JP2010085320A - 光ファイバ振動センサ - Google Patents

Abstract

【課題】振動を検知するだけでなく、その振動がどこで発生しているのかという位置情報を得ることが可能なサニャック干渉型の光ファイバ振動センサを提供する。
【解決手段】振動を検出する構造体４に沿って配置される光ファイバループ２ａ，２ｂと、構造体４で発生した振動を光ファイバループ２ａ，２ｂを介して検出する振動センサ本体３とを備えたサニャック干渉型の光ファイバ振動センサにおいて、構造体４を長さ方向で２つの検査対象領域Ａ，Ｂに区画すると共に、両検査対象領域Ａ，Ｂに光ファイバループ２ａ，２ｂを構造体４に沿ってそれぞれ配置し、両光ファイバループ２ａ，２ｂで検出される振動の強度差、強度比、または位相差から、振動が発生した構造体４上の位置情報を検出するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、侵入検知センサなどに用いられるサニャック干渉型の光ファイバ振動センサに関するものである。

侵入者による盗難や破壊、情報の流出を抑制するため、あるいは人身の安全を確保するため、フィジカルセキュリティ技術への関心が高まっている。特に、空港や港湾、発電所などの重要施設では、敷地境界にフェンスを設けて不法侵入を阻止する措置がとられているが、フェンスの物理的な高さや強度には限界があり、不法侵入行為を検知する侵入検知センサの併設が必要になっている。

このような侵入検知センサとして、フェンスなどの構造体に固定し、その構造体の振動を検知する振動センサが注目されており、低コスト化やフィールドでの耐久性が期待できることから、サニャック干渉系を用いたサニャック干渉型の光ファイバ振動センサが注目されている。

図５に示すように、従来のサニャック干渉型の光ファイバ振動センサ５１では、光ファイバループ５２の一部を振動検知用のセンサ検知部として用い、この光ファイバループ５２をフェンスなどの構造体に沿って配置している。

この光ファイバ振動センサ５１では、光源５３から出射した光は、第１の光カプラ５４を伝搬し、偏光子５５で直線偏光にされ、第２の光カプラ５６で２つに分岐されて、光ファイバループ５２の異なる端にそれぞれ入射する。光ファイバループ５２に入射した光のうち、一方を右回り光Ｌ_cw、他方を左回り光Ｌ_ccwとする。

これら左右回り光Ｌ_cw，Ｌ_ccwは、位相変調器５７で光の位相を変調され、光ファイバループ５２を一周して再び第２の光カプラ５６に入射する。第２の光カプラ５６に入射した左右回り光Ｌ_cw，Ｌ_ccwは、第２の光カプラ５６で干渉して干渉光となり、偏光子５５を伝搬し、第１の光カプラ５４で再び２つの光に分岐され、分岐された一方の光は受光器５８で受光される。

光ファイバループ５２が振動していないときは、受光器５８は常に一定の光強度を検出しているが、光ファイバループ５２が振動すると、左右回り光Ｌ_cw，Ｌ_ccwに位相差が生じ、受光器５８で検出する光強度が変化する。この光強度の変化を信号処理ユニット５９により検出することで、光ファイバループ５２の振動を検知する。

光ファイバ振動センサ５１では、光ファイバループ５２の振動を検知することにより、侵入者によって構造体に与えられた振動を検知することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２０８０８０号公報

しかしながら、光ファイバ振動センサ５１では、構造体の振動を光ファイバループ５２の振動を介して検知することはできるものの、光ファイバループ５２のどの位置で振動が発生したかを特定することができず、例えば、侵入者の位置（侵入位置情報）を特定することができなかった。

しかし、近年、サニャック干渉型の光ファイバ振動センサを利用して、例えば、侵入者を検知するだけでなく、どこから侵入者が侵入したのかという侵入位置情報を特定したいというニーズがある。

ところで、複数の光ファイバ振動センサ５１を用いることで、侵入位置情報を得ることも考えられる。光ファイバ振動センサ５１を複数用いる場合の使用例を図６に示す。図６では、フェンスなどの構造体６１に対して２台の光ファイバ振動センサ５１を設置した場合を示す。

図６に示すように、構造体６１上の任意の位置Ｘで振動が発生すると、位置Ｘに近い光ファイバ振動センサ５１で強い振動が検出され、位置Ｘから離れた光ファイバ振動センサ５１で弱い振動が検出される。光ファイバ振動センサ５１は、検出した振動レベル（振動の強度）に応じて、「警報」、あるいは「注意」のアラームを発報することにより、侵入があったことを監視者に通知する。

図６の例では、例えば、位置Ｘに近い光ファイバ振動センサ５１（図示左側）が「警報」のアラームを発報し、位置Ｘから離れた光ファイバ振動センサ５１（図示右側）が「注意」のアラームを発報する。これにより、監視者は「警報」のアラームを発報した図示左側の光ファイバ振動センサ５１の近傍で侵入があったことを知ることができる。

しかし、このように複数の光ファイバ振動センサ５１を設置した場合でも、ある程度の侵入位置情報を得ることはできるが、どの光ファイバ振動センサ５１の近傍で侵入があったか（どの光ファイバ振動センサ５１で検出した振動レベルが最も大きいか）を検知できるのみであり、精度よく侵入位置情報を得ることはできない。また、複数の光ファイバ振動センサ５１を用いる場合、検出する侵入位置情報の分解能を向上させるには、光ファイバ振動センサ５１を多数設置する必要があり、コストがかかるという問題もある。

本発明は、上記事情に鑑み為されたものであり、振動を検知するだけでなく、その振動がどこで発生しているのかという位置情報を得ることが可能なサニャック干渉型の光ファイバ振動センサを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、振動を検出する構造体に沿って配置される光ファイバループと、前記構造体で発生した振動を前記光ファイバループを介して検出する振動センサ本体とを備えたサニャック干渉型の光ファイバ振動センサにおいて、前記構造体を長さ方向で２つの検査対象領域に区画すると共に、両検査対象領域に光ファイバループを前記構造体に沿ってそれぞれ配置し、両光ファイバループで検出される振動の強度差、強度比、または位相差を基に、振動が発生した前記構造体上の位置情報を検出する光ファイバ振動センサである。

また、本発明は、振動を検出する構造体に沿って配置される光ファイバループと、前記構造体で発生した振動を前記光ファイバループを介して検出する振動センサ本体とを備えたサニャック干渉型の光ファイバ振動センサにおいて、前記構造体が縦横に拡がった面状の形状を有し、該構造体を縦方向で２つの検査対象領域に区画すると共に、横方向で２つの検査対象領域に区画し、各検査対象領域に光ファイバループを前記構造体に沿ってそれぞれ配置し、各光ファイバループで検出される振動の強度差、強度比、または位相差を基に、振動が発生した前記構造体上の位置情報を検出する光ファイバ振動センサである。

前記光ファイバループで検出される振動の強度差が０、あるいは強度比が１、あるいは位相差が０となる境界線を求め、その境界線からの距離と、振動の強度差、強度比、または位相差との関係を予め求めておき、その関係を用いて、測定した振動の強度差、強度比、または位相差から前記境界線からの距離を求めることで、振動が発生した前記構造体上の位置情報を検出してもよい。

音及び／又は光による警報手段を備え、前記振動センサ本体は、所定の強度以上の振動を検知したとき、前記警報手段を作動させてもよい。

前記警報手段は、前記各光ファイバループの近傍にそれぞれ配置されてもよい。

本発明によれば、振動を検知するだけでなく、その振動がどこで発生しているのかという位置情報を得ることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

本発明の光ファイバ振動センサは、サニャック干渉型の光ファイバ振動センサであり、例えば、侵入検知センサとして用いられるものである。

図１は、第１の実施形態に係る光ファイバ振動センサの概略図である。

図１に示すように、光ファイバ振動センサ１は、振動を検出する構造体４に沿って配置された２本の光ファイバループ２ａ，２ｂと、構造体４で発生した振動を光ファイバループ２ａ，２ｂを介して検出する振動センサ本体３とを備える。構造体４は、例えば、フェンスなどである。

光ファイバループ２ａは、光ファイバをループ状にしたものであり、光ファイバループ２ａを構成する光ファイバの長さは、光ファイバループ２ａの長さの略２倍（往復分）となる。光ファイバループ２ｂについても同様である。両光ファイバループ２ａ，２ｂは、略同じ長さに形成され、振動センサ本体３にそれぞれ接続される。

第１の実施形態では、構造体４をその長さ方向に区画して２つの検査対象領域Ａ，Ｂを形成している。検査対象領域Ａ，Ｂは概念的な領域であり、光ファイバ振動センサ１の設定値として画一的に定めるものではない。要するに、検知対象領域Ａ，Ｂは、光ファイバループ２ａ，２ｂの配置状態（構造体４の形状）によって変化するものである。

検査対象領域Ａ，Ｂの長さ（光ファイバループ２ａ，２ｂに沿った長さ）は、構造体４の長さや形状、要求される位置分解機能などに応じて任意に設定でき、例えば、数ｍ〜数ｋｍである。第１の実施形態では、光ファイバループ２ａ，２ｂが略同じ長さであるため、検査対象領域Ａ，Ｂも略同じ長さとなる。

振動センサ本体３は、検査対象領域Ａ，Ｂの境界Ｃ近傍に配置され、光ファイバループ２ａ，２ｂは、構造体４の長手方向に沿って、振動センサ本体３から互いに相反する方向（図１では左右方向）に向けて配置される。換言すれば、光ファイバループ２ａ，２ｂは、境界Ｃに対して対称に配置される。光ファイバループ２ａは検査対象領域Ａの全長にわたって配置され、光ファイバループ２ｂは検査対象領域Ｂの全長にわたって配置される。

第１の実施形態では、光ファイバループ２ａ，２ｂを検査対象領域Ａ，Ｂの境界Ｃに対して対称に配置しているが、これに限定されず、本技術思想から逸脱していなければ、境界Ｃに対して対称でなくてもよく、例えば、光ファイバループ２ａと光ファイバループ２ｂとを所定の角度をなすように配置してもよい。

光ファイバループ２ａ，２ｂとしては、偏波面保存光ファイバ（ＰＭＦ：Polarization Maintaining Fiber）を用いるとよい。これは、光ファイバループ２ａ，２ｂとしてシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ：Single Mode Fiber）を用いた場合、ＳＭＦでは互いに直交した伝搬定数のわずかに異なる２つの固有偏光モードが伝搬するために、振動や温度変化などの外乱によりモード変換が発生し、このモード変換による干渉雑音が発生してしまうためである。

図２に示すように、振動センサ本体３は、各光ファイバループ２ａ，２ｂに対応した、光源２１、フォトダイオードなどの受光器２２、第１の光カプラ２３、偏光子２４、第２の光カプラ２５、位相変調器２６、およびこれらを光学的に接続する接続用光ファイバ２７ａ，２７ｂ，２７ｃを備え、さらに、各光ファイバループ２ａ，２ｂ共用の信号処理ユニット２８とこれらを収容する筐体２９とを備える。

光源２１としては、例えば、ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）を用いるとよい。これにより、光ファイバループ２ａ，２ｂからの戻り光とレイリー散乱光とが干渉して発生する干渉ノイズを低減することができる。第１の実施形態では、各光ファイバループ２ａ，２ｂに対応した光源２１をそれぞれ設けたが、各光ファイバループ２ａ，２ｂ共用の１つの光源を設けるようにしてもよい。

光源２１および受光器２２にはそれぞれ接続用光ファイバ２７ａ，２７ｂが接続され、両接続用光ファイバ２７ａ，２７ｂは共に光分岐結合素子である第１の光カプラ２３に接続される。光カプラ２３，２５は、１×２入出力ポートを有する光ファイバカプラである。第１の光カプラ２３は接続用光ファイバ２７ｃに接続され、接続用光ファイバ２７ｃは第２の光カプラ２５の１入出力ポートに接続される。第２の光カプラ２５の２入出力ポートには、光ファイバループ２ａ（あるいは２ｂ）の両端がそれぞれ接続される。

第１の光カプラ２３と第２の光カプラ２５間の接続用光ファイバ２７ｃには、偏光子２４が形成される。この偏光子２４は、接続用光ファイバ２７ｃの一部をコイル状に形成すると共に、コアの複屈折を大きくしたファイバ型の偏光子である。偏光子２４は、光源２１からの光を直線偏光にするためのものである。

光ファイバループ２ａ，２ｂの一端側には、位相変調器２６が設けられる。この位相変調器２６は、光ファイバループ２ａ，２ｂを互いに反対方向に伝搬する光に相対的に時間遅れのある位相変調をかけるものである。

受光器２２で検出される光の強度は、光ファイバループ２ａ（あるいは２ｂ）を互いに反対方向に伝搬する光の位相差の正弦に比例するため、零付近の位相差、すなわち微少な振動に対する感度が低い。よって、位相変調器２６により位相変調を行って位相差を大きくすることにより、微少な振動に対する感度を向上させることができる。

第１の実施形態では、位相変調器２６として、振動子とする円筒状のＰＺＴ（ピエゾセラミック）に光ファイバループ２ａ（あるいは２ｂ）の一部を巻き付けたものを用いた。この位相変調器２６では、ＰＺＴへ印加する電圧により、ＰＺＴに巻き付けた光ファイバループ２ａ，２ｂを伸縮させることで、光ファイバループ２ａ，２ｂを伝搬する光の位相を変調することができる。

接続用光ファイバ２７ａ，２７ｂ，２７ｃとしては、光ファイバループ２ａ，２ｂと同様に、偏波面保存光ファイバを用いるとよい。

信号処理ユニット２８は、光源２１の駆動、受信器２２で検出された光信号が光電変換された電気信号の処理、位相変調器２６の変調レベルの制御、処理結果（振動波形、振動の強度など）の出力などを行うためのものである。信号処理ユニット２８は、光源２１、受信器２２、および位相変調器２６と電気的に接続される。

信号処理ユニット２８は、受信器２２からの電気信号をもとに各光ファイバループ２ａ，２ｂの振動波形を検出すると共に、検出した両光ファイバループ２ａ，２ｂで検出される振動の強度差、強度比、または位相差により、構造体４上で振動が発生した位置情報を検出する位置情報検出手段を備える。

この位置情報検出手段は、光ファイバループ２ａ，２ｂで検出される振動の強度差が０、あるいは強度比が１、あるいは位相差が０となる境界線（第１の実施形態では境界Ｃ）からの距離と、振動の強度差、強度比、または位相差との関係を予め記憶しておき、その関係を用いて、測定した振動の強度差、強度比、または位相差から境界Ｃからの距離を求めることで、振動が発生した構造体４上の位置情報を検出する。

また、光ファイバ振動センサ１は、図示しない警報手段を備え、信号処理ユニット２８は、所定の強度以上の振動を検知したとき、警報手段を作動させる警報作動手段を備える。

警報手段は、例えば、音及び／又は光を発することにより侵入者に対して威圧を与えるものであり、光ファイバループ２ａ，２ｂの近傍にそれぞれ配置される。

信号処理ユニット２８の警報作動手段は、検出した振動レベル（振動の強度）に応じて、「警報」、あるいは「注意」のアラームを発報し、侵入があったことを監視者に通知すると共に、検出した振動レベルが所定の強度以上である場合に、警報手段を作動させるものである。

次に、第１の実施形態に係る光ファイバ振動センサ１の動作を説明する。

光源２１から出射した光は、第１の光カプラ２３を伝搬し、偏光子２４で直線偏光にされ、第２の光カプラ２５に入射する。第２の光カプラ２５では、入射した光が２つに分岐され、分岐された光は光ファイバループ２ａ，２ｂの異なる端にそれぞれ入射する。

光ファイバループ２ａ，２ｂを伝搬する左右回り光は、位相変調器２６で位相変調され、光ファイバループ２ａ，２ｂを一周して再び第２の光カプラ２５に入射する。第２の光カプラ２５に入射した左右回り光は、第２の光カプラ２５で干渉して干渉光となる。この干渉光は、偏光子２４を伝搬し、第１の光カプラ２３で再び２つの光に分岐され、分岐された一方の光は受光器２２で受光される。

光ファイバループ２ａ，２ｂが振動していないときは、受光器２２は常に一定の光強度を検出しているが、光ファイバループ２ａ，２ｂが振動すると、光ファイバループ２ａ，２ｂを伝搬する左右回り光に位相差が生じ、受光器２２で検出する光強度が変化する。受光器２２で受光する光強度は左右回り光の位相差の正弦に比例するので、光ファイバループ２ａ，２ｂに与えられた振動が大きいほど、位相差が大きくなり、受光器２２で受光する光強度の変化も大きくなる。

信号処理ユニット２８は、受光器２２からの電気信号に基づき、受光器２２で受光する光強度の変化を検出することで、光ファイバループ２ａ，２ｂの振動を検知すると共に、光ファイバループ２ａ，２ｂに与えられた振動の強度を得ることができる。

ここで、検査対象領域Ａの位置Ｘ（図１参照）で振動が発生した場合について具体的に説明する。

検査対象領域Ａの位置Ｘで振動が発生すると、位置Ｘに近い検査対象領域Ａに配置された光ファイバループ２ａが振動し、その後、位置Ｘから離れた検査対象領域Ｂに配置された光ファイバループ２ｂが振動することになる。

このとき、信号処理ユニット２８により両光ファイバループ２ａ，２ｂから検出される振動波形を図３に示す。図示上側が光ファイバループ２ａで検出された振動波形３１であり、図示下側が光ファイバループ２ｂで検出された振動波形３２である。

位置Ｘで発生した振動は光ファイバループ２ｂに至るまでに減衰しているため、光ファイバループ２ｂで検出される振動波形３２の振動の強度（振幅Ａ₂）は、光ファイバループ２ａで検出される振動波形３１の振動の強度（振幅Ａ₁）よりも小さくなる。

また、光ファイバループ２ｂは位置Ｘから離れているため、光ファイバループ２ｂでは、光ファイバループ２ａで振動を検出した時間ｔ₁よりもΔｔだけ遅れた時間ｔ₂に振動が検出される。つまり、両振動波形３１，３２間には、Δｔ（＝ｔ₁−ｔ₂）の位相差が形成される。

光ファイバ振動センサ１では、光ファイバループ２ａ，２ｂで検出した振動波形３１，３２における振動の強度差、強度比、または位相差Δｔから、振動が発生した位置情報（侵入位置情報）Ｘを特定する。ここで、振動の強度差とは、両振動波形３１，３２の振幅の差（Ａ₁−Ａ₂）を意味し、強度比とは、両振動波形３１，３２の振幅比（Ａ₁／Ａ₂）を意味する。

（１）振動の強度差から振動が発生した位置情報を特定する場合
検査対象領域Ａ，Ｂの境界Ｃで振動が発生した場合、両光ファイバループ２ａ，２ｂで検出される振動波形３１，３２の振動の強度は等しくなるので、強度差（Ａ₁−Ａ₂）は０となる。また、振動が発生した位置が境界Ｃから検査対象領域Ａ側に離れるほど、振動の強度差（Ａ₁−Ａ₂）は大きくなり、振動が発生した位置が境界Ｃから検査対象領域Ｂ側に離れるほど、振動の強度差（Ａ₁−Ａ₂）は小さくなる。すなわち、振動の強度差（Ａ₁−Ａ₂）は、検査対象領域Ａ，Ｂの境界Ｃからの距離に応じて変化する。

よって、予め振動の強度差（Ａ₁−Ａ₂）と境界Ｃからの距離との関係を求めておけば、振動の強度差（Ａ₁−Ａ₂）から振動が発生した位置情報を特定することが可能となる。

信号処理ユニット２８の位置情報検出手段は、予め求めた振動の強度差（Ａ₁−Ａ₂）と境界Ｃからの距離との関係に基づき、両光ファイバループ２ａ，２ｂで検出した振動の強度差（Ａ₁−Ａ₂）から、振動が発生した位置情報を特定する。

（２）振動の強度比から振動が発生した位置情報を特定する場合
検査対象領域Ａ，Ｂの境界Ｃで振動が発生した場合、両振動波形３１，３２の振動の強度は等しくなるので、強度比（Ａ₁／Ａ₂）は１となる。また、振動が発生した位置が境界Ｃから検査対象領域Ａ側に離れるほど、振動の強度比（Ａ₁／Ａ₂）は大きくなり、振動が発生した位置が境界Ｃから検査対象領域Ｂ側に離れるほど、振動の強度比（Ａ₁／Ａ₂）は小さくなる。すなわち、振動の強度比（Ａ₁／Ａ₂）は、検査対象領域Ａ，Ｂの境界Ｃからの距離に応じて変化する。

よって、（１）の場合と同様に、予め振動の強度比（Ａ₁／Ａ₂）と境界Ｃからの距離との関係を求めておけば、振動の強度比（Ａ₁／Ａ₂）から振動が発生した位置（侵入位置情報）を特定することが可能となる。

信号処理ユニット２８の位置情報検出手段は、予め求めた振動の強度比（Ａ₁／Ａ₂）と境界Ｃからの距離との関係に基づき、両光ファイバループ２ａ，２ｂで検出した振動の強度比（Ａ₁／Ａ₂）から、振動が発生した位置情報を特定する。

検査対象領域Ａ，Ｂの長さを、例えば、１０ｍ以上と長くした場合、検査対象領域Ａ（またはＢ）で発生した振動が検査対象領域Ｂ（またはＡ）に伝わるのに時間がかかり、光ファイバループ２ｂ（または２ａ）での振動が遅れて検知される場合がある。よって、（１）または（２）の方法を用いる場合、最初に検知される光ファイバループ２ａ（または２ｂ）の振動の強度と、光ファイバループ２ａ（または２ｂ）の振動を検知した後に検知される光ファイバループ２ｂ（または２ａ）での振動の強度とを比較するようにするとよい。

（３）位相差から振動が発生した位置を特定する場合
検査対象領域Ａ，Ｂの境界Ｃで振動が発生した場合、両光ファイバループ２ａ，２ｂに振動が到達する時間は等しくなるので、位相差Δｔ（＝ｔ₁−ｔ₂）は０となる。また、振動が発生した位置が境界Ｃから検査対象領域Ａ側に離れるほど、位相差Δｔは大きくなり、振動が発生した位置が境界Ｃから検査対象領域Ｂ側に離れるほど、位相差Δｔは小さくなる。すなわち、位相差Δｔは、検査対象領域Ａ，Ｂの境界Ｃからの距離に応じて変化する。

よって、（１）や（２）の場合と同様に、予め振動の位相差Δｔと境界Ｃからの距離との関係を求めておけば、位相差Δｔから振動が発生した位置（侵入位置情報）を特定することが可能となる。

信号処理ユニット２８の位置情報検出手段は、予め求めた位相差Δｔと境界Ｃからの距離との関係に基づき、両光ファイバループ２ａ，２ｂで検出した振動波形３１，３２の位相差Δｔから、振動が発生した位置情報を特定する。

信号処理ユニット２８の位置情報検出手段は、（１）〜（３）いずれかの方法で振動が発生した位置を検出するが、（１）〜（３）のいずれか２つ、あるいは（１）〜（３）の全てを組み合わせて振動が発生した位置情報を検出するようにしてもよい。

信号処理ユニット２８の警報作動手段は、光ファイバループ２ａ，２ｂで検出した振動レベル（振動の強度）に応じて、「警報」、あるいは「注意」のアラームを発報し、侵入があったことを監視者に通知する。

信号処理ユニット２８の警報作動手段は、光ファイバループ２ａ，２ｂで検出した振動レベル（振動の強度）のいずれかが所定の強度以上である場合に、光ファイバループ２ａ，２ｂの近傍に配置された警報手段を作動させる。また、例えば、光ファイバループ２ａで検出した振動レベルが所定の強度以上であり、光ファイバループ２ｂで検出した振動レベルが所定の強度未満である場合は、光ファイバループ２ａの近傍に配置された警報手段のみを作動させるようにしてもよい。

また、信号処理ユニット２８は、各光ファイバループ２ａ，２ｂより得られる振動波形をフーリエ変換し、周波数特性から振動の要因を分析するようにしてもよい。これにより、雨や風などの自然現象による振動であるか、あるいは人的な要因による振動であるかを推定することが可能となる。

以上説明したように、第１の実施形態に係る光ファイバ振動センサ１では、構造体４を長さ方向で２つの検査対象領域Ａ，Ｂに区画すると共に、両検査対象領域Ａ，Ｂにそれぞれ光ファイバループ２ａ，２ｂを配置し、両光ファイバループ２ａ，２ｂで検出される振動の強度差（Ａ₁−Ａ₂）、強度比（Ａ₁／Ａ₂）、または位相差Δｔを基に、構造体４上で振動が発生した位置情報を検出している。

これにより、サニャック干渉型の光ファイバ振動センサ１において、構造体４のどの位置で振動が発生したかという位置情報を得ることができ、例えば、侵入者が侵入した侵入位置情報を得ることができる。

また、光ファイバ振動センサ１では、振動センサ本体３の警報作動手段が、所定の強度以上の振動を検知したとき、警報手段を作動させるので、光ファイバ振動センサ１を侵入検知センサとして用いた場合には、侵入者に対して威圧を与えることができる。

さらに、光ファイバ振動センサ１では、警報手段を各光ファイバループ２ａ，２ｂの近傍にそれぞれ配置しているので、光ファイバ振動センサ１を侵入検知センサとして用いた場合には、侵入者に対して、より近い位置で警報を発生させることができ、高い防犯性を達成することができる。

次に、第２の実施形態を説明する。

図４に示す光ファイバ振動センサ４１は、構造体４２として、縦横に拡がる面状の形状を有するものを用い、構造体４２を縦方向で２つの検査対象領域Ｄ，Ｅに区画すると共に、横方向で２つの検査対象領域Ｆ，Ｇに区画し、各検査対象領域Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇに、各検査対象領域Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇに対応した光ファイバループ４３〜４６を構造体４２に沿ってそれぞれ配置して構成される。光ファイバループ４３〜４６は、略同じ長さに形成され、振動センサ本体３を中心として略十字状に配置される。構造体４２は、例えば、床などである。

光ファイバ振動センサ４１では、図１の光ファイバ振動センサ１と同様に、振動センサ本体３の位置検出手段が、各光ファイバループ４３〜４６で検出される振動の強度差、強度比、または位相差から、構造体４２上で振動が発生した位置情報を検出する。

より具体的には、検査対象領域Ｄ，Ｅに配置された光ファイバループ４３，４４から検出した振動の強度差、強度比、または位相差に基づき、構造体４２の縦方向での振動が発生した位置情報（検査対象領域Ｄ，Ｅの境界からの距離）を特定し、さらに、検査対象領域Ｆ，Ｇに配置された光ファイバループ４５，４６から検出した振動の強度差、強度比、または位相差に基づき、構造体４２の横方向での振動が発生した位置情報（検査対象領域Ｆ，Ｇの境界からの距離）を特定する。これにより、構造体４２上で振動が発生した位置情報を特定することができる。

光ファイバ振動センサ４１では、４本の光ファイバループ４３〜４６を略十字状に配置しているため、３６０°の広範囲にわたって振動を検知することが可能となる。

上記実施形態では、光ファイバループの本数を検査対象領域の数と同じとしたが、光ファイバループの本数は検査対象領域の数以上であればよく、例えば、検査対象領域ごとに２本ずつの光ファイバループを配置するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、光ファイバループの長さを略同じとしたが、これに限定されず、検出に遅れ等が生じない範囲であれば、光ファイバループの長さを異ならせてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る光ファイバ振動センサの概略図である。 図１の光ファイバ振動センサの振動センサ本体の概略図である。 図１の光ファイバ振動センサにおいて位置Ｘで振動が発生した場合の、各光ファイバループから得られる振動波形を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光ファイバ振動センサの概略図である。 従来の光ファイバ振動センサの概略図である。 図５の光ファイバ振動センサの使用例を示す概略図である。

符号の説明

１ 光ファイバ振動センサ
２ａ，２ｂ 光ファイバループ
３ 振動センサ本体
４ 構造体
Ａ，Ｂ 検査対象領域

Claims (5)

1. 振動を検出する構造体に沿って配置される光ファイバループと、前記構造体で発生した振動を前記光ファイバループを介して検出する振動センサ本体とを備えたサニャック干渉型の光ファイバ振動センサにおいて、
   前記構造体を長さ方向で２つの検査対象領域に区画すると共に、両検査対象領域に光ファイバループを前記構造体に沿ってそれぞれ配置し、両光ファイバループで検出される振動の強度差、強度比、または位相差を基に、振動が発生した前記構造体上の位置情報を検出することを特徴とする光ファイバ振動センサ。
2. 振動を検出する構造体に沿って配置される光ファイバループと、前記構造体で発生した振動を前記光ファイバループを介して検出する振動センサ本体とを備えたサニャック干渉型の光ファイバ振動センサにおいて、
   前記構造体が縦横に拡がった面状の形状を有し、該構造体を縦方向で２つの検査対象領域に区画すると共に、横方向で２つの検査対象領域に区画し、各検査対象領域に光ファイバループを前記構造体に沿ってそれぞれ配置し、各光ファイバループで検出される振動の強度差、強度比、または位相差を基に、振動が発生した前記構造体上の位置情報を検出することを特徴とする光ファイバ振動センサ。
3. 前記光ファイバループで検出される振動の強度差が０、あるいは強度比が１、あるいは位相差が０となる境界線を求め、その境界線からの距離と、振動の強度差、強度比、または位相差との関係を予め求めておき、その関係を用いて、測定した振動の強度差、強度比、または位相差から前記境界線からの距離を求めることで、振動が発生した前記構造体上の位置情報を検出する請求項１または２記載の光ファイバ振動センサ。
4. 音及び／又は光による警報手段を備え、前記振動センサ本体は、所定の強度以上の振動を検知したとき、前記警報手段を作動させる請求項１〜３いずれかに記載の光ファイバ振動センサ。
5. 前記警報手段は、前記各光ファイバループの近傍にそれぞれ配置される請求項４記載の光ファイバ振動センサ。

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