第 4 章 多機能手法を用いた光ファイバセンサによる圧力と温度の同時計測
4.5 実験方法
4.5.1 圧力に対する光ファイバの光通過量測定
こ こ で は 光 フ ァ イ バ を 圧 力 セ ン サ[28][30]と し て 使 う ゆ え ， 今 回 は 光 フ ァ イ バ の 圧力情報のセンシングに対する可能性を実験する。まず，2kgの対象物をFig.4.7 (a) と(b)に示すようにファイバに 20 秒間印加してから，ファイバから離なす。次に，
4kgの重さの対象物をファイバの上に置き，20秒間印加する。このような異なる圧
力に対して，光ファイバの光通過量の変化を測定する。(この場合，環境温度は25℃
一定に設定する。対象物とファイバ接触面積が約6＊10‐5ｍ2になる。)
LED PD Subject
2kg
Fiber
LED PD
Subject
2kg 2kg
Fiber (a) (b) Fig.4.7 The measurement method for pressure
4.5.2 接触面積を異なる場合に圧力に対して光ファイバの光通過量測定
ここでは同じ圧力の場合に，光ファイバの対象物接触面積に対してどのような結 果を示すかを調べる。まず，Fig.4.8(a)のように，4.5.1 と同じような実験をする。
次に，Fig4.8(b)の示すように，異なる接触面積の対象物を置いて 4.5.1 と同じ手順 で実験する。(a)の場合には接触面積が約 6＊10‐5ｍ2，(b)の場合には接触面積が約
1＊10‐6ｍ2となる。(この場合，環境温度は 25℃一定に設定する。)
LED PD Subject
2kg 2kg
Fiber
LED PD
Subject
2kg 2kg
Fiber
(a) (b)
Fig.4.8 The measurement method for a contact surface and pressure
4.5.3 熱に対するファイバの光通過量測定
本 研 究で は光 フ ァイ バを 温 度セ ンサ[29]と して 使 うゆ え， 光 ファ イバ の 熱に 対 す るセンシングの可能性について検討する。まず，光ファイバの熱に対するセンシン グに関して実験を行う。はじめに，140℃まで加熱したアイロンを光ファイバの上に 配置した布にかけ、温度が上昇するにともなった光ファイバの光通過量の変化を測 る。さらに，光ファイバの温度変化による光通過量の変化の再現性を検討するため，
サーミスタで測った温度が安定した時．アイロンを布から離して，ファイバ温度の 下降による光の通過量を計測する。実験中，パソコンを利用して，3 秒間隔でフォ トダイオードとサーミスタの出力信号を自動計測する。
4.5.4 熱と圧力に対するファイバの光通過量測定
本研究では，光ファイバが多機能センサとして温度と圧力を同時に計測すること を望んでいるゆえに，光ファイバが温度と圧力に良好な反応を示すかどうかを検証 しなければならない。そこで，次の実験では光ファイバが温度をセンシングする時 に圧力をファイバにかけ，光ファイバの二つの情報に対する同時センシングの可能 性を検討する。この実験について，まず，最初には 4.5.3と同じように実験を始め，
それぞれ 100秒と 120秒の時間が通過した時， 2kgと 4kgの重さをアイロンに印 加する。光ファイバによるセンシング情報を求め，温度と圧力の同時に存在する時 のファイバのセンシング情報を解析する。
4.5.5 一層布地の場合における温度と圧力に対するファイバの光通過量測定
前述のように，上手なアイロンのかけ方はアイロンの適温を守るだけではなく，
布地の厚さ，アイロンの圧力，アイロンのかける時間も適切に守る必要がある。
さらに，この四つの情報も互いに影響し合っているゆえ，この四つの条件を有効に 利用し，速くてきれいな仕上げが出来ることも望ましい。以上の四つの情報を調べ るために，次に，一層の布に対して，温度と圧力を同時に存在する時の光ファイバ のセンシング実験を行う。
① 一層の布地を試作した光ファイバセンサの上に配置し，140℃まで熱したア イロンを布地に印加する。サーミスタのデータを観察する。サーミスタで 計測した温度が 63 度になった時，アイロンを布地から離して，温度下降 時に光ファイバの測定値の再現性を観察する。
② 一層の布地を試作した光ファイバセンサの上に配置し，140℃まで熱したア イロンに 2kg の重さを加えて布地の上にのせる。サーミスタのデータを観 察する。サーミスタで計測した温度が 63度になった時，アイロンを布地か ら離して，温度下降時の光ファイバの測定値の再現性を観察する。
③ 一層の布地を試作した光ファイバセンサの上に配置し，140℃まで熱したア イロンに 4kg の重さを加えて布地の上にのせる。サーミスタのデータを観
察する。サーミスタで計測した温度が 63度になった時，アイロンを布地か ら離して，温度下降時の光ファイバの測定値の再現性を観察する。
重さ１：アイロン自身の重さ(0.5kg) 重さ２：アイロン自身の重さ+2kg
重さ 3：アイロン自身の重さ+4kg
布 地 ：ここで 100%綿の靴下を使用する。
4.5.6 布地を二層とした場合に温度と圧力に対するファイバの光通過量測定
二層の布地がファイバの上に配置し，4.5.5と同じように実験する。
4.5.7 布地を四層とした場合の温度と圧力に対するファイバの光通過量測定
四層の布地をファイバの上に配置し。4.5.5と同じように実験する。