JP2014153298A - 光観測システム及び光観測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】航空機の雷撃試験において、被試験体の構造に応じてフレキシブルにスパークを観測することが可能な光観測システムを提供する。
【解決手段】光ファイバ５、検出系６及びレーザ照射系７を備え、光ファイバ５Ａは被検領域において発生したスパーク光Ｓを入射させて伝送し、検出系は前記光ファイバ５Ａにより伝送されるスパーク光を検出し、レーザ照射系は前記光ファイバ５Ａ又は前記光ファイバ５Ａと少なくとも前記被検領域側の端部において束ねられる他の光ファイバ５Ｂを通じて前記被検領域に向けて前記光ファイバ５Ａの向きを確認するためのレーザ光を照射する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、光観測システム及び光観測方法に関する。

従来、航空機には、雷撃を受けた場合における安全性を確認するための雷撃試験が実行されている。特に、近年の航空機において材料として使用される複合材に電流が流れると特異な現象が起こるということが確認されている。従来の雷撃試験は、雷撃を模擬した電流を試験機体に流し、電流を流すことによって生じるスパークを撮影する方法或いは可燃性ガスを試験機体に封入して爆発させる方法によって行われる。

この他、航空機の試験に応用される技術としては、機体の表層面に光ファイバを設け、光ファイバを透過する透過光の強度の変化に基づいて機体の損傷位置や損傷度合いを検出する技術などが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開昭６３−２０８７４８号公報 特開昭６３−２８５４４８号公報 特開平９−２７３９０６号公報

航空機の雷撃試験では、スパークを撮影するための撮影装置の設置場所を確保できない場合があるという問題がある。特に、撮影装置は、雷撃に伴う電磁波の影響を避けるために試験機体から離隔した位置に設置する必要がある。このため、空隙の少ない複雑な構造の雷撃試験を行う場合には、可燃性ガスを爆発させて確認することとなる。しかしながら、可燃性ガスを爆発させて確認する方法では、スパークの位置を特定することができないという問題がある。

また、撮影装置で撮影できるのは撮影視野内に限られるため、撮影装置の側面や背面等の撮影視野外で発生するスパークを検出することができないという問題がある。更に、撮影装置と試験機体との距離によって分解能が制限され、スパークの撮影精度の向上を図ることが困難である。

そこで、本発明は、航空機の雷撃試験において、被試験体の構造に応じてフレキシブルにスパークを観測することが可能な光観測システム及び光観測方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る光観測システムは、光ファイバ、検出系及びレーザ照射系を備える。光ファイバは、被検領域において発生したスパーク光を入射させて伝送する。検出系は、前記光ファイバにより伝送されるスパーク光を検出する。レーザ照射系は、前記光ファイバ又は前記光ファイバと少なくとも前記被検領域側の端部において束ねられる他の光ファイバを通じて前記被検領域に向けて前記光ファイバの向きを確認するためのレーザ光を照射する。
また、本発明の実施形態に係る光観測方法は、航空機の試験機体に雷撃を模擬した電流を流すステップと、前記電流によって前記試験機体の被検領域において発生したスパーク光を光ファイバに入射させて伝送するステップと、前記光ファイバにより伝送されるスパーク光を検出するステップとを有する。
また、本発明の実施形態に係る光観測方法は、航空機の試験機体に雷撃を模擬した第１の電流を流すステップと、前記第１の電流によって前記試験機体の第１の被検領域において発生した第１のスパーク光を、端部が互いに異なる複数の方向に向けられた第１の複数の光ファイバを束ねたファイバ束に入射させて伝送するステップと、前記ファイバ束により伝送される前記第１のスパーク光を検出することによって前記第１のスパーク光の発生領域を特定するステップと、前記試験機体に前記雷撃を模擬した第２の電流を流すステップと、前記第１のスパーク光の発生領域を第２の被検領域とし、前記第２の電流によって前記第２の被検領域において発生した第２のスパーク光を前記第２の光ファイバに入射させて伝送するステップと、前記第２の光ファイバにより伝送される前記第２のスパーク光を検出するステップとを有する。

本発明の実施形態に係る光観測システム及び光観測方法によれば、航空機の雷撃試験において、被試験体の構造に応じてフレキシブルにスパークを観測することことができる。

本発明の実施形態に係る第１の光観測システムの構成図。 図１に示す第１の光観測システムを用いたスパーク光観測試験に先だつスパーク光観測試験に使用される第２の光観測システムの構成図。 図１に示す第１の光観測システム及び図２に示す第２の光観測システムを用いた雷撃試験に使用される試験機体の一例を示す図。 光ファイバ束の一部をレーザ光の照射用に分岐させた例を示す拡大図。 図１に示す光ファイバの先端形状のバリエーションを示す斜視図。 図１に示す第１の光観測システム及び第２の光観測システムを用いた航空機の雷撃試験の流れを示すフローチャート。

本発明の実施形態に係る光観測システム及び光観測方法について添付図面を参照して説明する。

（構成および機能）
図１は本発明の実施形態に係る第１の光観測システムの構成図、図２は図１に示す第１の光観測システムを用いたスパーク光観測試験に先だつスパーク光観測試験に使用される第２の光観測システムの構成図、図３は図１に示す第１の光観測システム及び図２に示す第２の光観測システムを用いた雷撃試験に使用される試験機体の一例を示す図である。

第１の光観測システム１及び第２の光観測システム２は、航空機の雷撃試験に使用されるシステムである。第１の光観測システム１及び第２の光観測システム２を用いた航空機の雷撃試験は、雷撃を模擬した電流を試験機体３に流し、試験機体３に流した電流によって生じるスパーク光Ｓの有無を観測することによって行われる。そのため、雷撃試験の際には、図３に示すように航空機の試験機体３に雷電流発生器４が接続される。そして、雷電流発生器４により発生させた電流が試験機体３に流される。また、雷撃試験では、第１の光観測システム１を用いたスパーク光Ｓの観測試験に先だって第２の光観測システム２を用いたスパーク光Ｓの観測試験が実施される。

第１の光観測システム１は、図１に示すように光ファイバ５、検出系６及びレーザ照射系７を設けて構成される。光ファイバ５は、試験機体３の被検領域において発生したスパーク光Ｓを入射させて検出系６に伝送するために設けられる。光ファイバ５は、ガラスやプラスチック等の細い繊維で形成されており、可撓性を有する。このため、狭い空間であっても点検口や開口部等から挿入し、被検領域に光ファイバ５の先端を向けて容易に配置することができる。図１に示す例では、板状の部材に突起部を設けた試験機体３の被検領域に向けて光ファイバ５が配置されている。

スパーク光Ｓを入射させるための光ファイバ５の数は任意である。従って原理的には、少なくとも１本の光ファイバ５を用いてスパーク光Ｓを検出系６に伝送することができる。但し、光ファイバ５の本数を多くすることによって検出系６に出力されるスパーク光Ｓの強度及び第１の光観測システム１におけるスパーク光Ｓの検出能を向上させることができる。従って、検出系６における感度に応じた十分なスパーク光Ｓが検出系６に出力されるように、十分な本数の光ファイバ５を束ねた光ファイバ束を用いることが実用的である。

検出系６は、光ファイバ５により伝送されるスパーク光Ｓを検出するためのシステムである。検出系６は、図１に例示されるように光電変換装置８及びオシロスコープ９を用いて構成することができる。すなわち、光ファイバ５の反被検領域側の一端を光電変換装置８の入力側と接続し、光電変換装置８の出力側をオシロスコープ９の入力側と接続することができる。

光電変換装置８は、フォトトランジスタ等の受光素子を用いて構成することができる。光電変換装置８は、光ファイバ５により伝送されたスパーク光Ｓを光電変換し、スパーク光Ｓの強度を振幅とする電気信号に変換する装置である。従って、光ファイバ５にスパーク光Ｓが入射すると、スパーク光Ｓの強度に応じた振幅の電気信号がオシロスコープ９に出力される。

オシロスコープ９は、光電変換装置８において生成された電気信号の波形を２次元のグラフとしてディスプレイに表示させる装置である。すなわち、スパーク光Ｓの強度に応じた振幅を有する電気信号は、横軸を時間とし、縦軸を電気信号の電圧とするグラフ上に表示させることができる。このため、ユーザがオシロスコープ９のディスプレイを目視することによって、スパーク光Ｓの発生の有無を電圧の時間変化として確認することができる。

但し、電気信号に対する信号処理によって自動的にスパーク光Ｓの発生の有無を判別する判別器を設けてもよい。スパーク光Ｓの有無を判別するための信号処理は、電気信号に対する閾値処理とすることができる。その場合の閾値は、典型的なスパーク光Ｓの強度に対応する振幅を有する電気信号が抽出される一方、ノイズが除去されるように経験的又はシミュレーションによって予め決定することができる。

一方、レーザ照射系７は、光ファイバ５の向きを確認するためのレーザ光を被検領域に向けて照射するためのシステムである。レーザ光は、スパーク光Ｓを検出系６に伝送するための光ファイバ５Ａを用いて被検領域に向けて照射することができる。或いは、スパーク光Ｓを検出系６に伝送するための光ファイバ５Ａと少なくとも被検領域側の端部において束ねられる他の光ファイバ５Ｂを通じてレーザ光を照射するようにしてもよい。

図１に示す例では、スパーク光Ｓを検出系６に伝送するための光ファイバ５Ａとは別に、レーザ光を被検領域に向けて照射するための他の光ファイバ５Ｂが設けられている。従って、レーザ照射系７の出力側が、レーザ光の照射用の当該他の光ファイバ５Ｂと接続されている。

図４は、光ファイバ束の一部をレーザ光の照射用に分岐させた例を示す拡大図である。

図４に示すように、スパーク光Ｓを入射させるために複数の光ファイバ５を束ねたファイバ束１０を用いることができる。実用性を考慮すると、５０本前後の光ファイバ５を用いてファイバ束１０を構成することが好適である。そして、少なくとも１本の光ファイバ５Ｂをファイバ束１０から分岐させ、分岐させた光ファイバ５Ｂをレーザ照射系７と接続することができる。また、残りの光ファイバ５Ａを検出系６と接続することができる。

一方、スパーク光Ｓを検出系６に伝送するための光ファイバ５と、レーザ光を被検領域に向けて照射するための光ファイバ５を共通とする場合には、同一の光ファイバ５をレーザ照射系７及び検出系６に対して着脱すればよい。或いは、光ファイバ５の反被検領域側における光路をレーザ照射系７側と検出系６側との間で切換えるための光学系を設けるようにしてもよい。すなわち、レーザ照射系７は、レーザ照射系７の出力側に光ファイバ５を着脱又はレーザ照射系７の出力側を光ファイバ５に切換えることによって、光ファイバ５を通じてレーザ光を被検領域に照射するように構成することができる。

このように、スパーク光Ｓを検出系６に伝送するための光ファイバ５と、レーザ光を被検領域に向けて照射するための光ファイバ５を共通とすれば、より正確にスパーク光Ｓを検出系６に伝送するための光ファイバ５の向きを確認することができる。逆に、スパーク光Ｓを検出系６に伝送するための光ファイバ５Ａとは別に、レーザ光を被検領域に向けて照射するための他の光ファイバ５Ｂを設ければ、第１の光観測システム１の構成を簡易にすることができる。或いは、レーザ照射系７への光ファイバ５を着脱を不要にすることができる。

レーザ照射系７から光ファイバ５を通じて被検領域に向けてレーザ光を照射すると、被検領域の物体表面に輝点としてマーキングを行うことができる。このため、ユーザは、スパーク光Ｓを入射させるための光ファイバ５の先端の向きを目視により確認することができる。

更に、レーザ照射系７には、被検領域において反射したレーザ光の反射光を受光し、受光した反射光に基づいて光ファイバ５の先端からレーザ光の反射位置までの距離を測定するレーザ測定器としての機能を設けることが好適である。反射光のレーザ照射系７への伝送についてもスパーク光Ｓを検出系６に伝送するための光ファイバ５Ａ又はレーザ光を被検領域に向けて照射するための他の光ファイバ５Ｂを用いることができる。すなわち、レーザ光の照射に用いた光ファイバ５を用いて反射光がレーザ照射系７に伝送される。そして、光ファイバ５の長さが既知であることからレーザ光の照射タイミングと反射光の受光タイミングとの時間差に基づく公知の原理によって、スパーク光Ｓを検出系６に伝送するための共通の光ファイバ５又はレーザ光を被検領域に向けて照射するための他の光ファイバ５Ｂの先端からレーザ光の反射位置までの距離を測定することができる。

従って、レーザ照射系７をレーザ測定器で構成すれば、スパーク光Ｓを入射させるための光ファイバ５の向き及び位置を把握することができる。特に、光ファイバ５の先端から被検領域までの距離を自動計測することができる。その結果、スパーク光Ｓを光ファイバ５に入射させることが可能な範囲を、レーザ光の反射位置として生じた輝点から所定の距離の範囲内の領域として把握することができる。特に、被検領域が平面であれば、スパーク光Ｓを光ファイバ５に入射させることが可能な領域を、輝点を中心とする円形の領域として把握することができる。

具体的には、図１に示すように光ファイバ５の受光角度を離軸角θで表し、光ファイバ５の先端から被検領域までの距離をLとすると、スパーク光Ｓを入射させることが可能な円形領域の直径Dは、式(1)により計算することができる。
L=D/(2tanθ) (1)

逆に、スパーク光Ｓを光ファイバ５に入射させることが可能な直径Dの円形領域を確保するためには、被検領域から式(1)により計算される距離L以上離れた位置に光ファイバ５を配置することが必要であるということになる。式(1)の計算は、ユーザがマニュアルで実行するようにしても良いし、レーザ照射系７に離軸角θ及び距離Lに基づいて領域の直径Dを自動計算する機能を設けるようにしても良い。

尚、離軸角θは、スパーク光Ｓを入射させるための光ファイバ５の先端の形状に依存して定まる。そこで、十分な離軸角θが確保できるように光ファイバ５の先端形状を決定することができる。

図５は、図１に示す光ファイバ５の先端形状のバリエーションを示す斜視図である。

図５(a), (b), (c)に示すように、スパーク光Ｓの検出範囲を適切な範囲とするために、光ファイバ５の先端形状を様々な形状にすることができる。

例えば、図５(a)に示すように、光ファイバ５の先端に、端部側に向かって内径が徐々に大きくなる筒状の遮蔽物２０を取付けることができる。この場合、スパーク光Ｓの入射範囲を決定する離軸角θを、中心軸に対する遮蔽物２０自体の傾斜角度にすることができる。また、遮蔽物２０によって光ファイバ５への不要な方向からの光の入射を防止することができる。

一方、図５(b)に示すように、光ファイバ５の先端に凸レンズ２１を設けることもできる。これにより、離軸角θを大きくすることができる。逆に、図５(c)に示すように、光ファイバ５の先端に凹レンズ２２を設けることもできる。

そして、予め第２の光観測システム２によって観測されたスパーク光Ｓの発生領域が、第１の光観測システム１の光ファイバ５にスパーク光Ｓを入射させることが可能な領域内となるように、光ファイバ５の向き及び光ファイバ５と被検領域との間における距離Lを調整することができる。

尚、レーザ照射系７にレーザ測定機能を設けない場合であっても、メジャー等で光ファイバ５と被検領域との間における距離Lを測定することによって、光ファイバ５にスパーク光Ｓを入射させることが可能な領域を把握することができる。従って、レーザ照射系７としてレーザポインタ等の簡易な機器を用いるこよもできる。例えば、スパーク光Ｓを入射させるための光ファイバ５の先端にレーザポインタを取付けるのみでも、光ファイバ５にスパーク光Ｓを入射させることが可能な領域を把握することができる。

一方、第２の光観測システム２は、上述したように、スパーク光Ｓの概略的な発生領域を特定するためのシステムである。そのために、第２の光観測システム２は、図２に示すように、複数の光ファイバ２Ａで構成されるファイバ束２Ｂの一端を検出系２Ｃに接続して構成することができる。

第２の光観測システム２のファイバ束２Ｂの他端側は、各光ファイバ２Ａの先端が互いに異なる複数の方向に向くように分岐される。図２に示す例では、各光ファイバ２Ａの先端がリング状の固定具２Ｄに所定の間隔で固定されている。そして、分岐したファイバ束２Ｂは、試験機体３の被検領域に配置される。

図２に示す例では、試験機体３である航空機の燃料タンク３Ａ内に点検孔３Ｂを介してファイバ束２Ｂが挿入されている。このため、燃料タンク３Ａ内を空間的な被検領域として、360度方向からのスパーク光Ｓをいずれかの光ファイバ２Ａに入射させることができる。つまり、空間的な被検領域内において不特定の方向から生じたスパーク光Ｓを複数の光ファイバ２Ａのいずれかに入射させることができる。

第２の光観測システム２の検出系２Ｃについても、第１の光観測システム１の検出系と同様な構成とすることができる。すなわち、第２の光観測システム２の検出系２Ｃを、光電変換装置２Ｅ及びオシロスコープ２Ｆを用いて構成することができる。そして、第２の光観測システム２においても第１の光観測システム１と同様な信号処理によってスパーク光Ｓの有無を判定することができる。但し、第２の光観測システム２では、空間領域においてスパーク光Ｓの発生方向及び発生領域を特定することができる。

尚、各光ファイバ２Ａ及びスパーク光Ｓの入射方位を識別するために、光電変換装置２Ｅにおいて光ファイバ２Ａごとに異なる周波数の電気信号に変換することが好適である。複数の光ファイバ２Ａに、互いに異なる周波数を割り当てる技術については、特願２０１２−６８７７０の明細書及び図面に詳細が記載されている。

（動作および作用）
次に第１の光観測システム１及び第２の光観測システム２を用いた航空機の雷撃試験のための光観測方法について説明する。

図６は、図１に示す第１の光観測システム１及び第２の光観測システム２を用いた航空機の雷撃試験の流れを示すフローチャートである。

まずステップＳ１において、図３に示すような雷電流発生器４を用いて、航空機の試験機体３に雷撃を模擬した第１の電流が流される。そして、図２に示すような第２の光観測システム２を用いて複数の異なる方位からのスパーク光Ｓの有無が観測される。

具体的には、第１の被検領域として決定された試験機体３の空間領域に向けて第２の光観測システム２の第１の光ファイバ束２Ｂが配置される。このため、第１の電流によって試験機体３の第１の被検領域において第１のスパーク光Ｓが発生すると、発生した第１のスパーク光Ｓは、端部が互いに異なる複数の方向に向けられた第１の複数の光ファイバ２Ａを束ねたファイバ束２Ｂに直接光又は間接光として入射する。第１のファイバ束２Ｂに入射した第１のスパーク光Ｓは、第１のファイバ束２Ｂを経由して第２の光観測システム２の検出系２Ｃに伝送される。

第１のファイバ束２Ｂにより伝送された第１のスパーク光Ｓが検出系２Ｃに出力されると、検出系２Ｃにおいて第１のスパーク光Ｓが検出される。すなわち、第１のスパーク光Ｓは光電変換装置２Ｅにおいて第１のスパーク光Ｓの強度に応じた振幅を有する電気信号に変換される。光電変換装置２Ｅにおいて生成された電気信号は、オシロスコープ２Ｆに出力される。このため、オシロスコープ２Ｆのディスプレイには、第１のスパーク光Ｓに対応する電気信号の波形が表示される。

次に、ステップＳ２において、第１のスパーク光Ｓが観測されたか否かが判定される。第１のスパーク光Ｓが第１の被検領域において発生しなかった場合には、オシロスコープ２Ｆのディスプレイに第１のスパーク光Ｓに対応する電気信号の波形が表示されない。このため、ユーザは第１のスパーク光Ｓが観測されなかったと判定することができる。

また、第２の光観測システム２の検出系２Ｃに第１のスパーク光Ｓが観測されたか否かを電気信号に対する閾値処理によって自動判定する機能を設けた場合には、検出系２Ｃにおいて第１のスパーク光Ｓが観測されたか否かを自動判定することができる。

そして、第１のスパーク光Ｓが観測されなかったと判定された場合には、ステップＳ３において、第１の被検領域について試験機体３は雷撃試験に合格したと判定される。これにより、第１の被検領域における雷撃試験は終了する。

一方、第１のスパーク光Ｓが観測されたと判定された場合には、ステップＳ４において、第１のスパーク光Ｓの発生領域が特定される。第１のスパーク光Ｓの発生領域は、第１のスパーク光Ｓが入射した第１の光ファイバ２Ａの先端の向きに基づいて特定することができる。従って、第１のスパーク光Ｓが入射した第１の光ファイバ２Ａが特定される。

第１のスパーク光Ｓが入射した第１の光ファイバ２Ａの特定は、例えば、予め光ファイバ２Ａごとに異なる電気信号の周波数を対応付けることにより実行することができる。すなわち、各光ファイバ２Ａにより伝送された第１のスパーク光Ｓを、各光ファイバ２Ａに固有の周波数を有する電気信号に変換することができる。そして、電気信号の周波数を調べることにより、第１のスパーク光Ｓが入射した第１の光ファイバ２Ａを特定することができる。そうすると、各光ファイバ２Ａの先端の向き及び位置は既知であるから、第１のスパーク光Ｓが発生した位置を粗い精度で推定することができる。

第１のスパーク光Ｓが入射した第１の光ファイバ２Ａの特定及び第１のスパーク光Ｓの発生領域の特定は、第２の光観測システム２の検出系２Ｃによって自動的に行うようにすることができる。例えば、オシロスコープ２Ｆに代えて、或いはオシロスコープ２Ｆに加えて、第１のスパーク光Ｓに対応する電気信号の振幅及び周波数を検出する信号処理装置を検出系２Ｃに設けることによって、第１のスパーク光Ｓが入射した第１の光ファイバ２Ａ及び第１のスパーク光Ｓの発生領域の一方又は双方を自動的に検出することができる。

或いは、ユーザがオシロスコープ２Ｆのディスプレイを観察することによって、第１のスパーク光Ｓが入射した第１の光ファイバ２Ａ及び第１のスパーク光Ｓの発生領域を把握するようにしてもよい。

第１のスパーク光Ｓの発生領域が特定されると、特定された第１のスパーク光Ｓの発生領域が第２の被検領域に決定される。そして、第２の被検領域に対する第１の光観測システム１による第２のスパーク光Ｓの観測試験が実施される。すなわち、第１の光観測システム１により、指向型の第２の光ファイバ５を用いた第２のスパーク光Ｓの観測が実施される。

そのために、ステップＳ５において、第１の光観測システム１に設けられる指向型の第２の光ファイバ５の位置決めが実施される。すなわち、第１のスパーク光Ｓの発生領域である第２の被検領域において再び第２のスパーク光Ｓが生じた場合に、第２のスパーク光Ｓを入射させることが可能な位置に第１の光観測システム１の第２の光ファイバ５が配置される。

但し、第２の光ファイバ５の先端が第２の被検領域に向いているか否かを目視により正確に確認することは困難である場合が多い。また、第２のスパーク光Ｓを第２の光ファイバ５に入射させることが可能な範囲は、式(1)に示すように第２の光ファイバ５と試験機体３との間における距離に依存して変化する。更に、第２のスパーク光Ｓを十分な強度で観測するためには、第２の光ファイバ５と試験機体３との間における距離を適切な距離とすることが重要である。

そこで、第１の光観測システム１のレーザ照射系７から第２の被検領域に向けて、第２の光ファイバ５Ａ又は第２の光ファイバ５Ａと少なくとも第２の被検領域側の端部において束ねられる他の光ファイバ５Ｂを通じて第２の光ファイバ５の向きを確認するためのレーザ光が照射される。この結果、試験機体３の表面に第２の光ファイバ５の向きが輝点として現れる。

これによりユーザは第２の光ファイバ５の向きを目視により確認することができる。また、第２の光ファイバ５の先端から試験機体３の表面までの距離をメジャー等によって測定することができる。これにより、第２のスパーク光Ｓを第２の光ファイバ５に入射させることが可能な範囲を把握することができる。

更に、レーザ照射系７がレーザ測定器である場合には、第２の光ファイバ５の先端から試験機体３の表面までの距離が正確に自動計測される。このため、ユーザは、一層正確に第２のスパーク光Ｓを第２の光ファイバ５に入射させることが可能な範囲を把握することができる。そして、第２のスパーク光Ｓを第２の光ファイバ５に入射させることが可能な範囲が、第１のスパーク光Ｓの発生領域である第２の被検領域をカバーする範囲となるように、第２の光ファイバ５の先端の位置決めが実行される。

指向型の第２の光ファイバ５の位置決めが完了すると、ステップＳ６において、第２の光ファイバ５をセンサとする第１の光観測システム１によって第２のスパーク光Ｓの観測が行われる。

具体的には、図３に示すような雷電流発生器４を用いて、試験機体３に再び雷撃を模擬した第２の電流が流される。このため、第２の電流によって第２の被検領域において第２のスパーク光Ｓが発生する。すなわち、第１のスパーク光Ｓが発生した位置と考えられる位置において、第２のスパーク光Ｓが発生する。発生した第２のスパーク光Ｓは、第２の光ファイバ５に直接光として入射し、第１の光観測システム１の検出系に伝送される。

このため、第１の光観測システム１の検出系において、第２の光ファイバ５により伝送された第２のスパーク光Ｓが検出される。すなわち、第２のスパーク光Ｓが光電変換装置８において第２のスパーク光Ｓの強度に応じた振幅を有する電気信号に変換される。光電変換装置８において生成された電気信号は、オシロスコープ９に出力される。このため、オシロスコープ９のディスプレイには、第２のスパーク光Ｓに対応する電気信号の波形が表示される。

そして、ユーザは、第２の光ファイバ５に直接光として入射した第２のスパーク光Ｓの強度を、オシロスコープ９のディスプレイに表示される電気信号の振幅として把握することができる。また、雷撃試験の結果として、第２のスパーク光Ｓの強度及び発生位置を記録することができる。

つまり以上のような第１の光観測システム１及び第２の光観測システム２は、可撓性を有する光ファイバ２Ａ、５を用いることによって、狭い被検領域においてスパーク光Ｓの観測を行えるようにしたものである。特に、第１の光観測システム１は、指向性を有する光ファイバ束１０の一部をレーザ測定器等のレーザ照射系７と接続することにより、レーザ光で光ファイバ５の向き及び光ファイバ５から試験機体３までの距離を確認できるようにしたものである。

（効果）
このため第１の光観測システム１及び第２の光観測システム２を併用することによって、全方位型の観測システムである第２の光観測システム２によってスパーク光Ｓを直接観測できなかった場合でも指向型の観測システムである第１の光観測システム１によって直接光として正確にスパーク光Ｓを観測することができる。また、第１の光観測システム１及び第２の光観測システム２は、いずれも光ファイバ２Ａ、５をセンサとするシステムであるため、狭い空間であっても容易にスパーク光Ｓを観測することが可能である。

更に、第１の光観測システム１によれば、レーザ光で光ファイバ５の指向性を確認することができる。このため、光ファイバ５の向き及び位置を容易かつ適切に調整することが可能となる。特に、スパーク光Ｓの観測視野が円形となる場合には、観測視野の直径が目的とする直径となるような位置に光ファイバ５を配置することができる。すなわち、目的とする領域において発生するスパーク光Ｓを確実に直接光として検出系において受光できるように、レーザ測定された距離を参照しながら、光ファイバ５と試験機体３との間における距離を調節することができる。

（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

例えば、上述した実施形態では、第１の光観測システム１を用いたスパーク光Ｓの観測において光ファイバ５の向きをレーザ光で確認する例について説明したが、ユーザが目視により確認するようにしてもよい。或いは、レーザ光以外の手段によって、光ファイバ５の向きを確認するようにしてもよい。例えば、光ファイバ５の先端から指向性のない可視光を試験機体３に向けて照射し、可視光によって照らされる領域を確認することによってスパーク光Ｓの観測領域を把握するようにしてもよい。

１ 第１の光観測システム
２ 第２の光観測システム
２Ａ 光ファイバ
２Ｂ ファイバ束
２Ｃ 検出系
２Ｄ 固定具
２Ｅ 光電変換装置
２Ｆ オシロスコープ
３ 試験機体
３Ａ 燃料タンク
３Ｂ 点検孔
４ 雷電流発生器
５、５Ａ，５Ｂ 光ファイバ
６ 検出系
７ レーザ照射系
８ 光電変換装置
９ オシロスコープ
１０ ファイバ束
２０ 遮蔽物
２１ 凸レンズ
２２ 凹レンズ
Ｓ スパーク光

Claims (7)

1. 被検領域において発生したスパーク光を入射させて伝送する光ファイバと、
   前記光ファイバにより伝送されるスパーク光を検出する検出系と、
   前記光ファイバ又は前記光ファイバと少なくとも前記被検領域側の端部において束ねられる他の光ファイバを通じて前記被検領域に向けて前記光ファイバの向きを確認するためのレーザ光を照射するレーザ照射系と、
   を備える光観測システム。
2. 前記レーザ照射系は、前記被検領域において反射したレーザ光の反射光を、前記光ファイバ又は前記他の光ファイバを通じて受光し、受光した反射光に基づいて前記光ファイバ又は前記他の光ファイバの先端から前記レーザ光の反射位置までの距離を測定するレーザ測定器で構成される請求項１記載の光観測システム。
3. 前記レーザ照射系の出力側を前記他の光ファイバと接続した請求項１又は２記載の光観測システム。
4. 前記レーザ照射系は、前記レーザ照射系の出力側に前記光ファイバを着脱又は前記レーザ照射系の出力側を前記光ファイバに切換えることによって、前記光ファイバを通じて前記レーザ光を照射するように構成される請求項１又は２記載の光観測システム。
5. 航空機の試験機体に雷撃を模擬した電流を流すステップと、
   前記電流によって前記試験機体の被検領域において発生したスパーク光を光ファイバに入射させて伝送するステップと、
   前記光ファイバにより伝送されるスパーク光を検出するステップと、
   を有する光観測方法。
6. 航空機の試験機体に雷撃を模擬した第１の電流を流すステップと、
   前記第１の電流によって前記試験機体の第１の被検領域において発生した第１のスパーク光を、端部が互いに異なる複数の方向に向けられた第１の複数の光ファイバを束ねたファイバ束に入射させて伝送するステップと、
   前記ファイバ束により伝送される前記第１のスパーク光を検出することによって前記第１のスパーク光の発生領域を特定するステップと、
   前記試験機体に前記雷撃を模擬した第２の電流を流すステップと、
   前記第１のスパーク光の発生領域を第２の被検領域とし、前記第２の電流によって前記第２の被検領域において発生した第２のスパーク光を前記第２の光ファイバに入射させて伝送するステップと、
   前記第２の光ファイバにより伝送される前記第２のスパーク光を検出するステップと、
   を有する光観測方法。
7. 前記被検領域に向けて、前記光ファイバ又は前記光ファイバと少なくとも前記被検領域側の端部において束ねられる他の光ファイバを通じて前記光ファイバの向きを確認するためのレーザ光を照射するステップを更に有する請求項５又は６記載の光観測方法。

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