JP5021221B2 - 分布型光ファイバセンサ - Google Patents
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Images
Description
gb(νd)=1/(1+(2(νd−νb)/△νb)2) ・・・式1
νb=2nva/λ ・・・式2
ここで、νbは、ブリルアン周波数シフトであり、△νbは、ブリルアンゲイン線幅(半値全幅)であり、nは、光ファイバの屈折率であり、vaは、光ファイバ中の音速であり、λは、光ファイバに入射する光の波長である。
11 階段状光パルス光源
13 偏波制御部
18 制御処理部
19 ブリルアン時間領域検出部
20 検出用光ファイバ
31 光スイッチ
101 光源
102、103、105 光強度変調器
111 発光部
112、315、325 自動温度制御部
113 自動周波数制御部
201、208 受光部
204 狭帯域光バンドパスフィルタ
205 信号処理部
301、302 光バンドパスフィルタ
312、322 温度検出素子
313、323 ファブリペローエタロンフィルタ
314、324 温度調整素子
Claims (8)
- 内側に向かうほど光強度が大きくなるように光強度が階段状になった階段状光パルスを周波数を変えながら射出する階段状光パルス光源と、前記光パルスが入射される検出用光ファイバと、前記光パルスが前記検出用光ファイバを伝播することによって生じる自然ブリルアン散乱光を前記検出用光ファイバから受光して前記自然ブリルアン散乱光に基づき前記検出用光ファイバの長尺方向における歪み及び/又は温度を測定するブリルアン時間領域検出部とを備える分布型光ファイバセンサにおいて、
前記ブリルアン時間領域検出部は、前記自然ブリルアン散乱光のスペクトルにおける半値半幅より狭い帯域幅の透過周波数帯域を持つ狭帯域光バンドパスフィルタを介して前記自然ブリルアン散乱光を受光して前記自然ブリルアン散乱光に基づき前記検出用光ファイバの長尺方向における歪み及び/又は温度を計測すること
を特徴とする分布型光ファイバセンサ。 - 予め設定された時間幅及び光強度の光パルス前方光と予め設定された時間幅及び前記光パルス前方光の光強度よりも大きな光強度の光パルスとを周波数を変えながら射出する階段状光パルス光源と、前記光パルスが入射される検出用光ファイバと、前記光パルスが前記検出用光ファイバを伝播することによって生じる自然ブリルアン散乱光を前記検出用光ファイバから受光して前記自然ブリルアン散乱光に基づき前記検出用光ファイバの長尺方向における歪み及び/又は温度を測定するブリルアン時間領域検出部とを備える分布型光ファイバセンサにおいて、
前記ブリルアン時間領域検出部は、前記自然ブリルアン散乱光のスペクトルにおける半値半幅より狭い帯域幅の透過周波数帯域を持つ狭帯域光バンドパスフィルタを介して前記自然ブリルアン散乱光を受光して前記自然ブリルアン散乱光に基づき前記検出用光ファイバの長尺方向における歪み及び/又は温度を計測すること
を特徴とする分布型光ファイバセンサ。 - 前記ブリルアン時間領域検出部は、
前記階段状光パルス光源から射出された前記階段状光パルスの一部又は前記光パルス前方光と前記光パルスとの一部が入射され、前記階段状光パルスの一部又は前記光パルス前方光と前記光パルスとの一部を検出した場合に検出信号を出力する検出部と、
前記検出用光ファイバから射出された前記自然ブリルアン散乱光が入射され、前記自然ブリルアン散乱光のスペクトルにおける半値半幅より狭い帯域幅の透過周波数帯域を持つ狭帯域光バンドパスフィルタと、
前記狭帯域光バンドパスフィルタを透過した光が入射され、前記光の光強度に応じた電気信号を出力する光強度検出部と、
前記検出部からの前記検出信号に基づき設定した時間原点を基準に時間領域で検出した前記光強度検出部からの前記電気信号に基づいて前記検出用光ファイバの長尺方向における歪み及び/又は温度を計測する計測部とを備えること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の分布型光ファイバセンサ。 - 前記狭帯域光バンドフィルタは、
前記自然ブリルアン散乱光のスペクトルにおける半値半幅より狭い帯域幅の透過周波数帯域を持つ第1ファブリペローエタロンフィルタと、
前記第1ファブリペローエタロンフィルタの透過周波数帯域を含む透過周波数帯域を持ち、かつ、前記階段状光パルスの周波数又は前記光パルス前方光と前記光パルスとの周波数と、前記自然ブリルアン散乱光の周波数と、の間の周波数間隔より広いフリースペクトラムレンジを持つ第2ファブリペローエタロンフィルタとを備えること
を特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の分布型光ファイバセンサ。 - 前記狭帯域光バンドフィルタは、
前記階段状光パルス又は前記光パルス前方光と前記光パルスとを所定の周波数範囲で掃引する場合における中心周波数の階段状光パルスが前記検出用光ファイバを伝播することによって生じる自然ブリルアン散乱光の周波数に、前記第1及び第2ファブリペローエタロンフィルタにおける透過周波数帯域の中心周波数を一致させるようにそれぞれ制御する第1及び第2中心周波数制御部をさらに備えること
を特徴とする請求項4に記載の分布型光ファイバセンサ。 - 前記検出用光ファイバと前記ブリルアン時間領域検出部との間に配置され、前記検出用光ファイバの長尺方向における特定の位置又は特定の領域で生じた自然ブリルアン散乱光を透過させて前記ブリルアン時間領域検出部へ射出すると共に、前記検出用光ファイバの長尺方向における前記特定の位置又は前記特定の領域を除く領域で生じた自然ブリルアン散乱光を遮光する光スイッチをさらに備えること
を特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の分布型光ファイバセンサ。 - 前記階段状光パルス光源は、
空間分解能を1m以下とした場合であって前記自然ブリルアン散乱光のスペクトルが実質的にローレンツ曲線となる前記階段状光パルス又は前記光パルス前方光と前記光パルスとを射出すること
を特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の分布型光ファイバセンサ。 - 入射光の偏光面をランダムに変更して射出する偏光制御部をさらに備え、
前記階段状光パルス又は前記光パルス前方光と前記光パルスとは、前記偏光制御部を介して前記検出用光ファイバに入射すること
を特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の分布型光ファイバセンサ。
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