JP2009075000A - 光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動・衝撃発生位置を特定可能にした光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置を提供する。
【解決手段】２つの光学系３Ａ、３Ｂで共用する第２光ファイバＦ２上でのみ、振動・衝撃によって発生した光波の偏波変動を検知する。つまり、第２光ファイバＦ２のみが振動・衝撃を検知する検知線となっている。第２光ファイバＦ２に加わった外力は、これを互いに逆方向に伝搬する第１光波と第２光波の両方に偏波変動を同時に発生させ、第１光波、第２光波に生じる偏波変動Ａ波、偏波変動Ｂ波は、第１受光器２Ａ、第２受光器２Ｂに個別に入射し、電気信号に変換される。これにより、偏波変動Ａ波と偏波変動Ｂ波を分離して検出できる。また、両受光器２Ａ，２Ｂの出力に基づき両偏波変動波の到達時間差Δｔを計測することで、振動・衝撃発生位置の特定が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ中を進行する光波に、光ファイバに加わった外力によって生じる偏波変動を検出して、振動・衝撃等の外力の加わった位置を特定する光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置に関する。

従来、光ファイバに加わった外力（振動・衝撃）を検知する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この文献に開示された検知装置は、光ファイバに外力（振動・衝撃）が加わった場合に、光ファイバ中を伝搬する光波の偏光が変動する現象を捉えて、例えば落石の有無を検知したり、侵入者の侵入を検知したりする。
特開２００７−１３９７４０号公報

ところで、上記従来技術では、測定領域光ファイバに外力（振動・衝撃）が加わったことは検知できるが、測定領域光ファイバのどの位置に外力が加わったかを検知することができなかった。落石を検知する場合、例えば、道路沿いの落石現場では、光ファイバを道路に沿って張ることで落石の有無を検知できるが、道路沿いの、どの位置で落石が発生したかという、落石発生位置の特定ができなかった。同様に、侵入者を検知する場合、侵入防止フェンスに沿って光ファイバを張ることで、侵入者がフェンスをよじ登って侵入しようとしたときに、フェンスに沿って張った光ファイバが振動・衝撃を受け、侵入者の有無を検知できるが、侵入防止フェンスの、どの位置で侵入者が侵入したのかを特定することができなかった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたもので、その目的は、振動・衝撃発生位置を特定可能にした光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置は、非偏光の光波又は偏光光を送出する光源手段と、第１受光器と、第２受光器と、第１経路および第２経路の光学系と、を備え、前記第１経路の光学系は、前記光源手段から送出される非偏光の光波を偏光光に変換した第１光波或いは前記光源手段から送出される偏光光である第１光波が一方向に伝搬する光ファイバで、振動・衝撃を検知する検知線を有し、前記第２経路の光学系は、前記光源手段から送出される非偏光の光波を偏光光に変換した第２光波或いは前記光源手段から送出される偏光光である第２光波が前記第１光波とは逆方向に伝搬する光ファイバで、振動・衝撃を検知する検知線を有し、前記第１経路の光学系の前記検知線と前記第２経路の光学系の前記検知線は同じ１本の光ファイバで構成され、前記第１光波が前記検知線を一方向に伝搬した後、前記第１受光器に入射し、前記第２光波が前記検知線を前記第１光波とは逆方向に伝搬した後、前記第２受光器に入射する構成を有する、ことを特徴とする。

この構成によれば、検知線に加わった外力は、検知線を互いに逆方向に伝搬する第１光波と第２光波の両方に偏波変動を同時に発生させるので、第１光波および第２光波にそれぞれ生じる両偏波変動波の波形は、同一時刻に発生し、かつ波形の形状も似た形となる。また、第１光波および第２光波にそれぞれ生じる偏波変動波は、第１受光器および第２受光器に個別に入射し、電気信号に変換される。これにより、第１光波に生じる偏波変動波と第２光波に生じる偏波変動波を分離して検出することができる。そして、第１受光器および第２受光器でそれぞれ受信した第１光波の偏波変動波と第２光波の偏波変動波は、各々の光波が通過した光路長が異なるため、両受光器の出力に基づき両偏波変動波の到達時間差（Δｔ）を計測することで、振動・衝撃発生位置を特定することが可能となる。

請求項２に記載の発明に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置は、前記第１経路の光学系は、前記光源手段から送出される非偏光の光波が第１光ファイバを伝搬して第１偏光子を通過し、該第１偏光子により前記非偏光の光波が偏光光に変換された第１光波が第１線路手段の第１光路を経由して前記検知線としての第２光ファイバを一方向に伝搬し、第２線路手段の第１光路と偏波変動に応じた強度の光波を出射する第１フィルタ手段を経由して前記第１受光器に入射する構成を有し、前記第２経路の光学系は、前記光源手段から送出される非偏光の光波が第３偏光子を通過し、該第３偏光子により前記非偏光の光波が偏光光に変換された第２光波が前記第２線路手段の第２光路を経由して前記第２光ファイバを前記第１光波とは逆方向に伝搬し、前記第１線路手段の第２光路と偏波変動に応じた強度の光波を出射する第２フィルタ手段を経由し、第３光ファイバを伝搬して前記第２受光器に入射する構成を有する、ことを特徴とする。

この構成によれば、第１光ファイバを伝搬した非偏光の光波が第１偏光子により偏光光に変換され、この偏光光に変換された第１光波が第１線路手段を経由して検知線としての第２光ファイバを一方向に伝搬し、さらに第２線路手段と第１フィルタ手段を経由して第１受光器に入射する。一方、第２経路の光学系では、光源手段から送出される非偏光の光波が第３偏光子により偏光光に変換され、この偏光光に変換された第２光波が第２線路手段を経由して検知線としての第２光ファイバを第１光波とは逆方向に伝搬し、第１線路手段と第２フィルタ手段を経由し、第３光ファイバを伝搬して第２受光器に入射する。

第１経路の光学系の第１光ファイバは、光源手段と第１偏光子とによって挟まれた区間で、非偏光の光波が伝搬しているので、第１光ファイバでは、振動・衝撃による偏波変動が低減され、大きな偏波変動は発生しない。また、第２経路の光学系の第３光ファイバは、第２フィルタ手段と第２受光器とに挟まれた区間であり、第３光ファイバ上で偏波変動が発生したとしても、第２受光器は光強度変化のみを検知するため、振動・衝撃による偏波変動は検知しない。したがって、第１経路の光学系と第２経路の光学系で共用している第２光ファイバ上でのみ、振動・衝撃によって発生した光波の偏波変動を検知することになる。つまり、第２光ファイバのみが振動・衝撃を検知する光ファイバである。

この第２光ファイバに加わった外力は、第２光ファイバを互いに逆方向に伝搬する第１光波と第２光波の両方に偏波変動を同時に発生させるので、第１光波および第２光波にそれぞれ生じる両偏波変動波の波形は、同一時刻に発生し、かつ波形の形状も似た形となる。また、第１光波および第２光波にそれぞれ生じる偏波変動波は、第１受光器および第２受光器に個別に入射し、電気信号に変換される。これにより、第１光波に生じる偏波変動波と第２光波に生じる偏波変動波を分離して検出することができる。そして、第１受光器および第２受光器でそれぞれ受信した第１光波の偏波変動波と第２光波の偏波変動波は、各々の光波が通過した光路長が異なるため、両受光器の出力に基づき両偏波変動波の到達時間差（Δｔ）を計測することで、振動・衝撃発生位置を特定することが可能となる。

さらに、第１光波および第２光波にそれぞれ生じる両偏波変動波の波形は、同一時刻に発生し、かつ波形の形状も似た形となるので、両偏波変動波の到達時間差（Δｔ）の計測誤差を少なくすることができ、振動・衝撃発生位置を精度良く特定することが可能となる。

請求項３に記載の発明に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置は、前記第１経路の光学系は、前記光源手段から送出される非偏光の光波が伝搬する第１光ファイバと、該第１光ファイバを伝搬した非偏光の光波を偏光光に変換する第１偏光子と、該第１偏光子により偏光光にされた第１光波が一方向に伝搬する前記検知線としての第２光ファイバと、該第２光ファイバを伝搬する間に前記第１光波に生じた偏波変動に応じて通過する光波の強度を変化させて、その光波を前記第１受光器へ出力する第１フィルタ手段と、を含み、前記第２経路の光学系は、前記光源手段から送出される非偏光の光波を偏光光に変換する第３偏光子と、該第３偏光子により偏光光にされた第２光波が前記第１光波とは逆方向に伝搬する前記第２光ファイバと、該第２光ファイバを伝搬する間に前記第２光波に生じた偏波変動に応じて通過する光波の強度を変化させる第２フィルタ手段と、該記第２フィルタ手段を通過した光波を前記第２受光器へ伝搬させる第３光ファイバと、を含み、さらに、前記第２光ファイバには、前記第１偏光子を通過後、前記第２光ファイバを一方向に伝搬する第１光波と、前記第２光ファイバを前記第１光波とは逆方向に伝搬して前記第２フィルタ手段へ向かう第２光波とを個別に通過させる第１線路手段と、前記第２光ファイバを一方向に伝搬して前記第１フィルタ手段へ向かう第１光波と、前記第３偏光子を通過後、前記第２光ファイバを一方向に伝搬する第２光波とを個別に通過させる第２線路手段とが配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、両受光器の出力に基づき両偏波変動波の到達時間差（Δｔ）を計測することで、振動・衝撃発生位置を特定することが可能となる。また、同じ第２光ファイバに加わった外力により、第２光ファイバを互いに逆方向に伝搬する第１光波と第２光波の両方に偏波変動を同時に発生させるので、第１光波および第２光波にそれぞれ生じる両偏波変動波の波形は、同一時刻に発生し、かつ波形の形状も似た形となる。これにより、両偏波変動波の到達時間差（Δｔ）の計測誤差を少なくすることができ、振動・衝撃発生位置を精度良く特定することが可能となる。

請求項４に記載の発明に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置は、前記光源手段は、第１光源と、該第１光源からの出射光を非偏光の光波に変換する第１デポラライザと、第２光源と、該第２光源からの出射光を非偏光の光波に変換する第２デポラライザとを含み、前記第１デポラライザから出射される非偏光の光波が前記第１光ファイバに導入され、前記第２デポラライザから出射される非偏光の光波が前記第３偏光子に導入されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置は、前記光源手段は、一つの光源と、該光源からの出射光を非偏光の光に変換する一つのデポラライザと、該デポラライザから出射される非偏光の光を２分岐して前記第１光ファイバと前記第３偏光子へ導入する分岐器とを含むことを特徴とする。

この構成によれば、非偏光の光波を送出する光源手段を、一つの光源と、一つのデポラライザと、分岐器とを有する一つの光源で共通化することができ、部品点数が削減され、コストの低減を図れる。

請求項６に記載の発明に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置は、振動・衝撃を検知する検知線としての第１光ファイバの一端側から該第１光ファイバに非偏光の光波又は偏光光を送出する第１光源手段と、前記第１光ファイバの他端側から該第１光ファイバに非偏光の光波又は偏光光を送出する第２光源手段と、第１受光器と、第２受光器と、第１経路および第２経路の光学系と、を備え、前記第１経路の光学系は、前記第１光源手段から送出される非偏光の光波が偏光光に変換された第１光波或いは前記第１光源手段から送出される偏光光である第１光波が第１線路手段の第１光路を経由して前記第１光ファイバを一方向に伝搬し、第２線路手段の第１光路と偏波変動に応じた強度の光波を出射する第１フィルタ手段を経由して前記第１受光器に入射する構成を有し、前記第２経路の光学系は、前記第２光源手段から送出される非偏光の光波或いは前記第２光源手段から送出される偏光光である第２光波が第２線路手段の第２光路を経由して前記第１光ファイバを前記第１光波とは逆方向に伝搬し、前記第１線路手段の第２光路と偏波変動に応じた強度の光波を出射する第２フィルタ手段を経由し、第２光ファイバを伝搬して前記第２受光器に入射する構成を有することを特徴とする。

この構成によれば、第１光ファイバに、その一端側と他端側からそれぞれ偏光光の光波を導入させるので、利用する光ファイバ（光ファイバ心線）の数を最小にした構成となり、コストの低減を図れる。

請求項７に記載の発明に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置は、振動・衝撃を検知する検知線としての第１光ファイバの一端側から該第１光ファイバに非偏光の光波又は偏光光を送出する第１光源手段と、前記第１光ファイバの他端側から該第１光ファイバに非偏光の光波又は偏光光を送出する第２光源手段と、を備え、前記第１経路の光学系は、前記第１光源手段から送出される非偏光の光波或いは偏光光の第１光波が第１線路手段の第１光路を経由して第１偏光子を通過し、前記第１光ファイバを一方向に伝搬し、第２偏光子を通過した後、第２線路手段の第１経路を経由して前記第１受光器に入射する構成を有し、前記第２経路の光学系は、前記第２光源手段から送出される非偏光の光波或いは偏光光の第２光波が第２線路手段の第２光路を経由して第２偏光子を通過し、前記第１光ファイバを前記第１光波とは逆方向に伝搬し、前記第１偏光子を通過した後、前記第１線路手段の第２光路を経由し、第２光ファイバを伝搬して前記第２受光器に入射する構成を有することを特徴とする。

この構成によれば、第１光ファイバに、その一端側と他端側からそれぞれ偏光光の光波を導入させるので、利用する光ファイバ（光ファイバ心線）の数を最小にした構成となり、コストの低減を図れる。また、第１経路の光学系および第２経路の光学系で、２つの偏光子を共用しているので、これによってもコストの低減を図れる。

請求項８に記載の発明に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置は、前記第１フィルタ手段および前記第２フィルタ手段はそれぞれ偏光子であることを特徴とする。

請求項９に記載の発明に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置は、前記第１フィルタ手段および前記第２フィルタ手段はそれぞれ、入射する光波を複数に分岐する分岐器と、該分岐器により分岐された複数の光路に配置され、角度の異なる偏光成分の光波のみを通過させる複数の偏光子とを含むことを特徴とする。

この構成によれば、光波の偏波変動を角度の異なる３つの方向を持つ複数の偏光子を用いて、さらに細かな偏波変動の状態の計測、解析が可能となり、振動・衝撃発生位置の特定精度が向上する。

請求項１０に記載の発明に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置は、前記第１線路手段および第２線路手段は、それぞれ光サーキュレータであることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置は、前記第１受光器および第２受光器の出力に基づき、前記第１受光器で受信した第１光波の偏波変動波と、前記第２受光器で受信した第２光波の偏波変動波との到達時間差を演算して、前記検知線に加わった振動・衝撃の発生位置を算出する偏光解析装置を備えることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置は、前記偏光解析装置は、前記第１受光器および第２受光器の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、ＣＰＵおよびメモリを有する演算手段とを備えることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置は、前記検知線を伝搬する前記第２光波を遅延させるダミーファイバが、該第２光波が通過する前記第１線路手段の近傍に配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、ダミーファイバを挿入することで、第２光波に生じる偏波変動波の到達時間が長くなる。ダミーファイバを挿入すると、到達時間差（Δｔ）を見かけ上長くすることができるため、第１光波、第２光波にそれぞれ生じる偏波変動の波形を偏光解析装置がデータ化、処理する過程の演算等の負荷を軽減することができる。

本発明によれば、振動・衝撃発生位置を特定することが可能となる。
例えば、落石を検知する場合、光ファイバを道路に沿って張ることで落石の有無を検知できるが、道路沿いの、どの位置で落石が発生したかという、落石発生位置を特定することができる。また、侵入者を検知する場合、侵入防止フェンスに沿って光ファイバを張ることで侵入者の有無を検知できるが、侵入防止フェンスの、どの位置で侵入者が侵入したかという、侵入発生位置を特定することができる。

さらに、振動・衝撃発生位置の特定が可能となるので、落石位置や侵入者の侵入位置の特定が可能となるだけではなく、トンネル、道路、河川等の長大な構造物に対して光ファイバを神経網として、振動や衝撃位置を遠隔地から検知でき、社会の様々なインフラ設備の遠隔監視も可能となる。

次に、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置を図１乃至図３に基づいて説明する。

光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置は、光ファイバ中を進行する光波に、光ファイバに加わった外力によって生じる偏波変動を検出して、振動・衝撃等の外力の加わった位置を特定する装置である。

この光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置（以下、単に「振動・衝撃位置検知装置」と言う。）は、図１に示すように、非偏光の光波を送出する光源手段としての光源１と、第１受光器２Ａと、第２受光器２Ｂと、第１経路の光学系（Ａ系）３Ａと、第２経路の光学系（Ｂ系）３Ｂと、を備える。

光源１は、第１光源４Ａと、第１光源４Ａからの出射光を非偏光の光波に変換する第１デポラライザ５Ａと、第２光源４Ｂと、第２光源４Ｂからの出射光を非偏光の光波に変換する第２デポラライザ５Ｂとを含む。

第１経路の光学系３Ａは、第１デポラライザ５Ａから送出される非偏光の光波が伝搬する第１光ファイバＦ１と、第１光ファイバＦ１を伝搬した非偏光の光波を偏光光に変換する第１偏光子Ａ１と、第１偏光子Ａ１により偏光光に変換された第１光波が一方向に伝搬する検知線としての第２光ファイバＦ２と、第２偏光子Ａ２と、を含む。第１フィルタ手段としての第２偏光子Ａ２は、第１光波が第２光ファイバＦ２を伝搬する間にこの第１光波に生じた偏波変動（偏波変動Ａ波）に応じた強度の光波を出射する。第２偏光子Ａ２を通過した偏波変動Ａ波を含む光波は第１受光器２Ａで受光される。

第２経路の光学系３Ｂは、第２デポラライザ５Ｂから送出される非偏光の光波を偏光光に変換する第３偏光子Ｂ１と、第３偏光子Ｂ１により偏光光に変換された第２光波が第１光波とは逆方向に伝搬する第２光ファイバＦ２と、第４偏光子Ｂ２と、第４偏光子Ｂ２を通過した光波を第２受光器２Ｂへ伝搬させる第３光ファイバＦ３と、を含む。第２フィルタ手段としての第４偏光子Ｂ２は、第２光波が第２光ファイバＦ２を伝搬する間に第２光波に生じた偏波変動（偏波変動Ｂ波）に応じた強度の光波を出射する。第４偏光子Ｂ２を通過した偏波変動Ｂ波を含む光波は、第３光ファイバＦ４を伝搬して第２受光器２Ａで受光される。

第２光ファイバＦ２には、第１線路手段としての光サーキュレータ６と、第２線路手段としての光サーキュレータ７とが配置されている。光サーキュレータ６は、第１偏光子Ａ１から第２光ファイバＦ２へ一方向に進む第１光波と、第２光ファイバＦ２から第４偏光子Ｂ２へ第１光波とは逆方向に進む第２光波とを個別に通過させる。一方、光サーキュレータ７は、第２光ファイバＦ２から第２偏光子Ａ２へ一方向に進む第１光波と、第３偏光子Ｂ１から第２光ファイバＦ２へ第１光波とは逆方向に進む第２光波とを個別に通過させる。

第１経路の光学系３Ａでは、デポラライザ５Ａから送出される非偏光の光波が第１光ファイバＦ１を伝搬して第１偏光子Ａ１を通過し、第１偏光子Ａ１により非偏光の光波が偏光光に変換された第１光波（Ａ波）が光サーキュレータ６の第１光路（Ａ系光路a2）を経由して第２光ファイバＦ２に導入され、この第２光ファイバＦ２を一方向に伝搬する。さらに、第１光波は、光サーキュレータ７の第１光路（Ａ系光路a4）と、偏波変動に応じた強度の光波を出射する第２偏光子Ａ２とを経由して第１受光器２Ａに入射する。

このように、第１経路の光学系３Ａでは、光波が、Ａ系光路ａ１（第光ファイバＦ１）→Ａ系光路ａ２→Ａ系光路ａ３（第２光ファイバＦ２）→Ａ系光路ａ４の順に伝達する。

一方、第２経路の光学系３Ｂでは、デポラライザ５Ｂから送出される非偏光の光波が第３偏光子Ｂ１を通過し、第３偏光子Ｂ１により非偏光の光波が偏光光に変換された第２光波（Ｂ波）が光サーキュレータ７の第２光路（Ｂ系光路b1）を経由して第２光ファイバＦ２に導入され、この第２光ファイバＦ２を第１光波とは逆方向に伝搬する。さらに、第２光波は、光サーキュレータ６の第２光路（Ｂ系光路b3）と、偏波変動に応じた強度の光波を出射する第４偏光子Ｂ２とを経由して第３光ファイバＦ３を伝搬し、第２受光器２Ｂに入射する。

このように、第２経路の光学系３Ｂでは、光波が、Ｂ系光路ｂ１→Ｂ系光路ｂ２（第２光ファイバＦ２）→Ｂ系光路ｂ３→Ｂ系光路ｂ４（第３光ファイバＦ３）の順に伝達する。

また、振動・衝撃位置検知装置は、第１受光器２Ａおよび第２受光器２Ｂの出力に基づき、第１受光器２Ａで受信した第１光波の偏波変動波（偏波変動Ａ波）と、第２受光器２Ｂで受信した第２光波の偏波変動波（偏波変動Ｂ波）との到達時間差Δｔを演算して、第２光ファイバＦ２に加わった振動・衝撃発生位置を算出する偏光解析装置１０を備える。

なお、本実施形態では、第１光ファイバＦ１、第２光ファイバＦ２および第３光ファイバＦ３の全長は、図１に示す起点からそれぞれＬ[ｍ]である。

これら３本の第１光ファイバＦ１、第２光ファイバＦ２および第３光ファイバＦ３の一方の端部には電源を必要とする第１構成装置群が、その他方の端部には電源を必要としない第２構成装置群が配置される。第１構成装置群には、第１光源４Ａ、第１デポラライザ５Ａ、第２光源４Ｂ、第２デポラライザ５Ｂ、第３偏光子Ｂ１、光サーキュレータ７、第２偏光子Ａ２、第１受光器２Ａ、第２受光器２Ｂおよび偏光解析装置１０が含まれる。第２構成装置群には、第１偏光子Ａ１、第４偏光子Ｂ２および光サーキュレータ６が含まれる。

３本の第１光ファイバＦ１、第２光ファイバＦ２および第３光ファイバＦ３は、振動・衝撃を検知する測定領域に敷設される。例えば、振動・衝撃位置検知装置が、道路沿いの崖等における落石等の発生箇所を検知する場合には、そのような崖にそれらの光ファイバが敷設される。また、振動・衝撃位置検知装置が、空港等の施設内への侵入の発生位置を検知する場合には、その侵入を防止するための侵入防止フェンス等にそれらの光ファイバが敷設される。電源を必要としない第２構成装置群は、そのような測定領域の近くに配置される。そして、電源を必要とする第１構成装置群は、そのような測定領域から離れた監視施設（事務所）内に配置される。

以上の構成を有する第１実施形態に係る振動・衝撃位置検知装置において、例えば図１に示す振動・衝撃発生位置で振動・衝撃が発生し、第２光ファイバＦ２に外力が加わったとする。この外力が加わった位置は、図１に示す起点から見てＸ[ｍ]の位置とする。第２光ファイバＦ２に加わった外力は、第１経路の光学系３Ａで伝搬する光波と、第２経路の光学系３Ｂで伝搬する光波の両方に、偏波変動を同時に発生させる。つまり、第１デポラライザ５Ａから送出されて第１光ファイバＦ１を伝搬した非偏光の光波が第１偏光子Ａ１により偏光光に変換された光波で、光サーキュレータ６を経由して第２光ファイバＦ２に導入される第１光波に、第２光ファイバＦ２に加わった外力により偏波変動が生じる。これと同時に、第２デポラライザ５Ｂから送出された非偏光の光波が第３偏光子Ｂ１により偏光光に変換された光波で、光サーキュレータ７を経由して第２光ファイバＦ２に導入される第２光波にも、第２光ファイバＦ２に加わった外力により偏波変動が生じる。

第１光波に生じる偏波変動Ａ波は、第２光ファイバＦ２を一方向（図１の左方向）に伝搬し、光サーキュレータ７を経由するＡ系光路ａ４を通り、第２偏光子Ａ２を通過して受光器Ａに導入され、電気信号に変換される。一方、第２光波に生じる偏波変動Ｂ波は、第１光波とは逆方向（図１の右方向）に第２光ファイバＦ２を伝搬し、光サーキュレータ６を経由するＢ系光路ｂ３を通り、第３偏光子Ｂ２を通過し、第３光ファイバＦ３を伝搬して第２受光器２Ｂに導入され、電気信号に変換される。

第１受光器２Ａおよび第２受光器２Ｂで受信した第１光波（Ａ系の光波）および第２光波（Ｂ系の光波）は、各々の光波が通過した光路長が異なるため、時間差Δｔを持って、電気信号として受信される。この様子を図２（Ａ），（Ｂ）に示す。図２（Ａ）は第１受光器２Ａの出力電気信号を、図２（Ｂ）は第２受光器２Ｂの出力電気信号をそれぞれ示す波形図である。

第１受光器２Ａで受信される第１光学系（Ａ系）３Ａの光波については、第２光ファイバＦ２上のＸ[ｍ]位置の外力で発生した偏波変動波Ａ波が、第２光ファイバＦ２上の距離Ｘ[ｍ]を伝搬し、第１受光器２Ａで検出される。このときの振動・衝撃発生時刻から受光器Ａで検出されるまでの時間を
Ｔa[ｓ]とすると、Ｔaは下記の式１で表される。

第２受光器２Ｂで受信される第２光学系（Ｂ系）３Ｂの光波については、第２光ファイバＦ２上のＸ[ｍ]の位置の外力で発生した偏波変動波Ｂ波が、第２光ファイバＦ２上の距離Ｌ−Ｘ［ｍ］と第３光ファイバＦ３上の距離Ｌ[ｍ]とを伝搬し、第２受光器２Ｂで検出される。このときの振動・衝撃発生時刻から第２受光器２Ｂで検出されるまでの時間をＴｂ[ｓ]とすると、Ｔｂは下記の式２で表される。

式１、式２から、偏波変動Ａ波と偏波変動Ｂ波の到達時間差Δｔ[ｓ]は、下記の式３で表される。

式３から、起点から振動・衝撃発生位置までの距離Ｘ[ｍ]は、下記の式４で表される。

したがって、偏波変動Ａ波と偏波変動Ｂ波の到達時間差Δｔを計測すれば、振動・衝撃発生位置を特定することが可能となる。これらの処理を、偏光解析装置１０で演算し位置を特定する。

ところで、ここまでの説明では、第２光ファイバＦ２に対する振動・衝撃発生位置での２つの偏波変動波の発生と、その伝搬時間の差（到達時間差Δｔ）から距離Ｘを求めることができることを説明した。しかし、３本の光ファイバＦ１、Ｆ２、Ｆ３を同一のケーブルとした場合、図１に示す振動・衝撃発生位置Ｘでは、第２光ファイバＦ２だけではなく、光ファイバＦ１、Ｆ３も振動・衝撃を受けることとなる。ここで、第１光ファイバＦ１は、第１デポラライザ５Ａと第１偏光子Ａ１とによって挟まれた区間で、非偏光の光波が伝搬している。そのため、第１光ファイバＦ１では、振動・衝撃による偏波変動が低減され、大きな偏波変動は発生しない。また、第３光ファイバＦ３は、第２デポラライザ５Ｂから送出された光波の帰路であるが、第４偏光子Ｂ２と第２受光器２Ｂとに挟まれた区間である第３光ファイバＦ３上の振動・衝撃発生位置で偏波変動が発生したとしても、第２受光器２Ｂは光強度変化のみを検知するため、振動・衝撃による偏波変動は検知しない。したがって、第１実施形態に係る振動・衝撃位置検知装置によれば、振動・衝撃によって第２光ファイバＦ２上に発生した光波の偏波変動のみを検知することになる。

またこの振動・衝撃位置検知装置では、２つの偏波変動波の到達時間差Δｔを検出するために、第１光学系（Ａ系）３Ａと第２光学系（Ｂ系）３Ｂとを各々伝搬する光波の振動・衝撃による偏波変動Ａ波、偏波変動Ｂ波を、各々分離して受信、計測する点が重要である。到達時間差Δｔを検知するには、偏波変動Ａ波、偏波変動Ｂ波の各々の、どのポイント（時刻）を到達時間（到達時刻）とするかを決める必要がある。この振動・衝撃位置検知装置では、偏波変動Ａ波および偏波変動Ｂ波は、個別に計測されるので、例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、波形の立ち上がり時間（時刻）を到達時間（到達時刻）として計測してもよいし、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、波形の第一の立ち上がり波形部分のピーク時間（時刻）を到達時間（到達時刻）として計測してもよい。これは、振動・衝撃のような、振動周波数成分が低く、また振動・衝撃波の波尾が長い場合には有効な方法となる。すなわち、光波の偏波変動は、光ファイバ中を光速定数ｃ（光速定数：約３×１０の８乗[ｍ／ｓ]）をｎ（屈折率：一般的な光ファイバで、ｎ＝１．５））で割った速度（すなわち約２×１０の８乗[ｍ／ｓ]で伝搬しているので、伝搬遅延時間を計測するために、例えば、到達時間の計測では、１μｓの誤差が、振動・衝撃発生位置Ｘに与える誤差は約２００ｍとなる。偏波変動Ａ波、偏波変動Ｂ波の、どの時間を到達時間とするかは、振動・衝撃発生位置の計測に大きな誤差を与える。偏波変動Ａ波、偏波変動Ｂ波を個別に受信できる本実施形態に係る振動・衝撃位置検知装置は、その計測に最適である。

また、振動・衝撃波は、光波の伝達時間よりも、非常に長い時間の波尾を持っている。光ファイバの全長Ｌが、例えば３０ｋｍの場合を想定する。振動・衝撃発生位置が全長Ｌ[ｍ]の半分、すなわちＸ＝Ｌ／２の場合、Ｂ波の光路長は４５ｋｍなので、偏波変動Ｂ波の伝搬時間は、２２５μｓとなる。これに対して、実際の振動・衝撃波は機械的な振動現象なので、オーダーとして数秒は継続することが多く、長い波尾（波形の発生時間）を持つ。したがって、実際には偏波変動Ａ波の立ち上がり時刻で、すでに偏波変動Ｂ波の立ち上がりが開始されているので、到達時間は、立ち上がり時間としたほうが計測は容易である。
以上のように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

○ 第１経路の光学系３Ａでは、第１光ファイバＦ１を伝搬した非偏光の光波が第１偏光子Ａ１により偏光光に変換され、この偏光光に変換された第１光波が光サーキュレータ６を経由して第２光ファイバＦ２を一方向に伝搬し、さらに光サーキュレータ７と第２偏光子Ａ２を経由して第１受光器２Ａに入射する。一方、第２経路の光学系３Ｂでは、光源から送出される非偏光の光波が第３偏光子Ｂ１により偏光光に変換され、この偏光光に変換された第２光波が光サーキュレータ７を経由して第２光ファイバＦ２を第１光波とは逆方向に伝搬し、光サーキュレータ６と第４偏光子Ｂ２を経由し、第３光ファイバＦ３を伝搬して第２受光器２Ｂに入射する。

このように、第１経路の光学系３Ａの第１光ファイバＦ１は、第１デポラライザ５Ａと第１偏光子Ａ１とによって挟まれた区間で、非偏光の光波が伝搬しているので、第１光ファイバＦ１では、振動・衝撃による偏波変動が低減され、大きな偏波変動は発生しない。また、第２経路の光学系３Ｂの第３光ファイバＦ３は、第４偏光子Ｂ２と第２受光器２Ｂとに挟まれた区間であり、第３光ファイバＦ３上で偏波変動が発生したとしても、第２受光器２Ｂは光強度変化のみを検知するため、振動・衝撃による偏波変動は検知しない。したがって、第１経路の光学系３Ａと第２経路の光学系３Ｂで共用している第２光ファイバＦ２上でのみ、振動・衝撃によって発生した光波の偏波変動を検知することになる。つまり、第２光ファイバＦ２のみが振動・衝撃を検知する検知線となっている。

この第２光ファイバＦ２に加わった外力は、第２光ファイバＦ２を互いに逆方向に伝搬する第１光波と第２光波の両方に偏波変動を同時に発生させるので、第１光波および第２光波にそれぞれ生じる両偏波変動波の波形は、同一時刻に発生し、かつ波形の形状も似た形となる。第１光波および第２光波にそれぞれ生じる偏波変動波（偏波変動Ａ波と偏波変動Ｂ波）は、第１受光器２Ａおよび第２受光器２Ｂに個別に入射し、電気信号に変換される。これにより、第１光波に生じる偏波変動Ａ波と第２光波に生じる偏波変動Ｂ波を分離して検出することができる。また、第１受光器２Ａおよび第２受光器２Ｂでそれぞれ受信した第１光波の偏波変動Ａ波と第２光波の偏波変動Ｂ波は、各々の光波が通過した光路長が異なるため、両受光器２Ａ，２Ｂの出力に基づき両偏波変動波の到達時間差Δｔを計測することで、振動・衝撃発生位置を特定することが可能となる。

○ 同じ第２光ファイバＦ２に加わった外力により、第２光ファイバＦ２を互いに逆方向に伝搬する第１光波と第２光波の両方に偏波変動を同時に発生させるので、第１光波および第２光波にそれぞれ生じる両偏波変動波の波形は、同一時刻に発生し、かつ波形の形状も似た形となる。これにより、両偏波変動波の到達時間差Δｔの計測誤差を少なくすることができ、振動・衝撃発生位置を精度良く特定することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る振動・衝撃位置検知装置を図４に基づいて説明する。
この振動・衝撃位置検知装置では、第１光源４Ａおよび第２光源４Ｂとして、半導体レーザダイオードを用い、第１デポラライザ５Ａおよび第２デポラライザ５Ｂは、結晶型あるいは偏波保存ファイバ形等の光学部品でそれぞれ構成する。偏光子Ａ１、Ａ２、Ｂ１，Ｂ２は、光学結晶素子として入手が可能なものである。受光器２Ａ，２Ｂは、例えばフォトダイオード等により光信号を電気信号に変換する装置である。偏光解析装置１０は、第１受光器２Ａおよび第２受光器２Ｂの出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１１と、ＣＰＵおよびメモリ等を有する演算手段としてのＰＣ（パーソナルコンピュータ）１２とで構成し、受光器２Ａ，２Ｂからそれぞれ出力される偏波変動の電気信号波形をデジタル的にサンプリングしてデータ化する。また、偏光解析装置１０は、第１経路の光学系３Ａと第２経路の光学系３Ｂで生じた各々の偏波変動波の到達時間を、例えば、波形の立ち上がり時間（時刻）として計測し、各々の波形の立ち上り時間（時刻）の差、すなわち偏波変動Ａ波、偏波変動Ｂ波の到達時間差Δｔ[ｓ]をＰＣ１２で演算する。そして、式４にしたがって、起点から振動・衝撃発生位置までの距離Ｘ[ｍ]を算出し、表示する。

また本実施形態では、第２光ファイバＦ２を伝搬する第２光波を遅延させる、長さ（Ｌｄ［ｍ］）のダミーファイバ２０が、第２光波が通過する光サーキュレータ６の近傍に配置されている。ここでは、ダミーファイバ２０が、光サーキュレータ６の上流側に配置されている。ダミーファイバ２０とは、例えば数ｋｍ〜数十ｋｍの長さの光ファイバである。

以上のように構成された第２実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。

○ 図４に示すように、第２光ファイバＦ２を伝搬する第２光波を遅延させるダミーファイバ２０が光サーキュレータ６の近傍に配置されているので、偏波変動Ｂ波の到達時間が長くなり、到達時間差Δｔを見かけ上長くすることができる。このため、偏波変動Ａ波、偏波変動Ｂ波の波形をＰＣ１２がデータ化、処理する過程の演算等の負荷を軽減することができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る振動・衝撃位置検知装置を図５に基づいて説明する。

この振動・衝撃位置検知装置は、図４に示す上記第２実施形態において、第２偏光子Ａ２に代えて第１フィルタ手段としての３成分偏光子ユニット３０を、第４偏光子Ｂ２に代えて第２フィルタ手段としての３成分偏光子ユニット４０をそれぞれ配置したものである。

３成分偏光子ユニット３０および４０はそれぞれ、入射する光波を４つに分岐する３つのハーフミラー（分岐器）５１，５２，５３と、これらのハーフミラーにより分岐された４つの光路に配置され、角度の異なる偏光成分の光波のみを通過させる３つの偏光子６１，６２，６３と、１／４波長板６４とを備えている。

また、３成分偏光子ユニット３０と第１受光器２Ａとの間は、４本の光ファイバＦ２Ａで接続されており、３成分偏光子ユニット４０と第２受光器２Ｂとの間は、第３光ファイバとしての４本の光ファイバＦ３Ａで接続されている。

以上のように構成された第３実施形態によれば、上記第２実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。

○ 光波の偏波変動を角度の異なる３つの方向を持つ偏光子６１，６２，６３を用いて、さらに細かな偏波変動の状態の計測、解析が可能となり、振動・衝撃発生位置の特定精度が向上する。

この構成の場合、受光器２Ａ，２Ｂは、各々４ｃｈの光信号を同時に受信する構成とし、またＡ／Ｄ変換器１１も８ｃｈ（４ｃｈ×２回路）の構成とする。さらにＰＣ１２は、３成分偏光子ユニット３０，４０がそれぞれ出力する３つの偏光子６１，６２，６３を通過した３つの光信号成分の各々について、対応する光信号成分同士を比較し、受光器２Ａおよび受光器２Ｂから出力される電気信号の到達時間差を計測・演算する。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る振動・衝撃位置検知装置を図６に基づいて説明する。
この振動・衝撃位置検知装置は、図１に示す上記第１実施形態において、光源１に代えて光源手段としての光源１Ａを用いている。この光源１Ａは、一つの光源４Ｃと、光源４Ｃからの出射光を非偏光の光に変換する一つのデポラライザ５Ｃと、デポラライザ５Ｃから出射される非偏光の光を２分岐して第１光ファイバＦ１と第３偏光子Ｂ１へ送出する分岐器７０とを備える。

以上のように構成された第４実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。
○ 第１経路の光学系３Ａの第１光ファイバＦ１に非偏光の光波を送出する光源と、第２経路の光学系３Ｂの第３偏光子Ｂ１に非偏光の光波を送出する光源とを、一つの光源４Ｃと、一つのデポラライザ５Ｃと、分岐器７０とを有する一つの光源１Ａで共通化することができ、部品点数が削減され、コストの低減を図れる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態に係る振動・衝撃位置検知装置を図７に基づいて説明する。
この振動・衝撃位置検知装置は、非偏光の光波を送出する光源手段と、第１受光器２Ａと、第２受光器２Ｂと、第１経路の光学系（Ａ系）３Ａと、第２経路の光学系（Ｂ系）３Ｂと、を備える。この振動・衝撃位置検知装置は、光源手段として、第１光ファイバＦ４の一端側から第１光ファイバＦ４に非偏光の光波を導入する第１光源手段としての第１光源４Ａおよび第１デポラライザ５Ａと、第１光ファイバＦ４の他端側から第１光ファイバＦ４に非偏光の光波を導入する第２光源手段としての第２光源４Ｂおよび第２デポラライザ５Ｂとを有する。

第１経路の光学系（Ａ系）３Ａでは、図７の実線矢印で示すように、第１デポラライザ５Ａから送出される非偏光の光波が第１偏光子Ａ１を通過し、第１偏光子Ａ１により非偏光の光波が偏光光に変換された第１光波が光サーキュレータ６の第１光路を経由して検知線としての第１光ファイバＦ４を一方向に伝搬する。第１光波はさらに、光サーキュレータ７の第１光路と第１フィルタ手段としての第２偏光子Ａ２を経由して第１受光器２Ａに入射するようになっている。

一方、第２経路の光学系（Ｂ系）３Ｂは、図７の破線矢印で示すように、第２デポラライザ５Ｂから送出される非偏光の光波が第３偏光子Ｂ１を通過し、第３偏光子Ｂ１により非偏光の光波が偏光光に変換された第２光波が光サーキュレータ７の第２光路を経由して第１光ファイバＦ４を第１光波とは逆方向に伝搬する。第２光波はさらに、光サーキュレータ６の第２光路と第２フィルタ手段としての第４偏光子Ｂ２を経由し、第２光ファイバＦ５を伝搬して第２受光器Ｂに２入射するようになっている。

また、第１光ファイバＦ４のうち、第１偏光子Ａ１と第２偏光子Ａ２との間が、衝撃・振動を検知する第１経路の光学系における検知線（衝撃・振動検知区間）であり、第１光ファイバＦ４のうち、第３偏光子Ｂ１と第４偏光子Ｂ２との間が衝撃・振動を検知する第２経路の光学系における検知線（衝撃・振動検知区間）である。

このような構成を有する第５実施形態に係る振動・衝撃位置検知装置においても、上記第１実施形態と同様に、第１受光器２Ａおよび第２受光器２Ｂでそれぞれ受信した第１光波の偏波変動Ａ波と第２光波の偏波変動Ｂ波（図１参照）は、各々の光波が通過した光路長が異なる。このため、図示を省略した偏光解析装置（図１に示す偏光解析装置１０）により、両受光器２Ａ，２Ｂの出力に基づき両偏波変動波の到達時間差Δｔを計測することで、振動・衝撃発生位置を特定することが可能となる。

以上のように構成された第５実施形態によれば、上記第１実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。

○第１光ファイバＦ４に、その一端側と他端側からそれぞれ非偏光の光波を導入させるので、利用する光ファイバ（光ファイバ心線）の数を最小にした構成となり、コストの低減を図れる。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態に係る振動・衝撃位置検知装置を図８に基づいて説明する。
この振動・衝撃位置検知装置は、図８に示すように、図７に示す上記第５実施形態において、第１経路の光学系（Ａ系）３Ａと第２経路の光学系（Ｂ系）３Ｂで、２つの偏光子を共用するように構成したものである。

具体的には、第１経路の光学系（Ａ系）３Ａでは、図８の実線矢印で示すように、第１デポラライザ５Ａから送出される非偏光の光波が光サーキュレータ６の第１光路を経由して第１偏光子Ｃ１を通過し、第１偏光子Ｃ１により非偏光の光波が偏光光に変換された第１光波が検知線としての第１光ファイバＦ４を一方向に伝搬する。さらに第１光波は、第２偏光子Ｃ２を通過した後、光サーキュレータ７の第１経路を経由して第１受光器２Ａに入射するようになっている。

一方、第２経路の光学系（Ｂ系）３Ｂは、図８の破線矢印で示すように、第２デポラライザ５Ｂから送出される非偏光の光波が光サーキュレータ７の第２光路を経由して第２偏光子Ｃ２を通過し、第２偏光子Ｃ２により非偏光の光波が偏光光に変換された第２光波が第１光ファイバＦ４を第１光波とは逆方向に伝搬する。さらに第２光波は、第１偏光子Ｃ１を通過した後、光サーキュレータ６の第２光路を経由し、第２光ファイバＦ５を伝搬して第２受光器２Ｂに入射するようになっている。

そして、第１光ファイバＦ４のうち、第１偏光子Ｃ１と第２偏光子（Ｃ２）との間が、第１経路の光学系（Ａ系）３Ａおよび第２経路の光学系（Ｂ系）３Ｂにおける衝撃・振動を検知する検知線（衝撃・振動検知区間）である。

このような構成を有する第６実施形態に係る振動・衝撃位置検知装置においても、上記第１実施形態と同様に、第１受光器２Ａおよび第２受光器２Ｂでそれぞれ受信した第１光波の偏波変動Ａ波と第２光波の偏波変動Ｂ波（図１参照）は、各々の光波が通過した光路長が異なる。このため、図示を省略した偏光解析装置（図１に示す偏光解析装置１０）により、両受光器２Ａ，２Ｂの出力に基づき両偏波変動波の到達時間差Δｔを計測することで、振動・衝撃発生位置を特定することが可能となる。

以上のように構成された第６実施形態によれば、上記第５実施形態の奏する作用効果に加えて以下の作用効果を奏する。

○第１経路の光学系（Ａ系）３Ａおよび第２経路の光学系（Ｂ系）３Ｂで、２つの偏光子Ｃ１，Ｃ２を共用しているので、これによって更にコストを低減することができる。

なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。

・上記第１実施形態では、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、波形の立ち上がり時間（時刻）を到達時間（到達時刻）として計測する場合、或いは、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、波形の第一の立ち上がり波形部分のピーク時間（時刻）を到達時間（到達時刻）として計測する場合について説明した。波形の強度（光受信強度）が所定のしきい値に達した時間（時刻）を到達時間（到達時刻）として計測しても良い。
・上記各実施形態では、説明を簡単にするために、第１光ファイバＦ１、第２光ファイバＦ２および第３光ファイバＦ３の全長は、図１に示す起点からそれぞれＬ[ｍ]としたが、第１光ファイバＦ１および第３光ファイバＦ３の長さは、通常、上記第１構成装置群が配置される監視施設（事務所）と上記測定領域との距離に応じて第２光ファイバＦ２よりも長くなる。

・上記第１乃至第４実施形態では、検知線としての第２光ファイバＦ２に、第１偏光子Ａ１から第２光ファイバＦ２へ一方向に進む第１光波と、第２光ファイバＦ２から第４偏光子Ｂ２或いは３成分偏光子ユニット４０へ進む第２光波とを個別に通過させる第１線路手段として、光サーキュレータ６を用いているが、その第１線路手段は光サーキュレータ６に限らない。光サーキュレータ６に代えて、２つの光波を逆方向に個別に通過させる構成の光学部品を用いてもよい。同様に、第２光ファイバＦ２から第２偏光子Ａ２或いは３成分偏光子ユニット３０へ進む第１光波と、第３偏光子Ｂ１から第２光ファイバＦ２へ進む第２光波とを個別に通過させる第２線路手段として、光サーキュレータ７を用いているが、その第２線路手段は光サーキュレータ７に限らない。光サーキュレータ７に代えて、２つの光波を逆方向に個別に通過させる構成の光学部品を用いてもよい。

同様に、図７に示す上記第５および図８に示す第６実施形態においても、光サーキュレータ６、７に代えて、２つの光波を逆方向に個別に通過させる構成の光学部品をそれぞれ用いてもよい。

・上記第２実施形態では、ダミーファイバ２０が、光サーキュレータ６の上流側に配置されているが、ダミーファイバ２０を、光サーキュレータ６の下流側に配置した構成にも、本発明は適用可能である。

・図１、図４および図５に示す上記第１、第２および第３実施形態において、光源４Ｂと偏光子Ｂ１の間（光源４Ｂから起点までの距離）が短い場合には、光源４Ｂの発生する偏光光をデポラライズしたり（非偏光の光波にしたり）、偏光子を通過させる必要が無いので、デポラライザ５Ｂと偏光子Ｂ１は無くても良い。

また、図１、図４に示す上記第１、第２実施形態で、デポラライザ５Ｂと偏光子Ｂ１を無くした構成において、偏光子Ａ１、偏光子Ａ２，偏光子Ｂ２を設ける代わりに、第２光ファイバＦ２の、光サーキュレータ６，７間に２つの偏光子を設けてよい。この場合、第２光ファイバＦ２の、２つの偏光子間の区間が衝撃・振動を検知する検知線となる。

・図７に示す上記第５実施形態において、第１光ファイバＦ４のうち、第１光源４Ａと光サーキュレータ６の区間および第２光源４Ｂと光サーキュレータ７の区間が短い場合には、第１デポラライザ５Ａ、第２デポラライザ５Ｂ，第１偏光子Ａ１および第２偏光子Ｂ１が無くても第５実施形態と同様の作用効果を奏する。なぜならば、第１光ファイバＦ４のそれらの区間が短い場合、つまり、振動衝撃検知区間の両側直近に第１光源４Ａ、第２光源４Ｂを配置した場合、わざわざ非偏光の光を作らなくても、それらの区間で振動・衝撃は受けないからである。また、半導体レーザダイオード（ＬＤ）でそれぞれ構成された第１光源４Ａおよび第２光源４Ｂは偏光された光を出すのが一般的なので、偏光子Ａ１，Ｂ１は無くても良い。このような構成の場合、第１光源４Ａが偏光光を送出する第１光源手段であり、第２光源４Ｂが偏光光を送出する第２光源手段である。但し、図７に示す第５実施形態のように、第１デポラライザ５Ａ、第２デポラライザ５Ｂ，第１偏光子Ａ１および第２偏光子Ｂ１を設けてある構成の方が、性能を安定化させるためには好ましい。

・同様に、図８に示す上記第６実施形態においても、第１光ファイバＦ４のうち、第１光源４Ａと光サーキュレータ６の区間および第２光源４Ｂと光サーキュレータ７の区間が短い場合、第１デポラライザ５Ａおよび第２デポラライザ５Ｂが無くても第６実施形態と同様の作用効果を奏する。この構成の場合も、第１光源４Ａが偏光光を送出する第１光源手段であり、第２光源４Ｂが偏光光を送出する第２光源手段である。但し、図８に示す第６実施形態のように、第１デポラライザ５Ａおよび第２デポラライザ５Ｂを設けてある構成の方が、性能を安定化させるためには好ましい。

第１実施形態に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置の概略構成を示すブロック図。 （Ａ）は第１受光器の出力電気信号を、（Ｂ）は第２受光器の出力電気信号をそれぞれ示す波形図で、偏波変動Ａ波と偏波変動Ｂ波の到達時間差Δｔの説明図。 （Ａ）は第１受光器の出力電気信号を、（Ｂ）は第２受光器の出力電気信号をそれぞれ示す波形図で、偏波変動Ａ波と偏波変動Ｂ波の到達時間差Δｔの説明図。 第２実施形態に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置の概略構成を示すブロック図。 第３実施形態に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置の概略構成を示すブロック図。 第４実施形態に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置の概略構成を示すブロック図。 第５実施形態に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置の概略構成を示すブロック図。 第６実施形態に係る光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置の概略構成を示すブロック図。

符号の説明

１，１Ａ・・・光源
２Ａ・・・第１受光器
２Ｂ・・・第２受光器
３Ａ・・・第１経路の光学系
３Ｂ・・・第２経路の光学系
４Ａ・・・第１光源
４Ｂ・・・第２光源
４Ｃ・・・一つの光源
５Ａ・・・第１デポラライザ
５Ｂ・・・第２デポラライザ
５Ｃ・・・一つのデポラライザ
６，７・・・光サーキュレータ
１０・・・偏光解析装置
１１・・・Ａ／Ｄ変換器
１２・・・ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
ａ１，ａ２，ａ３，ａ４・・・Ａ系光路
ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４・・・Ｂ系光路
Ａ１・・・第１偏光子
Ａ２・・・第２偏光子
Ｂ１・・・第３偏光子
Ｂ２・・・第４偏光子
Ｃ１・・・第１偏光子
Ｃ２・・・第２偏光子
Ｆ１・・・第１光ファイバ
Ｆ２・・・第２光ファイバ
Ｆ３・・・第３光ファイバ
Ｆ４・・・第１光ファイバ
Ｆ５・・・第２光ファイバ

Claims (13)

1. 非偏光の光波又は偏光光を送出する光源手段と、第１受光器と、第２受光器と、第１経路および第２経路の光学系と、を備え、
   前記第１経路の光学系は、前記光源手段から送出される非偏光の光波を偏光光に変換した第１光波或いは前記光源手段から送出される偏光光である第１光波が一方向に伝搬する光ファイバで、振動・衝撃を検知する検知線を有し、
   前記第２経路の光学系は、前記光源手段から送出される非偏光の光波を偏光光に変換した第２光波或いは前記光源手段から送出される偏光光である第２光波が前記第１光波とは逆方向に伝搬する光ファイバで、振動・衝撃を検知する検知線を有し、
   前記第１経路の光学系の前記検知線と前記第２経路の光学系の前記検知線は同じ１本の光ファイバで構成され、
   前記第１光波が前記検知線を一方向に伝搬した後、前記第１受光器に入射し、前記第２光波が前記検知線を前記第１光波とは逆方向に伝搬した後、前記第２受光器に入射する構成を有する、ことを特徴とする光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置。
2. 前記第１経路の光学系は、前記光源手段から送出される非偏光の光波が第１光ファイバを伝搬して第１偏光子を通過し、該第１偏光子により前記非偏光の光波が偏光光に変換された第１光波が第１線路手段の第１光路を経由して前記検知線としての第２光ファイバを一方向に伝搬し、第２線路手段の第１光路と偏波変動に応じた強度の光波を出射する第１フィルタ手段を経由して前記第１受光器に入射する構成を有し、
   前記第２経路の光学系は、前記光源手段から送出される非偏光の光波が第３偏光子を通過し、該第３偏光子により前記非偏光の光波が偏光光に変換された第２光波が前記第２線路手段の第２光路を経由して前記第２光ファイバを前記第１光波とは逆方向に伝搬し、前記第１線路手段の第２光路と偏波変動に応じた強度の光波を出射する第２フィルタ手段を経由し、第３光ファイバを伝搬して前記第２受光器に入射する構成を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置。
3. 前記第１経路の光学系は、前記光源手段から送出される非偏光の光波が伝搬する第１光ファイバと、該第１光ファイバを伝搬した非偏光の光波を偏光光に変換する第１偏光子と、該第１偏光子により偏光光にされた第１光波が一方向に伝搬する前記検知線としての第２光ファイバと、該第２光ファイバを伝搬する間に前記第１光波に生じた偏波変動に応じて通過する光波の強度を変化させて、その光波を前記第１受光器へ出力する第１フィルタ手段と、を含み、
   前記第２経路の光学系は、前記光源手段から送出される非偏光の光波を偏光光に変換する第３偏光子と、該第３偏光子により偏光光にされた第２光波が前記第１光波とは逆方向に伝搬する前記第２光ファイバと、該第２光ファイバを伝搬する間に前記第２光波に生じた偏波変動に応じて通過する光波の強度を変化させる第２フィルタ手段と、該記第２フィルタ手段を通過した光波を前記第２受光器へ伝搬させる第３光ファイバと、を含み、
   さらに、前記第２光ファイバには、前記第１偏光子を通過後、前記第２光ファイバを一方向に伝搬する第１光波と、前記第２光ファイバを前記第１光波とは逆方向に伝搬して前記第２フィルタ手段へ向かう第２光波とを個別に通過させる第１線路手段と、前記第２光ファイバを一方向に伝搬して前記第１フィルタ手段へ向かう第１光波と、前記第３偏光子を通過後、前記第２光ファイバを一方向に伝搬する第２光波とを個別に通過させる第２線路手段とが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置。
4. 前記光源手段は、第１光源と、該第１光源からの出射光を非偏光の光波に変換する第１デポラライザと、第２光源と、該第２光源からの出射光を非偏光の光波に変換する第２デポラライザとを含み、前記第１デポラライザから出射される非偏光の光波が前記第１光ファイバに導入され、前記第２デポラライザから出射される非偏光の光波が前記第３偏光子に導入されることを特徴とする請求項２又は３に記載の光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置。
5. 前記光源手段は、一つの光源と、該光源からの出射光を非偏光の光に変換する一つのデポラライザと、該デポラライザから出射される非偏光の光を２分岐して前記第１光ファイバと前記第３偏光子へ導入する分岐器とを含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置。
6. 振動・衝撃を検知する検知線としての第１光ファイバの一端側から該第１光ファイバに非偏光の光波又は偏光光を送出する第１光源手段と、前記第１光ファイバの他端側から該第１光ファイバに非偏光の光波又は偏光光を送出する第２光源手段と、第１受光器と、第２受光器と、第１経路および第２経路の光学系と、を備え、
   前記第１経路の光学系は、前記第１光源手段から送出される非偏光の光波が偏光光に変換された第１光波或いは前記第１光源手段から送出される偏光光である第１光波が第１線路手段の第１光路を経由して前記第１光ファイバを一方向に伝搬し、第２線路手段の第１光路と偏波変動に応じた強度の光波を出射する第１フィルタ手段を経由して前記第１受光器に入射する構成を有し、
   前記第２経路の光学系は、前記第２光源手段から送出される非偏光の光波或いは前記第２光源手段から送出される偏光光である第２光波が第２線路手段の第２光路を経由して前記第１光ファイバを前記第１光波とは逆方向に伝搬し、前記第１線路手段の第２光路と偏波変動に応じた強度の光波を出射する第２フィルタ手段を経由し、第２光ファイバを伝搬して前記第２受光器に入射する構成を有することを特徴とする光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置。
7. 振動・衝撃を検知する検知線としての第１光ファイバの一端側から該第１光ファイバに非偏光の光波又は偏光光を送出する第１光源手段と、前記第１光ファイバの他端側から該第１光ファイバに非偏光の光波又は偏光光を送出する第２光源手段と、を備え、
   前記第１経路の光学系は、前記第１光源手段から送出される非偏光の光波或いは偏光光の第１光波が第１線路手段の第１光路を経由して第１偏光子を通過し、前記第１光ファイバを一方向に伝搬し、第２偏光子を通過した後、第２線路手段の第１経路を経由して前記第１受光器に入射する構成を有し、
   前記第２経路の光学系は、前記第２光源手段から送出される非偏光の光波或いは偏光光の第２光波が第２線路手段の第２光路を経由して第２偏光子を通過し、前記第１光ファイバを前記第１光波とは逆方向に伝搬し、前記第１偏光子を通過した後、前記第１線路手段の第２光路を経由し、第２光ファイバを伝搬して前記第２受光器に入射する構成を有することを特徴とする光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置。
8. 前記第１フィルタ手段および前記第２フィルタ手段はそれぞれ偏光子であることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一つに記載の光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置。
9. 前記第１フィルタ手段および前記第２フィルタ手段はそれぞれ、入射する光波を複数に分岐する分岐器と、該分岐器により分岐された複数の光路に配置され、角度の異なる偏光成分の光波のみを通過させる複数の偏光子とを含むことを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一つに記載の光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置。
10. 前記第１線路手段および第２線路手段は、それぞれ光サーキュレータであることを特徴とする請求項２乃至９のいずれか一つに記載の光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置。
11. 前記第１受光器および第２受光器の出力に基づき、前記第１受光器で受信した第１光波の偏波変動波と、前記第２受光器で受信した第２光波の偏波変動波との到達時間差を演算して、前記検知線に加わった振動・衝撃の発生位置を算出する偏光解析装置を備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一つに記載の光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置。
12. 前記偏光解析装置は、前記第１受光器および第２受光器の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、ＣＰＵおよびメモリを有する演算手段とを備えることを特徴とする請求項１１に記載の光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置。
13. 前記検知線を伝搬する前記第２光波を遅延させるダミーファイバが、該第２光波が通過する前記第１線路手段の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の光ファイバによる振動・衝撃位置検知装置。

Images