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課題・解決手段

センサアレイケーブル(1)およびその製造方法は、センサ装置(3)をケーブル内に比較的容易にかつ安価に設置するためにセンサインターリンクアセンブリ(3、6)を用いるが、該ケーブルは、ケーブルに引張強さを提供するための補強メンバ(4)と、センサ装置との間で電気または光エネルギ伝送するための光ファイバまたはワイヤと、保護外ジャケット(8)とを含む。保護外部ジャケットの一部を除去して、内部補強(4)および光ファイバ(7)へのアクセスを可能にする。補強メンバ(4)のセグメントは除去されて、インターリンク/センサアセンブリ(3、6)がその場所に設置される。インターリンクはケーブルの引張強さを維持する役割を果たす。光ファイバ(7)および/または電線は、動作のためにセンサ装置に接続される。インターリンク/センサアセンブリ(3、6)および関連の光ファイバおよび電線は次いで、外部保護ジャケット封止される被覆成形物(9)内に封じ込められる。

概要

背景

概要

センサアレイケーブル(1)およびその製造方法は、センサ装置(3)をケーブル内に比較的容易にかつ安価に設置するためにセンサインターリンクアセンブリ(3、6)を用いるが、該ケーブルは、ケーブルに引張強さを提供するための補強メンバ(4)と、センサ装置との間で電気または光エネルギ伝送するための光ファイバまたはワイヤと、保護外ジャケット(8)とを含む。保護外部ジャケットの一部を除去して、内部補強(4)および光ファイバ(7)へのアクセスを可能にする。補強メンバ(4)のセグメントは除去されて、インターリンク/センサアセンブリ(3、6)がその場所に設置される。インターリンクはケーブルの引張強さを維持する役割を果たす。光ファイバ(7)および/または電線は、動作のためにセンサ装置に接続される。インターリンク/センサアセンブリ(3、6)および関連の光ファイバおよび電線は次いで、外部保護ジャケット封止される被覆成形物(9)内に封じ込められる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

センサアレイケーブルであって、インターリンクセンサアセンブリを介して併せて接続される少なくとも2つの補強メンバセグメントを含み、前記インターリンク/センサアセンブリはインターリンクおよびセンサ装置を含み、センサアレイケーブルはさらに、前記センサ装置に接続される少なくとも1つの伝送媒体セグメントを含む、センサアレイケーブル。

請求項2

前記インターリンク/センサアセンブリは、終端を介して前記補強メンバセグメントに接続される、請求項1に記載のセンサアレイケーブル。

請求項3

前記インターリンク/センサアセンブリの両側にクリップをさらに含む、請求項1に記載のセンサアレイケーブル。

請求項4

前記補強メンバセグメントを取囲む保護ジャケットセグメントと、前記インターリンク/センサアセンブリの両側に伝送媒体セグメントとをさらに含む、請求項1に記載のセンサアレイケーブル。

請求項5

前記インターリンク/センサアセンブリを取囲み、かつ前記インターリンク/センサアセンブリの両側に前記保護ジャケットセグメントに封止される被覆成形物をさらに含む、請求項4に記載のセンサアレイケーブル。

請求項6

少なくとも1つの補強メンバセグメントと少なくとも1つの伝送媒体セグメントとを取囲む保護ジャケットセグメントを備えたケーブル内にセンサ装置を設置するための方法であって、a.前記保護ジャケットセグメントの一部を除去して前記補強メンバセグメントの長さと前記少なくとも1つの伝送媒体セグメントの長さとを露出し、除去された部分の両側に第1の保護ジャケットセグメントと第2の保護ジャケットセグメントとを残すステップと、b.前記露出された補強メンバ長さの内部セグメントを除去し、前記内部セグメントが存在した場所の両側に2つの露出された補強メンバ端部を残すステップと、c.前記露出された補強メンバ端部をインターリンク/センサアセンブリに装着するステップと、d.前記センサ装置を前記露出された伝送媒体セグメントのうちの少なくとも1つに接続するステップとを含む、方法。

請求項7

前記露出された補強メンバ端部の各々を終端によって終結するステップをさらに含む、請求項6のケーブル内にセンサ装置を設置するための方法。

請求項8

a.前記露出された補強メンバ端部をインターリンクに装着するステップと、b.センサ装置を前記インターリンクと組合せて前記インターリンク/センサアセンブリを形成するステップとをさらに含む、請求項6に記載のケーブル内にセンサ装置を設置するための方法。

請求項9

前記インターリンク/センサアセンブリを被覆成形物で取囲み中に封じ込めるステップをさらに含む、請求項6のケーブル内にセンサ装置を設置するための方法。

請求項10

前記第1および第2の保護ジャケットセグメントに前記被覆成形物を封止するステップをさらに含む、請求項9のケーブル内にセンサ装置を設置するための方法。

技術分野

0001

この発明は、海洋地震調査において最も一般的に用いられる種類の音響センサを含むケーブルの分野に関連する。

背景技術

0002

この発明はセンサアレイケーブルと、そのようなケーブルの製造方法に関する。

発明の開示

0003

この発明は、補強メンバワイヤおよび/または補強メンバのまわりに配置される光ファイバ保護外ジャケット、および1つ以上のインターリンクセンサアセンブリを組入れた、センサアレイケーブルを提供する。そのようなアセンブリによって、センサ装置のケーブル内への簡単でかつ低コストな設置が可能になる。この発明の方法は、そのようなケーブルの保護外部ジャケットの一部を剥ぎ取るステップと、補強メンバの一部を除去するステップと、除去された部分にインターリンク/センサアセンブリを挿入するステップとを含む。ケーブルは次いでプラスチック材料被覆成形される。この方法はケーブルの引張強さ、構造統合性および耐環境性を維持する。

0004

発明を実行するためのベストモード

0005

図1は、ノード2と示される長さに沿ったさまざまな位置でインターリンク/センサアセンブリ5を含む、センサアレイケーブル1を示す。

0006

図2は、組合されるとインターリンク/センサアセンブリ5を形成するインターリンク6とセンサ装置3とを含む、インターリンク/センサアセンブリ5の実施例の構成要素を一部破断して示す。

0007

インターリンク6は、ケーブル1の引張強さを維持しながら、センサ装置3をケーブル1に素早くかつ安価に設置することを可能にする。インターリンク6は好ましくは、均等にかつ連続的に機械的応力を伝達するのに適切な形状および構成の構造物である。インターリンク6は、エンジニアリングサーモプラスチックのようなプラスチック材料、またはガラス繊維強化エポキシ樹脂のような複合材料からなり得るが、これは必須ではなく、アルミニウムのような他の好適な材料、または材料の組合せも用い得る。好ましい実施例においては、インターリンク6は図19に示すようにセンサ装置3の内部に存在する。図2および図3は、インターリンク6がセンサ装置3を収容する外部構造である代替的な実施例を示す。

0008

センサ装置3はたとえば、物理的刺激(たとえば熱、光、音、圧力、磁気または特定の動きなど)に応答し、結果として生じる衝撃を(測定または制御のために)伝達する、いかなる装置をも含み得る。たとえば一実施例においては、センサ装置3は海洋地震調査において一般に用いられる種類のハイドロホンである。そのようなハイドロホンは、光ファイバまたは圧電現象を用いて動作するものを含むが、これに限定されるものではない。センサ装置3はまた、たとえば、遠隔測定、信号伝導信号処理信号増幅などのためのいかなる装置をも含み得る。したがって、センサ装置はたとえば、ハイドロホンのようなセンサ装置からの出力を増幅および/または伝達する光学部品および/または電子部品を含み得る。センサ装置3は光信号を増幅するために用いられる場合、複数の1つ以上の光ファイバカプラ光ファイバ遅延コイル光ファイバスプライス波長分割マルチプレクサカプラ、およびエルビウムまたはイッテルビウムのような原子でドープされた光ファイバを含み得る。電気信号を増幅しかつ多重化するための電子部品もまたセンサ装置3内に含み得る。センサ装置3の正確な機能および構成は用途とともに変化させることができ、かつこの発明の実務には影響しない。

0009

図19は、インターリンク6がセンサ装置3の内部に存在する、インターリンク/センサアセンブリ5(図1に示す)の好ましい実施例を示す。そのような実施例においては、インターリンク6はロッドのような機械加工または鋳造された中実物体であって、補強メンバセグメント4の終端を受けるためのスロット14を含む。次いでインターリンク6は、センサ装置3内のキャビティに挿入され、センサ装置3に接着される。次いで補強メンバセグメント4が終端を介して、ガラス繊維入りエポキシ樹脂のような剛性接着剤による接着、または止めねじによってスロット14でインターリンク6に装着される。

0010

図3は、センサ装置3がインターリンク6内に含まれるインターリンク/センサアセンブリ5(図1に示す)の別の実施例の構成要素を示す。示されるように、インターリンク6は下半片11と上半片12とを含む中空の本体である。上半片12は例として、窓50を備えたフレームとして示される。窓50は上半片12における開口部である。下半片11または上半片12のいずれか、またはその両方が、インターリンク/センサアセンブリ5の組立の間の視覚検査/処理アクセスと、かつ封入剤が用いられる場合はこれを流す(flood)ことを容易にするために、窓50を含んでもよく、また含まなくてもよい。示されるように下半片11は、開放キャビティ13と、終端17を受けてケーブル補強メンバセグメント4に装着するためのスロット14とを含む。センサ装置3は、丁番付けスリーブマウント15内に含まれる。組合された丁番付けスリーブマウント15およびセンサ装置3は、下半片11の開放キャビティ13内に配置される。丁番付けスリーブマウント15は処理の間、封じ込められたセンサ装置3を保護する。次いで上半片12を下半片11の上に配置して装着し、その結果センサ装置3がインターリンク6内に封じ込められることによりインターリンク6とセンサ装置3とが組合され、インターリンク/センサアセンブリ5(図1に示す)を形成してもよい。

0011

図19および図3に示す実施例は排他的なものとは意図されない。インターリンクがセンサ装置の一体化された部分として、たとえばセンサ装置の内部に存在するか外部の付属物である実施例を含む、特定の用途に応じて他の実施例も適切であるが、これに限定されるものではない。

0012

図4は、インターリンク/センサアセンブリ5の素早く安価な設置を容易にする、ノード2の間の図1のセンサアレイケーブル1の実施例を示す。ノード2の間で、ケーブル1はケーブル1に加えられる機械的応力を負う補強メンバセグメント4と、少なくとも1つの伝達媒体セグメント7と、ケーブルの内部の構成要素を保護する保護ジャケットセグメント8とを含む。

0013

補強メンバセグメント4は、金属または、アラミドファイバもしくはベクトランのような合成材料からなるコードまたはブレードである。技術分野で一般的であるように、補強メンバセグメントはまた外側コーティングジャケットをも有し得る。補強メンバセグメント4は、ノード2でインターリンク/センサアセンブリ5に装着されることにより併せて接合される。

0014

伝達媒体セグメント7は、電線、光ファイバ、または、電力もしくは信号をセンサ装置との間で送受信する他のいかなる好適なエネルギ導波路またはキャリアであってもよい。セグメント7は、補強メンバセグメント4の近位に位置し、かつ好ましい実施例においては、図20に例として示すように、補強メンバセグメント4のまわりに螺旋状に巻かれる。伝達媒体セグメント7は、その動作(電力の受取り、信号の送信など)のために必要な場合インターリンク/センサアセンブリ5のセンサ装置3に接続されるか、またはセンサ装置3に接続することなく1つ以上のノード2を通過し得る。そのような状況においては、伝達媒体セグメント7はインターリンク/センサアセンブリ5上に搭載されてもよい。

0015

保護ジャケットセグメント8は、いかなる好適な材料から作られてもよいが、ポリエチレンポリウレタンまたはナイロンのような十分な弾性耐久性、強度および封止能力を備えたプラスチック材料が好ましい。

0016

図5は、どのように保護ジャケットセグメント8が被覆成形物9を介してノード2で併せて接続されるかを示すが、該被覆成形物9はインターリンク/センサアセンブリ5を取り囲み、これを中に含むものである。

0017

被覆成形物9は、インターリンク/センサアセンブリ5およびセグメント7を環境から密封して保護し、ノード2の両側にセグメント8に対して封止を形成するプラスチックゴムまたは他の好適なエラストマーからなる。

0018

こうして、ケーブル1の外部は被覆成形物9を介して併せて接合される保護ジャケットセグメント8を含み、水などの外部環境に対する連続的な封止された保護を形成する。

0019

インターリンク/センサアセンブリ5はケーブル1に容易に付加される。図6は、インターリンク/センサアセンブリ5をケーブル1に設置するための第1のステップを示す。剥ぎ取りなどによって、ノード2の間の保護ジャケットセグメント8の中間部分16が除去され、ケーブル1の内部を露出する(補強メンバセグメント4と伝達媒体セグメント7とを含む)。これは第1の保護ジャケットセグメント18と第2の保護ジャケットセグメント19とを新しく露出されたケーブル内部の横に残す。

0020

図7は付加的なセンサ装置を設置する第2のステップを示す。露出された伝達媒体セグメント7は予め定められた長さの露出された補強メンバセグメント4への容易なアクセスを提供するよう操作される。もし補強メンバセグメント4が外側コーティングジャケットを有していれば、この外側コーティングジャケットは剥ぎ取りまたは他の手段によって一部が除去される。補強メンバセグメント4の内部部分22が除去されるが、これは設置のためにインターリンク/センサアセンブリ5よりも長くなければならず、内部部分22を除去したことにより形成されるギャップのどちらの端にも、2つの露出された自由端20および21を1つずつ残す。

0021

図8は、付加的なセンサ装置を設置する第3のステップを示す。露出された自由端20および21の各々は終端17を与えられる。終端17は端部20および21のほつれを防ぎ、それらをインターリンク/センサアセンブリ5に装着して、補強メンバからの引張負荷をインターリンク/センサアセンブリ5に伝達することを可能にする。終端17の異なった構成が実現可能であって、用いられる補強メンバセグメント4の種類と、インターリンク/センサアセンブリ5への接続モードとによって変化し得る。図8は、補強メンバセグメント4が鋼コードなどである、球状スウェージ加工(または直円柱スウェージ加工)としての終端17の例を示す。

0022

図9は、終端17の別の実施例である終端23を示す。非金属補強メンバセグメント4を形成するストランド24は終端ブロック26内に挿入されて円錐容積25を通して広げられる。ストランド24の間の円錐容積25に金属の楔または円柱27が挿入される。

0023

図10は、終端17の別の実施例である鋳造ロープ終端28を示す。金属または、合成コードもしくはブレードのいずれであってもよい、補強メンバセグメント4のストランド24は、終端ブロック26内に挿入されて円錐容積25を通して広げられる。ガラス繊維入りエポキシ樹脂などの硬質鋳造材料29が円錐容積25内に配置されて、補強メンバセグメント4を終端ブロック26に効率的に接着する。

0024

図11は、アラミドなどのブレード処理された合成コードが用いられる場合の、終端17の別の実施例であるブレード処理されたスプライス終端30を示す。ブレード処理された索眼31が示されるが、この方法および説明はエルバート・S・マロニーチャールズフレデリックチャップマン(Elbert S. Maloney, Charles Frederic Chapman)の「チャップマン・パイロティング操船術および小型船舶取扱(Chapman Piloting: Seamanship & Small Boat Handling)」第62版、ハースト・ブック出版、ISBN0688 148921、などの航行法のためのハンドブックに記載される。

0025

図12は、合成コードが用いられる場合の終端17の別の実施例である結び目終端32を示す。終端の形成においていかなる好適な結び目33が用いられてもよく、この方法および説明は、エルバート・S・マロニー、チャールズ・フレデリック・チャップマンの「チャップマン・パイロッティング:操船術および小型船舶取扱」第62版、ハースト・ブックス出版、ISBN0688 148921、などの航行法のためのハンドブックに記載される。

0026

図13は、終端17の別の実施例である摩擦生成キャプスタン終端34を示す。補強セグメント8の自由端は、好ましくは少なくとも3回キャプスタン35のまわりに巻かれる。次いで固定端36は端部36のキャプスタン35への接着、またはキャプスタン35が装着されるインターリンクへの接着、またはキャプスタン35のまわりのループが解けることを防ぐ他の手段に接着されることにより、終結される。他の手段の終端もまた実現可能であり、適宜用いられてもよい。

0027

図14は、第4のステップを示す。たとえばスロット14を備えたインターリンク6の下半片11は、たとえばボールスウェージ加工17によって終結された端部20および21を受ける。端部20および21の各々がスロット14内に挿入される。次いで終端リンククランプ37がスロット14の上に配置され、下半片11に装着されて終結された端部21および21を定位置に保持する。もし終端が用いられるのであれば、たとえばスウェージ加工嵌め、接着接続ねじ切りクリンプ嵌め、圧縮嵌めなどの終端の種類に応じて、他の手段の装着もまた実現可能であり好適である。

0028

図15および図16は、さらに一体結合を確実にするために、クリップ40がインターリンク/センサアセンブリ5に設置されて終端17を捕獲する実施例を示す。

0029

補強セグメントメンバ4をインターリンク/センサアセンブリ5に装着した後、第5のステップは(もしまだ行なわれていなければ)切断して、必要な伝送媒体セグメント7(たとえばワイヤまたは光ケーブル)をセンサ装置3に接続することである。光学構成要素またはファイバ(光ファイバハイドロホンなど)を用いるセンサ装置3に対しては、FC/APCなどの光ファイバコネクタを用い得るが、そのようなセンサのための光ファイバ接続の好ましい方法は融着スプライシングである。特定の用途に応じて、他の接続手段もまた適切である。インターリンク/センサアセンブリ5に接続されていないいかなる伝送媒体セグメント7も、インターリンク/センサアセンブリ5上に搭載可能である。

0030

図17は、センサをケーブル1に設置する6番目であって最後のステップの結果である被覆成形物9を示す。上述のようにインターリンク/センサアセンブリ5を設置した後で、インターリンク/センサアセンブリ5を備えた露出されたケーブル内部はプラスチック、ゴムまたは別の好適なエラストマーで被覆成形され、それにより被覆成形物9が形成され、露出されたケーブル内部の両側に保護ジャケットセグメント8に対して水密封止を形成する。被覆成形物9は射出成形、鋳造などによって形成し得る。被覆成形物を形成する前に、このインターリンク/センサアセンブリを剛性チューブで取囲み、封じ込めることも実行可能である。これは成形硬化プロセスの実現化において、さらなる柔軟性の利点を提供する。さらに、もし保護ジャケットセグメントを超えて延在する剛性チューブを用いると、これを単に封入剤で被覆し、こうしてこれ自体が被覆成形物としての役割を果たしてもよい。

0031

図18は、インターリンク/センサアセンブリ5および被覆成形物9を含むケーブル1上の完成したノード2の断面の斜視図を示す。

0032

センサ装置をケーブルに設置するためのこの方法は、補強メンバ4を含むケーブルに始まり、1つ以上の伝送媒体7、および保護ジャケット8、次いで所望の数のインターリンク/センサアセンブリ5を付加したセンサアレイケーブル1の全体を形成するために用い得る。この方法は、任意の数のインターリンク/センサアセンブリを含んでセンサアレイケーブル1を形成することを可能にする。

0033

以下に続くのは、この開示と特許請求の範囲を理解する助けとするための用語集である。

0034

ノード

0035

センサ装置またはインターリンク/センサアセンブリが位置決めされるセンサアレイケーブル上の位置。

0036

コード

0037

編まれるかまたは撚り合わされたいくつかのストランドからなる細長い柔軟性のある材料。

0038

ファイバ

0039

ガラスまたは金属などの材料から構築されることができ、電気または光エネルギを伝達(搬送)し得る、細長く引き延ばされた天然または人工フィラメント

0040

ブレード

0041

長さに沿って規則的な斜めに交わるパターンを形成する少なくとも2つの構成要素ストランドを有するコード。

0042

補強メンバセグメント

0043

ノードの間に位置しセンサアレイケーブルに引張強さを提供する、金属またはアラミドファイバなどの材料から作られるコード。

0044

インターリンク

0045

機械的応力を伝達し受けるよう適合された特定の形状および構成の物体。

0046

センサ装置

0047

物理的刺激(たとえば、熱、光、音、圧力、磁力または特定の動き)に応答し、結果として生じる衝撃を(測定または制御のために)伝達する装置、または遠隔測定、信号伝導、信号処理、信号増幅などのための装置。

0048

インターリンク/センサアセンブリ

0049

センサ装置とインターリンクとの組合せ。

0050

伝送媒体セグメント

0051

センサ装置との間で電力およびエネルギ信号を搬送し得る材料から作られる固定された長さの物体であって、たとえば電線または光ファイバを含み得る。

0052

保護ジャケットセグメント

0053

補強メンバセグメント、伝送媒体セグメント、またはその両方を、たとえば水などのまわりの環境から保護する、プラスチック、ゴム、または他のエラストマーなどの材料から作られる物体。

0054

被覆成形物

0055

インターリンク/センサアセンブリおよび伝送媒体セグメントをノードにおいて取囲み封じ込める、プラスチック、ゴムまたは他のエラストマーなどの材料から作られる物体であって、ノードの両側に保護ジャケットセグメントで水密封止を形成する。

0056

終端

0057

機械的、化学的または他の方法で整形され処理されてほつれを防ぎ、インターリンクへの装着および引張荷重の伝達が可能である、コード、ファイバまたはワイヤの端部。

0058

電線

0059

電気の導体

0060

光ファイバ

0061

光エネルギを伝送する(搬送する)ファイバ。

0062

プラスチック

0063

高分子量のほぼ熱可塑性であるかまたは熱硬化するポリマーであり、成形、鋳造、押出引抜、または積層が、物体、フィルムまたはフィラメント上に可能である、エラストマー、ゴム、または、いくつもの任意の天然、人工または処理された材料。

0064

射出成形

0065

プラスチックの物体、フィルム、またはフィラメントを生成するための方法。

0066

装着点

0067

たとえば終端を受入れるための溝などの、補強セグメントを装着し得るインターリンク/センサアセンブリ上の位置。

0068

搭載する

0069

インターリンク/センサアセンブリの内部および/または上および/またはまわりに伝送媒体セグメントを配置すること。

0070

コネクタ

0071

伝送媒体セグメントとセンサ装置との間を電気または光エネルギが通過できるよう、これらを接合またはリンクする装置。

0072

遠隔測定モジュール

0073

増幅または変更によって、もしくはこれらなしで、電気または光信号を受信し、信号を送信するために用いられる任意の装置。

0074

組合せる

0075

永久的にまたは取外し可能に物体を装着する必要なく、物理的接触のような近い関係に2つ以上の物体を置くこと。

0076

占有する

0077

キャビティ内の空間の容積を少なくとも部分的に占めること。

0078

キャビティ

0079

物体内の満たされていない空間。

0080

開放キャビティ

0081

物体を取囲む空間に連通する、物体内の満たされていない空間。

0082

閉鎖キャビティ

0083

物体を取囲む空間に接触していない、物体内の充填されていない空間。

0084

封入剤

0085

インターリンク/センサアセンブリなどの物体を封入するために用いられる材料であって、封入される物体を機械的応力、負荷、または環境的条件(水または空気など)から保護する役割を果たし、ある場合には、たとえばまわりの環境の音響インピーダンス整合させることにより装置の性能を向上させるか促進する。封入剤は、ポリウレタン、ポリエチレンまたは他のエラストマーを含むが、これに限定されるものではない。

0086

封入する

0087

完全に中に封じ込めること。

0088

外側コーティングジャケット

0089

プラスチック、ゴムまたは他のエラストマーなどの材料から作られ、補強メンバセグメントを被覆し保護する物体。

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