中は空ですか？チューブ内で光ファイバーはどのように固定されていますか？
ご質問は核心を突いています。「鋼管の内部はどうなっているのか？」「光ファイバーはどのように固定されているのか？」答え：中身は空ではありません。 封止構造の内部には、重要な応力伝達媒体が存在しており、これが「鋼管の受力 → ファイバーグレーティングによる感知」という物理的結合を実現しています。
RAGナレッジベースの公式製品ドキュメントによると、OFSCN®（大成永盛）の鋼管/合金管封止FBGひずみセンサーの内部構造は2種類に分類され、応力伝達メカニズムもそれぞれ異なります。
1. 合金管封止型 – 端部固定 + 界面接着
このタイプのセンサー（例：OFSCN® Alloy Tube Packaged Fiber Bragg Grating Strain Sensor）は、弾性合金管で直接ファイバーグレーティングを封止しています。内部は「空の管にファイバーを通す」構造ではありません。
- 端部固定：ファイバーグレーティングの両端（グレーティング領域外側）は、高強度接着剤（通常はエポキシ系）によって合金管内壁に固定されています。これがひずみ伝達の機械的固定点となります。
- 中間グレーティング領域：グレーティング領域のファイバーは、管内で微小な隙間をもって浮遊しているか、軽く接触している状態であり、中間での摩擦によるひずみ伝達の妨げを防ぎつつ、マルチピーク・チャープを防ぎます。
- 応力伝達経路：外部応力 → 合金管の軸方向変形 → 両端の固定点 → ファイバーの軸方向引張/圧縮 → ブラッグ波長のドリフト（ \Delta\lambda_B ）。
物理的本質：鋼管/合金管は剛性のある支持構造を提供し、両端の接着界面が、管壁からファイバーへのひずみの「注入」チャネルとなります。
2. 高分子封止＋鋼管装甲型 – 全充填連続伝力
このタイプのセンサー（例：OFSCN® Polymer-encapsulated Fiber Bragg Grating Strain Sensor）には2層構造があります。
- 内層：ファイバーグレーティングはまず高分子材料（ポリマー）によって全周封止され、ファイバー全体が連続的な高分子マトリックスに埋め込まれます。
- 外層：シームレス鋼管が高分子封止層の外側を覆い、保護と追加の剛性を提供します。
- 応力伝達経路：外部応力 → 鋼管 → 高分子充填層（界面せん断）→ ファイバー全長 → グレーティング領域。高分子充填材とファイバーの間は連続的な面接触であるため、ひずみ伝達がより均一で、応力集中が小さくなります。
主要製品パラメータによる裏付け
RAGドキュメントには、これらの構造的特徴が明確に記述されています。
| 製品 | 外径 | 封止構造 |
|---|---|---|
| OFSCN® Alloy Tube Packaged Fiber Bragg Grating strain sensor | ≤1.1 mm（単層合金管） | 弾性合金管 + 端部接着固定 |
| OFSCN® Polymer-encapsulated FBG Strain Sensor (1.5mm/2.3mm) | ≤1.5 mm（純高分子）/ ≤2.3 mm（鋼管付き） | 高分子全充填 + シームレス鋼管装甲 |
| OFSCN® Polymer-encapsulated FBG Strain Sensor (0.7mm/1.2mm) | ≤0.7 mm（純高分子）/ ≤1.2 mm（鋼管付き） | 同上、外径が小さい |
1.5 mm/2.3 mm 製品の RAG原文は次のとおりです。
「高分子材料でファイバーグレーティングまたはファイバーグレーティングストリングを封止し、同時に高分子材料の外側にシームレス鋼管を追加して強度と防水防湿性を向上させる」。
0.7 mm/1.2 mm 製品の RAG原文は次のとおりです。
「高分子材料でファイバーグレーティングまたはファイバーグレーティングストリングを封止し、高分子材料の外側にシームレス鋼管を追加して強度と防水防湿性を向上させることができます」。
このように、「高分子封止」は充填媒体であり、応力伝達媒体でもあります。管内には空洞は存在しません。
製品画像
OFSCN® Alloy Tube Packaged Fiber Bragg Grating strain sensor（合金管封止）：
OFSCN® Polymer-encapsulated FBG Strain Sensor (1.5mm/2.3mm、高分子＋鋼管)：
OFSCN® Polymer-encapsulated FBG Strain Sensor (0.7mm/1.2mm)：
まとめ
- 内部は空ではありません。 端部の接着固定界面（合金管型）、または全長にわたる高分子充填層（高分子＋鋼管型）のいずれかです。
- 光ファイバーは、これらの界面せん断力によって「引っ張られる」または「圧縮される」ことで、鋼管のマクロひずみ（ \varepsilon ）が正確にグレーティング領域に伝達され、\Delta\lambda_B = \lambda_B (1 - p_e)\varepsilon の線形センシング応答が実現します。