JP4976143B2 - Impact vibration detector - Google Patents
Impact vibration detector Download PDFInfo
- Publication number
- JP4976143B2 JP4976143B2 JP2007006436A JP2007006436A JP4976143B2 JP 4976143 B2 JP4976143 B2 JP 4976143B2 JP 2007006436 A JP2007006436 A JP 2007006436A JP 2007006436 A JP2007006436 A JP 2007006436A JP 4976143 B2 JP4976143 B2 JP 4976143B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- light
- transmission
- impact
- vibration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
この発明は、光ファイバを用いて、物体の衝突などによって生じる衝撃や振動の強度を検知することができる衝撃振動検知装置に関するものである。 The present invention relates to an impact vibration detection apparatus that can detect the intensity of impact or vibration caused by collision of an object using an optical fiber.
従来から、既設のフェンスのワイヤーに光ファイバが取り付けられ、このワイヤーの位置をずらすなどの侵入行為が生じると、ワイヤーに取り付けられた光ファイバに衝撃や振動などの外力が加わり、この外力によって光ファイバ中を伝搬する光に偏波変動が生じ、この偏波変動を検知することによって侵入判断を行って警報を発する侵入検出装置がある(特許文献1参照)。 Conventionally, when an optical fiber is attached to the wire of an existing fence and an intrusion act such as shifting the position of this wire occurs, external force such as shock or vibration is applied to the optical fiber attached to the wire, and this external force causes light to enter. There is an intrusion detection apparatus that generates polarization fluctuations in light propagating in a fiber, and makes an intrusion judgment by detecting the polarization fluctuations to issue an alarm (see Patent Document 1).
しかしながら、従来の光ファイバに生じた偏波変動によって侵入判断を行う衝撃振動検知装置では、衝撃や振動などの外力の大小にかかわらず、一律に大きな偏波変動強度を検出していたため、結果的に、衝撃や振動の発生有無の検出ができるに過ぎなかった。 However, the conventional shock vibration detection device that makes an intrusion determination based on the polarization fluctuation generated in the optical fiber detects a large polarization fluctuation strength uniformly regardless of the magnitude of external force such as shock or vibration. In addition, it was only possible to detect the occurrence of shock and vibration.
すなわち、従来の衝撃振動検知装置では、衝撃や振動などの外力の大小に対応した偏波変動強度を検知することができないため、衝撃や振動などの外力の大きさを検知することができなかった。 That is, the conventional shock vibration detection device cannot detect the magnitude of the polarization fluctuation corresponding to the magnitude of the external force such as shock or vibration, and therefore cannot detect the magnitude of the external force such as shock or vibration. .
このため、たとえば、落石の検知を行う場合に従来の衝撃振動検知装置を用いると、大きな石の落石であっても、小さな石の落石であっても、一律に警報を発してしまい、遠隔で、落石現場にどのような大きさ・重量の落石が発生したかを知ることができないという問題点があった。 For this reason, for example, when detecting a falling rock, if a conventional impact vibration detection device is used, even if it is a large stone falling rock or a small stone falling rock, a warning is issued uniformly, and remotely. There was a problem that it was impossible to know what size and weight of rock fall occurred at the rock fall site.
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、衝撃や振動などの外力の大きさを検知することができる衝撃振動検知装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an impact vibration detection device capable of detecting the magnitude of an external force such as an impact or vibration.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる衝撃振動検知装置は、固有振動をもつ弾性部材の表面に光ファイバが這い回され、かつ該表面に該光ファイバが密着接合された振動センサ部と、前記光ファイバの一端に接続される送信伝送用光ファイバと、前記光ファイバの他端に接続される受信伝送用光ファイバと、前記送信伝送用光ファイバを介して偏光した光を前記光ファイバに出力する光源と、前記受信伝送用光ファイバを介して前記光ファイバを伝達した光を受信する受光器と、前記受光器と前記受信伝送用光ファイバとの間に設けられ伝送する光を偏光する偏光子と、前記受光器によって受光された光の偏波変動強度を検知する検知手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, an impact vibration detection device according to the present invention is such that an optical fiber is wound around the surface of an elastic member having natural vibration, and the optical fiber is tightly bonded to the surface. A vibration sensor unit, a transmission transmission optical fiber connected to one end of the optical fiber, a reception transmission optical fiber connected to the other end of the optical fiber, and polarization via the transmission transmission optical fiber. A light source that outputs the transmitted light to the optical fiber, a light receiver that receives the light transmitted through the optical fiber for reception and transmission, and a light receiver that is provided between the light receiver and the optical fiber for reception transmission. A polarizer for polarizing the transmitted light, and a detecting means for detecting a polarization fluctuation intensity of the light received by the light receiver.
また、この発明にかかる衝撃振動検知装置は、上記の発明において、前記光源は、無偏光状態の光を出力し、前記光源と前記送信伝送用光ファイバとの間に光を偏光する送信側偏光子を設けたことを特徴とする。 Also, in the shock vibration detection device according to the present invention, in the above invention, the light source outputs non-polarized light, and transmits light between the light source and the transmission transmission optical fiber. A child is provided.
また、この発明にかかる衝撃振動検知装置は、上記の発明において、前記送信伝送用光ファイバおよび前記受信伝送用光ファイバに替えて1本の伝送用光ファイバを設けるとともに、前記伝送用光ファイバの両端に光合分波器を設けて接続し、一方の光合分波器に前記センサ部側の光ファイバの各端を接続し、他方の光合分波器に前記光源側および前記受光器側の光ファイバを接続することを特徴とする。 The shock vibration detection device according to the present invention is the above-described invention, wherein a transmission optical fiber is provided in place of the transmission transmission optical fiber and the reception transmission optical fiber. Optical multiplexers / demultiplexers are provided and connected at both ends, one end of the optical fiber on the sensor unit side is connected to one optical multiplexer / demultiplexer, and the light on the light source side and the light receiver side is connected to the other optical multiplexer / demultiplexer. It is characterized by connecting fibers.
また、この発明にかかる衝撃振動検知装置は、上記の発明において、前記弾性部材は、複数であり、前記光ファイバは、各弾性部材に這い回され、かつ各弾性部材の表面に密着接合されることを特徴とする。 In the shock vibration detection device according to the present invention, in the above invention, the elastic member is a plurality, and the optical fiber is wound around each elastic member and closely bonded to the surface of each elastic member. It is characterized by that.
また、この発明にかかる衝撃振動検知装置は、上記の発明において、前記弾性部材は、異なる固有振動をもち、前記検知手段は、衝撃によって発生する光の偏波変動の後に伝達される前記弾性部材の偏波変動の固有振動数をもとに前記衝撃が発生した弾性部材を特定することを特徴とする。 Also, in the impact vibration detection device according to the present invention, in the above invention, the elastic member has different natural vibrations, and the detection means is transmitted after a polarization fluctuation of light generated by the impact. The elastic member in which the impact is generated is specified based on the natural frequency of the polarization fluctuation.
また、この発明にかかる衝撃振動検知装置は、上記の発明において、前記受光器の後段に前記弾性部材の固有振動数を超える周波数を透過させるハイパスフィルタを設けたことを特徴とする。 The shock vibration detection device according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, a high-pass filter that transmits a frequency exceeding the natural frequency of the elastic member is provided downstream of the light receiver.
また、この発明にかかる衝撃振動検知装置は、上記の発明において、4つの第1〜第4の受光器を設けるとともに、各受光器と前記受信伝送用光ファイバとの間に光分波器を設け、前記光分波器と前記第1の受光器とを接続し、前記光分波器と前記第2の受光器との間に0°の偏光を通過させる第2偏光子を接続して0°の偏光成分を出力し、前記光分波器と前記第3の受光器との間に45°の偏光を通過させる第3偏光子を接続して45°の偏光成分を出力し、前記光分波器と前記第3の受光器との間に、前記振動センサ部側から波長板および第4偏光子を順次接続して右回りの偏光成分を出力し、前記第1〜第4の受光器が受光した光をもとに偏波変動を解析する解析手段を設けたことを特徴とする。 The shock vibration detection device according to the present invention includes, in the above invention, four first to fourth light receivers, and an optical demultiplexer between each light receiver and the reception transmission optical fiber. And connecting the optical demultiplexer and the first light receiver, and connecting a second polarizer that transmits polarized light of 0 ° between the optical demultiplexer and the second light receiver. A 0 ° polarization component is output, a third polarizer that passes 45 ° polarization is connected between the optical demultiplexer and the third light receiver, and a 45 ° polarization component is output, A wave plate and a fourth polarizer are sequentially connected from the vibration sensor unit side between the optical demultiplexer and the third light receiver to output a clockwise polarized component, and the first to fourth components are output. Analyzing means for analyzing polarization fluctuations based on the light received by the light receiver is provided.
また、この発明にかかる衝撃振動検知装置は、上記の発明において、前記送信伝送用光ファイバの振動センサ部側に前記送信側偏光子を設け、前記受信伝送用光ファイバの振動センサ部側に前記偏光子を設け、前記光源と前記送信伝送用光ファイバとの間に、入力された光を無偏光状態にして出力するデポラライザを設けたことを特徴とする。 In the above-described invention, the shock vibration detection device according to the present invention includes the transmission-side polarizer provided on the vibration sensor unit side of the transmission transmission optical fiber, and the vibration sensor unit side of the reception transmission optical fiber. A polarizer is provided, and a depolarizer is provided between the light source and the transmission transmission optical fiber to output the input light in a non-polarized state.
また、この発明にかかる衝撃振動検知装置は、上記の発明において、前記弾性部材は、平板、角材、柱材のいずれか、あるいは1以上の組み合わせであることを特徴とする。 In the impact vibration detection device according to the present invention as set forth in the invention described above, the elastic member is any one of a flat plate, a square member, a pillar member, or a combination of one or more.
また、この発明にかかる衝撃振動検知装置は、上記の発明において、前記弾性部材は、鉄材であることを特徴とする。 In the impact vibration detection device according to the present invention as set forth in the invention described above, the elastic member is an iron material.
この発明にかかる衝撃振動検知装置は、固有振動をもつ弾性部材の表面に光ファイバが這い回され、かつ該表面に該光ファイバが密着接合された振動センサ部の該光ファイバ内を伝搬する光の偏波変動強度が、この弾性部材に生じた衝撃・振動の大小に応じて出力するので、弾性部材に加わった衝撃・振動の外力の大きさを検知することができるという効果を奏する。 The shock vibration detection device according to the present invention is a light that propagates through the optical fiber of a vibration sensor unit in which an optical fiber is wound around the surface of an elastic member having natural vibration and the optical fiber is closely bonded to the surface. Is output in accordance with the magnitude of the impact / vibration generated in the elastic member, so that the magnitude of the external force of the impact / vibration applied to the elastic member can be detected.
以下、この発明を実施するための最良の形態である衝撃振動検知装置について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an impact vibration detection apparatus which is the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1である衝撃振動検知装置の構成を示すブロック図である。図1において、この衝撃振動検知装置は、LEDや半導体レーザなどによって実現され、光を発する光源1と、この光源1から発した光を偏光して出力する偏光子3Aと、この偏光子3Aから出力された光を伝送する光ファイバ2Aと、鉄板などの固有振動をもつ弾性部材によって実現され、外部からの衝撃・振動を受容するパネル4Aおよびパネル4Aの表面に這い回され、かつこの表面に密着接合され、パネル4Aに受容された衝撃・振動によって伝送する光に偏波変動を与える光ファイバ4Bとを有したセンサ部4と、この光ファイバ4Bから出力される光を伝送する光ファイバ2Bと、光ファイバ2Bから出力される光を偏光して出力する偏光子3Bと、フォトダイオードなどによって実現され、偏光子3Bから出力された光を受光する受光器5と、受光器5によって受光された光の強度である偏波変動強度の時間変化を出力するオシロスコープ6とを有する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an impact vibration detection apparatus according to
ここで、光源1として半導体レーザを用いる場合、半導体レーザからの出力光は、すでに偏光されているため、偏光子3Aを削除した構成とすることができる。また、受光器5内にはハイパスフィルタ5Aが設けられ、このハイパスフィルタ5Aは、弾性部材4Aの固有振動数を超える周波数を通過させる特性をもつ。さらに、センサ部4におけるパネル4Aと光ファイバ4Bとの密着接合は、樹脂や接着剤を用いて行う。
Here, when a semiconductor laser is used as the
光源1から出力される光は、偏光子3Aによって偏光された光となり、この偏光光は、光ファイバ2Aを伝送してセンサ部4内の光ファイバ4Bを通過するが、この際、パネル4Aに衝撃・振動などの外力が加えられると光ファイバ4Bを伝搬する光が偏波変動し、この偏波変動した光は、光ファイバ2Bを伝送し、偏光子3Bを介して受光器5に入力される。図2は、受光器5によって検出された受信光強度Pの時間変化を示す図であり、図2に示すように、受信光強度Pは、衝撃・振動が加えられた時点からT1間に偏波変動強度ΔPの振幅変動が生じ、その後パネル4Aの固有振動による余振動がT2間発生する。
The light output from the
図3および図4は、ハイパスフィルタ5Aによって固有振動を除去した受信光強度Pの時間変動を示した模式図であり、図3には小さな衝撃・振動を加えた場合を示し、図4は、大きな衝撃・振動を加えた場合を示している。図3および図4から、小さな衝撃・振動をパネル4Aに加えた場合には、小さな偏波変動強度ΔPが発生し、大きな衝撃・振動をパネル4Aに加えた場合には、大きな偏波変動強度ΔPが発生していることがわかる。
3 and 4 are schematic diagrams showing temporal fluctuations of the received light intensity P from which the natural vibration has been removed by the high-
この結果、図5に示すように、衝撃・振動の大きさ、すなわち振動・衝撃強度に応じて偏波変動強度ΔPが変化する領域である強度検知可能範囲Eを得ることができる。この強度検知可能範囲E内では、偏波変動強度ΔPを得ることによって、この偏波変動強度ΔPに一対一に対応する衝撃・振動強度を得ることができる。なお、従来の衝撃振動検知装置では、この強度検知可能範囲Eを得ることはできず、衝撃・振動の有無のみを検知していた。 As a result, as shown in FIG. 5, it is possible to obtain an intensity detectable range E in which the polarization fluctuation intensity ΔP changes in accordance with the magnitude of the impact / vibration, that is, the vibration / impact strength. In the intensity detectable range E, by obtaining the polarization fluctuation intensity ΔP, it is possible to obtain the impact / vibration intensity corresponding to the polarization fluctuation intensity ΔP on a one-to-one basis. In addition, in the conventional impact vibration detection apparatus, this intensity | strength detectable range E cannot be obtained, but only the presence or absence of an impact and a vibration was detected.
図6〜図8は、実際に測定した偏波変動強度の時間変化を示す図である。この測定では、パネル4Aとして、1800mm×900mm×4mmの鉄板を用い、光ファイバ4Bとして、シングルモードファイバを用い、図6では、重り1kgをパネル4Aに衝突させた場合を示し、図7では、重り3kgをパネル4Aに衝突させた場合を示し、図8は、重り5kgをパネル4Aに衝突させた場合を示している。図6〜図8では、重り1kg、3kg、5kgと衝撃・振動強度を増大すると、偏波変動強度ΔPが、0.06、0.12、0.24と、ほぼリニアに増大していることがわかる。すなわち、光ファイバ4Bは、衝撃・振動強度を偏波変動強度に変換していることがわかる。
6-8 is a figure which shows the time change of the polarization fluctuation intensity actually measured. In this measurement, an iron plate of 1800 mm × 900 mm × 4 mm is used as the
なお、強度検知可能範囲Eは、パネル4Aである弾性部材の形状、たとえば厚さや広さを変えることによって変化させることができる。たとえば、重りが「kg」オーダではなく、「t」オーダや「g」オーダで偏波変動強度が変化できるようにして衝撃・振動強度を検知することができる。さらには、パネル4Aである弾性部材の材質を変化させることによっても、強度検知可能範囲Eを変化させることができる。
In addition, the intensity | strength detectable range E can be changed by changing the shape of the elastic member which is the
また、パネル4Aである弾性部材が固有振動をもつことを前提としたのは、この弾性部材であっても剛体に近く、衝撃によっても固有振動を発生させて弾性部材自体の形状をほぼ維持することが衝撃・振動強度に応じた偏波変動強度を発生するものと考えるからである。
Also, the assumption that the elastic member which is the
なお、パネル4Aと光ファイバ4Bとの密着接合は、上述した樹脂や接着剤を用いる以外に、たとえばパネル4Aに突起を持たせ、この突起に光ファイバ4Bを巻き付けるようにしてもよいし、複数の突起間で光ファイバ4Bを巻き付けるようにしてもよい。さらに、金属製の管や繊維強化プラスチックなどの管をパネル4Aに設け、この管に光ファイバ4Bを巻き付けるようにしてもよい。
In addition, in addition to using the above-described resin or adhesive, the
また、パネル4Aは、平板状であったが、これに限らず、固有振動をもつ弾性部材であればよく、角柱であっても、円柱、円筒であってもよい。この場合、角柱や円柱の周囲に光ファイバ4Bが巻き付けられることになる。さらに、パネル4Aなどの表面は、平面である必要はなく、凹凸な曲面であってもよい。
Further, the
この実施の形態1では、固有振動をもつ弾性部材であるパネル4Aに光ファイバを密着接合し、この光ファイバがパネル4Aが受けた衝撃・振動強度を偏波変動強度に光変換出力するようにしているので、パネル4Aに加わった衝撃・振動の外力の大きさを検知することができる。特に、この実施の形態1を落石検知に適用する場合、光ファイバ2A,2Bの距離を長くし、落石現場にセンサ部4を設けることによって、落石した石がどのくらいの大きさの石なのかを遠隔で知ることができる。
In the first embodiment, an optical fiber is tightly bonded to the
(実施の形態2)
つぎに、この発明の実施の形態2について説明する。上述した実施の形態1では、センサ部4までを2本の光ファイバ2A,2Bを用いていたが、この実施の形態2では、センサ部4と、光源1および受光器5との間を1本の光ファイバで接続するようにしている。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, the two
すなわち、図9に示すように、図1に示した光ファイバ2A,2Bを一本の光伝送用の光ファイバ2に替え、この光ファイバ2の両端に、光カプラや光サーキュレータなどによって実現される2つの光合分波器7を設ける。センサ部4側の光合分波器7は、一端を光ファイバ2に接続するとともに、他端をセンサ部4の光ファイバ4Bの両端を接続し、光源1に対応する半導体レーザ11および受光器5に対応するフォトダイオード15側の光合分波器7は、一端を光ファイバ2に接続するとともに、他端を、半導体レーザ11側の偏光子3Aおよびフォトダイオード15側の偏光子3Bに接続する。
That is, as shown in FIG. 9, the
半導体レーザ11から出力された光は、偏光子3Aによって偏光され、この偏光光は、光合分波器7、光ファイバ2、光合分波器7を介してセンサ部4の光ファイバ4Bに入力し、光ファイバ4Bを出力した光は、光合分波器7、光ファイバ2、光合分波器7を介して偏光子3Bに入力し、フォトダイオード15に出力される。
The light output from the
この実施の形態2では、落石検知のように、センサ部4と、半導体レーザ11およびフォトダイオード15との間に配設される伝送用の光ファイバの本数が1本で済むため、簡易な装置を実現することができる。特に、落石検知などのように、配設される伝送用の光ファイバが長距離になる装置では、その効果が大きい。
In the second embodiment, a simple device is required because only one transmission optical fiber is required between the
(実施の形態3)
つぎに、この発明の実施の形態3について説明する。上述した実施の形態1では、センサ部4に設けられるパネル4Aが1つであったが、この実施の形態3では、複数のパネル4Aによって衝撃・振動を受容するようにしている。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, the number of the
すなわち、図10に示すように、センサ部4内に、3つのパネル4Aを設け、各パネル4Aのそれぞれに光ファイバ4Bが這い回され、密着接合されている。その他の構成は実施の形態1と同じである。
That is, as shown in FIG. 10, three
この実施の形態3では、たとえば、1つのパネル4Aに加えられた衝撃・振動が大きく、損傷した場合であっても、この損傷したパネル4Aのみを交換すればよく、メンテナンス性が向上する。
In the third embodiment, for example, even if the impact / vibration applied to one
(実施の形態4)
つぎに、この発明の実施の形態4について説明する。上述した実施の形態3では、3つのパネル4Aが全て同じものであることを前提としていたが、この実施の形態4では、各パネル4A−1〜4A−3の固有振動が異なるものを配置している。
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment described above, it is assumed that the three
すなわち、図11に示すように、各パネル4A−1〜4A−3の固有振動数は、それぞれf1〜f3である。その他の構成は、実施の形態3と同じである。ただし、図1に示したハイパスフィルタ6は設けない。ここで、各パネル4A−1〜4A−3の固有振動数が異なると、図2に示す期間T2で発生する固有振動が異なるため、この固有振動の前に発生した期間T1の偏波変動強度を出力したパネル、すなわち衝撃・振動が加えられたパネルを特定することができ、衝撃・振動の発生位置を特定することができる。
That is, as shown in FIG. 11, the natural frequencies of the
たとえば、図11に示すようにパネル4A−2に衝撃・振動が加えられた場合、図12に示すように、期間T2では、パネル4A−2の固有振動数f2の波形が得られ、これによって、衝撃・振動が発生した位置を特定することができる。もちろん、この場合、期間T1に発生した偏波変動強度によって衝撃・振動強度を知ることができる。
For example, when an impact / vibration is applied to the
この実施の形態4では、各パネル4A−1〜4A−3の固有振動数を異なるようにしているので、衝撃・振動強度を得ることができるとともに、衝撃・振動の発生場所を特定することができる。
In the fourth embodiment, since the natural frequencies of the
(実施の形態5)
つぎに、この発明の実施の形態5について説明する。この実施の形態5では、さらに偏波状態の解析を可能としている。
(Embodiment 5)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the fifth embodiment, the polarization state can be further analyzed.
図13は、この発明の実施の形態5にかかる衝撃振動検知装置の構成を示すブロック図である。図13において、光ファイバ2Bの後段に光分波器9を設け、センサ部4側から入力された光を4分波するようにしている。オシロスコープ6の前段には、4つのフォトダイオード15A〜15Dを設け、光分波器9とフォトダイオード15Aとは直接接続され、光分波器9とフォトダイオード15Bとの間には、0°の偏光状態を出力させる偏光子3Bが設けられ、偏光子3Bから0°の偏光成分を出力し、光分波器9とフォトダイオード15Cとの間には、45°の偏光状態を出力させる偏光子3Cが設けられ、偏光子3Cから45°の偏光成分を出力し、光分波器9とフォトダイオード15Dとの間には、光分波器9側から1/4波長板である波長板8および偏光子3Dが設けられ、偏光子3Dから右回りの偏光成分が出力される。
FIG. 13: is a block diagram which shows the structure of the impact vibration detection
フォトダイオード15Aから出力された光は、上述した実施の形態1〜4と同じように、オシロスコープ6を用いて偏波変動強度を検出することができる。
The light output from the
一方、フォトダイオード15B〜15Dで検出された光出力は、解析装置10に入力され、解析装置10は、3つの各光出力と所定の一般式とを用いて、偏光状態を表すストークスパラメータS1,S2,S3を演算する。さらに、解析装置10は、各ストークスパラメータS1,S2,S3をもとに、光ファイバ4Bを伝搬した光の偏光状態の変化を検出する。たとえば、ストークスパラメータS1,S2,S3の変化量のうち、最大値あるいはその時間積分値や、ストークスパラメータS1,S2,S3から求められた偏波移動角度あるいはその時間積分値をもとに、偏波状態を検出する。ここで、偏波移動角は、ストークスパラメータS1,S2,S3を、ポアンカレ球上の座標3成分を3つの直交する座標系で表した場合の角度である。
On the other hand, the light outputs detected by the
この実施の形態5では、さらに解析装置10が、ストークスパラメータを求め、このストークスパラメータを用いて偏光状態の変化を解析するようにしているので、詳細な偏波変動状態を把握することができる。
In the fifth embodiment, the
(実施の形態6)
つぎに、この発明の実施の形態6について説明する。この実施の形態6では、パネル4Aで発生した衝撃・振動のみを検知できるようにしている。
(Embodiment 6)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the sixth embodiment, only the impact / vibration generated in the
図14は、この発明の実施の形態6にかかる衝撃振動検知装置の構成を示すブロック図である。図14に示すように、光ファイバ2Aの半導体レーザ11側に、半導体レーザ11から出力された光を無偏光状態に変換するデポラライザ20を接続するとともに、光ファイバ2Aのセンサ部4側に接続用の光ファイバ2Cを介して偏光子13Aを接続する。また、光ファイバ2Bのセンサ部4側に接続用の光ファイバ2Dを介して偏光子13Bを接続し、光ファイバ2Bのフォトダイオード15側には偏光子を設けず、そのままフォトダイオード15に接続する。
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of an impact vibration detection device according to
この場合、光ファイバ2Aで伝送する光は無偏光光であるため、光ファイバ2Aで生じる偏波変動の影響を受けず、偏光子13Aで偏光された光がセンサ部4に入力され、センサ部4で偏波変動を受けた光は、直ちに偏光子13Bによって偏光された光に変換され、この偏光光は、フォトダイオード15が偏光方向とは無関係に強度受光するため、光ファイバ2Bで発生した偏波変動の影響を受けずに、フォトダイオード15に入力される。すなわち、光ファイバ2A,2Bで発生する偏波変動の影響を受けず、センサ部4、特に光ファイバ4Bで発生した偏波変動のみをフォトダイオード15に出力することができ、精度の高い、偏波変動強度を測定することができる。
In this case, since the light transmitted through the
この実施の形態6では、測定したい箇所、すなわちセンサ部4のみに生じた偏波変動のみを検知することができ、精度の高い偏波変動強度を得ることができる。
In the sixth embodiment, it is possible to detect only the polarization fluctuation that occurs only in the part to be measured, that is, the
なお、上述した実施の形態1〜6では、オシロスコープ6あるいは解析装置10によって検知あるいは解析するようにしていたが、これらの検知結果あるいは解析結果をもとに、外部に警告などの報知を行う構成としてもよい。
In the first to sixth embodiments described above, detection or analysis is performed by the
さらに、上述した実施の形態1〜6では、センサ部4が一箇所であったが、これに限らず、複数のセンサ部4を設け、各センサ部4間を伝送用の光ファイバで接続するようにしてもよい。このような構成とすることによって、たとえば離散配置される落石箇所に対する落石検知を簡易な構成で実現することができる。
Furthermore, in Embodiment 1-6 mentioned above, although the
1 光源
2,2A,2B,2C,2D,4B 光ファイバ
3A,3B,3C,3D,13A,13B 偏光子
4 センサ部
4A,4A−1〜4A−3 パネル
5 受光器
5A ハイパスフィルタ
6 オシロスコープ
7 光合分波器
8 波長板
9 光分波器
10 解析装置
11 半導体レーザ
15,15A〜15D フォトダイオード
20 デポラライザ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記光ファイバの一端に接続される送信伝送用光ファイバと、
前記光ファイバの他端に接続される受信伝送用光ファイバと、
前記送信伝送用光ファイバを介して偏光した光を前記光ファイバに出力する光源と、
前記受信伝送用光ファイバを介して前記光ファイバを伝達した光を受信する受光器と、
前記受光器と前記受信伝送用光ファイバとの間に設けられ伝送する光を偏光する偏光子と、
前記受光器によって受光された光の偏波変動強度を検知する検知手段と、
を備え、前記検知手段は、衝撃によって発生する光の偏波変動の後に伝達される前記弾性部材の偏波変動の固有振動数をもとに前記衝撃が発生した弾性部材を特定することを特徴とする衝撃振動検知装置。 A vibration sensor portion wound creep optical fiber, and is the optical fiber to the respective surfaces are closely attached to each surface of the plurality of elastic members having different natural frequencies from each other,
An optical fiber for transmission transmission connected to one end of the optical fiber;
An optical fiber for receiving transmission connected to the other end of the optical fiber;
A light source that outputs polarized light to the optical fiber via the transmission transmission optical fiber;
A light receiver that receives the light transmitted through the optical fiber via the optical fiber for receiving transmission;
A polarizer for polarizing light transmitted between the optical receiver and the optical fiber for reception transmission;
Detecting means for detecting the polarization fluctuation intensity of the light received by the light receiver;
And the detecting means identifies the elastic member in which the impact has occurred based on the natural frequency of the polarization variation of the elastic member transmitted after the polarization variation of light generated by the impact. Impact vibration detector.
前記光源と前記送信伝送用光ファイバとの間に光を偏光する送信側偏光子を設けたことを特徴とする請求項1に記載の衝撃振動検知装置。 The light source outputs unpolarized light,
The impact vibration detection apparatus according to claim 1, wherein a transmission-side polarizer that polarizes light is provided between the light source and the transmission transmission optical fiber.
一方の光合分波器に前記センサ部側の光ファイバの各端を接続し、
他方の光合分波器に前記光源側および前記受光器側の光ファイバを接続することを特徴とする請求項1または2に記載の衝撃振動検知装置。 In addition to providing one transmission optical fiber instead of the transmission transmission optical fiber and the reception transmission optical fiber, connecting by providing an optical multiplexer / demultiplexer at both ends of the transmission optical fiber,
Connect each end of the optical fiber on the sensor unit side to one optical multiplexer / demultiplexer,
The impact vibration detection device according to claim 1, wherein the optical fiber on the light source side and the light receiver side is connected to the other optical multiplexer / demultiplexer.
前記光分波器と前記第1の受光器とを接続し、
前記光分波器と前記第2の受光器との間に0°の偏光を通過させる第2偏光子を接続して0°の偏光成分を出力し、
前記光分波器と前記第3の受光器との間に45°の偏光を通過させる第3偏光子を接続して45°の偏光成分を出力し、
前記光分波器と前記第3の受光器との間に、前記振動センサ部側から波長板および第4偏光子を順次接続して右回りの偏光成分を出力し、
前記第1〜第4の受光器が受光した光をもとに偏波変動を解析する解析手段を設けたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の衝撃振動検知装置。 While providing four first to fourth light receivers, an optical demultiplexer is provided between each light receiver and the optical fiber for reception transmission,
Connecting the optical demultiplexer and the first light receiver;
Connecting a second polarizer that transmits 0 ° polarized light between the optical demultiplexer and the second light receiver to output a 0 ° polarized component;
Connecting a third polarizer that passes 45 ° polarized light between the optical demultiplexer and the third light receiver to output a 45 ° polarized component;
Between the optical demultiplexer and the third light receiver, a wavelength plate and a fourth polarizer are sequentially connected from the vibration sensor unit side to output a clockwise polarized component,
7. The shock vibration detection apparatus according to claim 1, further comprising an analyzing unit that analyzes polarization fluctuations based on light received by the first to fourth light receivers. .
前記受信伝送用光ファイバの振動センサ部側に前記偏光子を設け、
前記光源と前記送信伝送用光ファイバとの間に、入力された光を無偏光状態にして出力するデポラライザを設けたことを特徴とする請求項2,4〜7のいずれか一つに記載の衝撃振動検知装置。 The transmission side polarizer is provided on the vibration sensor unit side of the transmission optical fiber,
The polarizer is provided on the vibration sensor unit side of the optical fiber for reception transmission,
8. The depolarizer that outputs the input light in a non-polarized state is provided between the light source and the transmission transmission optical fiber, according to claim 2. Impact vibration detector.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007006436A JP4976143B2 (en) | 2006-09-29 | 2007-01-15 | Impact vibration detector |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006267803 | 2006-09-29 | ||
JP2006267803 | 2006-09-29 | ||
JP2007006436A JP4976143B2 (en) | 2006-09-29 | 2007-01-15 | Impact vibration detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008107309A JP2008107309A (en) | 2008-05-08 |
JP4976143B2 true JP4976143B2 (en) | 2012-07-18 |
Family
ID=39440762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007006436A Active JP4976143B2 (en) | 2006-09-29 | 2007-01-15 | Impact vibration detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4976143B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103777036A (en) * | 2012-10-19 | 2014-05-07 | 现代自动车株式会社 | Sensor unit |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013185922A (en) * | 2012-03-07 | 2013-09-19 | Hitachi Cable Ltd | Optical fiber vibration sensor |
KR101887482B1 (en) | 2016-09-19 | 2018-08-10 | 한국과학기술원 | Impact detection system and impact detection method |
CN110501063B (en) * | 2019-07-27 | 2021-06-04 | 复旦大学 | High-precision measurement method for high-frequency standing wave amplitude distribution |
JP7327522B2 (en) * | 2020-01-22 | 2023-08-16 | 日本電気株式会社 | Utility pole deterioration detection system, utility pole deterioration detection method, and utility pole deterioration detection device |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0771356B2 (en) * | 1987-01-28 | 1995-07-31 | 日本電気株式会社 | Optical fiber hydrophone |
JPH02107927A (en) * | 1988-10-17 | 1990-04-19 | Fujikura Ltd | Optical fiber acoustic sensor |
JPH04190122A (en) * | 1990-11-26 | 1992-07-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Sound-wave detecting method |
JPH06307953A (en) * | 1993-04-27 | 1994-11-04 | Hitachi Ltd | Physical quantity detector |
JPH0791107A (en) * | 1993-09-20 | 1995-04-04 | Ohbayashi Corp | Vibration-damping apparatus |
JPH07198398A (en) * | 1994-01-06 | 1995-08-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Optical fiber gyro, phase modulator and its manufacture |
JP2000040187A (en) * | 1998-07-24 | 2000-02-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Intrusion detector |
JP2000182158A (en) * | 1998-10-09 | 2000-06-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Trespass detection system |
JP4486278B2 (en) * | 2001-07-03 | 2010-06-23 | 坂田電機株式会社 | Vibration / shock detector using optical fiber loop interferometer |
JP4471862B2 (en) * | 2004-04-07 | 2010-06-02 | 秀雄 長 | Elastic wave detector |
JP4265999B2 (en) * | 2004-08-19 | 2009-05-20 | 東光電気株式会社 | Intrusion warning system |
JP2006208080A (en) * | 2005-01-26 | 2006-08-10 | Hitachi Cable Ltd | Optical fiber vibration sensor |
-
2007
- 2007-01-15 JP JP2007006436A patent/JP4976143B2/en active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103777036A (en) * | 2012-10-19 | 2014-05-07 | 现代自动车株式会社 | Sensor unit |
CN103777036B (en) * | 2012-10-19 | 2018-03-23 | 现代自动车株式会社 | Sensor unit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008107309A (en) | 2008-05-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5586011B2 (en) | FBG vibration detection system, apparatus using the system, and vibration detection method | |
JP4976143B2 (en) | Impact vibration detector | |
JP5196483B2 (en) | Vibration or elastic wave detector | |
JP5242098B2 (en) | Optical fiber sensor and variation position detection method | |
US20120224169A1 (en) | Optical fiber vibration sensor | |
JP5799851B2 (en) | Optical fiber vibration sensor | |
WO2010008029A1 (en) | Fiber optic current sensor, current-measuring method and fault section-detection device | |
JP2013185922A (en) | Optical fiber vibration sensor | |
Wild et al. | Optical fibre Bragg gratings for acoustic sensors | |
Fu et al. | Fiber optic acoustic emission sensor and its applications in the structural health monitoring of CFRP materials | |
JP2007240447A (en) | Material soundness evaluation device | |
JP4748520B2 (en) | Vibration position detection device due to polarization fluctuations | |
JP3147616B2 (en) | Distributed waveguide sensor | |
US20190086243A1 (en) | Fiber optic polarization modulated event monitor | |
JP7006773B2 (en) | Fiber optic sensor and analysis method | |
JP2009075000A (en) | Vibration-impact position sensing apparatus using optical fiber | |
Baldwin et al. | Acoustic emission crack detection with FBG | |
KR102602323B1 (en) | System and method for tactile sensing using thin film optical sensing networks | |
JP2010014446A (en) | Optical fiber sensor | |
Linze et al. | Quasi-distributed vibration sensor based on polarization-sensitive measurement | |
JP2007232439A (en) | Optical fiber ring interference type sensor | |
JP5242142B2 (en) | Surface sensor | |
JP2007139740A (en) | Detection device for polarization fluctuation in optical fiber | |
KR100622577B1 (en) | Apparatus for improving detection sensitivity of optical fiber sensor and monitoring system using the same | |
JP2007187613A (en) | Inspecting method and inspecting apparatus of optical fiber sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100108 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111219 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120110 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120312 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120410 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120412 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4976143 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150420 Year of fee payment: 3 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |