JP2001108416A

JP2001108416A - 光ファイバ歪み計測装置

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Publication number: JP2001108416A
Application number: JP28294099A
Authority: JP
Inventors: Tsuyotoshi Yamaura; 剛俊山浦
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-10-04
Filing date: 1999-10-04
Publication date: 2001-04-20
Anticipated expiration: 2019-10-04
Also published as: JP3746645B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光路の長さが変化するような環境あるいは振動
の多い環境においても、歪み計測を確実に行なうことが
できる光ファイバ歪み計測装置を提供する。【解決手段】光源１１からの投射光を計測用ＦＢＧ１４
に入射すると、計測用ＦＢＧ１４は回折格子の間隔に応
じて特定の波長の光を反射する。この計測用ＦＢＧ１４
からの反射光は、光カプラ１６を介して光ファイバ１
７、１８の光路に分岐される。光ファイバ１７に分岐さ
れた反射光は、ＦＢＧフィルタ１９により反射光の波長
の変化に対応した強度に変換され、更に計測用受光素子
２０により電気信号に変換される。また、光ファイバ１
８に分岐された信号は、参照用受光素子２１で電気信号
に変換される。処理装置２２は、計測用受光素子２０及
び参照用受光素子２１から送られてくる反射光の強度の
比から周波数の変化を求めると共に、この周波数変化か
ら歪み変化量を算出して表示装置２３に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＦＢＧ（Fiber Br
agg Grating：ファイバブラッグ回折格子）を用いた光
ファイバ歪み計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば風車や橋脚等の物体の寿命
を推定する場合、対象とする物体の歪みを計測し、この
歪みから物体の寿命を推定する方法が取られている。上
記物体の歪みを計測する場合、ＦＢＧ（ファイバブラッ
グ回折格子）を用いる方法が考えられている。上記ＦＢ
Ｇを用いて物体の歪みを計測する方法としては、例えば
特開昭８−９４３２８号公報に開示されているような干
渉計によるものが知られている。この干渉計による歪み
計測方法は、例えば図７に示すようにして行なわれる。
すなわち、光源１からの投射光は、光ファイバ２及び方
向性結合器３を介してブラッグ反射型導波路４に入射す
る。このブラッグ反射型導波路４では、入射波が反射し
て戻る際にブラッグ格子と光波の波長との関係で定まる
特定のスペクトルのみが反射光となる。上記ブラッグ反
射型導波路４は、歪み計測部に接着されるもので、計測
部の歪みによって変形を受けると、導波路４のブラッグ
格子は、同率の変動を受けて反射光のスペクトルの中心
値が変動する。上記ブラッグ反射型導波路４からの反射
光は、方向性結合器３を通り、光分岐器５で分離され、
互いに異なる長さの光ファイバ６、７を透過して干渉計
に送られ、干渉縞を生じる。そして、ブラッグ反射型導
波路４からの反射光の波長が変化すると、干渉縞の位置
が移動するので、この干渉縞の移動数から光の明暗を検
出してその明暗数をカウントし、このカウント値からブ
ラッグ反射型導波路４に加わる歪み量の相対値を求めて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように干渉計を
使用し、干渉縞の移動数から光の明暗を検出してその明
暗数をカウントすることにより、そのカウント値からブ
ラッグ反射型導波路４に加わる歪み量の相対値を求める
ことができる。しかし、上記従来のように干渉計を使用
し、干渉縞により歪み計測を行なうようにした場合、光
ファイバ（光路）の長さが変化するような環境、あるい
は振動の多い環境では使用することができない。

【０００４】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、光ファイバ（光路）の長さが変化するよう
な環境、あるいは振動の多い環境においても、歪み計測
を確実に行なうことができる光ファイバ歪み計測装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る光ファ
イバ歪み計測装置は、計測用の光を投射する光源と、歪
み計測部に接着され、前記光源からの投射光に対して歪
みに対応した波長の光を反射するファイバブラッグ回折
格子と、波長と強度との関係が三角形となる出力特性を
有し、前記ファイバブラッグ回折格子からの反射光をそ
の波長に対応した強度に変換して出力するフィルタと、
前記フィルタの出力光を電気信号に変換する計測用受光
素子と、前記ファイバブラッグ回折格子からの反射光を
電気信号に変換する参照用受光素子と、前記計測用受光
素子及び参照用受光素子から出力される信号の強度比か
ら前記ファイバブラッグ回折格子の反射光の周波数変化
を求める第１の演算手段と、前記第１の演算手段により
求めた周波数変化に比例係数を乗じて前記ファイバブラ
ッグ回折格子の歪み変化量を算出する第２の演算手段と
を具備したことを特徴とする。

【０００６】第２の発明に係る光ファイバ歪み計測装置
は、第１の発明において、第２の演算手段で求めた歪み
変化量を出力する出力手段を設けたことを特徴とする。

【０００７】第３の発明に係る光ファイバ歪み計測装置
は、計測用の光を投射する光源と、複数の歪み計測部に
それぞれ接着され、前記光源からの投射光に対し歪みに
対応したそれぞれ異なる波長の光を反射する複数のファ
イバブラッグ回折格子と、前記複数のファイバブラッグ
回折格子からの反射光を対応する周波数帯域毎に分岐す
る波長分岐器と、波長と強度との関係が三角形となる出
力特性を有し、前記波長分岐器により分岐された各周波
数帯域毎の反射光をその波長に対応した強度に変換して
出力する複数のフィルタと、前記各フィルタの出力光を
それぞれ電気信号に変換する複数の計測用受光素子と、
前記波長分岐器により分岐された各周波数帯域毎の反射
光を電気信号に変換する複数の参照用受光素子と、前記
各対応する計測用受光素子及び参照用受光素子の出力信
号の強度比から前記各ファイバブラッグ回折格子の反射
光の周波数変化を求める第１の演算手段と、前記第１の
演算手段により求めた周波数変化に比例係数を乗じて前
記各ファイバブラッグ回折格子の歪み変化量を算出する
第２の演算手段とを具備したことを特徴とする。

【０００８】第４の発明に係る光ファイバ歪み計測装置
は、計測用の光を投射する光源と、複数の歪み計測部に
それぞれ接着され、前記光源からの投射光に対し歪みに
対応したそれぞれ異なる波長の光を反射する複数のファ
イバブラッグ回折格子と、前記複数のファイバブラッグ
回折格子からの反射光を対応する周波数帯域毎に分岐す
る波長分岐器と、波長と強度との関係が三角形となる出
力特性を有し、前記波長分岐器により分岐された各周波
数帯域毎の反射光をその波長に対応した強度に変換して
出力する複数のフィルタと、前記各フィルタの出力光を
それぞれ電気信号に変換する複数の計測用受光素子と、
前記波長分岐器により分岐された各周波数帯域毎の反射
光を電気信号に変換する複数の参照用受光素子と、前記
複数の計測用受光素子及び参照用受光素子のアナログ出
力信号を順次時分割により選択してデジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路から出力さ
れる前記各対応する計測用受光素子及び参照用受光素子
の出力信号の強度比から前記各ファイバブラッグ回折格
子の反射光の周波数変化を求める第１の演算手段と、前
記第１の演算手段により求めた周波数変化に比例係数を
乗じて前記各ファイバブラッグ回折格子の歪み変化量を
算出する第２の演算手段とを具備したことを特徴とす
る。

【０００９】第５の発明に係る光ファイバ歪み計測装置
は、前記第３又は第４の発明において、複数のファイバ
ブラッグ回折格子を直列に接続したことを特徴とする。

【００１０】第６の発明に係る光ファイバ歪み計測装置
は、前記第１ないし第５の発明においけるフィルタをフ
ァイバブラッグ回折格子を用いて構成したことを特徴と
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００１２】（第１実施形態）図１は、本発明に係る光
ファイバ歪み計測装置の構成を示すブロック図である。
図１において、１１は光源で、図２（ａ）に示すように
波長特性（周波数特性）がほぼ平坦な光、すなわち所定
の波長帯域（周波数帯域）に亘って強度がほぼ平坦な光
を発生する。上記光源１１としては極力広帯域のものを
使用する。上記光源１１から投射される光は、光ファイ
バ１２及び光カプラ１３を介して計測用ＦＢＧ（Fiber
Bragg Grating：ファイバブラッグ回折格子）１４に入
射される。上記計測用ＦＢＧ１４は、図２（ｂ）に示す
ように入射光に対して所定の波長（周波数）の光を反射
するように設定される。上記計測用ＦＢＧ１４は、歪み
測定を行なう部分に接着されるもので、図２（ｂ）に破
線で示すように測定部の歪みに従って反射光の波長（周
波数）が変化する。

【００１３】上記計測用ＦＢＧ１４の反射光は、光カプ
ラ１３で光ファイバ１５側の光路を通り、更に光カプラ
１６で光ファイバ１７、１８に分岐する。光ファイバ１
７に分岐した反射光は、ＦＢＧフィルタ１９を介して計
測用受光素子２０に入射する。上記ＦＢＧフィルタ１９
は、図２（ｃ）に示すように波長と強度との関係が三角
形となるようなフィルタ特性に設定される。

【００１４】また、上記光カプラ１６から光ファイバ１
８側の光路に分岐した反射光は、そのまま参照用受光素
子２１に入射する。上記受光素子２０、２１に入射した
反射光は、電気信号に変換され、例えばコンピュータ等
を使用した処理装置２２に入力される。この処理装置２
２は、計測用受光素子２０により受光した反射光の強度
に対し、受光素子２１により受光した反射光の強度によ
り、光源１１、計測用ＦＢＧ１４あるいは光路の環境等
による光の強度変化を補正して測定部の歪みを求め、表
示装置２３に出力して表示する。

【００１５】図３は上記計測用ＦＢＧ１４の構成例を示
したもので、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は側断面図で
ある。計測用ＦＢＧ１４は、例えばガラスや透明プラス
チック等を用いたクラッド３１と、このクラッド３１の
中心部に埋め込まれたコア３２により構成されている。
上記コア３２は、クラッド３１より屈折率が高い材質の
ものが使用される。上記コア３２の側面には、その長さ
方向に沿って一定間隔の屈折率分布が付けられ、周期的
な回折格子３３が形成される。

【００１６】上記のように構成された計測用ＦＢＧ１４
は、光源１１からの投射光が一端に入射すると、回折格
子３３の間隔（屈折率変化の周期）により定まる特定の
波長のみ反射され、その他の波長の光はクラッド３１に
散乱される。すなわち、回折格子３３の間隔をＮｄ、反
射光の波長をλｂとすると、 λｂ＝２Ｎｄの関係となる。

【００１７】上記計測用ＦＢＧ１４を歪み測定部分に接
着すると、測定部の歪みに従って計測用ＦＢＧ１４が伸
縮し、回折格子３３の間隔変化に応じて反射光の波長λ
ｂが変化する。

【００１８】また、ＦＢＧフィルタ１９は、上記計測用
ＦＢＧ１４と同様の構成であるが、図２（ｃ）に示すよ
うに通過する光の波長と強度との関係が三角形となるよ
うなフィルタ特性、すなわち、ある設定波長において強
度が最大で、波長が短くなるに従って強度が順次低下す
るようなフィルタ特性に設定される。例えば回折格子３
３を構成する格子の間隔を順次変化させて各波長の反射
率を変えることにより、通過する光の各波長の減衰率を
任意に調整することができる。

【００１９】次に上記第１実施形態の動作を図４に示す
フローチャートに従って説明する。先ず、光源１１から
図２（ａ）に示すような波長特性が平坦な光を投射し、
光ファイバ１２及び光カプラ１３を介して計測用ＦＢＧ
１４に入射する（ステップＡ１）。計測用ＦＢＧ１４
は、光源１１からの光が入射すると、回折格子３３の間
隔に応じて特定の波長の光を反射する。すなわち、計測
用ＦＢＧ１４は、回折格子３３の間隔が初期設定時から
変化がなければ、図２（ｂ）の実線ａに示すように所定
波長の光を反射する。この場合、測定部の歪み変化する
と、すなわち、計測用ＦＢＧ１４の回折格子３３の間隔
が変化すると、その変化量に応じて反射光の波長が図２
（ｂ）の破線ｂ、あるいは破線ｃに示すように変化す
る。上記計測用ＦＢＧ１４の反射光ａ、ｂ、ｃの強度
は、基本的には同じレベルである。

【００２０】上記計測用ＦＢＧ１４からの反射光は、光
カプラ１３から光ファイバ１５の光路を通り、更に光カ
プラ１６で光ファイバ１７、１８の光路に分岐される。
光ファイバ１７に分岐された反射光は、ＦＢＧフィルタ
１９を介して計測用受光素子２０に入射する。上記ＦＢ
Ｇフィルタ１９は、上記図２（ｃ）に示したように通過
する光の波長と強度との関係が三角形のフィルタ特性と
なっているので、上記計測用ＦＢＧ１４の反射光ａ、
ｂ、ｃが通過すると、図２（ｄ）に示すように反射光ａ
の強度が１番強く、反射光ｂ、ｃの順に強度が小さくな
る。上記ＦＢＧフィルタ１９から出力される反射光は、
計測用受光素子２０で電気信号に変換され、処理装置２
２に送られる（ステップＡ２）。上記計測用受光素子２
０により得られる反射光の強度をＩｇとする。

【００２１】また、上記光カプラ１６から光ファイバ１
８に分岐された信号は、参照用受光素子２１で電気信号
に変換され、処理装置２２へ送られる（ステップＡ
３）。上記参照用受光素子２１により得られる反射光の
強度をＩｎとする。処理装置２２は、計測用受光素子２
０から送られてくる反射光の強度Ｉｇと、参照用受光素
子２１から送られてくる反射光の強度Ｉｎの比から周波
数の変化を算出する（ステップＡ４）。今例えば計測用
ＦＢＧ１４の周波数−歪み特性が Δε＝ｋ１×ΔＦ但し、Δε：歪み、ｋ１：比例係数、ΔＦ：周波数変
化、とし、ＦＢＧフィルタ１９の周波数−強度特性がＧ＝ｋ２×ΔＦ但し、Ｇ：強度、ｋ２：比例係数、とする。処理装置２
２は、計測用受光素子２０から送られてくる反射光の強
度Ｉｇと、参照用受光素子２１から送られてくる反射光
の強度Ｉｎの比ＲをＲ＝Ｉｇ／Ｉｎにより求め、次に歪みに伴う周波数変化ΔＦを ΔＦ＝Ｒ／ｋ２により求める。

【００２２】更に、処理装置２２は、上記周波数変化Δ
Ｆから歪み変化量Δεを Δε＝ｋ１×ΔＦにより求める（ステップＡ５）。そして、処理装置２２
は、上記のようにして求めた歪み変化量Δεを歪み値と
して表示装置２３に表示する（ステップＡ６）。なお、
上記計測した歪み値は、必要に応じてプリンタにより印
刷するようにしても良い。

【００２３】本発明は、上記実施形態に示したように、
計測用ＦＢＧ１４で歪みに応じて計測される波長の変化
（周波数の変化）をＦＢＧフィルタ１９及び計測用受光
素子２０により電圧の変化として取り出し、処理装置２
２にて参照光強度との比較により歪み変化量を算出する
ようにしているので、光路である光ファイバの長さが変
化するような環境、あるいは振動の多い環境、例えば風
車や橋脚等においても歪み計測を簡単かつ確実に行なう
ことができる。また、干渉計を使用しないので、受光系
をコンパクトにでき、かつ外乱に強いセンサシステムを
構築することができる。なお、本発明では、計測用受光
素子２０と共に参照用受光素子２１を設け、計測用ＦＢ
Ｇ１４の反射光の強度を計測し、その強度比を求めてい
るので、光源１１、計測用ＦＢＧ１４あるいは光路の環
境等による光の強度変化を補正でき、高精度の歪み計測
が可能である。

【００２４】（第２実施形態）次に本発明の第２実施形
態について説明する。図５は本発明の第２実施形態に係
る光ファイバ歪み計測装置の構成を示すブロック図であ
る。上記第１実施形態が１つの点について歪み計測を行
なう場合について示したものであるのに対し、この第２
実施形態は多点を同時計測する場合の例について示した
ものである。

【００２５】図５に示すように光源１１から投射される
光は、光ファイバ１２及び光カプラ１３を介して計測用
ＦＢＧ１４ａ、１４ｂ、…、１４ｎに入射される。上記
計測用ＦＢＧ１４ａ、１４ｂ、…、１４ｎは、各歪み計
測部に接着されるもので、光ファイバにより直列に接続
される。上記計測用ＦＢＧ１４ａ、１４ｂ、…、１４ｎ
は、第１実施形態における計測用ＦＢＧ１４と同様のも
のであるが、反射光の周波数（波長）がそれぞれ異なる
周波数Ｆ１、Ｆ２、…、Ｆｎに設定される。

【００２６】上記計測用ＦＢＧ１４の反射光は、光カプ
ラ１３で光ファイバ１５側の光路を通り、波長分岐器４
１に入力される。この波長分岐器４１は、計測用ＦＢＧ
１４ａ、１４ｂ、…、１４ｎからの反射光をそれぞれ帯
域毎に分岐し、更に光カプラ１６ａ、１６ｂ、…、１６
ｎにより２分岐する。各光カプラ１６ａ、１６ｂ、…、
１６ｎで分岐された一方の反射光は、それぞれＦＢＧフ
ィルタ１９ａ、１９ｂ、…、１９ｎを介して計測用受光
素子２０ａ、２０ｂ、…、２０ｎに入射する。上記ＦＢ
Ｇフィルタ１９ａ、１９ｂ、…、１９ｎは、第１実施形
態におけるＦＢＧフィルタ１９と同等の特性を有してい
る。

【００２７】また、上記光カプラ１６ａ、１６ｂ、…、
１６ｎにより分岐された他方の反射光は、それぞれ参照
用受光素子２１ａ、２１ｂ、…、２１ｎに入射する。上
記計測用受光素子２０ａ、２０ｂ、…、２０ｎ、及び参
照用受光素子２１ａ、２１ｂ、…、２１ｎは、それぞれ
入射光を電気信号に変換してＡ／Ｄ変換回路４２に入力
する。このＡ／Ｄ変換回路４２は、処理装置２２からの
指令により動作し、受光素子２０ａ、２０ｂ、…、２０
ｎ、２１ａ、２１ｂ、…、２１ｎからのアナログ信号を
時分割により順次選択すると共に、デジタル信号に変換
して処理装置２２へ出力する。処理装置２２は、計測用
受光素子２０ａ、２０ｂ、…、２０ｎ及び参照用受光素
子２１ａ、２１ｂ、…、２１ｎからの信号を第１実施形
態の場合と同様にして処理し、各計測用ＦＢＧ１４ａ、
１４ｂ、…、１４ｎにおける歪みを求め、各計測用ＦＢ
Ｇ１４ａ、１４ｂ、…、１４ｎと計測した歪み値とを対
応させて表示装置２３に表示する。また、上記計測した
歪み値は、必要に応じてプリンタにより印刷するように
してもよい。

【００２８】上記第２実施形態において、光源１１から
の投射光は、図６（ａ）に示すように平坦な周波数特性
を有しているが、計測用ＦＢＧ１４ａ、１４ｂ、…、１
４ｎを通過すると、図６に示すように順次対応する周波
数の帯域が除かれたものとなる。すなわち、光源１１か
らの投射光が計測用ＦＢＧ１４ａを通過すると図６
（ｂ）に示すように周波数Ｆ１の帯域が除かれたものと
なり、次に計測用ＦＢＧ１４ｂを通過すると図６（ｃ）
に示すように更に周波数Ｆ２の帯域が除かれたものとな
る。以下、同様に光源１１からの投射光が計測用ＦＢＧ
を通過する毎に図６（ｄ）、（ｅ）に示すように順次対
応する周波数の帯域が除かれたものとなる。

【００２９】上記のように光源１１からの投射光は、計
測用ＦＢＧ１４ａ、１４ｂ、…、１４ｎを通過する毎に
順次対応する周波数の帯域が除かれたものとなるが、各
計測用ＦＢＧ１４ａ、１４ｂ、…、１４ｎには必要な周
波数帯域を持つ投射光が供給される。

【００３０】そして、各計測用ＦＢＧ１４ａ、１４ｂ、
…、１４ｎからの反射光は、波長分岐器４１で、各計測
用ＦＢＧ１４ａ、１４ｂ、…、１４ｎに対応した周波数
帯域に分岐され、一方はＦＢＧフィルタ１９ａ、１９
ｂ、…、１９ｎを介して計測用受光素子２０ａ、２０
ｂ、…、２０ｎに入射し、他方はそのまま参照用受光素
子２１ａ、２１ｂ、…、２１ｎに入射する。

【００３１】処理装置２２は、Ａ／Ｄ変換回路４２に指
令を与え、計測用受光素子２０ａ、２０ｂ、…、２０ｎ
及び参照用受光素子２１ａ、２１ｂ、…、２１ｎからの
各周波数帯域毎の信号を時分割により順次選択して取り
込み、第１実施形態の場合と同様にして各計測用ＦＢＧ
１４ａ、１４ｂ、…、１４ｎにおける歪みを求め、各計
測用ＦＢＧ１４ａ、１４ｂ、…、１４ｎと歪み値とを対
応させて表示装置２３に表示する。この場合、計測用受
光素子２０ａ、２０ｂ、…、２０ｎと共に参照用受光素
子２１ａ、２１ｂ、…、２１ｎを設け、計測用ＦＢＧ１
４ａ、１４ｂ、…、１４ｎの反射光の強度を計測してそ
の強度比を求めているので、計測用ＦＢＧ１４ａ、１４
ｂ、…、１４ｎへの入射光の周波数特性が平坦でなくて
も、歪み計測を確実に行なうことができる。

【００３２】上記第２実施形態によれば、第１実施形態
と同様に光路である光ファイバの長さが変化するような
環境、あるいは振動の多い環境においても、歪み計測を
簡単かつ確実に行なうことができると共に、１台の歪み
計測装置で複数箇所の歪みを同時に計測することが可能
となる。従って、複数箇所における歪みを効率的に計測
でき、システムを安価に構成することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、計
測用ＦＢＧで歪みに応じて計測される波長の変化（周波
数の変化）をＦＢＧフィルタ及び計測用受光素子により
電圧の変化として取り出し、処理装置にて参照光強度と
の比較により歪み変化量を算出するようにしたので、光
路である光ファイバの長さが変化するような環境、ある
いは振動の多い環境においても、歪み計測を簡単かつ確
実に行なうことができる。

【００３４】また、本発明は、それぞれ反射光の周波数
（波長）が異なる値に設定された複数の計測用ＦＢＧを
直列に接続し、各計測用ＦＢＧからの反射光を波長分岐
器により所定の周波数帯域に分岐し、これら各周波数帯
域毎の信号をＦＢＧフィルタ及び計測用受光素子により
電圧の変化として取り出し、処理装置にて参照光強度と
の比較により歪み変化量を算出するようにしたので、１
台の歪み計測装置で複数箇所の歪みを同時にかつ効率的
に計測することが可能となり、システムを安価に構成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る光ファイバ歪み計
測装置の構成を示すブロック図。

【図２】同実施形態における各部の特性を示す図。

【図３】（ａ）は同実施形態における計測用ＦＢＧの外
観斜視図、（ｂ）は同側断面図。

【図４】同実施形態における動作を説明するためのフロ
ーチャート。

【図５】本発明の第２実施形態に係る光ファイバ歪み計
測装置の構成を示すブロック図。

【図６】同実施形態における各計測用ＦＢＧを通過する
投射光の周波数と強度との関係を示す図。

【図７】従来の歪み計測装置の構成図。

【符号の説明】

１１光源１２光ファイバ１３光カプラ１４、１４ａ〜１４ｎ計測用ＦＢＧ１５、１７、１８光ファイバ１６、１６ａ〜１６ｎ光カプラ１９、１９ａ〜１９ｎＦＢＧフィルタ２０、２０ａ、２０ｎ計測用受光素子２１、２１ａ〜２１ｎ参照用受光素子２２処理装置２３表示装置３１クラッド３２コア３３回折格子４１波長分岐器４２Ａ／Ｄ変換回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】計測用の光を投射する光源と、歪み計測部に接着され、前記光源からの投射光に対して
歪みに対応した波長の光を反射するファイバブラッグ回
折格子と、波長と強度との関係が三角形となる出力特性を有し、前
記ファイバブラッグ回折格子からの反射光をその波長に
対応した強度に変換して出力するフィルタと、前記フィルタの出力光を電気信号に変換する計測用受光
素子と、前記ファイバブラッグ回折格子からの反射光を
電気信号に変換する参照用受光素子と、前記計測用受光素子及び参照用受光素子から出力される
信号の強度比から前記ファイバブラッグ回折格子の反射
光の周波数変化を求める第１の演算手段と、前記第１の演算手段により求めた周波数変化に比例係数
を乗じて前記ファイバブラッグ回折格子の歪み変化量を
算出する第２の演算手段とを具備したことを特徴とする
光ファイバ歪み計測装置。
【請求項２】計測用の光を投射する光源と、歪み計測部に接着され、前記光源からの投射光に対して
歪みに対応した波長の光を反射するファイバブラッグ回
折格子と、波長と強度との関係が三角形となる出力特性を有し、前
記ファイバブラッグ回折格子からの反射光をその波長に
対応した強度に変換して出力するフィルタと、このフィルタの出力光を電気信号に変換する計測用受光
素子と、前記ファイバブラッグ回折格子からの反射光を電気信号
に変換する参照用受光素子と、前記計測用受光素子及び参照用受光素子から出力される
信号の強度比から前記ファイバブラッグ回折格子の反射
光の周波数変化を求める第１の演算手段と、前記第１の演算手段により求めた周波数変化に比例係数
を乗じて前記ファイバブラッグ回折格子の歪み変化量を
算出する第２の演算手段と、前記第２の演算手段で求めた歪み変化量を出力する出力
手段とを具備したことを特徴とする光ファイバ歪み計測
装置。
【請求項３】計測用の光を投射する光源と、複数の歪み計測部にそれぞれ接着され、前記光源からの
投射光に対し歪みに対応したそれぞれ異なる波長の光を
反射する複数のファイバブラッグ回折格子と、前記複数のファイバブラッグ回折格子からの反射光を対
応する周波数帯域毎に分岐する波長分岐器と、波長と強度との関係が三角形となる出力特性を有し、前
記波長分岐器により分岐された各周波数帯域毎の反射光
をその波長に対応した強度に変換して出力する複数のフ
ィルタと、前記各フィルタの出力光をそれぞれ電気信号に変換する
複数の計測用受光素子と、前記波長分岐器により分岐された各周波数帯域毎の反射
光を電気信号に変換する複数の参照用受光素子と、前記各対応する計測用受光素子及び参照用受光素子の出
力信号の強度比から前記各ファイバブラッグ回折格子の
反射光の周波数変化を求める第１の演算手段と、前記第１の演算手段により求めた周波数変化に比例係数
を乗じて前記各ファイバブラッグ回折格子の歪み変化量
を算出する第２の演算手段とを具備したことを特徴とす
る光ファイバ歪み計測装置。
【請求項４】計測用の光を投射する光源と、複数の歪み計測部にそれぞれ接着され、前記光源からの
投射光に対し歪みに対応したそれぞれ異なる波長の光を
反射する複数のファイバブラッグ回折格子と、前記複数のファイバブラッグ回折格子からの反射光を対
応する周波数帯域毎に分岐する波長分岐器と、波長と強度との関係が三角形となる出力特性を有し、前
記波長分岐器により分岐された各周波数帯域毎の反射光
をその波長に対応した強度に変換して出力する複数のフ
ィルタと、前記各フィルタの出力光をそれぞれ電気信号に変換する
複数の計測用受光素子と、前記波長分岐器により分岐された各周波数帯域毎の反射
光を電気信号に変換する複数の参照用受光素子と、前記複数の計測用受光素子及び参照用受光素子のアナロ
グ出力信号を順次時分割により選択してデジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換回路と、前記Ａ／Ｄ変換回路から出力される前記各対応する計測
用受光素子及び参照用受光素子の出力信号の強度比から
前記各ファイバブラッグ回折格子の反射光の周波数変化
を求める第１の演算手段と、前記第１の演算手段により求めた周波数変化に比例係数
を乗じて前記各ファイバブラッグ回折格子の歪み変化量
を算出する第２の演算手段とを具備したことを特徴とす
る光ファイバ歪み計測装置。
【請求項５】前記複数のファイバブラッグ回折格子
は、直列に接続したことを特徴とする前記請求項３又は
４記載の光ファイバ歪み計測装置。
【請求項６】前記フィルタは、ファイバブラッグ回折
格子を用いて構成したことを特徴とする請求項１、２、
３、４又は５記載の光ファイバ歪み計測装置。