装着する前の固定保持部と移動保持部と光ファイバとの配置を示す平面図、図４Ｄは、移動保持部の左側面図。

図１Ａ〜図４Ｄを参照して、本発明の一の実施形態を説明する。

（変位計の構成）
変位計１は、図１Ａ、図１Ｂ及び図２Ａ〜図２Ｅに示されるように、蓋１ａと、収容室１ｂとを備える。収容室１ｂが本発明の「配置盤」に相当する。

蓋１ａは、収容室１ｂのボルト孔１ｃに螺合するボルト１ｄによって固定されている。

収容室１ｂには空間が設けられ、その空間には、図１Ａ、図１Ｂ及び図２Ａ〜図２Ｅに示されるように、光ファイバ２と、固定保持部３と、移動保持部４と、光ファイバ固定部５と、測定対象と連結され、測定対象の変位に伴って図１Ａの紙面左側に向かう方向である第１方向Ｄ１及び第１方向Ｄ１の逆方向である第２方向Ｄ２に移動可能な可動部６の一部と、初期位置ストッパ７と、過剰屈曲防止ストッパ８とが収容されている。

光ファイバ２は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、収容室１ｂの光ファイバ出入口１０から収容室１ｂの壁に沿ってほぼ１周し、固定保持部３に第１部分が保持され、移動保持部４に第２部分が保持され、光ファイバ固定部５に第４部分が保持され、第４部分から収容室１ｂの壁に沿って１周し、収容室１ｂの光ファイバ出入口１０に到達するように構成されている。

光ファイバ２のこの配置により、光ファイバ２の形状が無理な曲率となることが回避されるので、光伝送損失を低下させることが出来る。また、光ファイバ２を収容室１ｂの壁に沿って配置しているので、収容室１ｂ内部への光ファイバ２の設置を容易に行うことが出来る。

移動保持部４と光ファイバ固定部５との間の光ファイバ２は、第２方向Ｄ２に屈曲したＵ字形状の屈曲部２ａを形成する。

光ファイバ出入口１０から露出した光ファイバ２ｉは、ＯＴＤＲ９に接続されている。

光ファイバ２は、図３Ａ〜図３Ｃに示すように、各箇所においてその構成が異なっている。

光ファイバ２は、図３Ａに示すように、光ファイバ出入口１０と固定保持部３との間及び移動保持部４と光ファイバ出入口１０との間においては、コア２ｂとクラッド２ｃとを含む光伝搬部２ｄと、被覆部２ｅとを備える。

コア２ｂは、クラッド２ｃよりも屈折率が高い素材で構成されており、コア２ｂの周りがクラッド２ｃで覆われている。光は、コア２ｂの屈折率とクラッド２ｃ屈折率との相違による全反射によりコア２ｂ内を伝搬する。

コア２ｂ及びクラッド２ｃのそれぞれは、石英ガラスで形成されている。これに代えて、コア２ｂ及びクラッド２ｃのそれぞれがプラスチック等の屈折率が高い素材で形成されていてもよい。

被覆部２ｅは、光伝搬部２ｄを外圧から保護するため、光伝搬部２ｄを被覆している。被覆部２ｅは、例えばプラスチックで形成される。

光ファイバ２は、図３Ｂに示すように、固定保持部３と移動保持部４との間においては、コア２ｂとクラッド２ｃとを含む光伝搬部２ｄが露出している。

また、光ファイバ２は、固定保持部３と移動保持部４との間の中心部分である光ファイバ２の第３部分においては、図３Ｃに示すように、コア２ｂに接続され、かつ、コア２ｂと径が異なるコア２ｆと、コア２ｆを覆うクラッド２ｇとを備えるセンサ素子２ｈを形成する。センサ素子２ｈとしては、例えば、特許文献１に開示されているセンサ素子を採用しうる。

固定保持部３は、図２Ｂ〜図２Ｅ及び図４Ａに示すように、固定保持台３ａと、固定蓋部３ｂとを備える。

固定保持台３ａは、直方体状に形成され、図４Ａ〜図４Ｃに示すように、第１方向Ｄ１に対して前記センサ素子２ｈ側が前記センサ素子２ｈの屈曲方向Ｄ３側に所定の角度θだけ傾けられ、かつ、光ファイバ２が通る程度の第１ガイド溝３ｃを備える。

固定蓋部３ｂは、平板上に形成されている。

光ファイバ２を第１ガイド溝３ｃに通した状態で、収容室１ｂの盛り上がった部分１ｇに設けられたボルト孔（不図示）、固定保持台３ａに設けられたボルト孔３ｄ、３ｅにそれぞれ螺合するボルト１ｅ、１ｆによって、固定保持台３ａと固定蓋部３ｂとが収容室１ｂの盛り上がった部分１ｇに対して固定されている。

移動保持部４は、図２Ｂ〜図２Ｅ及び図４Ｄに示すように、移動保持台４ａと、移動保持板４ｂと、移動支持台４ｃとを備える。移動保持台４ａは、直方体状に形成され、図４Ｂ〜図４Ｄに示すように、第１方向Ｄ１に対してセンサ素子２ｈ側がセンサ素子２ｈの屈曲方向Ｄ３側に所定の角度θだけ傾けられ、かつ、光ファイバ２が通る程度の第２ガイド溝４ｄを備える。移動保持部４は、初期状態（可動部６に連結された測定対象が変位していない状態）で初期位置Ｐ１に位置する。

光ファイバ２を第２ガイド溝４ｄに通した状態で、移動保持台４ａ及び移動支持台４ｃに設けられたボルト孔４ｅ、４ｆに螺合するボルト４ｈ、４ｊによって、移動保持台４ａと移動保持板４ｂとが移動支持台４ｃに対して固定されている。

図４Ｃに示すように、光伝搬部２ｄは、ガイド溝３ｃ、４ｄのセンサ素子２ｈ側から所定距離ｈだけ露出するように構成されている。ここで、所定距離ｈは、可動部６の変位に伴い、光ファイバ２が屈曲しても、光伝搬部２ｄが固定保持部３又は移動保持部４に接触しないような距離である。

また、図１Ａ、図１Ｂ及び図２Ａに示すように、移動保持部４は、収容室１ｂに固定された姿勢支持板４ｉにより、移動時の姿勢が収容室１ｂに対して一定になるように調整される。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、光ファイバ固定部５は、例えば収容室１ｂに固定されるネジで構成される。光ファイバ固定部５は、収容室１ｂの壁及び床と自身とによって光ファイバ２の第４部分を挟むことより、光ファイバ２の第４部分の大きな変位を防止する。

可動部６は、例えば金属のロッドにより構成され、図１Ａ、図１Ｂ及び図２Ａ〜図２Ｅに示されるように、一端部が収容室１ｂから露出し、他端部が収容室１ｂに収容されている。可動部６は、収容室１ｂから露出した一端部に連結された測定対象の歪みの発生に伴って、第１方向Ｄ１に移動し、測定対象の歪みの解消に伴って、第２方向Ｄ２に移動するように構成されている。可動部６は、初期状態（可動部６に連結された測定対象が変位していない状態）で初期位置Ｒ１に位置する。

測定対象は、例えば、橋梁、トンネルの壁又は大型建造部の壁である。

可動部６は、図２Ｂ〜図２Ｅに示されるように、移動支持台４ｃに対して移動自在となるように、移動支持台４ｃに設けられた第１挿通孔４ｇに挿通される。また、可動部６は、収容室１ｂの盛り上がった部分１ｇに対して移動自在となるように、当該部分１ｇに設けられた第２挿通孔１ｈにも挿通されている。

可動部６は、移動支持台４ｃの両側に、第１バネ６ｂ及び第２バネ６ｃを備える。第１バネ６ｂ及び第２バネ６ｃは、それぞれコイルバネが採用されうる。これに代えて、圧縮バネ、又は引張バネが採用されてもよい。

第１バネ６ｂは、移動支持台４ｃからみて第２方向Ｄ２側に取り付けられている。第１バネ６ｂの一端部が可動部６の第２方向Ｄ２側に設けられた突起部６ｄに当接し、第１バネ６ｂの他端部が移動支持台４ｃに当接している。可動部６が第１方向Ｄ１に移動すると、突起部６ｄも第１方向Ｄ１に移動する。このとき、第１バネ６ｂの収縮により第１バネ６ｂの力が働き、移動支持台４ｃが第１方向Ｄ１へ付勢される。

第２バネ６ｃは、移動支持台４ｃからみて第１方向Ｄ１側に取り付けられている。第２バネ６ｃの一端部は収容室１ｂの盛り上がった部分１ｇに当接し、第２バネ６ｃの他端部が移動支持台４ｃに当接している。可動部６が第１方向Ｄ１に移動すると、第１バネ６ｂの力により、移動支持台４ｃも第１方向Ｄ１に移動する。このとき、第２バネ６ｃの収縮により第２バネ６ｃの力が働き、移動支持台４ｃが第１方向Ｄ１と逆方向である第２方向Ｄ２へ付勢される。

第２バネ６ｃの力が働くことにより、移動支持台４ｃの初期位置Ｐ１から第２位置Ｐ２までの変位量ｘ１が、可動部６の初期位置Ｒ１から第２位置Ｒ２までの変位量ｘ２よりも小さくなる。

具体的には、第１バネ６ｂのバネ定数をｎ及び第２バネ６ｃのバネ定数をｍとすると、移動支持台４ｃの変位量ｘ１は、以下の式（１）で表される。

なお、想定される測定対象の変位量の最大値と式（１）とから、光ファイバ２の破損が回避できる移動支持台４ｃの移動量を実現するのに適切な第１バネ６ｂ及び第２バネ６ｃを選択してもよい。

可動部６が第１方向Ｄ１に移動した場合、上記したような動きにより、図２Ｃに示すように、移動保持部４が第１方向Ｄ１へ移動する。

移動保持部４の移動に伴って、光ファイバ２が引っ張られ、光ファイバ２の屈曲部２ａが収縮する。光ファイバ２の屈曲部２ａが収縮することにより、移動保持部４の移動による光ファイバ２の引張りが吸収されるので、光ファイバ固定部５と光ファイバ出入口１０との間の光ファイバ２の部分はほとんど動かない。これにより、光ファイバ２の破損が回避される。

また、移動保持部４の移動に伴って、固定保持部３と移動保持部４との間の光ファイバ２が屈曲する。これにより、センサ素子２ｈも屈曲する。センサ素子２ｈが屈曲すると、光ファイバ２を伝送された光をセンサ素子２ｈの界面でリークさせることが出来るので、その屈曲状態に応じて伝送損失が生じる。これにより、ＯＴＤＲ９で受光される検出用の光（たとえばレーリ散乱光）の態様が変化する。

また、可動部６にかかる第１方向Ｄ１の力が解消すると、第１バネ６ｂ及び第２バネ６ｃにより、移動保持部４及び可動部６にそれぞれの初期位置Ｐ１、Ｒ１に復帰するための力（第２方向Ｄ２の力）が働き、移動保持部４及び可動部６が第２方向Ｄ２に移動してそれぞれの初期位置Ｐ１、Ｒ１に復帰する。

突起部６ｄは、例えばＥリングで構成され、可動部６の周方向に設けられた溝に嵌め込まれている。当該溝の第２方向Ｄ２に隣接して縮径部が設けられている。当該縮径部の径は、可動部６の大部分の径よりも小さく形成されている。この結果、移動保持部４が過剰屈曲防止ストッパ８に当接したのち、第１バネ６ｂから突起部６ｄに第２方向Ｄ２に大きな力が付加された場合、突起部６ｄが溝から外れ、縮径部の第２方向Ｄ２にスライドする。これにより、第１バネ６ｂに過剰な負荷がかかることが回避されうる。縮径部の第２方向Ｄ２にスライドした突起部６ｄは、可動部６が初期位置Ｒ１に復帰した際、収容室１ｂの壁に当接することにより、溝に嵌め込まれるようになるまで、可動部６に対して第１方向Ｄ１に移動する。

初期位置ストッパ７は、収容室１ｂと一体に構成され、移動保持部４からみて、第２方向Ｄ２に設けられている。初期位置ストッパ７は、図２Ｂに示すように、可動部６のそれぞれの初期位置Ｐ１、Ｒ１（測定対象が変位していない状態）で、移動保持部４に当接するような位置に配置されている。初期位置ストッパ７は、移動保持部４の初期位置を安定させるとともに、第２方向Ｄ２への移動保持部４の過剰な変位を防止する。

過剰屈曲防止ストッパ８は、収容室１ｂと一体に構成され、移動保持部４からみて第１方向Ｄ１に配置されている。過剰屈曲防止ストッパ８は、図２Ｄに示すように、移動保持部４が第１方向Ｄ１へ所定距離だけ移動したときに移動保持部４に当接可能なように設けられている。

移動保持部４が過剰屈曲防止ストッパ８に当接すると、移動保持部４は移動を停止する。たとえば、図２Ｅに示すように、可動部６が第３位置Ｒ３にあり、移動保持部４が第３位置Ｐ３で過剰屈曲防止ストッパ８に当接しているとき、さらに第１方向Ｄ１へ可動部６が変位量ｘ３だけ移動して第４位置Ｒ４に位置した場合であっても、第１バネ６ｂが収縮することにより可動部６の移動分を吸収するので、移動保持部４は第３位置Ｐ３のままである。これにより、固定保持部３と移動保持部４との間のセンサ素子２ｈの屈曲量が設計者の意図を超える事態が回避される。

ＯＴＤＲ９は、検査用の光を光ファイバ２に入射する入光部９ａと、レーリ散乱光等の検査用の光を受光する受光部９ｂと、受光した検査用の光に基づいて、測定対象の推定変位量ｅｘ２を推定する変位量推定部９ｃとを備える。ＯＴＤＲ９に代えて、変位計１は、ＬＥＤ （ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ、発光ダイオード）等の発光素子である入光部と、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ、フォトダイオード）等の受光素子である受光部と、受光した検査用の光に基づいて、測定対象の推定変位量を推定する変位量推定部とを備えてもよい。

変位量推定部９ｃは、受光部９ｂで受光されたレーリ散乱光等の検査用の光に基づいてセンサ素子２ｈの屈曲態様を推定し、当該屈曲態様から移動保持部４の推定移動量ｅｘ１を推定する。

続いて、変位量推定部９ｃは、当該推定移動量ｅｘ１から、測定対象の推定変位量ｅｘ２を下記式（２）により推定する。式（２）は式（１）から導き出される式であり、ｎは第１バネ６ｂのバネ定数、ｍは第２バネ６ｃのバネ定数である。

（作用効果）
変位計１によれば、測定対象の変位の発生に伴って可動部６が移動すると、移動保持部４が可動部６に設けられた第１バネ６ｂにより第１方向Ｄ１に付勢されているので、移動保持部４も当該第１方向Ｄ１に移動する。

移動保持部４が移動すると当該移動保持部４と固定保持部３との間の光ファイバ２が屈曲するので、ひいては、移動保持部４と固定保持部３との間の光ファイバ２の第３部分に設けられたセンサ素子２ｈが屈曲する。センサ素子２ｈの屈曲状態に応じて、センサ素子２ｈが受光部９ｂにより受光される検出用の光の態様を変化させる。

換言すれば、受光部９ｂにより受光される検出用の光の態様の変化が測定されることにより、光ファイバ２の屈曲、ひいては測定対象の変位が検出される。

他方、測定対象の変位が比較的大きい場合には、可動部６の移動量が過大となり、センサ素子２ｈの湾曲が過大となりうる。このような場合を回避するように、移動保持部４が過剰屈曲防止ストッパ８に当接して移動保持部４の移動が停止する。移動保持部４の移動が停止すれば、移動保持部４と固定保持部３との間の光ファイバ２の屈曲の進行も停止する。これにより、設計者の意図を越えた移動保持部４と固定保持部３との間の光ファイバ２の屈曲が回避されるので、過剰な屈曲に起因する光ファイバ２の破損が防止される。

また、移動保持部４が停止ししても、第１バネ６ｂが収縮することにより可動部６の移動継続が可能となる。このため、測定対象が変位している状況で可動部６が停止することにより、可動部６に過剰な負荷がかかることが回避される。これにより、可動部６の破損が回避される。

以上の通り、変位計１によれば、測定対象の変位が大きい場合であっても各構成要素の破損を回避しながら、測定対象の変位を検出できる。

また、当該構成の変位計１によれば、移動保持部４が第２バネ６ｃにより第１方向Ｄ１と逆方向である第２方向Ｄ２に付勢される。このため、測定対象に歪みが生じ、可動部６が移動した場合でも、第２バネ６ｃの付勢により移動保持部４の移動方向と逆方向に付勢されるので、第２バネ６ｃを備えない変位計と比較して、同じ測定対象の変位に対して移動保持部４の移動量が小さくなる。移動保持部４の移動量が小さくなると、移動保持部４と固定保持部３との間の光ファイバ２の屈曲量も小さくなる。すなわち、当該構成の変位計１によれば、同一の測定対象の変位に対して、第２バネ６ｃを備えない変位計と比較して光ファイバ２の屈曲量を小さくできる。

換言すれば、当該構成の変位計１によれば、第２バネ６ｃを備えない変位計と比較してより大きな測定対象の変位に対して同一の光ファイバ２の屈曲量となるようにすることができる。この結果、移動保持部４と固定保持部３との間の光ファイバ２が破損しない範囲で検出可能な測定対象の変位の範囲を広げることが出来る。

以上の通り、当該構成の変位計１によれば、光ファイバ２を破損することなく測定対象の変位を検出できる範囲を広げることが出来る。

当該構成の変位計１によれば、第１バネ６ｂ及び第２バネ６ｃから働く力により移動保持部４の移動量が制御され、測定対象が所定の変位をした場合でも、移動保持部４の移動量が光ファイバ２の破損を回避できる移動量以内となる。これにより、光ファイバ２の破損が回避されうる。

また、当該構成の変位計１によれば、センサ素子２ｈの屈曲状態に応じて検出用の光の態様が変化するところ、変位量推定部９ｃにより、検出用の光の態様から測定対象の変位量が推定される。また、第２バネ６ｃによりセンサ素子２ｈの屈曲が緩和されているので、変位量推定部９ｃにより第２バネ６ｃのバネ定数ｍに基づいて測定対象の変位量が補正されることにより、測定対象の変位量が精度よく求められる。

１‥変位計、１ａ‥蓋、１ｂ‥収容室、２‥光ファイバ、２ａ‥屈曲部、２ｈ‥センサ素子、３‥固定保持部、４‥移動保持部、５‥光ファイバ固定部、６‥可動部、６ｂ‥第１バネ、６ｃ‥第２バネ、７‥初期位置ストッパ、８‥過剰屈曲防止ストッパ、９‥ＯＴＤＲ、９ａ‥入光部、９ｂ‥受光部、９ｃ‥変位量推定部。

Claims (4)

1. 検出用の光を入光する入光部及び前記検出用の光を受光する受光部に接続可能に構成された光ファイバと、
   位置が固定され、かつ、該光ファイバの第１部分を保持する固定保持部と、
   前記固定保持部に対して移動自在であって該光ファイバの第２部分を保持する移動保持部と、
   前記固定保持部と前記移動保持部との間の該光ファイバの第３部分に設けられ、自らの屈曲状態に応じて前記検出用の光の態様を変化させるセンサ素子と、
   測定対象と連結可能であって前記測定対象の変位の発生に伴って移動することにより、前記移動保持部に力を加える可動部と、
   前記移動保持部の移動方向である第１方向の前方で該移動保持部に対して当接可能な位置に設けられたストッパとを備え、
   前記移動保持部は、前記移動保持部が前記ストッパに当接した後、前記固定保持部に対し停止するように構成され、
   前記可動部は、前記移動保持部を前記可動部に対して移動自在に支持し、
   前記移動保持部は、前記可動部に設けられた第１バネにより、前記第１方向に付勢されるように構成されていることを特徴とする変位計。
2. 請求項１記載の変位計において、
   前記移動保持部を前記第１方向と逆方向である第２方向に付勢する第２バネを備えることを特徴とする変位計。
3. 請求項２記載の変位計において、前記第１バネ及び前記第２バネは、それぞれ、前記測定対象が所定の変位をした場合において前記移動保持部の移動量が前記光ファイバの破損を回避できる移動量以内となるようなバネ定数を有することを特徴とする変位計。
4. 請求項２又は３記載の変位計において、
   前記受光部で受光した検出用の光の態様から前記測定対象の変位量を推定し、
   当該推定された前記測定対象の変位量を前記第２バネのバネ定数に基づいて補正する変位量推定部を備えることを特徴とする変位計。