ケイエルブイケイエルブイは、ハイパースペクトルカメラ・光学部品・光源など世界中の光学機器を取り扱う専門商社です。問い合わせ光ファイバーセンサーとは1.光ファイバーセンサーとは光ファイバーセンサーとは、通信部やセンサー部が光ファイバー及び光学部品で構成されるセンサーです。以下に代表的な光ファイバーセンサーの構成を示します。光ファイバーセンサーは、光を使用するため、光の照射部(光源)、光の伝達部(ファイバー)、光を使ったセンシング部、光の受光部(受光素子)から構成されます。光源は、特定の波長を使用する場合や、一定の波長帯域を使用する場合などセンサーの種類によってさまざまですし、それによって受光素子もフォトディタクターや分光素子など使用されるものが変わってきます。よって戻り光が変わる『メンブレン』などこちらも様々な元が利用されます。前述したように、光ファイバーセンサーの種類によって使用する光やセンシング部に使用する材料/構造は異なりますが、基本的な原理は同じです。1光源から光を照射する。2照射された光が、光ファイバーを伝って計測部(センシング部)に到する3センシング部の周辺(測定環境)の変化(温度、歪み、振動など)を、センシング部が感知し光に何かしらの変化が発生する。4光は、再び光ファイバーを通って受光素子に到達5受光素子にて計測された光は、各種デジタル機器を通して測定対象(温度、歪、振動)などに変換される。どのような光の性質を使用するかがセンサー毎に異なり、測定できる内容も、温度、振動、歪み、近接、BOFなど様々です。2.光ファイバーセンサーと他のセンサーの違い一般的に使用される電気を用いたセンサーに対しての、光ファイバーセンサのメリットは以下の4点です。最大のメリットとしては、電磁波や放射線などの影響を受けないことです。センサ部に電気・電子部品が使用されておらず光ファイバ及び光学部品でのみ構成されているため、落雷などの電磁誘導も受けず、電源付近などの電磁波が発生している環境や防爆構造が必要な環境でも高い精度を得ることが可能です。ノイズにより温度測定結果に変化が発生しますが、光ファイバー温度計では一切温度測定結果に変化が発生しません。2長期の運用コストが優れている一般的に光ファイバセンサのコストは割高のため初期投資は必要ですが、メンテナンスフリーで寿命が長いのでランニングコストは低くできます。システムで考えた際に、電気式のセンサーに必要な付帯設備などが不要になるためコストが削減できるケースもあります。通信にも光を使っているため、高い応答性が実現できます。4耐久性、防爆性が高い金属を使用しないため、錆などの心配がありません。光ファイバーは軽量で屋外での長距離の信号伝送にも向いています。防爆性にも優れており、防爆環境下でも使用が可能です。3.主な光ファイバーセンサーの種類とアプリケーション以下、3つのファイバーセンサーの原理やアプリケーションを紹介します。Grating:ファイバ・ブラッグ・グレーティング)とは、光ファイバーのコア内に短いセグメントで構築された屈折率変調(回折格子)のことで、回折格子の間隔により、「透過する光」と「反射する光」の波長が変わります。回折格子の間隔は、温度、ひずみによって変化するので、FBGファイバーと光源と分光機能を備えたインテロゲータを組み合わせることで、温度やひずみなどを測るセンサーとして機能します。測定の流れ基本的な測定の流れは以下です。インテロゲータから光ファイバーへと光を入射する。光は全反射しながらファイバーを進み、FBGへ到達する。FBGによって「反射光」と「透過光」が分けられる。「反射光」はファイバーを逆行し、インテロゲータへと戻る。インテロゲータが「反射光の波長強度」を数値化。波長の情報から係数によって「温度」や「ひずみ」を導き出す。多点で測定ができる各FBGの回折格子の間隔を変えておくことで、反射する光の波長を変えることができます。これにより複数点の測定が可能です。温度、ひずみなど様々な測定が可能です。1点当たりの測定コストが安いFBGは光ファイバー1本で多点測定ができるため、1点当たりの測定コストがかなり低くなります。製品FBGセンサー(温度・歪み)「FBGが書き込まれた光ファイバー」と「インテロゲータ」がセットになった製品です。(光ファイバー単体での販売も行っております。)光ファイバーはカスタマイズ可能。FBGを任意の位置に、狙った間隔(最小幅1mm)で書き込むことが出来ます。FBG及びインテロゲータの詳細な仕様については、製品ページよりご確認ください。原理センサーの先端にセンシング材(蛍光体)があり、コンバーターから出力された青色の光が蛍光体に当たると、赤色の光が励起されます。この時の励起光の減衰波形が温度によって変化するので、励起された光の信号をフォトダイオードで読み取り温度を測定します。測定の流れ基本的な測定の流れは以下です。コンバーターから青色のパルス光を出力。光は全反射しながらファイバーを進み、蛍光体へ到達する。蛍光体により、赤色の光が励起される。「励起光」はファイバーを逆行し、コンバーターへと戻る。コンバーターが「励起光の波形」を抽出。波長の情報から係数によって「温度」を導き出す。精度良く温度を計測可能。1台のコンバータで多チャンネルの測定が可能。光温度センサーOSENSAの光ファイバー温度センサーは、スイッチギヤの接点、バスバー、キャスト樹脂変圧器、モーター、発電機の巻き線に設置されることを想定して設計されています。絶縁耐力の高い素材でできており、最大38kV(三相)までの機器に設置して安全に作動することが確認されています。原理センサーの先端に干渉膜(メンブレン)があり、コンバーターから出力された光が干渉膜の振動によって、変化するので、その光の変化を振動として読み取ることで、音圧や動圧を検知します。測定の流れ基本的な測定の流れは以下です。コンバーターからSLEDの光を発生。光は全反射しながらファイバーを進み、メンブレンへ到達する。メンブレンが振動し、振動したメンブレンに光があたると反射光の信号が変化する。反射光がファイバーを逆行し、コンバーターへと戻る。コンバーターが「反射光の波形」を抽出。波長の情報を「音」として検出。通常の音響センサーでは使用できないような高温環境(1000°C)でも問題なく使用できる。振動は空気中を伝わるので用途によっては、非接触でも測定が可能です。使用できる「音響センサー」です。高温タイプでは、250°の環境においても集音が可能です。