JPH1082692A - 物理的なパラメータの変化を測定するための、空間的に重み付けされて延長された光ファイバセンサ - Google Patents

物理的なパラメータの変化を測定するための、空間的に重み付けされて延長された光ファイバセンサ

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JPH1082692A
JPH1082692A JP9153386A JP15338697A JPH1082692A JP H1082692 A JPH1082692 A JP H1082692A JP 9153386 A JP9153386 A JP 9153386A JP 15338697 A JP15338697 A JP 15338697A JP H1082692 A JPH1082692 A JP H1082692A
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optical fiber
sensor
mandrel
fiber
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JP9153386A
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Donald A Frederick
ドナルド・エイ・フレデリック
Robert P Goldman
ロバート・ピー・ゴールドマン
Steven J Maas
スティーブン・ジェイ・マース
John E Mansell
ジョン・イー・マンセル
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い区域にわたる局所ノイズ源の効果の平均
化が可能であり、鋭い湾曲部のまわりにも配備可能な、
光ファイバハイドロホンを提供する。 【解決手段】 光ファイバハイドロホン（３０）は、１
対の光ファイバで形成された複数の干渉計区分を有する
単一の干渉計（６０）として形成される。光ファイバの
対で形成された内側および外側のコイルは、好ましくは
同軸の対として配されて複数のセンサ区分を形成する。
スペーサは、連続するセンサ区分間で外側および内側の
光ファイバを誘導するように形成されて、センサ区分間
の物理的なパラメータの変化がそれら両ファイバによっ
て誘導される光信号間に位相差をもたらさないようにす
る。外側および内側のコイルは好ましくはパラメータに
さらされて、各センサ区分におけるパラメータの変化が
外側のコイル内および対応する内側のコイル内の光信号
間に反対の位相の変化をもたらすようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】この発明は一般に音響センサに関し、特
定的にはハイドロホン音響センサに関する。より特定的
には、この発明は、局所ノイズ源の効果の平均化を可能
にしかつ信号対雑音比を高めるのに十分な距離にわたる
区分けされた干渉計を含む、光ファイバハイドロホンに
関する。
【０００２】先行技術は、引っ張られた光ファイバハイ
ドロホンを配備するという問題を取扱うが、これらは以
前は、かなり鋭い湾曲部上に巻付けられたホース内の、
剛性のシリンダであった。
【０００３】以前は、数インチ以上離れた位置から干渉
音響データを得るには、複数の個別の光ファイバ干渉計
を配備する必要があった。この方法にはいくつかの好ま
しくない特徴がある。それらの干渉計と受信ステーショ
ンとの間でデータを伝送するのに、数多くの遠隔測定用
ラインが必要であり、そのためにセンサのサイズおよび
コストが増す。個々の干渉計からの信号を受信しかつ調
整し、その後の平均化およびノイズ減少のための操作を
行なうために、より多くの信号処理が必要となる。その
ようなセンサを構築するのに必要なハードウェア（すな
わち光ファイバ結合器）の量によって、複雑さが増し、
支出も増える。
【０００４】
【発明の概要】この発明は、空間的に遠くに分離された
干渉計区分を提供することによって、先行技術の光ファ
イバハイドロホンに改良をもたらす。干渉計の各区分
は、１対の光ファイバのうちの各ファイバで形成された
コイルを含む。干渉計区分は、音響信号対雑音比を高め
るために、広い区域にわたる（加速、乱流ノイズ等の）
局所ノイズ源の効果の平均化が可能となるように設計さ
れる。干渉計区分はまた、ハイドロホンを鋭い湾曲部の
まわりに配備することを可能にする。
【０００５】この発明に従ったハイドロホンは、単一の
光ファイバ干渉計を含む。各干渉計区分は、センサの形
状および音響感度を決定する、可撓性機械支持部のまわ
りに巻付けられた、ある長さの光ファイバを含む。ファ
イバは、センサに沿った特定の位置で特定の音響感度を
提供するように、また、センサに沿ったノイズ源への干
渉感度を最小限に抑えるように意図された態様で、機械
支持部に適合される。
【０００６】この発明に従った、音圧等の物理的なパラ
メータの変化を測定するための、空間的に重み付けされ
て延長された光ファイバセンサは、空間的に分離された
複数の外側のコイルへと形成された第１の光ファイバを
含む。第２の光ファイバは、空間的に分離された複数の
内側のコイルへと形成される。外側のコイルおよび内側
のコイルは、好ましくは同軸の対として配されて、複数
のセンサ区分を形成する。複数のスペーサが、連続する
２つのセンサ区分の間に１つのスペーサが存在するよう
に配される。スペーサは、連続するセンサ区分の間で外
側および内側の光ファイバを誘導するよう形成されて、
それにより、センサ区分間の物理的なパラメータの変化
が外側のファイバによって誘導される光信号と内側のフ
ァイバによって誘導される光信号との間に位相差を生み
出すことのないようにする。第１の光結合器は、外側お
よび内側の光ファイバ内に光信号を提供する。外側のコ
イルおよび内側のコイルは好ましくはパラメータにさら
されるように配されて、それにより、各センサ区分にお
けるパラメータの変化が、外側のコイル内の光信号とそ
れに対応する内側のコイル内の光信号との間に、対応す
る位相の変化をもたらすようにする。第２の光結合器
は、センサ区分がパラメータにさらされた後に、外側の
光ファイバ内の信号と内側の光ファイバ内の信号とを合
成する。
【０００７】センサの機械支持部は、所望の支持および
音響感度の空間的配分を提供するよう整形された、（ナ
イロン、ポリカーボネートプラスチック等の）可撓性材
料の連続したロッドであり得る。センサの機械支持部
は、鎖状の構造でもよく、その中で曲げは、剛性の区分
を結合して特定の音響感度を提供する可撓性継手に制限
される。
【０００８】音響感度は、センサ上のある位置でセンサ
に巻付けられた光ファイバの量を制御することによっ
て、および／または音響信号により多くまたはより少な
く応答する機械支持部を形成することによって、センサ
上のその位置へ適合される。
【０００９】この発明の好ましい実施例の以下の説明を
検討し、添付の図面を参照することにより、この発明の
目的が認識され、その構造および動作の方法がより完全
に理解されるであろう。
【００１０】
【好ましい実施例の説明】この発明は、空間的に配分さ
れた干渉計を含む、延長された光ファイバハイドロホン
に向けられる。ここに開示される特定の実施例は、この
発明がいかにして実施され得るかを例示するためのもの
である。この発明の範囲は、ここに記載される特定の構
造および方法によって限定されるものと理解されるべき
ではない。
【００１１】図１に示されるように、この発明に従った
光ファイバハイドロホン３０は、複数の光ファイバハイ
ドロホン区分３２〜３５を含む。光ファイバハイドロホ
ン区分３２〜３５は、好ましくは実質的に同一のもので
ある。したがって、光ファイバハイドロホン区分３２〜
３５のうちのいずれか１つについて記載された構造上の
特徴は、光ファイバハイドロホン区分３２〜３５のすべ
てに含まれるものと理解される。
【００１２】光ファイバハイドロホン区分３２および３
３は、間隔をあけられて、スペーサ４０によって接続さ
れる。光ファイバハイドロホン区分３３と３４との間に
はスペーサ４１が接続され、光ファイバハイドロホン区
分３４と３５との間にはスペーサ４２が接続される。光
ファイバハイドロホン３０は、光ファイバハイドロホン
区分３２〜３５と本質的に同一である付加的な光ファイ
バハイドロホン区分（図示せず）を含み得る。付加的な
ハイドロホン区分も、スペーサ４０〜４２に本質的に同
一であるスペーサ（図示せず）によって直列に接続され
る。ゴムエルボ４３およびクリンピングスリーブ４４が
スペーサ４０〜４２の端部に装着されて光ファイバハイ
ドロホン３０内のたわみ継手を形成し得る。ゴムエルボ
は、先行技術の自由に浮遊するファイバの経路づけとは
異なり、可撓性リンクを通り抜けるファイバに比較的剛
性の経路を提供しながら、区分間が曲がることを可能に
する。
【００１３】図２および図３に示されるように、光ファ
イバハイドロホン区分３２および３３ならびにスペーサ
４０の部分が、光ファイバハイドロホン３０の構造的特
徴を図示するために、拡大尺度で示される。図２から図
６に示されるように、光ファイバハイドロホン区分３２
は、好ましくは概してシリンダとして形成される外側の
マンドレル５０を含む。外側のマンドレル５０は、その
対向する両端部の近くに形成されたフランジ５２および
５４の対と、中央のフランジ５３とを有する。光ファイ
バ５６は、外側のマンドレル５０のまわりに巻付けられ
て、干渉計６０の第１の外側の（または感知）コイル５
８を形成する。
【００１４】図２および図３でさらに示されるように、
内側のマンドレル６２は外側のマンドレル５０の内部に
装着される。内側のマンドレル６２は好ましくは、キャ
ビティ６４を封入する中空のシリンダとして形成され
る。やはり中空のシリンダとして形成されることが好ま
しい結合器ハウジング６６は、キャビティ６４の内部に
装着される。
【００１５】光ファイバ７０は内側のマンドレル６２の
まわりに巻付けられて、干渉計６０の第１の内側のコイ
ル７２を形成する。この発明のいくつかの実施例では、
内側のコイル７２は測定されるパラメータから隔離され
て、基準コイルとして機能し、その中では光信号の移相
は起きない。光ファイバ５６および７０はそれぞれ端部
を有し、それらの端部は結合器ハウジング６６内の、ス
プライス７４および７６へとそれぞれ延びる。光ファイ
バ７８および８０はそれぞれ、スプライス７４および７
６と光結合器８２との間に接続される。光信号は光ファ
イバハイドロホン３０に、光信号源７１から光ファイバ
８５へと入力され、光ファイバ８５は光信号を光結合器
８２に導く。光結合器８２は入力された光信号を２つの
信号に分割し、それらの信号がファイバ５６および７０
に入力される。
【００１６】結合器ハウジング６６は、光ファイバ５
６、７０および８５がキャビティ６４の外側の領域か
ら、それぞれ、スプライス７４および７６ならびに結合
器８２へと通じるように配された開口端部８７を有す
る。結合器ハウジングの他方の端部８８は端部キャップ
８９によって閉じられて、内側のマンドレル６２内の定
位置に保持される。端部キャップ８９は、糸または接着
剤等の好適な手段によって、内側のマンドレル６２の端
部に接続され得る。端部キャップ８９（連結アダプタ）
は、内側のマンドレル６２の内部キャビティ６４に多量
の液体が流入することを可能にするように、または、キ
ャビティ６４の内部の光ファイバの部分が音圧にさらさ
れることのないよう内部キャビティ６４を封止するよう
に、そのいずれかで形成され得る。光ファイバハイドロ
ホン３０の好ましい実施例は、より強い応答が得られる
ように、内側のマンドレル６２の内部に液体が入るよう
にしている。音波が外側のマンドレル５８と内側のマン
ドレル６２との両方に作用する場合、センサはプッシュ
プルモードで動作し、したがって、キャビティ６４が封
止されている場合に得られる応答の２倍の応答が得られ
る。
【００１７】図３に示されるように、ハウジング６６の
開口端部８７は、光ファイバ５６、７０および８５が通
過するように配された開口部９５を含む、端部キャップ
９１によってその位置に保持される。
【００１８】図４は、光ファイバハイドロホン３０内に
含まれ得る光ファイバ干渉計６０の基本構造を簡素化し
て示したものである。図４は、光ファイバ干渉計６０を
形成するのに使用される、マンドレル、光ファイバ、光
結合器、光信号源および信号処理装置のみを示す。光フ
ァイバハイドロホン３０の残りの部分の好ましい構造
は、他の図面に示される。
【００１９】光信号源７１からの光信号はファイバ５６
および７０内に結合され、その後、ファイバ５６および
７０内を、干渉計６０の外側のコイル５８および内側の
コイル７２へと伝搬する。外側のコイル５８は、測定さ
れるべきパラメータ、典型的には音響場にさらされる。
入射音響場は外側のコイル５８と相互に作用して、外側
のコイル５８によって誘導される光信号の位相を変化さ
せる。内側のコイル７２はパラメータから隔離される
か、または、外側のコイル５８の応答とは逆の意味でパ
ラメータに応答するようにされることが可能であり、そ
れにより、外側のコイル５８および内側のコイル７２内
の光信号の位相の差が入射音響場の強さの変化の尺度と
なる。
【００２０】光ファイバ５６および７０は次いで、光信
号を第２のハイドロホン区分３３に誘導する。区分３３
は、外側のマンドレル５０Ａおよび内側のマンドレル６
２Ａを含む。光ファイバ５６および７０は、図３およ
び、図５から図８内に示される態様で、外側のマンドレ
ル５０Ａおよび内側のマンドレル６２Ａのフランジ内の
開口部を通され得る。外側のコイル９０および内側のコ
イル９２は、外側のマンドレル５０Ａおよび内側のマン
ドレル６２Ａ上にそれぞれ形成される。外側のコイル９
０は音響場にさらされ得るが、内側のコイル９２は音響
場から隔離されるかまたは逆に応答するようにされる。
音響場の変化は、外側のコイル９０内の光信号の位相の
差を引き起こす。
【００２１】光ファイバ５６および７０を使用して、光
ファイバハイドロホン３０の各ハイドロホン区分の、外
側のマンドレルおよび内側のマンドレル上に外側のコイ
ルおよび内側のコイルがそれぞれ形成されるが、これ
は、図４に示されかつ上に記載した態様で行なわれる。
光ファイバハイドロホン３０は、コイル５８および７２
と本質的に同一に形成される、多数の外側のコイルおよ
び内側のコイルを含み得る。外側のコイルはすべてが同
じ巻数を有する必要はない。内側のコイルの巻数もまた
変化し得る。巻数を変化させることで、ハイドロホンの
各区分が結果として得られる測定値内で異なる重みを有
することが可能になる。
【００２２】光ファイバハイドロホン３０の最後のハイ
ドロホン区分３５は、第１のハイドロホン区分３２と本
質的に同一に形成され得る。ハイドロホン区分３５は外
側のコイル９４および内側のコイル９６を含む。光ファ
イバ結合器９８は光ファイバ５６および７０によって誘
導される光信号を合成して、光ファイバ１００に光ファ
イバハイドロホン出力を提供する。合成された光信号は
干渉縞パターンを有し、これは、外側の光信号が各コイ
ルを通って伝搬する際の移相を示すものである。その
後、信号処理装置１０２が干渉縞を処理するのに使用さ
れ、それにより、各ハイドロホン区分３２〜３５の位置
にわたる音圧の重み付け平均が判定され得る。光ファイ
バハイドロホン３０内のハイドロホン区分の数は、図面
に示されかつここに記載される数とは異なり得ることを
理解されたい。４つのハイドロホン区分３２〜３５は、
この発明の基本的な特徴を示すためにのみ選択されたも
のである。
【００２３】図２、図３、図５および図６に示されるよ
うに、外側のマンドレル５０の第１の小さい端部１０４
は端部フランジ５２を越えて延びる。外側のマンドレル
５０の第２の小さい端部１０６は、端部フランジ５４を
越えて延びる。端部１０４および１０６は、本質的に同
一である。したがって、端部１０４のみが図６に詳細に
示されて、ここに詳細に記載される。
【００２４】図５に示されるように、フランジ５２〜５
４は、その中にそれぞれ傾斜溝１１０〜１１２を有し得
る。傾斜溝１１０〜１１２は、光ファイバ５６がフラン
ジ５２〜５４をそれぞれ通過するための通路を形成す
る。外側のコイル５８の数巻きが図５に示されるが、こ
れは、傾斜溝１１０〜１１２を通る光ファイバ５６の通
路を図示するためのものである。
【００２５】図３および図５に示されるように、光ファ
イバ５６はフランジ５２内の溝１１０を通って導かれ、
外側のマンドレル５０の左側部１１８のまわりに巻付け
られて、第１の外側のコイル部１２０を形成する。光フ
ァイバ５６はその後、中央のフランジ５３内の溝１１１
を通過して、外側のマンドレル５０の右側部１１９のま
わりに巻付けられて、第２の外側のコイル部１２２を形
成する。その後、光ファイバ５６は端部フランジ５４内
の溝１１２を通過して、スペーサ４０に向かう。
【００２６】図２、図３および図６に示されるように、
外側のマンドレル５０のシリンダの壁の端部１０４に、
通路１１６が形成される。通路１１６は、内側のマンド
レル６２のまわりに巻付けられる光ファイバ７０（図３
に示される）のための、外側のマンドレル５０のシリン
ダの外側の壁を通過する導管としての役割を果たすのに
適切な寸法を有する。
【００２７】図３、図７および図８に示されるように、
内側のマンドレル６２は実質的に同一の端部フランジ１
３０および１３２を有する。端部フランジ１３０は、フ
ランジ部分１３６および１３８を形成するように配され
た、円周の溝１３４をその中に有する。第２の円周の溝
１４０は端部フランジ１３２内に形成されて、フランジ
部分１４２および１４４を形成する。フランジ部分１３
６および１３８の半径は、中空のシリンダである外側の
マンドレル５０の内径と実質的に同じであり、それによ
り、端部フランジ部分１３６および１３８は外側のマン
ドレル５０内にちょうど収まる。端部フランジ１３０の
フランジ部分１３８に、傾斜溝１４６が形成され、同様
の傾斜溝１４８が端部フランジ１３２のフランジ部分１
４２に形成される。端部フランジ１３０および１３２の
間で、内側のマンドレル６２の外側のまわりに光ファイ
バ７０が巻付けられる。光ファイバ７０は傾斜溝１４８
を通過して円周の溝１４０に至る。円周の溝１３４は外
側のマンドレル５０の通路１１６と位置合わせされる。
光ファイバ７０は通路１１６から円周の溝１３４内に通
されて、それにより光ファイバ７０は内側のマンドレル
６２に導かれる。通路１１６Ａが内側のマンドレル６２
の他方の端部に形成されて、それにより、光ファイバ７
０が通路１１６Ａを通過してスペーサ４０に向かうこと
が可能になる。
【００２８】図９は、スペーサ４０をより詳細に示す。
スペーサ４０の両端部は、スペーサ４０をハイドロホン
区分３２および３３の端部キャップ８９および１５５に
取付けるためのスプライス１５０および１５２を含む。
スペーサ４０は、非感知の「重み付けゼロの」ハイドロ
ホン区分を構築するのに使用される。スペーサ４０は、
ロッド１５７の長さに沿って光ファイバ５６および７０
を経路づけするらせん溝１５６を含む。ロッド１５７は
剛性であり、音響場の光ファイバ５６および７０への影
響を最小限に抑える。光ファイバ５６および７０の両方
は、スペーサ４０の長さに沿って音響場にさらされて、
それらのファイバがスペーサのロッドのまわりに巻付け
られている領域において、ファイバ５６によって誘導さ
れる信号とファイバ７０によって誘導される信号との間
の移相をさらに最小限に抑える。らせん溝１５６は、こ
の領域における音響応答を最小限にする態様で、ファイ
バ５６および７０の対を経路づけする。
【００２９】アルミニウムのロッドであり得るスペーサ
４０の上にファイバ５６とファイバ７０とを並べて経路
づけすることによって、音響的に感知しない区域が形成
される。ファイバ５６および７０は適切な接着剤でスペ
ーサ４０に接着される。可撓性のゴム継手４３をわたる
ファイバ５６および７０が動くために、加速感度がやは
り生じ得る。加速感度は、２つのファイバを互いに接着
して、スペーサ４０にわたって１または２のループスパ
イラルで経路づけすることによって、最小限に抑えられ
る。ファイバは、ゴム継手上に配置されてその継手が曲
がる際のファイバの歪みを最小限に抑えることが可能
な、フォームまたは何らかの容易に圧縮可能な支持部に
接着され得る。
【００３０】図１０〜図１３は、光ファイバハイドロホ
ン３０の連続した区分間で内側のファイバを経路づけす
るための別の技術を有する、この発明の第２の実施例を
示す。図１０および図１１に示されるように、光ファイ
バハイドロホン３０は内側のマンドレル１７０上に第１
の内側のコイル１６８を巻くことによって組立てられ
る。内側のマンドレル１７０は、半径方向のスロット１
７６および１７８をそれぞれ有する、端部フランジ１７
２および１７４を有する。光ファイバ１８０はスロット
１７６を通って、その後、内側のマンドレル１７０のま
わりに巻付けられる。第１の内側のコイルが形成された
後、光ファイバ１８０は次いでスロット１７８を通って
経路づけされ、端部キャップ１８２に渡される。光ファ
イバ１８０の数巻きがスペーサ１８４上に配置される。
第２の内側のマンドレル１９０はスペーサ１８４に接続
される。マンドレル１９０はスロット１９４を含むフラ
ンジ１９２を有する。光ファイバ１８０はスロット１９
４を通って経路づけされ、その後、第２の内側のマンド
レル１９０のまわりに巻付けられて、第２の内側のコイ
ル１９６が形成される。
【００３１】図１２および図１３に示されるように、外
側のマンドレル２００は内側のマンドレル１７０の上に
通される。外側のマンドレル２００は端部フランジ２０
２および２０４を有し、端部フランジ２０２および２０
４はそれらの縁部から半径方向に内側に延びる、スロッ
ト２０６および２０８をそれぞれ有する。光ファイバ２
１０はスロット２０６を通って経路づけされ、その後外
側のマンドレル２００のまわりに巻付けられて、第１の
外側のコイル２１２を形成する。光ファイバ２１０はそ
の後スロット２０８を通って経路づけされて、端部キャ
ップ１８２に渡される。光ファイバ２１０はスペーサ１
８４のまわりに巻付けられた後に、光ファイバハイドロ
ホン３０内の次の外側のマンドレル（図示せず）に向か
う。図１３に示されるように、外側のマンドレル２００
が内側のマンドレルに装着された後に、ファイバ１８０
は小さい開口部２１４を通過する。好ましくは適切な充
填材料が開口部２１４を封止するプラグ２１６を形成す
るのに使用されて、内側のマンドレル１７０と外側のマ
ンドレル２００との間に仕切られた空間を封止する。光
ファイバ２１０はその後次の外側のマンドレル２１８に
向けられるが、このマンドレルは内側のマンドレル１９
０の上に装着される。
【００３２】
【本発明の利点】ここに述べられた光ファイバハイドロ
ホンの構築の方法は、単一の干渉計が何メートルにも及
び、しかも可撓性ホース内に配備されることを可能にす
る。したがって、（引っ張られたアレイのまわりの乱流
によるノイズ等の）低い空間のコヒーレンスを有する広
帯域の音響ノイズをセンサ信号から平均化することが可
能となる。延長されたセンサの音響感度は、空間的に重
み付けされて、ハードウェア内の機械波等の、よりコヒ
ーレントなノイズ源を相殺することが可能となる。
【００３３】空間の重み付けプロファイルおよび音響感
度は、コイル内のファイバの巻きの配分を制御すること
によって広い範囲にわたり連続して変化され得るが、こ
れにより、これらのノイズ排除技術の実現に多くの選択
が可能となる。音響場の部分の負の重み付けを達成する
ために、外側のファイバと内側のファイバの経路づけが
センサ内の特定の点で相互交換されることも可能である
ことを理解されたい。これらのセンサは、約４０ｄＢの
範囲をカバーする音響感度を有する。
【００３４】ここに記載された光ファイバハイドロホン
構造は、先行技術に比較して改良された音響感度を提供
する。この発明は、簡単であることおよび低コストであ
ることを特徴とし、このため、区分けされたハイドロホ
ンを以前よりもより経済的に構築することが可能とな
る。
【００３５】ここに記載された構造および方法は、この
発明の原理を示す。この発明は、その精神または本質的
な特徴から離れることなく、他の特定の形状で実現する
ことも可能である。記載された実施例はすべての点で例
示のためのものであり限定するものではないと考えられ
たい。したがって、以上の記載ではなく前掲の請求項が
この発明の範囲を規定するものである。ここに記載され
た実施例の、請求項の均等物の範囲および意義からもた
らされるすべての変形は、この発明の範囲内に包含され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従った光ファイバハイドロホンを示
した図である。
【図２】図１の光ファイバハイドロホン内に含まれ得
る、スペーサで接続されたハイドロホン区分の対を示し
た図である。
【図３】図１のハイドロホン区分内に含まれ得る内側の
マンドレルおよび外側のマンドレルのまわりに巻付けら
れた光ファイバを示し、かつ、光ファイバを使用した干
渉計の形成を示した、断面図である。
【図４】この発明に従った光ファイバハイドロホン内に
含まれ得る、光ファイバ干渉計の基本構造を示す概略図
である。
【図５】図１から図３のハイドロホン区分内に含まれ得
る、外側のマンドレルの立面図である。
【図６】図５の外側のマンドレルの端部の一部分を拡大
して示した、断面図である。
【図７】図３の内側のマンドレルの断面図である。
【図８】図７の内側のマンドレルの立面図である。
【図９】図１および図２の装置内に含まれ得る、スペー
サの側部立面図である。
【図１０】連続する区分の間で、スペーサに沿って経路
づけされた、光ファイバを示した斜視図である。
【図１１】マンドレル上のフランジ内に形成されたスロ
ットを通過する光ファイバを示す、図１０の装置の拡大
図である。
【図１２】連続した区分間で光ファイバを経路づけする
ための、別の構成を示す斜視図である。
【図１３】同軸のマンドレルの対上に形成された端部フ
ランジ内に形成されたスロットを通過する外側の光ファ
イバおよび内側の光ファイバを示す、図１２の装置の一
部分の拡大図である。
【符号の説明】
３０ 光ファイバハイドロホン ３２ ハイドロホン区分 ５６ 光ファイバ ６０ 干渉計 ７０ 光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ピー・ゴールドマン アメリカ合衆国、91364 カリフォルニア 州、ウッドランド・ヒルズ、マンソン・ア ベニュ、4346 (72)発明者 スティーブン・ジェイ・マース アメリカ合衆国、93063 カリフォルニア 州、シミ・バレー、ベルマー・コート、 2055 (72)発明者 ジョン・イー・マンセル アメリカ合衆国、91364 カリフォルニア 州、サウザンド・オークス、テューダー・ サークル、706

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物理的なパラメータにおける変化を測定
    するための、空間的に重み付けされて延長された光ファ
    イバセンサであって、前記光ファイバセンサは、複数の
    空間的に分離された外側のコイルをその中に形成する第
    １の光ファイバと複数の空間的に分離された内側のコイ
    ルをその中に形成する第２の光ファイバとを含み、前記
    内側のコイルおよび外側のコイルは同軸の対として配さ
    れて、第１のセンサ区分および最後のセンサ区分が存在
    するように配された複数の直列に接続されたセンサ区分
    を形成し、前記光ファイバセンサは、 連続するセンサ区分の間に１つのスペーサが存在するよ
    うに配された複数のスペーサを含み、前記スペーサは、
    連続するセンサ区分間で第１および第２の光ファイバを
    誘導するよう形成されて、センサ区分間の物理的なパラ
    メータの変化が第１のファイバによって誘導される光信
    号と第２のファイバによって誘導される光信号との間に
    位相差をもたらすことのないようにされ、さらに、 光信号を第１および第２の光ファイバに結合するために
    配された第１の光結合装置を含み、前記内側および外側
    のコイルはパラメータにさらされるように配されて、各
    センサ区分におけるパラメータの変化が外側のコイル内
    の光信号とそれに対応する内側のコイル内の光信号との
    間に対応する位相の変化をもたらすようにされ、さら
    に、 センサ区分がパラメータにさらされた後に前記第１の光
    ファイバ内の信号と前記第２の光ファイバ内の信号とを
    合成するよう配された、第２の光結合装置を含むことを
    特徴とする、光ファイバセンサ。
  2. 【請求項２】 前記各内側のコイルはそれに対応する外
    側のコイルの内部にあって、両者の間に封止された空隙
    が存在する、請求項１に記載の光ファイバセンサ。
  3. 【請求項３】 前記各スペーサはその長さに沿ってらせ
    ん溝を有するロッドを含み、前記第１および第２の光フ
    ァイバはそのらせん溝内に装着される、請求項１に記載
    の光ファイバセンサ。
  4. 【請求項４】 前記各スペーサとそれに隣接する前記セ
    ンサ区分との間に装着された可撓性継手をさらに含む、
    請求項３に記載の光ファイバセンサ。
  5. 【請求項５】 前記各センサ区分は、 薄壁の中空シリンダとして形成された内側のマンドレル
    と、 前記内側のマンドレル上に形成された第１の対の端部フ
    ランジとをさらに含み、各端部フランジはその中にスロ
    ットを有し、内側のファイバはそのスロットを通過して
    内側のマンドレルのまわりに巻付けられて、第１の対の
    端部フランジの間に外側のコイルを形成するよう配さ
    れ、 中空のシリンダとして形成されかつ前記内側のマンドレ
    ルと同軸になるように配された外側のマンドレルをさら
    に含み、前記外側のコイルは外側のマンドレル上に形成
    され、内側のマンドレルおよび外側のマンドレルは外側
    のコイルが形成される空隙を封入するように形成され
    る、請求項１に記載の光ファイバセンサ。
  6. 【請求項６】 前記外側のマンドレル上に形成された第
    ２の対の端部フランジをさらに含み、前記外側のコイル
    はその第２の対の端部フランジの間に形成される、請求
    項５に記載の光ファイバセンサ。
  7. 【請求項７】 前記第２のファイバが前記外側のマンド
    レルの壁を通過することを可能にするように前記外側の
    マンドレルに形成された半径方向の通路をさらに含む、
    請求項６に記載の光ファイバセンサ。
  8. 【請求項８】 前記第１の光結合装置は第１のセンサ区
    分の内側のマンドレルの内部に位置づけられ、かつ、前
    記第２の光結合装置は最後のセンサ区分の内側のマンド
    レルの内部に位置づけられる、請求項６に記載の光ファ
    イバセンサ。
JP9153386A 1996-06-17 1997-06-11 物理的なパラメータの変化を測定するための、空間的に重み付けされて延長された光ファイバセンサ Pending JPH1082692A (ja)

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Effective date: 19990810