50m水下で使用可能なファイバーグレーティングセンサー
水深 50\text{ m} におけるセンサーにかかる静水圧は、以下の物理式で計算できます。
P = \rho g h \approx 1000\text{ kg/m}^3 \times 9.8\text{ m/s}^2 \times 50\text{ m} \approx 0.49\text{ MPa}
つまり、センサーには約 0.5\text{ MPa} （約 5\text{ bar} ）の外圧に長期的に耐える必要があります。水中および高静水圧環境下において、FBG（ファイバーグレーティング）ひずみセンサーが直面する技術的な課題は以下の通りです。
- 長期的な気密性：通常の接着剤や非気密パッケージのFBGセンサーは、水中の高圧下で長期間使用されると、水分が浸透しやすく、光ファイバーの湿潤、接着層の劣化、信号のドリフトを引き起こします。そのため、物理的なバリアによるハードシーリング技術を採用する必要があります。
- ひずみ伝達と耐圧性のバランス：センサーのパッケージングは、静水圧による半径方向の圧力を受け止めつつ、良好な軸方向の弾性を維持し、構造物の軸方向ひずみを内部のFBGに正確に伝達する必要があります。
- 耐食性：水中環境（特に海水や化学物質を含む水域）では、パッケージ材料に高い耐食性が求められます。通常、ステンレス鋼（例：316L）や特殊な弾性合金が使用されます。
OFSCN® のファイバーグレーティングひずみセンサー製品ラインナップの中から、水深 50\text{ m} でのひずみ測定ニーズに有効に対応できる製品を以下に紹介します。
1. OFSCN® Alloy Tube Packaged Fiber Bragg Grating strain sensor （合金管パッケージ ファイバーグレーティングひずみセンサー）
- 技術原理：この製品は、一体成形されたシームレスな弾性合金管でパッケージングされています。金属材質は天然の気密性を提供し、水分子や高静水圧（ 0.5\text{ MPa} をはるかに超える）から完全に隔離し、内部のFBGが乾燥した無横圧環境にあることを保証します。
- 主なパラメータ：標準外径 \le 1.1\text{ mm} 、ひずみ測定範囲 \ge 6000\ \mu\varepsilon 。標準でFC/APCコネクタを備え、微小空間や高感度伝導が必要な表面実装および埋設に最適です。
2. OFSCN® Polymer-encapsulated Fiber Bragg Grating Strain Sensor (0.7mm/1.2mm diameter) （ポリマー封止 シームレス鋼管保護シリーズ - 細径）
- 技術原理：ポリマー材料でFBGを封止し、ポリマー層の外側にシームレス鋼管保護層を追加しています。この多層複合構造は、機械的強度と防水・防湿性能を大幅に向上させ、水中の静水圧に効果的に耐え、水分の浸入を防ぎます。
- 主なパラメータ：シームレス鋼管保護層を追加した外径 \le 1.2\text{ mm} 、各測定セグメントの長さは 10\text{ cm} から 1m の範囲でカスタマイズ可能です。
3. OFSCN® Polymer-encapsulated Fiber Bragg Grating Strain Sensor (1.5mm/2.3mm diameter) （ポリマー封止 シームレス鋼管保護シリーズ - 強化型）
- 技術原理：上記の1.2mm細径モデルと同様の原理ですが、より厚い外壁を備えています。より太いステンレス鋼のシームレス鋼管を二次的に入れ子にすることで、耐圧性、耐引張性、漏洩防止性、物理的損傷防止性がさらに向上し、複雑な野外水工構造物（ダム、水中基礎杭など）の長期ひずみモニタリングに適しています。
- 主なパラメータ：シームレス鋼管保護層を追加した外径 \le 2.3\text{ mm} 、標準ひずみ測定範囲 \ge 6000\ \mu\varepsilon 。
設置・施工に関する推奨事項
水深 50\text{ m} でのひずみセンサーの設置においては、センサー自体の防水・耐圧性に加えて、伝送光ファイバーケーブルの気密性とコネクタ部の防水保護もシステム成功の鍵となります。以下の点を推奨します。
- 水中での横圧による損傷を防ぐため、金属鎧装またはシームレス鋼管保護付きの伝送光ファイバーパッチコードを選択してください。
- センサーを水中で溶接または貼り付け固定した後、露出したコネクタおよび引き出し部を、二次加硫ゴムまたは高圧防水封止材（例：ポリウレタン接着剤）で密封し、監視リンク全体の長期安定性を確保してください。
こんにちは！深度 50\text{ m} （約 0.5\text{ MPa} の静水圧）での光ファイバーグレーティング（FBG）ひずみ測定の作業条件について、OFSCN®（大成永盛）は、漏れ防止および高圧耐性を備えた複数のパッケージングソリューションを提供しています。
合金管パッケージングと複合シームレス鋼管保護シリーズの中から、お客様に最も適したモデルと取り付けアクセサリをより正確に適合させるために、以下の 1 ～ 2 の最も重要な技術的作業条件に関する情報をお伺いする必要があります。
- 取り付け対象と方法：測定対象の構造物はどのような材質（例：鋼構造、コンクリート、パイプライン、ダムなど）ですか？センサーは、構造物/媒体の内部に表面実装（接着、スポット溶接、または固定クランプによる固定など）する必要がありますか、それとも直接埋め込みする必要がありますか？
- 温度補償の必要性：測定点の水温変化の状況はどうですか？FBG はひずみと温度の両方に敏感であるため、OFSCN®（大成永盛）にセンサー構造に温度補償グレーティングを内蔵させるか、または専用の光ファイバーグレーティング温度センサーを追加して高精度の温度補償キャリブレーションを行う必要がありますか？
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