光ファイバー等による構造モニタリングシステムでインフラ・設備の基盤維持に貢献

株式会社レーザック

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技術情報

技術原理

レーザックがご提供する構造モニタリングの各技術原理をご紹介します

光ファイバで、人間の耳にも聞こえない超音波領域を検知することができます。従来は様々なセラミック素子を利用した圧電型のセンサがメインでしたが、これと同程度の性能を持っています。この超音波を検出することで、目にも見えないような微小な亀裂の発生・進展を観察できます。

光ファイバセンサを利用して金属の厚みを計測することができます。光ファイバセンサ(FODセンサ)と磁石とコイルを組み合わせた電磁超音波発振子(EMAT)を用いて、フレミングの左手の法則に従いローレンツ力を金属中に誘起して金属を振動させます。その振動周波数を解析することで肉厚が測定できます。

光ファイバのコアに紫外線を照射して、規則的な縞(回折格子)を作ります。すると、光ファイバの中を透過していく光の様々な波長の中でその縞の周期(屈折率)に合う波長だけが跳ね返されます(反射)。この縞の周期は歪みや温度によって伸縮しますのでセンサになります。

FBGセンサは1本の光ファイバ上にいくつものセンサ部を設けることができます。しかし、多数設けられたセンサの位置を、何らかの手法で識別しなければなりません。反射波長の違いでそれを認識する波長多重、反射時間の違いで認識する時間多重などの手法がこれまで出ていますが、測定点数や空間分解能に課題がありました。それを解決する技術がこれです。

回転機の故障の原因は、軸受の損傷であったり、シャフトのぶれであったり、様々です。一旦故障が起きると、それはピキピキというような比較的高い音やガタガタ・ブルブルという振動として感じることができます。 FODセンサは非常に広い範囲の周波数(5ヘルツから原理的には数メガヘルツ)を検出できますので、これらをいっぺんに測定する技術です。