JP2002116103A

JP2002116103A - 光ファイバセンサ

Info

Publication number: JP2002116103A
Application number: JP2000304957A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Nakajima; 康行中島
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2000-10-04
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2002-04-19

Abstract

(57)【要約】【課題】温度、深度等の準静的な物理量を測定するこ
とができる光ファイバセンサを得る。【解決手段】周波数変調したレーザ光を送出する光源
部２と、測定対象の物理量に応じて、光路となる長さを
変化させるセンシング用光ファイバ３２を有し、光源部
２から送出されたレーザ光をセンシング用光ファイバに
透過させて反射したレーザ光を基準のレーザ光と干渉さ
せるセンサ部３と、干渉させたレーザ光を電気信号に変
換するＯ／Ｅ変換部４と、電気信号に基づいて干渉させ
たレーザ光に含まれる高調波成分を抽出する高調波成分
抽出部６と、抽出した高調波成分の前記振幅比に基づい
て、干渉させた光の位相差及び変調指数Ｃを算出し、干
渉させた光の位相差φに基づいて許容誤差範囲内である
と判断した場合に、変調指数Ｃに基づいて光路差ΔＬ及
び静圧Ｐを算出する復調部７とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバにより物
理量を測定する光ファイバセンサに関するものである。
特に、深度、温度等の準静的な物理量を測定するための
ものである。

【０００２】

【従来の技術】物理量を測定するためのセンサシステム
として、光ファイバセンサ（以下、光ファイバセンサと
いう）が用いられる。光ファイバセンサは、センサ部分
が無電源であるため、電磁誘導に対する信頼性が高く、
また、信号は光伝送であるため低損失である。したがっ
て長距離かつ大規模な多点計測が可能であり、ハイドロ
ホン（音響センサ）、地震計（加速度センサ）等に利用
されている。

【０００３】特開平７−１４００４４号公報には、信号
の復調処理としてａｔａｎ法を用いたシステムが開示さ
れている。ａｔａｎ法によるシステムでは、正弦波状の
周波数変調光を干渉型センサ部分に送出し（以下、ＰＧ
Ｃ（Phase Generated Carrier ）という）、それにより
得られる干渉光の出力から変調周波数の１次及び２次高
調波成分を取り出す。そして、それらの振幅比の逆正接
（arctangent）から算出した位相差に基づいて物理量を
算出するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなａｔａｎ法
をはじめとする従来の光ファイバセンサは、干渉光の出
力の瞬時的位相変化を復調処理するものである。そのた
め、物理量は、交流信号及び直流信号の相対値で表され
るものに限定される。そのため、温度、深度等の準静的
な物理量の測定を行うには不向きであった。このような
準静的な物理量の測定には圧電型センサが用いられる
が、圧電型センサでは光ファイバセンサほどの高信頼
性、低損失は実現できない。そのため、準静的な物理量
を測定する長距離かつ大規模な多点計測等を行えるシス
テムを構築できなかった。

【０００５】そこで、温度、深度等の準静的な物理量を
測定することができる光ファイバセンサの実現が望まれ
ていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光ファイバ
センサは、周波数変調したレーザ光を送出する光源部
と、測定対象の物理量に応じて、光路となる長さを変化
させるセンシング用光ファイバを有し、光源部から送出
されたレーザ光をセンシング用光ファイバに透過させて
反射したレーザ光を基準のレーザ光と干渉させるセンサ
部と、干渉させたレーザ光を電気信号に変換する光−電
気変換部と、電気信号に基づいて干渉させたレーザ光に
含まれる高調波成分を抽出する高調波成分抽出部と、抽
出した高調波成分の振幅比に基づいて、干渉させた光の
位相差及び変調指数を算出し、干渉させた光の位相差に
基づいて許容誤差範囲内であると判断した場合には、さ
らに、変調指数に基づいて光路差及び物理量を算出する
復調部とを備えている。本発明においては、光源部が送
出した周波数変調したレーザ光をセンサ部が干渉させる
が、測定対象の物理量に応じて光路の長さが変化するこ
とにより、干渉のレーザ光が変化する。光−電気変換部
が干渉させたレーザ光を変換した電気信号に基づいて、
高調波成分抽出部が高調波成分を抽出する。そして、復
調部が高調波成分の振幅比に基づいて、干渉させた光の
位相差及び変調指数を算出し、干渉させた光の位相差に
基づいて許容誤差範囲内であると判断した場合にのみ光
路差及び物理量を算出することにより、精度の高い測定
を行う。

【０００７】

【発明の実施の形態】実施形態１．図１は本発明の第１
の実施の形態に係る光ファイバセンサの構成図である。
図１において、１は電源部である。また、２は光源部で
ある。図１ではレーザダイオードとしている。電源部１
及び光源部２により、ＰＧＣホモダイン方式の周波数変
調（変調周波数ｆ₀、最大周波数偏移ｆ_d）が施された
レーザ光が送出される。３はセンサ部である。図１では
マイケルソン型の光ファイバ干渉計を用いている。セン
サ部３は、ミラー３１ａ、３１ｂ、センシングファイバ
３２、リファレンスファイバ３３、光カプラ３４、３５
で構成されている。光源部２から送出されたレーザ光が
光カプラ３５により光カプラ３４に透過される。そし
て、光カプラ３４で分岐され、センシングファイバ３２
及びリファレンスファイバ３３を通過する。ここで、セ
ンシングファイバ３２の長さが物理量（ここでは静圧Ｐ
とする）に基づいて変化するため、ミラー３１ａにより
反射される光もそれにより位相が変化する。そのため、
ミラー３１ａ、ミラー３１ｂにより反射され、センシン
グファイバ３２及びリファレンスファイバ３３を通過し
て、光カプラ３４により再度合成された干渉光も変化す
る。光カプラ３５は、光カプラ３４により干渉された干
渉光をＯ／Ｅ変換部４に透過する。

【０００８】４はＯ／Ｅ変換部である。Ｏ／Ｅ変換部４
は、干渉光の波形（以下、干渉信号という）をアナログ
電気信号に変換する。５はアナログ電気信号をデジタル
電気信号に変換するＡ／Ｄ変換部である。６は例えばＤ
ＦＴ（Discrete Fourier Transform）等の高調波成分抽
出部である。高調波成分抽出部６は、デジタル電気信号
に基づいて干渉光における変調周波数ｆ₀の１次
（ｆ₀）、２次（２ｆ₀）及び３次（３ｆ₀）の高調波
成分を抽出する。７は復調部である。復調部７は抽出し
た高調波成分により、センシングファイバ３２の長さ変
化に基づく光路差（直流的な光路差）ΔＬを算出する。

【０００９】光ファイバセンサにおいては、センシング
ファイバ３２の長さは外部からの圧力に応じて変化す
る。それが光路差ΔＬとなる。したがって、光路差ΔＬ
が算出できれば外部からの圧力も算出できる。第１の実
施の形態では、変調されたレーザ光の変調周波数ｆ₀の
１次、２次及び３次の高調波成分を抽出する。実際にΔ
Ｌを算出する場合は１次及び３次の高調波成分を用いる
が、１次及び２次の高調波成分を用いてｔａｎφ又はφ
を算出する。ｓｉｎφ＝０（つまり、φ＝０又はφ＝
π）近傍だと、バイアス誤差がΔＬの値に影響する。そ
こで、ｓｉｎφ＝１（つまり、φ＝±π／２）近傍のあ
らかじめ定めた範囲内にあるかどうかを判断し、その範
囲内にあればΔＬを出力し、測定の精度を高める。

【００１０】次にΔＬ算出までの処理について説明す
る。電源部１が変調周波数ｆ₀、最大周波数偏移ｆ_dで周
波数変調を行った電圧を印加する（以下、変調信号を送
信するという）場合、光源部２から送出されるレーザ光
の電界ベクトルは次式（１）で与えられる。ここでφ₀
は初期位相項である。Ｅ（ｔ）＝Ｅ₀ｃｏｓ｛２πνｔ＋（ｆ_d／ｆ₀）ｓｉｎ２πｆ₀ｔ＋φ₀｝ …（１）

【００１１】（１）式は理想状態である。しかし、レー
ザ光は非線形性の特性を有するため、強度変調を伴うこ
とになり、実際には次式（２）のようになる。ここでα
は強度変調率を表す値である。Ｅ'（ｔ）＝Ｅ'₀(１＋αｃｏｓ２πｆ₀ｔ）ｃｏｓ｛２πνｔ＋（ｆ_d／ｆ₀）ｓｉｎ２πｆ₀ｔ＋φ₀｝ …（２）

【００１２】光源部２が送出したレーザ光がセンサ部３
に入力し、それに基づく干渉光がＯ／Ｅ変換部４に入力
される。ここで、準静的な物理量を表す静圧Ｐに対して
変化するセンシングファイバ３２の光路差をΔＬとする
と、干渉信号は次式（３）で与えられる。ここで、Ｃ＝
２πｆ_d ｎΔＬ／ｃ（ｃ：真空中の光速度、ｎ：ファイ
バコアの実効屈折率）である。このＣを変調指数とす
る。また、φは干渉計のドリフト位相差、Ａ及びＢはレ
ーザ光の振幅等に依存する定数である。Ｉ'（ｔ）＝(１＋αｃｏｓ２πｆ₀ｔ）² ×｛Ａ＋Ｂｃｏｓ（Ｃｃｏｓ２πｆ₀ｔ＋φ）｝ …（３）

【００１３】（３）式を周波数分析すると、変調周波数
のｎ次高調波成分Ｉ_nは次式（４）で与えられる。ここ
でＪ_n （Ｃ）はｎ次ベッセル関数である。｜Ｉ_2m-1｜＝Ｂ［Ｊ_2m-1（Ｃ）ｓｉｎφ ＋α｛Ｊ_2m（Ｃ）−Ｊ_2m-2（Ｃ）｝ｃｏｓφ］｜Ｉ_2m｜＝Ｂ［Ｊ_2m（Ｃ）ｃｏｓφ ＋α｛Ｊ_2m+1（Ｃ）−Ｊ_2m-1（Ｃ）｝ｓｉｎφ］ …（４）

【００１４】（４）式から考えると、高調波成分抽出部
６から抽出される１次、２次及び３次高調波成分は次式
（５）で表される。Ｉ₁＝Ｂ［Ｊ₁（Ｃ）ｓｉｎφ＋α｛Ｊ₂（Ｃ）−Ｊ₀（Ｃ）｝ｃｏｓφ］Ｉ₂＝Ｂ［Ｊ₂（Ｃ）ｃｏｓφ＋α｛Ｊ₃（Ｃ）−Ｊ₁（Ｃ）｝ｓｉｎφ］Ｉ₃＝Ｂ［Ｊ₃（Ｃ）ｓｉｎφ＋α｛Ｊ₄（Ｃ）−Ｊ₂（Ｃ）｝ｃｏｓφ］ …（５）

【００１５】復調部７は（５）式で算出された値に基づ
いて光路差ΔＬを算出する。まず、１次高調波成分と３
次高調波成分との振幅比をＸ₁₃とすると、Ｘ₁₃は次式
（６）で与えられる。Ｘ₁₃はＣに依存する関数となるた
め、（６）式の逆関数に相当する変換関数又は変換テー
ブルをあらかじめ用意し、参照できるようにしておけば
変調指数Ｃを算出することができる。Ｘ₁₃＝｜Ｉ₁｜／｜Ｉ₃｜＝｜ＢＪ₁（Ｃ）ｓｉｎφ／ＢＪ₃（Ｃ）ｓｉｎφ｜＝｜Ｊ₁（Ｃ）／Ｊ₃（Ｃ）｜ …（６）

【００１６】実際にはここに強度変調αが加わることに
なる。その場合には、次式（７）のようになる。ここ
で、Ｊ' （Ｃ）＝Ｊ₂ （Ｃ）−Ｊ₀ （Ｃ）、Ｊ" （Ｃ）
＝Ｊ₄（Ｃ）−Ｊ₂ （Ｃ）である。Ｘ₁₃＝Ｊ₁（Ｃ）／Ｊ₃（Ｃ）［１＋｛Ｊ'（Ｃ）／Ｊ₁（Ｃ） −Ｊ”（Ｃ）／Ｊ₃（Ｃ）｝αｃｏｔφ］ …（７）

【００１７】（７）式から考えると、フェージング時
（ｓｉｎφ＝０）には、発散するバイアス誤差が加算さ
れてしまう。そのため、特にφがφ＝０又はφ＝πの近
傍の値では干渉信号が劣化し、ＳＮＲ（Ｓ／Ｎ比）が低
くなるので測定誤差が大きくなる。そこで、ＳＮＲの高
い±π／２近傍のある範囲内のφにより算出したΔＬを
最終的に出力するようにする。そのためにφの値の推定
を行う。

【００１８】そこで、１次高調波成分と２次高調波成分
との振幅比Ｘ₁₂を算出する。Ｘ₁₂は次式（８）で与えら
れる。Ｘ₁₂＝｜Ｉ₁｜／｜Ｉ₂｜＝｜ＢＪ₁（Ｃ）ｓｉｎφ／ＢＪ₂（Ｃ）ｃｏｓφ｜＝｜｛Ｊ₁（Ｃ）／Ｊ₂（Ｃ）｝ｔａｎφ｜ …（８）

【００１９】（７）式から算出した変調指数Ｃに基づい
てＪ₁（Ｃ）／Ｊ₂（Ｃ）を算出する。Ｘ₁₂の値をＪ
₁（Ｃ）／Ｊ₂（Ｃ）で除することにより、ｔａｎφ（又
はａｔａｎ法等によりφ）の値を算出し、前述した範囲
内の値であるかどうかを判断する。そして、範囲内の値
であると判断すると、その値に基づいて算出した光路差
ΔＬに基づいて静圧Ｐを算出し、出力する。

【００２０】以上のように第１の実施の形態によれば、
変調部７において、１次及び３次の高調波成分の振幅比
を用いて算出した変調指数Ｃに比例する光路差ΔＬを算
出するようにしたので、光ファイバセンサでも準静的な
物理量を測定することができる。また、１次及び２次の
高調波成分を用いてｔａｎφ又はφを算出し、その値に
基づいて光路差ΔＬを算出するかどうかを判断するよう
にしたので、高いＳＮＲにより算出したΔＬだけを算出
することができ、静圧Ｐの測定精度を高めることができ
る。

【００２１】実施形態２．図２は本発明の第２の実施の
形態に係る光ファイバセンサの構成図である。図２にお
いて、図１と同じ図番を付しているものは、第１の実施
の形態で説明したことと同様の動作を行うので説明を省
略する。１Ａは電源部である。電源部１Ａは、第１の実
施の形態で行った周波数変調に加え、さらにパイロット
信号となるような低周波による周波数変調を行ったレー
ザ光が光源部２から送出されるような変調信号を送信す
る。つまり、２重にＦＭ変調を行う。その場合の電界ベ
クトルをＥ_p （ｔ）とすると、電界ベクトルＥ_p （ｔ）
は次式（９）で与えられる。ここで、変調周波数
ｆ_p-0、最大周波数偏移ｆ_p-dされたレーザ光が送出さ
れる。また、φ₀₁は初期位相項である。ここで、これ以
後第５の実施の形態までは、強度変調は無視できるもの
（α＝０）として説明を行う。Ｅ_p （ｔ）＝Ｅ₀ｃｏｓ｛２πνｔ＋（ｆ_d／ｆ₀）ｓｉｎ２πｆ₀ｔ＋（ｆ_p-d／ｆ_p-0）ｓｉｎ２πｆ_p-0ｔ＋φ₀₁｝ …（９）

【００２２】また、高調波成分抽出部６Ａは、デジタル
電気信号に基づいて干渉光の１次及び３次の高調波成分
だけを抽出する点で高調波成分抽出部６とは異なる。７
Ａは復調部７Ａは光路差ΔＬの算出方法が復調部７とは
異なる。

【００２３】第２の実施の形態においては、電源部１Ａ
が２重にＦＭ変調し、送信した変調信号に基づくレーザ
光により、センシングを行い、精度が高い光路差ΔＬを
算出する。

【００２４】次に光路差ΔＬ算出までの処理について説
明する。（９）式のような周波数変調に基づいて光源部
２がレーザ光を送出する。そのレーザ光がセンサ部３を
通って生じた干渉信号は次式（１０）で表される。ここ
でＤはパイロット信号に係るＣと同様の変調指数であ
る。Ｉ（ｔ）＝Ａ＋Ｂｃｏｓ（Ｃｃｏｓ２πｆ₀ｔ＋Ｄｃｏｓ２πｆ_p-0ｔ＋φ） …（１０）

【００２５】高調波成分抽出部６Ａは、デジタル電気信
号に基づいて干渉光の１次及び３次の高調波成分を抽出
する。１次及び３次高調波成分は次式（５）で与えられ
る。Ｉ₁＝ＢＪ₁（Ｃ）ｓｉｎ（Ｄｃｏｓ２πｆ_p-0ｔ＋φ）Ｉ₃＝ＢＪ₃（Ｃ）ｓｉｎ（Ｄｃｏｓ２πｆ_p-0ｔ＋φ） …（１１）

【００２６】復調部７Ａは、第１の実施の形態と同様に
（６）式に基づいて１次高調波成分と３次高調波成分と
の振幅比Ｘ₁₃を算出し、そのＸ₁₃に基づいて変調指数Ｃ
を算出する。ただ、実際には、レーザの発振波長特性の
非線形性を受け、最大周波数偏移ｆ_d もパイロット信号
と同じ周期（１／ｆ_p-0 ）で変調を受ける。ここで、変
調電圧（変調信号）Ｖとレーザ発振波長λの特性の関係
を次式（１２）で仮定する。 λ＝γ₀＋γ₁Ｖ＋γ₂Ｖ² …（１２）

【００２７】その場合の最大周波数偏移ｆ_d は次式（１
３）で定義される。ｆ_d＝ｃΔλ／λ²∝Δλ …（１３）

【００２８】（１２）式及び（１３）式から次式（１
４）が導かれる。ｆ_d∝γ₁ΔＶ（１＋２γ₂／γ₁Ｖ） …（１４）

【００２９】２重ＦＭ変調を行った場合、パイロット信
号となるように施す周波数変調により、Ｖがｓｉｎ関数
で変化するので、最大周波数偏移ｆ_d が受ける変調は、
次式（１５）で表されることになる。ｆ_d'＝ｆ_d（１＋βｓｉｎ２πｆ_p-0ｔ） …（１５）

【００３０】前述したように、変調指数ＣはＣ＝２πｆ
_dｎΔＬ／ｃで与えられるので、（１５）式から考える
と、Ｃも、Ｃ’＝Ｃ（１＋βｓｉｎ２πｆ_p-0ｔ）とい
う変調を受ける。そこで、振幅比Ｘ₁₃に基づいて導き出
した変調指数Ｃ’をパイロット信号の１周期分蓄積す
る。そして、例えばパイロット信号周期（１／ｆ_p-0 ）
のｓｉｎ関数であるｙ＝ａ₁ ｓｉｎ２πｆ_p-0ｔ＋ａ₂
等のような関数で最小二乗フィットし、フィット関数の
ベースラインであるａ₂を代表値として、これを変調指
数Ｃとする。このＣに基づいて光路差ΔＬを算出する。
そして、光路差ΔＬに基づいて静圧Ｐを算出し、出力す
る。

【００３１】以上のように第２の実施の形態によれば、
電源部１Ａから２重にＦＭ変調した変調信号に基づくレ
ーザ光により、センシングを行うようにしたので、精度
が高い光路差ΔＬを算出することができる。

【００３２】実施形態３．図３は本発明の第３の実施の
形態に係る光ファイバセンサの構成図である。図３にお
いて、図１と同じ図番を付しているものは、第１の実施
の形態で説明したことと同様の動作を行うので説明を省
略する。図３において、６Ｂは高調波成分抽出部であ
る。高調波成分抽出部６Ｂは、デジタル電気信号に基づ
いて干渉光の１次、２次、３次及び４次の高調波成分を
抽出する点で高調波成分抽出部６とは異なる。７Ｂは復
調部である。干渉光の１次、２次、３次及び４次の高調
波成分に基づいて、変換関数又は変換テーブルを用いる
ことなく変換指数Ｃを直接算出できる方法を採る点で変
調部７とは異なる。

【００３３】第３の実施の形態では、逆関数算出による
計算量の増加を防ぐために、ベッセル関数の関係式を用
い、変換関数又は変換テーブルを用いることなく変換指
数Ｃを直接算出する。

【００３４】次に光路差ΔＬ算出までの処理について説
明する。レーザ光を送出し、センシングによる干渉光を
デジタル信号に変換するまでの動作は第１の実施の形態
で説明したことと同様の動作を行うので説明を省略す
る。高調波成分抽出部６Ｂは１次、２次、３次及び４次
高調波成分を抽出する。これらは（４）式に基づけば次
式（１６）で表される。Ｉ₁＝ＢＪ₁（Ｃ）ｓｉｎφ Ｉ₂＝ＢＪ₂（Ｃ）ｃｏｓφ Ｉ₃＝ＢＪ₃（Ｃ）ｓｉｎφ Ｉ₄＝ＢＪ₄（Ｃ）ｃｏｓφ …（１６）

【００３５】ここで、ベッセル関数の関係式は次式（１
７）で与えられる。｛Ｊ_m-1（ｘ）＋Ｊ_m+1（ｘ）｝＝（２ｍ／ｘ）Ｊ_m（ｘ） …（１７）

【００３６】したがって、これをＩ₁ 、Ｉ₂ 、Ｉ₃ 及び
Ｉ₄ を用いて表すと次式（１８）のようになる。Ｉ₁＋Ｉ₃＝｛４ＢＪ₂（Ｃ）ｓｉｎφ｝／ＣＩ₂＋Ｉ₄＝｛６ＢＪ₃（Ｃ）ｃｏｓφ｝／Ｃ …（１８）

【００３７】（１８）式から変調指数Ｃを算出できるよ
うに、次式（１９）にＩ₁ 、Ｉ₂ 、Ｉ₃ 及びＩ₄ を代入
する。そして、算出した変調指数Ｃに基づいて光路差Δ
Ｌを算出する。そして、光路差ΔＬに基づいて静圧Ｐを
算出し、出力する。Ｃ＝［２４（Ｉ₂Ｉ₃）／（Ｉ₁＋Ｉ₃）／（Ｉ₂＋Ｉ₄）］^1/2 …（１９）

【００３８】以上のように第３の実施の形態によれば、
高調波成分抽出部６Ｂにおいて１次、２次、３次及び４
次高調波成分を抽出しておき、変調部７Ｂにおいて、
（１７）式で与えられるベッセル関数の関係式に基づい
て、変調指数Ｃを直接算出するようにしたので、ベッセ
ル関数の逆変換を行わなくても変調指数Ｃを算出するこ
とができ、計算量を抑えることができる。

【００３９】実施形態４．図４は本発明の第４の実施の
形態に係る光ファイバセンサの構成図である。図４にお
いて、図３と同じ図番を付しているものは、第１及び第
３の実施の形態で説明したことと同様の動作を行うので
説明を省略する。図４において、復調部７Ｃは、φの影
響を除いた上で、干渉光信号Ｉの波形の最大値及び最小
値に基づいてＢの値を算出して変調指数Ｃ、光路差ΔＬ
を算出するという点で復調部７Ｃとは異なる。

【００４０】第４の実施の形態においては、ベッセル関
数の関係式に基づいて信号劣化の原因であるφの影響を
除いた上で変調指数Ｃを算出することにより、精度の高
い光路差ΔＬを算出する。

【００４１】次に光路差ΔＬ算出までの処理について説
明する。レーザ光を送出し、センシングによる干渉光の
１次、２次、３次及び４次高調波成分を抽出するまでの
動作は第１及び第３の実施の形態で説明したことと同様
の動作を行うので説明を省略する。

【００４２】復調部７Ｃは、（１６）式のＩ₁ 、Ｉ₂ 、
Ｉ₃ 及びＩ₄ により、（１７）式に基づいてＩ₁ ＋Ｉ₃
及びＩ₂ ＋Ｉ₄ を算出する。そして、次式（２０）に代
入する。このとき、ｓｉｎ² φ＋ｃｏｓ² φ＝１である
から、ｓｉｎφ及びｃｏｓφを消去することができる。Ｉ₃（Ｉ₁＋Ｉ₃）／４＋Ｉ₂（Ｉ₂＋Ｉ₄）／６＝Ｂ²Ｊ₂（Ｃ）Ｊ₃（Ｃ）／Ｃ …（２０）

【００４３】（３）式から考えると、干渉信号Ｉの波形
の最大値はＡ＋Ｂとなり、最小値はＡ−Ｂとなる。そこ
で、Ｂは（最大値−最小値）／２で算出できる。算出し
たＢの値を（２０）式に代入すると、変調指数Ｃだけの
関数となる。そこで、前述した変換関数又は変換テーブ
ルに基づいて変調指数Ｃを算出する。このＣに基づいて
光路差ΔＬを算出する。そして、光路差ΔＬに基づいて
静圧Ｐを算出し、出力する。

【００４４】以上のように第４の実施の形態によれば、
復調部７Ｃにおいて、ベッセル関数の関係式に基づいて
Ｉ₁ ＋Ｉ₃ 及びＩ₂ ＋Ｉ₄ を算出し、（２０）式に基づ
いてφを除き、干渉信号Ｉの波形に基づいてＢを除いて
変調指数Ｃだけの関数とした上で、変換関数又は変換テ
ーブルを用いて変換指数Ｃを算出し、光路差ΔＬを算出
するようにしたので、信号劣化の原因であるφの影響を
除いた光路差ΔＬが算出されることになり、精度の高い
光路差ΔＬを出力することができる。

【００４５】実施形態５．図５は本発明の第５の実施の
形態に係る光ファイバセンサの構成図である。図５にお
いて、図１と同じ図番を付しているものは、第１の実施
の形態で説明したことと同様の動作を行うので説明を省
略する。図５において、高調波成分抽出部６Ｃは、デジ
タル電気信号に基づいて干渉光の１次、２次、３次、４
次及び５次の高調波成分を抽出する点で高調波成分抽出
部６及び高調波成分抽出部６Ａとは異なる。復調部７Ｄ
は、干渉光の１次〜４次の高調波成分及び２次〜４次の
高調波成分に基づいて変換指数Ｃを算出する点で変調部
７Ｃとは異なる。

【００４６】第５の実施の形態においては、ベッセル関
数の関係式に基づいたパラメータを算出し、信号劣化の
原因であるφの影響を除いた上で変調指数Ｃを算出する
ことにより、精度の高い光路差ΔＬを算出する。

【００４７】次に光路差ΔＬ算出までの処理について説
明する。レーザ光を送出し、センシングによる干渉信号
をデジタル信号に変換するまでの動作は第１の実施の形
態で説明したことと同様の動作を行うので説明を省略す
る。

【００４８】高調波成分抽出部６Ｃは１次、２次、３
次、４次及び５次高調波成分を抽出する。これらは
（４）式に基づいて次式（２１）のようになる。Ｉ₁＝ＢＪ₁（Ｃ）ｓｉｎφ Ｉ₂＝ＢＪ₂（Ｃ）ｃｏｓφ Ｉ₃＝ＢＪ₃（Ｃ）ｓｉｎφ Ｉ₄＝ＢＪ₄（Ｃ）ｃｏｓφ Ｉ₅＝ＢＪ₅（Ｃ）ｓｉｎφ …（２１）

【００４９】復調部７Ｄは、（２１）式のＩ₁ 、Ｉ₂ 、
Ｉ₃ 及びＩ₄ により、（１７）式に基づいてＩ₁＋Ｉ₃及
びＩ₂＋Ｉ₄を算出する。そして、（２０）式に代入す
る。同様に、（２１）式のＩ₂ 、Ｉ₃ 、Ｉ₄ 及びＩ₅に
より、（１７）式に基づいてＩ₃ ＋Ｉ₅及びＩ₂ ＋Ｉ₄
を算出する。そして、次式（２２）式に代入する。Ｉ₃（Ｉ₃＋Ｉ₅）／８＋Ｉ₂（Ｉ₂＋Ｉ₄）／６＝Ｂ²Ｊ₃（Ｃ）Ｊ₄（Ｃ）／Ｃ …（２２）

【００５０】（２０）式及び（２２）式の比を算出する
ことで、Ｂ² は消去され、残るのはＪ₂（Ｃ）／Ｊ
₄（Ｃ）となるが、これは２次高調波成分と４次高調波
成分との振幅比Ｘ₂₄である。（６）式と同様に考えれ
ば、Ｘ₂₄はＣに依存する関数となるため、変換関数又は
変換テーブルに基づき変調指数Ｃを算出することができ
る。このＣに基づいて光路差ΔＬを算出する。そして、
光路差ΔＬに基づいて静圧Ｐを算出し、出力する。

【００５１】以上のように第５の実施の形態によれば、
ベッセル関数の関係式に基づいてＩ ₁ ＋Ｉ₃ 及びＩ₂ ＋
Ｉ₄ を算出して（２０）式に基づいてφを除き、またＩ
₃ ＋Ｉ₅及びＩ₂ ＋Ｉ₄ を算出して（２２）式に基づい
てφを除き、それらの比を算出することで、Ｂを除いて
変調指数Ｃだけの関数とした上で、変換関数又は変換テ
ーブルを用いて変換指数Ｃを算出し、光路差ΔＬを算出
するようにしたので、信号劣化の原因であるφの影響を
除いた光路差ΔＬが算出されることになり、精度の高い
光路差ΔＬを出力することができる。

【００５２】実施形態６．図６は本発明の第６の実施の
形態に係る光ファイバセンサの構成図である。図６にお
いて、図１と同じ図番を付しているものは、第１の実施
の形態で説明したことと同様の動作を行うので説明を省
略する。図６において、Ｏ／Ｅ変換部４ＡはＯ／Ｅ変換
部４と同じものである。また、Ａ／Ｄ変換部５ＡはＡ／
Ｄ変換部５と同じものである。８は強度変調信号除去部
である。強度変調信号除去部８は、理想的な干渉信号が
得られるように、強度変調信号が含まれた干渉信号から
強度変調信号である送出光を除するものである。９は光
分配器となる光カプラである。

【００５３】前述したように、光源部２から送出される
レーザ光は強度変調を伴う（ここでは、強度変調信号を
含むという表現とする）。これをそのまま高調波成分抽
出部６で高調波成分を抽出すると、（５）式に表されて
いるように誤差成分が含まれる。これは、（７）式のよ
うに振幅比Ｘ₁₃の誤差として表れる。これは、たとえφ
±π／２近傍であったとしても、次式（２３）のように
なり、変調指数Ｃ、ひいては光路差ΔＬはφに依存して
しまう。そこで、第６の実施の形態では、干渉信号から
強度変調信号を除去するようにし、φの影響を抑えてか
ら高調波成分抽出部６で高調波成分を抽出するように
し、精度の高い光路差ΔＬを得るようにする。Ｘ₁₃＝Ｊ₁（Ｃ）／Ｊ₃（Ｃ）［１＋｛Ｊ'（Ｃ）／Ｊ₁（Ｃ） −Ｊ”（Ｃ）／Ｊ₃（Ｃ）｝α・−（±π／２−φ）］ …（２３）

【００５４】光源部２から送出されるレーザ光は（２）
式で与えられる。これをＯ／Ｅ変換部４Ａで変換した場
合、その信号（以下、送出信号という）は次式（２４）
で与えられる。〈｜Ｅ'｜²〉＝（｜Ｅ'₀｜²／２）（１＋αｃｏｓ２πｆ₀ｔ）² …（２４）

【００５５】一方、強度変調信号を含む干渉信号は、前
述した（３）式で与えられる。強度変調信号除去部８は
（３）式の干渉信号を（２４）式で除する。すると、次
式（２５）のような理想の干渉信号を得ることができ
る。この干渉信号に基づいて、高調波成分抽出部６にお
いて高調波成分を抽出し、復調部７で光路差ΔＬを算出
し、また、静圧Ｐを算出し、出力する。Ｉ＝Ａ＋Ｂｃｏｓ（Ｃｃｏｓ２πｆ₀ｔ＋φ） …（２５）

【００５６】以上のように第５の実施の形態によれば、
変調信号除去部８において、強度変調信号を含む干渉信
号を送出信号で除することで、干渉信号から強度変調信
号を除去するようにし、φの影響を抑えてから高調波成
分抽出部６で高調波成分を抽出するようにしたので、精
度の高い光路差ΔＬを算出することができる。

【００５７】実施形態７．図７は本発明の第７の実施の
形態に係る光ファイバセンサの構成図である。図７にお
いて、図１と同じ図番を付しているものは、第１の実施
の形態で説明したことと同様の動作を行うので説明を省
略する。図７において、Ａ／Ｄ変換部５Ｂは、電源部１
Ｂの変調信号に含まれるトリガー信号（同期信号）を受
信し、同期信号に基づいて同期し、強度変調信号除去部
８に強度変調信号を含む干渉信号を送信する。１０は擬
似信号作成部である。あらかじめ電源部１が送出する信
号を測定しておき、同様に変調した送出光擬似信号を強
度変調信号除去部８に送信する。

【００５８】第７の実施の形態は、第６の実施の形態と
同様に、あらかじめ強度変調信号を除去した干渉信号に
基づいて高調波成分を抽出し、精度の高い光路差ΔＬを
得るようにするものである。第６の実施の形態と異なる
点は、例えば、別の処理装置のような擬似信号作成部１
０により、（２４）式と同様の強度変調信号をデジタル
化した送出光擬似信号を作成しておき、強度変調信号除
去部８で除算を行い、理想の干渉信号を得る。

【００５９】以上のように、第７の実施の形態によれ
ば、擬似信号作成部１０であらかじめ送出光擬似信号を
作成しておき、変調信号除去部８において、強度変調信
号を含む干渉信号を送出光擬似信号で除することで、干
渉信号から強度変調信号を除去するようにし、φの影響
を抑えてから高調波成分抽出部６で高調波成分を抽出す
るようにしたので、精度の高い光路差ΔＬを算出するこ
とができる。

【００６０】実施形態８．図８は本発明の第８の実施の
形態に係る光ファイバセンサの構成図である。図８にお
いて、図１と同じ図番を付しているものは、第１の実施
の形態で説明したことと同様の動作を行うので説明を省
略する。図８において、電源部１Ｃは、あらかじめ強度
変調による歪み分を補正したレーザ光を光源部２から送
出させるようにした点で電源部１とは異なる。

【００６１】ＰＧＣホモダイン方式では、次式（２６）
で表される変調信号を加えることにより、光源部２から
（１）式に示すようなレーザ光が送出される。Ｖ（ｔ）＝Ｖ_offset＋Ｖ_ampｓｉｎ２πｆ₀ｔ …（２６）

【００６２】しかし、実際には、レーザが非線形性を有
する特性であるため、送出される電界ベクトルには、次
式（２７）のように、２次歪み振幅係数β及び位相係数
θで与えられる２次成分が加わることになる。Ｅ（ｔ）＝Ｅ₀ｃｏｓ［２πνｔ＋（ｆ_d／ｆ₀）｛ｓｉｎ２πｆ₀ｔ＋βｓｉｎ（４πｆ₀ｔ＋θ）＋φ₀｝］ …（２７）

【００６３】したがって、干渉信号は次式（２８）で表
される。Ｉ（ｔ）＝Ａ＋Ｂｃｏｓ｛Ｃｃｏｓ２πｆ₀ｔ＋βＣｓｉｎ（４πｆ₀ｔ＋θ）＋φ｝ …（２８）

【００６４】このときに１次高調波成分と３次高調波成
分の振幅比Ｘ₁₃は次式（２９）のようになる。ここで、
Ｊ' （Ｃ）＝Ｊ₃ （Ｃ）−Ｊ₁ （Ｃ）、Ｊ" （Ｃ）＝Ｊ
₁ （Ｃ）＋Ｊ₅ （Ｃ）である。Ｘ₁₃＝Ｊ₁（Ｃ）／Ｊ₃（Ｃ）［１＋｛Ｊ'（Ｃ）／Ｊ₁（Ｃ） −Ｊ”（Ｃ）／Ｊ₃（Ｃ）｝βＣｃｏｔφ］ …（２９）

【００６５】このような場合、（２８）式から考える
と、１次信号成分のサイドバンドが３次成分に重なって
しまうことになり、ＳＮＲが劣化する。そこで、本実施
の形態の電源部１Ｃでは、純粋な正弦波変調ではなく、
この歪み成分の逆特性となる次式（３０）式を変調信号
として光源部２に送信する。Ｖ（ｔ）＝Ｖ_offset＋Ｖ_amp｛ｓｉｎ２πｆ₀ｔ −β（ｓｉｎ４πｆ₀ｔ＋θ）｝ …（３０）

【００６６】以上のように、第８の実施の形態によれ
ば、電源部１Ｃが送信する変調信号でもあらかじめ２次
成分の補正を行っておくことにより、φの影響を抑える
ことができ、精度の高い光路差ΔＬを算出し、静圧Ｐを
出力することができる。

【００６７】実施形態９．図９は本発明の第９の実施の
形態に係る光ファイバセンサの構成図である。図９にお
いて、以前に説明した図と同じ図番を付しているもの
は、上述の実施の形態で説明したことと同様の動作を行
うので説明を省略する。図９において、１１は光路差Δ
Ｌ₀が一定の標準干渉計である。標準干渉計１１による
干渉信号に基づいて算出した変調指数をＣ₀とする。ま
た、変調部７Ｅは、変調指数Ｃ及びＣ ₀を算出する２系
統の復調処理部を有している。この復調処理部は、第１
の実施の形態で説明したものと同様であるので説明を省
略する。そして、算出した変調指数Ｃ、Ｃ₀及び既知の
値である光路差ΔＬ₀に基づいて、光路差ΔＬを出力す
る。

【００６８】準静的な物理量の測定においては、最大周
波数偏移ｆ_d の長期的な時間での変動（ドリフト）が測
定誤差となる。この最大周波数偏移ｆ_d の時間的変動を
次式（３１）のように表す。Ｃ（ｔ）＝２πｆ_d（ｔ）ｎΔＬ／ｃ …（３１）

【００６９】一方、同様に考えると、変調指数Ｃ₀と光
路差ΔＬ₀との関係は次式（３２）で表される。Ｃ₀（ｔ）＝２πｆ_d（ｔ）ｎΔＬ₀／ｃ …（３２）

【００７０】そこで、両者の比を算出する。比を算出す
ることにより、ｆ_d（ｔ）を消去することができる。Ｃ
（ｔ）、Ｃ₀ （ｔ）の値は算出され、ΔＬ₀ の値は既
知であるので、ΔＬは次式（３３）で表されることにな
る。Ｃ（ｔ）／Ｃ₀（ｔ）＝ΔＬ／ΔＬ₀ ΔＬ＝ΔＬ₀｛Ｃ（ｔ）／Ｃ₀（ｔ）｝ …（３３）

【００７１】以上のように第９の実施の形態において
は、光路差ΔＬ₀が一定である標準干渉計１１により算
出した変調指数Ｃ₀とセンサ部３を通過した干渉信号に
基づいて算出した変調指数Ｃとに基づいて光路差ΔＬを
（３３）式に基づいて算出するようにしたので、最大周
波数偏移ｆ_d の長期的な時間での変動に基づく測定誤差
を抑えることができる。

【００７２】実施形態１０．図１０は本発明の第１０の
実施の形態に係る光ファイバセンサの構成図である。図
１０において、図１と同じ図番を付しているものは、第
１の実施の形態で説明したことと同様の動作を行うので
説明を省略する。図１０において、１２は波長フィルタ
部である。波長フィルタ部１２は、肩特性を利用して送
出したレーザ光の周波数変調を強度変調に変換する。復
調部７Ｆはその変調振幅を算出処理を行う点で、復調部
７Ｅとは異なる。

【００７３】この振幅は、第９の実施の形態で説明した
最大周波数偏移ｆ_d （ｔ）に比例するものである。した
がって、干渉信号に基づいて算出した変調指数Ｃを変調
振幅で除することにより最大周波数偏移ｆ_d （ｔ）の長
期的な時間での変動による影響を除去し、精度の高い光
路差ΔＬを出力する。ここで肩とは、スペクトルのピー
クのフラットな所ではなく、ピークからずれた傾きのあ
る部分のことである。この領域を利用することにより、
波長変化を強度変化に変換することができる。

【００７４】以上のように第１０の実施の形態によれ
ば、第９の実施の形態のように標準干渉計１１を用いな
くても最大周波数偏移ｆ_d （ｔ）の長期的な時間での変
動による誤差（影響）を除去できるような光ファイバセ
ンサを得ることができる。そのため、標準干渉計１１を
設けるスペース等が少なくすむ。

【００７５】実施形態１１．上述の実施の形態では、マ
イケルソン型の光ファイバ干渉計を用いて説明したが、
これに限定されるものではなく、例えばマッハツェンダ
型干渉計等の２ビーム干渉計でもよい。また、光ファイ
バ干渉計でなく、バルク型干渉計でもよい。

【００７６】実施形態１２．上述の実施の形態では第１
次高調波成分及び第３次高調波成分に基づいて変調指数
Ｃを算出し、第１次高調波成分及び第３次高調波成分に
基づいてφを算出するようにしたが、これに限定される
ものではない。変調指数については、奇数次（偶数次）
の高調波成分同士の振幅比に基づいて算出すればよい。
また、φについては、奇数次と偶数次との高調波成分の
振幅比に基づいて算出すればよい（ただし、高次のベッ
セル関数を用いると感度、ダイナミックレンジ等は劣化
する）。

【００７７】実施形態１３．上述の実施の形態では、Ａ
／Ｄ変換部５及び高周波成分抽出部６を用いて周波数分
析を行うことで説明したが、これを従来のａｔａｎ法の
ような同期検波によるアナログ処理にしてもよい。

【００７８】実施形態１４．上述の実施の形態では、直
流信号を計測するためのセンサ単体で説明したが、多数
のセンサを時分割等で多重化した分布状計測でも行うこ
とができる。

【００７９】実施形態１５．上述の第１の実施の形態で
は、１次高調波成分と２次高調波成分を用いて振幅比を
用いてｔａｎφを算出し、φの範囲を推測するようにし
ているが、ｔａｎφでなくてもφの範囲を推測できるも
のであればよい。

【００８０】実施形態１６．第２の実施の形態におい
て、フィット関数を、例えばｓｉｎ関数であるｙ＝ａ ₁
ｓｉｎ２πｆ_p-0 ｔ＋ａ₂ としたが、本発明はこれに限
定されるものではなく、他の関数を用いてもよい。

【００８１】実施形態１７．上述の第４の実施の形態で
は、干渉出力の波形の最大値及び最小値に基づいてＢの
値を算出したが、これに限定されるものではなく、別の
方法を用いてもよい。また、ＡＧＣ（Automatic Gain C
ontrol）を用いることで、Ｂの値を一定に保持するよう
にしてもよい。

【００８２】実施形態１８．上述の第６の実施の形態か
ら第１０の実施の形態は、レーザ光の変動や非線形効果
を補償し、精度を高めるものであるので、このような光
ファイバセンサだけでなく、従来の光ファイバセンサ等
にも適用できる。

【００８３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、高調波成
分抽出部が干渉させたレーザ光にから抽出した高調波成
分に基づいて、復調部がその振幅比を算出し、干渉させ
た光の位相差及び変調指数を算出し、干渉させた光の位
相差に基づいて許容誤差範囲内であると判断した場合に
のみ光路差及び物理量を算出するようにしたので、高い
ＳＮＲにより算出することができ、測定精度を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバセ
ンサの構成図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る光ファイバセ
ンサの構成図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係る光ファイバセ
ンサの構成図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態に係る光ファイバセ
ンサの構成図である。

【図５】本発明の第５の実施の形態に係る光ファイバセ
ンサの構成図である。

【図６】本発明の第６の実施の形態に係る光ファイバセ
ンサの構成図である。

【図７】本発明の第７の実施の形態に係る光ファイバセ
ンサの構成図である。

【図８】本発明の第８の実施の形態に係る光ファイバセ
ンサの構成図である。

【図９】本発明の第９の実施の形態に係る光ファイバセ
ンサの構成図である。

【図１０】本発明の第１０の実施の形態に係る光ファイ
バセンサの構成図である。

【符号の説明】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ電源部２光源部３センサ部３１ａ、３１ｂミラー３２センシングファイバ３３リファレンスファイバ３４、３５、９光カプラ４、４ＡＯ／Ｅ変換部５、５Ａ、５ＢＡ／Ｄ変換部６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ高調波成分抽出部７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ復調部８強度変調信号除去部１０擬似信号作成部１１標準干渉計１２波長フィルタ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周波数変調したレーザ光を送出する光源
部と、測定対象の物理量に応じて、光路となる長さを変化させ
るセンシング用光ファイバを有し、前記光源部から送出
されたレーザ光を前記センシング用光ファイバに透過さ
せて反射したレーザ光を基準のレーザ光と干渉させるセ
ンサ部と、前記干渉させたレーザ光を電気信号に変換する光−電気
変換部と、前記電気信号に基づいて前記干渉させたレーザ光に含ま
れる高調波成分を抽出する高調波成分抽出部と、抽出した前記高調波成分の前記振幅比に基づいて、前記
干渉させた光の位相差及び変調指数を算出し、前記干渉
させた光の位相差に基づいて許容誤差範囲内であると判
断した場合には、さらに、前記変調指数に基づいて前記
光路差及び前記物理量を算出する復調部とを備えたこと
を特徴とする光ファイバセンサ。
【請求項２】前記高調波成分抽出部は、２以上の奇数
次の高調波成分又は２つ以上の偶数次の高調波成分を抽
出し、前記復調部は、奇数次と偶数次の高調波成分の振幅比に
基づいて前記干渉させた光の位相差を算出し、奇数次同
士又は偶数次同士の高調波成分の振幅比に基づいて前記
変調指数を算出することを特徴とする請求項１記載の光
ファイバセンサ。
【請求項３】前記光源部は、パイロット信号となる周
波数を含む２つの周波数で周波数変調したレーザ光を送
出し、前記変調部は、前記パイロット信号の１周期分の前記変
調指数を蓄積し、蓄積した変調指数の代表値を算出し
て、その代表値に基づいて前記光路差及び前記物理量を
算出することを特徴とする請求項１記載の光ファイバセ
ンサ。
【請求項４】前記代表値の算出は、パイロット信号の
周波数に基づくｓｉｎ関数の最小自乗により算出するこ
とを特徴とする請求項３記載の光ファイバセンサ。
【請求項５】請求項１に記載の高調波成分抽出部及び
復調部の代わりに、前記電気信号に基づいて、前記干渉させたレーザ光に含
まれる連続する４つの次数の高調波成分を抽出する高調
波成分抽出部と、前記連続する４つの次数の高調波成分の振幅及びベッセ
ル関数の関係式に基づいて変調指数を算出し、前記変調
指数に基づいて前記光路差及び前記物理量を算出する復
調部を備えたことを特徴とする請求項１記載の光ファイ
バセンサ。
【請求項６】請求項１に記載の高調波成分抽出部及び
復調部の代わりに、前記電気信号に基づいて、前記干渉させたレーザ光に含
まれる連続する４つの次数の高調波成分を抽出する高調
波成分抽出部と、前記連続する４つの次数の高調波成分、ベッセル関数の
関係式、ｓｉｎ²φ ＋ｃｏｓ²φ ＝１、前記干渉させた
レーザ光の波形により算出した前記レーザ光に基づく定
数に基づいて、変調指数に依存する関数を算出し、前記
関数に基づいて変調指数を算出し、前記変調指数に基づ
いて前記光路差及び前記物理量を算出する復調部を備え
たことを特徴とする請求項１記載の光ファイバセンサ。
【請求項７】請求項１に記載の高調波成分抽出部及び
復調部の代わりに、前記電気信号に基づいて、前記干渉させたレーザ光に含
まれる連続する５つの次数の高調波成分を抽出する高調
波成分抽出部と、前記連続する５つの次数の高調波成分を前４つの連続す
る次数の高調波成分と後４つの連続する次数の高調波成
分とに分け、ベッセル関数の関係式及びｓｉｎ ²φ ＋ｃ
ｏｓ²φ ＝１に基づいて、それぞれの変調指数に依存す
る関数を算出し、前記関数に基づいて変調指数を算出
し、前記変調指数に基づいて前記光路差及び前記物理量
を算出する復調部を備えたことを特徴とする請求項１記
載の光ファイバセンサ。
【請求項８】前記干渉させたレーザ光の成分を、前記
光源部が送出したレーザ光の成分で除してから前記高調
波成分抽出部に前記高調波成分を抽出させるようにする
ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバセンサ。
【請求項９】前記干渉させたレーザ光に基づいた擬似
信号を作成する擬似信号作成部をさらに備え、前記干渉させたレーザ光の成分を、前記擬似信号で除し
てから前記高調波成分抽出部に前記高調波成分を抽出さ
せるようにすることを特徴とする請求項１記載の光ファ
イバセンサ。
【請求項１０】前記光源部は、変調歪みの逆特性分だ
け歪ませた周波数変調を施したレーザ光を送出すること
を特徴とする請求項１記載の光ファイバセンサ。
【請求項１１】光路となる長さが一定の光ファイバを
有し、前記光源部から送出されたレーザ光を前記光ファ
イバに透過させて反射したレーザ光を基準のレーザ光と
干渉させる基準干渉計部をさらに有し、前記復調部は、前記センサ部が干渉させたレーザ光及び
前記基準干渉計部が干渉させたレーザ光に基づいてそれ
ぞれの変調指数を算出し、変調指数と光路差との比に基
づいて光路差を算出し、前記物理量を算出することを特
徴とする請求項１記載の光ファイバセンサ。
【請求項１２】肩特性に基づいて、光源部が送出した
レーザ光の周波数変調を強度変調に変換する波長フィル
タ部をさらに備え、前記復調部は、前記センサ部が干渉させたレーザ光及び
前記波長フィルタ部が変換した強度変調の変調振幅に基
づいてそれぞれの変調指数を算出し、変調指数と光路差
との比に基づいて光路差を算出し、前記物理量を算出す
ることを特徴とする請求項１記載の光ファイバセンサ。