耐熱FBGを用いた高速炉プラント健全性監視システムの開発; 耐熱FBGのひずみ計測性能評価

Development of a health monitoring system using a thermal-resistant fiber Bragg grating for fast reactor power plants; Performance evaluation of a thermal-resistant FBG for strain measurement

猿田 晃一   ; 月森 和之; 島田 幸洋; 西村 昭彦  ; 小林 喬郎*

Saruta, Koichi; Tsukimori, Kazuyuki; Shimada, Yukihiro; Nishimura, Akihiko; Kobayashi, Takao*

フェムト秒レーザを使用してシングルモード光ファイバのコアに形成した耐熱fiber Bragg grating(FBG)のひずみ計測性能の評価を行った。耐熱FBGとひずみゲージを金属片に取り付け、4点曲げ法によって負荷を与えてBragg波長シフトとひずみ量を計測した。Bragg波長は、開発したBragg波長決定アルゴリズムによりスペクトラム強度を重み付けに利用して求めた。市販されている常温用FBGセンサとの比較実験の結果、耐熱FBGのひずみ感度は0.34pm/であり、常温用FBGセンサの約1/4の感度であったが、実験値の標準偏差から推定したひずみ計測精度は、3となり、開発したアルゴリズムを用いることにより、常温用FBGセンサの精度2と同程度の精度が得られることが示された。

A thermal-resistant fiber Bragg grating (FBG) fabricated by femtosecond laser processing was examined to evaluate the performance as a strain sensor, compared with a conventional FBG sensor. Each FBG was affixed on a stainless-steel beam along with a strain gauge to measure the Bragg wavelength shift as a function of strain. We used the intensity of the reflection spectra from the FBGs as a weighting factor to determine the Bragg wavelengths. Although the strain sensitivity for the thermal-resistant FBG was found to be 0.34 pm/, a measurement accuracy of 3 was able to be achieved by employing the Bragg wavelength determination algorithm, which was comparable to a measurement accuracy of 2 for the conventional FBG sensor.