JP2003515152A - センサ - Google Patents

センサ

Info

Publication number
JP2003515152A
JP2003515152A JP2001540327A JP2001540327A JP2003515152A JP 2003515152 A JP2003515152 A JP 2003515152A JP 2001540327 A JP2001540327 A JP 2001540327A JP 2001540327 A JP2001540327 A JP 2001540327A JP 2003515152 A JP2003515152 A JP 2003515152A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fiber bragg
bragg grating
signal
sensor
grating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001540327A
Other languages
English (en)
Inventor
ディー カージー、アラン
Original Assignee
ウェザーフォード／ラム インコーポレーテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ウェザーフォード／ラム インコーポレーテッド filed Critical ウェザーフォード／ラム インコーポレーテッド
Publication of JP2003515152A publication Critical patent/JP2003515152A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
    • G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
    • G01L1/246—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre using integrated gratings, e.g. Bragg gratings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/35306—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement
    • G01D5/35309—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement using multiple waves interferometer
    • G01D5/35316—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement using multiple waves interferometer using a Bragg gratings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 温度またはひずみを含むパラメータを感知するためのファイバ・ブラッグ回折格子センサシステムであって、構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子からなり、広帯域光源、結合器、読出し回折格子混合およびスペクトル分析システムと組み合わされる。前記構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子の組合せが、光信号に反応し、さらに、感知したパラメータに関する情報を含んだ構造ファイバ・ブラッグ回折格子センサ信号を供給するべく、感知したパラメータに反応する。前記広帯域光源、結合器、読出し回折格子混合およびスペクトル分析システムは、感知するパラメータを決定するために使用する、混合およびスペクトル分析された構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号に関する情報を含んだ広帯域源、結合器、読出し回折格子混合およびスペクトル分析システム信号を供給するべく、光信号を供給し、構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号に反応し、前記構造ファイバ・ブラッグ回折格子信号を基準回折格子スペクトルと混合する。構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号は、構造読出しファイバ・ブラッグ回折格子で反射され、組合せ構造センサおよび読出しファイバブラッグ回折格子信号が、スペクトル分析される。構造センサファイバブラッグ回折格子信号は、光学スペクトルセンサでを用いて分析され、ついで、スペクトル計量装置において、シミュレートされた基準グレーティングスペクトルと電子的に混合されて掛け合わされてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 ［発明の属する技術分野］ 本発明は、ひずみまたは温度のようなパラメータを感知するセンサに関する。
さらに詳しくは、類似のスペクトル特徴をもった構造的「受信機」または「読出
し」ファイバ・ブラッグ回折格子と組み合わせた構造化センサ・ファイバ・ブラ
ッグ回折格子（すなわち、マルチラインスペクトル反応）を備えるセンサシステ
ムに関する。構造化センサ回折格子のマルチライン構成要素の間隔は、構造化読
出し回折格子の構成要素の間隔とは異なるため、この２つは「ビート」を生じ、
ひずみ／温度または他のパラメータへの増幅された反応を所望の通りに生成する
ことができる。この概念は、時間多重化または何らかの形式の周波数多重化を用
いた多重化に相当する。「混合」または「ビート」も、構造センサ回折格子信号
を、シミュレートした基準回折格子信号で電子的に多重化して同じ結果を得るこ
とで達成できる。
【０００２】 ［関連技術の説明］ 図１Ａは、ファイバにひずみまたは温度変化（または適当な変換機構を介した
他のパラメータ）が加えられたときにそれに追従する、一般に単一の鋭い共鳴特
徴を呈するブラッグ回折格子のようなファイバ回折格子に基づいたセンサを示し
ている。通常、ひずみと温度を伴った波長シフトは、以下の正規化した反応式に
よって表わされる。すなわち、
【数１】
【０００３】 たとえば、１．３マイクロメートルの公称波長におけるファイバ回折格子は、
約１ナノメートル波長シフト／１０００マイクロストレイン（０．１％）の反応
、または約１００℃の温度を有する。この固有反応（intrinsic responsivity）
は石英ガラスおよび導波管パラメータの関数であるため、その量は固定している
。（ホストガラスを根本的に変更したり、ファイバをドーピングしたり、特定の
導波管形状を使用することにより、若干の変更をもたらすことが可能である）。
そのため、ひずみ（または他のパラメータ）の最小変化は、この反応要素によっ
て大部分を検出および求めることが可能である。以上において引用したばあいに
おいて、１ピコメートル（すなわち１０-12メートル）の回折格子波長シフトを
検出できれば、１ナノメートル／１０００マイクロストレインの感度が約１マイ
クロストレインの最小検出可能ひずみに相当する。この反応、または「計測要素
」は、スペクトルビート効果を利用して拡張することができる。
【０００４】 図１Ｂは、正規回折格子を用い、これに「振幅」変調をその長さ方向に沿って
ほどこすことにより生成したマルチスペクトルライン構成要素を伴う回折格子を
示す。その長さに沿った回折格子強度の変調により、装置のスペクトル反応に「
側波帯」が生じる。これらの側波帯は、ほどこされた「超構造」回折格子振幅変
調関数の周期性により決定された波長空間内におけるある間隔で離間している。
図１Ｂは、一般的に観察される反応を示している。
【０００５】 ［発明の開示］ 本発明は、広帯域光源、結合器、読出し回折格子混合およびスペクトル分析シ
ステムと組み合わせた構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子を備える、温度
またはひずみを含むパラメータを感知するための、新規および独特なファイバ・
ブラグ・センサシステムを提供する。
【０００６】 構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子は、光信号に反応し、さらに、感知
したパラメータに関する情報を含んだ構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子
信号を提供するために、感知したパラメータにも反応する。
【０００７】 広帯域源、結合器、読出し回折格子混合、スペクトル分析システムは、光信号を
供給し、構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号に反応し、構造ファイバ
・ブラッグ回折格子センサ信号を基準回折格子スペクトルと混合し、感知したパ
ラメータを決定するために使用された構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子
信号の混合したスペクトル分析に関する情報を含んだスペクトル分析システム信
号、広帯域源、結合器、および読出し回折格子混合を提供する。
【０００８】 一実施の形態では、スペクトル分析システムに組合せ構造センサと読出しファ
イバ・ブラッグ回折格子信号を提供するために、前記構造センサ・ファイバ・ブ
ラッグ回折格子信号が、これを構造読出しファイバ・ブラッグ回折格子で反射す
ることにより、前記基準回折格子スペクトルと混合される。
【０００９】 実際には、本発明は、ひずみのような特定のパラメータに対する波長反応また
はシフトが、各々がマルチスペクトルライン構成要素を備える「センサ」回折格
子と「読出し」回折格子の組合せを使用して正規に得られる以上に増幅される、
回折格子に基づいたセンサを提供する。これら構成要素のあいだの間隔は、セン
サ回折格子と読出し回折格子について異なり、そのため、拡大した全体反応を生
じさせる２つの要素間のビートが発生する。
【００１０】 これらの構造回折格子の２つを組合せて使用したばあい、２つの回折格子間に
ビート効果が観察され、その結果、システムの有効な計測要素が拡張され、最小
検出可能ひずみが向上する。
【００１１】 他の実施の形態では、構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号が光スペ
クトル分析装置で分析され、つぎに、スペクトル計量装置内で、これにシミュレ
ートした基準回折格子スペクトル信号を掛ける（計量する）ことにより、読出し
基準回折格子スペクトルと電子的に混合される。このばあい、「混合」または「
ビート」処理は、第１実施の形態と同じ結果を得る目的で電子的に実施される。
【００１２】 本発明の前述した、またはその他の目的、特徴、利点は、添付の図面に図示す
るように、以下の例示的な実施の形態の詳細な説明によってより明白になるであ
ろう。
【００１３】 ［発明の実施の形態］ 図２：基本的な本発明。 図２は、参照符号１０を付した、温度またはひずみを含むパラメータを感知す
るために、新規の、および独特なファイバ・ブラッグ・回折格子センサシステム
を示し、このシステムは、構造化センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子１４と組
み合わせた、広帯域光源、結合器、読出し回折格子混合およびスペクトル分析シ
ステム１２を備えている。
【００１４】 構造化センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子１４は、感知されるパラメータに
関する情報を含んだ構造化センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号を供給する
ために、広帯域光信号に反応し、さらに、感知するパラメータに反応する。
【００１５】 広帯域光源、結合器、読出し回折格子混合およびスペクトル分析システム１２
は、広帯域な光信号を構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子１４に送信する
。さらに広帯域光源、結合器、読出し回折格子混合およびスペクトル分析システ
ム１２は、構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号にも反応し、構造ファ
イバ・ブラッグ回折格子センサ信号を基準回折格子スペクトルと混合する。そし
て、感知されるパラメータを決定するために使用する構造センサ・ファイバ・ブ
ラッグ回折格子信号のファイバ・ブラッグ回折格子信号に関する情報を含んだ広
帯域光源、結合器、読出し回折格子混合、およびスペクトル分析システム信号を
供給する。
【００１６】 図２〜５に関連して説明する一実施の形態では、構造化センサおよび読出しフ
ァイバ・ブラッグ回折格子信号を組合わせてスペクトル分析システムに供給する
ために、構造化センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号を構造化読み出しファ
イバ・ブラッグ回折格子で反射することによって混合する。
【００１７】 図６に関連して説明するさらに他の実施の形態では、構造センサ・ファイバ・
ブラッグ回折格子信号を光スペクトル分析器で分析し、さらにスペクトル計量装
置内で、シミュレートした基準回折格子スペクトルをこれに掛けることにより基
準回折格子スペクトルと電子的に混合する。
【００１８】 図３：反射による混合 図３は、図２のセンサシステム１０と一致する、参照符号１００で示すセンサ
システムの動作原理を示している。センサシステム１００は広帯域源１０２、第
１結合器１０４、構造センサ回折格子１０６、第２結合器１０８、構造読出しフ
ァイバ・ブラッグ回折格子１１０、およびスペクトル分析システム１１２を備え
る。
【００１９】 広帯域源１０２は、構造回折格子センサ１０６を照射する。構造回折格子セン
サ１０６から反射された光は多数のスペクトル構成要素を有し、これらのスペク
トル構成要素はすべて、前述したスケールファクタで反応する固有の回折格子に
おいてシフトする。構造センサ回折格子１０６のマルチスペクトル構成要素は、
構造読出し回折格子１１０から反射され、つぎに、走査フィルタまたはその他の
分析システム（たとえば他形式のスペクトロメータ）を備えたスペクトル分析シ
ステム１１２へ送られる。スペクトル分析システム１１２は、従来より公知であ
り、本発明の範囲は、いずれの特定の実例にも限定されるものではない。構造セ
ンサ回折格子１０６および読出し回折格子１１０のマルチスペクトル構成要素間
の間隔は、若干異なるため、出力ではすべてのスペクトルラインが整列すること
はない。しかし、いくつかのスペクトル構成要素が整列し、スペクトル分析シス
テム１１２に設けられた走査フィルタ波長検出システムにより、この波長におい
て有効な共鳴が観測される。
【００２０】 図４、図５：センサ、読出しおよびビートスペクトル特性 図４は、スキームの動作原理を示している。構造センサ回折格子１０６および
読出しファイバ・ブラッグ回折格子１１０からの信号が、波長λｏにおいてスペ
クトル的に重なる構成要素を有する。構造センサ回折格子１０６および読出し回
折格子１１０からの信号は、２つの回折格子の構成要素間の相対間隔によって求
められた波長において再び重なり合う。Δλｓが構造センサ回折格子１０６のス
ペクトル構成要素間の間隔であるばあい、Δλｒは構造読出し回折格子１１０の
あいだの構成要素であり、回折格子共鳴が、ΔλｓとΔλｒの最小公倍数により
決定された波長の後に再び整列する。たとえば、Δλｓ＝１．１ナノメートル、
Δλｒ＝１．０ナノメートルのばあい、回折格子共鳴は各１０ナノメートル毎に
再度整列する。したがって、検出システム１１２がこれらの波長の各々において
共鳴を「観測」する。（一例として）構造センサ・回折格子１０６のスペクトル
が付加されたひずみでシフトすると、共鳴整列の位置が実際の回折格子シフト自
体に比べて誇張されてシフトする。これを理解するために、前述した状況すなわ
ち、Δλｓ＝１．１ナノメートル、Δλｒ＝１．０での２つの回折格子を考慮す
ると、整列した対の上にあたる、つぎの共鳴の対のあいだのオフセットは０．１
ナノメートルになる。そのため、センサ・回折格子において０．１ナノメートル
シフトした結果、検出システムで見たところの有効な共鳴位置におけるシフトと
して１．０ナノメートルが得られる。センサ・回折格子における０．２ナノメー
トルのシフトにより、２．０ナノメートルのシフトが生じる。有効な波長シフト
は、次式により実際のシフトと関連させることができる。
【数２】
【００２１】 このスキームの動作は、多くの精密測定システムで使用されるバーニヤ効果と
類似している。共鳴は、ある特定の離散的な波長のみにおいて真に「整列」され
るが、整列の度合いは、波長検出システムが確認した応答からの重心補間によっ
て評価することができる。
【００２２】 図５は、センサ回折格子ひずみが変化した際の、検出システムと結合した有効
な波長スペクトルの進行を示す。図示されているように、システム反応は、１ナ
ノメートルの構造センサ構成要素間隔と、１．１ナノメートルの構造読出し回折
格子間隔を備えたセンサ・回折格子用にモデリングされている。ビートスペクト
ルシフト利得要素ξは１０である。その結果、０．１ナノメートルのセンサスペ
クトルシフトでは、ビートスペクトルは１．０ナノメートルシフトする。反応の
向上におけるこの１０の利得要素は、より高い解像センサシステムを達成する上
での有用な方法となり得る。この概念は、１０より大きな利得に当てはめること
ができ、たとえば、２０または多分５０の利得が原則として達成可能である。シ
ステムは、センサおよび読出し回折格子共鳴が完全に整列した際に、強力なスペ
クトルピークを呈するが、そのあいだにおいてピークが依然として観察され、整
列の度合いは重心補間方法により決定することができる。
【００２３】 超構造回折格子の代替として、ファイバ内の同じ空間位置に、または直列形式
で相互に極めて隣接して書き込まれた短い個々の要素を使用して回折格子装置を
製造することができる。
【００２４】 図６：電子的混合 図２〜５に関連して示し、説明した実施の形態において、戻りのマルチライン
回折格子信号が、周波数が若干異なる第２基準マルチライン回折格子と「混合」
または「ビート」され、「バーニア」効果を与える。これは、センサ信号を基準
特性を備えた基準回折格子で実際に反射することにより行われる。
【００２５】 図６は、本発明の代わりの実施の形態を示す。図３のマルチラインセンサＦＢ
Ｇ１０６と基準スペクトル読出し回折格子１１０とのあいだでスペクトルビーテ
ィングを監視する代わりに、「読出し」回折格子の使用の代替として、マルチラ
インセンサ回折格子のスペクトル反応を監視し、また、たとえば、基準ファイバ
・ブラッグ回折格子で電子計量したスペクトルデータポイントのような基準回折
格子スペクトルを受信信号に電子的に付加することができる。
【００２６】 たとえば、図６は、参照符号２００を付したファイバ・ブラッグ回折格子セン
サシステムを示しており、このシステムは、スペクトルビートに基づくバーニア
効果の使用による向上したひずみ−波長反応を有し、広帯域源２０２、光結合器
２０４、構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子２０６、光スペクトル分析器
２０８およびスペクトル計量装置２１０を備えている。広帯域源２０２は、広帯
域光信号を供給する。光結合器２０４は、結合した広帯域光信号を供給するため
に、広帯域光信号に反応する。構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子２０６
は、結合した広帯域光信号に反応し、さらに、感知されたパラメータに関する情
報を含んだ構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号を供給するために、感
知されたパラメータに反応する。光結合器２０４はさらに、結合した構造センサ
・ファイバ・ブラッグ回折格子信号を供給するために、構造センサ・ファイバ・
ブラッグ回折格子信号に反応する。光スペクトル分析装置２０８は、スペクトル
分析された結合した構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号に関する情報
を含んだ光スペクトル分析装置信号を供給するべく、結合した構造センサ・ファ
イバ・ブラッグ回折格子信号に反応する。光スペクトル分析装置２０８は従来よ
り公知のものである。スペクトル計量装置２１０は、感知するパラメータを決定
するために使用される基準回折格子スペクトル信号を付加したのちに、混合およ
びスペクトル分析された、結合した構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信
号に関する情報を含んだスペクトル計量装置信号を供給するために、光スペクト
ル分析装置信号に反応し、光スペクトル分析装置信号をシミュレートした基準回
折格子スペクトル信号と電子的に混合する。スペクトル計量装置２１０は、典型
的なマイクロプロセッサに基づいた構成を使用したソフトウェアを用いて実現す
ることができ、この構成はマイクロプロセッサ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、入力／出力装置、これら装置を結合するた
めのアドレスおよびデータバスを備えている。
【００２７】 図６の実施の形態において、「混合」または「ビート」処理は電子的に実施さ
れる。実際において、図２〜５に関連して図示および説明したものと同じ結果を
得るために、完全なセンサスペクトルの検出したときに、これに、シミュレート
した「基準」回折格子スペクトルを電子的に掛ける（計量する）。このシミュレ
ートした回折格子の「周波数」は、ハードウェア構成要素／装置のみを使用した
ばあいと比較してより優れた柔軟性が得られるソフトウェアによって設定する。
【００２８】 この実施の形態の利点には、バーニア乗法要素を所望の通りに選択することが
できることが含まれる。これはすなわち、「ズーム」機能を提供する役割をする
ということである。正確に維持した基準装置は不要である。複数のセンサは、異
なる波長「帯域」を占めるかどうかについて質問を受けることが可能である。
【００２９】 ［発明の範囲］ 本発明の例示的な実施の形態に関連して本発明を説明してきたが、本発明の精
神と範囲を逸脱しない限り、前述の、およびそれ以外の様々な追加、省略を行な
うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 図１Ａは、均一な回折格子、入力スペクトル、単一成分出力スペクトルを含む
、均一な回折スペクトル応答の説明図である。
【図１Ｂ】 図１Ｂは、構造回折格子、入力スペクトル、複数構成要素出力スペクトルを含
む、構造回折格子スペクトル反応の線図である。
【図２】 本発明の主要部であるファイバ・ブラッグ回折格子センサシステムのブロック
線図である。
【図３】 図２に示したファイバ・ブラッグ回折格子センサシステムの一実施の形態の概
略的な線図である。
【図４Ａ】 センサ回折格子スペクトル特性を示す。
【図４Ｂ】 読出し回折格子スペクトル特性を示す。
【図４Ｃ】 ビート回折格子スペクトル特性を示す。
【図５Ａ】 センサ／読出し回折格子ビートスペクトル特性を示す。
【図５Ｂ】 センサ／読出し回折格子ビートスペクトル特性を示す。
【図５Ｃ】 センサ／読出し回折格子ビートスペクトル特性を示す。
【図５Ｄ】 センサ／読出し回折格子ビートスペクトル特性を示す。
【図５Ｅ】 センサ／読出し回折格子ビートスペクトル特性を示す。
【図５Ｆ】 センサ／読出し回折格子ビートスペクトル特性を示す。
【図５Ｇ】 センサ／読出し回折格子ビートスペクトル特性を示す。
【図５Ｈ】 センサ／読出し回折格子ビートスペクトル特性を示す。
【図５Ｉ】 センサ／読出し回折格子ビートスペクトル特性を示す。
【図５Ｊ】 センサ／読出し回折格子ビートスペクトル特性を示す。
【図５Ｋ】 センサ／読出し回折格子ビートスペクトル特性を示す。
【図６】 図２に示したファイバ・ブラッグ回折格子センサシステムの他の実施の形態を
示す概略的な線図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｓ Ｌ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2F056 VF02 VF11 2F065 AA65 FF48 FF61 GG21 LL02 LL21 LL42 LL67 QQ00 QQ23 QQ32 QQ44 2F103 BA37 CA04 CA06 EC09 EC10 2G059 AA05 CC20 EE02 EE12 GG10 JJ05 JJ17 JJ22 KK01 MM05 MM10 2H050 AC82 AC84 【要約の続き】 格子で反射され、組合せ構造センサおよび読出しファイ バブラッグ回折格子信号が、スペクトル分析される。構 造センサファイバブラッグ回折格子信号は、光学スペク トルセンサでを用いて分析され、ついで、スペクトル計 量装置において、シミュレートされた基準グレーティン グスペクトルと電子的に混合されて掛け合わされてもよ い。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 温度またはひずみを含むパラメータを感知するためのファイ
    バ・ブラッグ回折格子センサシステムであって、 構造化センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子と、光信号を供給するための広帯域
    源、結合器、読出し回折格子混合およびスペクトル分析システムとを有し、 前記回折格子が光信号に反応し、さらに、感知したパラメータに関する情報を含
    んだ構造ファイバ・ブラッグ回折格子センサ信号を供給するべく、感知したパラ
    メータに反応し、 感知するパラメータを決定するために使用する構造センサ・ファイバ・ブラッグ
    回折格子信号の混合スペクトル分析に関する情報を含んだ広帯域源、結合器、読
    出し回折格子混合およびスペクトル分析システム信号を供給するべく、前記構造
    センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号に反応し、前記構造ファイバ・ブラッ
    グ回折格子信号を基準回折格子スペクトルと混合する、ファイバ・ブラッグ回折
    格子センサシステム。
  2. 【請求項２】 構造センサと読出しファイバ・ブラッグ回折格子信号を組合
    わせてスペクトル分析システムに提供するために、前記構造センサ・ファイバ・
    ブラッグ回折格子信号が、構造読出しファイバ・ブラッグ回折格子で反射するこ
    とにより前記基準回折格子スペクトルと混合される請求項１記載のファイバ・ブ
    ラッグ回折格子センサシステム。
  3. 【請求項３】 前記構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号が、光ス
    ペクトル分析装置で分析され、ついで、スペクトル計量装置において、当該信号
    に、シミュレートした基準グレーティングスペクトル信号を掛けることで前記基
    準回折格子スペクトルと電子的に混合される請求項１記載のファイバ・ブラッグ
    回折格子センサシステム。
  4. 【請求項４】 前記広帯域光源、結合器、読出し混合およびスペクトル分析
    システムが、広帯域光源、第１光連結器、第２光連結器、構造読出しファイバ・
    ブラッグ回折格子およびスペクトル分析システムを有し、 前記第１光結合器が、前記広帯域光源から構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折
    格子へ光信号を供給し、 前記第１結合器および前記第２結合器が、前記構造読出しファイバ・ブラッグ回
    折格子に構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号を供給し、 前記第２光結合器が、スペクトル分析システムに組合せ構造センサと読出しファ
    イバ・ブラッグ回折格子信号を提供する請求項１記載のファイバ・ブラッグ回折
    格子センサシステム。
  5. 【請求項５】 前記広帯域光源、結合器、読出し混合およびスペクトル分析
    システムが、広帯域光源、第１光結合器、光スペクトル分析装置およびスペクト
    ル計量装置を有し、 前記第１光結合器が、前記広帯域光源から、前記構造センサ・ファイバ・ブラッ
    グ回折格子へ前記光信号を供給し、 前記第１結合器が、前記光スペクトル分析装置に前記構造センサ・ファイバ・ブ
    ラッグ回折格子信号を供給し、 前記光スペクトル分析装置が、前記スペクトル計量装置に光スペクトル分析装置
    信号を供給する請求項１記載のファイバ・ブラッグ回折格子センサシステム。
  6. 【請求項６】 スペクトルビートに基づくバーニア効果の使用により、向上
    したひずみ−波長反応を備えるファイバ・ブラッグ回折格子センサシステムであ
    って、 広帯域光信号を供給する広帯域源を有し、 結合した広帯域光信号を供給するために前記広帯域光信号に反応し、さらに、第
    １結合構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号を供給するために、感知し
    たパラメータに関する情報を含んだ構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信
    号に反応する第１光結合器を有し、 前記構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号を供給するために、前記結合
    した広帯域光信号に反応する構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子を有し、
    結合した構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号を供給するために、前記
    構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号に反応するとともに、結合した構
    造読出しファイバ・ブラッグ回折格子信号を供給するために、感知したパラメー
    タへの増幅した反応に関する情報を含んだ構造読出しファイバ・ブラッグ回折格
    子信号に反応する、ある波長間隔をもった第２光結合器を有し 前記構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子の前記波長間隔とは異なる波長間
    隔を備え、前記構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号と基準回折格子ス
    ペクトルとの混合に関する情報を含んだ前記構造読出しファイバ・ブラッグ回折
    格子信号を供給するために、前記結合した構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折
    格子信号に反応する構造読出しファイバ・ブラッグ回折格子を有し、 前記感知したパラメータに関する情報を含んだスペクトル分析システムを供給す
    るために、前記結合した構造読出しファイバ・ブラッグ回折格子信号に反応する
    スペクトル分析システムをさらに有する、ファイバ・ブラッグ回折格子センサシ
    ステム。
  7. 【請求項７】 スペクトルビートに基づくバーニア効果の使用により、向上
    したひずみ−波長反応を備えるファイバ・ブラッグ回折格子センサシステムであ
    って、 広帯域光信号を供給するための広帯域源を有し、 結合した広帯域光信号を供給するために前記広帯域光信号に反応し、さらに、結
    合した構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号を供給するために、感知し
    たパラメータに関する情報を含んだ構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信
    号に反応する光結合器を有し、 前記結合した広帯域光信号に反応し、さらに前記感知したパラメータに関する情
    報を含んだ前記構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号を供給するために
    、感知したパラメータに反応する構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子を有
    し、 スペクトル分析された、結合した構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子信号
    に関する情報を含んだ光スペクトル分析装置信号を供給するために、前記結合し
    た構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折信号に反応する光スペクトル分析装置を
    有し、 前記スペクトル分析された、結合した構造センサ・ファイバ・ブラッグ回折格子
    信号と、感知したパラメータの決定に使用する基準回折格子スペクトルとの混合
    に関する情報を含んだスペクトル計量装置信号を供給するために、前記スペクト
    ル分析装置信号に反応するスペクトル計量装置をさらに有する、ファイバ・ブラ
    ッグ回折格子システム。
JP2001540327A 1999-11-29 2000-11-28 センサ Pending JP2003515152A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/449,596 US6448551B1 (en) 1999-11-29 1999-11-29 Fiber Bragg grating sensor system having enhanced strain-to-wavelength responsivity by using a spectral beating based vernier effect
US09/449,596 1999-11-29
PCT/US2000/042273 WO2001038827A2 (en) 1999-11-29 2000-11-28 Fiber bragg grating sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003515152A true JP2003515152A (ja) 2003-04-22

Family

ID=23784758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001540327A Pending JP2003515152A (ja) 1999-11-29 2000-11-28 センサ

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6448551B1 (ja)
EP (1) EP1234161B1 (ja)
JP (1) JP2003515152A (ja)
AU (1) AU4305301A (ja)
CA (1) CA2392982C (ja)
DE (1) DE60036129D1 (ja)
NO (1) NO336485B1 (ja)
WO (1) WO2001038827A2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008506940A (ja) * 2004-07-15 2008-03-06 ユニバーシティ、オブ、サウサンプトン 多重波長光センサー
JP2008506941A (ja) * 2004-07-15 2008-03-06 ユニバーシティ、オブ、サウサンプトン 光センサー

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7119325B2 (en) * 2003-01-27 2006-10-10 Bookham Technology Plc System and method for monitoring environmental effects using optical sensors
DE10307524B4 (de) * 2003-02-21 2007-12-13 Litef Gmbh Hochstabile Breitband-Lichtquelle und dafür geeignetes Stabilisierungsverfahren
DE102008061553B4 (de) * 2008-12-11 2018-03-01 Prüftechnik Dieter Busch AG Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Messung der radialen Deformation eines Wälzlagerrings
DE102011017622B3 (de) * 2011-04-27 2012-10-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zur Messung von Zustandsgrößen mit einem faseroptischen Sensor und deren Verwendung
CN103033489A (zh) * 2012-12-14 2013-04-10 中国计量学院 一种基于倾斜光纤光栅束腰放大熔接技术的pH值传感器
CN103913125B (zh) * 2012-12-28 2017-05-17 同方威视技术股份有限公司 防护网监测系统
CN104155173B (zh) * 2013-12-26 2017-09-26 中国石油天然气集团公司 一种岩石样品物理模量光学测量装置及方法
CN104567998A (zh) * 2014-12-12 2015-04-29 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种基于光纤光栅传感原理的温度自补偿智能螺栓
CN104567709B (zh) * 2015-01-14 2017-05-10 广州大学 一种王字形的光纤光栅传感器贴片
JP6226897B2 (ja) * 2015-02-20 2017-11-08 アンリツ株式会社 Ｏｆｄｒ装置および方法
CN105388128A (zh) * 2015-11-07 2016-03-09 包立峰 一种基于PM-PCF的Michelson干涉型光纤氢气传感器
CN105806380B (zh) * 2016-04-06 2018-10-02 东华大学 一种基于长周期光纤光栅反射型传感器的复用解调设备
CN112161723B (zh) * 2020-09-04 2022-07-26 苏州易奥秘光电科技有限公司 一种基于光学谐振腔游标效应的温度传感器及其控制方法
CN112595255A (zh) * 2020-12-30 2021-04-02 大连理工大学人工智能大连研究院 一种高耐久性光纤光栅应变传感器及其封装方法
CN112924082B (zh) * 2021-01-25 2021-09-28 广东海洋大学 一种基于悬浮芯光纤和边孔光纤的高灵敏度气压传感器
CN114858052B (zh) * 2022-04-26 2023-06-06 厦门大学 基于虚拟参考腔和游标效应的高灵敏大范围干涉测量方法
CN116972890B (zh) * 2023-09-22 2024-01-09 之江实验室 光纤传感器及其调制方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5513913A (en) * 1993-01-29 1996-05-07 United Technologies Corporation Active multipoint fiber laser sensor
US5410404A (en) 1993-11-30 1995-04-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fiber grating-based detection system for wavelength encoded fiber sensors
US5706079A (en) 1995-09-29 1998-01-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Ultra-high sensitivity transducer with chirped bragg grating relector
US5945666A (en) * 1996-05-20 1999-08-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Hybrid fiber bragg grating/long period fiber grating sensor for strain/temperature discrimination
GB2323441B (en) 1997-03-22 2001-02-14 British Aerospace Apparatus for sensing temperature and/or strain in an object
US6067391A (en) * 1998-09-02 2000-05-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Multiply periodic refractive index modulated optical filters
US6278811B1 (en) * 1998-12-04 2001-08-21 Arthur D. Hay Fiber optic bragg grating pressure sensor
NO321724B1 (no) 1999-06-15 2006-06-26 Optoplan As Framgangsmate og anordning for malinger av de ortogonalt polariserte Bragg-bolgelengdene fra fiber-Bragg-gitter

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008506940A (ja) * 2004-07-15 2008-03-06 ユニバーシティ、オブ、サウサンプトン 多重波長光センサー
JP2008506941A (ja) * 2004-07-15 2008-03-06 ユニバーシティ、オブ、サウサンプトン 光センサー
JP4699459B2 (ja) * 2004-07-15 2011-06-08 ユニバーシティ、オブ、サウサンプトン 多重波長光センサー

Also Published As

Publication number Publication date
AU4305301A (en) 2001-06-04
US6448551B1 (en) 2002-09-10
NO336485B1 (no) 2015-09-07
NO20022529L (no) 2002-07-24
NO20022529D0 (no) 2002-05-28
WO2001038827A2 (en) 2001-05-31
CA2392982A1 (en) 2001-05-31
DE60036129D1 (de) 2007-10-04
CA2392982C (en) 2006-04-11
EP1234161A2 (en) 2002-08-28
WO2001038827A3 (en) 2002-02-14
WO2001038827A9 (en) 2002-08-15
EP1234161B1 (en) 2007-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003515152A (ja) センサ
US5945666A (en) Hybrid fiber bragg grating/long period fiber grating sensor for strain/temperature discrimination
CN110440838B (zh) 一种基于多芯光纤的多参量光纤传感仪器和传感方法
EP0300529B1 (en) Temperature measurement
EP1851504B1 (de) Phasenrauschkompensation für interferometrische absolutdistanzmesser
Jones Review of fibre sensor techniques for temperature-strain discrimination
US8909040B1 (en) Method and apparatus of multiplexing and acquiring data from multiple optical fibers using a single data channel of an optical frequency-domain reflectometry (OFDR) system
CN210089716U (zh) 一种基于多芯光纤传感的多参量同步传感采集仪
JP2002533711A (ja) ストレーンの絶対測定用の変調されたファイバブラググレーティングストレーンゲージアセンブリ
WO2008020170A2 (en) Measuring brillouin backscatter from an optical fibre using digitisation
Huang et al. Demodulation of fiber Bragg grating sensor using cross-correlation algorithm
US20040201850A1 (en) Dispersed fourier transform spectrometer
CN101517375A (zh) 利用通道化来测量来自光纤的布里渊反向散射
US20160109223A1 (en) Distributed brillouin sensing using correlation
CN109916533A (zh) 一种pdh解调的保偏光栅fp腔温度应变同时测量装置
JP2005505774A (ja) 黒体放射体の温度を見積もるための方法および装置
EP1405043A1 (en) Differential measurement system based on the use of pairs of bragg gratings
US20040208413A1 (en) Cryogenic optical fibre temperature sensor
CN110440837B (zh) 一种多参量光纤同步传感采集仪和传感采集方法
JPH03504047A (ja) 物理量の検出測定方法および装置
US20230288232A1 (en) Optical fiber sensor and brillouin frequency shift measurement method
Herregodts et al. Laser spectroscopy of the ν 1+ 3ν 3 absorption band in C 2 12 H 2. II. Self-collisional lineshift measurements
US20060109452A1 (en) Device and method for chromatic dispersion measurement
Zhao et al. Nonlinear correction in the frequency scanning interferometry system by a fiber resonator
JP2004108890A (ja) 光ファイバを用いた歪み計測装置