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JPS63132138A - Distribution type humidity sensor - Google Patents

Distribution type humidity sensor

Info

Publication number
JPS63132138A
JPS63132138A JP61279032A JP27903286A JPS63132138A JP S63132138 A JPS63132138 A JP S63132138A JP 61279032 A JP61279032 A JP 61279032A JP 27903286 A JP27903286 A JP 27903286A JP S63132138 A JPS63132138 A JP S63132138A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
fiber
humidity
moisture
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP61279032A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takao Shioda
塩田 孝夫
Hiromi Hidaka
日高 啓視
Koichi Takahashi
浩一 高橋
Masahiro Sato
正博 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP61279032A priority Critical patent/JPS63132138A/en
Publication of JPS63132138A publication Critical patent/JPS63132138A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To vary the lateral pressure of a temperature sensing body to an optical fiber according to temperature variation and to accurately measure the temperature variation and the varying position of temperature by attaining the temperature sensing body to the outer peripheral part of the optical fiber under the state where the lateral pressure with which the optical fiber has high loss at low temperature. CONSTITUTION:A distribution sensor 1 is structured by strongly stranding the optical fiber 2 and a temperature sensing fiber bundle 3, and clamping the fiber 2 by the fiber bundle 3. Then this fiber 2 is obtained by forming a primary coating layer 2b and a secondary coating layer 2c around the outer peripheral part of a normal fiber 2a. This coating layer 2b prevents humidity from entering the fiber 2 and the coating layer 2c protects the optical fiber 2a from external force. Then the lateral pressure of the sensor 1 to the fiber 2 is varied according to temperature variation and the loss of the fiber 2 also varies according to variation in the lateral pressure, so that a trouble point detector connected to an end part of the sensor 1 measures the partial loss variation.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、湿度分布の計測が可能な湿度計などに好適
に用いられる分布型湿度センサに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention relates to a distributed humidity sensor suitable for use in a hygrometer or the like capable of measuring humidity distribution.

「従来の技術」 近年、例えば超LSI等の電子回路部品を生産するため
のクリーンルームを備えた工場、あるいは高層ビルなど
では、その内部を常に適正でかつ一定の環境を維持する
ため、塵埃類の除去や温度管理などと共に湿度管理が行
なわれている。
"Conventional technology" In recent years, for example, factories equipped with clean rooms for producing electronic circuit parts such as VLSIs, or high-rise buildings, have begun to remove dust and other substances in order to maintain a suitable and constant environment inside the building. Humidity control is carried out along with removal and temperature control.

このような湿度管理には、従来、電気抵抗式湿度計など
の湿度計が用いられている。この電気抵抗式湿度計は、
周囲の湿気を吸湿し易い感湿素子を湿度センサとし、こ
の湿度センサの吸湿前と吸湿後の電気抵抗変化を計測し
て湿度を求めるもので、この湿度計に用いられている感
湿素子には、例えば湿気を吸収して膨潤する炭素粒子を
ヒドロキシエチルセルロースの水溶液中に分散させ、こ
れを基板上に塗布したのち乾燥させてものなどがある。
Hygrometers such as electrical resistance hygrometers have conventionally been used for such humidity control. This electrical resistance hygrometer is
The humidity sensor is a moisture sensing element that easily absorbs ambient moisture, and the humidity is determined by measuring the change in electrical resistance of this humidity sensor before and after moisture absorption. For example, carbon particles that swell upon absorption of moisture are dispersed in an aqueous solution of hydroxyethyl cellulose, and this is applied onto a substrate and then dried.

そして、このような電気抵抗式湿度計を用いて湿度管理
を行なうには、管理区域ごとに上記の湿度計を設置する
とともに、これら湿度計で得られた湿度データを集中管
理装置により収集して管理するようにしている。
To control humidity using such electrical resistance hygrometers, the above-mentioned hygrometers must be installed in each controlled area, and the humidity data obtained from these hygrometers must be collected by a central control device. I try to manage it.

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、このような湿度管理に用いられる湿度計にあ
っては、その湿度センサとしての感湿素子を大きく製造
できないため、一つの湿度計により計測できる計測区域
が限られてしまい、いわゆる一点計測しかできない問題
があった。そのため、管理区域全体を湿度計測するため
には、管理区域内に多数の計測箇所を設定し、これら計
測箇所にそれぞれ一つずつ上記の湿度計を設置しなけれ
ばならず、特に管理区域が広い場合、細かな湿度管理を
行なうことが困難であった。
``Problems to be Solved by the Invention'' However, in hygrometers used for such humidity control, it is not possible to manufacture large-scale humidity sensing elements as humidity sensors, so the measurement area that can be measured with one hygrometer is limited. There was a problem that only so-called one-point measurement could be performed. Therefore, in order to measure humidity in the entire managed area, it is necessary to set up many measurement points within the managed area and install one of the above hygrometers at each of these measurement points, especially in large managed areas. In this case, it was difficult to perform detailed humidity control.

このような事情から、従来より多点計測が可能な湿度計
に用いられる湿度センサの開発が望まれていた。
Under these circumstances, it has been desired to develop a humidity sensor for use in a hygrometer that can perform multi-point measurements.

「問題点を解決するための手段」 そこで、発明者らは、上記の事情に鑑みて鋭意検討を重
ねた結果、湿度の変化を光ファイバに対する側圧の変化
としてとらえ、この側圧変化による光ファイバの損失変
化を求めることによって光ファイバの長手方向に沿って
湿度を光学的に多点計測することを想′利するに至った
。すなわち、この発明の特徴は、光ファイバの外周部に
、低湿下で光ファイバが高損失となるように側圧を与え
た状態で感湿体を添設させたことにある。
``Means for Solving the Problems'' Therefore, as a result of intensive studies in view of the above circumstances, the inventors have determined that changes in humidity can be interpreted as changes in lateral pressure on optical fibers, and that changes in optical fibers due to changes in lateral pressure. By determining the change in loss, we have come to the idea of optically measuring humidity at multiple points along the length of the optical fiber. That is, the feature of the present invention is that a moisture sensitive body is attached to the outer circumferential portion of the optical fiber while applying lateral pressure so that the optical fiber has a high loss under low humidity.

「作用 」 この発明の分布型湿度センナにあっては、上記のような
構成としたことにより、次のような作用を奏する。
"Function" The distributed humidity sensor of the present invention, having the above-described configuration, exhibits the following function.

すなわち、予め低湿下で光ファイバの外周部に感湿体を
添設させることで、上記光ファイバに対して側圧を与え
、この側圧により、光ファイバに部分的なマイクロベン
ディングを発生させて光ファイバの損失を増加させてお
くので、湿度が高くなると、上記感湿体が湿度に応じて
伸張して上記先ファイバに対する側圧が弱まり、低温下
発生していた光ファイバの部分的なマイクロベンディン
グが消失し、損失が低下する。
That is, by attaching a moisture sensitive body to the outer periphery of the optical fiber in advance under low humidity, lateral pressure is applied to the optical fiber, and this lateral pressure causes partial microbending in the optical fiber, causing the optical fiber to bend. As the humidity increases, the moisture-sensitive body expands in response to the humidity, weakening the lateral pressure on the tip fiber, and eliminating the partial microbending of the optical fiber that occurs at low temperatures. and losses are reduced.

したがって、上記の光ファイバのマイクロベンディング
による損失変化を光ファイバの入力端から光を入射し、
この光の後方散乱光等の反射光を測定すれば、損失変化
量およびマイクロベンディングの消失位置を検知でき、
よってこれらから湿度変化および湿度変化の発生位置を
容易にかつ正確に検知できる。
Therefore, the loss change due to the above-mentioned optical fiber microbending can be calculated by inputting light from the input end of the optical fiber.
By measuring the reflected light such as backscattered light of this light, it is possible to detect the amount of loss change and the position where microbending disappears.
Therefore, the humidity change and the position where the humidity change occurs can be easily and accurately detected from these.

「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。"Example" Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、この発明の第1実施例を示すもので、図中符
号lは、分布型湿度センサ(以下、単にセンサと略称す
る。)である。このセンサlは、光ファイバ2と感湿繊
維束3とが互いに強く撚り合わされて1aNfi束3に
よって光ファイバ2を締付けてなるものである。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, and reference numeral 1 in the figure indicates a distributed humidity sensor (hereinafter simply referred to as a sensor). This sensor 1 is made by tightly twisting an optical fiber 2 and a moisture-sensitive fiber bundle 3 together, and tightening the optical fiber 2 with the 1aNfi bundle 3.

そして、上記の光ファイバ2は、例えば石英系ガラスフ
ァイバ等の通常の光ファイバ裸線2aの外周部に一次被
覆層2bおよび二次被覆層2cが設けられてなるもので
ある。
The above-mentioned optical fiber 2 is formed by providing a primary coating layer 2b and a secondary coating layer 2c on the outer periphery of an ordinary bare optical fiber 2a such as a silica-based glass fiber.

一次被覆層2bは、光ファイバ2の表面から光フアイバ
2内に湿気を侵入させないためのものである。そして、
この−次披IE12bを形成する材料としては、シリコ
ンナイトライドガラス、シリコンオキシナイトライドガ
ラス等のアモルファスシリコン、アモルファスカーボン
、およびアルミニウム、鉄等のアモルファス金属などが
好適に用いられるが、これに限定されるものではない。
The primary coating layer 2b is for preventing moisture from penetrating into the optical fiber 2 from the surface of the optical fiber 2. and,
Suitable materials for forming this IE 12b include, but are not limited to, amorphous silicon such as silicon nitride glass and silicon oxynitride glass, amorphous carbon, and amorphous metals such as aluminum and iron. It's not something you can do.

また、この−次被覆層2bの膜厚は、後述する感湿−シ
を市に ) 六 県−7、! ノ<91、−1寸す A
 at を丁番確定に光ファイバ2に伝達できること、
湿気を光ファイバ2の表面に侵入させないことなどを考
慮して定められ、通常0.05μ屑程度以上あれば通常
十分である。
In addition, the film thickness of this second coating layer 2b is determined by the moisture sensitivity described below.ノ<91, -1 dimension A
at can be transmitted to the optical fiber 2 with precision;
It is determined in consideration of preventing moisture from entering the surface of the optical fiber 2, and it is usually sufficient if the amount is about 0.05 μm or more.

そして、この光ファイバ2の一次披Iff 2 bの外
周面上には、光ファイバ裸線2aを外力から保護するた
めの二次被覆層2cが形成されている。
A secondary coating layer 2c is formed on the outer peripheral surface of the primary optical fiber 2b to protect the bare optical fiber 2a from external forces.

この二次被覆H2cを形成する材料としては、後述の感
湿繊維束の撚り合わせによる側圧を光ファイバ2に確実
に伝達できるものが用いられ、具体的には、低密度ポリ
エチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE
)、ポリプロピレン(PP)、エチレン・酢酸ビニル共
重合体(EVA)、エチレン・アクリル酸エチル樹脂(
EEA)、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ナイ
ロン等の熱可塑性樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂等
の熱硬化性樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタン
アクリレート樹脂、シリコンアクリレート樹脂等の紫外
線硬化型樹脂などが好適に用いられる。また、この二次
被覆層2cの膜厚は、光ファイバ2を不要な外力から保
護できる程度であればよく、通常5〜20μ肩程度の範
囲とされる。
The material used to form this secondary coating H2c is one that can reliably transmit the lateral pressure caused by twisting the moisture-sensitive fiber bundles to the optical fiber 2, which will be described later. Specifically, low-density polyethylene (LDPE), high Density polyethylene (HDPE)
), polypropylene (PP), ethylene/vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene/ethyl acrylate resin (
EEA), polyurethane resin, polyester resin, thermoplastic resin such as nylon, thermosetting resin such as silicone resin, urethane resin, ultraviolet curable resin such as epoxy acrylate resin, urethane acrylate resin, silicone acrylate resin, etc. are preferably used. It will be done. Further, the thickness of the secondary coating layer 2c is sufficient as long as it can protect the optical fiber 2 from unnecessary external forces, and is usually in the range of about 5 to 20 microns.

そして、このような光ファイバ2と感湿繊維束3とは、
互いに撚り合わされている。この感湿繊維束3は、高湿
時に湿潤して張力が解放されて上記先ファイバ2に対す
る部分的な側圧を弱めるものである。この感湿繊維束3
を形成する感湿体には、低湿下で感湿繊維束3の繊維の
長手方向に沿うヤング率が小さくかつ高湿下で湿潤して
上記同長手方向に沿うヤング率が大きいものが選ばれ、
具体的には、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセル
ロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)、硫酸
セルロース、リン酸セルロース、アミノデオキシセルロ
ース、クロロデオキシセルロースなどのセルロース誘導
体が好適に用いられるが、これに限定されるものではな
い。そして、上記のセルロース誘導体は、その単位体積
当たりの吸湿量が大きいものほど感湿繊維束3の外径寸
法を小さくでき、得られるセンサ1をコンパクト化でき
ることから、吸湿量の大きい高重合度のものであること
が望ましい。また、上記の感湿繊維束3の外径寸法は、
感湿体の種類、感湿体の吸湿特性などを考慮して決めら
れ、通常20〜lOOμ翼程度の範囲とされる。
The optical fiber 2 and the moisture-sensitive fiber bundle 3 are as follows:
are twisted together. The moisture-sensitive fiber bundle 3 becomes wet when the humidity is high, and its tension is released, thereby weakening the partial lateral pressure on the tip fiber 2. This moisture-sensitive fiber bundle 3
The moisture-sensitive material forming the moisture-sensitive fiber bundle 3 is selected from a material having a small Young's modulus along the longitudinal direction of the fibers of the moisture-sensitive fiber bundle 3 under low humidity and a large Young's modulus along the longitudinal direction when moistened under high humidity. ,
Specifically, cellulose derivatives such as methylcellulose, hydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose (CMC), cellulose sulfate, cellulose phosphate, aminodeoxycellulose, and chlorodeoxycellulose are preferably used, but are not limited thereto. The above-mentioned cellulose derivatives have a high degree of polymerization with a large amount of moisture absorption, since the outer diameter of the moisture-sensitive fiber bundle 3 can be made smaller and the resulting sensor 1 can be made more compact as the amount of moisture absorbed per unit volume is larger. It is desirable that the Furthermore, the outer diameter of the moisture-sensitive fiber bundle 3 is as follows:
It is determined in consideration of the type of moisture sensitive body, the moisture absorption characteristics of the moisture sensitive body, etc., and is usually in the range of about 20 to 100 μ blades.

次に、このような構成からなるセンサ1の製造方法につ
いて説明する。まず、先ファイバ2を作製する。すなわ
ち、例えば石英系ガラスからなる光ファイバ裸線2aの
外周面上に、ガス状カーボンを急冷して固化させた固体
カーボンを堆積させることによってアモルファスカーボ
ンからなる一次波(![層2bを形成する。次いで、こ
の−次被覆層2bが形成された光フアイバ素線を、例え
ば紫外線硬化型エポキシアクリレート樹脂の溶融槽内に
通過させて上記素線の一次被覆12b上に上記樹脂を塗
布したのち、紫外線を照射することによって上記−次被
覆層2b上に所定の膜厚の二次被覆HJ 2 aを形成
して光ファイバ2を得る。
Next, a method for manufacturing the sensor 1 having such a configuration will be described. First, the tip fiber 2 is produced. That is, by depositing solid carbon, which is obtained by rapidly cooling and solidifying gaseous carbon, on the outer peripheral surface of the bare optical fiber 2a made of silica-based glass, for example, a primary wave (! [layer 2b is formed) made of amorphous carbon is formed. Next, the optical fiber wire on which the secondary coating layer 2b has been formed is passed through, for example, a melting tank of an ultraviolet curable epoxy acrylate resin, and the resin is applied onto the primary coating 12b of the wire, and then, By irradiating ultraviolet rays, a secondary coating HJ 2 a having a predetermined thickness is formed on the secondary coating layer 2b to obtain an optical fiber 2.

一方、例えばヒドロキシエチルセルロースからなる感湿
体を繊維状に紡糸し、これら繊維状の感湿体を互いに同
方向に沿って縦添え、かつ束ねて所定の外径寸法を有す
る感湿繊維束3を作製する。
On the other hand, a moisture-sensitive material made of, for example, hydroxyethyl cellulose is spun into fibers, and these fibrous moisture-sensitive materials are longitudinally attached to each other along the same direction and bundled to form a moisture-sensitive fiber bundle 3 having a predetermined outer diameter. Create.

次に、この感湿繊維束3と上記光ファイバ2とを低湿下
で互いに撚り合わせることによって、目的のセンサlを
得る。ここで、光ファイバ2と感湿繊維束3とは、湿度
20〜30%程度の低湿下で光ファイバ2に約5dB/
に11程度の損失が発生するように強く撚り合わされる
Next, the desired sensor 1 is obtained by twisting this moisture-sensitive fiber bundle 3 and the optical fiber 2 together under low humidity. Here, the optical fiber 2 and the moisture-sensitive fiber bundle 3 are connected to the optical fiber 2 at a rate of about 5 dB/min under low humidity of about 20 to 30%.
The fibers are twisted together so that a loss of about 11% occurs.

そして、このようにして得られたセンサ1にあっては、
光ファイバ2と感湿繊維束3とが互いに撚り合わされた
ものであるので、製造時には光ファイバ2に対して側圧
を与え、光ファイバ2にマイクロベンディングロスを生
じさせて5dB/&*程度の高損失ファイバとしておく
。かくしてこの光ファイバ2が高湿下におかれると、感
湿体が湿潤し伸張して上記の光ファイバ2に対する側圧
を弱める。したがって、このセンサ1にあっては、外部
の湿度変化に伴って光ファイバ2に対する側圧が変化し
、この側圧により光ファイバ2の損失が変化するので、
このセンサ1の端部に例えば光フアイバ障害点検出器を
接続し、この検出器を用いて上記側圧による光ファイバ
2の損失変化を0TCrt(Optical Time
 Domain Rerrectoa+etry)法な
どにより計測することによって、その損失変化量および
損失変化位置を検知し、これらの検出データから湿度の
変化および湿度変化位置を容易にかつ正確に検知できる
In the sensor 1 obtained in this way,
Since the optical fiber 2 and the moisture-sensitive fiber bundle 3 are twisted together, lateral pressure is applied to the optical fiber 2 during manufacturing, causing microbending loss in the optical fiber 2 and causing a high loss of about 5 dB/&*. Leave it as a loss fiber. Thus, when the optical fiber 2 is placed under high humidity, the moisture sensitive body becomes wet and expands, thereby weakening the lateral pressure on the optical fiber 2. Therefore, in this sensor 1, the lateral pressure on the optical fiber 2 changes as the external humidity changes, and the loss of the optical fiber 2 changes due to this lateral pressure.
For example, an optical fiber failure point detector is connected to the end of the sensor 1, and this detector is used to measure the loss change of the optical fiber 2 due to the lateral pressure as 0TCrt (Optical Time
The amount of change in loss and the position of loss change can be detected by measuring using the Domain Rerrectoa+etry method, etc., and the change in humidity and the position of humidity change can be easily and accurately detected from these detected data.

第2図は、この発明の第2実施例を示すものである。こ
の例のセンサ1は、光ファイバ2と感湿繊維層4とジャ
ケット5から概略構成されている。
FIG. 2 shows a second embodiment of the invention. The sensor 1 in this example is roughly composed of an optical fiber 2, a moisture-sensitive fiber layer 4, and a jacket 5.

上記の感湿繊維層4は、低湿下で前述した感湿体を繊維
状に紡糸し、これら繊維状の感湿体を光ファイバ2の長
手方向に沿って引張力を付与しつつ縦添えしたもので、
これによって光ファイバ2に対して側圧を与え、光ファ
イバ2にマイクロベンディングロスを発生させて5dB
/Jcx程度の高損失ファイバとしておく。かくして、
この光ファイバ2が高湿下におかれると、感湿体が湿潤
することによって上記の光ファイバ2に対する側圧を弱
めるものである。
The above-mentioned moisture-sensitive fiber layer 4 is obtained by spinning the above-mentioned moisture-sensitive material into fibers under low humidity, and longitudinally attaching these fibrous moisture-sensitive materials along the longitudinal direction of the optical fiber 2 while applying a tensile force. Something,
This applies lateral pressure to the optical fiber 2, causing a microbending loss of 5 dB in the optical fiber 2.
/Jcx high loss fiber is used. Thus,
When the optical fiber 2 is placed under high humidity, the moisture sensitive body becomes wet, thereby weakening the lateral pressure on the optical fiber 2.

ジャケット5は、上記の感湿縁[!14を外力から保護
するとともに、感湿繊維層4の外表面に対する通気性を
有するものである。そして、このジャケット5には、合
成樹脂繊維あるいは金属繊維などからなる編組、ポリス
チレン樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ユリ
ア樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの硬質フオー
ムおよびポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などの
半硬質フオームなど多孔質の被覆層、あるいはセロファ
ン等のビスコースレーヨン製のテープなどが好適に用い
られるが、これらに限定されるものではない。なお、ジ
ャケット5を上記の感湿繊維層4の上にルーズに設けて
もよい。
Jacket 5 has the above-mentioned moisture-sensitive edge [! 14 from external forces, and has breathability to the outer surface of the moisture-sensitive fiber layer 4. The jacket 5 is made of a braid made of synthetic resin fibers or metal fibers, a hard foam made of polystyrene resin, polyurethane resin, phenol resin, urea resin, epoxy resin, acrylic resin, etc., and a hard foam made of polystyrene resin, polyvinyl chloride resin, etc. Porous coating layers such as semi-rigid foam, tapes made of viscose rayon such as cellophane, etc. are preferably used, but are not limited to these. Note that the jacket 5 may be provided loosely on the moisture-sensitive fiber layer 4.

そして、この例のセンサlにあっては、感湿繊維層4の
外側にジャケット5を設けたものであるので、感湿体か
らなる感湿繊維層4を外力から保護することができ、よ
って湿度の変化による光ファイバ2の損失変化と外力に
よる光ファイバ2の損失変化とを区別できることから湿
度変化をより正確に測定できるものとなる。
In the sensor l of this example, since the jacket 5 is provided on the outside of the moisture-sensitive fiber layer 4, the moisture-sensitive fiber layer 4 made of a moisture-sensitive element can be protected from external force. Since changes in the loss of the optical fiber 2 due to changes in humidity can be distinguished from changes in loss in the optical fiber 2 due to external forces, changes in humidity can be measured more accurately.

第3図は、この発明の第3実施例を示すものである。こ
の例のセンサlにあっては、光ファイバ2を中心として
、光ファイバ2の外周面に低湿下で複数の感湿繊維束3
・・・が強く撚り合わされ、さらにこれら感湿繊維束3
・・・上にジャケット5が設けられた構成となりでいる
FIG. 3 shows a third embodiment of the invention. In the sensor l of this example, a plurality of moisture-sensitive fiber bundles 3 are formed around the optical fiber 2 on the outer peripheral surface of the optical fiber 2 under low humidity.
... are strongly twisted together, and these moisture-sensitive fiber bundles 3
. . . It has a structure in which a jacket 5 is provided on top.

そして、上記の感湿繊維束3は、低湿下で、光ファイバ
2の外周面とジャケット5の内11面との間の間隙に挟
着されており、湿度が高くなると、感湿繊維束3は湿潤
して上記光ファイバ2に対する拘束力が緩くなる。よっ
て、この感湿繊維束3に対する拘束力の低下により、光
ファイバ2の損失が低下する。したかって、この例にお
いても、外部の湿度変化を、光ファイバ2の損失変化と
してとらえることができるので、光ファイバ2の損失変
化量およびその位置を測定することによって、容易にか
つ正確に湿度の変化およびその測定位置を検知すること
かできる。
The moisture-sensitive fiber bundle 3 is sandwiched between the outer circumferential surface of the optical fiber 2 and the inner 11 surface of the jacket 5 under low humidity conditions, and when the humidity increases, the moisture-sensitive fiber bundle 3 becomes wet and the binding force on the optical fiber 2 becomes loose. Therefore, the loss of the optical fiber 2 is reduced due to the reduction in the binding force on the moisture-sensitive fiber bundle 3. Therefore, in this example as well, a change in external humidity can be interpreted as a change in loss in the optical fiber 2, so by measuring the amount of change in loss in the optical fiber 2 and its position, the humidity can be easily and accurately determined. Changes and their measurement locations can be detected.

〔実験例〕[Experiment example]

(実施例1) クラツド径125μ11 コア径80μ次の光ファイバ
裸線(比屈折率差約1.0%)の外周面上に、膜厚的0
.1μ虞のアモルファスカーボンからなる一次被覆層を
形成したのち、この−次被覆層上に紫外線硬化型エポキ
シアクリレート樹脂からなる膜厚的20μ友の二次被覆
層を形成し、光ファイバを得た。
(Example 1) On the outer peripheral surface of a bare optical fiber (relative refractive index difference of about 1.0%) with a cladding diameter of 125μ11 and a core diameter of 80μ, a film with a thickness of 0
.. After forming a primary coating layer made of amorphous carbon having a thickness of 1 μm, a secondary coating layer made of an ultraviolet curable epoxy acrylate resin and having a thickness of approximately 20 μm was formed on this secondary coating layer to obtain an optical fiber.

一方、感湿体として高重合度のヒドロキシエヂルセルロ
ースを繊維状に紡糸し、これらを互いに同方向に沿って
縦添えし、かつ束ねて外径約165μ真の感湿繊維束を
得た。
On the other hand, as a moisture sensitive material, hydroxyethyl cellulose with a high degree of polymerization was spun into fibers, and these fibers were longitudinally attached to each other along the same direction and bundled to obtain a moisture sensitive fiber bundle having an outer diameter of about 165 μm.

次に、この感湿繊維束と上記の光ファイバとを湿度30
%、撚り合わせ速度6漏/分、20JIJピツチでバッ
クテンションをかけながら、互いに撚り合わせて損失が
5dB/&xの第1図に示したようなセンサを作製した
Next, this moisture-sensitive fiber bundle and the above-mentioned optical fiber were heated at a humidity of 30°C.
A sensor as shown in FIG. 1 with a loss of 5 dB/&x was produced by twisting each other with each other while applying back tension at a twisting speed of 6 leaks/min and a pitch of 20 JIJ.

(実施例2) 上記実施例1で得られた光ファイバの外周面上に湿度3
0%下で高重合度のヒドロキシエチルセルロース繊維を
多数本、500 g/cm″のバックテンションで縦添
えし、膜厚的20tIRの感湿繊維層を形成し、さらに
この感湿繊維層上にセロファンのテープの押さえ巻きを
施してジャケットとなし、5dB/&zの損失をもった
第2図に示したようなセンサを得た。このようにして得
られたセンサは、その外径寸法が約190μ農であった
(Example 2) Humidity level 3 was applied on the outer peripheral surface of the optical fiber obtained in Example 1 above.
A large number of hydroxyethyl cellulose fibers with a high degree of polymerization under 0% are vertically attached with a back tension of 500 g/cm'' to form a moisture-sensitive fiber layer with a film thickness of 20tIR, and then cellophane is further applied on this moisture-sensitive fiber layer. The sensor shown in Figure 2 with a loss of 5 dB/&z was obtained by wrapping a piece of tape to form a jacket.The sensor thus obtained had an outer diameter of about 190 μ It was agriculture.

(実施例3) 上記実施例1で得られた光ファイバを中心として、光フ
ァイバの外周部に、湿度30%下で9本の外径100μ
lの感湿繊維束を撚り合わせ速度6翼/分、40J11
ピツチでバックテンションをかけながら撚り合わせ、こ
れら感湿繊維束の上に合成樹脂製の編組を巻き付けて損
失が5dB/kmの第3図に示したようなセンサを得た
(Example 3) Centering on the optical fiber obtained in Example 1 above, nine pieces with an outer diameter of 100 μm were placed on the outer periphery of the optical fiber under 30% humidity.
1 of moisture-sensitive fiber bundles twisted at a speed of 6 blades/min, 40J11
The fibers were twisted in a pinch while applying back tension, and a synthetic resin braid was wound around these moisture-sensitive fiber bundles to obtain a sensor with a loss of 5 dB/km as shown in FIG. 3.

次に、上記の各実施例1〜3で得られた長さ約1001
のセンサを用いて湿度計測を行なってみた。すなわち、
各センサの一端に光フアイバ障害点検出器を接続した。
Next, the length of about 1001 obtained in each of Examples 1 to 3 above is
I tried measuring humidity using this sensor. That is,
A fiber optic fault detector was connected to one end of each sensor.

この検出器は、光ファイバの損失変化を調べるための装
置であって、このものは光ファイバの入射端から光パル
スを入射するパルス発生器および発光ダイオードからな
る発光部と、光ファイバからフレネル反射光や後方散乱
光などの反射光パルスを受光する光検出部と、この光検
出部で受光された反射光パルスの時間的な遅れを演算処
理する演算部と、この処理結果を表示する表示部とから
構成されている。
This detector is a device for investigating loss changes in optical fibers, and consists of a light-emitting section consisting of a pulse generator and a light-emitting diode that input light pulses from the input end of the optical fiber, and a Fresnel reflection from the optical fiber. A light detection unit that receives reflected light pulses such as light and backscattered light, a calculation unit that processes the time delay of the reflected light pulses received by this light detection unit, and a display unit that displays the processing results. It is composed of.

次いで、この検出器に接続されたセンサの他端から10
〜30mの部分を内部温度24℃の湿度調整槽内に入れ
、この湿度調整槽内の湿度を30〜80%の範囲で変化
させ、この湿度変化と先ファイバの損失変化との関係を
調べ、その結果を第4図のグラフに示した。
Then, from the other end of the sensor connected to this detector, 10
A section of ~30 m was placed in a humidity adjustment tank with an internal temperature of 24°C, and the humidity in this humidity adjustment tank was varied in the range of 30 to 80%, and the relationship between this humidity change and the loss change of the tip fiber was investigated. The results are shown in the graph of FIG.

第4図のグラフから明らかなように、実施例1〜3では
、湿度30%下でいずれも感湿繊維束の巻き付けによる
、あるいは感湿繊維層の縦添えによる光ファイバに対す
る側圧により光ファイバに約5dB/km程度の損失が
生じているが、湿度が漸次高くなるにつれて損失が小さ
くなってゆき、はぼ70%程度以上でその損失低下が極
めて小さくなることがわかった。したがって、これら各
実施例にあっては、湿度が30〜70%の範囲であれば
、その湿度データを光ファイバの損失の変化として計測
できることがわかった。
As is clear from the graph in FIG. 4, in Examples 1 to 3, the optical fiber was formed under 30% humidity by lateral pressure on the optical fiber by winding the moisture-sensitive fiber bundle or longitudinally supporting the moisture-sensitive fiber layer. It was found that a loss of about 5 dB/km occurs, but as the humidity gradually increases, the loss decreases, and that the decrease in loss becomes extremely small when the humidity is about 70% or more. Therefore, in each of these Examples, it was found that if the humidity was in the range of 30 to 70%, the humidity data could be measured as a change in the loss of the optical fiber.

次に、センサ長を10001としたセンサの一端に上記
の検出器を接続し、この検出器およびセンナの湿度環境
を30%とした上で、この検出器から100厘、500
x、800+tの各地点だけをそれぞれ湿度40%、5
0%、60%に設定した。
Next, connect the above detector to one end of the sensor with a sensor length of 10001, set the humidity environment of this detector and the senna to 30%, and then
Humidity is 40%, 5 only at each point x, 800+t, respectively.
It was set to 0% and 60%.

そして、検出器を用い、かつ第4図のグラフを参考にし
ながら光ファイバの損失変化mおよびその位置を測定し
たところ、湿度の変化がみられた地点は検出器から10
0.2II、499.8g、798.8Rであり、これ
ら各地点における湿度は39.5%、50.5%、60
%であった。
Then, when we measured the loss change m of the optical fiber and its position using a detector and referring to the graph in Figure 4, we found that the point where the humidity change was observed was 10 minutes from the detector.
0.2II, 499.8g, 798.8R, and the humidity at each point is 39.5%, 50.5%, 60
%Met.

「発明の効果」 以上説明したように、この発明のセンサは、光ファイバ
の外周部に、低湿下で光ファイバが高損失となるように
側圧を与えた状態で感湿体を添設させたものであるので
、湿度の変化に応じて感湿体による光ファイバに対する
側圧が変化し、よってこの側圧の変化に伴い光ファイバ
の損失ら変化する。したがって、このセンナの一端部に
例えば光フアイバ障害点検出器を接続して、この検出器
によりセンサの部分的な損失変化を測定すれば、この損
失変化量および損失変化位置から、湿度の変化および湿
度の変化位置を容易にかつ正確に計測できるものとなる
"Effects of the Invention" As explained above, the sensor of the present invention has a moisture-sensitive element attached to the outer periphery of an optical fiber while applying lateral pressure so that the optical fiber has a high loss under low humidity. Therefore, the lateral pressure exerted by the moisture sensitive body on the optical fiber changes in accordance with changes in humidity, and the loss of the optical fiber changes as the lateral pressure changes. Therefore, if an optical fiber failure point detector is connected to one end of this sensor, and the sensor's local loss change is measured by this detector, the humidity change and the loss change position can be determined from the loss change amount and loss change position. The position of change in humidity can be easily and accurately measured.

また、このセンサによれば、光ファイバの長手方向に沿
って湿度を多点計測することができ、よって例えば湿度
管理に用いられた際に、たとえその管理区域が広くても
管理区域全体の湿度分布を容易にかつ正確に測定するこ
とができる。
Furthermore, according to this sensor, it is possible to measure humidity at multiple points along the longitudinal direction of the optical fiber. Therefore, when used for humidity control, for example, even if the controlled area is wide, the humidity of the entire controlled area can be measured. Distribution can be easily and accurately measured.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明の第1実施例を示す概略断面図、第
2図は、この発明の第2実施例を示す概略断面図、第3
図は、この発明の第3実施例を示す概略断面図、第4図
は、この発明の分布型湿度センサを用いた湿度測定例を
示すグラフである。 I・・・センナ(分布型湿度センサ)、2・・・光ファ
イバ、3・・・感湿繊維束(感湿体)、4・・・感湿繊
維層(感湿体)。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of the invention, FIG. 2 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the invention, and FIG.
The figure is a schematic sectional view showing a third embodiment of the invention, and FIG. 4 is a graph showing an example of humidity measurement using the distributed humidity sensor of the invention. I...Senna (distributed humidity sensor), 2...Optical fiber, 3...Moisture sensitive fiber bundle (humidity sensitive body), 4...Moisture sensitive fiber layer (humidity sensitive body).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 光ファイバの外周部に、低湿下で光ファイバが高損失と
なるように側圧を与えた状態で感湿体を添設させたこと
を特徴とする分布型湿度センサ。
A distributed humidity sensor characterized in that a moisture sensing element is attached to the outer periphery of an optical fiber in a state where lateral pressure is applied so that the optical fiber has a high loss under low humidity.
JP61279032A 1986-11-22 1986-11-22 Distribution type humidity sensor Pending JPS63132138A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61279032A JPS63132138A (en) 1986-11-22 1986-11-22 Distribution type humidity sensor

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ID=17605442

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61279032A Pending JPS63132138A (en) 1986-11-22 1986-11-22 Distribution type humidity sensor

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JP (1) JPS63132138A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02278214A (en) * 1989-04-20 1990-11-14 Furukawa Electric Co Ltd:The Hermetically coated optical fiber and production thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02278214A (en) * 1989-04-20 1990-11-14 Furukawa Electric Co Ltd:The Hermetically coated optical fiber and production thereof

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