JP3237056B2 - 振動板型光ファイバ加速度センサ - Google Patents
振動板型光ファイバ加速度センサInfo
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/093—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by photoelectric pick-up
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動加速度による
光ファイバの長さ変化を光の位相変化として干渉計で検
出する光ファイバ加速度センサに関するものである。
光ファイバの長さ変化を光の位相変化として干渉計で検
出する光ファイバ加速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】振動計測の中で、振動加速度の計測を対
象にするものは非常に多く、振動加速度センサの公知文
献としては、例えば「センサハンドブック，片岡ら著，
昭和６１年初版，培風館発行，４５６−４６２頁」があ
り、この文献に各種加速度センサや振動センサが説明さ
れている。
象にするものは非常に多く、振動加速度センサの公知文
献としては、例えば「センサハンドブック，片岡ら著，
昭和６１年初版，培風館発行，４５６−４６２頁」があ
り、この文献に各種加速度センサや振動センサが説明さ
れている。
【０００３】図６は従来の一般的な振動加速度センサの
構成を示す模式説明図であり、一般的な振動加速度セン
サは、図６に示すようなサイズモ系で構成されている。
サイズモ系とは“基礎わく１３に１個または複数個のバ
ネ要素１４を介して１つの錘１５を取り付けた系”を言
う。この系に、固有振動数ｆ0 より低い周波数ｆの振動
が基礎わく１３に加わると、錘１５は基礎わく１３に対
して相対的に振動する。錘１５の相対変位量ｘと加速度
αの間に次式の関係がある。 Ｘ＝−α／（２πｆ0 ）2 （但しｆ＜ｆ0 の場
合） したがって、サイズモ系の基礎わく１３に対する錘１５
の相対変位ｘを測定すれば、加速度αを求めることがで
きる。
構成を示す模式説明図であり、一般的な振動加速度セン
サは、図６に示すようなサイズモ系で構成されている。
サイズモ系とは“基礎わく１３に１個または複数個のバ
ネ要素１４を介して１つの錘１５を取り付けた系”を言
う。この系に、固有振動数ｆ0 より低い周波数ｆの振動
が基礎わく１３に加わると、錘１５は基礎わく１３に対
して相対的に振動する。錘１５の相対変位量ｘと加速度
αの間に次式の関係がある。 Ｘ＝−α／（２πｆ0 ）2 （但しｆ＜ｆ0 の場
合） したがって、サイズモ系の基礎わく１３に対する錘１５
の相対変位ｘを測定すれば、加速度αを求めることがで
きる。
【０００４】錘の振動を検出する方式の一つに圧電型の
振動加速度センサがある。この圧電型振動加速度センサ
は、圧電素子（図示せず）をベースと錘の間にサンドイ
ッチに挾み、圧電素子の歪みによって生ずる電圧を測定
するようになっている。他にサーボ型、歪みゲージ型の
振動加速度センサもあり、これらは錘の変位を電流や抵
抗変化量等の電気信号で検出している。
振動加速度センサがある。この圧電型振動加速度センサ
は、圧電素子（図示せず）をベースと錘の間にサンドイ
ッチに挾み、圧電素子の歪みによって生ずる電圧を測定
するようになっている。他にサーボ型、歪みゲージ型の
振動加速度センサもあり、これらは錘の変位を電流や抵
抗変化量等の電気信号で検出している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の加
速度センサ、例えば圧電型の振動加速度センサでは、振
動加速度による錘の変位を圧電素子の電圧変化等の電気
信号で検出するようになっているから、特に液体中での
適用には電気的な絶縁処理が必要であり、この絶縁処理
後の絶縁性の劣化によるセンサの破壊を防ぎ、長時間の
測定を保証する長期的信頼性が得られにくいという問題
があった。また、電気信号では長距離伝送が難しいとい
う問題もあった。
速度センサ、例えば圧電型の振動加速度センサでは、振
動加速度による錘の変位を圧電素子の電圧変化等の電気
信号で検出するようになっているから、特に液体中での
適用には電気的な絶縁処理が必要であり、この絶縁処理
後の絶縁性の劣化によるセンサの破壊を防ぎ、長時間の
測定を保証する長期的信頼性が得られにくいという問題
があった。また、電気信号では長距離伝送が難しいとい
う問題もあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る振動板型光
ファイバ加速度センサは、測定用レーザ光を振動板型光
ファイバ加速度センサ部に入力し、該センサ部が印加さ
れた振動に基づき出力する干渉光を光・電気変換した後
に復調処理して振動加速度を検出する振動板型光ファイ
バ加速度センサにおいて、前記振動板型光ファイバ加速
度センサ部は、前記入力する測定用レーザ光を２つに分
岐して出力し、該２つの出力光をそれぞれ第１の光ファ
イバ及び第２の光ファイバの一端に導入する入力側光カ
プラと、周縁部が振動の印加される筐体に取り付けら
れ、その中心部に錘が装着された円形振動板の片面に渦
巻状に光ファイバが装着され、該光ファイバの一端には
前記入力側光カプラの出力光が導入され、その他端から
の出力光を出力側光カプラの一方に導入する第１の光フ
ァイバと、前記円形振動板が取り付けられた筐体の印加
により変形しない箇所に光ファイバが巻回され、該光フ
ァイバの一端には前記入力側光カプラの出力光が導入さ
れ、その他端からの出力光を出力側光カプラの他方に導
入する第２の光ファイバと、前記第１の光ファイバの出
力光と第２の光ファイバの出力光とを結合し、その干渉
光を出力する出力側光カプラとを備えたものである。従
って前記振動板型光ファイバ加速度センサ部を液体中に
設置しても、このセンサ部には電気信号を使用していな
いため長期的に信頼性のある測定器を構成できると共
に、測定結果である干渉光の長距離伝送も可能になる。
ファイバ加速度センサは、測定用レーザ光を振動板型光
ファイバ加速度センサ部に入力し、該センサ部が印加さ
れた振動に基づき出力する干渉光を光・電気変換した後
に復調処理して振動加速度を検出する振動板型光ファイ
バ加速度センサにおいて、前記振動板型光ファイバ加速
度センサ部は、前記入力する測定用レーザ光を２つに分
岐して出力し、該２つの出力光をそれぞれ第１の光ファ
イバ及び第２の光ファイバの一端に導入する入力側光カ
プラと、周縁部が振動の印加される筐体に取り付けら
れ、その中心部に錘が装着された円形振動板の片面に渦
巻状に光ファイバが装着され、該光ファイバの一端には
前記入力側光カプラの出力光が導入され、その他端から
の出力光を出力側光カプラの一方に導入する第１の光フ
ァイバと、前記円形振動板が取り付けられた筐体の印加
により変形しない箇所に光ファイバが巻回され、該光フ
ァイバの一端には前記入力側光カプラの出力光が導入さ
れ、その他端からの出力光を出力側光カプラの他方に導
入する第２の光ファイバと、前記第１の光ファイバの出
力光と第２の光ファイバの出力光とを結合し、その干渉
光を出力する出力側光カプラとを備えたものである。従
って前記振動板型光ファイバ加速度センサ部を液体中に
設置しても、このセンサ部には電気信号を使用していな
いため長期的に信頼性のある測定器を構成できると共
に、測定結果である干渉光の長距離伝送も可能になる。
【０００７】
実施形態１．図１は本発明の実施形態１に係る振動板型
光ファイバ加速度センサの構成を示す図であり、図の１
はレーザ光源、２，４は光カプラ、３ａ，３ｂは光ファ
イバ、５は光・電気変換器（図ではＯ／Ｅと書す）、６
は復調器、７は筐体、８は錘、９は振動板、１１，１２
は光ファイバである。
光ファイバ加速度センサの構成を示す図であり、図の１
はレーザ光源、２，４は光カプラ、３ａ，３ｂは光ファ
イバ、５は光・電気変換器（図ではＯ／Ｅと書す）、６
は復調器、７は筐体、８は錘、９は振動板、１１，１２
は光ファイバである。
【０００８】図１の構成と各構成素子間の信号の流れに
ついて説明する。レーザ光源１から出射され、光ファイ
バ１１中を伝搬するレーザ光は、光カプラ２により２つ
に分岐され、光ファイバ３ａと３ｂのそれぞれの一端か
ら入射される。一方の光ファイバ（以下センシング光フ
ァイバという）３ａは、円形振動板９の外側表面に渦巻
状に巻かれて装着（例えば接着）される。この円形振動
板９は、その周縁部が振動の印加される円筒状の筐体７
に上蓋として取り付けられ、またその内側の中心部に錘
８が装着（例えば懸垂）される。
ついて説明する。レーザ光源１から出射され、光ファイ
バ１１中を伝搬するレーザ光は、光カプラ２により２つ
に分岐され、光ファイバ３ａと３ｂのそれぞれの一端か
ら入射される。一方の光ファイバ（以下センシング光フ
ァイバという）３ａは、円形振動板９の外側表面に渦巻
状に巻かれて装着（例えば接着）される。この円形振動
板９は、その周縁部が振動の印加される円筒状の筐体７
に上蓋として取り付けられ、またその内側の中心部に錘
８が装着（例えば懸垂）される。
【０００９】他方の光ファイバ（以下リファレンスファ
イバという）３ｂは、前記円板振動板９の取り付けられ
た円筒状の筐体７の振動の印加により変形のない箇所に
（この例では筐体７の側面に）巻回されて装着される。
センシング光ファイバ３ａとリファレンス光ファイバ３
ｂのそれぞれの他端からの出射光は、光カプラ４で結合
されて干渉光が生成される。即ちここで２光線束干渉計
が構成される。光カプラ４で生成された干渉光は光ファ
イバ１２を介して出力され、光・電気変換器５により電
気信号に変換された後に、復調器６によって復調された
出力信号が得られる。なお、光ファイバ２から光ファイ
バ４までの各素子により、本発明の振動板型光ファイバ
加速度センサ部が構成される。
イバという）３ｂは、前記円板振動板９の取り付けられ
た円筒状の筐体７の振動の印加により変形のない箇所に
（この例では筐体７の側面に）巻回されて装着される。
センシング光ファイバ３ａとリファレンス光ファイバ３
ｂのそれぞれの他端からの出射光は、光カプラ４で結合
されて干渉光が生成される。即ちここで２光線束干渉計
が構成される。光カプラ４で生成された干渉光は光ファ
イバ１２を介して出力され、光・電気変換器５により電
気信号に変換された後に、復調器６によって復調された
出力信号が得られる。なお、光ファイバ２から光ファイ
バ４までの各素子により、本発明の振動板型光ファイバ
加速度センサ部が構成される。
【００１０】次に図１の動作について説明する。図１の
振動板型光ファイバ加速度センサは、筐体７が基礎わ
く、円形振動板９の弾性がバネにそれぞれ対応したサイ
ズモ系を構成している。振動板型光ファイバ加速度セン
サに固有振動数以下の振動が加わると、錘８は筐体７に
対し振動し、それに応じて円形振動板９も屈曲振動す
る。この時、円形振動板９に装着してあるセンシングフ
ァイバ３ａの長さも変化する。一方、筐体７の側面に装
着したリファレンスファイバ３ｂの長さは変化しない。
したがって、振動加速度αにより干渉計の２つの光ファ
イバの間に長さの差が生じ、２つの光ファイバを伝搬し
ているレーザ光の間に位相差φ(t) が生じる。
振動板型光ファイバ加速度センサは、筐体７が基礎わ
く、円形振動板９の弾性がバネにそれぞれ対応したサイ
ズモ系を構成している。振動板型光ファイバ加速度セン
サに固有振動数以下の振動が加わると、錘８は筐体７に
対し振動し、それに応じて円形振動板９も屈曲振動す
る。この時、円形振動板９に装着してあるセンシングフ
ァイバ３ａの長さも変化する。一方、筐体７の側面に装
着したリファレンスファイバ３ｂの長さは変化しない。
したがって、振動加速度αにより干渉計の２つの光ファ
イバの間に長さの差が生じ、２つの光ファイバを伝搬し
ているレーザ光の間に位相差φ(t) が生じる。
【００１１】この位相差φ(t) の値の大小によって、光
カプラ４の出力する干渉光を光・電気変換器５を介して
変換した電気信号も変化するから、この電気信号を復調
器６が復調処理することにより振動加速度αを求めるこ
とができる。なお図１においては、リファレンス光ファ
イバ３ｂを筐体７の側面に設けた場合の例を示したが、
加速度により変形しない構造箇所であれば側面以外でも
よい。
カプラ４の出力する干渉光を光・電気変換器５を介して
変換した電気信号も変化するから、この電気信号を復調
器６が復調処理することにより振動加速度αを求めるこ
とができる。なお図１においては、リファレンス光ファ
イバ３ｂを筐体７の側面に設けた場合の例を示したが、
加速度により変形しない構造箇所であれば側面以外でも
よい。
【００１２】以上のように、実施形態１の振動板型光フ
ァイバ加速度センサは、サイズモ系の錘の振動を光ファ
イバの長さ変化として検出するので、加速度センサ部に
電気回路を用いずに振動加速度を検出できる。また、光
ファイバを信号伝送路としても利用すれば、レーザ光源
１や光・電気変換器５等の電気部品を陸上に設置し、光
カプラ２から光カプラ４までの光ファイバ加速度センサ
部を液体中に設置して運用することも可能になる。従っ
て液体中の加速度測定においても長期的信頼性が得ら
れ、さらに測定結果である干渉光の長距離伝送も可能に
なるというシステム構成上の利点も合せて有する。
ァイバ加速度センサは、サイズモ系の錘の振動を光ファ
イバの長さ変化として検出するので、加速度センサ部に
電気回路を用いずに振動加速度を検出できる。また、光
ファイバを信号伝送路としても利用すれば、レーザ光源
１や光・電気変換器５等の電気部品を陸上に設置し、光
カプラ２から光カプラ４までの光ファイバ加速度センサ
部を液体中に設置して運用することも可能になる。従っ
て液体中の加速度測定においても長期的信頼性が得ら
れ、さらに測定結果である干渉光の長距離伝送も可能に
なるというシステム構成上の利点も合せて有する。
【００１３】実施形態２．図２は本発明の実施形態２に
係る振動板型光ファイバ単軸加速度センサの構成を示す
図であり、同図の１，２，４〜６、１１及び１２は図１
と同一のものである。３ａ，３ｂは光ファイバ、７は筐
体、８は錘、９ａ，９ｂは円形振動板、１０は測定対象
物であ。なお本明細書では、光ファイバ３ａ，３ｂをそ
れぞれ第１の光ファイバ、第２の光ファイバともいう。
また筐体７は測定対象物１０に固定されている。図２の
図１との主な相違点は、上下２枚の円形振動板９ａ，９
ｂを用い、第１，第２の光ファイバ３ａ，３ｂをこの２
枚の円形振動板９ａ，９ｂの同一側（この例では外側）
の片面にそれぞれ装着することである。
係る振動板型光ファイバ単軸加速度センサの構成を示す
図であり、同図の１，２，４〜６、１１及び１２は図１
と同一のものである。３ａ，３ｂは光ファイバ、７は筐
体、８は錘、９ａ，９ｂは円形振動板、１０は測定対象
物であ。なお本明細書では、光ファイバ３ａ，３ｂをそ
れぞれ第１の光ファイバ、第２の光ファイバともいう。
また筐体７は測定対象物１０に固定されている。図２の
図１との主な相違点は、上下２枚の円形振動板９ａ，９
ｂを用い、第１，第２の光ファイバ３ａ，３ｂをこの２
枚の円形振動板９ａ，９ｂの同一側（この例では外側）
の片面にそれぞれ装着することである。
【００１４】図２の構成と各構成素子間の信号の流れに
ついて説明する。レーザ光源１から出射され、光ファイ
バ１１中を伝搬するレーザ光は、光カプラ２により２つ
に分岐され、第１の光ファイバ３ａと第２の光ファイバ
３ｂのそれぞれの一端から入射される。第１の光ファイ
バ３ａは、上部の円形振動板９ａの外側表面に渦巻状に
巻かれて装着され、第２の光ファイバ３ｂは下部の円形
振動板９ｂの外側表面に渦巻状に巻かれて装着される。
この２枚の円形振動板９ａ，９ｂは、その周縁部を用い
て、円筒状の筐体７の上部と下部に筐体７を密閉するよ
うにそれぞれ取り付けられる。また錘８を２枚の振動板
９ａ，９ｂの中間に設けて、この２枚の振動板で支え
る。
ついて説明する。レーザ光源１から出射され、光ファイ
バ１１中を伝搬するレーザ光は、光カプラ２により２つ
に分岐され、第１の光ファイバ３ａと第２の光ファイバ
３ｂのそれぞれの一端から入射される。第１の光ファイ
バ３ａは、上部の円形振動板９ａの外側表面に渦巻状に
巻かれて装着され、第２の光ファイバ３ｂは下部の円形
振動板９ｂの外側表面に渦巻状に巻かれて装着される。
この２枚の円形振動板９ａ，９ｂは、その周縁部を用い
て、円筒状の筐体７の上部と下部に筐体７を密閉するよ
うにそれぞれ取り付けられる。また錘８を２枚の振動板
９ａ，９ｂの中間に設けて、この２枚の振動板で支え
る。
【００１５】第１，第２の光ファイバ３ａ，３ｂのそれ
ぞれの他端からの出射光は、図１の場合と同様に、光カ
プラ４で結合されて干渉光が生成される。光カプラ４で
生成された干渉光は光ファイバ１２を介して出力され、
光・電気変換器５により電気信号に変換された後に、復
調器６によって復調された出力信号が得られる。なお図
２では、２つの光ファイバ３ａ，３ｂが、円形振動板９
ａ，９ｂの共に外側になるように装着された例を示した
が、同一側であれば共に内側になるように装着してもよ
い。
ぞれの他端からの出射光は、図１の場合と同様に、光カ
プラ４で結合されて干渉光が生成される。光カプラ４で
生成された干渉光は光ファイバ１２を介して出力され、
光・電気変換器５により電気信号に変換された後に、復
調器６によって復調された出力信号が得られる。なお図
２では、２つの光ファイバ３ａ，３ｂが、円形振動板９
ａ，９ｂの共に外側になるように装着された例を示した
が、同一側であれば共に内側になるように装着してもよ
い。
【００１６】次に図２の動作について説明する。図２の
振動板型光ファイバ単軸加速度センサは、筐体７が基礎
わく、円形振動板９ａ，９ｂの弾性がバネにそれぞれ対
応したサイズモ系を構成している。いま測定対処物１０
が振動し、この測定対象物１０に固定されている加速度
センサのｚ軸方向（図に示す紙面の上下方向）に固有振
動数以下の振動が加わると、錘８は筐体７に対し振動
し、それに応じて円形振動板９ａ，９ｂも屈曲振動す
る。
振動板型光ファイバ単軸加速度センサは、筐体７が基礎
わく、円形振動板９ａ，９ｂの弾性がバネにそれぞれ対
応したサイズモ系を構成している。いま測定対処物１０
が振動し、この測定対象物１０に固定されている加速度
センサのｚ軸方向（図に示す紙面の上下方向）に固有振
動数以下の振動が加わると、錘８は筐体７に対し振動
し、それに応じて円形振動板９ａ，９ｂも屈曲振動す
る。
【００１７】この時、２枚の円形振動板９ａ，９ｂに装
着してある第１，第２の光ファイバ３ａ，３ｂは互いに
逆方向に伸縮する（Push-Pull 構造。例えば、図２では
第１の光ファイバ３ａが縮み、第２の光ファイバ３ｂが
伸びる）。したがって、ｚ軸方向の振動加速度αにより
干渉計の２つの光ファイバの間に長さの差が生じ、２つ
の光ファイバ中を伝搬しているレーザ光の間に位相差φ
(t) が生じる。この位相差φ(t) の値の大小によって、
光カプラ４の出力する干渉光を光・電気変換器５を介し
て変換した電気信号も変化するから、この電気信号を復
調器６が復調処理することによりｚ軸方向の振動加速度
αを求めることができる。
着してある第１，第２の光ファイバ３ａ，３ｂは互いに
逆方向に伸縮する（Push-Pull 構造。例えば、図２では
第１の光ファイバ３ａが縮み、第２の光ファイバ３ｂが
伸びる）。したがって、ｚ軸方向の振動加速度αにより
干渉計の２つの光ファイバの間に長さの差が生じ、２つ
の光ファイバ中を伝搬しているレーザ光の間に位相差φ
(t) が生じる。この位相差φ(t) の値の大小によって、
光カプラ４の出力する干渉光を光・電気変換器５を介し
て変換した電気信号も変化するから、この電気信号を復
調器６が復調処理することによりｚ軸方向の振動加速度
αを求めることができる。
【００１８】図２の構造においては、錘８を２枚の振動
板９ａ，９ｂで支えるためｘ，ｙ軸方向には錘８は振動
しにくい。たとえ、振動板９ａ，９ｂがｘ，ｙ軸方向に
振動したとしてもこの２枚の振動板の振動分布は同じに
なり、かつ、第１，第２の光ファイバ３ａ，３ｂを筐体
７の外側（または内側）に位置するように装着している
ので、２つの光ファイバ３ａ，３ｂに長さの差は生じな
い。したがって、図２の振動板型光ファイバ加速度セン
サは、ｘ，ｙ軸方向の加速度は検出せずｚ軸方向のみの
加速度を検出する単軸型の加速度センサになる。
板９ａ，９ｂで支えるためｘ，ｙ軸方向には錘８は振動
しにくい。たとえ、振動板９ａ，９ｂがｘ，ｙ軸方向に
振動したとしてもこの２枚の振動板の振動分布は同じに
なり、かつ、第１，第２の光ファイバ３ａ，３ｂを筐体
７の外側（または内側）に位置するように装着している
ので、２つの光ファイバ３ａ，３ｂに長さの差は生じな
い。したがって、図２の振動板型光ファイバ加速度セン
サは、ｘ，ｙ軸方向の加速度は検出せずｚ軸方向のみの
加速度を検出する単軸型の加速度センサになる。
【００１９】図２の実施形態２では、一つの錘８を２本
のバネで支えるので振動板の歪み量は、図１の実施形態
１の場合の半分になるが、干渉計をPush-Pull 構造にす
ることで、感度は実施形態１の場合と同一になる。また
図２の構造においては、錘８を２枚の振動板９ａ，９ｂ
で支えるためｘ，ｙ軸方向の錘８の振動は抑制され、振
動板９ａ，９ｂが壊れにくくなる。したがって、加速度
センサの信頼性を増すことができる。
のバネで支えるので振動板の歪み量は、図１の実施形態
１の場合の半分になるが、干渉計をPush-Pull 構造にす
ることで、感度は実施形態１の場合と同一になる。また
図２の構造においては、錘８を２枚の振動板９ａ，９ｂ
で支えるためｘ，ｙ軸方向の錘８の振動は抑制され、振
動板９ａ，９ｂが壊れにくくなる。したがって、加速度
センサの信頼性を増すことができる。
【００２０】以上のように、実施形態２の振動板型光フ
ァイバ単軸加速度センサは、２枚の振動板を用い、２つ
の光ファイバをそれぞれ対応する２枚の振動板に装着す
ることにより、サイズモ系の錘の振動を互いに逆方向に
伸縮する２つの光ファイバの光路差として検出するの
で、光カプラ２から光カプラ４までの加速度センサ部に
電気回路を用いずに、１軸方向のみの振動加速度を検出
できる。また図２のｘ，ｙ軸方向の振動を抑制できるの
で高信頼性の加速度センサになる。また、光ファイバを
信号伝送路としても利用すれば、レーザ光源１や光・電
気変換器５等の電気部品を陸上部に設置し、光カプラ２
から光カプラ４までの光ファイバ加速度センサ部を液体
中に設置して運用することも可能になる。従って液体中
の加速度測定においても長期的信頼性が得られ、さらに
測定結果である干渉光の長距離伝送も可能になるという
システム構成上の利点も合せて有する。
ァイバ単軸加速度センサは、２枚の振動板を用い、２つ
の光ファイバをそれぞれ対応する２枚の振動板に装着す
ることにより、サイズモ系の錘の振動を互いに逆方向に
伸縮する２つの光ファイバの光路差として検出するの
で、光カプラ２から光カプラ４までの加速度センサ部に
電気回路を用いずに、１軸方向のみの振動加速度を検出
できる。また図２のｘ，ｙ軸方向の振動を抑制できるの
で高信頼性の加速度センサになる。また、光ファイバを
信号伝送路としても利用すれば、レーザ光源１や光・電
気変換器５等の電気部品を陸上部に設置し、光カプラ２
から光カプラ４までの光ファイバ加速度センサ部を液体
中に設置して運用することも可能になる。従って液体中
の加速度測定においても長期的信頼性が得られ、さらに
測定結果である干渉光の長距離伝送も可能になるという
システム構成上の利点も合せて有する。
【００２１】実施形態３．図３は本発明の実施形態３に
係る高感度振動板型光ファイバ加速度センサの構成を示
す図であり、同図の１〜９、１１及び１２は図１と同一
のものである。１０は測定対象物である。図３の図１と
の主な相違点は、２つの光ファイバ３ａ，３ｂを１枚の
振動板９の両面にそれぞれ装着することである。
係る高感度振動板型光ファイバ加速度センサの構成を示
す図であり、同図の１〜９、１１及び１２は図１と同一
のものである。１０は測定対象物である。図３の図１と
の主な相違点は、２つの光ファイバ３ａ，３ｂを１枚の
振動板９の両面にそれぞれ装着することである。
【００２２】即ちレーザ光源１から出射され、光ファイ
バ１１中を伝搬するレーザ光は、光カプラ２により２つ
に分岐され、第１，第２の光ファイバ３ａ，３ｂのそれ
ぞれの一端から入射される。そして第１，第２の光ファ
イバ３ａ，３ｂは、円形振動板９の外側と内側の面にそ
れぞれ渦巻状に巻かれて装着される。この円形振動板９
は、その周縁部を用いて、円筒状の筐体７の上部に筐体
７を密閉するように取り付けられ、またその内側の中心
部に錘８が装着（例えば懸垂）される。第１，第２の光
ファイバ３ａ，３ｂのそれぞれの他端からの出射光は、
光カプラ４で結合されて干渉光が生成される。この干渉
光が光ファイバ１２を介して出力され、光・電気変換器
５で電気信号に変換された後に、復調器６によって復調
された出力信号が得られる信号処理は、図１の場合と同
様である。
バ１１中を伝搬するレーザ光は、光カプラ２により２つ
に分岐され、第１，第２の光ファイバ３ａ，３ｂのそれ
ぞれの一端から入射される。そして第１，第２の光ファ
イバ３ａ，３ｂは、円形振動板９の外側と内側の面にそ
れぞれ渦巻状に巻かれて装着される。この円形振動板９
は、その周縁部を用いて、円筒状の筐体７の上部に筐体
７を密閉するように取り付けられ、またその内側の中心
部に錘８が装着（例えば懸垂）される。第１，第２の光
ファイバ３ａ，３ｂのそれぞれの他端からの出射光は、
光カプラ４で結合されて干渉光が生成される。この干渉
光が光ファイバ１２を介して出力され、光・電気変換器
５で電気信号に変換された後に、復調器６によって復調
された出力信号が得られる信号処理は、図１の場合と同
様である。
【００２３】図３の動作について説明する。図３の高感
度振動板型光ファイバ加速度センサは、筐体７が基礎わ
く、円形振動板９の弾性がバネにそれぞれ対応したサイ
ズモ系を構成している。いま測定対象物１０が振動し、
測定対象物１０に固定されている加速度センサに固有振
動数以下の振動が加わると、この振動加速度αにより、
錘８は筐体７に対し振動しそれに応じて円形振動板９も
屈曲振動する。この時、振動板９の両面に装着した第
１，第２の光ファイバ３ａ，３ｂは互いに逆方向に伸縮
して（Push-Pull 構造）長さの差が変化し、２つの光フ
ァイバ３ａ，３ｂ中を伝搬するレーザ光の間に位相差２
φ(t) （図１の場合の２倍）が生じる。
度振動板型光ファイバ加速度センサは、筐体７が基礎わ
く、円形振動板９の弾性がバネにそれぞれ対応したサイ
ズモ系を構成している。いま測定対象物１０が振動し、
測定対象物１０に固定されている加速度センサに固有振
動数以下の振動が加わると、この振動加速度αにより、
錘８は筐体７に対し振動しそれに応じて円形振動板９も
屈曲振動する。この時、振動板９の両面に装着した第
１，第２の光ファイバ３ａ，３ｂは互いに逆方向に伸縮
して（Push-Pull 構造）長さの差が変化し、２つの光フ
ァイバ３ａ，３ｂ中を伝搬するレーザ光の間に位相差２
φ(t) （図１の場合の２倍）が生じる。
【００２４】この位相差２φ(t) の値により光カプラ４
の出力する干渉光を光・電気変換器５が変換した電気信
号も変化するから、この電気信号を復調処理することに
より振動加速度αを求めることができる。ここで実施形
態３におけるサイズモ系の構造は、図１の実施形態１と
同じであるが、実施形態３では互いに逆方向に伸縮する
２つの光ファイバの光路差を利用しているので、その感
度は実施形態１の２倍となり、高感度の加速度センサを
構成できる。
の出力する干渉光を光・電気変換器５が変換した電気信
号も変化するから、この電気信号を復調処理することに
より振動加速度αを求めることができる。ここで実施形
態３におけるサイズモ系の構造は、図１の実施形態１と
同じであるが、実施形態３では互いに逆方向に伸縮する
２つの光ファイバの光路差を利用しているので、その感
度は実施形態１の２倍となり、高感度の加速度センサを
構成できる。
【００２５】以上のように実施形態３の高感度型光ファ
イバ加速度センサは、２つの光ファイバを１枚の振動板
の両面にそれぞれ設けることにより、サイズモ系の錘の
振動を、互いに逆方向に伸縮する２つの光ファイバの光
路差として検出するので、光カプラ２から光カプラ４ま
での加速度センサ部に電気回路を用いずに、実施形態１
の２倍の感度で振動加速度を検出できる。また、光ファ
イバを信号伝送路としても利用すれば、レーザ光源１や
光・電気変換器５等の電気部品を陸上部に設置し、光カ
プラ２から光カプラ４までの光ファイバ加速度センサ部
を液体中に設置して運用することも可能になる。従って
液体中の加速度測定においても長期的信頼性が得られ、
さらに測定結果である干渉光の長距離伝送も可能にな
る。
イバ加速度センサは、２つの光ファイバを１枚の振動板
の両面にそれぞれ設けることにより、サイズモ系の錘の
振動を、互いに逆方向に伸縮する２つの光ファイバの光
路差として検出するので、光カプラ２から光カプラ４ま
での加速度センサ部に電気回路を用いずに、実施形態１
の２倍の感度で振動加速度を検出できる。また、光ファ
イバを信号伝送路としても利用すれば、レーザ光源１や
光・電気変換器５等の電気部品を陸上部に設置し、光カ
プラ２から光カプラ４までの光ファイバ加速度センサ部
を液体中に設置して運用することも可能になる。従って
液体中の加速度測定においても長期的信頼性が得られ、
さらに測定結果である干渉光の長距離伝送も可能にな
る。
【００２６】実施形態３の構造においては、振動板９の
周囲温度が変化した場合に、振動板９が薄板であるた
め、振動板内の温度分布はほぼ均一になる。一般に光フ
ァイバは環境温度により長さが変化するが、実施形態３
の加速度センサでは、振動板９の両面にそれぞれ光ファ
イバを装着しているので、周囲温度が変化しても、振動
板内の温度分布が均一のため、両面の各光ファイバは同
一方向に同一長さだけ変化する。従って２つの光ファイ
バの光路差は変化せず、環境温度変化の影響を受けにく
い加速度センサになる。
周囲温度が変化した場合に、振動板９が薄板であるた
め、振動板内の温度分布はほぼ均一になる。一般に光フ
ァイバは環境温度により長さが変化するが、実施形態３
の加速度センサでは、振動板９の両面にそれぞれ光ファ
イバを装着しているので、周囲温度が変化しても、振動
板内の温度分布が均一のため、両面の各光ファイバは同
一方向に同一長さだけ変化する。従って２つの光ファイ
バの光路差は変化せず、環境温度変化の影響を受けにく
い加速度センサになる。
【００２７】実施形態４．図４は本発明の実施形態４に
係る高感度振動板型光ファイバ単軸加速度センサの構成
を示す図であり、図の１〜３ａ，３ｂ及び４〜１２は図
２と同一のものである。３ｃは光ファイバ３ａと連結さ
れる光ファイバ、３ｄは光カプラ３ｂと連結される光フ
ァイバであり、光ファイバ３ａと３ｃの連結された第１
の連結光ファイバと、光ファイバ３ｂと３ｄの連結され
た第２の連結光ファイバにより構成された図４における
干渉計の構成図が図５に示される。実施形態４は、実施
形態２（単軸検出用）と実施形態３（高感度用）とを組
み合せた形態である。
係る高感度振動板型光ファイバ単軸加速度センサの構成
を示す図であり、図の１〜３ａ，３ｂ及び４〜１２は図
２と同一のものである。３ｃは光ファイバ３ａと連結さ
れる光ファイバ、３ｄは光カプラ３ｂと連結される光フ
ァイバであり、光ファイバ３ａと３ｃの連結された第１
の連結光ファイバと、光ファイバ３ｂと３ｄの連結され
た第２の連結光ファイバにより構成された図４における
干渉計の構成図が図５に示される。実施形態４は、実施
形態２（単軸検出用）と実施形態３（高感度用）とを組
み合せた形態である。
【００２８】図４の構成と各構成素子間の信号の流れに
ついて説明する。レーザ光源１から出射され、光ファイ
バ１１中を伝搬するレーザ光は、光カプラ２により２つ
に分岐され、光ファイバ３ａと３ｂのそれぞれの一端か
ら入射される。光ファイバ３ａと３ｂは、上部円形振動
板９ａの外側と内側の面にそれぞれ渦巻状に巻かれて装
着される。また光ファイバ３ｃと３ｄは、下部円形振動
板９ｂの内側と外側の面にそれぞれ渦巻状に巻かれて装
着される。そして光ファイバ３ａの他端と光ファイバ３
ｃの一端は連結され第１の連結光ファイバが構成され、
光ファイバ３ｂの他端と光ファイバ３ｄの一端は連結さ
れ第２の連結光ファイバが構成される。
ついて説明する。レーザ光源１から出射され、光ファイ
バ１１中を伝搬するレーザ光は、光カプラ２により２つ
に分岐され、光ファイバ３ａと３ｂのそれぞれの一端か
ら入射される。光ファイバ３ａと３ｂは、上部円形振動
板９ａの外側と内側の面にそれぞれ渦巻状に巻かれて装
着される。また光ファイバ３ｃと３ｄは、下部円形振動
板９ｂの内側と外側の面にそれぞれ渦巻状に巻かれて装
着される。そして光ファイバ３ａの他端と光ファイバ３
ｃの一端は連結され第１の連結光ファイバが構成され、
光ファイバ３ｂの他端と光ファイバ３ｄの一端は連結さ
れ第２の連結光ファイバが構成される。
【００２９】２枚の円形振動板９ａ，９ｂは、その周縁
部を用いて、円筒状の筐体７の上部と下部に筐体７を密
閉するようにそれぞれ取り付けられるる。また錘８を２
枚の振動板９ａ，９ｂの中間に設けて、この２枚の振動
板で支える。第１，第２の連結光ファイバのそれぞれの
出力端（即ち光ファイバ３ｃ，３ｄの非連結端）からの
出射光は、図３の場合と同様に、光カプラ４で結合され
て干渉光が生成される。光カプラ４で生成された干渉光
は光ファイバ１２を介して出力され、光・電気変換器５
により電気信号に変換された後に、復調器６によって復
調された出力信号が得られる。
部を用いて、円筒状の筐体７の上部と下部に筐体７を密
閉するようにそれぞれ取り付けられるる。また錘８を２
枚の振動板９ａ，９ｂの中間に設けて、この２枚の振動
板で支える。第１，第２の連結光ファイバのそれぞれの
出力端（即ち光ファイバ３ｃ，３ｄの非連結端）からの
出射光は、図３の場合と同様に、光カプラ４で結合され
て干渉光が生成される。光カプラ４で生成された干渉光
は光ファイバ１２を介して出力され、光・電気変換器５
により電気信号に変換された後に、復調器６によって復
調された出力信号が得られる。
【００３０】次に図４の動作について説明する。図４の
高感度振動板型光ファイバ単軸加速度センサは、筐体７
が基礎わく、円形振動板９ａ，９ｂの弾性がバネにそれ
ぞれ対応しサイズモ系を構成している。いま測定対象物
１０が振動し、この測定対象物１０に固定されている加
速度センサのｚ軸方向（図に示す紙面の上下方向）に固
有振動数以下の振動が加わると、錘８は筐体７に対し振
動しそれに応じて円形振動板９ａ，９ｂも屈曲振動す
る。この時、２枚の円形振動板９ａ，９ｂに装着してあ
る光ファイバ３ａ，３ｂは互いに逆方向に伸縮し、同様
に光ファイバ３ｃ，３ｄは互いに逆方向に伸縮する（Pu
sh-Pull 構造）。また光ファイバ３ａ，３ｃは同一方向
に伸縮し、光ファイバ３ｂ，３ｄも同一方向に伸縮す
る。
高感度振動板型光ファイバ単軸加速度センサは、筐体７
が基礎わく、円形振動板９ａ，９ｂの弾性がバネにそれ
ぞれ対応しサイズモ系を構成している。いま測定対象物
１０が振動し、この測定対象物１０に固定されている加
速度センサのｚ軸方向（図に示す紙面の上下方向）に固
有振動数以下の振動が加わると、錘８は筐体７に対し振
動しそれに応じて円形振動板９ａ，９ｂも屈曲振動す
る。この時、２枚の円形振動板９ａ，９ｂに装着してあ
る光ファイバ３ａ，３ｂは互いに逆方向に伸縮し、同様
に光ファイバ３ｃ，３ｄは互いに逆方向に伸縮する（Pu
sh-Pull 構造）。また光ファイバ３ａ，３ｃは同一方向
に伸縮し、光ファイバ３ｂ，３ｄも同一方向に伸縮す
る。
【００３１】従ってｚ軸方向の振動加速度αにより、図
５のように構成された第１の連結光ファイバによる光伝
搬路と、第２の連結光ファイバによる光伝搬路との間
に、図２の場合の２倍の光路差が生じ、２つの光伝搬路
を伝搬しているレーザ光の間に位相差２φ(t) （図２の
場合の２倍）が生じる。この位相差２φ(t) の値の大小
によって、光カプラ４の出力する干渉光を光・電気変換
器５を介して変換した電気信号も変化するから、この電
気信号を復調器６が復調処理することによりｚ軸方向の
振動加速度αを求めることができる。
５のように構成された第１の連結光ファイバによる光伝
搬路と、第２の連結光ファイバによる光伝搬路との間
に、図２の場合の２倍の光路差が生じ、２つの光伝搬路
を伝搬しているレーザ光の間に位相差２φ(t) （図２の
場合の２倍）が生じる。この位相差２φ(t) の値の大小
によって、光カプラ４の出力する干渉光を光・電気変換
器５を介して変換した電気信号も変化するから、この電
気信号を復調器６が復調処理することによりｚ軸方向の
振動加速度αを求めることができる。
【００３２】図４の構造においては、錘８を２枚の振動
板９ａ，９ｂで支えるためｘ，ｙ軸方向には錘８は振動
しにくい。たとえ、振動板９ａ，９ｂがｘ，ｙ軸方向に
振動したとしてもこの２枚の振動板の振動分布は同じに
なり、かつ、２つの各光伝搬路の半分の一方は筐体７の
外側、半分の他方は筐体７の内側に位置するようにバラ
ンスをとって装着しているので２つの光伝搬路に光路差
は生じない。したがって、図４の振動板型光ファイバ加
速度センサは、ｘ，ｙ軸方向の加速度は検出せずｚ軸方
向のみの加速度を検出する単軸型の加速度センサにな
る。
板９ａ，９ｂで支えるためｘ，ｙ軸方向には錘８は振動
しにくい。たとえ、振動板９ａ，９ｂがｘ，ｙ軸方向に
振動したとしてもこの２枚の振動板の振動分布は同じに
なり、かつ、２つの各光伝搬路の半分の一方は筐体７の
外側、半分の他方は筐体７の内側に位置するようにバラ
ンスをとって装着しているので２つの光伝搬路に光路差
は生じない。したがって、図４の振動板型光ファイバ加
速度センサは、ｘ，ｙ軸方向の加速度は検出せずｚ軸方
向のみの加速度を検出する単軸型の加速度センサにな
る。
【００３３】図４の実施形態４では、一つの錘８を２本
のバネで支えるので振動板の歪み量は、図３の実施形態
３の場合の半分になるが、図５に示したように、第１の
連結光ファイバによる光伝搬路と第２の連結光ファイバ
による光伝搬路との間の光路差が図３の場合の２倍とな
るので、感度は実施形態３の場合と同一（即ち実施形態
１の場合の２倍）となり、高感度の加速度センサを構成
できる。また図４の構造においては、錘８を２枚の振動
板９ａ，９ｂで支えるためｘ，ｙ軸方向の錘８の振動は
抑制され振動板９ａ，９ｂが壊れにくくなる。したがっ
て、加速度センサの信頼性を増すことができる。
のバネで支えるので振動板の歪み量は、図３の実施形態
３の場合の半分になるが、図５に示したように、第１の
連結光ファイバによる光伝搬路と第２の連結光ファイバ
による光伝搬路との間の光路差が図３の場合の２倍とな
るので、感度は実施形態３の場合と同一（即ち実施形態
１の場合の２倍）となり、高感度の加速度センサを構成
できる。また図４の構造においては、錘８を２枚の振動
板９ａ，９ｂで支えるためｘ，ｙ軸方向の錘８の振動は
抑制され振動板９ａ，９ｂが壊れにくくなる。したがっ
て、加速度センサの信頼性を増すことができる。
【００３４】以上のように実施形態４の高感度振動板型
光ファイバ単軸加速度センサは、２枚の振動板を用い、
この２枚の振動板の両面にそれぞれ装着された４つの光
ファイバのうち伸縮方向が同一となる２つの光ファイバ
を連結し、サイズモ系の錘の振動を、互いに逆方向に伸
縮する２つの連結された光ファイバの光路差として検出
するので、光カプラ２から光カプラ４までの光ファイバ
加速度センサ部に電気回路を用いずに、実施形態３の２
倍の感度で単軸方向の振動加速度を検出できる。また、
光ファイバを信号伝送路としても利用すれば、レーザ光
源１や光・電気変換器５等の電気部品を陸上部に設置
し、光カプラ２から光カプラ４までの光ファイバ加速度
センサ部を液体中に設置して運用することも可能にな
る。従って液体中の加速度測定においても長期的信頼性
が得られ、さらに測定結果である干渉光の長距離伝送も
可能になる。
光ファイバ単軸加速度センサは、２枚の振動板を用い、
この２枚の振動板の両面にそれぞれ装着された４つの光
ファイバのうち伸縮方向が同一となる２つの光ファイバ
を連結し、サイズモ系の錘の振動を、互いに逆方向に伸
縮する２つの連結された光ファイバの光路差として検出
するので、光カプラ２から光カプラ４までの光ファイバ
加速度センサ部に電気回路を用いずに、実施形態３の２
倍の感度で単軸方向の振動加速度を検出できる。また、
光ファイバを信号伝送路としても利用すれば、レーザ光
源１や光・電気変換器５等の電気部品を陸上部に設置
し、光カプラ２から光カプラ４までの光ファイバ加速度
センサ部を液体中に設置して運用することも可能にな
る。従って液体中の加速度測定においても長期的信頼性
が得られ、さらに測定結果である干渉光の長距離伝送も
可能になる。
【００３５】実施形態４の構造においては、振動板９
ａ，９ｂの周囲温度が変化した場合に、振動板９ａ，９
ｂが薄板であるため振動板内の温度分布はほぼ均一にな
る。一般に光ファイバは環境温度により長さが変化する
が、実施形態４の加速度センサでは、振動板９ａ，９ｂ
の両面にそれぞれ光ファイバを装着しているので、周囲
温度が変化しても、振動板内の温度分布が均一のため、
両面の各光ファイバは同一方向に同一長さだけ変化す
る。従ってこれらを連結した第１の連結光ファイバと第
２の連結光ファイバの光路差は変化せず、環境温度変化
の影響を受けにくい加速度センサになる。
ａ，９ｂの周囲温度が変化した場合に、振動板９ａ，９
ｂが薄板であるため振動板内の温度分布はほぼ均一にな
る。一般に光ファイバは環境温度により長さが変化する
が、実施形態４の加速度センサでは、振動板９ａ，９ｂ
の両面にそれぞれ光ファイバを装着しているので、周囲
温度が変化しても、振動板内の温度分布が均一のため、
両面の各光ファイバは同一方向に同一長さだけ変化す
る。従ってこれらを連結した第１の連結光ファイバと第
２の連結光ファイバの光路差は変化せず、環境温度変化
の影響を受けにくい加速度センサになる。
【００３６】なお前記実施形態１〜４においては、２光
線束干渉計としてマッハ・ツェンダ干渉計を用いた場合
についての説明を行った。しかし本発明の振動板型光フ
ァイバ加速度センサはこの方式の干渉計に限定されるも
のではなく、他の方式の干渉計としてもよい。例えば、
マイケルソン干渉計やジャマン干渉計としてもよい。
線束干渉計としてマッハ・ツェンダ干渉計を用いた場合
についての説明を行った。しかし本発明の振動板型光フ
ァイバ加速度センサはこの方式の干渉計に限定されるも
のではなく、他の方式の干渉計としてもよい。例えば、
マイケルソン干渉計やジャマン干渉計としてもよい。
【００３７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、測定用レ
ーザ光を振動板型光ファイバ加速度センサ部に入力し、
該センサ部が印加された振動に基づき出力する干渉光を
光・電気変換した後に復調処理して振動加速度を検出す
る振動板型光ファイバ加速度センサにおいて、前記振動
板型光ファイバ加速度センサ部は、前記入力する測定用
レーザ光を２つに分岐して出力し、該２つの出力光をそ
れぞれ第１の光ファイバ及び第２の光ファイバの一端に
導入する入力側光カプラと、周縁部が振動の印加される
筐体に取り付けられ、その中心部に錘が装着された円形
振動板の片面に渦巻状に光ファイバが装着され、該光フ
ァイバの一端には前記入力側光カプラの出力光が導入さ
れ、その他端からの出力光を出力側光カプラの一方に導
入する第１の光ファイバと、前記円形振動板が取り付け
られた筐体の振動の印加により変形しない箇所に光ファ
イバが巻回され、該光ファイバの一端には前記入力側光
カプラの出力光が導入され、その他端からの出力光を出
力側光カプラの他方に導入する第２の光ファイバと、前
記第１の光ファイバの出力光と第２の光ファイバの出力
光とを結合し、その干渉光を出力する出力側光カプラと
を備えるようにしたので、前記振動板型光ファイバ加速
度センサ部を液体中に設置しても、このセンサ部には電
気信号を使用しないため長期的に信頼性のある測定器を
構成できると共に、測定結果である干渉光の長距離伝送
も可能になるという効果が得られる。
ーザ光を振動板型光ファイバ加速度センサ部に入力し、
該センサ部が印加された振動に基づき出力する干渉光を
光・電気変換した後に復調処理して振動加速度を検出す
る振動板型光ファイバ加速度センサにおいて、前記振動
板型光ファイバ加速度センサ部は、前記入力する測定用
レーザ光を２つに分岐して出力し、該２つの出力光をそ
れぞれ第１の光ファイバ及び第２の光ファイバの一端に
導入する入力側光カプラと、周縁部が振動の印加される
筐体に取り付けられ、その中心部に錘が装着された円形
振動板の片面に渦巻状に光ファイバが装着され、該光フ
ァイバの一端には前記入力側光カプラの出力光が導入さ
れ、その他端からの出力光を出力側光カプラの一方に導
入する第１の光ファイバと、前記円形振動板が取り付け
られた筐体の振動の印加により変形しない箇所に光ファ
イバが巻回され、該光ファイバの一端には前記入力側光
カプラの出力光が導入され、その他端からの出力光を出
力側光カプラの他方に導入する第２の光ファイバと、前
記第１の光ファイバの出力光と第２の光ファイバの出力
光とを結合し、その干渉光を出力する出力側光カプラと
を備えるようにしたので、前記振動板型光ファイバ加速
度センサ部を液体中に設置しても、このセンサ部には電
気信号を使用しないため長期的に信頼性のある測定器を
構成できると共に、測定結果である干渉光の長距離伝送
も可能になるという効果が得られる。
【図１】本発明の実施形態１に係る振動型光ファイバ加
速度センサの構成を示す図である。
速度センサの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る振動型光ファイバ単
軸加速度センサの構成を示す図である。
軸加速度センサの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態３に係る高感度振動型光ファ
イバ加速度センサの構成を示す図である。
イバ加速度センサの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態４に係る高感度振動型光ファ
イバ単軸加速度センサの構成を示す図である。
イバ単軸加速度センサの構成を示す図である。
【図５】図４における２つの連結光ファイバによる干渉
計の構成図である。
計の構成図である。
【図６】従来の一般的な振動加速度センサの構成を示す
模式説明図である。
模式説明図である。
１ レーザ光源 ２，４ 光カプラ ３ａ〜３ｄ 光ファイバ ５ 光・電気変換器 ６ 復調器 ７ 筐体 ８ 錘 ９，９ａ，９ｂ 振動板 １０ 測定対象物 １１，１２ 光ファイバ １３ 基礎わく １４ バネ １５ 錘
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 陵沢 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電 気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−43430（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−117915（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−233924（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−122918（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−29727（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−339193（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01H 9/00 G01P 15/03 G01V 1/16
Claims (4)
- 【請求項１】 測定用レーザ光を振動板型光ファイバ加
速度センサ部に入力し、該センサ部が印加された振動に
基づき出力する干渉光を光・電気変換した後に復調処理
して振動加速度を検出する振動板型光ファイバ加速度セ
ンサにおいて、 前記振動板型光ファイバ加速度センサ部は、 前記入力する測定用レーザ光を２つに分岐して出力し、
該２つの出力光をそれぞれ第１の光ファイバ及び第２の
光ファイバの一端に導入する入力側光カプラと、 周縁部が振動の印加される筐体に取り付けられ、その中
心部に錘が装着された円形振動板の片面に渦巻状に光フ
ァイバが装着され、該光ファイバの一端には前記入力側
光カプラの出力光が導入され、その他端からの出力光を
出力側光カプラの一方に導入する第１の光ファイバと、 前記円形振動板が取り付けられた筐体の振動の印加によ
り変形しない箇所に光ファイバが巻回され、該光ファイ
バの一端には前記入力側光カプラの出力光が導入され、
その他端からの出力光を出力側光カプラの他方に導入す
る第２の光ファイバと、 前記第１の光ファイバの出力光と第２の光ファイバの出
力光とを結合し、その干渉光を出力する出力側光カプラ
とを備えたことを特徴とする振動板型光ファイバ加速度
センサ。 - 【請求項２】 測定用レーザ光を振動板型光ファイバ加
速度センサ部に入力し、該センサ部が印加された振動に
基づき出力する干渉光を光・電気変換した後に復調処理
して振動加速度を検出する振動板型光ファイバ加速度セ
ンサにおいて、 前記振動板型光ファイバ加速度センサ部は、 前記入力する測定用レーザ光を２つに分岐して出力し、
該２つの出力光をそれぞれ第１の光ファイバ及び第２の
光ファイバの一端に導入する入力側光カプラと、 それぞれの周縁部が振動の印加される筐体に取り付けら
れた２枚の円形振動板の中心部間に錘が装着され、前記
２枚のうちの一方の円形振動板の外側又は内側の片面に
渦巻状に光ファイバが装着され、該光ファイバの一端に
は前記入力側光カプラの出力光が導入され、その他端か
らの出力光を出力側光カプラの一方に導入する第１の光
ファイバと、 前記筐体に取り付けられた２枚のうちの他方の円形振動
板の前記第１の光ファイバの装着側と同一側の片面に渦
巻状に光ファイバが装着され、該光ファイバの一端には
前記入力側光カプラの出力光が導入され、その他端から
の出力光を出力側光カプラの他方に導入する第２の光フ
ァイバと、 前記第１の光ファイバの出力光と第２の光ファイバの出
力光とを結合し、その干渉光を出力する出力側光カプラ
とを備え、１軸方向のみの振動加速度を検出することを
特徴とする振動板型光ファイバ加速度センサ。 - 【請求項３】 測定用レーザ光を振動板型光ファイバ加
速度センサ部に入力し、該センサ部が印加された振動に
基づき出力する干渉光を光・電気変換した後に復調処理
して振動加速度を検出する振動板型光ファイバ加速度セ
ンサにおいて、 前記振動板型光ファイバ加速度センサ部は、 前記入力する測定用レーザ光を２つに分岐して出力し、
該２つの出力光をそれぞれ第１の光ファイバ及び第２の
光ファイバの一端に導入する入力側光カプラと、 周縁部が振動の印加される筐体に取り付けられ、その中
心部に錘が装着された円形振動板の外側又は内側の片面
に渦巻状に光ファイバが装着され、該光ファイバの一端
には前記入力側光カプラの出力光が導入され、その他端
からの出力光を出力側光カプラの一方に導入する第１の
光ファイバと、 前記筐体に取り付けられた円形振動板の前記第１の光フ
ァイバの装着側と反対側の片面に渦巻状に光ファイバが
装着され、該光ファイバの一端には前記入力側光カプラ
の出力光が導入され、その他端からの出力光を出力側光
カプラの他方に導入する第２の光ファイバと、 前記第１の光ファイバの出力光と第２の光ファイバの出
力光とを結合し、その干渉光を出力する出力側光カプラ
とを 備え、互いに逆方向に伸縮する前記第１及び第２の光フ
ァイバの光路差に基づく振動加速度を検出することを特
徴とする振動板型光ファイバ加速度センサ。 - 【請求項４】 測定用レーザ光を振動板型光ファイバ加
速度センサ部に入力し、該センサ部が印加された振動に
基づき出力する干渉光を光・電気変換した後に復調処理
して振動加速度を検出する振動板型光ファイバ加速度セ
ンサにおいて、 前記振動板型光ファイバ加速度センサ部は、 前記入力する測定用レーザ光を２つに分岐して出力し、
該２つの出力光をそれぞれ第１の光ファイバ及び第２の
光ファイバの一端に導入する入力側光カプラと、 それぞれの周縁部が振動の印加される筐体に取り付けら
れた２枚の円形振動板の中心部間に錘が装着され、前記
２枚の各円形振動板への装着面が一方は外側、他方は内
側の片面にそれぞれ渦巻状に装着した２つの光ファイバ
を連結し、該連結した光ファイバの一端には前記入力側
光カプラの出力光が導入され、その他端からの出力光を
出力側光カプラの一方に導入する第１の連結光ファイバ
と、 前記筐体に取り付けられた２枚の各円形振動板の前記第
１の連結光ファイバの装着側と反対側の片面にそれぞれ
渦巻状に装着した２つの光ファイバを連結し、該連結し
た光ファイバの一端には前記入力側光カプラの出力光が
導入され、その他端からの出力光を出力側光カプラの他
方に導入する第２の連結光ファイバと、 前記第１の連結光ファイバの出力光と第２の連結光ファ
イバの出力光とを結合し、その干渉光を出力する出力側
光カプラとを備え、互いに逆方向に伸縮する前記第１及
び第２の連結光ファイバの光路差に基づく１軸方向のみ
の振動加速度を検出することを特徴とする振動板型光フ
ァイバ加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25598596A JP3237056B2 (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | 振動板型光ファイバ加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25598596A JP3237056B2 (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | 振動板型光ファイバ加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10104056A JPH10104056A (ja) | 1998-04-24 |
| JP3237056B2 true JP3237056B2 (ja) | 2001-12-10 |
Family
ID=17286314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25598596A Expired - Fee Related JP3237056B2 (ja) | 1996-09-27 | 1996-09-27 | 振動板型光ファイバ加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3237056B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108333387A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-07-27 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种光路敏感型加速度计 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6575033B1 (en) * | 1999-10-01 | 2003-06-10 | Weatherford/Lamb, Inc. | Highly sensitive accelerometer |
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| KR101129261B1 (ko) * | 2010-05-04 | 2012-03-26 | 한국에너지기술연구원 | 직렬 연결을 통한 동시 다점 계측이 가능한 광섬유 브래그 격자 가속도 센서 |
| CN114608432B (zh) * | 2022-05-16 | 2022-08-23 | 深圳市城市交通规划设计研究中心股份有限公司 | 一种桥梁变形监测装置及方法 |
-
1996
- 1996-09-27 JP JP25598596A patent/JP3237056B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108333387A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-07-27 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种光路敏感型加速度计 |
| CN108333387B (zh) * | 2018-01-25 | 2021-04-06 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种光路敏感型加速度计 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10104056A (ja) | 1998-04-24 |
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