JP4308247B2 - 光ファイバセンサシステム - Google Patents
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Description
渡邊利成他、「FBGを用いた多地点光マイクロフォンシステムの検討」信学技報、Pn2005-78、OFT2005-65、OPE2005-126、LQE2005-141、P43〜48
次に本発明の実施の形態2について説明する。この実施の形態ではセンサ部のみが前述した実施の形態1と異なっており、その他の構成については同じであるので、センサ部S1について図7に示す。図示のようにコリメートレンズ21の背後にハーフミラー22を設け、反射板23を用いることなく直接振動源51に向けて光を照射するようにしたものである。ここでハーフミラー22と振動源との距離をあらかじめ所定の距離、例えばセンサ部S1ではL1、前述したセンサ部S2ではL2となるように設定しておく。その他のセンサ部についても実施の形態1と同じとする。こうすれば反射板を用いることなく、直接振動源からの反射光によって光を干渉させて、多点の振動源の振動状態を検出し、分析することができる。
次に本発明の実施の形態3について説明する。この実施の形態でもセンサ部のみが前述した実施の形態1と異なっており、その他の構成は同じであるので、センサ部S1について図8に示す。図示のようにハーフミラー22に代えてビームスプリッタ52を光軸に対して45°の角度に配置する。ビームスプリッタ52は信号光の光の一部、例えば1/2を反射し、他の1/2を透過するものである。ビームスプリッタ52で反射された光は図示のようにミラー53に導かれ、そのまま正反射して元のビームスプリッタ52に加わる。従ってこの場合にもハーフミラーと同様に、ビームスプリッタ52で反射された光と反射部23からの反射光とを干渉させることができる。この場合にもビームスプリッタ52の位置から見てミラー53までの距離と反射板23までの距離の差を所定値L1に保っておく必要がある。その他のセンサ部S2,S3・・・についてもこの差をL2,L3・・・としておく。こうすれば実施の形態1と同様に、各センサ部からの反射部の振動状態を分離して検出し、分析することができる。
次に本発明の実施の形態4について説明する。この実施の形態においてもセンサ部のみが前述した実施の形態1と異なっており、その他の構成は同一であるので詳細な説明を省略する。センサ部S1は図9に示すようにビームスプリッタ52とミラー53を用いて参照光を形成すると共に、反射部23を除いて光を振動源51に直接照射して振動源51からの反射光を受光するようにしたものである。この場合にもセンサ部S1ではビームスプリッタの位置から見てミラー53までの距離と振動源51との間隔との差を距離L1とする。その他のセンサ部S2,S3・・・についてもこの差をL2,L3・・・としておく。こうすれば実施の形態1と同様に各センサ部の振動源の振動状態を分離して検出し、分析することができる。
次に本発明の実施の形態5について図10を用いて説明する。この実施の形態では波長可変レーザ11からの光を光ファイバ12を介して光カップラ61に導く。光カップラ61は光ファイバ12,14,31に加えて光ファイバ62を結合させており、波長可変レーザ11の光を分岐すると共に、後述するように反射光と参照光とを干渉させる光干渉部として機能する。光ファイバ14以降の分岐部である光カップラ15,18や光ファイバ16,17,20については実施の形態1と同様である。各センサ部S1〜Snではハーフミラー22,25,28を除き、コリメートレンズ21,24,27からの平行光を直接反射板23,26,29に与えている。各反射板は振動によって夫々微小距離ΔL1,ΔL2,ΔLnだけ光軸方向に振動するものとする。
次に本発明の実施の形態6について図11を用いて説明する。この実施の形態では波長可変レーザ11からの光を光カップラ71に導く。そして光カップラ71は光を分岐する光分岐部であり、第1,第2の分岐光は光ファイバ72,73に与えられる。光ファイバ72にはサーキュレータ74が設けられる。サーキュレータ74は光ファイバ72から入射した光を光ファイバ75に導き、光ファイバ75からサーキュレータ74に入射する光を光ファイバ76に与えるものである。光ファイバ76の他端にはサーキュレータ77が設けられる。サーキュレータ77は光ファイバ76からの入射光を光ファイバ78に導き、光ファイバ78からサーキュレータ77への入射光を光ファイバ79に導くものである。このようにしてサーキュレータを従属接続することによって光を分岐していく。最終段の光ファイバ80にもサーキュレータ81を設ける。サーキュレータ81も同様にして光ファイバ80からの入射光を光ファイバ82に導き、光ファイバ82からサーキュレータ81に入射する光を光ファイバ83に導くものである。ここでサーキュレータ74,77,81とこれらに連結される光ファイバは、光分岐部で分岐された第1の分岐光を分岐して反射光を合成する光サーキュレータ部を構成している。そして光ファイバ75,78及び82の他端には実施の形態5と同様のセンサ部S1,S2,Snが設けられる。
12,14,16,17,19,20,62,72,73,75,76,78,79,80,82,83 光ファイバ
13,15,18,71,89 光カップラ
21,24,27,63,87 コリメートレンズ
22,25,28 ハーフミラー
23,26,29 反射板
S1,S2・・・Sn センサ部
33 フォトダイオード
34 アンプ
35 信号処理部
41 A/D変換部
42 フーリエ変換部
43 周波数分離部
44 フーリエ逆変換部
45 フーリエ変換部
51 振動源
52 ビームスプリッタ
53 ミラー
64 参照ミラー
74,77,81,84 光サーキュレータ
90 バランスドフォトダイオード
Claims (4)
- 一定の波長範囲で周期的に波長が変化するシングルモードの光を発生する波長可変レーザと、
前記波長可変レーザからの光を第1,第2の分岐光に分岐する光分岐部と、
前記光分岐部で分岐された第1の分岐光を光ファイバを介して縦続接続された複数の光サーキュレータによって分岐し、その反射光を合成する光サーキュレータ部と、
前記光分岐部の第2の分岐光に対して更に分岐する光サーキュレータ、及び光サーキュレータから得られる光を反射する参照ミラーを有し、参照光を生成する参照ミラー部と、
前記光サーキュレータ部で分離された分岐光が夫々与えられ、互いに異なる反射基準位置を設定し、外部から加わる振動によって夫々の反射位置が変化する反射光を生成して光サーキュレータ部に戻す複数のセンサ部と、
前記光サーキュレータ部からの重畳された反射光信号と前記参照ミラー部で生成された参照光とを干渉させる光干渉部と、
前記光干渉部から得られる互いに位相の反転した2つの干渉波の差分を光電変換する受光部と、
前記受光部に得られる受光信号をフーリエ変換により周波数領域の信号に変換するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換された信号を周波数領域で分離して前記各センサ部からの信号に相当する前記フーリエ変換信号を抽出する周波数分離部と、
前記周波数分離部で分離された各センサ部からの信号を時間領域の信号に逆変換するフーリエ逆変換部と、を有する光ファイバセンサシステム。 - 前記各センサ部は、測定対象となる振動源に分岐光を照射し、その反射光を受光する請求項1記載の光ファイバセンサシステム。
- 一定の波長範囲で周期的に波長が変化するシングルモードの光を発生する波長可変レーザと、
前記波長可変レーザからの光が与えられる光ファイバ及びその光を分岐及び結合させる光カップラを有し、前記波長可変レーザからのレーザ光を分岐すると共に、反射光を合成する光分岐合成部と、
前記光分岐合成部からの分岐された光が夫々与えられ、互いに異なる反射基準位置を設定すると共に、外部から加わる振動によってその反射位置を変化させた反射光を前記光分岐合成部に導く複数のセンサ部と、
前記光分岐合成部に接続され、前記波長可変レーザからの分岐光を基準の反射位置で変化させて参照光を前記分岐合成部の光ファイバに導く参照反射部と、
前記光分岐合成部より得られる反射光と前記参照反射部より得られる参照光とを干渉させる光干渉部と、
前記光干渉部より得られる干渉光を受光して電気信号に変換する受光部と、
前記受光部に得られる受光信号をフーリエ変換して周波数領域の信号に変換するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換された信号を周波数領域で分離して前記各センサ部からの信号に相当する前記フーリエ変換信号を抽出する周波数分離部と、
前記周波数分離部で分離された各センサ部からの信号を時間領域の信号に逆変換するフーリエ逆変換部と、を有する光ファイバセンサシステム。 - 前記各センサ部は、測定対象となる振動源にその分岐光を照射し、その反射光を受光する請求項3記載の光ファイバセンサシステム。
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