JP2818931B2 - 高耐水圧円筒型光ファイバ音響センサ - Google Patents
高耐水圧円筒型光ファイバ音響センサInfo
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Description
響センサに関し、特に音圧を光の位相変化に変換して水
中音波を検出する高耐水圧円筒型光ファイバ音響センサ
に関するものである。
ついては、G.F.Mcdearmonによる「呼吸振
動型の光ファイバ水中聴音機の理論的解析:Theor
etical Analysis of a Push
−Pull Fiber−Optic Hydroph
on」と題する下記の文献によって開示されている。 文献名:Journal of Lightwave
Technology,[vol.Lt・5],No.
5,pp647〜652,May1987(米)
イバ音響センサは、2つの円筒の呼吸振動を利用したも
ので、図5にこのセンサの模式断面図を示す。図におい
て、センサは所定の長さを持つ外円筒1及び内円筒2の
2つの円筒を同心円状に配置し、円筒の両端に蓋3を取
り付け、各円筒の間を等間隔な空間による空気室4とし
て形成している。外円筒1の内側面及び内円筒2の外側
面には、光ファイバ5,5aがそれぞれコイル状に巻回
状態で設置されている構造となっている。
内外に圧力差が生じるため、両円筒は振動方向が互いに
逆方向の呼吸振動をする。この時、両円筒に巻き付けた
光ファイバ5,5aも互いに逆方向に伸び縮みするた
め、光ファイバ5,5a内を伝搬しているレーザ光の位
相が変化する。そこで、この音圧に比例するレーザ光の
位相変化量を光の干渉を利用した周知の方法により、音
圧を高感度で検出するようになっている。
筒型光ファイバ音響センサは、内・外円筒の間の空間を
蓋で閉じ、かつ密閉して空気室を構成しているため、圧
力バランス構造の円筒型光ファイバ音響センサとはなっ
ていない。従って、これを水中において使用する時は一
般に耐水圧が低くなり、例えば現在要望されるような深
々度の水中では利用できないという問題がある。
筒型光ファイバ音響センサは、内・外2つの円筒体を同
心状に組合わせた2重円筒型構造で構成され、内・外2
つの円筒体が形成する間隙部をその両端においてそれぞ
れ閉じる蓋を有し、かつ各円筒体の側面に沿って巻回さ
れた光ファイバを備えてなる円筒型光ファイバ音響セン
サであって、蓋の内の1方の側の蓋に形成され、間隙部
内とその外周部との静水圧を等しくする開口部を有する
ものである。ここで、前記の開口部の径は、この開口部
と空洞部に相当する間隙部とによって構成されるヘルム
ホルツ共鳴器におけるヘルムホルツ共振周波数以上の周
波数の音波は通過しない大きさの径であることが必要で
ある。
を円筒の両端部で密閉するように使用された蓋の内の1
方の側の蓋にオリフィス状の開口部を設けているから、
このセンサを水中に接地乃至浮游させた場合、開口部を
介して間隙部内とその外周部とが通じて、間隙部内とそ
の外周部とは静水圧を等しくするようになるので、圧力
バランス型の光ファイバ音響センサが構成される。この
場合、開口部と間隙部とは、音響機器(楽器等)の穴と
空洞との関係に擬似し、この構造は音波(音響)に対し
て一種のヘルムホルツの共鳴器を構成している。従っ
て、開口部の径で決まるヘルムホルツ共振周波数以下の
周波数の音波はこの開口部を通過するが、ヘルムホルツ
共振周波数以上の周波数の音波は開口部を通過しない。
そこで、この構成において、ヘルムホルツ共振周波数以
上の周波数の音波がセンサに印加された場合は、センサ
外側の圧力としては「静水圧+この音波の音圧」が印加
されるが、間隙部には静水圧のみしか加わらない。従っ
て、円筒の内側と外側に圧力不平衡が生じ、内・外筒は
この音波の音圧で呼吸振動をするようになる。
光ファイバ音響センサ(以下センサという)の第1の実
施形態を示す模式断面図である。図1において、所定の
長さを持つ外円筒1及び内円筒2の2つの円筒を同心円
状に配置し、円筒の両端に蓋3を取り付け、各円筒の間
を等間隔なギャップ空間による間隙部6となるように形
成している。
側面には、光ファイバ5,5aがそれぞれコイル状に巻
回されて、干渉計を構成する構造となっている。そし
て、本実施形態の場合、上下に2つある蓋3の内、いず
れか一方の蓋に間隙部6に通ずるオリフィス7が開口部
として設けられたセンサ構造となっている。この構造に
より、このセンサを例えば水中に設置乃至浮游させた場
合、間隙部6にオリフィス7を介して水が充満するの
で、センサ周囲の媒体と同じ媒体で、かつ同じ静水圧で
間隙部6を満たすことができるようになっている。
オリフィス7を設けておき、このセンサを例えば水中に
設置乃至浮游させた場合、間隙部6に外周部と同じ液体
を満たす構造となっているため、オリフィス7の径で決
まるヘルムホルツ共振周波数以下の周波数の音波はこの
オリフィス7を通過する。従って、間隙部6には「静水
圧+この音波の音圧」が加わるが、センサの外側の液体
(水)も同じ「静水圧+この音波の音圧」が印加される
ので、円筒の内側と外側の圧力が平衡し、内・外筒はこ
の音波では呼吸振動しない。しかし、この構成では、静
水圧で潰れることのない圧力バランス構造が得られる。
共振周波数以上の周波数の音波はオリフィス7を通過し
なくなるので、センサの外側には「静水圧+この音波の
音圧」が印加されるが、間隙部6には静水圧のみしか加
わらない。従って、円筒の内側と外側に圧力不平衡が生
じ、内・外筒はこの音波の音圧で呼吸振動をするように
なる。従って、従来の技術で説明したと同様に音響セン
サとして機能するようになる。換言すれば、ヘルムホル
ツ共振周波数以上の周波数の音波を通さない大きさの径
を有するオリフィス7を蓋3に設けておけばよい。この
ようにして、蓋3にオリフィス7を有し、内・外筒の間
の間隙部6に液体が満たされる構造を有する圧力バラン
ス構造の2重円筒型の光ファイバ音響センサは耐水圧が
高く、深々度の水中でも適用できるようになる。
筒型光ファイバ音響センサの2重円筒間の間隙部を密閉
する蓋にオリフィスで形成される開口部を設け、前述の
間隙部に液体を満たすことができるような圧力バランス
構造とすることにより、間隙部の静水圧とセンサ外部の
静水圧を一致させることができて、高耐水圧の円筒型光
ファイバ音響センサ(ハイドロホン)を得ることができ
る。
高耐水圧円筒型光ファイバ音響センサの第2の実施形態
を示す模式断面図である。図2において、所定の長さを
持つ外円筒1及び内円筒2の2つの円筒を同心円状に配
置し、円筒の両端に蓋3を取り付け、各円筒の間を等間
隔なギャップ空間による間隙部6となるように形成して
いる。また、本実施形態では外円筒1及び内円筒2のそ
れぞれ内側面に、光ファイバ5,5aがそれぞれコイル
状に巻回されて、干渉計を構成する構造となっている。
そして、蓋3にはオリフィス7が設けられているが、
その構成・構造は第1の実施例で説明したものと同様で
ある。
5aが外円筒1及び内円筒2のいずれも内側面にコイル
状に巻回されて、干渉計を構成する構造となっているこ
とを特徴としているが、その他の構成、作用動作及び効
果乃至利点は、前述の第1の実施形態の場合と同様であ
るので、詳細な説明は省略する。
高耐水圧円筒型光ファイバ音響センサの第3の実施形態
を示す模式断面図である。図3において、所定の同じ長
さを持つ外円筒1及び内円筒2の2つの円筒を同心円状
に配置し、円筒の両端に蓋3を取り付け、各円筒の間を
等間隔なギャップ空間による間隙部6となるように形成
している。また、本実施形態では外円筒1及び内円筒2
のそれぞれの内・外側面に、光ファイバ5,5b及び光
ファイバ5a,5cがそれぞれ内側側面に2個及び外側
側面に2個コイル状に巻回されて、図5に示すような干
渉計を構成する構造となっている。そして、蓋3にはオ
リフィス7が設けられているが、その構成・構造は第1
の実施形態で説明したものと同様である。
いて説明する。図5に一例として見られるように、外円
筒1の内側側面及び外側側面に設けたそれぞれ光ファイ
バ5及び5bと、内円筒2の内側側面及び外側側面に設
けたそれぞれ光ファイバ5a及び5cをいずれも個別に
繋いで2つの光路を形成し、それらの光路の両端部を2
つのカプラ8,8aに接続した干渉計の構成となってい
る。この構成において、例えば図の左から1本の光ファ
イバで伝搬してきたレーザ光をカプラ8で2つの光路に
分岐し、カプラ8aで1つの光路に合成して再び1本の
光ファイバで右方へ取り出すようになっている。この干
渉計の場合は、センサに音波が到来して2つの円筒が呼
吸振動をすると、4つの光ファイバ5〜5cも振動する
から、2つの光路のレーザ光の波面がずれるので、カプ
ラ8aから出るレーザ光に干渉波が観測されることを利
用したものとなっている。なお、第1,第2の実施形態
の場合は図示説明を省略したが、図5の干渉計より素子
数の少ない2素子の干渉計を形成したものとなってい
る。
5a,5b,5cが外円筒1及び内円筒2のいずれも内
・外側面に任意的にコイル状に巻回されて、4素子によ
る干渉計を構成する構造となっていて、干渉計による測
定感度を前述の第1,第2の実施形態の場合よりも高め
たことを特徴としている。ただしその他の構成、作用動
作及び効果乃至利点は、第1,第2の実施形態の場合と
同様であるので、その詳細な説明は省略する。
つの円筒体を同心状に組合わせた2重円筒型構造で構成
され、内・外2つの円筒体が形成する間隙部をその両端
においてそれぞれ閉じる蓋を備え、さらに各円筒体の側
面に沿って巻回された光ファイバを有してなる円筒型光
ファイバ音響センサの蓋の内の1方の側の蓋に、間隙部
内とその外周部との静水圧を等しくする開口部を設けた
ものとしたから、間隙部の静水圧とセンサ外部の静水圧
を一致させることができるので、高感度で、かつ高耐水
圧の円筒型光ファイバ音響センサを得ることができる。
ンサの第1の実施形態を示す模式断面図である。
ンサの第2の実施形態を示す模式断面図である。
ンサの第3の実施形態を示す模式断面図である。
である。
断面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 それぞれの側面に沿って光ファイバが巻
回された、半径を異にする内外2つの円筒体と、 前記2つの円筒体を同心状に組合せた際に前記2つの円
筒体の間に生じる隙間を塞ぐ蓋と、 前記蓋に設けられ、前記2つの円筒体の間に生じる隙間
と共にヘルムホルツ共振器を構成する開口部とを備えた
ことを特徴とする高耐水圧円筒型光ファイバ音響セン
サ。 - 【請求項2】 前記2つの円筒体には、内側側面および
外側側面それぞれに光ファイバが巻回されていることを
特徴とする請求項1に記載の高耐水圧円筒型光ファイバ
音響センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7338546A JP2818931B2 (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 高耐水圧円筒型光ファイバ音響センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7338546A JP2818931B2 (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 高耐水圧円筒型光ファイバ音響センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09178544A JPH09178544A (ja) | 1997-07-11 |
JP2818931B2 true JP2818931B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=18319191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7338546A Expired - Lifetime JP2818931B2 (ja) | 1995-12-26 | 1995-12-26 | 高耐水圧円筒型光ファイバ音響センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2818931B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5131497B2 (ja) * | 2010-09-22 | 2013-01-30 | 防衛省技術研究本部長 | 高耐水圧光ファイバハイドロホン |
JP5630460B2 (ja) * | 2012-05-07 | 2014-11-26 | 防衛省技術研究本部長 | 光ファイバ磁気センサ |
CN109413559A (zh) * | 2018-08-30 | 2019-03-01 | 南京粒子声学科技有限公司 | 一种利用赫姆霍兹消声器实现矢量传感器校准的装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06339193A (ja) * | 1993-05-27 | 1994-12-06 | Oki Electric Ind Co Ltd | 円筒型光ファイバ音響センサ及びその製造方法 |
-
1995
- 1995-12-26 JP JP7338546A patent/JP2818931B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09178544A (ja) | 1997-07-11 |
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