JP2009020003A - 光ファイバセンサ及び歪観測システム - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップを抑制しつつ歪目印の検出確度を向上させる。
【解決手段】ブリルアン後方散乱光解析にて歪分布データε(X）を得る歪観測システム４０において、入射光パルス幅Ｓ相当の固定ピッチＹで光ファイバ２３を鞘体２４などの可撓性長尺支持体に固定した光ファイバセンサ５０には、標本化ピッチＤと入射光パルス幅Ｓ及び固定ピッチＹとの中間の歪目印部長Ｎを持つ強歪εn の歪目印部５２を点在か散在させ、歪分布データε(X）を処理する二次演算部には、歪分布データε(X）から分別幅Ｎｎ（Ｎ≦Ｎｎ＜Ｓ，Ｙ）より幅Ｗの短いパルス状波形部分を抽出して歪目印位置Ｘｎを特定する歪目印検出手段と、その歪目印に基づいて歪分布データε(X）に位置修正処理を施す位置修正手段を設ける。
【選択図】 図１

Description

この発明は、環境条件変動を監視するため土壌等に設置されて地滑り等の検出に用いられたり構造体や構造部材に装着されてその変形量の検出に用いられる光ファイバセンサ及びこれと光データ解析装置とで構成されて歪分布を観測する歪観測システムに関する。
光ファイバセンサは、その可撓性に基づいて設置箇所や装着対象物の外面形状に適合するので広範囲のセンサとして使い易いものであり、光データ解析装置の観測端（検出子・検出端・プローブ）として有用である。

光データ解析装置としては、光ファイバの長手方向（ファイバ長手方向）に沿って生じた測定対象物の歪分布を光ファイバ中のブリルアン後方散乱光に基づいて測定するブリルアン後方散乱光解析装置や、ファイバ長手方向に沿って生じた測定対象物の温度分布を光ファイバ中のラマン後方散乱光に基づいて測定するラマン後方散乱光解析装置、それらに二次演算部を組み合わせた装置などが挙げられる。
ブリルアン後方散乱光解析装置としては、ＢＯＴＤＲ(Brillouin Optical Time Domain Reflectometry）や，ＢＯＴＤＡ(Brillouin Optical Time Domain Analysys)が挙げられ、ラマン後方散乱光解析装置としては、ＲＯＴＤＲ(Raman Optical Time Domain Reflectometry）が挙げられる。

地滑り等の環境条件変動を監視するために監視対象箇所に長尺光ファイバを設置する技術として、光ファイバに長手方向の伸び歪（ファイバ予歪）を与えた状態で固定するものや（例えば特許文献１参照）、短尺管体（支持条材）を繋ぎ合わせながら光ファイバに張力を掛けた状態で固定するもの（例えば特許文献２参照）、光ファイバに弾性伸び歪（ファイバ予歪）を与えた状態で構造物表面に骨材入反応硬化性樹脂で覆装するもの（例えば特許文献３参照）、光ファイバを索条に装着して敷設するもの（例えば特許文献４参照）などが知られている。また、樹脂チューブからなる可撓性の長尺保持体に複数条の光ファイバを埋蔵した光ファイバセンサも実用化されている（例えば特許文献５参照）。

このような従来の光ファイバセンサ及び歪観測システムを本発明の理解に役立つよう掻い摘んで説明する。図７は、（ａ）が歪観測システム１０の斜視図、（ｂ）が歪観測システム１０の概要ブロック図、（ｃ）が光ファイバセンサ２０の側面図、（ｄ）がファイバ遊挿部２１の横断面（Ｂ−Ｂ）の拡大図、（ｅ）がファイバ固定部２２の横断面（Ｃ−Ｃ）の拡大図、（ｆ）がファイバ固定部２２の配置図、（ｇ）がファイバ予歪分布図である。また、図８は、ブリルアン後方散乱光解析装置１４による標準的な歪分布測定手法を示し、（ａ）がファイバ固定部２２の配置図、（ｂ）が周波数スペクトル図、（ｃ）が歪分布データε(X）のグラフ表示である。さらに、図９は二次演算部３０の歪観測プログラムの機能ブロック図である。

この歪観測システム１０は（図７（ａ）参照）、スイッチやキー等の操作部材とディスプレイ等の表示部とを纏めた操作表示部１１と、その操作指示等に応じて温度分布測定や歪分布測定を行ってその結果等を操作表示部１１に表示させる制御演算部１２と、その筐体から外に延びた光ファイバセンサ２０とを具えている。
制御演算部１２は（図７（ｂ）参照）、光ファイバセンサ２０を光路とする送受光を行って温度分布データＴを得るラマン後方散乱光解析装置１３と、やはり光ファイバセンサ２０を光路とする送受光を行ってその受信光に基づいて歪分布データεを得るブリルアン後方散乱光解析装置１４と、その歪分布データεをブリルアン後方散乱光解析装置１４から得るとともに温度分布データＴをラマン後方散乱光解析装置１３から得てそれらのデータε，Ｔを操作表示部１１に表示させたり記録データを蓄積したりする二次演算部３０とを具えている。

光ファイバセンサ２０は（図７（ｃ）〜（ｄ）参照）、例えば直径０．１２５ｍｍのクラッド構造の光ファイバ用ガラス裸線１１（光ファイバ裸線）に樹脂等の保護被覆を被せて直径が０．２５ｍｍないし０．４ｍｍ太くなった光ファイバ２３を、例えば外径が２ｍｍで内径が０．９ｍｍのステンレス製チューブからなる鞘体２４（可撓性長尺支持体）の中空に、差し込んで収めたものである。鞘体２４に「かしめ」を行うことで比較的容易に光ファイバ２３を鞘体２４に固定することができるので、「かしめ」にて光ファイバ２３を鞘体２４に固定したファイバ固定部２２（図７（ｅ）参照）と、「かしめ」を行わずに残したため光ファイバ２３が鞘体２４に固定されていないファイバ遊挿部２１（図７（ｄ）参照）とが、ファイバ長手方向において交互に発現するようになっている（図７（ｃ）参照）。

なお、鞘体２４の金属材料としては（例えば特許文献６参照）、ステンレス鋼、ニッケル基合金、銅、チタン、アルミニウム等が用いられる。その使い分けとしては、通常の大気中での使用にはステンレス鋼を用い、例えば火山付近の土中に埋め込む場合などの耐塩素、耐硫化水素又は耐電蝕性が必要とされる雰囲気中ではニッケル基合金管を用いる。海水に曝される環境、例えば海底ケーブルや護岸ブロックのような環境における長期間の使用にはチタン管、その他、被測定物の材質に合わせる必要がある場合にはアルミニウム管や銅管を用いることもある。

このような光ファイバセンサ２０の長さは測定個所に応じて適宜選定され数ｍの場合もあれば数ｋｍ以上の場合もあるが、ファイバ固定部２２の固定ピッチＹすなわち「かしめピッチ」は（図７（ｆ）参照）、大抵、ファイバ長手方向のどこでも等しく、例えば１ｍになっている。光ファイバセンサ２０利用の歪測定が伸び歪に限られている場合には不要であるが、縮み歪も測定する場合には、光ファイバセンサ２０にファイバ予歪εa が付与される（図７（ｇ）参照）。ファイバ予歪εa は、具体的には光ファイバ２３に対して予め設定された長手方向の伸びであり、光ファイバ２３に張力を付与した状態で光ファイバ２３を鞘体２４に「かしめ」で固定する等のことで設定される。ファイバ予歪εa の典型値は、０．５％であり、光ファイバ２３の破断伸び率の５％より十分に小さく設定されている。

ブリルアン後方散乱光解析装置１４は（図８参照）、光ファイバセンサ２０を光路とする送受光を行うとともに例えば０．１ｍの標本化ピッチＤでサンプリングすることによって歪分布データε(X）を得るものであるが、その際、各標本区間で歪データを直接サンプリングすることはできないので、それに代わる演算を行う。すなわち、標本化ピッチＤより長い入射光パルス幅Ｓに亘るブリルアン後方散乱光の測定データを標本化ピッチＤだけずらしながら抽出して（図８（ａ）参照）、入射光パルス幅Ｓに亘るブリルアン後方散乱光それぞれについて周波数スペクトルを求め（図８（ｂ）参照、横軸が周波数ｆで縦軸が密度ｐのグラフ表示である）、そのスペクトル中心と基準周波数ｆ0 との周波数差Δｆから各標本区間の歪データを算出することにより、標本化ピッチＤでサンプリングしたかのような歪分布データε(X）が得られるようになっている（図８（ｃ）参照）。なお、本明細書では周波数スペクトルで説明するが、波長スペクトルでも等価な演算が行える。

二次演算部３０は（図９参照）、プログラマブルなコンピュータやデジタルシグナルプロセッサ等からなり、ハードディスク等の大容量記憶装置からなる歪分布データ記憶装置３２が内蔵または外付けされるとともに、歪データ収集ルーチン３１や歪分布比較ルーチン３３を含むプログラムがインストールされている。
歪データ収集ルーチン３１は、例えば一定周期で起動されて、その度に次の一連の処理が実行されるようになっている（ステップＳ１１〜Ｓ１４）。すなわち、ブリルアン後方散乱光解析装置１４を作動させて歪分布データεを得る歪分布観測が実行されるとともに（ステップＳ１１）、ラマン後方散乱光解析装置１３を作動させて温度分布データＴを得る温度布観測も実行され（ステップＳ１２）、それから歪の影響の小さい温度分布データＴに基づいて温度の影響の大きい歪分布データε(X）を修正する歪データ修正演算が実行され（ステップＳ１３）、修正後の歪分布データε(X）が歪分布データ記憶装置３２に記録されて蓄積保存されるようになっている（ステップＳ１４）。

歪分布データε(X）は、大抵、標本区間ごとに得られた位置Ｘと歪εとの組データを標本区間の数だけ並べたものになっているので、そのような歪分布データε(X）の記録は、例えば二行多数列の要素群からなる二次元配列（マトリクス）といったデータ形式・データ構造でなされるようになっている。
歪分布比較ルーチン３３は、例えば手動操作で不定期に起動されて例えば次の処理を実行するものである。すなわち、歪分布データ記憶装置３２に蓄積されている歪分布データε(X）のうちから二つが選出されるのを待ち、歪分布データεXi,εXj が選択されると、例えば、対応する標本区間ごとに歪分布データεXiと歪分布データεXjとの差Δε＝（εXi−εXj ）を算出して、その差Δεを単独で又は両歪分布データεXi,εXj と共に操作表示部１１に画面表示するようになっている。

このような歪観測システム１０の場合、監視対象の土壌や構造物に歪伝達可能な状態で一本または複数本の光ファイバセンサ２０を取り付けて使用され、ラマン後方散乱光解析装置１３やブリルアン後方散乱光解析装置１４による光ファイバセンサ２０への送受光や二次演算部３０による演算が歪データ収集ルーチン３１で規定された数十分や数時間の一定周期で繰り返えされて、その度に歪分布データε(X）が歪分布データ記憶装置３２に追加される。
そして、監視対象物が伸縮すると、それに対応した歪が光ファイバセンサ２０にも生じるので、監視対象物の変動状態を反映した歪分布データε(X）が蓄積される。

また、蓄積された歪分布データε(X）を利用して或る時から別の時までの変動を目視確認したいときには、二次演算部３０に歪分布比較ルーチン３３を起動させて所望の時刻を二つ指定すると、該当する歪分布データεXi,εXj や両者の差Δεが操作表示部１１にグラフ等で表示される。なお、温度の影響を無視できる環境で歪観測システム１０を使用する場合、ラマン後方散乱光解析装置１３の組み込みや温度分布データＴの収集・表示は、必要がないので、コストダウンのために省くのが自然である。
こうして、この歪観測システム１０にあっては、歪分布データの収集や歪の経時変化の確認が容易になされる。

特開２００１−２９６１１２号公報 特開２００２−０５４９５６号公報 特開２００２−１３１０２４号公報 特開２００２−３１７４５１号公報 特開２００４−１０１４１４号公報 特開２００５−２７４２００号公報

しかしながら、このような従来の光ファイバセンサ及び歪観測システムには、歪分布データの比較に関して、未だ解決されていない技術課題が存在している。
図１０はそのような解決すべき技術課題を説明するためのものであり、（ａ）が両歪分布データεXi,εXj のグラフ表示、（ｂ）が両歪分布データεXi,εXj の差Δεのグラフ表示、（ｃ）が歪目印つき歪分布データεXi,εXj のグラフ表示、（ｄ）がファイバ予歪分布図と周波数スペクトル図と歪分布データのグラフ表示である。

収集時期の異なる歪分布データεXi,εXj を一緒にグラフ表示したとき（図１０（ａ）参照）、両時期の間には光ファイバセンサ２０取り付け先の監視対象物の形状変化が無かったのにもかかわらず、グラフではファイバ長手方向において歪の発現位置がずれて表示される場合があり、この場合、両歪分布データεXi,εXj の差Δεが大きく誤って表示されてしまう（図１０（ｂ）参照）。この不都合な「みかけのずれ」は、ブリルアン後方散乱光解析装置１４の経時変化等による測定精度低下や光ファイバセンサ２０の歪に起因して発現するものであり、例えば１０ｋｍの光ファイバセンサ２０が全長に亘って０．１％ほど歪むと末端では１０ｍもの位置ずれが生じる。

このため、歪分布データの比較等を的確に行うには歪分布データから上述の「みかけのずれ」を除去することが必要であり、それには、最大歪として想定されるファイバ二倍歪2εaより大きな歪みを歪目印として光ファイバセンサ２０に予め付与しておき、その歪目印の位置差ΔＸを両歪分布データεXi,εXj から検出して（図１（ｃ）参照）、その位置差ΔＸを解消するよう歪分布データεXi,εXj を修正することが有効と考えられる。
ところが、位置合わせの目印にファイバ予歪を採用して歪目印が歪分布データに含まれるようにした場合、歪目印の取得は容易に行えても、本来の測定対象歪が予想を超えて大きくなったときや測定対象歪が歪目印の近くで大きくなったときまで含めて常に確実に歪目印を測定対象歪から分離抽出するのは容易でなかった。

一方、ブリルアン後方散乱光解析装置を用いて歪分布データを得るに際してファイバ長手方向における歪の幅に広狭がある場合（図１０（ｄ）参照）、入射光パルス幅を標本区間幅とし該入射光パルス幅よりも短い標本化ピッチ毎における標本区間のブリルアン後方散乱光の測定データに係るスペクトルに基づいて各標本区間の歪データが得られるという測定手法に起因して、入射光パルス幅Ｓと同等の幅かそれより幅の長いパルス歪εの測定によって歪分布データに発現するパルス状波形部分のパルス幅Ｗｅは入射光パルス幅Ｓと同等かそれより長くなる傾向があるのに対し、入射光パルス幅Ｓより幅の短いパルス歪εn の測定によって歪分布データに発現するパルス状波形部分のパルス幅Ｗｎは元のパルス歪εn の幅Ｎより更に短くなる傾向が強い。

その理由は、幅狭のパルス歪εn に係る周波数スペクトルは乱れて二山状になるため周波数差Δｆが小さく算出されるので歪データが矮小化されるからである。
そして、そのような特性を利用することで、検出の不要な小さな歪みの影響が歪分布データには成る可く及ばないようにすべく、光ファイバ２３を固定ピッチＹで鞘体２４に固定している光ファイバセンサ２０では、入射光パルス幅Ｓに相当するピッチが固定ピッチＹに採用されており、局所平均処理等の簡便なノイズ処理でもノイズが良く除去できるようになっている。

ところが、ブリルアン後方散乱光解析装置での歪分布測定実験中に幅狭のパルス歪εn でも歪分布データから消えない場合のあることが判明した。具体的には、パルス歪εn の幅Ｎが入射光パルス幅Ｓより短く、パルス歪εn の幅Ｎが標本化ピッチＤより長く、さらにパルス歪εn のパルス高が十分にあれば、パルス歪εn に対応して歪分布データに発現するパルス状波形部分は、局所平均処理等のノイズ除去処理を施す前であれば、パルス幅Ｗｎこそ極めて短いものの、明瞭な形で存在する。
そこで、このような特質を利用することによりコストアップを抑制しつつ歪目印の検出確度を向上させることが技術的な課題となる。

本発明の歪観測システム（請求項１）は、このような課題を解決するために創案されたものであり、入射光パルス幅を標本区間幅とし該入射光パルス幅よりも短い標本化ピッチ毎における標本区間のブリルアン後方散乱光の測定データに係るスペクトルに基づいて各標本区間の歪データを求めることにより歪分布データを得るブリルアン後方散乱光解析装置と、前記入射光パルス幅に相当する固定ピッチで光ファイバを鞘体などの可撓性長尺支持体に固定した光ファイバセンサと、前記光ファイバセンサ沿いの歪分布データを前記ブリルアン後方散乱光解析装置から得てデータ比較などのデータ処理を行う二次演算部とを備えた歪観測システムにおいて、 前記光ファイバセンサには、前記標本化ピッチより長いが前記入射光パルス幅および前記固定ピッチより短い幅間隔で前記光ファイバを前記可撓性長尺支持体に固定した歪目印部が、前記ブリルアン後方散乱光解析装置で計測可能なファイバ予歪を付与された状態で、点在または散在しており、 前記二次演算部には、前記歪目印部より長く前記入射光パルス幅および前記固定ピッチより短い分別幅を分別基準に用いて、処理対象の歪分布データからそれに含まれているパルス状波形部分のうちでパルス幅が前記分別幅より短いものを抽出することにより前記歪目印部に対応した歪目印を特定する歪目印検出手段と、その歪目印に基づいて前記処理対象歪分布データに係る位置修正処理を行う位置修正手段とが、設けられている、ことを特徴とする。

また、本発明の歪観測プログラム（請求項２）は、入射光パルス幅を標本区間幅とし該入射光パルス幅よりも短い標本化ピッチ毎における標本区間のブリルアン後方散乱光の測定データに係るスペクトルに基づいて各標本区間の歪データを求めることにより歪分布データを得るブリルアン後方散乱光解析装置から光ファイバセンサに沿いの歪分布データを得てデータ比較などのデータ処理を行う二次演算部にインストールされて、この二次演算部を、 前記光ファイバセンサが前記入射光パルス幅に相当する固定ピッチで光ファイバを鞘体などの可撓性長尺支持体に固定したものであり而も前記光ファイバセンサには前記標本化ピッチより長いが前記入射光パルス幅および前記固定ピッチより短い幅間隔で前記光ファイバを前記可撓性長尺支持体に固定した歪目印部が前記ブリルアン後方散乱光解析装置で計測可能なファイバ予歪を付与された状態で点在または散在していることを前提条件として且つ前記歪目印部より長く前記入射光パルス幅および前記固定ピッチより短い分別幅を分別基準に用いて処理対象の歪分布データからそれに含まれているパルス状波形部分のうちでパルス幅が前記分別幅より短いものを抽出することにより前記歪目印部に対応した歪目印を特定する歪目印検出手段と、その歪目印に基づいて前記処理対象歪分布データに係る位置修正処理を行う位置修正手段として機能させる、というものである。

さらに、本発明の歪観測システム（請求項３）は、上記の請求項１記載の歪観測システムであって更に、前記歪目印検出手段が、パルス幅検出に先立ってピーク検出を行い、そのピーク値に応じてパルス幅検出用の閾値を変化させるものである、ことを特徴とする。
また、本発明の歪観測プログラム（請求項４）は、上記の請求項２記載の歪観測プログラムであって更に、前記歪目印検出手段が、パルス幅検出に先立ってピーク検出を行い、そのピーク値に応じてパルス幅検出用の閾値を変化させるものである、ことを特徴とする。

また、本発明の光ファイバセンサ（請求項５）は、入射光パルス幅を標本区間幅とし該入射光パルス幅よりも短い標本化ピッチ毎における標本区間のブリルアン後方散乱光の測定データに係るスペクトルに基づいて各標本区間の歪データを求めることにより歪分布データを得るブリルアン後方散乱光解析装置に接続されてブリルアン後方散乱光測定用センサとして機能させるため、前記入射光パルス幅に相当する固定ピッチで光ファイバを鞘体などの可撓性長尺支持体に固定した光ファイバセンサにおいて、 前記標本化ピッチより長いが前記入射光パルス幅および前記固定ピッチより短い幅間隔で前記光ファイバを前記可撓性長尺支持体に固定した歪目印部が、前記ブリルアン後方散乱光解析装置で計測可能なファイバ予歪を付与された状態で、点在または散在している、ことを特徴とする。

また、本発明の光ファイバセンサ（請求項６）は、上記の請求項５記載の光ファイバセンサであって更に、前記歪目印部の両端部における前記光ファイバの前記可撓性長尺支持体への固定がファイバ長手方向に近接した複数箇所でなされていることを特徴とする。

また、本発明の光ファイバセンサ（請求項７）は、上記の請求項５記載の光ファイバセンサであって更に、前記可撓性長尺支持体を前記光ファイバと共に把持して前記光ファイバを前記可撓性長尺支持体に固定する把持部材を一対具備しており而もそれら把持部の離隔距離を拡縮しうる歪目印後付具が装着され、前記把持部材による把持部位を両端部として前記歪目印部が形成され、そこに対するファイバ予歪の付与が前記歪目印後付具によってなされている、ことを特徴とする。

また、本発明の光ファイバセンサ（請求項８）は、上記の請求項５記載の光ファイバセンサであって更に、前記可撓性長尺支持体を前記光ファイバと共に把持して前記光ファイバを前記可撓性長尺支持体に固定する把持部材が装着され、前記把持部材による把持部位を両端部の一方または双方として前記歪目印部が形成され、そこに対するファイバ予歪の付与が加温用の又は冷却用の温調器によってなされている、ことを特徴とする。

このような本発明の歪観測システム（請求項１）及び本発明の光ファイバセンサ（請求項５）にあっては、光ファイバセンサのうち少なくとも歪測定供用部分については大部分が従来同様の歪測定部で占められ、そこに歪目印部が点在・散在している。
歪測定部では、入射光パルス幅に相当する固定ピッチで光ファイバが可撓性長尺支持体に固定されていることから、測定対象物の歪は、光ファイバに伝達されるときに固定ピッチの各区間で局所平均値に一様化されるので、ブリルアン後方散乱光解析装置による歪分布データには単発のパルス状波形部分かパルス状波形部分の連なりとなって反映されるが、そのパルス幅は入射光パルス幅や固定ピッチと同等かそれより長くなる。

これに対し、歪目印部からは歪目印用のファイバ予歪が単発のパルス状波形部分となってブリルアン後方散乱光解析装置による歪分布データに反映されるが、歪目印部の長さである歪目印部長が標本化ピッチと入射光パルス幅や固定ピッチとの中間長になっていることから、歪目印用のパルス状波形部分のパルス幅は歪目印部長より短くなる。
このように、歪分布データにおいて、歪目印用の歪は歪目印部長より短いパルス状波形で発現するのに対し、測定対象物の歪は入射光パルス幅や固定ピッチ以上に広がって発現するので、両者の波形が区別可能になる。しかも、両者の間には開きがあるので、歪分布データから歪目印を抽出することが確実に行えることとなる。

また、本発明の歪観測システム（請求項１）及び本発明の歪観測プログラム（請求項２）をインストールした二次演算部にあっては、ブリルアン後方散乱光解析装置にて得た歪分布データから歪目印を抽出するに際し、上述した光ファイバセンサの使用を前提として、歪分布データから幅狭のパルス状波形部分を歪目印として抽出するようになっているが、その分別基準に分別幅が用いられ、この分別幅は歪目印用パルス状波形部分の幅と測定対象物の歪のパルス状波形部分の幅との間にあるので、歪目印が確実に抽出・特定される。そして、その歪目印に基づいて位置修正処理が行われるので、歪分布データが対比等の容易な状態に標準化される。
しかも、本発明はファイバ固定距離の一部変更やデータ処理プログラムの一部改造で具現化されるので、コストアップは小さく抑えられる。
したがって、この発明によれば、コストアップを抑制しつつ歪目印の検出確度を向上させることができる。

さらに、本発明の歪観測システム（請求項３）及び本発明の歪観測プログラム（請求項４）をインストールした二次演算部にあっては、歪目印の検出に際しピーク検出とパルス幅検出とを行ってピーク値に応じてパルス幅検出用の閾値を変化させるようにしたことにより、測定対象物の歪に基づく幅広のパルス状波形部分に歪目印用パルス状波形部分が重畳したときでも幅狭の歪目印用パルス状波形部分は的確に検出される。
そのため、歪目印部のところまで測定対象物の歪が及んだ場合でも歪目印が明瞭に維持されるので、歪目印はファイバ長手方向のどこでも任意に付けることが許される。

また、本発明の光ファイバセンサ（請求項６）にあっては、歪目印部の端部の固定が複数化されているので、歪目印部の強度が向上している。そのため、例え歪目印用ファイバ予歪が大きくても、歪目印部の機能が長期に亘って安定維持される。
また、本発明の光ファイバセンサ（請求項７，請求項８）にあっては、把持部材の装着にて所要の歪目印部が形成され、歪目印後付具や温調器にて歪目印用ファイバ予歪が付与されるようにしたことにより、既存の光ファイバセンサに例えそれが敷設済みであっても歪目印を追加することができる。

本発明の光ファイバセンサ及び歪観測システムの一実施形態（第１形態）について、その構成を、図面を引用して説明する。図１は、（ａ）が歪観測システム４０の斜視図および歪目印部５２の配置図、（ｂ）がファイバ固定部２２の配置図、（ｃ）が歪目印つき光ファイバセンサ５０に係るファイバ予歪分布図、（ｄ）と（ｅ）が歪目印の測定データのグラフ表示、（ｆ）が歪目印つき光ファイバセンサ５０に係る歪分布データε(X）のグラフ表示である。また、図２は、二次演算部３０の歪観測プログラムの機能ブロック図である。

なお、それらの図示に際し従来と同様の構成要素には同一の符号を付して示したので、重複する再度の説明は割愛し、以下、従来との相違点を中心に説明する。
この歪観測システム４０が既述した歪観測システム１０と相違するのは、光ファイバセンサ２０が歪目印つきの光ファイバセンサ５０になった点と（図１参照）、二次演算部３０のプログラムに基準位置設定ルーチン４１の追加と歪分布比較ルーチン３３から歪分布比較ルーチン４３への改造が施された点である（図２参照）。
基準位置設定ルーチン４１と歪分布比較ルーチン４３は、新規な歪目印検出サブルーチンを利用するようになっている。

光ファイバセンサ５０は、例えば１ｋｍの歪測定部５１と幅狭の歪目印部５２とがファイバ長手方向で交互に形成されたものであり（図１（ａ）参照）、そのうち歪測定部５１は（図１（ｂ）参照）、既述した光ファイバセンサ２０と同じ構造であり、入射光パルス幅Ｓとほぼ同じ１ｍの固定ピッチＹで光ファイバ２３が鞘体２４（可撓性長尺支持体）に固定されているので、ファイバ遊挿部２１とファイバ固定部２２とがファイバ長手方向において交互に発現するものとなっている。縮み歪も測定する必要のある歪測定部５１には従来同様のファイバ予歪εa が付与されている（図１（ｃ）参照）。

光ファイバセンサ５０における歪目印部５２は（図１（ｂ）参照）、ファイバ遊挿部２１と同じく両端がファイバ固定部２２で画成され中間部では光ファイバ２３が鞘体２４に遊挿されて保護されているが、両端のファイバ固定部２２の離隔距離が歪目印部長Ｎになっている点と、予め付与されているファイバ予歪がファイバ予歪εa より大きな歪目印用ファイバ予歪εn になっている点でファイバ遊挿部２１と相違している。
歪目印用ファイバ予歪εn は（図１（ｃ）参照）、ファイバ予歪εa より小さく方に設定してもブリルアン後方散乱光解析装置１４で測定されるが、ブリルアン後方散乱光解析装置１４で明瞭に測定されるよう、通常はファイバ二倍歪2εaより大きく設定される。歪分布データε(X）に発現した歪目印用パルス状波形部分においてもそのピークがファイバ二倍歪2εaを超えるよう（図１（ｄ），（ｅ）参照）、予歪εn は十分に大きいのが好ましい。

歪目印部５２の長さである歪目印部長Ｎは、歪目印部５２に対応した歪目印用パルス状波形部分が歪分布データε(X）においてパルス幅は短くても明瞭かつ確実に発現するよう、標本化ピッチＤより長く、入射光パルス幅Ｓより短く、固定ピッチＹよりも短く、設定されている。その条件のうちでも、歪目印用パルス状波形部分のパルス幅が短くなるようにする観点からは、歪目印部長Ｎが短いほど良いが、歪目印用パルス状波形部分のピークの縮減を防止する観点からは、歪目印部長Ｎを入射光パルス幅Ｓの半分以上に保つのが好ましいので、歪目印部長Ｎは入射光パルス幅Ｓの半分か半分強に設定すると良い。この光ファイバセンサ５０では歪目印部長Ｎが０．５ｍになっている（図１（ｂ）参照）。

歪目印検出サブルーチンは（図１（ｄ）〜（ｆ）参照）、二次演算部３０を歪目印検出手段として機能させるプログラムであり、他のルーチン４１，４３，４４によって実行させられて、その度に、処理対象の歪分布データε(X）からそれに含まれているパルス状波形部分のうちで歪目印部長Ｎよりパルス幅の短いものを抽出することにより歪目印部５２に対応した歪目印を特定するようになっている。歪目印用パルス状波形部分の抽出手法の具体例を二つ挙げると、簡便な手法は（図１（ｄ）参照）、例えば歪目印用ファイバ予歪εn の半分程度をパルス幅検出用閾値εt に採用したうえで、歪分布データε(X）をファイバ長手方向の位置Ｘの単調増加か単調減少の何れか一方向へ走査しながらパルス検出を行って、パルス状波形部分が見つかったら、パルス幅検出用閾値εt のところでパルス幅Ｗを測り、そのパルス幅Ｗが分別幅Ｎｎより狭ければ歪目印用パルス状波形部分と判別してパルス状波形部分の中央位置Ｘｎを歪目印位置の一つに加え（Ｗ＜Ｎｎ→ＯＫ）、そうでなければ歪目印用パルス状波形部分でないと判別する（Ｗ≧Ｎｎ→ＮＧ）、というものである。

これに対し、検出能力の高い別手法は（図１（ｅ）参照）、パルス幅検出に先立ってピーク検出を行い、そのピーク値εp に応じてパルス幅検出用閾値εt を変化させる、というものである。ピーク値εp とパルス幅検出用閾値εt との差を例えば一定値εb ＝（εn −εa ）／２にする例を詳述すると、歪分布データε(X）をファイバ長手方向の位置Ｘの単調増加か単調減少の何れか一方向へ走査しながらパルス検出を行って、パルス状波形部分が見つかったら、そのピーク検出も行ってピーク値εp とピーク位置Ｘｎを求め、さらにパルス幅検出用閾値εt ＝（εp −εb ）を算出してから、パルス幅検出用閾値εt のところでパルス幅Ｗを測るのである。そして、そのパルス幅Ｗが分別幅Ｎｎより狭ければ歪目印用パルス状波形部分と判別して検出済みのピーク位置Ｘｎを歪目印位置の一つに加え（Ｗ＜Ｎｎ→ＯＫ）、そうでなければ歪目印用パルス状波形部分でないと判別する（Ｗ≧Ｎｎ→ＮＧ）、というものである。

この別手法では（図１（ｅ）参照）、歪分布データε(X）において歪目印用パルス状波形部分が単独で発現した場合や（図１（ｆ）で最も左のパルスを参照）、測定対象物の歪に基づく幅広のパルス状波形部分が単独で発現した場合に（図１（ｆ）で左から二番目のパルスを参照）、的確な判別がなされるばかりでなく、測定対象物の歪に基づく幅広のパルス状波形部分に幅狭の歪目印用パルス状波形部分が重畳して発現した場合にも（図１（ｆ）で右側の二パルスを参照）、的確な判別がなされる。
また、上記手法で分別基準に用いられた分別幅Ｎｎは（図１（ｄ），（ｅ）参照）、歪目印用パルス状波形部分の幅と測定対象物の歪のパルス状波形部分の幅との間に確実になるよう、歪目印部長Ｎ以上であって入射光パルス幅Ｓ未満であることと、歪目印部長Ｎ以上であって固定ピッチＹ未満であること、という条件で予め選定されている。

基準位置設定ルーチン４１は（図２参照）、歪観測システム４０の設置後の初期化に際して実行させられて、基準位置データ４２の初期設定を行うものであり、具体的には、先ず既述の歪データ収集ルーチン３１と同様の処理（Ｓ１１〜Ｓ１３）を行って歪分布データε(X）を求め、次ぎに上述の歪目印検出サブルーチンを実行させて歪分布データε(X）中の歪目印位置Ｘｎを総て求め、それから、その総ての歪目印位置Ｘｎ…を基準位置データ４２に記憶保持させるようになっている。

歪分布比較ルーチン４３は（図２参照）、歪分布比較ルーチン３３と同じく例えば手動操作で不定期に起動されて歪分布比較ルーチン３３の基本処理（各Ｘで差Δεを算出する等の処理）を行うものであるが、歪分布比較ルーチン３３と異なり、基本処理（ステップＳ２３）に先立って歪目印検出と位置修正の処理を行うようになっている（ステップＳ２１，Ｓ２２）。詳述すると、歪分布データ記憶装置３２に蓄積されている歪分布データε(X）のうちから二つが選出されるのを待ち、歪分布データεXi,εXj が選択されると、歪分布データεXiをコピーしてから上述の歪目印検出サブルーチンを実行させて歪分布データεXi中の歪目印位置を総て求め、それが基準位置データ４２の歪目印位置Ｘｎ…に一致するよう、歪分布データεXiに位置修正処理を施す（ステップＳ２１）。

さらに（ステップＳ２２）、歪分布データεXjもコピーしてから上述の歪目印検出サブルーチンを実行させて歪分布データεXj中の歪目印位置を総て求め、それが基準位置データ４２の歪目印位置Ｘｎ…に一致するよう、歪分布データεXjにも位置修正処理を施す。そして、両歪分布データεXi,εXj の位置修正処理が済んでから、基本処理として（ステップＳ２３）、例えば、対応する標本区間ごとに歪分布データεXiと歪分布データεXjとの差Δε＝（εXi−εXj）を算出して、その差Δεを単独で又は両歪分布データεXi,εXj と共に操作表示部１１に画面表示するようになっている。なお、位置修正処理の具体化は、線形補間演算や，多項式近似方式，最小自乗法近似など、公知の手法で足りる。

この実施形態（第１形態）の歪観測システム４０について、その使用態様及び動作を説明する。

この場合も、監視対象の土壌や構造物に歪伝達可能な状態で光ファイバセンサ５０を取り付けて使用されるが（図１参照）、初期化に際しては二次演算部３０に基準位置設定ルーチン４１を起動させることも行う（図２参照）。
そうすると、初期の歪分布データε(X）が求められ、それから歪目印検出サブルーチンの実行によって初期の歪目印位置Ｘｎ…が求められ、それが後の位置修正用の基準位置として基準位置データ４２に記憶される。

一方、その後の定常時の観測では、ラマン後方散乱光解析装置１３やブリルアン後方散乱光解析装置１４による光ファイバセンサ５０への送受光や二次演算部３０による演算が歪データ収集ルーチン３１で規定された数十分や数時間の一定周期で繰り返えされて、その度に歪分布データε(X）が歪分布データ記憶装置３２に追加される。なお、歪観測システム４０の場合も、温度の測定は任意の選択事項であり、温度の影響を無視できる環境で使用される等のため、ラマン後方散乱光解析装置１３の組み込みや温度分布データＴの収集・表示が必要なければ、それらは省かれる。

そして、監視対象物が伸縮すると、それに対応した歪が光ファイバセンサ５０にも生じるので、監視対象物の変動状態を反映した歪分布データε(X）が蓄積される。
また、蓄積された歪分布データε(X）を利用して或る時から別の時までの変動を目視確認したいときには、二次演算部３０に歪分布比較ルーチン４３を起動させて所望の時刻を二つ指定すると、該当する歪分布データεXi,εXj や両者の差Δεが操作表示部１１にグラフ等で表示される。

このように歪観測システム４０も従来の歪観測システム１０とほぼ同様に使用され、歪観測システム４０にあっても歪分布データの収集や歪の経時変化の確認が容易になされるが、歪観測システム４０にあっては、更に歪の経時変化の確認が的確になされる。
例えば収集時期の大きく異なる歪分布データεXi,εXj を一緒にグラフ表示したときでも、従来は不所望なまで大きくなることのあったファイバ長手方向の「みかけのずれ」が歪観測システム４０では目につかないのである（図２の操作表示部１１を参照）。

詳述すると、歪観測システム４０にあっては、光ファイバセンサ５０に歪目印部５２が散在しているので、ブリルアン後方散乱光解析装置１４で測定した歪分布データε(X）に歪目印がパルス状波形で含まれる。それに対応した歪目印位置Ｘｎ…が歪目印検出サブルーチンの実行によって求められ、初期設定時には基準位置設定ルーチン４１の実行によって初期の歪目印位置が基準位置データ４２に保存される。また、歪分布データεXi,εXj の比較時には、歪分布比較ルーチン４３の実行によって、歪分布データεXiの歪目印位置が検出されてから歪分布データεXiの各位置が初期の歪目印位置に適合するよう修正されるとともに、歪分布データεXjの歪目印位置が検出されてから歪分布データεXjの各位置も初期の歪目印位置に適合するよう修正される。

このように比較対象の歪分布データεXi,εXj それぞれについて同じ初期の歪目印位置を基準とした位置修正が施されると、両歪分布データεXi,εXj から不所望な「みかけのずれ」がほぼ消滅する。そのため、歪分布比較ルーチン４３によって算出された歪分布データεXi,εXj の差Δεは、両歪分布データεXi,εXj が何時のものであっても、的確なものとなる。

本発明の歪観測システムの他の実施形態（第２形態）について、その構成を、図面を引用して説明する。図３は、二次演算部３０の歪観測プログラムの機能ブロック図である。

この歪観測システムが上述した歪観測システム１０と相違するのは、二次演算部３０の歪データ収集ルーチン３１が改造されて歪データ収集ルーチン４４になった点と、歪分布比較ルーチン４３が歪分布比較ルーチン３３に戻された点である。
二次演算部３０の他のプログラムはそのまま引き継がれている。また、光ファイバセンサ５０やブリルアン後方散乱光解析装置１４などのハードウェアも歪観測システム１０から同じものがそのまま引き継がれている。

基準位置設定ルーチン４１は、既述の歪データ収集ルーチン３１同様、例えば一定周期で起動されて、その度に、歪分布観測を実行し（ステップＳ１１）、温度布観測を実行し（ステップＳ１２）、温度利用の歪データ修正演算を実行し（ステップＳ１３）、温度で修正後の歪分布データε(X）を歪分布データ記憶装置３２に記録する（ステップＳ１４）、というものであるが、歪データ収集ルーチン３１と異なり、温度で修正してから記録するまでの間に（ステップＳ１３〜Ｓ１４）、歪分布データε(X）に対して上述の歪目印検出サブルーチンによる歪目印検出と位置修正の処理を施すようになっている（ステップＳ３１）。

この実施形態（第２形態）の歪観測システムの使用態様は上述したのと同じであり、動作についても、概ね同じであり、異なるのは歪目印検出と位置修正が歪分布比較時でなく歪データ収集時に行われることである。
なお、位置Ｘと歪εとの組データからなる歪分布データε(X）に対する位置修正には、各標本区間の位置Ｘを修正する遣り方を採用しても良く、標本区間の個数や各標本区間の位置Ｘが基準位置データ４２の基準値に一致するよう歪εまで修正する遣り方を採用しても良い。

本発明の光ファイバセンサ及び歪観測システムの他の実施形態（第３形態）について、その構成を、図面を引用して説明する。図４は、（ａ）が歪観測システム６０の斜視図、（ｂ）がファイバ固定強化部６３の配置図、（ｃ）がファイバ固定部２２の配置図、（ｄ）がファイバ予歪分布図である。

この歪観測システム６０が上述した歪観測システム４０と相違するのは光ファイバセンサ５０が一部改造されて光ファイバセンサ６１になった点であり（図４（ａ）参照）、光ファイバセンサ６１が上述した光ファイバセンサ５０と相違するのは歪目印部５２が改造されて歪目印部６２になった点であり歪測定部５１はそのまま引き継がれている（図４（ａ），（ｂ）参照）。歪目印部６２が歪目印部５２と相違するのは両端のファイバ固定部２２がそれぞれファイバ固定強化部６３になった点である（図４（ｂ）参照）。

ファイバ固定強化部６３は（図４（ｃ）参照）、複数のファイバ固定部２２の連なりであり、図示の例ではファイバ固定部２２が１ｃｍピッチで三カ所に形成されている。これにより、歪目印部６２は、その両端部における光ファイバ２３の鞘体２４への固定がファイバ長手方向に近接した複数箇所でなされたものとなっている。
また、このファイバ固定強化部６３は（図４（ｄ）参照）、ファイバ予歪が歪測定部５１側のファイバ予歪εa から歪目印部６２側の歪目印用ファイバ予歪εn へ段階的に増加するものとなっている。

この実施形態（第３形態）の場合、光ファイバセンサ６１に散在する歪目印部６２について、両端部のファイバ固定強化部６３におけるファイバ固定部２２が複数化されているので、歪目印部６２における光ファイバ２３の鞘体２４への固定強度が強化されている。そのため、ファイバ固定強化部６３の何れかのファイバ固定部２２で固定が解けて光ファイバ２３がスリップしたとしても他のファイバ固定部２２によってバックアップされるので、歪目印の消滅を招くほど不所望なスリップは発生を高い確率で防止することができる。しかも、ファイバ固定強化部６３においてはファイバ予歪が段階的に変化しているため、ファイバ固定部２２にかかるファイバ予歪の差が複数箇所に分散されて一箇所あたりのスリップ力が低下するので、スリップ防止がより確かなものとなっている。

本発明の光ファイバセンサの他の実施形態（第４形態）について、その構成を、図面を引用して説明する。図５は、（ａ）が光ファイバセンサ２０の側面図、（ｂ）が歪目印後付具７０の側面図、（ｃ）が歪目印後付具７０の付いた光ファイバセンサ２０に係るファイバ予歪分布図である。

この実施形態では、光ファイバセンサ２０（又は５０，６１）に後付け可能な歪目印後付具７０が用いられる。
歪目印後付具７０は、一対の把持部材である固定部クランプ７１及び遊配部クランプ７２と、それらの離隔距離を拡縮しうる本体部とを具えている。
クランプ７１，７２は、それぞれ、例えば開閉式であって開いて光ファイバセンサ２０を挟み込んでからネジ止め等にて強く閉めることにより、鞘体２４を光ファイバ２３と共に把持して光ファイバ２３を鞘体２４に固定するようになっている。
固定部クランプ７１と遊配部クランプ７２の離隔距離は上述の歪目印部長Ｎを含む範囲で拡縮されるようになっており、その拡縮範囲は歪目印部長Ｎと歪目印用ファイバ予歪εn との積より長くなっている。

この場合、光ファイバセンサ２０（又は５０，６１）のうち歪目印をつけたいところに歪目印後付具７０を装着する。具体的には、固定部クランプ７１で例えばファイバ固定部２２のところを把持するとともに、遊配部クランプ７２でファイバ遊挿部２１のところを把持して光ファイバ２３を鞘体２４に固定してから（図５（ａ），（ｂ）参照）、固定部クランプ７１と遊配部クランプ７２とを離隔させることでクランプ７１，７２間の光ファイバセンサ２０特に光ファイバ２３に歪目印用ファイバ予歪εn を付与する。これにより、歪目印後付具７０の装着箇所が上述した歪目印部５２，６２と同じく歪目印として機能することとなる。このような歪目印後付具７０は、光ファイバセンサ２０（又は５０，６１）が敷設前であろうと敷設後であろうと所望のところに歪目印をつけることができるので、利便性が高い。

本発明の光ファイバセンサの他の実施形態（第５形態）について、その構成を、図面を引用して説明する。図６は、（ａ）が光ファイバセンサ２０の側面図、（ｂ）が歪目印を後付けした温調器８０の側面図である。

この実施形態では、光ファイバセンサ２０（又は５０，６１）に後付け可能な歪目印後付具として遊配部クランプ７２（把持部材）と温調器８０とが用いられる。
温調器８０は、光ファイバセンサ２０における歪目印部長Ｎの部分を加温または冷却できるものであれば足り、例えば、一定の設定温度に維持する恒温槽でも良く、外気温に応じて温度コントロールするヒートポンプ等でも良い。
遊配部クランプ７２は、上述した歪目印後付具７０から分離したものであり、温調器８０に取り付けても取り付けなくても良い。

この場合、光ファイバセンサ２０（又は５０，６１）のうち歪目印をつけたいところの一端または両端に遊配部クランプ７２を装着する。歪目印部の両端のうち片方にファイバ固定部２２を利用すれば遊配部クランプ７２は一個で足りる（図６（ｂ）参照）。何れにしても、歪目印部長Ｎだけ離れたところで光ファイバ２３が鞘体２４に固定されたら、そこに温調器８０を装着して基本的には加温し、その熱膨張にて光ファイバ２３に歪目印用ファイバ予歪εn を付与する。なお、光ファイバ２３と鞘体２４との熱膨張率の大小が逆の場合や負の歪目印用ファイバ予歪εn を付与する場合は冷却する。

これにより、温調器８０の装着箇所が上述した歪目印部５２，６２と同じく歪目印として機能することとなる。この温調器８０も、光ファイバセンサ２０（又は５０，６１）が敷設前であろうと敷設後であろうと所望のところに歪目印をつけることができるので、利便性が高い。さらに、歪観測システムがラマン後方散乱光解析装置１３による温度観測も行うものであれば、歪目印における温度波形を特定して歪目印の再確認に利用する等のことにより、歪目印の検出の確度を更に向上させることができる。

［その他］
なお、上記実施形態では、光ファイバセンサにおける可撓性長尺支持体が、光ファイバを遊挿しうる金属製鞘体であったが、可撓性長尺支持体は、鞘体に限られる訳でなく、樹脂チューブや索条など、他の断面形状のものであっても、固定ピッチや歪目印部長の離散位置で光ファイバを固定できるものであれば良い。
また、上記実施形態では、光ファイバセンサにおける固定ピッチが入射光パルス幅と同じになっていたが、両者は多少なら相違していても良く、固定ピッチが入射光パルス幅の８０％〜１５０％程度になっていれば、固定ピッチが入射光パルス幅に相当していると言える。

さらに、上記実施形態では、多数の歪目印部が光ファイバセンサに一定ピッチで散在していたが、歪目印部が少数個や一個だけ光ファイバセンサに点在している場合でも、本発明は有効であり有用である。歪目印部が一個だけの場合、それは光ファイバセンサの末端寄りに設けるのが好ましい。
また、上記実施形態では、歪目印用パルス状波形部分が歪分布データε(X）に残されたままになっていたが、比較以外のデータ処理など行うときなどに歪目印用パルス状波形部分が邪魔な場合には、例えば、歪分布データε(X）において歪目印位置Ｘｎを中心とした歪目印部長Ｎの部分データを一旦消去してから、その部分のデータ値を線形補間で補う、といった前処理を施せば良い。

また、上記実施形態では、位置修正処理の絶対的な基準となる歪目印位置Ｘｎ…を基準位置設定ルーチン４１にて基準位置データ４２に初期設定するようになっていたが、位置修正処理が相対的で足りる場合、基準位置設定ルーチン４１や基準位置データ４２は省くことができる。例えば、第１形態の歪分布比較ルーチン４３において、ステップＳ２１では歪目印検出を行って位置修正は省き、ステップＳ２２では歪目印検出を行ってからその歪目印とステップＳ２１の歪目印とを用いて位置修正を行う、といった場合である。

本発明の光ファイバセンサや観測システムは、土壌の歪みや地滑りの監視の他、構造体や構造物の変形の監視にも適用できる。

本発明の一実施形態（第１形態）について、光ファイバセンサ及び歪観測システムの構造を示し、（ａ）が歪観測システムの斜視図、（ｂ）がファイバ固定部配置図、（ｃ）が歪目印つきファイバ予歪分布図、（ｄ）と（ｅ）が歪目印の測定データのグラフ表示、（ｆ）が歪目印つき歪分布データのグラフ表示である。 歪観測プログラムの機能ブロック図である。 本発明の他の実施形態（第２形態）について、歪観測プログラムの機能ブロック図である。 本発明の他の実施形態（第３形態）について、光ファイバセンサ及び歪観測システムの構造を示し、（ａ）が歪観測システムの斜視図、（ｂ）がファイバ固定強化部配置図、（ｃ）がファイバ固定部配置図、（ｄ）がファイバ予歪分布図である。 本発明の他の実施形態（第４形態）について、光ファイバセンサの構造を示し、（ａ）が光ファイバセンサの側面図、（ｂ）が歪目印後付具の側面図、（ｃ）が歪目印つきファイバ予歪分布図である。 本発明の他の実施形態（第５形態）について、光ファイバセンサの構造を示し、（ａ）が光ファイバセンサの側面図、（ｂ）が歪目印後付用温調器の側面図である。 従来の光ファイバセンサ及び歪観測システムを示し、（ａ）が歪観測システムの斜視図、（ｂ）が歪観測システムの概要ブロック図、（ｃ）が光ファイバセンサの側面図、（ｄ）がファイバ遊挿部の横断面（Ｂ−Ｂ）の拡大図、（ｅ）がファイバ固定部の横断面（Ｃ−Ｃ）の拡大図、（ｆ）がファイバ固定部配置図、（ｇ）がファイバ予歪分布図である。 ブリルアン後方散乱光解析装置による標準的な歪分布測定手法を示し、（ａ）がファイバ固定部配置図、（ｂ）が周波数スペクトル図、（ｃ）が歪分布データのグラフ表示である。 従来の歪観測プログラムの機能ブロック図である。 解決課題等を示し、（ａ）が歪分布データのグラフ表示、（ｂ）が歪分布データの差のグラフ表示、（ｃ）が歪目印つき歪分布データのグラフ表示、（ｄ）がファイバ予歪分布図と周波数スペクトル図と歪分布データのグラフ表示である。

符号の説明

１０…歪観測システム、
１１…操作表示部、１２…制御演算部（光データ解析装置）、
１３…ラマン後方散乱光解析装置、
１４…ブリルアン後方散乱光解析装置、
２０…光ファイバセンサ、２１…ファイバ遊挿部、
２２…ファイバ固定部、２３…光ファイバ、２４…鞘体、
３０…二次演算部、３１…歪データ収集ルーチン、
３２…歪分布データ記憶装置、３３…歪分布比較ルーチン、
４０…歪観測システム、
４１…基準位置設定ルーチン、４２…基準位置データ、
４３…歪分布比較ルーチン、４４…歪データ収集ルーチン、
５０…光ファイバセンサ、５１…歪測定部、５２…歪目印部、
６０…歪観測システム、６１…光ファイバセンサ、
６２…歪目印部、６３…ファイバ固定強化部、
７０…歪目印後付具、７１…固定部クランプ、
７２…遊配部クランプ、８０…温調器、
Ｄ…標本化ピッチ、Ｎ…歪目印部長、
Ｓ…入射光パルス幅、Ｙ…固定ピッチ

Claims (8)

1. 入射光パルス幅を標本区間幅とし該入射光パルス幅よりも短い標本化ピッチ毎における標本区間のブリルアン後方散乱光の測定データに係るスペクトルに基づいて各標本区間の歪データを求めることにより歪分布データを得るブリルアン後方散乱光解析装置と、前記入射光パルス幅に相当する固定ピッチで光ファイバを鞘体などの可撓性長尺支持体に固定した光ファイバセンサと、前記光ファイバセンサ沿いの歪分布データを前記ブリルアン後方散乱光解析装置から得てデータ比較などのデータ処理を行う二次演算部とを備えた歪観測システムにおいて、
   前記光ファイバセンサには、前記標本化ピッチより長いが前記入射光パルス幅および前記固定ピッチより短い幅間隔で前記光ファイバを前記可撓性長尺支持体に固定した歪目印部が、前記ブリルアン後方散乱光解析装置で計測可能なファイバ予歪を付与された状態で、点在または散在しており、
   前記二次演算部には、前記歪目印部より長く前記入射光パルス幅および前記固定ピッチより短い分別幅を分別基準に用いて、処理対象の歪分布データからそれに含まれているパルス状波形部分のうちでパルス幅が前記分別幅より短いものを抽出することにより前記歪目印部に対応した歪目印を特定する歪目印検出手段と、その歪目印に基づいて前記処理対象歪分布データに係る位置修正処理を行う位置修正手段とが、設けられている、
   ことを特徴とする歪観測システム。
2. 入射光パルス幅を標本区間幅とし該入射光パルス幅よりも短い標本化ピッチ毎における標本区間のブリルアン後方散乱光の測定データに係るスペクトルに基づいて各標本区間の歪データを求めることにより歪分布データを得るブリルアン後方散乱光解析装置から光ファイバセンサに沿いの歪分布データを得てデータ比較などのデータ処理を行う二次演算部にインストールされて、この二次演算部を、
   前記光ファイバセンサが前記入射光パルス幅に相当する固定ピッチで光ファイバを鞘体などの可撓性長尺支持体に固定したものであり而も前記光ファイバセンサには前記標本化ピッチより長いが前記入射光パルス幅および前記固定ピッチより短い幅間隔で前記光ファイバを前記可撓性長尺支持体に固定した歪目印部が前記ブリルアン後方散乱光解析装置で計測可能なファイバ予歪を付与された状態で点在または散在していることを前提条件として且つ前記歪目印部より長く前記入射光パルス幅および前記固定ピッチより短い分別幅を分別基準に用いて処理対象の歪分布データからそれに含まれているパルス状波形部分のうちでパルス幅が前記分別幅より短いものを抽出することにより前記歪目印部に対応した歪目印を特定する歪目印検出手段と、その歪目印に基づいて前記処理対象歪分布データに係る位置修正処理を行う位置修正手段として機能させる歪観測プログラム。
3. 前記歪目印検出手段が、パルス幅検出に先立ってピーク検出を行い、そのピーク値に応じてパルス幅検出用の閾値を変化させるものである、ことを特徴とする請求項１記載の歪観測システム。
4. 前記歪目印検出手段が、パルス幅検出に先立ってピーク検出を行い、そのピーク値に応じてパルス幅検出用の閾値を変化させるものである、ことを特徴とする請求項２記載の歪観測プログラム。
5. 入射光パルス幅を標本区間幅とし該入射光パルス幅よりも短い標本化ピッチ毎における標本区間のブリルアン後方散乱光の測定データに係るスペクトルに基づいて各標本区間の歪データを求めることにより歪分布データを得るブリルアン後方散乱光解析装置に接続されてブリルアン後方散乱光測定用センサとして機能させるため、前記入射光パルス幅に相当する固定ピッチで光ファイバを鞘体などの可撓性長尺支持体に固定した光ファイバセンサにおいて、
   前記標本化ピッチより長いが前記入射光パルス幅および前記固定ピッチより短い幅間隔で前記光ファイバを前記可撓性長尺支持体に固定した歪目印部が、前記ブリルアン後方散乱光解析装置で計測可能なファイバ予歪を付与された状態で、点在または散在している、ことを特徴とする光ファイバセンサ。
6. 前記歪目印部の両端部における前記光ファイバの前記可撓性長尺支持体への固定がファイバ長手方向に近接した複数箇所でなされていることを特徴とする請求項５記載の光ファイバセンサ。
7. 前記可撓性長尺支持体を前記光ファイバと共に把持して前記光ファイバを前記可撓性長尺支持体に固定する把持部材を一対具備しており而もそれら把持部の離隔距離を拡縮しうる歪目印後付具が装着され、前記把持部材による把持部位を両端部として前記歪目印部が形成され、そこに対するファイバ予歪の付与が前記歪目印後付具によってなされている、ことを特徴とする請求項５記載の光ファイバセンサ。
8. 前記可撓性長尺支持体を前記光ファイバと共に把持して前記光ファイバを前記可撓性長尺支持体に固定する把持部材が装着され、前記把持部材による把持部位を両端部の一方または双方として前記歪目印部が形成され、そこに対するファイバ予歪の付与が加温用の又は冷却用の温調器によってなされている、ことを特徴とする請求項５記載の光ファイバセンサ。

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