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よくあるご質問

  • 光ファイバーセンサとは?
    光ファイバーセンサは、光ファイバー技術を利用して動作するセンサです。光ファイバーをセンシングエレメントとして使用し、温度、加速度、傾斜、歪み、圧力などの物理量を測定することができます。光ファイバーセンサは、電子式センサと比較して多くの利点があります。
  • 光ファイバーセンサの仕組みは?
    光ファイバーは髪の毛ほどの細さで、コアとクラッドというガラス製の2つの基本要素から構成されています。コアとは、ファイバーの中で光が導かれる部分です。

    光ファイバーセンシングは、光インテロゲータを用いて近赤外線をファイバー内に送り込みます。光は、Fiber Bragg Grating(略してFBG)を通過します。FBGは、ファイバーのコアに周期的な変調を加え、特定の波長または色の光を返します。反射される波長は、FBGの反射指数と周期性によって決まります。熱やひずみなどの外的要因によって、下の図のように反射波長が変化します。これらの変動は、温度やひずみなどの物理工学的単位に換算することができます。

    FBGセンサーはそれぞれ特定の波長帯域を反射しているため、1本のファイバーに複数のFBGセンサーを配置することが可能です。
    光ケーブル1本で、80個以上の光ファイバーセンサに対応できます。
  • なぜ、電子式センサーではなく、光ファイバーセンサを選ぶべきなのでしょうか?
    光ファイバーセンサは、電子式センサーに比べて多くの利点があります。

    光ファイバーセンサはパッシブセンサー

    • 安全かつ防爆
    • 高電圧の影響を受けない
    • 検出位置に電源がない

    過酷な環境に耐えることができる

    • 液体・水分
    • 極端な温度
    • 高い堅牢性

    光信号である

    • 電磁波の干渉を受けない
    • プリアンプが不要
    • 数キロメートルに及ぶ遠隔操作可能

    危険な環境にも耐えることができる

    • ATEXゾーン
    • 化学物質
    • 耐放射線性
    • 電磁波耐性:マイクロ波環境に最適で、無線周波数干渉(RFI)と電磁波干渉(EMI)に対する耐性がある

    その他のメリット

    • 小型化が可能で、周囲を汚さず、腐食の心配もない
    • 小型・軽量で、表面実装や埋込用途に最適で、ケーブルのサイズや重量を小さくできる
    • 広いダイナミックレンジ:物理的、化学的パラメータを広範囲に監視できるため、リモートセンシングが可能
    • テレメトリーの統合:ファイバー自体がデータリンクになる
    • 特定のニーズに合わせることができる
    • 多重化・分散化 1本の光ケーブルでより多くのポイントを測定できるため、センサーの能力は極めて高く、ケーブルの配置やケーブルの重量を最小限に抑えたり、パイプラインやダムなどの拡張構造物の監視に最適
  • ひずみゲージと光ファイバー式ひずみセンサの主な違いは何ですか?
    ひずみゲージの動作原理は、機械的な伸びによる箔材の電気抵抗の変化を利用したもので、この原理は長い間使われてきましたが、光ファイバーによるひずみセンシングと比較するといくつかの制限があります。

    まず、ひずみゲージ1枚につき、DAQユニットやシグナルコンディショナーに2/3本の導線を接続する必要があります。このため、高密度の分散型ひずみゲージシステムを構築するのは非常に困難です。しかし、光ファイバーにはこのような問題はありません。光ファイバーセンサは、光ファイバーを使用してひずみを測定しますが、ファイバー自体がデータリンクにもなります。つまり、高密度のストレイン計測ネットワークを構築するために必要なケーブルが少なくなり、その結果、重量も軽減されます。ビルや橋、パイプなどの大型構造物に対して高密度のひずみ測定が必要な場合、この軽量化は非常に有効です。

    次に、ストレインゲージには特殊な取り付け技術が必要であり、専門家でなければ行うことができないことです。さらに、ゲージとワイヤの間の良好な接続を確保するために、優れたはんだ付けが必要です。正しく行われないと、正確な測定ができない可能性があります。 ひずみゲージにおけるはんだ付けは、光ファイバーにおけるスプライシングに匹敵しますが、光ファイバーの場合、接続は何千ものひずみ測定点をサポートする各ファイバーに対して1つだけ行えばよいのです。

    最後に、ひずみゲージは電磁波干渉(EMI)に対して非常に敏感です。つまり、電力を消費、生成、伝送するあらゆる電気デバイスが、ひずみゲージの回路にノイズを発生させる可能性が高いという点です。 しかし、光ファイバーセンサであれば電磁波の干渉を受けません。
  • 光ファイバーセンサはどの程度信頼できますか?
    光ファイバーセンサは、長寿命で信頼性が高いことで知られています。今のところ、ファイバーケーブルは他のインフラストラクチャのように劣化することはないようです。光ファイバーは将来的に、次世代のデバイスや産業界の要求よりも長持ちする可能性さえあります。

    Somniの光ファイバーセンサのほとんどは、グラスファイバーと測定する量をファイバーのひずみに変換するモノリシック構造で構成されています。なので、センサーの部品点数は非常に少なくなっています。故障モード解析(FMEA)では、これは例えば電気センサーと比較して、センサーの故障率を非常に小さくすることにつながっています。つまり、光ファイバーセンサは、非常に信頼性の高いセンサーであり、このことは、実際に証明されています。
  • 光ファイバーセンサで圧力を測ることはできますか?
    はい、光ファイバーセンサを使用して圧力を測定することができます。製品ページで圧力センサーをご確認ください。
    光ファイバーセンサは以下を計測します。
    • 圧力
    • 振動
    • 回転/傾き
    • ひずみ
    • 加速度
    • 変位
    • フロー
    • 荷重
    • 温度
  • 光ファイバーセンサでひずみを測ることはできますか?
    はい、光ファイバーセンサでひずみを測定することができます。製品ページでひずみセンサーをご確認ください。
    光ファイバーセンサは以下を計測します。
    • 圧力
    • 振動
    • 回転/傾き
    • ひずみ
    • 加速度
    • 変位
    • フロー
    • 荷重
    • 温度
  • 光ファイバーセンサで加速度を測ることはできますか?
    はい、光ファイバーセンサを使用して加速度を測定することができます。製品ページで加速度センサーをご確認ください。
    光ファイバーセンサは以下を計測します。
    • 圧力
    • 振動
    • 回転/傾き
    • ひずみ
    • 加速度
    • 変位
    • フロー
    • 荷重
    • 温度
  • 光ファイバーセンサで角度・傾きを測ることはできますか?
    はい、光ファイバーセンサを使用して傾きを測定することができます。製品ページで傾斜センサーをご確認ください。
    光ファイバーセンサは以下を計測します。
    • 圧力
    • 振動
    • 回転/傾き
    • ひずみ
    • 加速度
    • 変位
    • フロー
    • 荷重
    • 温度
  • 光ファイバーセンサは、構造物のヘルスモニタリングに使えますか?
    はい、光ファイバーセンサの主な用途のひとつに、構造ヘルスモニタリングがあります。
    構造ヘルスモニタリングは、土木、航空宇宙、機械工学のインフラストラクチャの材料や幾何学的特性の変化を監視することによって、損傷の特定を戦略的に行う方法です。構造ヘルスモニタリングには、多くの利点があります。

    不確実性を低減
    構造物の所有者は、材料の実際の状態、構造物に作用する実際の荷重や経年変化についてほとんど情報を持っていません。意思決定をする際、所有者は最悪の事態を想定し、構造物を安全な状態に保つ以外に選択肢はないのです。モニタリングによって、所有者は事実に基づいたデータによる意思決定を行うことができるようになります。保険リスクに関連する不確実性を低減することで、保険コストを削減することもできます。

    隠れた構造の余裕を発見
    ほとんどの構造物は、想定以上に良好な状態にあります。過剰設計、優れた材料特性、相乗効果を利用すれば、何もしなくても構造物の寿命や耐荷重を安全に延長することが可能です。そうすることで、修理や交換の費用を遅らせることができます。

    欠陥をいち早く発見し、安全性を向上させる
    目視検査やモデリングでは発見できない欠陥もあります。このような場合、悪化する前に適切な改善策や予防策を講じることが重要です。このような欠陥の補修は、適切な時期に行えば、はるかに安価で構造物の使用に支障をきたすことも少なくなります。構造物のモニタリングは、構造物とその利用者の安全性を向上させるための恒久的で信頼できるデータを提供します。

    長期的な品質を確保
    構造物のモニタリングは、建設、運用、保守、修理の各段階における構造物の品質を評価するのに役立つ連続的かつ定量的なデータを提供し、品質以外の隠れたコストを排除することができます。構造物の損傷や欠陥の多くは、建設時に組み込まれます。しかし、それらの多くは、何年か経って修理が請負業者の保証でカバーされなくなるまで目にすることができないため、修理はより高額になります。

    構造ヘルスモニタリングによる構造管理
    モニタリングデータは、信頼できる偏りのない情報を提供することで意思決定の質を高め、所有者が予算の許す限り、必要なときに保守や改築に費やすことを可能にします。

    構造ヘルスモニタリングで知識を深める
    実際の環境下で構造物がどのように機能するかを知ることは、将来的には性能に基づいた設計につながります。これにより、信頼性と性能が向上し、より安価で、より安全で、より耐久性のある構造物を実現することができます。モニタリングに投資することで、弱点を早期に発見し、設計を最適化することができるため、プロジェクトの後半での節約につながります。
  • 光ファイバーセンサは土木構造物に使えますか?
    はい、間違いありません。光ファイバーセンサは、土木構造物の構造ヘルスモニタリングや状態監視に使用することができます。

    例えば、SomniSolutionsのセンサは、台北101のチューンドマスダンパーの振動と動きを監視するために、低周波光ファイバ加速度計を設置しました。振動を監視することで、構造物の挙動の変化を特定し、故障の発生を示唆する情報を抽出することができるのです。しかし、振動を監視することで、風や地震などに対する構造物の反応についても情報を抽出してしまいます。したがって、状態監視は予知保全の主要な部分であり、構造物の挙動に関する知識を深めるものなのです。

    Somniは、構造ヘルスモニタリングや状態監視に関するプロジェクトを他にも数多く手がけています。詳しくは、プロジェクトとアプリケーションのページをご覧ください。
  • 光ファイバーセンサは、バイオメディカル機器に使えますか?
    はい、光ファイバーセンサは、バイオメディカル機器に使用することができます。光ファイバーセンサには、バイオメディカル分野での使用を可能にするいくつかのユニークな特性があります。
    • 寸法が小さい
    • 軽量
    • 患者との電気的な接続が不要
    • 複数の測定対象物のモニタリングが可能
    • MRIやCTとの生体親和性
    • EM干渉に対する高い耐性により、高EM(電磁波)またはRF(高周波)環境下での使用
    • 光信号が持つ固有の透過性により、低侵襲または非侵襲的な技術
    • 光を利用するため高速
  • 光ファイバーセンサには、どのようなタイプのインテロゲータが必要ですか?
    SonmiSolutionsの光ファイバーセンサは、様々なインテロゲータと互換性があります。
    お使いのインテロゲータのタイプまたはブランドがリストにない場合は、お問い合わせください。
    また、インテロゲータの選択についての情報が必要な場合もお問い合わせください。
  • 1台のインテロゲータに何個のセンサーを搭載できますか?
    これは使用するインテロゲータとセンサーに大きく依存します。

    例えば、LUNA Hyperionインテロゲータにできるだけ多くのSommiSolutionsのAC-8-NT加速度センサを接続したいと思います。AC 8 NTは8nmの帯域幅を使用し、Lunaのインテロゲータは160nmの帯域幅を使用可能です。つまり、1つのチャンネル(1本のファイバー)に20台のAC-8-NT加速度センサを接続することができます。LUNAインテロゲータは4チャンネルなので、80個のAC 8 NT加速度センサを同時に読み取ることができることになります。

    もし、より少ない帯域幅または少ないチャンネル数のインテロゲータを選択した場合、それに応じてこのインテロゲータに接続できるセンサーも少なくなります。AC 8 NTの帯域幅は8nmですが、例えば3~4nmの帯域幅しか使用しない別のセンサーが必要な場合、同じインテロゲータに接続できるセンサーの数が増えます。

    このように、この質問に対する答えは単純ではありません。1台のインテロゲータに接続できるセンサーの数は、センサーの種類と使用するインテロゲータの種類に依存します。
  • センサーをインテロゲータから離れた場所に設置できますか?
    はい、インテロゲータから遠く離れた場所(最大10km)にセンサーを設置することが可能です。詳しくは、弊社までお問い合わせください。
  • ファイバー回線に複数の接続ポイントを設けることは可能ですか?
    はい、1本のファイバーで複数点を接続することが可能です。FC/APCパッチコードを使用することで、FBGセンサーを直列に設置することが可能です。

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