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公開番号2025135218
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-18
出願番号2024032917
出願日2024-03-05
発明の名称圧力センサ
出願人NTT株式会社,国立大学法人東京大学
代理人弁理士法人アイル知財事務所
主分類G01L 9/00 20060101AFI20250910BHJP(測定;試験)
要約【課題】デバイス数を増加させずに広い範囲全体を連続的に測定することができる圧力センサ及び圧力測定方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る圧力センサ301は、光ファイバ50と、光ファイバ50を長手方向に覆う容器11と、を備える圧力センサであって、容器11は、液体又は気体で満たされていること、及び長手方向に垂直な断面において外周の一部が圧力で変形する膜12で形成されていることを特徴とする。測定器20で光ファイバ50の歪分布を測定し、歪分布を圧力分布へ変換する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
光ファイバと、前記光ファイバを長手方向に覆う容器と、を備える圧力センサであって、前記容器は、
液体又は気体で満たされていること、及び
長手方向に垂直な断面において外周の一部が圧力で変形する膜で形成されていること
を特徴とする圧力センサ。
続きを表示（約 690 文字）【請求項２】
前記光ファイバがシングルモードファイバであり、前記膜に接着されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記光ファイバがテープファイバ又はマルチコアファイバであり、前記膜に接着されていないことを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記圧力で前記光ファイバ及び前記膜が位置変動しないように固定する少なくとも１つの節をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記節において前記液体又は気体を分離する隔離壁をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項６】
圧力を測定したい範囲の形の容器に液体または気体、及びシングルモードファイバである光ファイバを格納し、圧力で変形する膜で密封した圧力センサを配置すること、
前記光ファイバに光を入射し、前記光ファイバからの後方散乱光で前記光ファイバに発生した歪分布を測定すること、及び
前記歪分布を圧力に変換すること
を特徴とする圧力測定方法。
【請求項７】
圧力を測定したい範囲の形の容器に液体または気体、及びマルチコアファイバ又はテープファイバである光ファイバを格納し、圧力で変形する膜で密封した圧力センサを配置すること、
前記光ファイバに光を入射し、前記光ファイバからの後方散乱光で前記光ファイバに発生した曲げを測定すること、及び
前記曲げを圧力に変換すること
を特徴とする圧力測定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光ファイバを用いて液体や気体などの圧力を測定する圧力センサに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
液体や気体などの圧力を測定する圧力センサは様々なものが実用されている。図１は、電気的な圧力センサの例を説明する図である（例えば、非特許文献１を参照。）。図２は、光ファイバを用いた圧力センサの例を説明する図である（例えば、非特許文献２を参照。）。
気体や液体の圧力を受ける部分にその力によって歪を生じるデバイス（図１であれば歪ゲージ、図２であればＦＢＧ部）を使い、測定した歪量から測定したい気体や液体の圧力へ変換する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
Ｗｅｂページ（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｋｅｙｅｎｃｅ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｐｒｏｃｅｓｓ／ｐｒｅｓｓｕｒｅ／）、２０２３年１２月１日検索
Ｗｅｂページ（ｈｔｔｐｓ：／／ｎａｎｏｘｅｅｄ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔ／ｆｂｇｐｒｅｓｓｕｒｅ／）、２０２３年１２月１日検索
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのデバイス（歪ゲージやＦＢＧ部）は小型であり、相対的に広い範囲全体の圧力を測定しようとすれば、そのデバイスを多数用いることになる。また、そのデバイスの配置は有限個であり機構間を測定することができず不連続な有限個の点での測定となる。つまり、図１や２のような圧力測定手法には、広い範囲全体を連続的に測定することが困難という課題がある。
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明は、デバイス数を増加させずに広い範囲全体を連続的に測定することができる圧力センサ及び圧力測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る圧力センサは、直接圧力を測定するのではなく、気体や液体が封入された容器に印可される圧力を容器内に配置した光ファイバで測定することとした。
【０００７】
具体的には、本発明に係る圧力センサは、光ファイバと、前記光ファイバを長手方向に覆う容器と、を備える圧力センサであって、前記容器は、液体又は気体で満たされていること、及び長手方向に垂直な断面において外周の一部が圧力で変形する膜で形成されていることを特徴とする。
ここで、前記光ファイバがシングルモードファイバであり、前記膜に接着されていてもよい。
また、前記光ファイバがテープファイバ又はマルチコアファイバであり、前記膜に接着されていなくてもよい。
【０００８】
粘性など特性がわかっている液体または気体で満たした容器に光ファイバを格納する。当該容器は、その一面が圧力によって変形する膜で形成されている。圧力による当該膜の変形により膜に接着された光ファイバに、または容器の中の液体または気体を介した圧力により光ファイバに歪が発生する。この歪を測定することで容器の周囲全体の圧力を連続的に測定することができる。
容器内の液体または気体、及び膜の特性（既知の特性）により光ファイバが受ける圧力が一定の精度を持つため、光ファイバの歪を測定することで誤差の少ない高精度の圧力への変換が可能である。
【０００９】
従って、本発明は、デバイス数を増加させずに広い範囲全体を連続的に測定することができる圧力センサを提供することができる。
【００１０】
前記圧力で前記光ファイバ及び前記膜が位置変動しないように固定する少なくとも１つの節をさらに備えることとしてもよい。この時、前記節において前記液体又は気体を分離する隔離壁をさらに備えることとしてもよい。任意に設定した節間の圧力を測定することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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