JP2001134851A

JP2001134851A - 光ファイバケーブルを利用した侵入監視センサ

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Publication number: JP2001134851A
Application number: JP31216699A
Authority: JP
Inventors: Minoru Komasa; 稔向當
Original assignee: HOME AIAI TO KEIBI KIKI KK
Current assignee: HOME AIAI TO KEIBI KIKI KK
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2001-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】長距離の警戒監視ラインを有する施設に対し
て実用的なセンサシステムを提供する。誤作動が少な
く、メンテナンスも容易なシステムを提供する。さら
に、無線通信等に影響を与えることがなく、空港等にお
いても使用可能なセンサシステムを提供する。【解決手段】本発明に係る光ファイバケーブルを利用
した侵入監視センサは、パルス発振器１と、パルス発振
器１により駆動されて光パルスを発生する発光素子２
と、監視すべき範囲に敷設され、発光素子２が放射する
光を受ける光ファイバ４と、光ファイバ４内のフレネル
反射光（ブリルアン散乱光）を受光する受光素子６と、
光パルスの発生からフレネル反射光の受光までの時間を
監視することにより、異常の発生を検知するとともに異
常の発生個所を特定する光ファイバ切断位置決定部１０
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、警備保安システ
ムの防護柵及び／又はフェンスの上部から侵入したり、
防護柵及び／又はフェンスを破壊して侵入してくる侵入
者等を検知するために用いられる侵入監視センサであっ
て、光ファイバ又は光ファイバとテンションメンバを組
合わせた光ケーブルを利用した侵入監視センサに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】防護柵やフェンス等の施設防護障壁にお
ける従来の侵入監視センサの例を図１２に示す。同図に
示すように、防護柵・フェンスの上部に忍び返し形状の
取り付けフランジ１０２を設け、ここに絶縁被覆した金
属ワイヤ１０３を張り渡すとともに、この金属ワイヤ１
０３に電流監視装置１０４から微少電流を流す。

【０００３】防護柵やフェンスが破壊されたり、直接的
に金属ワイヤ１０３が切断されると金属ワイヤ１０３内
の電流が途絶える。このことを電流監視装置１０４が検
出し、金属ワイヤ１０３が切断されたことを知り、それ
を警報信号１０５（一般に接点信号）として伝送装置を
経由して監視センターに送る。

【０００４】警報信号を受信すると、監視センターでは
予め決められた手順により現地確認要員を発報地点に緊
急出動させる。現地確認要員は指示された監視区域１０
１、すなわち金属ワイヤ１０３が切断された区域のセン
サー状況を確認し、決められた手順に従い現場での処置
を行う。

【０００５】監視区域１０１は監視区域の単位（監視ブ
ロックとも云う）であり、現地確認要員が確認作業を行
うための範囲である。監視区域１０１は、現地確認要員
が目視等の確認行為を容易に行えるとともに、その緊急
出動個所を容易に特定できるように定められる。具体的
には、監視区域１０１の範囲は、金属ワイヤ１０３の抵
抗値、電流値（ループ電流と呼ばれる）、地形（屋外）
施設の構造などから決定される。一般には、外周防護柵
やフェンス等では監視区域範囲を現地監視要員の目視可
能な範囲に基づき１００ｍから２００ｍにとることが多
い。このことは、１００ｍから２００ｍごとに、電流監
視装置１０４を設けなければならないことを意味する。

【０００６】従って、防護柵やフェンスに沿って１００
ｍ〜２００ｍ毎にセンサを設置するとともに、そのため
の駆動電源が必要であった。

【０００７】図１２の従来の侵入監視センサ１００を多
数組合わせて構成した施設外周防護柵やフェンスの侵入
センサシステムを図１３に示す。

【０００８】監視すべき施設の敷地の外周に沿って防護
柵またはフェンスが設置され、その上部には絶縁被覆金
属ワイヤ１０３が、監視区域（監視ブロック）毎に、上
部と下部に侵入者が潜り通れない間隔で張り巡らされて
いる。上部／下部金属ワイヤ１０３は、監視ブロックの
片端にて接続されるとともに、他端は電流監視回路１０
４に接続されている。金属ワイヤ１０３はループが形成
され、これには微少電流が流される。

【０００９】図１３の侵入センサシステムは、施設全周
をくまなく取り囲む多数の侵入監視センサ１００を備え
る。これら各侵入監視センサ１００の電流監視装置１０
４からの警報信号は、所定の数のグループごとに、ある
いはそれぞれから直接監視センターに伝送装置を介して
伝えられる。このシステムでは、監視回路ならびに伝送
装置駆動用電源が各監視ブロック毎に用意されなければ
ならない。

【００１０】また、金属ワイヤに代えて赤外線ビームあ
るいは無線ビームを警備ブロックの端部から発光あるい
は発振するとともに、これら赤外線ビームあるいは無線
ビームを他端にて受光あるいは受信するセンサが知られ
ている。このシステムは、侵入者等がこれらビームを遮
断することを検出し、侵入者の侵入行為を検知する方式
である。あるいは、防護柵やフェンスの破壊によりビー
ムの中心軸が変動して受光あるいは受信できないことを
検出し、破壊行為を監視する方式である。

【００１１】また、防護柵やフェンスにＩＴＶカメラを
設置し、防護柵やフェンスの上部をカメラで監視するこ
とにより侵入者を発見するセンサが知られている。この
センサにおける監視を自動化するために、監視画面内に
侵入者等の物体が画面内に入ってくることを自動的に判
別するソフトウエアの開発が進められている。

【００１２】また、光ファイバを利用した侵入検知シス
テムが提案されている。これは、防護柵やフェンス上部
または監視ラインに光ファイバケーブルを布設し、この
片端よりコヒーレントなレーザー光を入射するととも
に、その他端にて受光する。受光信号を直接監視した
り、あるいはコンピュータ処理することにより、光ファ
イバケーブルに加えられた振動や圧力の変化を検出し、
この検出結果により侵入行為を検知する。すなわち、光
ファイバケーブルにかかる変化情報を解析して警報信号
を発生することができる。このセンサでは、レーザー光
の入射端から出力端までが１監視ブロックである。

【００１３】この方法でも最大監視長さは１，０００
ｍ、すなわち、監視ブロックは最大５００ｍであるの
で、その監視ブロック毎にレーザー光発振器と受光素子
及びコンピュータ装置、さらに警報信号を集信する伝送
システム及び電源線が必要となる。

【００１４】従来の侵入監視センサの他の例であって、
検知要素の変化に基づく侵入監視センサを図１４に示
す。同図に示すように、防護柵・フェンスの上部に忍び
返し形状の取り付けフランジ１０２を設け、ここに対環
境対策の防護膜を形成した金属ワイヤ１０７を張り渡
す。この金属ワイヤ１０７の一端を固定するとともに、
他端をワイヤ変位検出部１０６に接続する。ワイヤ変位
検出部１０６の構造を図１５に示す。ワイヤ変位検出部
１０６は、ワイヤ１０７に機械的に結び付けられた永久
磁石１０８と、一端が永久磁石１０８の他端に結び付け
られるとともに他端が固定されたスプリングと１１０、
永久磁石１０８に対向して配置されるリードスイッチ１
０９とを備える。すなわち、永久磁石１０８は収納ケー
スに入れられ、その一端はプレテンションを与えられた
コイルスプリング１１０に固定されている。ワイヤ１０
７に鳥が留ったり風や雪等の自然現象によりワイヤ１０
７に多少の張力が与えられたときにリードスイッチ１０
９が動作したりしないように、あるいは温度によりワイ
ヤが伸びたときにリードスイッチ１０９が動作しないよ
うにするためである。永久磁石１０８の他端は、ワイヤ
１０７に導かれて固定される。ワイヤ変位検出部１０６
は、永久磁石１０８とリードスイッチ１０９により、ワ
イヤ１０７の機械変位、すなわちワイヤ１０７の移動を
電気信号に変換することができる。

【００１５】図１４のセンサを備える防護柵やフェンス
を侵入者が乗り越えたり、侵入のために梯子などを金属
ワイヤ１０７に立て掛けると、図１６のように、金属ワ
イヤ１０７は荷重により引っ張られて線軸方向に変位を
生じ、ワイヤ変位検出部１０６内の永久磁石１０８が動
き、固定されたリードスイッチ１０９との間で相対的移
動がおこる。リードスイッチ１０９は、永久磁石１０８
の磁力線がなくなると、ＯＮまたはＯＦＦ（あるいはＯ
ＦＦまたはＯＮ）に切り替わる。この接点信号を監視す
ることにより侵入者の侵入行為を探知することができ
る。このリードスイッチ１０９の接点信号は、警報信号
として伝送装置を経由して監視センタに送られる。

【００１６】監視すべき施設の敷地の外周に沿って設置
されている防護柵やフェンス上部には、金属ワイヤが監
視区域（監視ブロック）毎に、その上部と下部に、侵入
者が潜り通れない間隔で張り巡らされている。上部／下
部金属ワイヤは監視ブロックの片端にて固定され、他端
はワイヤ変位検出部の永久磁石の片端に接続されてい
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上述べたい
ずれの従来技術においても、次のような問題がある。１．１センサ単位である監視の単位は、現場確認要員が
緊急対処できる範囲（１００ｍ乃至２００ｍ、光ファイ
バを用いるセンサの場合５００ｍ）である。この監視単
位毎に監視回路や電源が必要である。

【００１８】そのため、施設を防護する防護柵やフェン
スのセンサ監視機器以外に監視ブロック毎からの警報信
号を伝送するための機器及び伝送のための伝送線、さら
にそれらを運営維持するための電源線（ＡＣ１００Ｖ
等）を施設外周部内側に張り巡らす必要がある。２．金属ワイヤに微少電流を流す方法の監視センサは、
電流による電気ノイズ等が発生するおそれがあり、電気
ノイズによる通信に対する影響が懸念されることから、
電波環境を重視する空港滑走路等での使用は難しい状態
にある。３．金属ワイヤセンサ、伝送システム伝送線、電源線な
ど金属製の器材が施設外周の屋外空間に用いられること
から、従来のシステムは雷環境に脆弱である。これらの
金属線を経由して入力される誘導電流により、監視回路
が破壊されてメンテナンス要員を出動させなければなら
なかったり、あるいは、これを監視回路が警報信号とし
て誤って判定して現場確認要員を誤って緊急出動させた
りなど、システム運営維持上において大きな負担となっ
ている。４．また、図１４のセンサにおいて、ワイヤ変位検出部
での永久磁石の磁力のバラツキ、リードスイッチの対磁
力の感動値のバラツキ等のために、永久磁石によるリー
ドスイッチの作動点の設定及び可動量調整に多大の工数
が必要である。５．図１３のセンサにおいて、さらに、金属ワイヤの温
度による伸び、縮み、およびコイルスプリングのバネ常
数の温度による変動などにより、温度の影響を受けやす
い。特に、防護柵・フェンス等施設外周での屋外に使用
されることから、気温変動に合わせ四季毎にコイルスプ
リングでのプレテンションの調整などが必要とされ、こ
れらリードスイッチの位置調整等はメンテナンス上の障
害となっている。６．以上の要因から、長距離の警戒監視ラインを有する
施設に対して実用的なセンサシステムは存在しなかっ
た。

【００１９】この発明は、かかる課題を解決するために
なされたもので、長距離の警戒監視ラインを有する施設
に対して実用的なセンサシステムを提供することを目的
とする。さらに、誤作動が少なく、メンテナンスも容易
なシステムを提供することを目的とする。さらに、無線
通信等に影響を与えることがなく、空港等においても使
用可能なセンサシステムを提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】係る課題を解決するため
に、本発明に係る光ファイバケーブルを利用した侵入監
視センサは、パルス発振器と、前記パルス発振器により
駆動されて光パルスを発生する発光素子と、監視すべき
範囲に敷設され、前記発光素子が放射する光を受ける光
ファイバと、前記光ファイバ内のフレネル反射光を受光
する受光素子と、前記光パルスの発生から前記フレネル
反射光の受光までの時間を監視することにより、異常の
発生を検知するとともに前記異常の発生個所を特定する
光ファイバ切断位置決定部とを備える。

【００２１】この発明は、光ファイバを用いるので、長
距離の警戒監視ラインを有する施設に対して実用的なセ
ンサシステムを提供することができる。また、誤作動が
少なく、メンテナンスも容易である。さらに、無線通信
等に影響を与えることがないので、空港等においても使
用可能である。

【００２２】好ましくは、この発明は、前記光ファイバ
内のフレネル反射光を受光する第２受光素子と、前記第
２受光素子の出力信号からフレネル反射光を分離して出
力するフレネル反射光分離器とを備え、前記パルス発振
器は、前記フレネル反射光分離器からフィードバック信
号を受けて反復動作を行う。

【００２３】繰り返し動作を行わせる場合、その単位時
間あたりの繰り返し回数（繰り返し周波数）は容易に測
定できる。異常がない場合の繰り返し回数は予め定めら
れる固定の値であるが、なんらかの異常が生じるとこの
値が変化（増加）する。この変化を検出することにより
異常を検知できる。また、その変化量（増加量）はその
以上が発生した位置と１対１に対応するので、その変化
量を分析することにより、異常が発生した場所を特定す
ることができる。

【００２４】好ましくは、この発明は、前記発光素子及
び前記受光素子を前記光ファイバに結合するための双方
向性結合器を備える。

【００２５】好ましくは、この発明は、前記光ファイバ
の終端に設けられ、フレネル反射を生じさせる終端部を
備える。

【００２６】好ましくは、この発明は、前記光ファイバ
は複数の部分からなり、これらの部分は光コネクタによ
り相互に結合されている。

【００２７】この構成によりメンテナンスが容易にな
る。例えば、ある個所で光ファイバが切断されたとき、
その部分を含む光ファイバを取り替えるだけですむ。し
かも、光コネクタを使用しているので交換作業は容易で
ある。

【００２８】好ましくは、この発明は、前記パルス発振
器を駆動するためのスタートスイッチを備える。

【００２９】スタートスイッチにより、任意のタイミン
グで動作を開始することができる。

【００３０】好ましくは、この発明は、機器の故障及び
／又は光ファイバ切断時においてフレネル反射が十分発
生しない場合のために、所定の時間内において光パルス
の繰り返し数を監視し、このカウントが所定数以下であ
るときに、前記パルス発振器を再スタートさせるカウン
トゼロ監視回路を備える。

【００３１】カントゼロ監視回路を設けることにより、
光―電気系の動作障害を感知することができる。

【００３２】本発明に係る光ファイバケーブルを利用し
た侵入監視センサは、パルス発振器と、前記パルス発振
器により駆動されて光パルスを発生する発光素子と、監
視すべき範囲に敷設され、前記発光素子が放射する光を
受ける光ファイバと、前記光ファイバ内のブリルアン散
乱光を受光する受光素子と、前記光パルスの発生から前
記ブリルアン散乱光の受光までの時間を監視することに
より、異常の発生を検知するとともに前記異常の発生個
所を特定する光ファイバ引張り位置決定部とを備える。

【００３３】好ましくは、この発明は、前記光ファイバ
から戻った光からブリルアン散乱光を取り出すフィルタ
と、前記フィルタからブリルアン散乱光を受光する第２
受光素子と、前記第２受光素子の出力信号に基づきパル
ス信号を発生するパルス信号発生器とを備え、前記パル
ス発振器は、前記パルス信号発生器からフィードバック
信号を受けて反復動作を行う。

【００３４】好ましくは、この発明は、前記発光素子及
び前記受光素子を前記光ファイバに結合するための双方
向性結合器を備える。

【００３５】好ましくは、この発明は、前記光ファイバ
の終端に設けられ、ブリルアン散乱光を生じさせる終端
部を備える。

【００３６】好ましくは、この発明は、前記光ファイバ
は複数の部分からなり、これらの部分は光コネクタによ
り相互に結合されている。

【００３７】好ましくは、この発明は、前記パルス発振
器を駆動するためのスタートスイッチを備える。

【００３８】好ましくは、この発明は、機器の故障及び
／又は光ファイバに歪が生じたときにブリルアン散乱光
が十分発生しない場合のために、所定の時間内において
光パルスの繰り返し数を監視し、このカウントが所定数
以下であるときに、前記パルス発振器を再スタートさせ
るカウントゼロ監視回路を備える。

【００３９】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態１．この発明の
実施の形態１の侵入監視センサは、光ファイバに光パル
スを入射し、光ファイバの切断面で発生するフレネル反
射光を入射側にて観測することにより予め設定された監
視ブロック区域における侵入者の監視を行うことができ
るものである。

【００４０】後方散乱光の測定の応用として、光ファイ
バケーブルの障害点探索、光ファイバの損失測定及び接
続点における接続損失等の測定を行う方法が知られてい
る。この方法は、光パルス試験器ＯＴＤＲ（Optical Ti
me Domain Reflectometer）を用いて実施される。

【００４１】図１にこの種の装置の構成を示す。２１は
所定間隔でパルス信号を発生するパルス発振器である。
２２はＬＥＤやＬＤなどの発光素子であり、パルス発振
器２１の出力信号を受けて間欠的に発光する。２３は発
光素子２２が放射する光を光ファイバ２５に入射させる
とともに、光ファイバ２５内において何らかの原因で反
射された光を受光素子２６に入射させる光方向性結合器
である。２４は光方向性結合器２３を光ファイバ２５に
結合させるための光コネクタである。２７はＡ／Ｄ変換
器を含む増幅器である。２８は変換されたデジタル信号
を平均処理する平均処理部２８である。平均処理部２８
の出力はＣＲＴ２９に表示される。

【００４２】次に、その動作を説明する。レーザーダイ
オード２２からの光パルスは光方向性結合器２３を通し
て被測定光ファイバ２５に入射される。被測定ファイバ
２５から戻ってくるフレネル反射光および後方散乱光は
光方向性結合器２３で分岐され、ＡＰＤ（アハ゛ランシェホトタ゛イ
オート゛）２６で電気信号に変換される。増幅器２７で増幅
された信号はＡ／Ｄ変換器（増幅器２７に含まれる）で
デジタル化され、平均処理回路２８でＳ／Ｎを改善後デ
ィスプレイ２９上に表示される。

【００４３】光パルス試験器は、光ファイバネットワー
ク網の保守・保全・改修のために開発されたものであっ
て、光ファイバ自体の挙動を把握することができる。こ
の装置をそのまま侵入監視センサに用いた場合、監視者
が画面を見て、光ファイバの現況を判断し、予め決めら
れた障害処理を行わなければならない。監視者の負担を
軽減する意味から、光ファイバの現況判断は自動的に行
われることが望ましい。

【００４４】光ファイバの自動監視を目的とするこの発
明の実施の形態の侵入監視センサは、切断部分によるフ
レネル反射を利用して切断を検出するとともに、その切
断位置を求めるものである。

【００４５】以下、この侵入監視センサを、原子力関連
施設の外周防護柵やフェンスに用いる例を用いて説明す
る（図９参照）。

【００４６】この発明の基本構成を図２に示す。パルス
発振器１は一番手前の監視ブロックに対応する短パルス
を発生する。このパルスにより励起された発光素子２は
所定のパルスのレーザ光を放射する。この放射光を光双
方向性結合器３が必要光強度に分岐して、監視用の光フ
ァイバケーブル４に入射する。入射された光は監視ブロ
ック毎の光コネクタ１２を通って、やがて終端監視ブロ
ックに到達する。終端の監視ブロックには、フレネル反
射が確実に発生するように調整された終端ボックス５が
置かれている。

【００４７】光双方向性結合器３から終端ボックス５ま
でレーザ光が走光しているときは、監視光ファイバケー
ブル４の後方散乱光及び終端ボックス５でのフレネル反
射光が光双方向結合器３の逆方向の分岐ポートより出射
される。

【００４８】光双方向結合器３の分岐ポートからの反射
光は受光素子６に導かれ、電気信号に変換される。受光
素子６にて変換された電気信号から、フレネル反射光分
離器７によりフレネル反射光成分のみが分離され、さら
に短パルスに整形されてパルス発振制御信号が生成され
る。フルネル反射光分離器７から信号がパルス発振器１
にフィードバックされる。なお、フルネル反射光分離器
７は監視開始のためのスタートスイッチ１１を備える。

【００４９】光双方向性結合器３により分岐された発光
パルスは発光確認受光素子８にも導かれる。同様に、光
信号は電気パルス信号に変換され、変換された信号はパ
ルスカウンタ９のカウントゼロ監視部９ａに入力され
る。

【００５０】パルスカウンタ９は、単位定時間内にフレ
ネル反射光が何回受光できたかをカウントする。繰り返
し動作を行わせる場合、その単位時間あたりの繰り返し
回数（繰り返し周波数）は容易に測定できる。異常がな
い場合の繰り返し回数は予め定められる固定の値である
が、なんらかの異常が生じるとこの値が変化（増加）す
る。この変化を検出することにより異常を検知できる。
また、その変化量（増加量）はその以上が発生した位置
と１対１に対応するので、その変化量を分析することに
より、異常が発生した場所を特定することができる。

【００５１】あるいは、パルスカウンタ９は受光までの
時間（周期）を直接測定するようにしてもよい。パルス
カウンタ９は、例えば発光時を基準としてカウントを行
う。スタートスイッチ１１からの信号に基づき、発光素
子２がいつ発光したかについて知ることができるから、
カウント結果により光が反射して戻ってくるまでに要し
た時間を測定することができる。この結果から反射光の
位置を容易に測定することができる。

【００５２】パルスカウンタ９での計数値は光ファイバ
切断位置決定回路１０に転送される。光ファイバ切断位
置決定回路１０は繰り返し回数（あるいは反射光の到来
時間）に基づき光ファイバ４の切断位置を求め、断線監
視信号及び監視ブロック番号信号を出力する。

【００５３】次に動作について説明する。まず、侵入監
視センサを駆動するためにスタートスイッチ１１をＯＮ
すると、フルネル反射光分離器７にトリガ信号が入力さ
れ、パルス発振器１を起動させるための信号が出力され
る。

【００５４】パルス発振器１により作られた所定のパル
ス幅及び強さをもつ監視用短パルスにより、発光素子２
は光パルスを放射する。

【００５５】双方向性結合器３は、入射した光を分岐・
分割する光コンポーネントであり、このセンサでは４ポ
ートのものを用いる。ポート１より入射した光パルスは
双方向性結合部３により分岐され、ポート３に導かれ、
光コネクタ１２を介して光ファイバケーブル４に入射す
る。

【００５６】光パルスは減衰しながら光ファイバケーブ
ル４を通過して終端ボックス５に到達する。なお、光フ
ァイバケーブルはメンテナンスのために監視ブロック毎
に光コネクタ１２により接続されている。

【００５７】終端ボックス５において、光パルスはフレ
ネル反射現象を発生し、その反射光は逆方向の入射側に
戻る。光ファイバケーブル４を戻った光パルスのフレネ
ル反射光は双方向結合器３のポート３に入射する。その
ポート３に入射された光は、再び、双方向結合部３にて
光分岐され、そのポート２から出射されて受光素子６に
導かれる。フレネル反射光は受光素子６で電気信号に変
換され、変換された電気信号はフレネル反射光分離器７
に入力される。

【００５８】光ファイバ４内を通過する光は、図３に示
すように、光が双方向結合器３のポート３から光ファイ
バ４内を終端ボックス５に至る間において大きく減衰す
るとともに、終端ボックス５においてフレネル反射現象
により急激に増大する。フルネル反射光分離器７は、こ
の信号に対して微分相当の処理をおこなう。その結果得
られる信号のマイナス成分を捨てたプラス成分はフレネ
ル反射光成分である。フルネル反射光分離器７は得られ
たプラス成分を整形するとともに、これをトリガ信号と
してパルス発振器１に出力する。これに基づきパルス発
振器１は起動する。

【００５９】パルス発振器１は、再び発光素子２を励起
して光パルスを発生させ、フレネル反射光を得る。

【００６０】このように、光ファイバケーブル４内を光
パルスとフレネル反射光が往復する動作が繰り返される
ことになる。

【００６１】一方、発光素子２から入射して双方向結合
器３のポート４へ分岐された光パルスは、発光確認受光
素子８にて電気信号に変換され、電気パルスとしてパル
スカウンタ９に送られる。

【００６２】パルスカウンタ９は単位時間当たりの光パ
ルス数をカウントし、その値を光ファイバ切断位置決定
回路１０に送る。光ファイバがすべて正常に接続されて
いれば、単位時間当たりの光パルス数は一定である。

【００６３】定常状態（センサのルーブとなる光ファイ
バに切断行為または相当する変化がない状態）では、パ
ルスカウンタ９におけるパルスの間隔は、光パルスの発
光素子２を出てから光ファイバケーブル４を通り、終端
ボックス５にてフレネル反射光として反射し、戻った光
が受光素子６にて電気信号になり、フレネル反射光分離
器７で処理され、フレネル反射光分離器７の出力により
パルス発生器１が励起され、発光素子２が再び発光する
までの時間の合計となる。

【００６４】発光位置から終端ボックス５までの光パル
スの反射光の強度、つまり受光素子６の受光波形は図３
のようである。光パルスは、分岐後、後方散乱光を受光
素子６に戻しながら光ファイバ４内を進行して、終端ボ
ックス５にて大きなフレネル反射光を返して収束する。

【００６５】その光の進んだ距離は、距離：Ｘ＝Ｖ＊
ｔ／２と表される。

【００６６】ここで、Ｖ：光ファイバ内の光の速度（屈折率による）ｔ：発光素子から受光素子までの時間

【００６７】光ファイバ内の光パルスの速度は、屈折率
により決定された固定値である。また、電気回路系の処
理（繰り返しの処理）の時間は、同じ動作の繰り返しで
あって変化がない。したがって、終端ボックス５の定常
状態のパルスカウンタの計数値を、第１の監視ブロック
の入り口に終端ボックス５を移動したときの計数値から
減算し、この減算結果を全体のブロック数で除算する
と、単位監視ブロック当たりの値が得られる。

【００６８】この単位監視ブロック当たりの計数を予め
光ファイバ切断位置決定回路１０に設定しておくことに
より、どのブロックで光ファイバ４が切断されたかを決
定することができる。

【００６９】光ファイバ４の中間監視ブロックにおいて
切断または光ファイバに切断相当の障害が発生したとき
は、図３に示すように、その部分でフレネル反射が発生
する。その反射は、正常時の終端ボックス５による反射
の手前で生じるので、何らかの異常が生じたことが容易
にわかる。このフレネル反射光は、同様に、受光素子６
戻る。

【００７０】図３から明らかなように、光パルスの発光
繰り返し数が多くなり、即ち周期が短くなるから、パル
スカウンタ９の計数値は大きくなる。光ファイバ切断位
置決定回路１０はこのことを検出して光ファイバが断線
したことを示す断線監視信号を出力する。

【００７１】光ファイバ切断位置決定回路１０は予め単
位監視ブロック当たりの計数を記録しているから、光フ
ァイバ切断位置決定回路１０は、パルスカウンタ９の計
数値と予め記録された単位監視ブロック当たりの計数と
を比較することにより、切断された監視ブロック位置を
決定することができる。光ファイバ切断位置決定回路１
０は切断位置を示す監視ブロック番号信号を出力する。

【００７２】光ファイバ切断位置決定回路１０は、断線
監視信号及び監視ブロック番号信号を監視センタに送信
する。

【００７３】更に、監視センタにて詳細を監視するため
に、光ファイバ切断位置決定回路１０がパルスカウンタ
９の計数結果を送信できるようにしてもよい。

【００７４】発光素子などセンサ機器の故障及び光ファ
イバ切断時の光ファイバのフレネル反射が十分発生しな
い場合のために、パルスカウンタ９内にカウントゼロの
監視回路９ａを内蔵してもよい。カウントゼロの監視回
路９ａは、単位時間内において第１回目から設定された
回数（ｎ）にてのカウントゼロであれば、リセット、再
スタートの信号をフレネル反射光反復パルス信号発振器
７に送り発光動作を行わせる。

【００７５】一方、設定した回数以上（ｎ＋１以上）で
もカウントゼロ状態であれば、カウントゼロの監視回路
９ａはカウントゼロ状態信号を機器・電源監視回路１３
に送信する。

【００７６】無停電回路１４は、監視センサシステムの
状態維持のため無停電回路を備え、予め想定される停電
に備えるものである。無停電回路１４は、商用電源の停
電及び付属バッテリの容量低下監視信号を機器・電源監
視回路１３に送る。

【００７７】機器・電源監視回路１３は、監視センタの
要求に合わせて機器異常信号を送出する。

【００７８】以上のように、この発明の実施の形態１に
よれば次のような効果を奏する。

【００７９】双方向結合器３より光ファイバケーブル４
を往復した光パルスとフレネル反射光が受光素子６によ
って電気信号に変換され、フレネル反射光のみ捉えるフ
ルネル反射光分離器７によりフレネル反射光の電気パル
スが分離され、これを反復信号として光パルスが継続し
て発生するので、パルスカウンタ９における計数値によ
り、フルネル反射の発生する光ファイバの位置を得るこ
とができる。

【００８０】光ファイバケーブルが切断されたとき、そ
の位置でフレネル反射が発生するので、パルスカウンタ
９における計数値により、切断されたこと及びその位置
を検知することができる。

【００８１】以上のことから、このシステムは長距離に
わたって侵入者を監視することができる。

【００８２】発明の実施の形態２．図２の受光確認受光
素子８を省略して、図４のように受光素子６のみとして
もよい。この場合、フルネル反射光分離器７で反復パル
スを分岐し、パルスカウンタ９により単位時間当たりの
発光回数をカウントすることもできる。

【００８３】発明の実施の形態３．光ファイバに光パル
スを入射し、光パルスが光ファイバ内を走光する間、入
射側より、図1のような基本構成の装置で後方散乱を観
測すると、レーリー散乱、ブリルアン散乱、ラマン散乱
の３種の散乱現象が観測されることが知られている。図
８に入射光と３種の散乱光との関係を示す。図８のグラ
フは、縦軸が散乱光強度を示し、横軸が散乱光の波長を
示す。同図において、２００は入射光、２０１はレーリ
−散乱、２０２はブリルアン散乱、２０３はラマン散乱
を示す。

【００８４】各々の散乱現象の特色は次のとおりであ
る。（１）レーリ散乱（Rayleigh散乱）・入射光と同じ周波数を持つ散乱光である。・媒質（光ファイバのコア）の密度揺らぎによって生じ
る。・この散乱光の観測により光ファイバの損失分布が測定
できる。（２）ラマン散乱（Raman散乱）・入射光とわずかに違う周波数成分を持つ散乱光であ
る。・媒質（光ファイバのコア）の分子振動等の相互作用に
よって生じる。・光ファイバの温度により散乱光の強度が変化にて温度
を測定できる。（３）ブリルアン散乱（Brillouin散乱）・入射光とわずかに違う周波数成分を持つ散乱光であ
る。・媒質（光ファイバのコア）の音波との相互作用により
生じる。・光ファイバの歪により散乱光の波長が変化にて歪量を
測定できる。

【００８５】この発明の実施の形態３の侵入監視センサ
は、光ファイバケーブルに歪が生じたときに光ファイバ
ケーブルに光パルスを入射すると、後方散乱光としてブ
リルアン散乱光が戻ることを利用するものであり、戻っ
てきたブリルアン散乱光の波長が所定の閾値を超えたこ
とを検出して警報信号とするものである。ブルリアン散
乱光による受光素子の出力を整形し、それをトリガパル
スとして用いて発光素子を励起して再び光パルスを発光
し、これを繰り返す。その繰り返し回数から光ファイバ
ケーブルの歪の生じた位置を決定して、侵入行為の発生
個所を知ることができる。

【００８６】この発明の実施の形態３の装置の基本構成
を図５に示す。同図は、光ファイバケーブル４による引
張り監視装置を示す。監視ブロックの一番手前に整合さ
せた光パルスを発光するパルス発振器１により励起され
た発光素子２から光パルスが放射され、この放射光は光
双方向性結合器３に入射され、その中で必要な光強度に
分岐される。

【００８７】主とした光パルスは光ファイバケーブル４
に入射して、監視ブロック毎の光コネクタ１２を通って
終端監視ブロックに到達する。

【００８８】終端の監視ブロックには、ブリルアン散乱
が確実に発生するように歪を加えられ調整された終端ボ
ックス５が接続されている。

【００８９】光双方向結合器３から終端ボックスまで光
パルスが走光している間における後方散乱光および終端
ボックス５におけるブリルアン散乱光が、光双方向結合
器３の逆方向の分岐ポートより出射される。

【００９０】後方散乱光は、前に説明した光パルス発光
時の光周波数であるレーリー散乱光、少し周波数の異な
るブリルアン散乱光、及びラマン散乱光を含んでいる。
光双方向結合器３の逆方向の分岐ポートには、ブリルア
ン散乱光のみ透過する光フィルタ１５が接続されてい
る。

【００９１】光フィルタ１５を透過したブリルアン散乱
光は、ブリルアン散乱光受光素子１６に導かれて電気信
号に変換される。

【００９２】受光素子１６にて変換された電気信号はブ
リルアン散乱光成分であり、ブリルアン散乱光反復パル
ス信号発振器1７にて短パルスに整形されることによ
り、パルス発振制御信号が生成される。

【００９３】ブリルアン散乱光反復パルス信号発振器1
７からの短パルスは、パルス発振器１にフィードバック
される。このフィードバックに基づき、光パルスが発生
し、これが光ファイバケーブル４に入射され、前述のよ
うにブリルアン散乱光を発生させる。

【００９４】この動作が繰り返され周期的に発光動作が
継続する。

【００９５】光双方向性結合器３にて分岐された発光パ
ルスは、発光確認受光素子８に導かれ、そこで電気パル
ス信号に変換されてからパルスカウンタ９に送られる。

【００９６】発光パルスを受けると、パルスカウンタ９
は基準発振器からの時間パルスを単位時間カウントし、
その計数値を光ファイバ引張り位置確認回路１１に転送
する。

【００９７】監視を継続して行うための無停電回路１４
と、停電や機器の異常を監視する機器・電源監視回路１
３が設けられる。また、監視開始のためのスタートスイ
ッチ１１も、ブリルアン散乱光反復パルス信号発振器1
７に設けられている。

【００９８】次に、動作について説明する。

【００９９】まず、侵入監視センサを駆動するためスタ
ートスイッチ１１をＯＮすると、ブリルアン散乱光反復
パルス発振器１７にトリガ信号が入力され、パルス発振
器１を起動させる。

【０１００】パルス発振器１により作られた所定のパル
ス幅、強さの監視用電気短パルスにより発光素子２は光
双方向姓結合器３に光パルスを発光する。

【０１０１】光双方向姓結合器３は入射した光を分岐・
分割する光コンポーネントであり、このセンサでは４ポ
ートの光双方向姓結合器を用いる。ポート１より入射し
た光パルスは、光双方向性結合部３により分岐されポー
ト３に導かれ、光コネクタ１２を介して光ファイバケー
ブル４に入射する。

【０１０２】メンテナンスのため監視ブロック毎に光コ
ネクタ１２にて接続された光ファイバケーブル４を通過
して、光パルスは減衰しつつ終端ボックス５に到達す
る。

【０１０３】一方、終端ボックス５は、光ファイバを折
線状にして歪を与えてブリルアン散乱を発生させた部分
を持たせ、他端を無反射にした光ファイバを収納してお
り、光パルスは終端ボックス５にてブリルアン散乱光を
発生させ、後方散乱光として他の散乱光とともに逆方向
（入射側）に戻る。

【０１０４】後方散乱光は、各監視ブロックの光ファイ
バを通過して光双方向性結合器３に戻り、そのブリルア
ン散乱光は光双方向性結合器３のポート２に導かれ、光
フィルタ１５に入射される。

【０１０５】光フィルタ１５は、光の周波数により透過
率が変化する特性をもっている。防護柵やフェンスを破
壊・乗り越える侵入行為の際に生じる光ファイバの歪の
閾値を予め定めておく。光フィルタ１５は、ブリルアン
散乱がこの閾値に対応する周波数以上シフトしていると
きのみ、受光した光パルスを透過させる。ブリルアン散
乱現象は、入射した光の周波数の高側・低側に、光ファ
イバの歪量に比例してシフトした周波数の光を後方散乱
光として戻す現象である。高側または低側にシフトした
散乱光の片側光、高側でも同様である。

【０１０６】光フィルタ１５を透過したブリルアン散乱
光は、ブリルアン散乱光受光素子１６にて光―電気変換
され、その出力はブリルアン散乱光反復パルス信号発振
器１７に入力される。ブリルアン散乱光反復パルス発振
器１７は、光双方向結合器３のポート３から光ファイバ
４を走光して終端ボックス５に至り、そこからブリルア
ン散乱光として周波数シフトした後方散乱光を受け取
る。

【０１０７】この波形を整形し、反復パルスとしてスタ
ート時と同様のトリガ信号としてパルス発振器１を起動
する。

【０１０８】パルス発振器１は発光素子２を励起して光
パルスを発光させ、ブリルアン散乱光を得る。

【０１０９】このように、光パルスとブリルアン散乱光
がファイバケーブル内を往復する動作が繰り返されるこ
とになる。

【０１１０】一方、発光素子２から入射して、光双方向
結合器３にて分岐した光はポート４から出て、受光確認
受光素子９にて電気信号に変換され、電気パルスとして
パルスカウンタ９に送られる。

【０１１１】パルスカウンタ９は、単位時間あたりの光
パルス数をカウントしその値を光ファイバ引張り位置決
定回路１８に送る。光ファイバがすべて（終端ボックス
を除き）正常に接続され、歪が生じてないならば単位時
間当たりの光パルス数は一定である。

【０１１２】定常状態、すなわち、センサの検知部分
（プルーブ）となる光ファイバに引張り等の歪が無い状
態では、パルスカウンタにおけるパルスの間隔は、光パ
ルスが、発光素子２を出てから光ファイバケーブル４を
通り、終端ボックス５にてブリルアン散乱光として後方
に戻り、受光素子１６にて電気信号となり、ブリルアン
散乱光反復パルス発生器１７で処理され、再び、パルス
発生器１により励起されて発光素子２が発光するまでの
時間の合計となる。

【０１１３】発光位置から終端ボックスまでの光パルス
の後方散乱光の強度は図６の様になり、終端ボックス部
５にてブリルアン散乱光を発生させて戻ってくる。

【０１１４】その光の進んだ距離は、距離Ｘ＝Ｖ＊ｔ
／２と表される。

【０１１５】ここで、Ｖ：光ファイバ内の光の速度（屈折率による）ｔ：発光から受光までの時間

【０１１６】光ファイバ内の光パルスの速度は屈折率に
て決定された固定値であり、また、電気回路系の処理
（繰り返しの処理）の時間は、同じ動作の繰り返しであ
り変化が無い。したがって、終端ボックス５の定常状態
のパルスカウンタの計数値を、第１の監視ブロックの入
り口に終端ボックス５を移動した時の計数値から減算し
て、その差をブロック数で除算すると単位監視ブロック
当たりの値が得られる。

【０１１７】この単位監視ブロック当たりの計数値を予
め光ファイバ引張り位置決定回路１８に設定して、監視
状態での変化する計数値から引張り行為の有った監視ブ
ロックを決定する。

【０１１８】光ファイバケーブルが引張られるまたは、
曲げられる等の歪が与えられる行為が発生したときは、
中間監視ブロックにて引張り・曲げ等歪が発生し、図６
の中間監視ブロックでのブリルアン散乱周波数シフト光
にて示すように、歪が発生した位置にてブリルアン散乱
が発生し、その歪量に比例した周波数シフトが後方散乱
光として受光素子１６に戻ってくる。

【０１１９】このことから、光パルスの発光発光繰り返
し回数が多くなり（即ち周期が短くなる）、パルスカウ
ンタの計数値は多くなる。これにより引張り等の歪が発
生した監視ブロック位置が、光ファイバ引張り位置決定
回路１８により決定される。

【０１２０】光ファイバ引張り位置決定回路１５から、
歪が発生したことの警報信号及び歪の生じた監視ブロッ
ク番号が監視センタに送信される。

【０１２１】更に、監視センタにて詳細監視のためパル
スカウンタ計数値を送信するようにしてもよい。

【０１２２】発光素子等センサ機器や要素の故障及び光
ファイバの切断等によりブリルアン散乱光の発生が弱い
場合には、パルスカウンタ９内にカウントゼロの監視回
路９ａを内蔵し、単位時間内での第１回目から設定され
た回数（ｎ）までがカウントゼロであれば、リセット、
再スタートの信号をブリルアン散乱光反復パルス信号発
振器１７に送り発光動作を行わせる。

【０１２３】設定した回数以上（ｎ＋１以上）でもカウ
ントゼロであれば、カウントゼロ状態を機器・電源監視
回路１３に送信する。

【０１２４】監視センサシステムの状態維持のため、無
停電回路１４を備え、予め想定される停電に備えるもの
とし、商用電源の停電及び付属バッテリの容量低下信号
を機器・電源監視回路１３に送る。機器・電源監視回路
１３は、監視センタの要求に合わせて機器異常信号を送
出する。

【０１２５】以上のように、この発明の実施の形態３に
よれば、以下の効果を奏する。

【０１２６】光双方向結合器３より光ファイバケーブル
４に入射した光パルスは、往路は発光時の光パルスとし
て、復路は、ブリルアン散乱光を含む後方散乱光として
往復し、光フィルタ１５にて周波数シフトしたブリルア
ン散乱光のみが受光素子１６に導かれ、光パルス発振器
１にフィーッドバックされる。この散乱光パルスにより
光パルス発光が繰り返され、その光パルス発光回数をカ
ウントすることで、光パルスの走光距離が得られる。

【０１２７】光ファイバケーブル４に引張り等の歪が与
えられた時、ブリルアン散乱光より発生位置が発光回数
に変換されることから、施設への侵入行為等による光フ
ァイバケーブルの歪の発生を、発光素子側に置かれた光
―電気回路側により検知することが出来る。

【０１２８】上記のことから、センサに沿った遠隔伝送
システムを必要とせず、侵入者の破壊行為を検知するこ
とが可能となる。

【０１２９】発明の実施の形態４．図５の受光確認受光
素子８を省略して、図７のように受光素子６のみとして
もよい。この場合、ブリルアン散乱光反復パルス信号発
振器１７でブリルアン反射光パルス信号発生器１７で反
復パルスを分岐し、パルスカウンタ９により単位時間当
たりの発光回数をカウントすることもできる。

【０１３０】発明の実施の形態５．上記発明の実施の形
態１乃至４の侵入監視センサを、原子力関連施設の外周
防護柵やフェンスに適用した侵入センサシステムを図９
に示す。

【０１３１】監視すべき施設の敷地の外周に沿って防護
柵またはフェンスが設置され、その上部には光ファイバ
４が上部と下部に侵入者が潜り通れない間隔で張り巡ら
されている。また、所定の場所に、上記発明の実施の形
態１乃至４の侵入監視センサを構成するパルス発振器１
乃至無停電回路１４を備える機器Ａ及び終端ボックス５
を備える。光ファイバ４は、その一端が前記機器Ａに接
続されるとともに、他端は終端ボックス５に接続されて
いる。

【０１３２】図９の侵入センサシステムは、施設全周を
くまなく取り囲む光ファイバ４を備えるが、従来のシス
テム（図１２）のように多数の侵入監視センサ１００を
必要としない。これは、上記発明の実施の形態１乃至４
の侵入監視センサは、いずれも光ファイバを用いるため
に長距離にわたって監視が可能であること、及び、パル
スカウンタ９及び光ファイバ切断位置決定回路１０乃至
光ファイバ引張り位置決定回路１８により、侵入者がい
ると思われる場所を特定することができるからである。

【０１３３】機器Ａの機器・電源監視回路１１からの警
報信号は、直接監視センターに伝送装置を介して伝えら
れる。このシステムでは、従来のように監視回路ならび
に伝送装置駆動用電源を各監視ブロック毎に用意する必
要はない。

【０１３４】発明の実施の形態６．上記発明の実施の形
態１乃至４の侵入監視センサを応用した他の例について
説明する。

【０１３５】この発明の実施の形態５として、交通機関
での線路施設（用地）の防護柵やフェンスに適用した侵
入監視センサを説明する。

【０１３６】図１０は、交通機関として踏切の無いが、
防護の必要性の高い新幹線の線路の防護柵やフェンスに
適用したシステムの構成概要を示す。

【０１３７】新幹線Ａ駅とＢ駅の２駅間を例えば２等分
する。地形、現場確認員配置、近傍道路事情に応じて適
宜設定できる。

【０１３８】線路施設の上り側の外周防護柵・フェンス
の上部忍び返し部分３０ａに光ファイバケーブル３１ａ
をＡ駅よりＢ駅に向かって切り分け点３２ａまで敷設す
る。切り分け点３２ａには終端ボックスが設けられる。
光ファイバケーブル３１ａは、一般的には２系列が布設
される。Ａ駅には光―電気回路部を含む図４の装置３３
ａが設置される。

【０１３９】同様に、Ａ駅より下り側の防護柵・フェン
スの忍び返し部３０ｂに光ファイバケーブル３０ｂを布
設し、監視ブロックを定めて監視ラインを設定する。ま
た、光−電気回路部３３ｂを設置する。

【０１４０】Ｂ駅よりＡ駅に向けても、同様に、上り線
側及び下り線側の防護柵・フェンスに光ファイバケーブ
ルを布設し、線路施設の監視区域を形成する。光―電気
回路部も、同様に、上り及び下り部に設置する。

【０１４１】各々の光ファイバケーブル切断監視回路部
３３は、各駅より商用電源を受けて動作し、断線監視信
号、機器異常信号及び監視ブロック番号信号を駅に設置
された情報通信システムに送る。

【０１４２】この発明の実施の形態６のシステムの動作
は、前記発明の実施の形態５の場合と同様である。即
ち、Ａ駅の光−電気回路部３３より発光した光パルスが
Ｂ駅方向へ光ファイバケーブル３１を経由して伝搬し、
終端ボックス３２にて発生するフレネル反射光またはブ
リルアン反射光がＡ駅に戻るという動作が繰り返され
る。途中で光ファイバケーブルが切断されたり、力が加
えられて歪んだりすると、この光パルスの発光の繰り返
し回数が多くなり侵入行為が検知されるとともに、その
位置が決定される。

【０１４３】以上のように、この発明の実施の形態６に
よれば、光−電気回路部３３を各駅に設置するのみでよ
く、監視ブロックにおいて電源を供給したり、監視出力
信号の各駅までの伝送システムを用意することが不要に
なる。

【０１４４】各駅に設置される監視センサの現場表示装
置により、管轄管理防護柵やフェンスの監視状態を把握
することが可能である。

【０１４５】監視ブロック毎にて光コネクタを使用する
ことにより、光ファイバケーブルが切断された場合に、
当該監視ブロック内の光ファイバケーブルのみを交換す
ればよく、メンテナンスが容易である。

【０１４６】各駅間が長距離で、光ファオバケーブルの
光パルスの減衰が大きい場合は、材質・構造の異なるシ
ングルモード（ＳＭ）の光ケーブルを採用すればよい。
通常の光ファイバケーブルの用途は通信回線であり、そ
のため減衰が小さいことや、伝送容量が大きいことが求
められるが、この発明の実施の形態の光ファイバの用途
は通信でないので、費用の低減の観点から、グレーデッ
ドインデックス（ＧＩ）型の光ファイバを使用した。

【０１４７】発明の実施の形態７．上記発明の実施の形
態１乃至４の侵入監視センサを応用した他の例について
説明する。

【０１４８】監視ブロック内に金属材質を持ち込むこと
や、電流電波の発生を嫌う場所へ、上記発明の実施の形
態１乃至４の侵入監視センサを適用した例として、空港
滑走路端部からの侵入を監視するシステムが考えられ
る。

【０１４９】空港滑走路には各種無線システムが設置さ
れており、航空機と連絡をとり安全運行を確保してい
る。特に、滑走路に着陸する際には誘導電波にガイドさ
れているので、滑走路端部で無線ノイズ（誘導電波以外
の電波）が発生することは好ましくない。

【０１５０】従って、滑走路端部での侵入監視のため
に、金属ワイヤに監視電流を流したり、無線ノイズの発
生要因となる供給電源等の機器の設置は認められない。
上記発明の実施の形態１乃至４の侵入監視センサは、こ
れらノイズ源を備えないので、このような用途に最適で
ある。

【０１５１】この発明の実施の形態のシステムの構成
を、図１１に示す。光ファイバ４３が滑走路Ｗの端を囲
むように設けられている。光ファイバ４３の一端には光
−電気回路部４１が接続され、他端には終端ボックス４
３が接続される。侵入者が滑走路に侵入しようとする
と、光ファイバ４３を切断するか、光ファイバ４３を避
けようとしてこれに力を加える。すると、前述のように
異常が発生したことともに、その場所を特定することが
できる。

【０１５２】発明の実施の形態７の侵入監視センサは、
いずれも光ファイバを用いるために長距離にわたって監
視が可能であること、電気的ノイズをほとんど出さない
ことから、滑走路監視システムに最適である。

【０１５３】発明の実施の形態８．他の応用として次の
ようなものが考えられる。（１）トンネルの壁面監視（２）雪崩監視（３）法面崩壊監視

【０１５４】この発明は、特に監視すべき距離が長い場
合に有効である。

【０１５５】また、この発明の侵入監視センサを他のセ
ンサと組み合わせて使用することもできる。すなわち、
複数の光ファイバ芯線と、いたずらを含む外力に耐える
樹脂系テンションメンバを備える光ファイバケーブルを
用いて、侵入行為によりケーブルが切断されたときに警
報を出したり、ケーブルに外力（歪み）が加えられたと
きに警報を出したりすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光パルス試験器の構成を示す図である。

【図２】この発明の実施の形態１に係る侵入監視セン
サの基本構成を示すである。

【図３】この発明の実施の形態１に係る侵入監視セン
サの光ファイバにおける光強度の減衰特性及びフレネル
反射を説明するためのグラフである。

【図４】この発明の実施の形態２に係る侵入監視セン
サの基本構成を示すである。

【図５】この発明の実施の形態３に係る侵入監視セン
サの基本構成を示すである。

【図６】この発明の実施の形態３に係る侵入監視セン
サの光ファイバにおける光強度の減衰特性及びブリルア
ン散乱の周波数シフトを説明するためのグラフである。

【図７】この発明の実施の形態４に係る侵入監視セン
サの基本構成を示すである。

【図８】入射光と、レーリー散乱、ブリルアン散乱及
びラマン散乱の３種の散乱現象の関係を示すグラフであ
る。

【図９】この発明を、原子力関連施設の外周防護柵や
フェンスでの侵入監視システムに用いた例を示す図であ
る。

【図１０】この発明を、新幹線の外周防護柵やフェン
スでの侵入監視システムに用いた例を示す図である。

【図１１】この発明を、空港の滑走路の侵入監視シス
テムに用いた例を示す図である。

【図１２】従来の侵入監視センサの例を示す図であ
る。

【図１３】従来の侵入監視センサを用いた侵入センサ
システムを示す図である。

【図１４】従来の侵入監視センサの他の例を示す図で
ある。

【図１５】図１４の侵入監視センサのワイヤ変位検出
部の詳細を示す図である。

【図１６】図１４の侵入監視センサの動作説明図であ
る。

【符号の説明】

１パルス発振器２発光素子３光双方向性結合器４光ファイバケーブル５終端ボックス６受光素子７フレネル反射光分離器８発光確認受光素子９パルスカウンタ９ａカウントゼロ監視部１０光ファイバ切断位置決定回路１１スタートスイッチ１２光コネクタ１３機器・電源監視回路１４無停電電源１５ブリルアン散乱光のみ透過する光フィルタ１６ブリルアン散乱光受光素子１７ブリルアン散乱光反復パルス信号発振器１８光ファイバ引張り位置決定回路２１パルス発振器２２ＬＥＤやＬＤなどの発光素子２３光方向性結合器２４光コネクタ２５光ファイバ２６受光素子２７Ａ／Ｄ変換器を含む増幅器２８平均処理部２９ＣＲＴ３０外周防護柵・フェンスの上部忍び返し部分３０３１光ファイバケーブル３２切り分け点３３光―電気回路部を含む装置４１光−電気回路部４２光ファイバ４３終端ボックス１００侵入監視センサ１０１監視区域１０２忍び返し形状の取り付けフランジ１０３絶縁被覆した金属ワイヤ１０４電流監視装置１０５警報信号１０６ワイヤ変位検出部１０７対環境対策の防護膜を形成した金属ワイヤ１０８永久磁石１０９リードスイッチ１１０スプリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルス発振器と、前記パルス発振器によ
り駆動されて光パルスを発生する発光素子と、監視すべ
き範囲に敷設され、前記発光素子が放射する光を受ける
光ファイバと、前記光ファイバ内のフレネル反射光を受
光する受光素子と、前記光パルスの発生から前記フレネ
ル反射光の受光までの時間を監視することにより、異常
の発生を検知するとともに前記異常の発生個所を特定す
る光ファイバ切断位置決定部とを備える光ファイバケー
ブルを利用した侵入監視センサ。
【請求項２】前記光ファイバ内のフレネル反射光を受
光する第２受光素子と、前記第２受光素子の出力信号か
らフレネル反射光を分離して出力するフレネル反射光分
離器とを備え、前記パルス発振器は、前記フレネル反射
光分離器からフィードバック信号を受けて反復動作を行
うことを特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブル
を利用した侵入監視センサ。
【請求項３】前記発光素子及び前記受光素子を前記光
ファイバに結合するための双方向性結合器を備えること
を特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブルを利用
した侵入監視センサ。
【請求項４】前記光ファイバの終端に設けられ、フレ
ネル反射を生じさせる終端部を備えることを特徴とする
請求項１記載の光ファイバケーブルを利用した侵入監視
センサ。
【請求項５】前記光ファイバは複数の部分からなり、
これらの部分は光コネクタにより相互に結合されている
ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブルを
利用した侵入監視センサ。
【請求項６】前記パルス発振器を駆動するためのスタ
ートスイッチを備えることを特徴とする請求項１記載の
光ファイバケーブルを利用した侵入監視センサ。
【請求項７】機器の故障及び／又は光ファイバ切断時
においてフレネル反射が十分発生しない場合のために、
所定の時間内において光パルスの繰り返し数を監視し、
このカウントが所定数以下であるときに、前記パルス発
振器を再スタートさせるカウントゼロ監視回路を備える
ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバケーブルを
利用した侵入監視センサ。
【請求項８】パルス発振器と、前記パルス発振器によ
り駆動されて光パルスを発生する発光素子と、監視すべ
き範囲に敷設され、前記発光素子が放射する光を受ける
光ファイバと、前記光ファイバ内のブリルアン散乱光を
受光する受光素子と、前記光パルスの発生から前記ブリ
ルアン散乱光の受光までの時間を監視することにより、
異常の発生を検知するとともに前記異常の発生個所を特
定する光ファイバ引張り位置決定部とを備える光ファイ
バケーブルを利用した侵入監視センサ。
【請求項９】前記光ファイバから戻った光からブリル
アン散乱光を取り出すフィルタと、前記フィルタからブ
リルアン散乱光を受光する第２受光素子と、前記第２受
光素子の出力信号に基づきパルス信号を発生するパルス
信号発生器とを備え、前記パルス発振器は、前記パルス
信号発生器からフィードバック信号を受けて反復動作を
行うことを特徴とする請求項８記載の光ファイバケーブ
ルを利用した侵入監視センサ。
【請求項１０】前記発光素子及び前記受光素子を前記
光ファイバに結合するための双方向性結合器を備えるこ
とを特徴とする請求項８記載の光ファイバケーブルを利
用した侵入監視センサ。
【請求項１１】前記光ファイバの終端に設けられ、ブ
リルアン散乱光を生じさせる終端部を備えることを特徴
とする請求項８記載の光ファイバケーブルを利用した侵
入監視センサ。
【請求項１２】前記光ファイバは複数の部分からな
り、これらの部分は光コネクタにより相互に結合されて
いることを特徴とする請求項８記載の光ファイバケーブ
ルを利用した侵入監視センサ。
【請求項１３】前記パルス発振器を駆動するためのス
タートスイッチを備えることを特徴とする請求項８記載
の光ファイバケーブルを利用した侵入監視センサ。
【請求項１４】機器の故障及び／又は光ファイバに歪
が生じたときにブリルアン散乱光が十分発生しない場合
のために、所定の時間内において光パルスの繰り返し数
を監視し、このカウントが所定数以下であるときに、前
記パルス発振器を再スタートさせるカウントゼロ監視回
路を備えることを特徴とする請求項８記載の光ファイバ
ケーブルを利用した侵入監視センサ。