JP2007187613A

JP2007187613A - 光ファイバセンサの検査方法及びその検査装置

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Publication number: JP2007187613A
Application number: JP2006007366A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kiyosue; 英敬清末; Masahiro Nagashima; 正浩長嶋; Atsushi Mogi; 篤志茂木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2026-01-16
Also published as: JP4839847B2

Abstract

【課題】従来の光ファイバセンサの侵入検知装置では、ブラッグ格子センサの波長シフト量や偏波変動を測定し、侵入者などによる外力や光ファイバの切断の検知はできるが、ブラッグ格子センサの異常や故障が発生していても、その判断を行うことが困難であるという課題があった。また、従来の光ファイバセンサの侵入検知装置では、ブラッグ格子センサや光ファイバ用の光源の検査機能がないため、システムが正常に動作しているかを判断することも困難であるという課題もあった。
【解決手段】ブラッグ格子間隔が異なる複数のブラッグ格子センサを有する光ファイバに光を入射し、前記各ブラッグ格子センサにより反射された反射光の波長ごとのスペクトルを検出し、この検出された各波長のスペクトルと基準レベルとを比較することにより、前記ブラッグ格子センサの故障を検査する。
【選択図】図５

Description

この発明は、ファイバブラッグ格子（ＦｉｂｅｒＢｒａｇｇＧｒａｔｉｎｇ）（以下、単に「ＦＢＧ」という。）センサを有する光ファイバに光を入射し、ＦＢＧセンサによる反射光の波長ごとの波長シフトを計測して、侵入者等による外力の有無を検知する光ファイバセンサに関し、特に、光ファイバセンサの故障を検出する光ファイバセンサの検査方法及びその検査装置に関するものである。

従来、光ファイバセンサの侵入検知装置としては、フェンス等のセンサ設置場所における破壊を検知する偏波変動検出器（ＯｐｔｉｃａｌＴｉｍｅＤｏｍａｉｎＲｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ；ＯＴＤＲ）とＦＢＧセンサとを併用したものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３２２２４号公報（第１図）

光ファイバセンサによる侵入検知装置として、従来、ＦＢＧセンサによる反射光の波長シフト量や偏波変動を測定し、侵入者等による外力や光ファイバの切断の検知を行うものがあった。しかし、この種の従来の装置では、ＦＢＧセンサの異常や故障が発生していても、その異常等の検出を行うことはできないという課題があった。また、従来のこの種の装置では、ＦＢＧセンサや光ファイバ用の光源の検査を行う機能がないため、この種の装置・システムが正常に動作しているか否かを判断することも困難であるという課題があった。

この発明は、前記したような課題を解決するためになされたもので、ＦＢＧセンサや光ファイバ用光源の異常や故障を検査し得る新規な光ファイバセンサの検査方法及びその検査装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る光ファイバセンサの検査方法は、ブラッグ格子間隔が異なる複数のブラッグ格子センサを有する光ファイバに光を入射し、前記各ブラッグ格子センサにより反射された反射光の波長ごとのスペクトルを検出し、この検出された各波長のスペクトルと基準レベルとを比較して、前記ブラッグ格子センサを検査するものである。

請求項２に係る光ファイバセンサの検査装置は、ブラッグ格子間隔が異なる複数のブラッグ格子センサを有する光ファイバと、この光ファイバに対して光を出射する光源と、前記各ブラッグ格子センサにより反射された各波長の反射光を受信する光受信部と、その受信した各波長の反射光のスペクトルを検出するスペクトル検出部と、その検出された各波長のスペクトルと基準レベルとを比較して、所定範囲を超えたスペクトルの有無について判定する判定部とを備えたものである。

請求項３に係る光ファイバセンサの検査装置は、ブラッグ格子間隔が異なる複数のブラッグ格子センサを有する光ファイバと、前記各ブラッグ格子センサに対して共振反射が生じる波長を記憶する記憶部と、前記光ファイバに対して光を出射する光源と、前記各ブラッグ格子センサにより反射された各波長の反射光を受信する光受信部と、その受信した各波長の反射光のスペクトルを検出するスペクトル検出部と、その検出された各波長のスペクトルと基準レベルとを比較し、所定範囲を超えた波長を検出する波長特定部と、この波長検出部により検出された波長と前記記憶部に記憶した波長とを照合して一致する波長に対応するブラッグ格子センサを特定するセンサ特定部とを備えたものである。

請求項４に係る光ファイバセンサの検査装置は、ブラッグ格子間隔が異なる複数のブラッグ格子センサを有する光ファイバと、前記各ブラッグ格子センサに対して共振反射が生じる波長を記憶する記憶部と、前記光ファイバに対して光を出射する光源と、前記各ブラッグ格子センサにより反射された各波長の反射光を受信する光受信部と、その受信した各波長の反射光のスペクトルを検出するスペクトル検出部と、その検出された各波長のスペクトルと基準レベルとを比較し、所定範囲を超えた波長を検出する波長特定部と、この波長検出部により検出された波長と前記記憶部に記憶した波長とを照合して一致する波長に対応するブラッグ格子センサを特定するセンサ特定部と、前記波長検出部に制御信号を供給して前記波長検出部における前記比較を行わせ、前記センサ特定部に指令信号を供給して前記センサ特定部における前記照合を行わせる制御部とを備えたものである。

請求項５に係る光ファイバセンサの検査装置は、前記ブラッグ格子センサは、面振動センサ、張力センサ及び荷重センサのうち一種類以上である請求項２〜４のいずれかに記載のものである。

請求項６に係る光ファイバセンサの検査装置は、前記光源は、広帯域ＡＳＥ光源である請求項２〜４のいずれかに記載のものである。

以上のように、請求項１に係る発明によれば、ブラッグ格子センサの検査を、各ブラッグ格子センサにより反射された反射光の波長ごとのスペクトルを検出し、この検出された各波長のスペクトルと基準レベルとを比較して行うという光ファイバセンサの検査方法を提供できるという効果を奏する。

請求項２に係る発明によれば、各ブラッグ格子センサにより反射された反射光の波長ごとのスペクトルを検出し、この検出された各波長のスペクトルと基準レベルとを比較して、所定範囲を超えたスペクトルの有無を判定するため、ノイズの影響をあまり受けないでブラッグ格子センサを検査できる光ファイバセンサの検査装置を提供できるという効果を奏する。

請求項３に係る発明によれば、各ブラッグ格子センサにより反射された各波長の反射光を受信した各波長の反射光のスペクトルを検出し、その検出された各波長のスペクトルと基準レベルとを比較し、所定範囲を超えた波長を波長特定部により検出された波長と記憶部に記憶した波長とを照合して一致する波長に対応するブラッグ格子センサを特定するセンサ特定部を設けたので、ブラッグ格子センサを交換する場合には、そのブラッグ格子センサを容易に特定することができるという効果を奏する。

請求項４に係る発明によれば、各ブラッグ格子センサにより反射された反射光の波長ごとのスペクトルを検出し、この検出された各波長のスペクトルと基準レベルと制御部からの制御信号により比較し、所定範囲を超えた波長を検出して、その波長と各ブラッグ格子センサに対して共振反射が生じる波長を記憶した波長とを前記制御部からの指令信号により照合して、一致する波長に対応するブラッグ格子センサを特定するため、そのブラッグ格子センサを確実に検査することができるという効果を奏する。

請求項５に係る発明によれば、面振動センサ、張力センサ及び荷重センサのうち一種類以上であるため、センサに加わる張力や荷重等の種々の外圧に対応することができるという効果を奏する。

請求項６に係る発明によれば、広帯域ＡＳＥ光源を用いるため、波長範囲が広い場合であっても、各ブラッグ格子センサを検査することができるという効果を奏する。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る光ファイバセンサの検査装置について、図１〜図３を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る光ファイバセンサの検査装置のシステム構成図である。図２は、ブラッグ格子センサの基本動作図で、図２（ａ）は、光ファイバセンサの透視図、図２（ｂ）は、ブラッグ格子の拡大図である。図３は、ブラッグ格子の外力による反射光の波長シフト図である。図１〜図３において、１は光ファイバ、２は光ファイバ１に設けられたブラッグ格子間隔の異なる複数のブラッグ格子センサで、後述のように、面振動センサ、張力センサ及び荷重センサが含まれる。そして、このブラッグ格子センサ２は、それらのセンサの一種類を複数用いる場合やそれらのセンサの複数種類をそれぞれ一つだけ用いる場合も含まれ、用途に応じて適宜使用される。３は、光ファイバ１に光（送信光）を入射するレーザ光源を含む光源で、この光源により発した光は光ファイバ１に供給され、光源３と光ファイバ１とは光学的にカップリングさせている。４は、各ブラッグ格子センサ２により反射された各波長の反射光を受信する光受信部である。５は、光源３からの光（送信光）を光ファイバ１に入射し、光ファイバ１に設けた各ブラッグ格子センサ２からの反射光を光受信部４に送るためのサーキュレータである。６は、光受信部４により受信した反射光の波長ごとのスペクトルを検出するスペクトル検出部、７は、スペクトル検出部６により検出されたスペクトルと基準レベルとを波長ごとに比較して、スペクトルの有無を判定する判定部である。また、８は、面振動センサのブラッグ格子センサ２が設置されたフェンス、また、９は、張力センサが設置されたフェンス、さらに１０は、荷重センサが上部に設置された壁面である。１１は、フェンス９に設けられた光ファイバ１のブラッグ格子センサ２付近に接続され、フェンス９の上部に張られた検知線である。１２は、壁面１０の上部に設けられた天板、１３は、天板１２の下部に位置し、光ファイバ１のブラッグ格子センサ２を跨ぎ設けられた屈曲弾性体、１４は、光ファイバ１のクラッド、１５は、光ファイバのコアである。また、１９は、判定部７を含めて装置全体に制御信号や指令信号などを送り制御する制御部である。２０は、制御部１９を操作する操作部、２１は、判定部７からの出力を表す情報を表示器に表示又は音声出力装置から音声によって出力する出力部である。なお、２２は、ブラッグ格子センサ２を設けた光ファイバ１を含む光接続器で、図１に示すように、例えば、荷重センサ、張力センサ及び面振動センサを互いに接続するものである。ここで、図中及び明細書中のｉは、ｉ＝１，２，…，６で、一般的には、ｉ＝Ｎ（整数）である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。

まず、図１〜図３とを用いて、実施の形態１に係る光ファイバセンサの検査装置の基本動作について説明する。まず、光ファイバセンサとして使用するブラッグ格子センサ２は、図２に示すように、クラッド１４に包まれたコア１５内に設けられたブラッグ格子は、波長λΒ，格子間隔（周期長）Λ，コア１５の屈折率ｎとすると、λΒ＝２ｎΛという関係が成り立ち、光ファイバに入射した光はブラッグ格子において、波長λΒの光を反射するという特性がある。一方、この光ファイバに外力が加わり、ブラッグ格子にたわみや歪みが生じると、そのブラッグ格子間隔が変わり、反射光の波長がシフトするという特性を有している。したがって、その波長シフトを計測（観測）することにより、光ファイバセンサを設置した位置に侵入者などが侵入すると、その外力がブラッグ格子センサに加わるため、侵入検知に利用することができる。図３に示すように、波長シフトは反射光のスペクトルを波長λ（ｉ）とした場合、ブラッグ格子がたわみや歪みにより、波長λ（ｉ）の前後にシフトすることを示している。±Δλは、波長シフトを検知する閾値である。

図１において、光源３は、広帯域ＡｍｐｌｉｆｉｅｄＳｐｏｎｔａｎｅｏｕｓＥｍｉｓｓｉｏｎ（ＡＳＥ）光源を使用する。広帯域ＡＳＥ光源は、例えば波長範囲が１５３０ｎｍ〜１５７０ｎｍ，１５２０〜１６２０ｎｍなど種々のものがあるが、ブラッグ格子センサの数やその共振反射波長から適切なのものを選択すればよい。光源３から送られてくる光（送信光）を共振反射波長が広帯域ＡＳＥ光源の波長範囲に含まれる波長λ（１）〜λ（６）のブラッグ格子センサ２が設けられた光ファイバに送信する。なお、λ（１）〜λ（６）は、波長の短い順に並んでおり、λ（１），λ（２）のブラッグ格子センサ２を面振動センサ、λ（３）〜λ（５）のブラッグ格子センサ２を張力センサ（テンションセンサ）、λ（６）のブラッグ格子センサ２を荷重センサとして設置している。ここで、共振反射波長λ（１）〜λ（６）は、波長シフトの検出する閾値±Δλを、１ｎｍとしたとき、ブラッグ格子センサ２の帯域間隔は５ｎｍ程度でよい。

次に、光ファイバセンサの侵入検知装置について、その具体的動作を説明する。光源３からの送信光は、サーキュレータ５から光ファイバ１に送られ、各ブラッグ格子センサ２から反射光がサーキュレータ５に戻ってくる。反射光は、サーキュレータ５により光受信部４に送られる。光受信部４は、反射光を受信して反射光の受信ビデオ信号を生成して、スペクトル検出部６に送る。スペクトル検出部６で受信ビデオ信号のスペクトルの強度を検出して、判定部７によりスペクトルの強度が波長シフトし、波長シフト量が閾値Δλを超えたか否かで、ブラッグ格子センサに外力が加わっているかどうかを判定する（図３）。閾値は、ブラッグ格子センサごとに値を変更して、センサの感度を設置場所の環境に応じて変更することが可能である。そして、出力部２１は、表示装置や音声出力装置から構成されており、判定部７から送られてくる判定結果に従って、外力を検知したことを表す情報を表示器に表示し、また、音声出力装置から音声（警報音）によって出力する。なお、図１において、外力が加わっている状態とは、
「フェンス８に侵入者などにより振動が与えられると、フェンス８の網に編み込まれた面振動センサのブラッグ格子センサ２に外力が加わり、反射光の波長シフトが生じる」
「フェンス９の上部に張られた検知線１１に侵入者などが接触して振動が与えられると、張力センサのブラッグ格子センサ２に外力が加わり、反射光の波長シフトが生じる」
「壁面１０の上部に設けられた天板１２に侵入者などが上ると、天板１２の下部に位置し、荷重センサのブラッグ格子センサ２を跨ぎ設けられた屈曲弾性体１３が曲り、ブラッグ格子センサ２に外力が加わり、反射光の波長シフトが生じる」
である。

次に、図１を用いて、本発明である光ファイバセンサの検査方法及びその検査装置について説明する。制御部１９は、事前に設定されたタイミングでの内部処理や操作部２０から送られてくる操作コマンドに応答して、光ファイバセンサ１の検査を実行するのための種々の制御信号や指令信号を生成して、光ファイバセンサの検査装置の全体と各部の動作タイミングを制御する。なお、事前に設定されたタイミングとは、光ファイバセンサ１の侵入検知の合間や定期検査時などを想定している。また、間欠的に検査を実行することも想定される。検査が実行されると、制御部１９から光源３へ送信光発光の指令信号が送られ、光源３がサーキュレータ５に送信光を送られる。サーキュレータ５は、光源３から送られてくる送信光を光ファイバ１に送り、光ファイバ１に設けられた各ブラッグ格子センサ２からの反射光を光受信部４に送る。光受信部４は、サーキュレータ５から送られてくる反射光を取り込み、反射光のアナログ信号をＡ／Ｄしてデジタル信号に変換し、反射光の受信ビデオ信号としてスペクトル検出部６に送る。スペクトル検出部６は、制御部１９の指令信号により、光受信部４から送られてくるデジタル信号の受信ビデオ信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して、反射光のスペクトルを求めて判定部７に送る。制御部１９の制御・指令信号により、判定部７は、スペクトル検出部６から送られてきたスペクトルと正常時のブラッグ格子センサの基準レベルである強度Ｐとの差を求め、その差の絶対値が所定範囲ＴｄＢを超えた場合は、ブラッグ格子センサに異常や故障があると判定する。判定部７の判定結果を出力部２１に送るようにとの指令信号が制御部１９から判定部７に送られ、検査の結果を表すメッセージが出力部２１に送られ、ブラッグ格子センサ２の異常や故障を表す情報が表示や音声によって出力する。なお、ブラッグ格子センサ２や光源３の種類にも拠るが、本実施の形態では、基準レベルと所定範囲とは、それぞれ、−２５ｄＢｍと６ｄＢとしている。

実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２に係る光ファイバセンサの検査装置について、図１，図２，図４〜図７を用いて説明する。図４は、実施の形態２に係る光ファイバセンサの検査装置の判定部詳細図である。図５は実施の形態２に係る光ファイバセンサの検査装置の反射レベル図である。図６は実施の形態２に係るよる光ファイバセンサの検査装置の判定部詳細図である。図７は実施の形態２に係る光ファイバセンサの検査装置のフローチャート図である。図４〜図７において、１６は、スペクトル検出部６により検出されたスペクトルと基準レベルとを波長ごとに比較して、所定範囲を超えるスペクトルの波長を検出する波長検出部、１７は、各ブラッグ格子センサ２に対する共振反射が起こる波長を記憶する記憶部、１８は、波長検出部１６により検出されたスペクトルの波長と記憶部１７に記憶した波長とを照合して、一致する波長に対応するブラッグ格子センサ２を特定するセンサ特定部、２１は、判定部７（センサ特定部１８）の検査結果などを表示する出力部であり、波長検出部１６及び記憶部１７並びにセンサ特定部１８は、判定部７の外部に設けてもよい。２３は、波長検出部１６により検出されたスペクトルの波長と記憶部１７に記憶した波長とを照合し、一致する波長に対応するブラッグ格子センサ２が記憶部１７に記憶された波長の全てであるときには、光源３が故障であると判定する光源故障判定部である。図中及び明細書中において、ｉは、ｉ＝１，２，…，６で、一般的には、ｉ＝Ｎ（整数）である。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。実施の形態１では、光ファイバ１に設けられたいずれかのブラッグ格子センサ２に生じた異常・故障を判定することができる。実施の形態２では、どのブラッグ格子センサ２に異常や故障が生じているかを特定できる光ファイバセンサの検査装置について説明する。スペクトル検出部６が、制御部４から送られてくる指令により、光受信部４から送られてくるデジタル信号の受信ビデオ信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して、反射光のスペクトルを求めて判定部７に送るまでの動作については、実施の形態１の場合と同様であるので、ここではその説明を省略する。

図４において、実施の形態１において説明したように、単に、故障等を判定するのであれば、制御部１９が判定部７にルート１の処理を指示し、所定範囲を超えたスペクトルを判定すればよいが、どのブラッグ格子センサ２が故障等をしているかを特定する必要がある場合には、制御部１９が判定部７にルート２を選択するように指示を出すことになる。一方、波長検出部１６に対して制御部１９が制御信号を供給し、スペクトル検出部１６により検出された各波長の反射レベルであるスペクトルの強度と基準レベルとの差分の絶対値が、所定範囲を超えた波長を検出させるようにする。図５において、強度Ｐが基準レベル、所定範囲がＴｄＢに相当することとすると、強度Ｐ−ｔから強度Ｐ＋ｔの範囲を外れている波長λ（４）が所定範囲のＴｄＢを超えた波長となる。続いて、制御部１９から供給された指令信号により、センサ特定部１８が波長検出部１６により検出された波長と記憶部１７に記憶した波長とを照合して、一致する波長に対応するブラッグ格子センサ２を特定する。つまり、反射光の反射レベルであるスペクトル強度と基準レベルである強度Ｐとの差分の絶対値が所定範囲ＴｄＢを超えている波長が、記憶部１７に記憶された各ブラッグ格子センサ２のλ（１）からλ（６）のうち、一致する波長のλ（４）の反射光に対応するブラッグ格子センサであることを特定する。センサ特定部１７の判定結果を出力部２１に送るように指令が制御部１９から判定部７に送られ、検査の結果を表すメッセージを出力部２１において、ブラッグ格子センサ２の異常や故障を表す情報を表示や音声によって出力する。ここで、図１のように、記憶部１７に記憶されている波長のブラッグ格子センサ２の設置位置が既知であれば、特定したブラッグ格子センサ２の設置位置も分かる。この場合には、フェンス９に張力センサとして設けられたブラッグ格子センサλ（４）に異常や故障が生じていることが特定できるので、センサ特定部１７の判定結果に合わせて、設置位置などの情報も出力部２１において、ブラッグ格子センサ２の異常や故障を表す情報が表示や音声によって出力してもよい。

次に、実施の形態２の変形例について、図６を用いて説明する。光源３が故障しているかを特定する必要がある場合には、制御部１９が判定部７にルート２を選択するように指示を出す。判定部７に設けた波長検出部１６に対して、制御部１９が制御信号を供給し、スペクトル検出部１６により検出された各波長のスペクトルの強度と基準レベルとの差分の絶対値が所定範囲を超えた波長を検出させる。続いて、制御部１９から供給された指令信号により、光源故障判定部２３が波長検出部１６により検出された波長と記憶部１７に記憶した波長とを照合して、一致する波長に対応するブラッグ格子センサ２が記憶部１７に記憶された波長の全てであるときに光源３が故障であると判定する。つまり、反射光の反射レベルであるスペクトル強度と基準レベルである強度Ｐとの差分の絶対値が所定範囲ＴｄＢを超えている波長が、記憶部１７に記憶された各ブラッグ格子センサ２のλ（１）からλ（６）のうち、一致する波長がλ（１）〜λ（６）の全てかどうかを判定する。光源故障判定部２３の判定結果を出力部２１に送るようにとの指令が制御部１９から判定部７に送られ、検査の結果を表すメッセージを出力部２１において、光源３の異常や故障を表す情報を表示や音声によって出力する。光源３が故障している場合は、光源３の交換後、改めて、ブラッグ格子センサ２の検査を行えばよい。

次に、実施の形態２に係る検査装置の統合的な運用について、図７を用いて説明する。ここに、統合的な運用については、ブラッグ格子センサ２と光源３の異常や故障を統合的に検査するものである。スペクトル検出部６は、制御部４から送られてくる指令に基づいて、光受信部４からのデジタル信号の受信ビデオ信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、反射光のスペクトルを求めて判定部７に送るまでの動作については、実施の形態１の場合と同様である。さて、制御部１の制御信号により、波長検出部１６は、スペクトル検出部１６により検出された各波長のスペクトルに対して、ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ７の処理を行う。まず、各種初期設定をＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ３で行う。
ＳＴＥＰ１：ブラッグ格子センサの番号であるカウンタ（ｉ）の初期値を１と設定する。
ＳＴＥＰ２：異常や故障があるブラッグ格子センサの数であるエラーカウンタ（ｃｏｕｎｔ）の初期値をｃｏｕｎｔ＝０と設定する。
ＳＴＥＰ３：波長の１番短いブラッグ格子センサλ（１）の初期ステータスを正常（ＯＫ）と設定する。
次に、ＳＴＥＰ４において、スペクトル検出部１６により検出された各波長のスペクトルの強度と基準レベル（強度Ｐ）との差分の絶対値が所定範囲ＴｄＢを超えた波長を検出した場合にはＳＴＥＰ５に進み、一方、検出しない場合には、ブラッグ格子センサは、正常であると判断してＳＴＥＰ６に進む。ＳＴＥＰ５において、λ（ｉ）ブラッグ格子センサ２のステータスを異常(ＮＧ)に変更し、さらに、エラーカウンタ(ｃｏｕｎｔ)に１を加え、ｃｏｕｎｔ＝ｃｏｕｎｔ＋１としてＳＴＥＰ６に進む。ＳＴＥＰ６では、カウンタ（ｉ）に１を加え、ｉ＝ｉ＋１とし、ＳＴＥＰ７においてカウンタ（ｉ）がｉ＞Ｎの条件を満たす場合には、後段のセンサ特定部１８（光源故障判定部２３）に進む。一方、この条件を満たさない場合にはＳＴＥＰ４に戻り、この条件を満たすまで、ＳＴＥＰ４〜ＳＴＥＰ８の処理を繰り返す。つまり、図１や図５に示す場合には、Ｎ＝６で、ブラッグ格子センサ２をλ（１）からλ（６）まで全てのブラッグ格子センサについて検査することとする。

制御部１９から供給された指令信号により、センサ特定部１８（光源故障判定部２３）は、波長検出部１６により検出された波長に対して、ＳＴＥＰ８〜ＳＴＥＰ１２の処理を行う。まず、ＳＴＥＰ８では、エラーカウンタがｃｏｕｎｔ＝０の場合は、ＳＴＥＰ１２に進み、それ以外は、ＳＴＥＰ９に進む。ＳＴＥＰ９では、エラーカウンタがｃｏｕｎｔ≠Ｎの場合は、ＳＴＥＰ１０に進み、ｃｏｕｎｔ＝Ｎの場合は、ＳＴＥＰ１１に進む。ＳＴＥＰ１０では、波長検出部１６により検出された波長と記憶部１７に記憶した波長とを照合して、一致する波長に対応するブラッグ格子センサ２を特定し、ＳＴＥＰ１２に送る。ＳＴＥＰ１１では、ｃｏｕｎｔ＝Ｎということは、波長検出部１６により検出された波長と記憶部１７に記憶した波長とを照合して、一致する波長に対応するブラッグ格子センサ２が記憶部１７に記憶された波長の全てであるので、光源３が故障であると判定し、ＳＴＥＰ１２に送る。ＳＴＥＰ１２は、制御部１９からの指令により、ＳＴＥＰ１０又はＳＴＥＰ１１の判定結果（検査の結果）を表すメッセージを出力部２１に送る。出力部２１は、ブラッグ格子センサ２や光源３の異常や故障を表す情報を表示や音声によって出力する。

以上のように、この実施の形態２によれば、光ファイバセンサの侵入検知装置の異常や故障を検査するために、装置の運用を停止する必要が無く、侵入検知の合間や事前に設定されたタイミングで、反射光の反射レベルであるスペクトルの強度を利用するので、特別なハードを装置に追加する必要がなく、ブラッグ格子センサ２や光源３の保守管理ができ、図１のように、各ブラッグ格子センサ２間に光接続器２２を配置した光ファイバ１が設置されているので、ブラッグ格子センサ２の交換が容易となっている。

この発明の実施の形態による光ファイバセンサの検査装置のシステム構成図である。ブラッグ格子センサの基本動作図である。ブラッグ格子の外力による反射光の波長シフト図である。この発明の実施の形態による光ファイバセンサの検査装置の判定部詳細図である。この発明の実施の形態による光ファイバセンサの検査装置の反射レベル図である。この発明の実施の形態による光ファイバセンサの検査装置の判定部詳細図である。この発明の実施の形態による光ファイバセンサの検査装置の検査フローチャートである。

符号の説明

１…光ファイバ、２…ブラッグ格子センサ、３…光源、４…光受信部、５…サーキュレータ、６…スペクトル検出部、７…判定部、８…フェンス、９…フェンス、１０…壁面、１１…検知線、１２…天板、１３…屈曲弾性体、１４…クラッド、１５…コア、１６…波長検出部、１７…記憶部、１８…センサ特定部、１９…制御部、２０…操作部、２１…出力部、２２…光接続器、２３…光源故障判定部

Claims

ブラッグ格子間隔が異なる複数のブラッグ格子センサを有する光ファイバに光を入射し、前記各ブラッグ格子センサにより反射された反射光の波長ごとのスペクトルを検出し、この検出された各波長のスペクトルと基準レベルとを比較することにより、前記ブラッグ格子センサの故障を検査する光ファイバの検査方法。
ブラッグ格子間隔が異なる複数のブラッグ格子センサを有する光ファイバと、この光ファイバに対して光を出射する光源と、前記各ブラッグ格子センサにより反射された各波長の反射光を受信する光受信部と、その受信した各波長の反射光のスペクトルを検出するスペクトル検出部と、その検出された各波長のスペクトルと基準レベルとを比較して、所定範囲を超えたスペクトルの有無について判定する判定部とを備えた光ファイバセンサの検査装置。
ブラッグ格子間隔が異なる複数のブラッグ格子センサを有する光ファイバと、前記各ブラッグ格子センサに対して共振反射が生じる波長を記憶する記憶部と、前記光ファイバに対して光を出射する光源と、前記各ブラッグ格子センサにより反射された各波長の反射光を受信する光受信部と、その受信した各波長の反射光のスペクトルを検出するスペクトル検出部と、その検出された各波長のスペクトルと基準レベルとを比較し、所定範囲を超えた波長を検出する波長特定部と、この波長検出部により検出された波長と前記記憶部に記憶した波長とを照合して一致する波長に対応するブラッグ格子センサを特定するセンサ特定部とを備えた光ファイバセンサの検査装置。
ブラッグ格子間隔が異なる複数のブラッグ格子センサを有する光ファイバと、前記各ブラッグ格子センサに対して共振反射が生じる波長を記憶する記憶部と、前記光ファイバに対して光を出射する光源と、前記各ブラッグ格子センサにより反射された各波長の反射光を受信する光受信部と、その受信した各波長の反射光のスペクトルを検出するスペクトル検出部と、その検出された各波長のスペクトルと基準レベルとを比較し、所定範囲を超えた波長を検出する波長特定部と、この波長検出部により検出された波長と前記記憶部に記憶した波長とを照合して一致する波長に対応するブラッグ格子センサを特定するセンサ特定部と、前記波長検出部に制御信号を供給して前記波長検出部における前記比較を行わせ、前記センサ特定部に指令信号を供給して前記センサ特定部における前記照合を行わせる制御部とを備えた光ファイバセンサの検査装置。
前記ブラッグ格子センサは、面振動センサ、張力センサ及び荷重センサのうち一種類以上である請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバセンサの検査装置。
前記光源は、広帯域ＡＳＥ光源である請求項２〜４のいずれかに記載の光ファイバセンサの検査装置。