JP2017500552A - 静圧補正を備えた流体内圧力波検出用センサ - Google Patents

Abstract

圧力センサ装置は、圧力伝達媒体（３）で満たされ、流体内の圧力波を少なくとも部分的に伝達する少なくとも１つの窓（４）を有するチャンバ（２）と、チャンバ（２）を貫通して長手方向に延びる、ファイバ・ブラッグ・グレーティング（１８）とファイバ・ブラッグ・グレーティング（１８）の両側に設けられた２つの取付けスポット（１１，１２）を備えた光ファイバ（１０）と、第１フレーム端（５１）と長手方向に対向する第２フレーム端（５２）を有するフレーム（５０）と、２つの取付けスポット（１１，１２）の間のファイバ部（１３）と並列に接続され、直列に配置された圧力応答手段（２８）と運動減衰装置（３０）を備えた圧力応答アセンブリ（７０）と、ファイバ部（１３）とフレーム（５０）に直列に接続された弾性部材（４０）と、を備えている。

Description

本発明は、全体的に、流体、具体的には液体内の圧力波を検出するためのセンサに関する。

反射地震学の技術において、音響パルスが海又は大洋の上部領域で生成され、反射音響信号が測定され解析されている。この技術は、例えば海底をマッピングしたり、オイルやガスを探索したりするのに有用であり、後者の場合、海底の下の構造がマッピングされる。

音響波は圧力波として水中を進み、圧力センサで検出される。実際の設定では、多数のセンサが数キロメートル長のケーブルの長さに沿って配置され、センサ相互の距離は数メートル程度である。「ストリーマ（Streamer）」と表示されたケーブルは、海中を船で牽引される。ストリーマに沿って進むセンサからの測定信号は、通常船上に設置された処理装置に送られる。実際には、船は複数のストリーマを互いに平行になるように牽引し、ストリーマ相互の距離は約５０メートル程度である。全体的に、数千の圧力センサの測定配列が動作することになる。

音響波の検出は、海底に置かれたセンサとして、単一スポットセンサ（Ocean Bottom Node）又はケーブルに配置された一連のセンサでも利用されている。また、音響波の検出は資源探索への利用に限定されず、より広く地震検出でも利用されている。即ち、地震波として検出される波には、地震に起因する波も含まれる。

一般的な先行技術例では、圧力センサは圧電性結晶を備えたピエゾ素子として実現されている。圧力変化が圧電性結晶を収縮又は膨張させ、その結果、圧電性結晶は電気信号を生成する。このような場合では、これらの電気信号を伝達するために、ストリーマは電気伝導性のラインを備える必要があり、ラインは一般的には銅からなるか代替的にアルミニウムからなる。信号損失を低く保つために、導電性ラインは比較的厚くする必要がある。代替的に、又は付加的に、このようなストリーマはセンサ信号を組み合わせ多重化又はデジタル化するためのデータ収集ユニットを備える必要がある。同様のことが、圧力センサが電気信号を生成する他の種類のストリーマにも当て嵌まる。

電気信号を光信号に置き換えることがすでに提案されている。これにより銅信号線を光ファイバに置き換えることができる。それ自体は光信号を生成する能動的センサの代わりに、受動的センサが提案されてきた。この文脈での「受動的」という語句は、このようなセンサの光学特性が周囲パラメータの変化に応じて変化し、この光学特性が光でセンサをインテロゲーションする（interrogating）ことで測定できることを意味する。この観点でそれ自身が受動的光学素子であることが証明されたものに、いわゆるファイバ・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）反射器がある。

ＦＢＧ反射器は、ある位置で一連の変化した材料がファイバの長手方向に配置された光ファイバからなる。通常、光ファイバの光学特性は長さ方向に一定で、一定の屈折率を備えている。しかし、このような変化した材料は、わずかに異なる屈折率を有する。多数のこのような変化した材料が、相互に等間隔で存在すると、回折格子（grating）として振る舞い、狭い波長帯に対して反射する。光パルスがファイバに入ると、ほとんど全部の波長が回折格子を通過するが、この狭い波長帯の光が反射される。ファイバの入力端では、反射された光パルスが受け取られ、その波長が連続的な変化した材料間の相互距離を示す。

このようなＦＢＧ反射器センサは、一般的に（局所的な）ひずみに影響を受ける。ひずみの変化は、ブラッグ回折格子連続した変化した材料間の距離の変化を含んだファイバ長の変化を生じさせる。これらの距離変化が、次に反射光の波長の変化に変換される。

ＦＢＧ反射器はそれ自体が周知であり、ストリーマにおけるＦＢＧ反射器の使用自体も周知である。この点における参考文献として、例えば米国特許出願公開第２０１１／００９６６２４号や第２０１２／００６９７０３号あり、両方とも本願に組み込まれる。ここに記載の本発明の例は、光ファイバの改良やＦＢＧの改良を提供するものではなく、本発明は現在展開されているのと同じ種類のＦＢＧ反射器付き光ファイバを利用して実施されるものであるから、ＦＢＧ反射器付き光ファイバの設計と製造のより詳細な説明はここでは省略する。

感知すべき音響波が海水中の圧力波という状況では、ＦＢＧ反射器は主に長手方向のゆがみ変化に影響を受けるので、高感度素子としてのＲＢＧ反射器を有する圧力センサには、圧力変化をファイバのゆがみ変化に変換する手段が必要である。

本発明に係る有用な圧力センサ装置の少なくとも幾つかの例は、検出素子としてＦＢＧ素子を有し、海洋調査や海洋探索で用いるストリーマで水圧波を測定するのに適している。しかし、このような圧力センサ装置は、他の用途にも有用であることに留意すべきである。

幾つかの例（例えばストリーマや他の種類のケーブルの用途）では、圧力センサ装置はできるだけ小さな、好ましくは数ｃｍ以下の断面を有するべきである。良好な測定結果のためには、圧力センサ装置は音響圧力信号、即ち０．５Ｈｚから数１０ｋＨｚの周波数範囲内の圧力変化にできるだけ敏感であるべきで、対象となる周波数範囲は実際の用途によることに留意する。他方で、ストリーマは海面近くで用いることができるが、例えば４０ｍ以上の深さでも用いることができる。センサの別の用途では、実質的により深い、一般的に３０００ｍの海底まででも使える有用性が要求される。従って、圧力センサ装置は、０からおよそ３００ｂａｒ（ｇ）の範囲で変化する静的バックグランド圧力に重ね合わせられる非常に小さな圧力変化に敏感であるべきである。また、用途に応じて、圧力センサ装置は、例えば流水によって生じる擾乱に好ましくは鈍感であるべきである。

もし圧力センサ装置が頑丈（robust）であれば、有利である。幾つかの例では、センサは、数カ月の期間にわたって保守や修理の必要無しに適切に動作すべき装置に配置され、及び／又は頻繁に「操作される（handled）」装置に配置される。また、理想的には、製造業者から最終目的地までの輸送プロセスで、圧力センサ装置は約−６０℃から＋７０℃までの範囲の温度に耐久性があるべきである。

また、圧力センサ装置は小さくあるべきである。例えばストリーマのようなケーブルの用途では、圧力センサ装置として利用できる空間は限られており、これは特に断面に対して当て嵌まる。参照することによって本願に組み込まれる米国特許出願公開第２００４／０１８４３５２号や米国特許第６，８８２，５９５号では、ファイバが、中が空洞のマンドレル（mandrel）にきつく巻かれる設計が開示され、圧力変化がマンドレルの直径を変化させ、その結果ファイバ長を変化させる。しかしこのような設計には幾つかの欠点がある。１つの欠点は、ファイバを巻くことでは明らかにファイバを屈曲させることが必要になるという事実に関係する。しかし、屈曲半径は一定の最小値以下にはならず、マンドレルの直径には下限が発生し、結果的にケーブルは比較的大きな直径を持つことになる。しかしストリーマにとっては、より少ない材料で、より軽く、抵抗が小さく、操作コストを低くするために、直径はできるだけ小さいことが望ましい。また、ケーブルを巻く場合、より大きな直径は不利である。また、前記米国特許出願公開第２００４／０１８４３５２号の設計では、オペレーションは音響波の励起によるＦＢＧ検出素子間のファイバ長の変化に依存している。しかしファイバの長さはケーブル内のひずみの変化により誘発される機械的励起によっても変化する。用途に応じて、特にストリーマの場合に、「引っ張り（jerk）」ストレスと大波によって、ケーブルのひずみは変化する。これがバックグランドノイズを生じさせる。ＦＢＧ検出素子間のファイバ長の変化に対して、センサがより鈍感で、理想的には無反応であることが望ましい。

また、前記米国特許出願公開第２００４／０１８４３５２号の設計では、中が空洞のマンドレルが外圧の増加にさらされた場合、その内部体積が圧力の増加に比例して減少するという事実にオペレーションは依存している。最適な応答は、マンドレルの軸方向長さが変化しない場合に達成されるが、その場合でも周方向の変化に対する応答は、ファイバの長さの変化に比例し、圧力の変化の平方根にのみ比例する。

例えば前記米国特許出願公開第２００４／０１８４３５２号で開示されたようなファイバを中が空洞のマンドレルにきつく巻く設計の場合には、これはＦＢＧ検出素子がマンドレルに巻かれたファイバ部分、つまり屈曲したファイバ部分に設けられていることを意味する。しかし、ＦＢＧ検出素子が屈曲したファイバ部分に設けられていることはのぞましくない。なぜなら、ＦＢＧ検出素子は軸方向の張力にのみさらされている場合に、最良の精度が得られるからである。

流体内の圧力波は、静圧バックグランドにおける動圧信号と考えることができる。以下で説明するように、圧力波センサは静的バックグランド圧の変化に無反応であることが望ましい。

図１ＡはＦＢＧの波長応答スペクトルを模式的に示したグラフである。ファイバ・レーザーの波長スペクトルも定性的に同様であることに留意すべきである。横軸は波長を表わし、縦軸は信号強度（任意単位）を表わしている。既に述べたように、ＦＢＧは一般的に基本応答波長λＲを中心に狭い波長帯に対して反射する。判りやすくするために、この波長帯の幅を図では誇張して示している。

図１Ａで、図示の基本応答波長λＲが環境大気圧の場合に適用されていると仮定する。ＦＢＧに基づく従来の圧力センサの場合、圧力変化は長さの変化に変換され、従って応答波長λＲの変化となる。このように、応答波長λＲの位置は、応答範囲ＲＲを超えて変化し、この応答範囲ＲＲの幅は予想される圧力の最小値と最大値に依存し、また、圧力変化と波長シフトの比（応答係数、増幅係数）にも依存する。

実際の状況では、単一のファイバが多数のＦＢＧセンサ部を長さ方向に沿って収容している。異なるセンサから生じた様々な反射信号を識別するために、もし時間領域多重化を用いない場合、異なるセンサは相互に異なる基本応答波長λＲを有するように設定される。これは例えば様々なＦＢＧが相互に異なる回折格子パラメータを有することによって、及び／又はそれぞれのファイバ部分に相互に異なるバイアス張力（bias tension）を与えることによって達成することができる。異なるセンサの設定は、例えば対応する応答範囲が重ならないようにする。図１Ｂは５つの隣接する応答範囲が対応する波長応答スペクトルを備えているのを模式的に示す、スケールを変えた図１Ａと比較するためのグラフである。実際には、センサの数Ｎは５より小さい場合も大きい場合もあることに留意すべきである。

実際上は、狭い帯域幅のみがセンサに利用可能である。この帯域の正確な位置はファイバ組成に依存するが、適切な例では１５１０ｎｍから１５５０ｎｍの範囲、即ち帯域幅は４０ｎｍである。静的環境の下で、この全帯域幅はＮ個のセンサに対して利用可能で、各センサは４０／Ｎｎｍ幅の応答範囲を有することができる。

しかし、特にセンサを水中で用いる場合に、環境圧力が一定でないという問題がある。もしセンサを０ｍから４０ｍまでの深さで用いる場合、環境圧力は４００ｋＰａ以上変化する。これは、音響波による予想される圧力変化よりはるかに大きな圧力範囲である。絶対圧センサ、即ち絶対圧に応答するセンサにとって、応答波長λＲは大きな距離にわたってシフトすることになる。妥当な見積もりとして５０ｆｍ／Ｐａのシフトを仮定すると、２０ｎｍの応答波長のシフトが予想される。これは、わずか２０ｎｍの帯域幅しか実際にセンサの利用できるものとして残されていない、即ち、各センサはわずかに２０／Ｎｎｍ幅の応答範囲しか得られないことを意味する。

この点を図１Ｃに示す。図１Ｃは異なるスケールで図１Ｂと比較したグラフであって、より高い圧力がより長い波長を生じさせると仮定して、低圧（表面近く、Ａで示す）と高圧（水中深く、Ｂで示す）での５つの隣接する応答範囲をそれぞれの対応する波長応答スペクトルと共に示す。この環境圧力に対する感度は、センサ毎の応答範囲、つまり各センサが扱える動的圧力範囲が、水深範囲が増加するほど減少し、及び／又はファイバ毎のセンサの必要な数に対して用意できる数が減少することを意味する。後者の選択は、ストリーマがファイバ毎に固定数のセンサを有する場合、特に４０ｍ以上の深さで使用する場合、ほとんど実現不可能である。

より高い圧力がより短い波長を生じさせるようなセンサに対しても、同様の問題が存在することに留意すべきである。

ＦＢＧ検出素子はいくつかの構成で用いられているが、どの構成も共通にＦＢＧ部を備えていることにさらに留意すべきである。もしＦＢＧセンサが外部光によるインテロゲーションのために用いられる場合、ＦＢＧ部は波長が回折格子と合致する光を反射するので、このようなセンサは「反射器」として表現できる。ＦＢＧセンサをファイバ・レーザーのミラー部として用いることも可能であるので、レーザー出力波長は回折格子と合致し、この場合レーザーは例えば分布帰還型（ＤＦＢ）ファイバ・レーザー又は分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）レーザーである。ファイバ・レーザーの波長スペクトルは図１Ａの単一波長反射スペクトルと定性的に類似していることに留意すべきである。

ファイバは単一コアとすることもマルチコアとすることもできることにさらに留意すべきである。

ＦＢＧ検出素子に関する問題を上で述べてきた。しかし、本発明はＦＢＧ検出素子に関する問題のみに関係する訳ではない。もし検出すべき変化がゼロの場合、すべての種類のセンサが「ゼロ信号」を出力し、変数のダイナミック・レンジに対応するダイナミック・レンジ内で実際の信号を出力する。もし変化がゼロから比較的遠い距離のところで比較的狭い範囲で生じた場合、実際の測定信号も同様になるので、センサが変化の絶対値に対して感度を有する場合、一般的に低いＳＮ比となる。従って、静圧に対する感度が非常に小さいか又はゼロの圧力センサ装置を有することが一般的により望ましく、センサ出力信号のダイナミック・レンジは「ゼロ信号」に近づく。

静的な周囲圧力に対する感度が非常に小さいか又はゼロの圧力センサ装置を提供することが、本発明の具体的な目的である。

１つの態様では、本発明は、
動作方向を規定する仮想直線上に形成された２つの参照スポットと、
前記参照スポットの少なくとも１つに前記動作方向と平行に張力を付与する少なくとも１つの弾性引張部材と、
好ましくは前記弾性引張部材の剛性より大きな剛性を有する、前記２つの参照スポットを接続する少なくとも１つの弾性部材と、
それぞれ直列に配置された少なくとも１つの圧力応答手段と少なくとも１つのハイパス力伝達部材を備え、前記弾性部材と並列に接続され、前記参照スポットと結合する、少なくとも１つの圧力応答アセンブリと、
前記参照スポット間の実際の距離を、感知すべき圧力を代表するものとして測定する光学測定手段と、
を備えた圧力センサ装置であって、
前記圧力応答手段は前記動作方向と平行に圧力に応答する動作長を有し、前記動作方向と平行に牽引又は押す影響力を発揮するように設けられており、
前記ハイパス力伝達部材は閾値周波数以上の周波数を有する前記影響力を実質的に通過させるように、そして前記閾値周波数以下の周波数を有する前記影響力を実質的に削減又はブロックするように設けられていることを特徴とする圧力センサ装置、に関する。

特定の実施例では、前記圧力センサ装置は、
圧力伝達媒体で満たされ、流体に浸されるのに適し、前記流体内の圧力波を少なくとも部分的に伝達する少なくとも１つの窓を有するチャンバをさらに備え、
前記圧力応答手段が前記チャンバ内に設けられて、前記圧力伝達媒体の圧力に応答することを特徴とする。

特定の実施例では、前記圧力伝達媒体が液体からなることを特徴とする。

特定の実施例では、前記弾性部材が前記参照スポット間で張力をかけられた光ファイバ部からなることを特徴とする。

特定の実施例では、前記光学測定手段が前記参照スポット間で張力をかけられた光ファイバ部からなることを特徴とする。

特定の実施例では、前記光ファイバ部が光検出部を備えている。

特定の実施例では、前記光検出部が少なくとも１つのファイバ・ブラッグ・グレーティングからなることを特徴とする。

特定の実施例では、前記ファイバ・ブラッグ・グレーティングが外部インテロゲーション光線（external interrogating light beam）の波長の一部を反射する反射器を備えていることを特徴とする。

特定の実施例では、前記ファイバ・ブラッグ・グレーティングがファイバ・レーザーのミラーを備えていることを特徴とする。

別の特定の実施例では、前記圧力センサ装置が、第１フレーム端と長手方向に対向する第２フレーム端を有するフレームをさらに備え、
前記弾性引張部材が前記２つの参照スポットの１つと前記２つのフレーム端の１つの間を接続することを特徴とする。

別の特定の実施例では、前記圧力センサ装置が、第１フレーム端と長手方向に対向する第２フレーム端を有するフレームをさらに備え、
前記弾性引張部材が並列に配置された前記圧力応答アセンブリと前記光ファイバ部のそれぞれに直列に接続されていることを特徴とする。

特定の実施例では、前記圧力応答手段が、漸進的反力生成手段を備えた圧力応答素子からなることを特徴とする。

特定の実施例では、前記圧力応答手段が、シリンダ内のピストンを備えていることを特徴とする。

特定の実施例では、前記圧力応答素子が蛇腹を備えていることを特徴とする。

特定の実施例では、前記圧力応答素子がブルドン管（Bourdon tube）を備えていることを特徴とする。

特定の実施例では、前記弾性引張部材が前記２つの参照スポットの一方と第１フレーム端の間を接続し、前記２つの参照スポットの他方が対向する第２フレーム端に固定されていることを特徴とする。別の特定の実施例では、第１弾性引張部材が前記２つの参照スポットの一方と第１フレーム端の間を接続し、第２弾性引張部材が前記２つの参照スポットの他方と対向する第２フレーム端の間を接続することを特徴とする。

特定の実施例では、前記圧力センサ装置が、並列に接続された２つの前記圧力応答アセンブリをさらに備え、前記２つの前記圧力応答アセンブリと前記弾性部材が共通の仮想平面上に配置されていることを特徴とする。別の特定の実施例では、前記圧力センサ装置が、並列に接続された３つ以上の前記圧力応答アセンブリをさらに備え、前記圧力応答アセンブリが前記弾性部材の周りに配置されていることを特徴とする。また別の実施例では、前記圧力応答アセンブリが相互に等しい角度間隔で円形に配置されていることを特徴とする。

特定の実施例では、各圧力応答アセンブリが仮想横断鏡面に対して鏡面対称であることを特徴とする。

特定の実施例では、各圧力応答アセンブリが、２つの力伝達部材の間に直列に配置された１つの圧力応答手段を備えていることを特徴とする。

特定の実施例では、前記圧力応答アセンブリの中央部分が前記フレームに対して固定されていることを特徴とする。

特定の実施例では、各圧力応答アセンブリが２つの力伝達部材の間に直列に配置された２つの直列圧力応答手段を備えていることを特徴とする。

特定の実施例では、前記２つの圧力応答手段の間の点（point）が前記フレームに対して固定されていることを特徴とする。

特定の実施例では、各圧力応答アセンブリが２つの圧力応答手段の間に直列に配置された複数の直列力伝達部材を備えていることを特徴とする。

特定の実施例では、各ハイパス力伝達部材が流体で満たされたシリンダ内を往復するピストンを備えていることを特徴とする。

特定の実施例では、前記２つの力伝達部材の前記２つのピストンが互いに接続されていることを特徴とする。別の特定の実施例では、前記２つの力伝達部材の前記２つのシリンダが互いに接続されていることを特徴とする。

特定の実施例では、前記圧力センサ装置は、
第一シリンダ内を往復する第一ピストンを備えた第一力伝達部材と、
第二シリンダ内を往復する第二ピストンを備えた第二力伝達部材と、
第一端と第二端を有する少なくとも１つの圧力応答手段と、
をさらに備え、
前記第一ピストンの第一端が前記２つの参照スポットの一方と接続され、前記第一ピストンの対向する第二端が第一引張部材を介して前記フレームと接続され、
前記第二ピストンの第一端が前記２つの参照スポットの他方と接続され、前記第二ピストンの対向する第二端が第二引張部材を介して前記フレームと接続され、
各圧力応答手段の前記第一端が前記第一シリンダと接続され、各圧力応答手段の前記第二端が前記第二シリンダと接続されることを特徴とする。

別の態様では、本発明は、上述の少なくとも１つの圧力センサ装置を備えた探査のためのストリーマ部分に関する。

また別の態様では、本発明は、上述の少なくとも１つの圧力センサ装置を備えた探査のためのストリーマに関する。

また別の態様では、本発明は、上述の２つ以上のストリーマを備えたストリーマ・アレイに関する。

また別の態様では、本発明は、
上述の少なくとも１つのストリーマ又は上述のストリーマ・アレイと、
前記ストリーマ又は前記ストリーマ・アレイをそれぞれ牽引する船と、
センサ装置からの測定信号を受信して処理するための処理装置と、
を備えた探査システムに関する。

また別の態様では、本発明は、海中圧力モニタリング又は海底音響検出のために海底に設置するケーブルであって、
上述の少なくとも１つの圧力センサ装置を備えたケーブルに関する。ここで、「海中（subsea）」や「海底（ocean floor）」の「海」は広く解釈されて、水のすべての態様、例えば海洋、海、川等を含む。

また別の態様では、本発明は、
少なくとも１つのセンサと、
前記センサからの光出力信号を受信し処理する処理装置と、
測定結果を無線伝送するトランスミッタと、
前記処理装置と前記トランスミッタに電力を供給するバッテリと、
を備えた海底ノードであって、
前記センサが上述の圧力センサ装置であることを特徴とする海底ノードに関する。

また別の態様では、本発明は、上述の少なくとも１つの圧力センサ装置を備えたマクロフォンに関する。

また別の態様では、本発明は、光ファイバの光学特性に影響を与える方法に関する。前記方法は、
少なくとも１つのＦＢＧを有する光ファイバを一定の張力で引っ張るステップと、
前記光ファイバが第一平均圧力領域から第二平均圧力領域まで流体内を移動する間、前記一定の張力を維持するステップと、
圧力伝達媒体を前記流体から隔離するステップと、
圧力波の少なくとも一部を前記圧力伝達媒体に伝達するステップと、
前記伝達に応答する力を生成するステップと、
前記力に応じて前記光ファイバの長さを直線経路に沿って変化させるステップと、
を備える。

特定の実施例では、
前記引っ張るステップが、
前記光ファイバの第一部分を、フレームに取り付けるステップと、
前記光ファイバの第二部分を、前記フレームに接続された弾性部材に取り付けるステップと、を備え、
前記光ファイバが直線状に引っ張られることを特徴とする。

特定の実施例では、前記変化させるステップが、前記弾性部材に取り付けられた構造部材に力を加えるステップを備え、前記維持するステップが、前記第一平均圧力領域から前記第二平均圧力領域までの平均圧力の変化に応じて前記構造部材に加える張力を調整するステップを備えていることを特徴とする。

また別の態様では、本発明は、光ファイバの光学特性に影響を与えるシステムに関する。前記システムは、
少なくとも１つのＦＢＧを有する光ファイバを一定の張力で引っ張る手段と、
前記光ファイバが第一平均圧力領域から第二平均圧力領域まで流体内を移動する間、前記一定の張力を維持する手段と、
圧力伝達媒体を前記流体から隔離する手段と、
圧力波の少なくとも一部を前記圧力伝達媒体に伝達する手段と、
前記伝達に応答する力を生成する手段と、
前記力に応じて直線経路に沿って前記光ファイバの長さを変化させる手段と、
を備える。

特定の実施例では、前記引っ張る手段が、
前記光ファイバの第一部分を、フレームに取り付ける取り付け具（mount）と、
前記光ファイバの第二部分を、前記フレームに接続された弾性部材に取り付ける取り付け具と、を備え、
前記光ファイバが直線状に引っ張られることを特徴とする。

特定の実施例では、前記隔離する手段が、フレームを収容したチャンバを備え、前記伝達する手段が、フレキシブル・メンブレンで覆われた前記チャンバ内の窓を備えていることを特徴とする。

特定の実施例では、前記力を生成する手段が、圧力の変化に応じてその長さを変化させる構成素子（element）を備え、前記構成素子が構造部材に縦方向に接続されていることを特徴とする。前記構成素子が前記構造部材に縦方向に接続された蛇腹（bellows）を備えている。前記構成素子が前記構造部材に縦方向に接続されたシリンダ内のピストンを備えている。前記光ファイバの長さを変化させる手段が、前記構造部材を前記光ファイバに取り付ける手段を備えている。前記取り付ける手段が前記構造部材と弾性部材とに取り付けられた接続部材を備えている。前記維持する手段が、前記第一平均圧力領域から前記第二平均圧力領域までの平均圧力の変化に応じて前記構造部材に加える張力を調整する手段を備えている。前記構造部材に加える張力を調整する手段が、前記構造部材に縦方向に接続されたシリンダ内のピストンを備えている。

また別の態様では、本発明は、地震探査を実行するための方法に関する。前記方法は、
海中に光ファイバを配置するステップと、
前記海中に音響圧力波を生成するステップと、
前記光ファイバで音響圧力波を受信するステップと、
受信した前記音響圧力波に応じて前記光ファイバの光学特性に影響を与えるステップと、
を備えている。

また別の態様では、本発明は、地震探査を実行するための方法に関する。前記方法は、
ストリーマに複数の光ファイバを配置するステップと、
前記ストリーマを海中に配置するステップと、
前記海中に音響圧力波を生成するステップと、
前記光ファイバの少なくとも１つで音響圧力波を受信するステップと、
受信した前記音響圧力波に応じて前記光ファイバの光学特性に影響を与えるステップと、
を備えている。

また別の態様では、本発明は、地震探査を実行するための方法に関する。前記方法は、
各ストリーマが複数の光ファイバを備えた複数のストリーマを準備するステップと、
前記ストリーマをストリーマ・アレイに配置するステップと、
前記ストリーマ・アレイを海中に配置するステップと、
前記海中に音響圧力波を生成するステップと、
前記光ファイバの少なくとも１つで音響圧力波を受信するステップと、
受信した前記音響圧力波に応じて前記光ファイバの光学特性に影響を与えるステップと、
を備えている。

特定の実施例では、前記海中を介して前記ストリーマ又は前記ストリーマ・アレイが牽引される。特定の実施例では、前記光ファイバの光学特性が測定され、前記光ファイバからの測定信号が受信され処理される。

また別の態様では、本発明は、海中（subsea）圧力モニタリングのための方法に関する。前記方法は、
ケーブルに複数の光ファイバを配置するステップと、
前記ケーブルを海底に配置するステップと、
前記光ファイバの少なくとも１つで音響圧力波を受信するステップと、
受信した前記音響圧力波に応じて前記光ファイバの光学特性に影響を与えるステップと、
を備えている。

また別の態様では、本発明は、海底（submarine）音響検出のための方法に関する。前記方法は、
ケーブルに複数の光ファイバを配置するステップと、
前記ケーブルを海底に配置するステップと、
前記光ファイバの少なくとも１つで音響圧力波を受信するステップと、
受信した前記音響圧力波に応じて前記光ファイバの光学特性に影響を与えるステップと、
を備えている。

また別の態様では、本発明は、海底音響検出のための方法に関する。前記方法は、
海底ノードに光ファイバを配置するステップと、
前記海底ノードを海底に配置するステップと、
前記光ファイバで音響圧力波を受信するステップと、
受信した前記音響圧力波に応じて前記光ファイバの光学特性に影響を与えるステップと、
前記光ファイバの光学特性を測定するステップと、
前記光ファイバから測定信号を受信し処理するステップと、
測定結果を無線伝送するステップと、
を備えている。

また別の態様では、本発明は、音を取り出す方法に関する。前記方法は、
空中に光ファイバを配置するステップと、
前記光ファイバで音波を受信するステップと、
受信した前記音波に応じて前記光ファイバの光学特性に影響を与えるステップと、
を備えている。

また別の態様では、本発明は、媒質内の圧力検知方法に関する。前記方法は、
２つの参照スポットを設けるステップと、
少なくとも１つの弾性部材を前記２つの参照スポットの間に接続するステップと、
前記弾性部材に張力を加えるステップと、
前記媒質内の圧力波を受信するステップと、
前記媒質内の瞬間的な圧力に応じて圧力応答力を生成するステップと、
前記圧力応答力をハイパスフィルタにかけて、フィルタ処理された応答力を得るステップと、
前記張力から前記フィルタ処理された応答力を引き算するステップと、
感知される圧力を表現するものとして前記参照スポット間の実際の距離を光学測定するステップと、
を備えている。前記弾性部材がファイバ・ブラッグ・グレーティングを備えた光ファイバからなることを特徴とする。

また別の態様では、本発明は、媒質内の圧力検知方法に関する。前記方法は、
２つの参照スポットを設けるステップと、
前記媒質内の圧力波を受信するステップと、
前記媒質内の瞬間的な圧力に応じて圧力応答力を生成するステップと、
前記圧力応答力をハイパスフィルタにかけて、フィルタ処理された応答力を得るステップと、
前記フィルタ処理された応答力を前記参照スポットの少なくとも１つに加えるステップと、
感知される圧力を表現するものとして前記参照スポット間の実際の距離を光学測定するステップと、
を備えている。

図１ＡはＦＢＧの波長応答スペクトルを模式的に示すグラフである。 図１Ｂは図１Ａとは異なるスケールの比較するための図であって、１０個の異なるセンサの１０個の隣接する応答範囲を模式的に示す。 図１Ｃは図１Ｂとは異なるスケールの比較するための図であって、複数のセンサの静的圧力応答を模式的に示すグラフである。 図２Ａは本発明に係る光学的圧力センサ装置の基本設計と動作を模式的に示す略図である。 図２Ｂは圧力応答素子の想定される実施例を模式的に示す略図である。 図２Ｃは圧力応答素子の別の想定される実施例を模式的に示す略図である。 図２Ｄは図２Ａと比較するための図であって、図２Ａに示す設計のバリエーションを模式的に示す略図である。 図３は図２Ａと比較するための図であって、本発明に係る光学的圧力センサ装置の第二実施例の設計を模式的に示す略図である。 図４は図２Ａと比較するための図であって、本発明に係る光学的圧力センサ装置の別の実施例の設計を模式的に示す略図である。 図５Ａは本発明に係る光学的圧力センサ装置の典型的な実施例の設計のバリエーションを模式的に示す略図である。 図５Ｂは本発明に係る光学的圧力センサ装置の典型的な実施例の設計のバリエーションを模式的に示す略図である。 図５Ｃは本発明に係る光学的圧力センサ装置の典型的な実施例の設計のバリエーションを模式的に示す略図である。 図５Ｄは本発明に係る光学的圧力センサ装置の典型的な実施例の設計のバリエーションを模式的に示す略図である。 図５Ｅは本発明に係る光学的圧力センサ装置の典型的な実施例の設計のバリエーションを模式的に示す略図である。 図５Ｆは本発明に係る光学的圧力センサ装置の典型的な実施例の設計のバリエーションを模式的に示す略図である。 図５Ｇは本発明に係る光学的圧力センサ装置の典型的な実施例の設計のバリエーションを模式的に示す略図である。 図６は本発明に係る光学的圧力センサのさらなる典型的な実施例を模式的に示す略図である。 図７は地震探査システムを模式的に示す略図である。 図８は海中圧力モニタリングシステムを模式的に示す略図である。 図９はマイクロフォンを模式的に示す略図である。 図１０は海底ノードを模式的に示す略図である。

図２Ａは本発明に係る典型的な光学的圧力センサ装置１００１の基本設計と動作を模式的に示す略図である。この光学的圧力センサ装置は、周囲媒体内の圧力を検知することを意図しており、媒体は一般的には流体で、最も実際的なケースでは一般的に液体又は気体である。海洋用途では、この液体は一般的に水であり、より具体的には海水である。それでもなお、本発明の圧力センサ装置は、気体環境下、例えば空気中でも用いることができる。以下では、便宜上、周囲媒体を単に「周囲流体」と表し、（センサ直近の）周囲媒体の瞬間的な圧力も単に「周囲圧力」又は「流体圧力」と表す。

圧力センサ装置の幾つかの実施例では、圧力センサ装置のコンポーネントは周囲媒体と直接接触しているが、これは一般的に好ましくない。従って、図示の実施例では、圧力センサ装置１００１は圧力伝達媒体３で内部が満たされたチャンバ２を備えている。このチャンバ２は周囲圧力が圧力伝達媒体に達するように設計されており、この設計は環境に依存している。

典型的な実施例では、圧力伝達媒体は気体である。別の典型的な実施例では、圧力伝達媒体は液体である。また別の典型的な実施例では、圧力伝達媒体はゲル（gel）である。また別の典型的な実施例では、圧力伝達媒体は圧力伝達特性が液体の特性に類似したシリコン材料である。また別の典型的な実施例では、圧力伝達媒体は圧力伝達特性が液体の特性に類似したゴム（rubber）である。また別の典型的な実施例では、圧力伝達媒体は上述の材料のいずれかの混合物である。好ましい実施例では、この圧力伝達媒体は有利なことにオイルである。

幾つかの用途では、圧力伝達媒体は周囲流体と同一である。このような場合、チャンバ２が周囲に対して開放されている実施例が可能である。圧力伝達媒体が周囲流体と異なる場合、及び／又は周囲流体がチャンバ２に入ることが望ましくない場合には、チャンバ２は図示のように封止されるのが好ましい。封止されていても、チャンバ２は少なくとも部分的に圧力波を透過させる少なくとも１つの窓４を有しているので、周囲媒体に浸すと、チャンバ２内の圧力伝達媒体３の圧力は、周囲圧力に応答する。即ち、チャンバ２内の圧力伝達媒体３の圧力は周囲圧力によって変化する。少なくとも動作圧力範囲で、チャンバ２内の圧力伝達媒体３の圧力が周囲圧力に比例するのが好ましく、チャンバ２内の圧力伝達媒体３の圧力が周囲圧力に略等しいことが理想的であるが、これは必須ではない。チャンバ２内の圧力伝達媒体３の圧力が、周囲圧力の関数であれば十分であり、この関数関係は圧力センサ装置を較正することで確立することができる。

例えば、窓４はメンブレンを用いて実現できる。メンブレン材料は周囲流体及び圧力伝達媒体と適合し、周囲流体及び圧力伝達媒体を通さないものが選択され、圧力を伝達するのに十分な程度にフレキシブルである。適切な材料としては、ゴム、シリコン、又は金属ホイルなどがある。

チャンバ２内には、チャンバ２に固定された細長いフレーム５０が設けられている。図示のように、フレーム５０は長方形状で、第一長手方向フレーム端５１と第二長手方向フレーム端５２を備えている。

圧力センサ装置１００１は、接続される仮想直線に沿った動作方向に形成された２つの参照スポット１１，１２を備えている。この動作方向は図２Aでは水平方向である。

圧力センサ装置１００１はさらに、前記参照スポット１１，１２の少なくとも１つに前記動作方向と平行に張力を付与する少なくとも１つの弾性引張部材４０を備えている。図示の典型的な実施例では、この引張部材４０はらせんばねを用いて実現しているが、他の実施例も可能である。この引張部材４０は第一参照スポット１１と第一長手方向フレーム端５１の間に設けられている。図示のように、引張部材４０は張力の調整のために調整ねじ４１を備えることができる。

圧力センサ装置１００１はさらに、前記２つの参照スポット１１，１２を接続する少なくとも１つの弾性部材１３を備えている。幾つかの実施例では、弾性部材１３は引張部材４０の剛性より大きな剛性を有するが、必須ではない。図示の実施例では、前記弾性部材１３は前記参照スポット１１，１２の間で張力をかけられた光ファイバ部１３からなる。

図示の実施例では、第二参照スポット１２は第二長手方向フレーム端５２に固定されている。引張部材４０が牽引力を第一参照スポット１１に、従って弾性部材１３に加えると、同じ大きさの対抗する力が第二長手方向フレーム端５２によって弾性部材１３に加わり、その結果、弾性部材１３に張力が発生する。光ファイバ部１３の実施例では、そのようなファイバ部は一直線に緊張を維持する。定常状態では、弾性部材１３における力は引張部材４０における力と等しい。

圧力センサ装置１００１はさらに前記弾性部材１３と並列に接続され、前記参照スポット１１，１２と結合する、少なくとも１つの圧力応答アセンブリ７０を備えている。図２Ａでは、ただ１つの圧力応答アセンブリのみが示されている。圧力応答アセンブリ７０は、直列に配置された少なくとも１つの圧力応答手段２８と少なくとも１つのハイパス力伝達部材３０を備えている。

圧力応答手段２８は圧力伝達媒体３の圧力に応答するように設けられている。圧力応答手段２８は、第一、第二取付けスポット１１，１２に直接又は間接的にそれぞれ接続された２つの相互に対向した相互作用端２１，２２を有している。これら２つの相互作用端２１，２２を接続する仮想線を作動軸２３として示し、この軸２３の方向を前記動作方向と平行な軸方向として示す。正味の外力（押す力又は引く力）が相互作用端２１，２２に加わると、２つの相互作用端２１，２２は軸方向に互いに対して移動できるようになっている。動作軸２３に沿って測定した圧力応答手段２８の寸法を、以下では「動作長」と表現する。圧力応答手段２８の特徴は、動作長が圧力に応答することであり、即ち、その長さが正味の外力の関数である。圧力応答手段２８は、押す又は引く影響力（operative force）が前記動作方向と平行に加わるように設けられている。

図２Ｂ，２Ｃを参照して説明するが、圧力応答手段２８は機能的に漸進的反力（counterforce）生成手段２７と並列に圧力応答素子２０を備え、この並列配置は相互作用端２１，２２に接続されている。

圧力応答素子２０は外部圧力を機械的力に変換するように設計されている。圧力応答素子２０は、幾つかの方法で実現することができる。図２Ｂには、圧力応答素子２０がシリンダ２５内のピストン２４を備えた実施例を示し、図２Ｃには圧力応答素子２０が蛇腹を備えている実施例を示す。外部圧力とシリンダ２５又は蛇腹２６内の圧力との圧力差によって軸方向の力が生成され、シリンダ２５又は蛇腹２６の断面積によって力が増加する。

漸進的反力生成手段２７は、相互作用端２１，２２が圧力に応じた相互距離の間で、略静止した状態を維持するために、即ち、圧力に応じて長さが変化しても、圧力応答手段２８が略静止状態を維持するために、相互作用端２１，２２の漸進的な移動に対し漸進的に増加／減少する反力を生成する。このように、この長さは圧力を代表する。この点で、漸進的反力生成手段２７は圧力応答手段２８の剛性を示す。このような漸進的反力生成手段２７は、例えば図２Ｂ、２Ｃに示すように、圧力応答素子２０と並列に設けられた、らせんばねで実現される。

幾つかの実施例では、漸進的反力生成手段２７は圧力応答素子２０に隣接して設けられた外部コンポーネントである。らせんばねをシリンダ２５又は蛇腹２６の周りに配置することも可能である。また、漸進的反力生成手段２７をシリンダ２５又は蛇腹２６の内部に設けることも可能である。もしシリンダ２５又は蛇腹２６がガスで満たされている場合、ガスが圧縮されて、反力生成手段として機能する。蛇腹２６の場合、幾つかの実施例では、蛇腹２６は十分に剛直で、漸進的反力生成手段２７は圧力応答素子２０に効率的に統合される。

以下では、本発明の実施例を、圧力応答手段２８が十分な固有の剛直さを有する蛇腹２６によって実現される場合について、即ち、反力生成手段２７を統合している場合について、より詳細に説明する。可能な実施例では、蛇腹２６は好ましくは金属からなる。例えば、金属製蛇腹２６はマンドレル上への金属の電気めっきによって形成でき、次にマンドレル材料を（例えば物理的または化学的に）除去して、金属製蛇腹２６を残す。蛇腹材料の選択、蛇腹長、蛇腹径、蛇腹起伏のピッチや深さは、蛇腹設計のパラメータであって、所望の蛇腹特性、特に剛直さを得るために、当業者によって評価されるものである。蛇腹は必ずしも円形断面輪郭を有する必要はない。

説明してきたように、圧力応答手段２８はその動作長を変化することによって、外部圧力の変化に応答する物理的特性を有する。この効果を得るための設計として、幾つかの可能性を記載してきたが、圧力変化を位置の変化に変換するより多くの可能性が存在するので、本発明はこれらの可能性に限定されるものではない。

理想的には、長さの変化は圧力変化に略比例する。その結果、圧力応答手段２８の挙動は以下の式で記述することができる。

ここで、ΔＰは圧力変化量を示し、
ΔＦは軸方向の力が圧力応答素子に作用した結果の変化量を示し、
Ａは圧力応答素子の断面積を示し、
Ｋは圧力応答ユニットの軸方向の剛直性を示す。

再び図２Ａを参照する。ハイパス力伝達部材３０は、外力（押す又は引く力）が作用した時に、互いに対して移動方向に移動可能な２つのコンポーネント３１，３２を有するデバイスである。この移動方向は、動作軸３３として示している。ハイパス力伝達部材３０は、相互に移動可能なコンポーネントのうちの第一参照スポット１１と接続された第一コンポーネント３１と、圧力応答手段２８に接続された第二コンポーネント３２とを有している。

ハイパス力伝達部材３０は、２つのコンポーネント３１，３２の互いに対する移動に関して、この２つのコンポーネント３１，３２間に周波数依存性抵抗という物理的特性を有し、この抵抗は低周波数で低く、高周波数で高い。従って、互いに対する２つのコンポーネント３１，３２の移動は、２つのコンポーネント３１，３２間で生成される周波数依存性反力（reaction force）をもたらす。幾つかの実施例では、この反力は圧力応答手段２８に作用する外力に比例する。幾つかの実施例では、この反力は圧力応答手段２８に作用する外力の変化速度に比例する。幾つかの実施例では、この反力は両方に比例する。いずれの場合にでも、最終結果としてコンポーネント３１，３２の相互移動は減速する。従って、ハイパス力伝達部材３０は、運動減衰装置としても表現できる。

上記周波数依存性抵抗に鑑み、ハイパス力伝達部材３０は、少なくとも動作方向において、周波数依存性力伝達特性を有する。具体的には、圧力応答手段２８の上記影響力はもし閾値周波数より大きな周波数を有しているなら、ハイパス力伝達部材３０を実質的に通過し、一方で、圧力応答手段２８の上記影響力がもし閾値周波数以下の周波数を有しているなら実質的に削減され又はブロックされる。

もし連続的（静的）力が圧力応答手段２８によって作用した場合、ハイパス力伝達部材３０のコンポーネント３１，３２はこの力によってゆっくり移動し、移動速度は加えられた力に反比例する。従って、ハイパス力伝達部材３０は長時間にわたって静的力を伝達できず、力がゼロにまで低減した時にのみ平衡位置が得られることが理解できる。もし圧力応答手段２８が段階的に新しい動作長を採用した場合、最終的に力がゼロにまで低減して新しい定常状態における新しい平衡位置に達するまで、加えられた力はハイパス力伝達部材３０のコンポーネント３１，３２がゆっくり移行してこの力を低減する。平衡位置に達するまでの時間は、抵抗の大きさに依存し、抵抗が大きければ増加する。「応答時定数」は、この力が５０％にまで減じるのに要する時間として定義できる。

もし圧力応答手段２８によって交互の力が作用した場合、ハイパス力伝達部材３０はそのコンポーネントを互いに交互に動かすように応答するが、周波数が高くなると相対移動の大きさが小さくなる。一定の閾値周波数以上では、相対的な移動の大きさは無視できるようになり、２つのコンポーネント３１，３２は交互の力の時間的平均に対応する平衡位置で、機械的に互いに対して固定されているとみなすことができる。これは、長さの変化や力を伝達する限りにおいて、ハイパス力伝達部材３０はハイパスフィルタとみなすことができる、即ち、十分に高い周波数では、ハイパス力伝達部材３０が発揮する反力は圧力応答手段２８が発揮する力に等しい。

ハイパス力伝達部材３０を実現するために、幾つかの設計が考えられる。

幾つかの実施例では、ハイパス力伝達部材３０は流体で満たされたシリンダ３６内を往復運動するピストンを備えている。幾つかの特定の実施例では、この流体はダイラタント流体（dilatant fluid）である。別な幾つかの特定の実施例では、この流体はマグネトレオロジカル流体（magneto rheological fluid）である。また別の幾つかの実施例では、シリンダ３６は流路絞り（flow choke）、即ち流体がシリンダ内を出入りできる小さな開口を備えている。このピストン／シリンダの組み合わせは、必ずしも円形断面輪郭を有する必要はない。

幾つかの代替的な実施例では、ハイパス力伝達部材３０はシリンダ３６の代わりに電線コイル（coil of wire）を、ピストン３５の代わりに磁気コアを備え、反力は電磁誘導によって加えられる。

幾つかの代替的な実施例では、ハイパス力伝達部材３０は絞り付き蛇腹（choked bellows）を備えている。

設計者には、例えば圧力伝達媒体３の粘度、装置の寸法、取付け部材の剛性などのハイパス力伝達部材３０の１つ以上のパラメータを変更することで、応答時定数を広範囲の値に設計できる、ある程度の自由度を有していることに留意すべきである。例えば調整ねじ４１を調整することによって、引張部材４０の張力を調整することでも、応答時定数が調整可能である。

圧力センサ装置１００１の動作を以下に示す。装置の平衡状態では、ハイパス力伝達部材３０には何の力も作用しておらず、従って圧力応答アセンブリ７０は第一参照スポット１１に対して何の力も及ぼさず、弾性部材１３の張力は弾性部材４０の張力と平衡を保っている。

もし装置が閾値周波数以上の音響圧力変化にさらされると、ハイパス力伝達部材３０は第一参照スポット１１と圧力応答手段２８の間で剛性部材として動作する。圧力応答手段２８は長さの変化を示すことによって圧力変化に応答し、これは弾性引張部材４０が対応する反対の長さの変化を示すことによって可能になる。ハイパス力伝達部材３０は、実質的に何ら長さの変化を示さない。もし圧力が（瞬間的に）増加すると、圧力応答手段２８は収縮し、引張部材４０は拡張し、２つの参照スポット１１，１２間の相互距離が短くなる。反対に、もし圧力が（瞬間的に）減少すると、圧力応答手段２８は拡張し、引張部材４０は収縮し、２つの参照スポット１１，１２間の相互距離が長くなる。応答特性、即ち、圧力変化の関数としての距離の変化は、圧力応答手段２８、引張部材４０、及び弾性部材１３の剛性の組み合わせに依存し、応答時定数にも依存することに留意すべきである。

例えば大気圧が増加したり、装置が水中深くに下降したりして、周囲の圧力がゆっくり変化する場合、時間的尺度が音響圧力変化の周期より長く、従って応答時定数よりはるかに長い場合に、圧力応答手段２８は同様に応答して、この例ではその長さを短くする。次に圧力応答アセンブリ７０は第一参照スポット１１に引く力を作用させ、引張部材４０を長くし、２つの参照スポット１１，１２間の相互距離を短くする。しかし、これはハイパス力伝達部材３０が圧力応答手段２８の引く力を伝達する限りにおいてのみ持続することができる。しかし、時間とともに、ハイパス力伝達部材３０に作用する一定の引く力の結果として、ハイパス力伝達部材３０は拡張する。ハイパス力伝達部材３０の拡張が圧力応答手段２８の収縮をちょうど相殺した時に、平衡状態が生じる。この状況では、弾性部材１３は（再び）引張部材４０によってのみ引っ張られる。弾性部材に同じバイアス張力が加わり、２つの参照スポット１１，１２間が同じ相互距離だけ離れた初期の平衡状態が戻る。

このように、静的な圧力変化は完全に相殺され、従って２つの参照スポット１１，１２間の相互距離になんら変化をもたらさない。また、圧力応答手段２８の挙動が線形であるように設計された実施例では、動的圧力変化に対する感度は、絶対的な静的圧力と無関係に、一定を維持している。

上述の説明から、２つの参照スポット１１，１２間の相互距離は、低周波の圧力変化をフィルタで除去した、圧力の測定を代表するものであることは明らかである。圧力センサ装置は、圧力を代表するものとしての参照スポット１１，１２間の実際の距離を測定する測定手段をさらに備えている。

幾つかの測定技術が、この参照スポット１１，１２間の距離を測定するために採用することができる。図２Ａに描かれた実施例では、測定手段は光学的測定手段であって、チャンバ２を貫通して延びる光ファイバ１０を備え、この光ファイバ１０は、動作方向と平行で、参照スポット１１，１２に固定され、参照スポット１１，１２間のファイバ部に光検出部１８を備えている。具体的には、図示の実施例では、参照スポット１１，１２間のファイバ部も上述の弾性部材１３である。また、図示の実施例では、光検出部１８は少なくとも１つのファイバ・ブラッグ・グレーティング（FGB）１８を備えている。

光ファイバ１０がチャンバ２の壁の小さな穴を通って延びているのがわかる。これらの穴には、好ましくは封止剤５が塗布されて、圧力伝達媒体３の漏出を防いでいる。

第一と第二参照スポット１１，１２の間のファイバ部１３の伸縮範囲に張力が生成されていることは、既に説明してきた。この張力は、互いに離れる方向に同じ大きさの対向力Ｆ１，Ｆ２として図２Ａに示す。その結果、このファイバの伸縮は直線状に引っ張られている。第一と第二参照スポット１１，１２の外側のファイバの正確な形状は本質的でなく、また第一と第二参照スポット１１，１２の外側のファイバには張力がかかっていない。

ファイバの伸縮は、張力のかけられたファイバ部１３としても示している。

参照スポット１１，１２間の距離を変化させることは、張力のかけられたファイバ部１３の張力を変化することをもたらし、従ってＦＧＢ１８の長さの変化をもたらし。これが光学的に測定できることは、先に説明したし、周知である。

最も基本的な実施例では、参照スポット１１，１２の一方がフレーム５０に固定され、参照スポットの他方が弾性引張部材４０を介してこのフレーム５０と結合する。例示的な実施例では、この弾性引張部材４０は図示のようにらせんばねで実現されるが、他の実施例も可能である。弾性引張部材４０の重要な機能は、緊張したファイバ部１３に張力を加えることである。とりわけ、この張力はＦＧＢの名目上の応答波長を決定する。幾つかの実施例では、調整部材（例えば調整ねじ４１）が張力の調整のために設けられている。

図２Ａには、ハイパス力伝達部材３０及び弾性引張部材４０の第一参照スポット１１との係合を表現する構造物６０を示し、動作する力や移動の方向が、動作方向と平行にのみ存在することに関連付けられる。この模式的な図では、要素３０，４０，及び１０は線で示されていない。図２Ａの単純な設計は、もし構造物６０が回転してファイバ１０が屈曲しても受け入れ可能な程度に十分であり、そうでなければ、構造物６０は追加のガイド手段５６を備えて、構造物６０の回転と従ってファイバ１０の屈曲を防止する。

このように、音響圧力変化はＦＢＧ１８によって感知される。また、静的圧力変化は完全に相殺されて、従って光学応答範囲のシフトをもたらさない。

図２Ｄは図２Ａの設計の変更例１００２を模式的に示す図である。これらの図のどちらでも、ハイパス力伝達部材３０が第一参照スポット１１に取り付けられ、圧力応答手段２８は第二参照スポット１２に取り付けられている。図２Ａでは、弾性引張部材４０は第一参照スポット１１と参照フレーム５０の間に結合し、第二参照スポット１２は参照フレーム５０に固定されていた。対照的に図４Ｄでは、弾性引張部材４０は第二参照スポット１２と参照フレーム５０の間に結合し、第一参照スポット１１は参照フレーム５０に固定されている。

図３は本発明に係る光学的圧力センサ装置１００３のさらなる例示的な実施例のデザインを示す図であり、光学的圧力センサ装置１００３は、フレームと第一、第二参照スポット１１，１２との間にそれぞれ接続された２つの弾性引張部材４０、３４０を備えている。動作は上述と同じであるが、この実施例はファイバの長さ方向の機械的振動により鈍感であるという長所を有している。なぜなら、第一、第二参照スポット１１，１２間に設けられたコンポーネントは、ファイバ１３を伸張させることなく、従ってＦＢＧ１８に由来する検知信号と干渉することなく、全体としてフレーム５０に対して振動できるからである。

図２Ａ，図２Ｄ，及び図３では、ただ一つの圧力応答アセンブリ７０が緊張したファイバ部１３と並列に示されている。このような実施例は実際に可能であるが、ファイバが曲げられているような配置には、潜在的な長所がある。安定性向上のためには、そしてまた感度向上のためには、好ましくは光学的圧力センサ装置は緊張したファイバ部１３と並列に配置された２つ以上の圧力応答アセンブリを有し、好ましくはファイバ１０の周りに等距離角度間隔で配置されている。

図４は本発明に係る光学的圧力センサ装置１００４の第三の例示的実施例のデザインを示す図であり、ファイバ１０に対して１８０°に配置された２つの圧力応答アセンブリ７０、４７０を備え、アセンブリの長手方向軸とファイバの長手方向軸は１つの共通する仮想平面上に延びている。このような配置は、この仮想平面と垂直な測定するセンサ装置の横断方向寸法を小さく保つことができるという長所を有する。２つ（以上）の圧力応答アセンブリは、好ましくは相互に同等の特性を有し、好ましくは相互に同一のデザインを有する。

図４は本発明に係る光学的圧力センサ装置の好ましい設計的特徴をさらに示している。ファイバ１０を取り付けるために、この光学的圧力センサ装置１００４は第一と第二取付けブラケット６１，６２を備えている。各取付けブラケットは、略Ｔ字状のデザインを有し、それぞれ中央本体６３，６４と２つの対向するアーム６５，６６と６７，６８を備えている。中央本体６３，６４は互いに対して向いており、それぞれ第一と第二取付けスポット１１，１２に取り付けられている。弾性引張部材４０、３４０が中央本体６３，６４の反対側にそれぞれ取り付けられて、ファイバ部１３と略一直線になっている。２つの圧力応答アセンブリ７０，４７０は対向する中央本体６３，６４の対向するアームに取り付けられている。

３つ以上の圧力応答アセンブリがファイバと並列に配置されている実施例では、各取付けブラケットは３つ以上のアームを有するか、又は個々のアームは中央本体６３，６４と垂直な３６０°のディスクに置き換えられる。

図４では、２つの圧力応答アセンブリ７０，４７０が互いに平行に示されている。代替的に、２つの圧力応答アセンブリ７０，４７０は互いに逆平行（antiparallel）に配置することもできる。

光学的圧力センサ装置が互いに並列に配置された２つ（以上）の圧力応答アセンブリを有する幾つかの実施例では、これらのアセンブリの対応するコンポーネントは互いに機械的に接続されていることに留意する。

図２Ａ、図２Ｄ、図３、図４では、各圧力応答アセンブリ７０はただ１つの圧力応答手段２８とただ１つの運動減衰手段３０を備えていた。圧力感度向上のために、また長手方向の構造的振動により鈍感になるために、そしてコンポーネントコスト低減の観点から、各圧力応答アセンブリ７０は仮想横断面に対して対称に配置することが好ましい。図５Ａ〜５Ｆは、本発明に係る光学的圧力センサ装置の第四の例示的実施例の設計バリエーションを示す図であり、各圧力応答アセンブリは常に鏡面対称になっている。

図５Ａで各圧力応答アセンブリは互いに直列に取り付けられた２つの圧力応答手段２８を備え、２つの力伝達部材３０はこれら２つの圧力応答手段２８のそれぞれ反対側に配置されている。図５Ｂに示すように、２つの圧力応答手段２８は、１つの圧力応答手段２８に置き換えることができる。

図５Ｃでは、各圧力応答アセンブリ７０は互いに直列に取り付けられた２つの力伝達部材３０を備え、２つの圧力応答手段２８はこれら２つの運動減衰手段３０のそれぞれ反対側に配置されている。２つの力伝達部材３０は、１つの力伝達部材３０に置き換えることができる。

図５Ｃでは、２つの力伝達部材３０はそれぞれピストン／シリンダの組み合わせで実現されており、シリンダは互いに取り付けられている。図５Ｄは、２つのピストンが互いに取り付けられている点を除いて、類似の実施例を示している。図５Ｅは図５Ｃに相当する実施例を示しており、そこでは２つのシリンダは組み合わされて、２つのピストンを収容する単一のシリンダが形成されている。

このような対称的な設計では、各分岐の中心は適所に維持され、安定性を増すために、この中心をフレーム５０に固定する可能性を提供している。図５Ｆは図５Ｂに相当する実施例を示すが、そこでは中央蛇腹の中心がフレーム５０に固定されている。これを一方の蛇腹の内部を他方の蛇腹の内部と流体接続した２つの蛇腹の直列接続とみなすこともできる。

図４、５Ａ、５Ｂ、５Ｆの実施例では、２つの力伝達部材３０はそれぞれピストン／シリンダの組み合わせで実現されており、シリンダはファイバ１０が取り付けられたブラケット６１，６２に取り付けられている。代替的な実施例では、図５Ｅに相当する別の実施例を示す図５Ｇに見られるように、力伝達部材３０の向きが反転して、ピストンがファイバ１０の取り付けられたブラケット６１，６２に取り付けられ、そしてシリンダがそれぞれの圧力応答手段２８に取り付けられる。横断方向の対称性を維持しながら、図６に示すように、幾つかの実施例では、２つ（以上）の力伝達部材は、すべての圧力応答手段が取り付けられた１つの共通のシリンダと、ファイバ１０が取り付けられ、引張部材４０が取り付けられた１つの共通のピストンと、を有する単一の共通の力伝達部材によって置き換えられている。図６の場合のように、もしこの共通のシリンダの直径が２つ（以上）の圧力応答手段の半径方向距離より小さい場合、この共通のシリンダは２つ（以上）の圧力応答手段を取り付けるための取付けフランジを備えることができる。ファイバ１０とばね４０の間の結合に関する限り、ブラケット６１の機能は共通のピストンに取って代わられ、圧力応答手段と、ファイバ１０とばね４０の間の結合点と、の間の結合に関する限り、それぞれの力伝達部材と取付けアーム６５，６６の機能は、共通のシリンダと取付けフランジに取って代わられている。

図７は本発明に係る地震探査システム４０００を模式的に示す図である。この地震探査システム４０００は、「ストリーマ」と表示される、ケーブル４１００のアレイ４００１を備えている。アレイ４００１は船４００２で牽引される。個々のケーブルは約５０メートルオーダーの相互距離を有している。それぞれ数キロメートルの長さを持つ各ケーブル４１００は、１つの統合した長さのケーブルであるが、しかし一般的にはケーブルは複数の互いに接続されたケーブルセクション４１１０からなり、容易にケーブル長を適合できるようになっている。各ケーブル４１００はその長さ方向に沿って配置された複数のセンサ４１１１を備え、それらの相互距離は数メートルオーダーである。各ケーブルセクション４１１０は、ただ１つのセンサ４１１１を備えるか、又は図示のように２つ以上のセンサ４１１１を備えている。各ケーブル４１００はケーブルセクション４１１０の間に、例えば水中のストリーマの高さを制御するためのいわゆる「バーズ（birds）」などの機能ユニットを備えている。

センサはすべて相互に同一のデザインを有しているが、それは必須ではない。海又は海洋で反射地震学（reflection seismology）を実施するために、従来からあり便宜上図示しない音響パルス生成手段によって、水面上又は水面近傍に音響パルスが生成される。圧力波として水中を移動する反射音響波は、圧力センサ４１１１によって検出される。センサ４１１１からの測定信号は、ストリーマ４１００に沿って、図示の実施例では船４００２の上に設けられた処理装置４００３まで移動する。代替的に、このような処理装置４００３はケーブルセクション４１１０間のユニットに設けることもできる。

水を波ガイド媒体とする点で見れば、本発明の圧力センサ装置の有利な例示的用途は、海底（subsea）圧力モニタリングである。図８に、海底Ｂに載置されたケーブル５００１と複数のセンサ５００２を備えた海底圧力モニタリングシステム５０００を模式的に示す。もし目的がスポットモニタリングの場合、このシステムは代替的にただ１つのセンサを備えることができる。

本発明の圧力センサ装置の別の有利に例示的用途は、図１０に模式的に示す、海底ノード７０００である。このようなノードは、バッテリ７００４で動く装置であって、少なくとも１つのセンサ７００２と、センサ７００２からの光出力信号（反射光線又はレーザー光線）を受信し処理する処理装置７００３と、測定結果を幾つかのリモート局に無線伝送するトランスミッタ７００５と、を備える。

波長ガイド媒体は空気（又は他のガス）であってもよい。図９に、空気中の圧力波を検出する少なくとも１つの光学式空気圧センサ装置６００２を備えたマイクロフォン６００１からなる音検出システム６０００を模式的に示す。

実施例の変形例では、個別のフレームは省略されるか、又はフレーム５０はチャンバ２と一体化することができ、その場合センサの機能コンポーネントはチャンバ２に取り付けられ固定される。どんな場合でも、個別フレーム５０の存在は、コンポーネントのフレームへの取り付けを容易にし、その後コンポーネントが組みたてられたフレームはチャンバに取り付けられる。もし、強固な固定の代わりに、フレーム５０がチャンバ２に弱く結合している場合、振動に対する感度をさらに低減することができる。

また、チャンバ２をオイル３で満たす代わりに、他の適切な液体、ジェル、気体などを用いることができる。

ここまで、本発明はＦＢＧ素子を用いた場合について説明してきた。しかし、本発明はファイバの検知部の緊張及び／又は長さの変化に応じてこれを表現する出力信号を生成するすべての種類の光ファイバ検知素子を用いて実現できる。

また、ここまで反射地震学の分野での本発明の望ましさについて説明してきたが、本発明に係るセンサの用途は、この分野に限定されない。このようなセンサは、圧力波を感知することが望ましいすべての波ガイド媒体において役に立つ。波ガイド媒体の性質は、本質的ではない。本発明はまた、海中用途に限定されるものでなく、ＡＣ圧力、特に音を、大きなＤＣバックグランドに対して検出すべき様々な分野に適用できる。

引張部材４０に関し、測定手段の性質に依存して、この引張部材が加える名目上の張力（nominal tension）又はバイアス張力はゼロに等しくできる。光ファイバを用いた実施例では、このバイアス張力は通常ゼロより大きい。

圧力センサ装置の窓に関し、これは開けることも閉じることもできる。閉じた窓の場合、もし窓がフレキシブル部材、例えばメンブレンで閉じられているなら、蛇腹の拡張又は収縮による体積変化を許容するので有利である。

本発明は上述の例示的実施例に限定されるものでなく、添付請求項に定義されているように、本発明の保護範囲内で幾つかの変形や変更が可能であることは、当業者に明らかである。たとえもし特定の特徴が異なる従属請求項に記載されていても、本発明はこれらの特徴を共通に備える実施例にも関連する。請求項内の参照符号はすべて、本発明の範囲を限定するものではない。

Claims (64)

1. 動作方向を規定する仮想直線上に形成された２つの参照スポット（１１，１２）と、
   前記参照スポット（１１，１２）の少なくとも１つに前記動作方向と平行に張力を付与する少なくとも１つの弾性引張部材（４０）と、
   直列に配置された少なくとも１つの圧力応答手段（２８）と少なくとも１つのハイパス力伝達部材（３０）を備え、弾性部材（１３）と並列に接続され、前記参照スポット（１１，１２）と結合する、少なくとも１つの圧力応答アセンブリ（７０）と、
   前記参照スポット（１１，１２）間の実際の距離を、感知すべき圧力を代表するものとして測定する光学測定手段と、
   を備えた圧力センサ装置（１００１; １００２; １００３; １００４； １００５）であって、
   前記圧力応答手段（２８）は前記動作方向と平行に圧力に応答する動作長を有し、前記動作方向と平行に牽引又は押す影響力を発揮するように設けられており、
   前記ハイパス力伝達部材（３０）は閾値周波数以上の周波数を有する前記影響力を実質的に通過させるように、そして前記閾値周波数以下の周波数を有する前記影響力を実質的に削減又はブロックするように設けられていることを特徴とする圧力センサ装置。
2. 圧力伝達媒体（３）で満たされ、流体に浸されるのに適し、前記流体内の圧力波を少なくとも部分的に伝達する少なくとも１つの窓（４）を有するチャンバ（２）をさらに備え、
   前記圧力応答手段（２８）が前記チャンバ内に設けられて、前記圧力伝達媒体（３）の圧力に応答することを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ装置。
3. 前記圧力伝達媒体（３）が液体からなることを特徴とする請求項２に記載の圧力センサ装置。
4. 前記２つの参照スポット（１１，１２）を接続する少なくとも１つの弾性部材（１３）をさらに備え、
   前記弾性部材（１３）が前記参照スポット（１１，１２）間で張力をかけられた光ファイバ部（１３）からなることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ装置。
5. 前記光学測定手段が前記参照スポット（１１，１２）間で張力をかけられた光ファイバ部（１３）からなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の圧力センサ装置。
6. 前記光ファイバ部（１３）が光検出部（１８）を備えていることを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ装置。
7. 前記光検出部（１８）が少なくとも１つのファイバ・ブラッグ・グレーティング（１８）からなることを特徴とする請求項６に記載の圧力センサ装置。
8. 前記ファイバ・ブラッグ・グレーティングが外部インテロゲーション光線の波長の一部を反射する反射器を備えていることを特徴とする請求項７に記載の圧力センサ装置。
9. 前記光検出部（１８）がファイバ・レーザーの一部を備えていることを特徴とする請求項６に記載の圧力センサ装置。
10. 第１フレーム端（５１）と長手方向に対向する第２フレーム端（５２）を有するフレーム（５０）をさらに備え、
    前記弾性引張部材（４０）が前記２つの参照スポット（１１，１２）の１つと前記２つのフレーム端（５１，５２）の１つの間を接続することを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ装置。
11. 第１フレーム端（５１）と長手方向に対向する第２フレーム端（５２）を有するフレーム（５０）をさらに備え、
    前記弾性引張部材（４０）が並列に配置された前記圧力応答アセンブリ（７０）と前記光ファイバ部（１３）のそれぞれに直列に接続されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の圧力センサ装置。
12. 前記圧力応答手段（２８）が、漸進的反力生成手段（２７）を備えた圧力応答素子（２０）からなることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ装置。
13. 前記圧力応答手段（２８）が、シリンダ（２５）内のピストン（２４）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ装置。
14. 前記圧力応答素子（２０）が蛇腹（２６）を備えていることを特徴とする請求項１２に記載の圧力センサ装置。
15. 前記圧力応答素子（２０）がブルドン管を備えていることを特徴とする請求項１２に記載の圧力センサ装置。
16. 前記弾性引張部材（４０）が前記２つの参照スポットの一方（１１）と第１フレーム端（５１）の間を接続し、前記２つの参照スポットの他方（１２）が対向する第２フレーム端（５２）に固定されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の圧力センサ装置。
17. 第１弾性引張部材（４０）が前記２つの参照スポットの一方（１１）と第１フレーム端（５１）の間を接続し、第２弾性引張部材（３４０）が前記２つの参照スポットの他方（１２）と対向する第２フレーム端（５２）の間を接続することを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の圧力センサ装置。
18. 並列に接続された２つの前記圧力応答アセンブリ（７０）を備え、
    前記２つの前記圧力応答アセンブリ（７０）と前記弾性部材（１３）が共通の仮想平面上に配置されていることを特徴とする請求項４ないし１７のいずれか１項に記載の圧力センサ装置。
19. 並列に接続された３つ以上の前記圧力応答アセンブリ（７０）を備え、
    前記圧力応答アセンブリ（７０）が前記弾性部材（１３）の周りに配置されていることを特徴とする請求項４ないし１７のいずれか１項に記載の圧力センサ装置。
20. 前記圧力応答アセンブリ（７０）が相互に等しい角度間隔で円形に配置されていることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の圧力センサ装置。
21. 長手方向において、各圧力応答アセンブリ（７０）が仮想横断鏡面に対して鏡面対称であることを特徴とする請求項１ないし２０のいずれか１項に記載の圧力センサ装置。
22. 各圧力応答アセンブリ（７０）が、２つの力伝達部材（３０）の間に直列に配置された１つの圧力応答手段（２８）を備えていることを特徴とする請求項２１に記載の圧力センサ装置。
23. 前記圧力応答アセンブリ（７０）の中央部分が前記フレーム（５０）に対して固定されていることを特徴とする請求項２２に記載の圧力センサ装置。
24. 各圧力応答アセンブリ（７０）が２つの力伝達部材（３０）の間に直列に配置された２つの直列圧力応答手段（２８）を備えていることを特徴とする請求項２１に記載の圧力センサ装置。
25. 前記２つの圧力応答手段（２８）の間の点が前記フレーム（５０）に対して固定されていることを特徴とする請求項２４に記載の圧力センサ装置。
26. 各圧力応答アセンブリ（７０）が２つの圧力応答手段（２８）の間に直列に配置された２つの直列力伝達部材（３０）を備えていることを特徴とする請求項２１に記載の圧力センサ装置。
27. 各力伝達部材（３０）が流体で満たされたシリンダ（３６）内を往復するピストン（３５）を備えていることを特徴とする請求項２６に記載の圧力センサ装置。
28. 前記２つの力伝達部材（３０）の前記２つのピストン（３５）が互いに接続されていることを特徴とする請求項２７に記載の圧力センサ装置。
29. 前記２つの力伝達部材（３０）の前記２つのシリンダ（３６）が互いに接続されていることを特徴とする請求項２７に記載の圧力センサ装置。
30. 第一シリンダ（３６）内を往復する第一ピストン（３５）を備えた第一力伝達部材（３０）と、
    第二シリンダ（３６）内を往復する第二ピストン（３５）を備えた第二力伝達部材（３０）と、
    第一端と第二端を有する少なくとも１つの圧力応答手段（２８）と、
    を備えた圧力センサ装置であって、
    前記第一ピストン（３５）の第一端が前記２つの参照スポットの一方（１１）と接続され、前記第一ピストン（３５）の対向する第二端が第一引張部材（４０）を介して前記フレーム（５０）と接続され、
    前記第二ピストン（３５）の第一端が前記２つの参照スポットの他方（１２）と接続され、前記第二ピストン（３５）の対向する第二端が第二引張部材（３４０）を介して前記フレーム（５０）と接続され、
    各圧力応答手段（２８）の前記第一端が前記第一シリンダ（３６）と接続され、各圧力応答手段（２８）の前記第二端が前記第二シリンダ（３６）と接続されることを特徴とする請求項２１に記載の圧力センサ装置。
31. 請求項１ないし３０のいずれか１項に記載の少なくとも１つの圧力センサ装置（１００１；１００２；１００３；１００４；１００５）を備えた探査のためのストリーマ部分（４１１０）。
32. 請求項１ないし３０のいずれか１項に記載の少なくとも１つの圧力センサ装置（１００１；１００２；１００３；１００４；１００５）を備えた探査のためのストリーマ（４１００）。
33. 請求項３２に記載の２つ以上のストリーマ（４１００）を備えたストリーマ・アレイ（４００１）。
34. 請求項３２に記載の少なくとも１つのストリーマ（４１００）又は請求項３３に記載のストリーマ・アレイ（４００１）と、
    前記ストリーマ（４１００）又は前記ストリーマ・アレイ（４００１）をそれぞれ牽引する船（４００２）と、
    センサ装置（４１１１）からの測定信号を受信して処理するための処理装置（４００３）と、
    を備えた探査システム（４０００）。
35. 海中圧力モニタリング又は海底音響検出のために海底に設置するケーブル（５００１）であって、
    請求項１ないし３０のいずれか１項に記載の少なくとも１つの圧力センサ装置（１００１；１００２；１００３；１００４；１００５；２００２）を備えたケーブル。
36. 少なくとも１つのセンサ（７００２）と、
    前記センサ（７００２）からの光出力信号を受信し処理する処理装置（７００３）と、
    測定結果を無線伝送するトランスミッタ（７００５）と、
    前記処理装置（７００３）と前記トランスミッタに電力を供給するバッテリ（７００４）と、
    を備えた海底ノード（７０００）であって、
    前記センサ（７００２）が請求項１ないし３０のいずれか１項に記載の圧力センサ装置（６００２；１００１；１００２；１００３；１００４；１００５）であることを特徴とする海底ノード。
37. 請求項１ないし３０のいずれか１項に記載の少なくとも１つの圧力センサ装置（６００２；１００１；１００２；１００３；１００４；１００５）を備えたマクロフォン（６００１）。
38. 光ファイバの光学特性に影響を与える方法であって、
    少なくとも１つのＦＢＧを有する光ファイバを一定の張力で引っ張るステップと、
    前記光ファイバが第一平均圧力領域から第二平均圧力領域まで流体内を移動する間、前記一定の張力を維持するステップと、
    圧力伝達媒体を前記流体から隔離するステップと、
    圧力波の少なくとも一部を前記圧力伝達媒体に伝達するステップと、
    前記伝達に応答する力を生成するステップと、
    前記力に応じて前記光ファイバの長さを直線経路に沿って変化させるステップと、
    を備えた方法。
39. 前記引っ張るステップが、
    前記光ファイバの第一部分を、フレームに取り付けるステップと、
    前記光ファイバの第二部分を、前記フレームに接続された弾性部材に取り付けるステップと、を備え、
    前記光ファイバが直線状に引っ張られることを特徴とする請求項３８に記載の方法。
40. 前記変化させるステップが、前記弾性部材に取り付けられた構造部材に力を加えるステップを備えることを特徴とする請求項３８に記載の方法。
41. 前記維持するステップが、前記第一平均圧力領域から前記第二平均圧力領域までの平均圧力の変化に応じて前記構造部材に加える張力を調整するステップを備えていることを特徴とする請求項４０に記載の方法。
42. 光ファイバの光学特性に影響を与えるシステムであって、
    少なくとも１つのＦＢＧを有する光ファイバを一定の張力で引っ張る手段と、
    前記光ファイバが第一平均圧力領域から第二平均圧力領域まで流体内を移動する間、前記一定の張力を維持する手段と、
    圧力伝達媒体を前記流体から隔離する手段と、
    圧力波の少なくとも一部を前記圧力伝達媒体に伝達する手段と、
    前記伝達に応答する力を生成する手段と、
    前記力に応じて直線経路に沿って前記光ファイバの長さを変化させる手段と、
    を備えたシステム。
43. 前記引っ張る手段が、
    前記光ファイバの第一部分を、フレームに取り付ける取り付け具と、
    前記光ファイバの第二部分を、前記フレームに接続された弾性部材に取り付ける取り付け具と、を備え、
    前記光ファイバが直線状に引っ張られることを特徴とする請求項４２に記載のシステム。
44. 前記隔離する手段が、フレームを収容したチャンバを備えていることを特徴とする請求項４２に記載のシステム。
45. 前記伝達する手段が、フレキシブル・メンブレンで覆われた前記チャンバ内の窓を備えていることを特徴とする請求項４４に記載のシステム。
46. 前記力を生成する手段が、圧力の変化に応じてその長さを変化させる構成素子を備え、
    前記構成素子が構造部材に縦方向に接続されていることを特徴とする請求項４２に記載のシステム。
47. 前記構成素子が前記構造部材に縦方向に接続された蛇腹を備えていることを特徴とする請求項４６に記載のシステム。
48. 前記構成素子が前記構造部材に縦方向に接続されたシリンダ内のピストンを備えていることを特徴とする請求項４６に記載のシステム。
49. 前記光ファイバの長さを変化させる手段が、前記構造部材を前記光ファイバに取り付ける手段を備えていることを特徴とする請求項４６に記載のシステム。
50. 前記取り付ける手段が前記構造部材と弾性部材とに取り付けられた接続部材を備えていることを特徴とする請求項４９に記載のシステム。
51. 前記維持する手段が、前記第一平均圧力領域から前記第二平均圧力領域までの平均圧力の変化に応じて前記構造部材に加える張力を調整する手段を備えていることを特徴とする請求項４６に記載のシステム。
52. 前記構造部材に加える張力を調整する手段が、前記構造部材に縦方向に接続されたシリンダ内のピストンを備えていることを特徴とする請求項５１に記載のシステム。
53. 地震探査を実行するための方法であって、
    海中に光ファイバを配置するステップと、
    前記海中に音響圧力波を生成するステップと、
    前記光ファイバで音響圧力波を受信するステップと、
    請求項３８ないし４１のいずれか１項に記載の方法を用いて、受信した前記音響圧力波に応じて前記光ファイバの光学特性に影響を与えるステップと、
    を備えた方法。
54. 地震探査を実行するための方法であって、
    ストリーマに複数の光ファイバを配置するステップと、
    前記ストリーマを海中に配置するステップと、
    前記海中に音響圧力波を生成するステップと、
    前記光ファイバの少なくとも１つで音響圧力波を受信するステップと、
    請求項３８ないし４１のいずれか１項に記載の方法を用いて、受信した前記音響圧力波に応じて前記光ファイバの光学特性に影響を与えるステップと、
    を備えた方法。
55. 地震探査を実行するための方法であって、
    各ストリーマが複数の光ファイバを備えた複数のストリーマを準備するステップと、
    前記ストリーマをストリーマ・アレイに配置するステップと、
    前記ストリーマ・アレイを海中に配置するステップと、
    前記海中に音響圧力波を生成するステップと、
    前記光ファイバの少なくとも１つで音響圧力波を受信するステップと、
    請求項３８ないし４１のいずれか１項に記載の方法を用いて、受信した前記音響圧力波に応じて前記光ファイバの光学特性に影響を与えるステップと、
    を備えた方法。
56. 前記海中を介して前記ストリーマ又は前記ストリーマ・アレイを牽引するステップをさらに備えた請求項５４又は５５に記載の方法。
57. 前記光ファイバの光学特性を測定するステップと、
    前記光ファイバからの測定信号を受信し処理するステップと、
    をさらに備えた請求項５６に記載の方法。
58. 海中圧力モニタリングのための方法であって、
    ケーブルに複数の光ファイバを配置するステップと、
    前記ケーブルを海底に配置するステップと、
    前記光ファイバの少なくとも１つで音響圧力波を受信するステップと、
    請求項３８ないし４１のいずれか１項に記載の方法を用いて、受信した前記音響圧力波に応じて前記光ファイバの光学特性に影響を与えるステップと、
    を備えた方法。
59. 海底音響検出のための方法であって、
    ケーブルに複数の光ファイバを配置するステップと、
    前記ケーブルを海底に配置するステップと、
    前記光ファイバの少なくとも１つで音響圧力波を受信するステップと、
    請求項３８ないし４１のいずれか１項に記載の方法を用いて、受信した前記音響圧力波に応じて前記光ファイバの光学特性に影響を与えるステップと、
    を備えた方法。
60. 海底音響検出のための方法であって、
    海底ノードに光ファイバを配置するステップと、
    前記海底ノードを海底に配置するステップと、
    前記光ファイバで音響圧力波を受信するステップと、
    請求項３８ないし４１のいずれか１項に記載の方法を用いて、受信した前記音響圧力波に応じて前記光ファイバの光学特性に影響を与えるステップと、
    前記光ファイバの光学特性を測定するステップと、
    前記光ファイバから測定信号を受信し処理するステップと、
    測定結果を無線伝送するステップと、
    を備えた方法。
61. 音を取り出す方法であって、
    空中に光ファイバを配置するステップと、
    前記光ファイバで音波を受信するステップと、
    請求項３８ないし４１のいずれか１項に記載の方法を用いて、受信した前記音波に応じて前記光ファイバの光学特性に影響を与えるステップと、
    を備えた方法。
62. 媒質内の圧力検知方法であって、
    ２つの参照スポット（１１，１２）を設けるステップと、
    少なくとも１つの弾性部材（１３）を前記２つの参照スポット（１１，１２）の間に接続するステップと、
    前記弾性部材（１３）に張力を加えるステップと、
    前記媒質内の圧力波を受信するステップと、
    前記媒質内の瞬間的な圧力に応じて圧力応答力を生成するステップと、
    前記圧力応答力をハイパスフィルタにかけて、フィルタ処理された応答力を得るステップと、
    前記張力から前記フィルタ処理された応答力を引き算するステップと、
    感知される圧力を表現するものとして前記参照スポット（１１，１２）間の実際の距離を光学測定するステップと、
    を備えた方法。
63. 前記弾性部材（１３）がファイバ・ブラッグ・グレーティング（１８）を備えた光ファイバからなることを特徴とする請求項６２に記載の方法。
64. 媒質内の圧力検知方法であって、
    ２つの参照スポット（１１，１２）を設けるステップと、
    前記媒質内の圧力波を受信するステップと、
    前記媒質内の瞬間的な圧力に応じて圧力応答力を生成するステップと、
    前記圧力応答力をハイパスフィルタにかけて、フィルタ処理された応答力を得るステップと、
    前記フィルタ処理された応答力を前記参照スポット（１１，１２）の少なくとも１つに加えるステップと、
    感知される圧力を表現するものとして前記参照スポット（１１，１２）間の実際の距離を光学測定するステップと、
    を備えた方法。

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