| 製品 | OFSCN® Polyimide Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) |
|---|---|
| 光ファイバ/コーティング | ポリイミド再コーティング、非金属、電気絶縁、完成品直径約 155 µm |
この光ファイバはどのように温度校正されますか？工場出荷前に校正されていますか？応力をより良く隔離するために、どのように設置すればよいですか？
一、温度キャリブレーションについて
まず、2つの概念を区別する必要があります。**ベアFBG（ベア光ファイバーグレーティング）は「センシング素子」**であり、**FBG温度センサーは「パッケージ化され、工場出荷時のキャリブレーションが完了した完成品」**です。
お客様が選択されたポリイミドベアグレーティングについて、工場出荷時に提供されるのは以下の通りです。
- 常温中心波長（常温波長偏差±0.3nm）
- 波長範囲（デフォルト 1525～1565nm）、グレーティング長（デフォルト 10mm）、反射率などの光学パラメータ
- 使用可能温度範囲 -200℃～300℃、使用可能ひずみ範囲 ≤10000με
個々の「温度—波長」キャリブレーション曲線やキャリブレーション式は付属していません。 その理由は、ベアグレーティングの最終的な波長—温度応答は、お客様の後続のパッケージング方法、接着材料、取り付け張力、および基盤構造に大きく依存するためです。工場出荷時に取り付け状態での係数が付属しない場合、現場に取り付けた後にドリフトすることが多いため、工場出荷時の個別のキャリブレーションの意味は限定的です。
したがって、実際には次の2つの方法があります。
- 自己キャリブレーション：グレーティングを最終的な取り付け状態で固定した後、恒温槽/高温炉で段階的に温度を昇降させ、中心波長を一点ずつ記録し、最後に一次式または二次式（単位 ℃/pm）にフィッティングします。これはベアグレーティングの通常のエンジニアリング手法です。
- 工場出荷時にキャリブレーション済みのパッケージ済み温度センサーを直接選択：お客様ご自身でのキャリブレーションを希望されない場合、当社の完成品温度センサーは工場出荷時にキャリブレーションが完了しています。例えば、OFSCN® 300°C Fiber Bragg Grating Temperature Sensor は、**工場出荷時の温度キャリブレーション範囲が室温から300℃で、デフォルトの温度波長キャリブレーション式は二次式（℃/pm）**であり、お客様のベアグレーティングの温度上限とちょうど一致します。
二、「応力遮断」のための取り付け方法
光ファイバーグレーティングは温度とひずみの両方に敏感であり、温度測定における最も重要な原則は、グレーティング領域（デフォルト 10mm）が常に自由で、束縛がなく、引張力がかからない状態であることです。具体的な提案は以下の通りです。
- 取り付け点はグレーティング領域の外側にする：クランプまたは接着剤を使用して、グレーティング領域の両側にある光ファイバー/スリーブに光ファイバーを固定します。グレーティング領域自体は絶対に接着せず、圧迫せず、引っ張って張らないでください。取り付け後、グレーティング領域にはわずかな弛みを持たせてください。
- グレーティング領域への接着剤の塗布を避ける：接着剤の硬化収縮はグレーティングに直接ひずみを加えるため、最も一般的な誤差の原因となります。
- ルースチューブ構造を採用する：グレーティングを内径がわずかに大きいキャピラリーチューブ/ルースチューブ内に配置し、両端をアウターチューブに固定します。グレーティングはチューブ内で自由に伸び縮みできます。これが最もクリーンな温度測定方法です。
- 小さい曲げ半径と横方向の圧力を避ける：曲げや横方向の圧力は付加ひずみを導入するため、曲げ半径は大きく保ち、グレーティング領域から離すことをお勧めします。
- リード線（引出線）を固定し、グレーティング領域は固定しない：応力点がリード線/保護スリーブにかかるようにし、応力がグレーティング領域に伝わらないようにします。
- 媒体に圧力、振動、または衝撃がある場合は、パッケージ済みセンサーを直接使用することをお勧めします。例えば、300℃/500℃/800℃シリーズセンサーはシームレス鋼管でパッケージングされており、内部の光ファイバーグレーティングは自由な状態にあり、構造的にひずみが遮断されています。現場が高圧/強電磁環境（ポリイミドコーティングの利点は非金属、電気絶縁性です）の場合は、OFSCN Ceramic-encapsulated Fiber Bragg Grating Temperature Sensor のような全絶縁パッケージングソリューションも検討できます。
また、ベアグレーティングでもセンサーでも、波長を読み取るにはFBGデモジュレータが必要です。ご自身で設備をお持ちの場合、その波長範囲が1525～1565nmをカバーし、解像度が温度測定精度要件を満たしていることを確認してください。
よりお客様の状況に合った推奨を行うために、2つの重要な作業条件を確認させてください。
- お客様の温度測定範囲はどのくらいですか？（お客様が選択されたベアグレーティングの上限は300℃ですが、それ以上の場合、他のモデルを使用する必要があります）
- 現場では電気絶縁が必要ですか？（例：高電圧機器、変圧器、電力ケーブルの温度測定）
上記リンクをクリックすると、詳細な技術パラメータを確認できます。具体的な技術的なご質問がありましたら、お気軽にお問い合わせください。
「媒体に圧力、振動、または衝撃がかかる場合に、センサーをカプセル化することを推奨されていますが、どのようなカプセル化が推奨されますか？非金属製ですか？絶縁体ですか？カプセル化後の最小サイズはどのくらいですか？1mm未満にすることは可能ですか？」
こんにちは、wang.ncepuさん、その質問は非常に重要です。「ファイバーの封止材が金属か非金属か」は、センサーが絶縁できるかどうかに直接関わります。そして、サイズは材料の加工プロセスによって制限されます。いただいた3つの質問に沿って、一つずつご説明します。
一、弊社の封止形態は3種類に分かれます
| 封止タイプ | 材料特性 | 電気絶縁性 | 代表製品 |
|---|---|---|---|
| シームレス鋼管封止 | オールメタル |  非絶縁（金属管自体が通電） |
100 / 300 / 500 / 800℃ シリーズ |
| セラミック封止 | 非金属 |  完全絶縁 |
セラミック封止温度センサー |
| 絶縁型（耐圧）封止 | 非金属複合材 | 絶縁（耐圧可能） |
150 低圧絶縁型 |
つまり、「封止」は「絶縁」と同義ではありません。弊社で最も一般的に使用されているシームレス鋼管封止は、オールメタルの密閉構造で、内部のグレーティングは自由な状態（ひずみ分離効果が良い）ですが、外管は鋼であり、それ自体が導電性を持っています。絶縁が必要な場合は、セラミック封止または絶縁型封止を選択してください。
二、封止後、どのくらいのサイズにできますか？（重点）
各モデルの最小外径は以下の通りです。ご参照ください。
| 製品 | デフォルト外径 | カスタマイズ可能最小外径 | 絶縁性 |
|---|---|---|---|
| OFSCN® 100°C ファイバーグレーティング温度センサー | 0.9 mm | 0.6 mm | 金属 |
| OFSCN® 300°C ファイバーグレーティング温度センサー | 0.9 mm | 0.5 mm | 金属 |
| OFSCN® 500°C ファイバーグレーティング温度センサー | 0.9 mm | 0.5 mm | 金属 |
| OFSCN® 800°C ファイバーグレーティング温度センサー | ≤1.1 mm | 0.5 mm | 金属 |
| OFSCN 150 低圧絶縁型ファイバーグレーティング温度センサー | 1.0 mm | — | 絶縁（耐圧） |
| OFSCN セラミック封止ファイバーグレーティング温度センサー | 2.0 / 3.0 mm | — | 完全絶縁 |
三、結論：1mm未満にできますか？
「サイズ」と「絶縁性」を分けて考える必要があります。
- 1mm未満にする —— 可能ですが、金属封止のみ：シームレス鋼管封止シリーズは最小 0.5 mm（300/500/800℃モデル）または 0.6 mm（100℃モデル）まで可能であり、確かに1mm未満にできます。ただし、絶縁性はありません。
- 絶縁性にする —— 現時点では <1mm は不可能：絶縁型の最小は150モデルの 1.0 mm、セラミック封止は最小 2.0 mm です。
- したがって、技術的なトレードオフが存在します：現時点では**「絶縁」と「外径 <1 mm」を同時に満たすことはできません**。もし絶縁性とより小さなサイズの両方が必要な場合は、これは高度なカスタマイズ案件となり、別途ご相談ください。
補足：当初お選びいただいたポリイミド裸グレーティング自体の直径は約155μm（1mmよりはるかに小さい）で、コーティング層も非金属・電気絶縁性ですが、封止保護がなく、耐圧性/耐振動性/耐衝撃性が弱く、出荷時の校正もありません。この「裸グレーティングの細さ」と「封止センサーの信頼性＋校正」の間で妥協が必要かどうか、ここが鍵となります。
さらに絞り込むために、2つの使用条件について確認させてください。
- センサー設置箇所の温度範囲はどのくらいですか？（100/300/500/800℃モデルか、絶縁型の150℃モデルかを選択するため）
- 現場で電気絶縁が必須ですか？（高電圧設備、変圧器、電力ケーブル内部など）それとも、耐圧性/耐振動性/耐衝撃性があれば十分ですか？（その場合は金属封止で十分で、非常に細くすることも可能です）
上記リンクをクリックすると、詳細な技術パラメータを確認できます。ご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。
| 製品 | OFSCN® ポリイミドファイバーグレーティング / FBGストリング（ベア） |
|---|---|
| ファイバー/コーティング | ポリイミド再コーティング、非金属、電気絶縁、完成品直径約 155 μm |
このファイバーの素材はシリカですか？高電圧下で電気絶縁が必要なのはなぜですか？高電圧は光の波長に影響しないのではないでしょうか？
こんにちは、wang.ncepuさん。ご質問の「材料」と「原理」は、どちらも明確に説明すべき興味深い内容ですね。
一、材料は二酸化ケイ素ですか？——はい
OFSCN® ポリイミドファイバーブラッググレーティング／FBGストリング（裸線） では、標準の OFSCN® 300℃ SM ポリイミド光ファイバー を使用しています。その構造は概ね以下の通りです。
| 層 | 材料 | 直径 |
|---|---|---|
| コア層（core） | ドープ石英ガラス（二酸化ケイ素ベース、デフォルトでドープコア、純粋なシリカコアのカスタマイズも可能） | 9 µm |
| クラッド層（cladding） | 石英ガラス（二酸化ケイ素） | 125 µm |
| コーティング層（coating） | ポリイミド | コーティング後の外径 155 µm |
したがって：光ファイバー本体（コア＋クラッド）は確かに二酸化ケイ素ガラスであり、それ自体が優れた絶縁体です。そして、「非金属、電気絶縁」という特性は、ガラス本体に加えて、外側のポリイミドコーティング層（これも高分子非金属材料、約15 µmで、125 µmのクラッドを155 µmにコーティング）にも依存しています。光ファイバーは標準のG.652D光ファイバーロッドをベースに引き伸ばされています。
二、高電圧下でなぜ「電気絶縁」が必要なのか？
おっしゃる前半部分は全くその通りです：高電圧はグレーティングの中心波長に直接影響しません。光ファイバー内を伝わるのは光であり、ファイバーグレーティングは光の受動部品であるため、電磁干渉（EMI）に対して本質的に免疫があります。これは、光ファイバーセンサーが高電圧／強電磁環境下での中心的な利点の一つです。したがって、「絶縁」という要件は、光信号を保護するのではなく、高電圧機器自体と周囲の媒体を保護するものです。
鍵となるのは、金属で封止されたセンサーを高電圧場に置くと、問題は「金属」という導体で発生することです。
- 金属体が浮遊導体となり、電場を歪ませる：シームレス鋼管や金属接合部は、強電場下で浮遊電極となり、局所的な電場が高く、不均一になります。
- コロナ放電や部分放電（PD）を引き起こす：電場の歪みが生じた箇所で、コロナ放電や部分放電が発生しやすくなります。部分放電は周囲の絶縁媒体（油、紙、エポキシ、ガス）を持続的に侵食し、高電圧絶縁の劣化の最大の原因となります。
- 沿面放電やフラッシュオーバーのリスク：金属の露出面や、金属と絶縁体の界面は、沿面放電の経路を形成する可能性があり、極端な場合はフラッシュオーバーや破壊に至ります。
- 接地ループと誘導電流：金属外装は接地ループを導入したり、変動磁場中で誘導電流を発生させたりする可能性があり、追加の発熱、干渉、さらにはセンサー自体の損傷を引き起こします。
- 人員と機器の安全：露出した金属シースが帯電した場合、触れると感電のリスクがあります。
逆に、非金属封止（ポリイミドコーティングされた裸線グレーティング、セラミック封止、絶縁型封止） を高電圧場に置いた場合、それは誘電体材料であり、導電体を導入せず、電場を歪ませず、コロナ放電も沿面放電も発生させません。これが「高電圧内部で絶縁が必要」な真の理由です。これは、光信号のためではなく、電力機器の絶縁システムを保護するものです。
一言でまとめると：光信号は高電圧を恐れませんが、金属封止は高電圧を恐れます。 あなたの直感（「高電圧は波長に影響しない」）は正しく、したがって「絶縁」という要件は信号のためではなく、測定対象機器のためにあるのです。
このため、前の表にあるトレードオフが成立します。1 mm 未満を望むなら金属封止（ただし絶縁なし）しかありませんが、絶縁を望むなら現状最小で150型 (1.0 mm) です。
この考えに沿って、もう一つ状況を確認させてください。これにより、お客様がどちらのタイプのニーズに該当するかを判断できます。
光グレーティングを高電圧電気機器（変圧器、GIS、ケーブル本体、発電機ステータ、など）の内部に直接埋め込み／組み込みたいのですか、それとも単に帯電した機器の表面に貼り付けて外殻温度を測定したいのですか？
この2つの状況では、「絶縁」と「寸法」の要件が大きく異なります。詳細な技術パラメータについては、上記のリンクをクリックしてご確認ください。具体的な技術的なご質問がありましたら、引き続きご相談ください。
そうなると、私が話しているようなタイプの光ファイバーは、セラミックパッケージを使用した場合、全く曲げられなくなってしまうのでしょうか？セラミックは「陶磁器」のように非常に硬く、変形せず、壊れやすい素材だと理解していますが、そうですよね？
こんにちは、wang.ncepuさん。その連想は非常に自然です。「セラミックは“硬い”というのは本当ですが、“全く曲げられない”という結論は、部位によって異なります。」以下に構造を分解して説明します。
一、「セラミック封止」は光ファイバー全体を包むものではない、という混同しやすい点をまず訂正
OFSCN Ceramic-encapsulated Fiber Bragg Grating Temperature Sensor は、光ファイバー全体をセラミックロッドの一片にするのではなく、以下のようになっています。
- 「センシングヘッド」の部分のみをセラミック管（細いセラミック毛細管）で封止し、グレーティング領域を内包します。外径はデフォルトで 2.0 / 3.0 mm です。
- センシングヘッドの後ろは、柔らかいリード線（テールファイバー）部分で、この部分は通常の光ファイバーと同様に曲げたり、巻き取ったり、配線したりできます。
- 温度範囲は -270℃ ～ 800℃ 、コネクタはデフォルトで FC/APC（ST、PC/APC もカスタマイズ可能）です。
したがって、正確な表現は「セラミック封止は「センシングヘッド部」を剛性にするのであって、デバイス全体を曲げられなくするものではない」ということです。
二、セラミックに対するあなたの理解は正しいか？――半分正しく、半分偏っている
| あなたの理解 | 実際 |
|---|---|
| 硬く、変形しない | 正しい。工業用セラミック（例：酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム）は剛性材料で塑性変形領域がありません。銅や鋼のように「曲げてから形状を保つ」ことはできず、限界まで曲げると直接破損します。 |
| 「磁器」のように壊れやすい |  部分的に正しい。工業用ファインセラミックの強度と硬度は日常の磁器よりもはるかに高いですが、靭性が低く、耐衝撃性や点荷重（局所的な圧縮）に弱いため、衝撃、落下、局所的な圧縮を受けるとひび割れるリスクがあります。 |
| 全く曲げられない | 完全には正しくない。次の項目を参照。 |
三、重要：「グレーティング領域を曲げられない」のは、セラミックの制限では本来ない
ここで、あなたが無視しているかもしれない物理的な事実があります。裸のグレーティングであれセラミック封止であれ、温度測定時にはグレーティング領域を自由でまっすぐに、力を加えない状態に保つ必要があります。その理由は、光ファイバーグレーティングが温度とひずみの両方に敏感であるためです。
- グレーティング領域が曲げられると、曲げによってグレーティング領域に応力ひずみが加わり、中心波長は長波長側にシフトします。
- このシフトが温度ドリフトと混ざると、温度とひずみを分離できなくなり、温度測定精度は直接的に歪みます。
- 曲げ半径が小さすぎると、曲げ損失が生じ、反射ピークが弱くなり、信号対雑音比が低下します。
したがって、お持ちの 155 μm の OFSCN® Polyimide Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare) について言えば、「光ファイバー本体は柔軟で曲げ可能（通常の光ファイバーの最小曲げ半径のオーダー。限界に近づくほど損失は大きくなる）ですが、「グレーティング部分の 10 mm はまっすぐで、緩んでいて、力を加えない」というこの要件は、封止材とは無関係で、温度測定原理によって決まるものです。」
セラミック封止は、この基礎の上にさらに「センシングヘッド部は完全に曲げられない」（内部に剛性のあるセラミック管が一体化しているため）という特性をもたらします。利点は、グレーティング領域が剛性的に自由な状態に「固定」され、外部圧力や側方からの圧縮から隔離されることですが、代償としてセンシングヘッド部は直線管として配線経路を設計する必要があります。
四、では、「絶縁」と「曲げられる」の両方が必要な現場ではどうすればよいか？
ここには実際には幾何学的な矛盾があり、以下のようにトレードオフで対応できます。
| 方案 | 絶縁 | センシングヘッドの曲げ性 | 外径 |
|---|---|---|---|
| セラミック封止 | 完全絶縁 |
センシングヘッドは剛性（リード線は曲げ可能） |
2.0 / 3.0 mm |
| OFSCN 150 Low-Voltage Insulated Fiber Bragg Grating Temperature Sensor | 絶縁（耐圧） |
比較的しなやか | 1.0 mm |
| シームレス鋼管封止（100/300/500/800℃ シリーズ） | 金属導電性 |
剛性管 |
0.9 mm、最小カスタマイズ 0.5 mm |
| ポリイミド裸グレーティング + 自作絶縁ルースチューブ | （誘電体はすべて非金属） |
しなやか |
155 μm |
もし、センシングヘッドの短い部分だけがまっすぐで、残りの配線は自由にしたいだけであれば、実際にはセラミック封止は完全に許容できます。エンジニアリング的には、高電圧内部の多くの温度測定ポイントは元々「一点固定、短距離、非可動」の設置方法が取られており、直線管部であっても問題にならないことが多いのです。
セラミック型か 150V 絶縁型かのどちらを選ぶべきかを判断するため、さらに2つの作業条件を確認させてください。
- 設置経路は「センシングヘッドを一点で固定し、テールファイバーは自由に配線する」のか、それとも「デバイス全体を可動・屈曲する部品（例：巻線に巻き付けたり、曲がった配管に通したりする）に沿わせる」のか？
- 具体的な耐熱上限は何度ですか？（セラミック型は 800℃ まで対応可能、150V 絶縁型は上限 150℃ 。この差は選定を直接決定することが多い）
上記のリンクをクリックして詳細な技術パラメータを確認できます。具体的な技術的なご質問があれば、引き続きご相談ください。
FBG（ファイバーブラッググレーティング）は、応力と温度の両方の影響を同時に受けます。貴社でもFBGファイバー応力測定製品があると拝見しましたが、FBG応力ファイバーはどのようにパッケージングされており、温度の影響をどのように遮断しているのでしょうか？