インフラ分野に最適化した光ファイバーセンシング計測器「SensRay」、鹿島建設と島根大学が共同開発：スマートメンテナンス

鹿島建設と島根大学は、インフラ構造物に生じるわずかな変状を高精度に捉えられる光ファイバーセンシング技術の普及を目的に、計測器「SensRay」を開発した。

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　鹿島建設と島根大学は2026年3月31日、インフラ構造物に生じるわずかな変状を高精度に捉えられる光ファイバーセンシング技術の普及を目的に、計測器「SensRay（センスレイ）」を開発したと発表した。仕様をインフラ分野向けに最適化することで従来と比べて価格を約3分の1に抑えつつ、0.2秒間隔で動的にひずみ計測が可能な高性能化を実現した。

光ファイバーセンサーの仕組み（左）、SensRayによるインフラ構造物の計測イメージ（右）　出典：鹿島建設プレスリリース

　光ファイバーセンシングは、インフラ構造物内部や地盤の変状を網羅的に把握でき、道路や河川などの状態を長期間かつ遠隔で常時計測できる。鹿島では近年、自社施工の構造物で、施工時の安全／品質の確保に加え、供用後の構造物の維持管理に光ファイバーセンシングの適用拡大図っている。一方で、光ファイバーセンサーに接続して光を分析する計測器の導入コストが普及の課題となっていたことから、島根大学との共同研究により高性能かつ廉価な計測器の開発に着手した。

ひずみ応答を高速で計測する動的計測が可能

　光ファイバーにレーザ光を入力すると「レイリー散乱」と呼ばれる微弱な散乱光が生じ、反射光として戻ってくる。レイリー散乱光のスペクトルはひずみによって変化する性質があり、ひずみセンサーとして利用可能だ。

　ひずみを分布的に観測するには、レイリー散乱光がどの地点で反射したかを特定する必要がある。位置特定に用いるのが、反射点までの距離を高解像度で測る「光周波数領域反射計（OFDR）」だ。従来のOFDRは、レーザ光の周波数の揺らぎ（位相雑音）の影響で計測距離が制限される課題があった。島根大学が考案した位相雑音補償OFDRは、独自のアルゴリズムによりレーザ光の位相雑音の影響を低減することで、最大1キロにわたる長距離の分布計測を可能にした。

　SensRayは汎用の光ファイバーを使用し、小さなひずみ（1マイクロ）から大きなひずみ（約4000マイクロ）まで、最速150Hzで高速に計測可能。高精度で安定した計測結果を得られる。

　橋の主桁下端面に実際に光ファイバーを敷設し、大型車両走行時のひずみ応答を計測したところ、桁全体にわたり0.2秒間隔で動的にひずみが変化する状況を捉えた。車両位置ごとに変化するひずみ応答を高速に把握できることを確認した。

光ファイバーセンサーを敷設した橋梁（左）、車両走行時のひずみ分布計測結果例（右）　出典：鹿島建設プレスリリース