高精度の水位リアルタイム監視の技術的要求に対応して、本研究ではプッシュプル方式のファイバーブラッググレーティング（Fiber Bragg Grating、FBG）構造に基づく水圧センサ法を革新的に提案した。円形弾性膜、力伝達棒、スライダーおよび二重FBGにより複合センサユニットを構築し、圧力と光信号の高効率変換を実現した。まず、弾性力学理論のモデリングおよび有限要素解析に基づき、二重FBGプッシュプルセンサシステムの波長シフト量と圧力間の線形応答モデルを確立した。次に、システム実験によって検証された本センサは、0～2 MPaの測定範囲内で1,820.05 pm/MPaの圧力感度を示し、線形性と再現性はそれぞれ0.69%、0.557%、応答時間は0.55秒で、高い圧力感度、良好な安定性、速い応答速度および極めて低いクリープ特性を有する。特に注目すべきは、温度交差感度が0.0006 pm/℃という極めて低い値であり、温度自己補償機能の成功した実現である。研究は、この設計がプッシュプル構造により環境温度干渉を効果的に抑制し、従来のセンサの感度と測定範囲との性能妥協を打破し、かつ全光ファイバーの受動特性と分散型ネットワーク能力を兼ね備えていることを示している。研究結果は海洋環境監視装置の新しい解決策を提供し、その優れた耐干渉性と工学的適用性により、深海水圧リアルタイム監視分野で重要な応用展望を持つことを示している。

水圧センサ;光ファイバーブラッグ格子;プッシュプル;圧力応答特性;温度不感性