JP5948035B2 - 分布型光ファイバ音波検出装置 - Google Patents
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Description
A1=(1,1,1,-1,1,1,-1,1,1,1,1,-1,-1,-1,1,-1)
B1=(1,1,1,-1,1,1,-1,1,-1,-1,-1,1,1,1,-1,1)
と表される場合(図5(A)及び図5(B)参照)、第1の光パルスは、第1位相変調器240aにおいて上記の第1の符号系列A1に基づいて位相変調され、第2の光パルスは、第2位相変調器240bにおいて上記の第2の符号系列B1に基づいて位相変調される。ここで、符号の1,-1は、位相変調の0,πに対応させるものとする。
A1 *=(-1,1,-1,-1,-1,1,1,1,1,-1,1,1,-1,1,1,1)
B1 *=(1,-1,1,1,1,-1,-1,-1,1,-1,1,1,-1,1,1,1)
で表される(図5(C)及び図5(D)参照)。
Ai*Ai+Bi*Bi=2Mδ
Ai*Aj+Bi*Bj=0
がそれぞれ成り立つ。ここで、*は、相関演算を表し、Mは符号列の長さを表す。
12 検出用光ファイバ(光ファイバ)
20、20A、20B 光パルス射出部
22、22A、22B 光源部
24、24A、24B 変調部
240、240A 位相変調部
240B 強度変調部
244、244B コード生成部
30、30A、30B レイリー散乱光受信部
32、32A、32B 位相変化導出部
34 音波検出部
Ai、Bi 符号系列(ペアコード)
D パルス幅
d セルの幅(又は変調速度)
L 検出用光ファイバの長さ寸法(全長)
Pi 光パルス
TD 第1の時間間隔
TD2 サンプリングレート(第2の時間間隔)
Φ レイリー散乱光の位相
ΔΦ レイリー散乱光の位相変化
Claims (8)
- 光ファイバをセンサとして用いる分布型光ファイバ音波検出装置であって、
光パルスを前記光ファイバの一端から当該光ファイバ内に入射させる光パルス射出部と、
前記光パルスの入射によって前記光ファイバ内に生じるレイリー散乱光を受信するレイリー散乱光受信部と、を備え、
前記光パルス射出部は、前記光ファイバの長さ寸法に基づく所定長さを有し、且つ、前記光パルスが所定の幅の複数のセルに分割されるような符号系列を用いて変調された前記光パルスを出力し、
前記レイリー散乱光受信部は、前記光パルス射出部における変調に対応する復調を前記レイリー散乱光に行い、この復調の行われた前記レイリー散乱光からその位相変化を求める位相変化導出部と、前記位相変化導出部により求められた位相変化から前記光ファイバに衝突した音波を求める音波検出部と、を有する分布型光ファイバ音波検出装置において、
前記光パルス射出部は、所定の周波数の光パルスを出力する光源部と、前記光源部から出力される光パルスを前記符号系列によって位相変調する変調部と、を有し、
前記光源部は、第1の光パルスと第2の光パルスとを出力し、
前記変調部は、自己相関関数の和がδ関数となるような第1の符号系列及び第2の符号系列からなる一対の符号系列を用い、前記第1の符号系列によって前記第1の光パルスを位相変調すると共に前記第2の符号系列によって前記第2の光パルスを位相変調する位相変調部と、前記位相変調部においてそれぞれ位相変調された第1の光パルスと第2の光パルスとを一つの光パルスに合成する合成部と、を有し、
前記位相変化導出部は、前記レイリー散乱光を前記第1の光パルスに対応する第1のレイリー散乱光と前記第2の光パルスに対応する第2のレイリー散乱光とに分離する分離部と、この分離部によって分離された第1のレイリー散乱光に対して前記第1の符号系列に対応する復調を行うと共に、前記分離された第2のレイリー散乱光に対して前記第2の符号系列に対応する復調を行う復調部と、これら復調された第1及び第2のレイリー散乱光から前記位相変化を求める導出部と、を有することを特徴とする分布型光ファイバ音波検出装置。 - 前記セルの幅は、前記音波の検出における前記光ファイバの長手方向の分解能に基づいている、請求項1に記載の分布型光ファイバ音波検出装置。
- 前記光源部は、直線偏光の光パルスを出力する光源と、前記光源から出力される光パルスを、直線偏光を維持したままで前記第1の光パルスと前記第2の光パルスとに分光して出力する分光部と、を有し、
前記合成部は、偏光方向が互いに直交した状態で前記第1の光パルスと前記第2の光パルスとを合成する、請求項1に記載の分布型光ファイバ音波検出装置。 - 前記光パルスの位相を測定して当該光パルスにおける前記光源に起因する位相の変化を検出する位相測定部を備え、
前記復調部は、前記位相測定部により検出された位相の変化に基づいてそれぞれ補正された前記第1のレイリー散乱光及び前記第2のレイリー散乱光の復調を行う、請求項3に記載の分布型光ファイバ音波検出装置。 - 前記光源部は、前記第1の光パルスを出力する第1光源と、前記第2の光パルスを出力する第2光源と、を有し、
前記第1の光パルスと前記第2の光パルスとは互いに波長が異なる、請求項1に記載の分布型光ファイバ音波検出装置。 - 前記第1の光パルスの位相を測定して当該第1の光パルスにおける前記第1の光源に起因する位相変化を検出する第1の位相測定部と、前記第2の光パルスを測定して当該第2の光パルスにおける前記第2の光源に起因する位相変化を検出する第2の位相測定部と、を備え、
前記復調部は、前記第1の位相測定部により検出された位相変化に基づいて補正された前記第1のレイリー散乱光と、前記第2の位相測定部により検出された位相変化に基づいて補正された前記第2のレイリー散乱光と、の復調をそれぞれ行う、請求項5に記載の分布型光ファイバ音波検出装置。 - 前記光源部は、前記光ファイバによって検出する音波の周波数に基づく第1の時間間隔で前記光パルスを出力し、
前記変調部は、前記光源部から出力される光パルス毎に異なる符号系列によって位相変調する、請求項1に記載の分布型光ファイバ音波検出装置。 - 前記光パルス射出部は、前記光源部と前記変調部とを有する複数のパルスユニットを備え、
各パルスユニットから出力される前記光パルスは、互いに異なる周波数であり、
これら複数のパルスユニットは、各パルスユニットが前記光パルスを前記第1の時間間隔で出力しつつ、各パルスユニット間の光パルスの出力タイミングが前記第1の時間間隔よりも短い第2の時間間隔だけずれるように順に光パルスを出力する、請求項7に記載の分布型光ファイバ音波検出装置。
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