JP2006214844A - 光ファイバを用いた可動体変位検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 可動体変位の検知信号がノイズに埋もれずに明確に表れる検知装置を提供する。
【解決手段】 光ファイバ線路１の複数箇所でそれぞれカプラ４を介して分岐させた分岐ファイバ５ａに、例えば例えばマンホールの蓋３の開閉により曲げ変形を受けるセンサ部５ｃを持つ光ファイバセンサ６を接続する。曲げ変形を受けるセンサ部５ｃの前方端に、反射部としてのＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）７を設ける。光ファイバ線路１にパルス光を入射した時に、前記ＦＢＧ７で反射した戻り光のレベルが、センサ部５ｃでの光損失による光量減少によって変動することをＯＴＤＲ９で検出して、各蓋３の変位を検知する。ＦＢＧの反射によって発生する反射ピークのレベルは、ノイズレベルと比べて顕著に高いため、ノイズに埋もれることなく、確実に検知できる。パルス幅が狭くすることができ、光ファイバセンサが近接して配置されている場合でも、反射が重なることなく各光ファイバセンサを区別して検知することができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ハンドホールやマンホールの蓋の開閉の監視等のように、種々の設備や構造物や建築物等の蓋あるいは扉等の可動体の変位の監視を行うための、光ファイバを用いた可動体変位検知装置に関する。

従来より、ハンドホールやマンホールの蓋の開閉の監視を行う蓋開閉検知装置として、光ファイバセンサを用いる方式が知られている。この種の蓋開閉検知装置として、例えば、光ファイバにパルス光を入射した時に、反射やレーリー後方散乱による戻り光が反射点又は散乱点までの距離に比例した時間後に入射端に戻ってくることを利用して、光ファイバ線路の損失分布測定を行う光パルス試験装置、いわゆるＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometry）を利用した光損失分布検出方式がある（特許文献１、特許文献２参照）。この光損失分布検出方式は、ハンドホール等の蓋を開閉した時に光ファイバに曲げ変形が生じるようにし、その光ファイバの曲げ変形による損失をＯＴＤＲで検出して、蓋が開閉されたことを検知する方式である。

上記特許文献１の蓋開閉検知装置は、光ファイバ線路における複数のハンドホールに光ファイバセンサを設置して各蓋の開閉を検知するものであるが、その光ファイバセンサは１本の光ファイバ上に多段に光ファイバセンサを設けた構成である。そして、それぞれの蓋を識別して検知できるように、複数の光ファイバセンサの動作損失値を異なった値に設定し、光ファイバセンサの動作損失の合計値から、動作した光ファイバセンサを識別するという工夫を施したものである。

また、蓋が開いた時に撓む金属板を設け、この金属板に、光ファイバのコアに周期的な屈折率変化を持たせたＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）を光ファイバ型歪みゲージとして貼り付けた構成の蓋開閉検知装置もある（特許文献３参照）。この方式は、ＦＢＧに光を入射した時に、屈折率変化の周期（幅）に対応する特定の波長の光を強く反射するという性質を利用するもので、蓋の開閉により金属板が撓むと、これに貼付けたＦＢＧに伸び歪みが生じ、その伸び歪みでＦＢＧの屈折率変化の周期（幅）が変化することで、反射光の波長が変化するので、その反射光の波長を例えば、光の波長分布に対応するレベルを測定できるスペクトルアナライザで検出することで、ＦＢＧの伸び歪みすなわち金属板の撓みすなわち蓋の開閉を検知することができる。
特開２００３−２３２７０２ 特開２０００−３２９８６１ 特開２００３−３２２８０５

上記特許文献１のものは、各光ファイバセンサを１本の光ファイバ上に多段に設けているため、ある光ファイバセンサにおいて蓋の開閉による曲げ変形に異常が発生して、光ファイバが断線してしまった場合、その光ファイバセンサ以降の光ファイバセンサが機能しなくなるという問題がある。

また、センサ部の損失変動から開閉等の変位量を判断するためには、比較的大きい損失量が発生しなければならないが、複数の光ファイバセンサで同時に損失が発生するような状況になった場合、損失の影響によりＯＴＤＲで測定できる距離も短くなってしまい、遠方にある光ファイバセンサが機能しなくなるという問題がある。

また、前記の通り、損失の影響によりＯＴＤＲで測定できる距離が短くなってしまうことから、与える損失をあまり大きくすることができずある程度制限されるが、その制限のもとでは、複数の光ファイバセンサが同時に損失を与えても問題ないような線路設計が必要となり、煩雑である。

また、ＯＴＤＲを利用する方法では、測定距離が長くなってくると、測定精度を維持するために、パルス光のパルス幅を広げて測定を実施しなければならない。しかし、パルス幅を広げると距離分解能が低下してしまい、光ファイバセンサが近接している場合（ハンドホールが近接して設置されている場合）には、波形が重なり合い、どちらの光ファイバセンサか区別がつかなくなってしまうという問題がある。
一方、パルス幅を狭い状態のまま長距離位置の光ファイバセンサを測定した場合には、センサ部に損失が発生しても、その損失変動がノイズに埋もれてセンサ部での損失か否かを判定できなくなってしまう場合がある。

また、複数本の光ファイバを布設して、各1本の光ファイバにそれぞれ１つの光ファイバセンサを設けることも考えられるが、その場合、ＯＴＤＲによる測定では、測定時間が１測定あたり３０秒〜１分程度必要となるため、すべての光ファイバセンサの測定を行うのに長時間を要する。

また、ＦＢＧを用いる従来の蓋開閉検知装置（特許文献３）は、ＦＢＧ部に直接、伸び歪みを与える構成であるが、ＦＢＧ部に歪みを与える機構及びＦＢＧの固定に手間がかかる。

本発明は上記従来の各欠点を解消することを目的とする。

上記課題を解決する請求項１の発明は、変位を監視すべき監視対象の可動体が距離をおいて複数ある場合に、各可動体のある箇所を通るように布設された光ファイバ線路にパルス光を入射した時に反射や散乱により入射端に戻ってくる戻り光のレベルを測定して各可動体の変位を検知する光ファイバを用いた可動体変位検知装置において、
前記可動体の変位により曲げ変形を受ける検知用光ファイバを、光ファイバ線路の途中の前記可動体のある各箇所でそれぞれカプラを介して光ファイバ線路に接続し、前記検知用光ファイバにおける曲げ変形を受けるセンサ部の前方端に、反射部としてのＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）を設け、前記光ファイバ線路にパルス光を入射した時に前記ＦＢＧで反射した戻り光のレベルが、前記センサ部での光損失による光量減少によって変動することを検出して、各可動体の変位を検知するようにしたことを特徴とする。

請求項２は、請求項１において、光ファイバ線路の途中の各箇所に設けられるカプラとして、分岐比の異なるカプラを用い、前記検知用光ファイバをカプラにおける分岐比の小さい側に接続したことを特徴とする。

請求項３は、請求項１又は２において、監視対象の可動体が、光ファイバ線路の途中に設置されたマンホールやハンドホール等の開閉可能な蓋又は扉であることを特徴とする。

請求項４は、請求項１〜３において、入射端への戻り光のレベルを測定する測定装置は、戻り光が反射点又は散乱点までの距離に比例した時間後に入射端に戻ってくることを利用して、光ファイバ線路の損失分布測定を行う光パルス試験装置であることを特徴とする。

請求項５は、請求項１〜３において、入射端への戻り光を測定する測定装置は、戻り光の波長分布に対応するレベルを測定できる測定装置であるとともに、前記各ＦＢＧの固有の反射波長を互いに異ならせたことを特徴とする。

本発明によれば、ＦＢＧで反射した戻り光のレベルの変動を捉えて、光ファイバセンサのＯＮ−ＯＦＦを検知するものであり、そしてＦＢＧの反射によって発生する反射ピークのレベルは、ノイズレベルよりも顕著に高いレベルとなるので、その高いレベルの反射ピークのセンサ部での光損失による変動も、ノイズに埋もれることなく、やはりピークの状態で明確に表れる。したがって、単に曲げ変形に伴う光損失の変動を捉える従来の光ファイバセンサと比べて、確実な検知が可能となる。
前記の通り、ＦＢＧの反射によって発生する反射ピークのレベルが顕著に高く、パルス幅を狭くしてもノイズに埋もれて判定できなくなることがないので、パルス幅の狭いパルス光を利用することができ、このため、光ファイバセンサが近接して配置されている場合でも、反射が重なることなく各光ファイバセンサを区別して検知することができる。

また、各センサ部が1本の光ファイバ上に多段に設けられているのでなく、カプラで分岐させた検知用光ファイバにセンサ部を設けているので、１つの光ファイバセンサの光ファイバが断線してしまっても、ほかの光ファイバセンサが機能しなくなる問題は生じない。
また、カプラで分岐させているので、複数の光ファイバセンサのセンサ部に同時に損失が生じても、測定に必要な程度の戻り光の光パワーは確保される。したがって、測定できる距離が短くなることはない。また、１つの光ファイバセンサに与えることのできる損失に制限は少なく、大きな損失を与えて検知感度を高くすることができる。

以下、本発明を実施した光ファイバを用いた可動体変位検知装置について、図面を参照して説明する。

図１は光ファイバ通信網を構成する光ファイバ線路における複数のハンドホールの蓋の開閉を検知する蓋開閉検知装置１２として適用した実施例を示すもので、（イ）は各ハンドホールを含めた装置全体構成を模式的に説明する図、（ロ）は特に検知方式を模式的に説明する図である。これらの図において、１は石英系光ファイバによる光ファイバ線路である。光ファイバ線路１の途中に複数のハンドホール２が距離をおいて設置されている。３はハンドホール２の蓋である。

光ファイバ線路１の一端には、光ファイバにパルス光を入射した時に、フレネル反射やレーリー後方散乱による戻り光が反射点又は散乱点までの距離に比例した時間後に入射端に戻ってくることを利用して、光ファイバ線路の損失分布測定を行う光パルス試験装置、いわゆるＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometry）９が接続されている。

また、光ファイバ線路１の途中の各ハンドホール２内では、光ファイバ線路１にそれぞれカプラ４を介して分岐ファイバ５ａを接続し、この分岐ファイバ５ａに、ハンドホール２内に取り付けた光ファイバセンサ６を接続している。実施例の各カプラ４は、分岐比を９８％：２％、９５％：５％等のように異ならせており、それぞれ分岐比の小さい側のポートに分岐ファイバ５ａを接続（すなわち光ファイバセンサ６を接続）している。
前記光ファイバセンサ６は、図５に示すように、前記分岐ファイバ５ａに光コネクタ１０を介して接続される余長部５ｂと蓋（可動体）３の開閉（変位）により曲げ変形を受けるセンサ部５ｃとその前方部５ｄとが一連続する光ファイバが収容され、その先端（すなわち前方部５ｄの先端）に、反射部としてのＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）７を設けている。前記分岐ファイバ５ａ、余長部５ｂ、センサ部５ｃ、前方部５ｄを検知用光ファイバと呼ぶ。この光ファイバセンサ６は、蓋３が開いた時に、検知用光ファイバ５のセンサ部５ｃに曲げ変形を与えるための詳細は後述する変形付与部材８を備えている。前記ＦＢＧ７は、反射減衰量が５ｄＢ以下程度のものを使用するのが適切である。

前記ＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）７は、光ファイバのコアに周期的な屈折率変化を持たせた構造であり、このＦＢＧに光を入射した時、屈折率変化の周期（幅）に対応する特定の波長の光を強く反射するという性質があり、一般的には光フィルタとして利用されるが、本発明では、その特定の波長の強い反射光を利用する。

図１１に変形付与機構１１の一例を示す。この変形付与機構１１は、軸１１ａを中心として回転可能なリンク１１ｂと、リンク１１ｂの上端部を上に付勢するバネ１１ｃとを持ち、リンク１１ｂの下端部が前記変形付与部８を受け止め、リンク１１ｂの上端部が閉じた蓋３の内面に接する構成である。蓋３が閉じている時は、リンク１１ｂの下端部で受け止められた変形付与部材８は、図５（イ）のようにセンサ部５ｃに対してフリー（荷重を及ぼさない）であり、蓋３が開いた時は、図１１に２点鎖線で示すように、バネ１１ｃの反力でリンク１１ｂが反時計回り方向に回転するので、リンク１１ｂの下端部から開放された変形付与部材８が、図５（ロ）のように自重で下降しセンサ部５ｃに荷重を及ぼして、曲げ変形を与える。

上記の蓋開閉検知装置１２において、ＯＴＤＲ９から光ファイバ線路１にパルス光を入射し、入射端に戻ってきた戻り光のレベル（光パワーレベル）の時間変化を測定すると、ＯＴＤＲ９では、図２のような波形が表示される。同図において、実線はＯＦＦ状態（センサ部５ｃに曲げ変形を与えない状態（蓋閉の状態））、破線はＯＮ状態（センサ部５ｃに曲げ変形を与えた状態（蓋開の状態））である。
このような波形表示となることを、図３を参照して説明すると、各光ファイバセンサ６について、カプラ４で分岐したルートのうち分岐比の大きいルート（光ファイバ線路１のみのルート、すなわち、光ファイバ線路１をそのまま伝送される光の戻り光のルート）を通った波形は図３（ロ）の実線のようになり、分岐比の小さいルート（光ファイバセンサ６側のルート、すなわち、カプラ４で分岐して検知用光ファイバ５を通りＦＢＧ７に入射する光の戻り光のルート）を通った波形は図３（ロ）の破線のようになる。したがって、その２つのルートを通った光を合成した波形は、図３（ハ）のようになる。したがって、全体として図２のような波形表示となる。

本発明では、前記のように、ＦＢＧが屈折率変化の周期に対応する特定の波長の光を強く反射するという性質を利用するが、その特定の波長の強い反射光を利用している。すなわち、光ファイバ線路１にパルス光を入射した時、ＦＢＧで反射した反射光が入射端に戻ってくるが、そのＦＢＧの反射によって発生する反射ピークのレベルは、ノイズレベルよりも顕著に高いレベルである。この高いレベルの反射ピークも、曲げ変形を受けた時センサ部５ｃでの光損失による光量減少によって低くなるが、やはりノイズに埋もれることなく、ピークの状態で明確に表れる。したがって、単に曲げ変形に伴う光損失の変動を捉える従来の光ファイバセンサと比べて、確実な検知が可能となる。
図４はＯＴＤＲ９の測定結果グラフである。パルス幅が短い状態のまま長距離位置の光ファイバセンサを測定した場合や損失の大きい状態では、ダイナミックレンジの不足から波形が非常に乱れてしまう。このように乱れた波形では、単純に光損失の変動を捉える従来型センサで明確に識別することは難しい。ダイナミックレンジを広げるためには、パルス幅を広げる必要があるが、しかしパルス幅を広げると距離分解能が低下してしまい、光ファイバセンサが近接している場合、波形が重なり合い、どちらのセンサか区別がつかなくなってしまう。
しかし、本発明では、前述の通り、ＦＢＧで反射した戻り光のレベルの変動を捉えて光ファイバセンサのＯＮ−ＯＦＦを検知するものであり、そして、ＦＢＧの反射によって発生する反射ピークのレベルは、図４のグラフに示す通りノイズレベルよりもはるかに高いレベルになるので、パルス幅が狭くても、ノイズに埋もれて判定できなくなってしまうことはない。このようにパルス幅の狭いパルス光を利用できるので、光ファイバセンサが近接して配置されている場合でも、各光ファイバセンサを区別して検知することができる。

また、上記蓋開閉検知装置１２によれば、1本の光ファイバ線路１から複数のカプラ４で分岐させた複数の光ファイバセンサ６で検知することができ、しかも、各光ファイバセンサ６の測定レベルを同時に表示できるので、複数本の光ファイバを布設する従来方法で１測定あたり３０秒〜１分程度必要となるものとは異なり、各光ファイバセンサについて同時に短時間で測定することができる。
また、センサ部が1本の光ファイバ上に多段に設けられているのでなく、カプラ４で分岐させた検知用光ファイバ５にセンサ部５ｃを設けているので、１つの光ファイバセンサ６の光ファイバが断線してしまっても、ほかの光ファイバセンサが機能しなくなる問題は生じない。
また、１本の光ファイバ上に光ファイバセンサを多段に設けた場合と異なり、カプラで分岐しているため、複数の光ファイバセンサのセンサ部５ｃに同時に損失が生じても、ＯＴＤＲで測定できる距離が短くなることはない。
また、従来は損失の影響によりＯＴＤＲで測定できる距離が短くなってしまうことから、１つの光ファイバセンサで与えることのできる損失にはある程度制限が必要だったが、カプラで分岐させることにより、与える損失の制限範囲を大きくすることができる。
また、図４のグラフで説明した通り、パルス幅が短い状態のまま長距離位置の光ファイバセンサを測定した場合でも、反射ピークがノイズレベルよりもはるかに高いレベルになり、ノイズに埋もれて判定できなくなってしまうことはないため、距離分解能の高いパルス幅（短いパルス幅）を使用することができ、反射のデッドゾーンも小さくなる。したがって、光ファイバセンサ間の距離を短くしても反射が重なることはない。

また、カプラとして、例えば実施例のように９８％：２％や９５％：５％等のように分岐比の異なるカプラを使用し、分岐比の小さいポートを光ファイバセンサに繋げることで、分岐による損失を小さくすることができる。これにより、同時に監視できる光ファイバセンサの数を増やすことができる。

図５に示した光ファイバセンサ６（６Ａ）は、センサ部５ｃに曲げ変形を与える変形付与機構として、光ファイバを円形状に複数回ターンさせて形成した円形束の下部を、変形付与部材８で引き下げて縦長楕円形に変形させる構造としたが、これに限らず種々の変形付与機構を採用できる。
例えば、図６に示した光ファイバセンサ６（６Ｂ）は、変形付与機構として、光ファイバを円形状に複数回ターンさせて形成した円形束の頂部を変形付与部材８で押し下げてハート形に変形させる構造としている。
図７に示した光ファイバセンサ６（６Ｃ）は、変形付与機構として、検知用光ファイバ５の直線状のセンサ部５ｃの下側に、凹所１５ａを持つ雌型部材１５を配置し、その上方位置に、前記凹所１５ａに嵌合する形状の凸部１６ａを持つ雄型部材１６を上下に移動可能に配置し、雄型部材１６で押し下げてセンサ部５ｃを雌型部材１５に押し付けて、曲げ変形を与える構造である。

また、図８〜図１０に示した光ファイバセンサ６のように、カプラ４を光ファイバセンサ６に内蔵させることもできる。図８の光ファイバセンサ６（６Ａ’）は図５の光ファイバセンサ６（６Ａ）の変形例、図９の光ファイバセンサ６（６Ｂ’）は図６の光ファイバセンサ６（６Ｂ）の変形例、図１０の光ファイバセンサ６（６Ｃ’）は図７の光ファイバセンサ６（６Ｃ）の変形例であるが、いずれの光ファイバセンサも、中間部にカプラ４を設け両端に光コネクタ１０、１０’を取り付けた光ファイバ１ａを、光ファイバ線路１の一部として、光ファイバセンサ６内に配置し、前記カプラ４に検知用光ファイバ５を接続した構造である。

図１２に蓋開閉検知装置の他の実施例を示す。この実施例の蓋開閉検知装置２２は、測定装置１９及び光ファイバセンサ６内のＦＢＧ７を除き、図１の蓋開閉検知装置１２と同じである。すなわち、この蓋開閉検知装置２２は、各光ファイバセンサ６に設ける各ＦＢＧ７の固有の反射波長を互いに異ならせるとともに、戻り光のレベルを測定する測定装置として、戻り光の波長分布に対応するレベルを測定できる測定装置、例えばいわゆるスペクトルアナライザ１９を用いたものである。

この蓋開閉検知装置２２は、個々の光ファイバセンサ６についての検知原理、すなわち、センサ部５ｃに曲げ変形による損失が与えられると、損失による光量の減少からＦＢＧ７の反射測定レベルが顕著に変動するので、その測定レベルの顕著な変動で蓋の開閉を検知することができる、という検知原理自体は、図１の実施例と同様である。しかし、この蓋開閉検知装置２２は、各光ファイバセンサ６を区別する方式が異なる。
すなわち、この蓋開閉検知装置２２では、スペクトルアナライザ１９で、戻り光の波長分布に対応するレベルを測定し、反射ピークが生じた波長によって、いずれの光ファイバセンサ６かを区別する。
図１３のグラフはスペクトルアナライザ１９で測定した、戻り光の波長分布に対応するレベル（横軸が波長、縦軸が光パワーレベル）を示す。図１３（イ）のように戻り光の波長分布に対応するレベルが表示された時、各光ファイバセンサ６におけるＦＢＧ７が互いに異なる反射波長を持つので、異なる波長位置にピークが発生しており、そのピーク位置の波長から、どの光ファイバセンサかを区別できる。

図１３（ロ）は、スペクトルアナライザ１９の測定レベルが蓋の開閉により明確に異なることを示すもので、実線は各センサ部５ｃに曲げ変形を与えない状態（ＯＦＦ状態）の測定レベル、破線は曲げ変形を与えた状態（ＯＮ状態）の測定レベルを示す。図示の通り、ＯＦＦ状態（実線）とＯＮ状態（破線）とでは、反射ピークの測定レベルが顕著に異なるので、その反射測定レベルから、蓋の開閉を検知できる。スペクトルアナライザ１９を用いるこの実施例では、このようにして、複数の光ファイバセンサ６の同時測定が可能である。
また、この蓋開閉検知装置２２では、従来例の特許文献３のようなＦＢＧ部に歪みを与える方式と異なり、ＦＢＧには歪みを与える必要がないので、ＦＢＧ部に歪みを与えるための煩雑な機構が不要で簡潔であり、またＦＢＧの固定に手間がかかるという問題もない。また、ＦＢＧ部に歪みを与える方式では、ＦＢＧに歪みが生じて反射波長がずれたときに、隣接するＦＢＧの反射波長と重なってしまうが、ＦＢＧに歪みを与える必要のない本発明の蓋開閉検知装置２２では、そのような問題は生じない。
また、高速なスペクトラムアナライザーでは、１回の測定時間が１０ｍｓと非常に高速な測定が可能なので、リアルタイムで光ファイバセンサの動きをモニタリングすることが可能である。

上述の実施例はハンドホールの蓋の開閉を検知し監視するものとして説明したが、これに限らず、マンホールその他の電気設備ないし光設備の蓋や扉、あるいはその他の設備、構造物、建築物の蓋や扉等の可動体の変位の監視に適用することができる。さらに本発明は、広義の可動体の監視に適用することができる。例えば、フェンスを乗り越えて浸入する侵入者を検知する侵入者検知装置として適用することができる。この場合、侵入者がフェンスを乗り越える際にフェンスに荷重が加わった時、その荷重によるフェンスの変位（つまりフェンスが可動体に相当）によりセンサ部に曲げが発生するように設定する。これによりフェンスを乗り越えて浸入する侵入者を検知できる。また、水槽等における水位検出装置として適用することも可能である。この場合の水位検出対象の水が広義の可動体に相当するが、水位が上昇した時に、センサ部に曲げが発生するように設定する。その他、種々の広義の可動体の変位検出に適用可能である。

本発明の光ファイバを用いた可動体変位検知装置の一実施例で複数のハンドホールの蓋の開閉を検知する蓋開閉検知装置の構成を説明するもので、（イ）は各ハンドホールを含めた装置全体構成を模式的に説明する図、（ロ）は特に検知方式を模式的に説明する図である。 図１の蓋開閉検知装置を作動させている時のＯＴＤＲによる表示波形の模式図である。 １つの光ファイバセンサについて図２の表示波形が生じる状況を説明する図である。 本発明によれば検出信号がノイズに埋もれず明瞭になることを具体例で説明するもので、ＯＴＤＲの測定結果グラフである。 上記の蓋開閉検知装置における光ファイバセンサの一実施例を示すもので、（イ）はＯＦＦ状態（蓋が閉の状態）、（ロ）はＯＮ状態（蓋が開の状態）である。 上記の蓋開閉検知装置における光ファイバセンサの他の実施例を示すもので、（イ）はＯＦＦ状態（蓋が閉の状態）、（ロ）はＯＮ状態（蓋が開の状態）である。 上記の蓋開閉検知装置における光ファイバセンサのさらに他の実施例を示すもので、（イ）はＯＦＦ状態（蓋が閉の状態）、（ロ）はＯＮ状態（蓋が開の状態）である。 図５の光ファイバセンサにカプラを内蔵させた変形例の光ファイバセンサを示すもので、（イ）はＯＦＦ状態（蓋が閉の状態）、（ロ）はＯＮ状態（蓋が開の状態）である。 図６の光ファイバセンサにカプラを内蔵させた変形例の光ファイバセンサを示すもので、（イ）はＯＦＦ状態（蓋が閉の状態）、（ロ）はＯＮ状態（蓋が開の状態）である。 図７の光ファイバセンサにカプラを内蔵させた変形例の光ファイバセンサを示すもので、（イ）はＯＦＦ状態（蓋が閉の状態）、（ロ）はＯＮ状態（蓋が開の状態）である。 図５の光ファイバセンサが蓋の開閉で作動する機構の一例を示す図である。 戻り光を測定する測定装置がスペクトルアナライザ（波長分布測定装置）である場合の実施例を示すもので、図１（ロ）に相当する図である。 図１２の蓋開閉検知装置を作動させている時のスペクトルアナライザによる表示波形の模式図である。

符号の説明

１ 光ファイバ線路
２ ハンドホール
３ 蓋（可動体）
４ カプラ
５ 検知用光ファイバ
５ａ 分岐ファイバ
５ｂ 余長部
５ｃ センサ部
５ｄ 前方部
６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ａ’、６Ｂ’、６Ｃ’） 光ファイバセンサ
７ ＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）
８ 変形付与部材
９ ＯＴＤＲ（測定装置）
１０、１０’ 光コネクタ
１１ 変形付与機構
１２、２２ 蓋開閉検知装置（光ファイバを用いた可動体変位検知装置）
１９ スペクトルアナライザ（測定装置）

Claims (5)

1. 変位を監視すべき監視対象の可動体が距離をおいて複数ある場合に、各可動体のある箇所を通るように布設された光ファイバ線路にパルス光を入射した時に反射や散乱により入射端に戻ってくる戻り光のレベルを測定して各可動体の変位を検知する光ファイバを用いた可動体変位検知装置において、
   前記可動体の変位により曲げ変形を受ける検知用光ファイバを、光ファイバ線路の途中の前記可動体のある各箇所でそれぞれカプラを介して光ファイバ線路に接続し、前記検知用光ファイバにおける曲げ変形を受けるセンサ部の前方端に、反射部としてのＦＢＧ（ファイバブラッググレーティング）を設け、前記光ファイバ線路にパルス光を入射した時に前記ＦＢＧで反射した戻り光のレベルが、前記センサ部での光損失による光量減少によって変動することを検出して、各可動体の変位を検知するようにしたことを特徴とする光ファイバを用いた可動体変位検知装置。
2. 光ファイバ線路の途中の各箇所に設けられるカプラとして、分岐比の異なるカプラを用い、前記検知用光ファイバをカプラにおける分岐比の小さい側に接続したことを特徴とする請求項１記載の光ファイバを用いた可動体変位検知装置。
3. 前記監視対象の可動体が、光ファイバ線路の途中に設置されたマンホールやハンドホール等の開閉可能な蓋又は扉であることを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバを用いた可動体変位検知装置。
4. 入射端への戻り光のレベルを測定する測定装置は、戻り光が反射点又は散乱点までの距離に比例した時間後に入射端に戻ってくることを利用して、光ファイバ線路の損失分布測定を行う光パルス試験装置であることを特徴とする請求項１〜３記載の光ファイバを用いた可動体変位検知装置。
5. 入射端への戻り光のレベルを測定する測定装置は、戻り光の波長分布に対応するレベルを測定できる測定装置であるとともに、前記各ＦＢＧの固有の反射波長を互いに異ならせたことを特徴とする請求項１〜３記載の光ファイバを用いた可動体変位検知装置。

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