JPH11248581A - Water pressure sensor using optical fiber - Google Patents

Water pressure sensor using optical fiber

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JPH11248581A
JPH11248581A JP6039798A JP6039798A JPH11248581A JP H11248581 A JPH11248581 A JP H11248581A JP 6039798 A JP6039798 A JP 6039798A JP 6039798 A JP6039798 A JP 6039798A JP H11248581 A JPH11248581 A JP H11248581A
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optical fiber
water pressure
water
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laser light
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Takao Eguchi
孝雄 江口
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NATL RES INST FOR EARTH SCIENC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water pressure sensor which is provided with an optical fiber grating and measures and monitors the surface level of water by converting the fluctuation of the surface level into the fluctuation of the oscillation wavelength of laser exciting light. SOLUTION: An optical fiber grating 8 is incorporated in a container 7 composed of a soft thin film bag-like body, etc., and, at the same time, the container 7 is filled up with a sufficient amount of viscous liquid 9 so that a water pressure may be applied perpendicularly to the outer peripheral surface of the grating 8. The surface level of water is detected by measuring the oscillation wavelength of laser exiting light by increasing the pitch of the diffraction grating of the grating 8 in such a way that the grating 8 is elongated in the length direction by contracting the diameter of the grating 8 by impressing hydrostatic pressure upon the outer peripheral surface of the grating 8 by applying a water pressure to the container 7.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバー・グ
レーティングに印加した水圧に対応して変換されたレー
ザ光の発振周波数の波長を計測し、水面レベルや水位等
を検知する光ファイバーを用いた水圧センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a water pressure sensor using an optical fiber for measuring a wavelength of an oscillation frequency of a laser beam converted according to a water pressure applied to an optical fiber grating, and detecting a water level or a water level. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】海溝域等に敷設されて津波や、海面上昇
等による水面レベルの変化を水底圧力の変化として観測
するための「ケーブル式計測装置」には、海水圧力に感
応する感圧水晶振動子45と、この振動子45の温度補
償用水晶振動子46とを1組とするセンサが設けられて
いる。かかる装置を、概略的に示す図10に基づいて説
明する。海底50に設置されたケーブル式計測装置40
は、海水49が自由に流出入する複数の開口部43・・
・を穿設したケーシング41を備え、その内部には、耐
圧容器本体42が設置されている。
2. Description of the Related Art A cable-type measuring device laid in a trench or the like for observing a change in water level due to a tsunami or sea level rise as a change in bottom pressure includes a pressure-sensitive quartz that is sensitive to seawater pressure. A sensor is provided in which the vibrator 45 and the temperature-compensating crystal vibrator 46 of the vibrator 45 constitute one set. Such an apparatus will be described with reference to FIG. Cable type measuring device 40 installed on the seabed 50
Is a plurality of openings 43 through which seawater 49 flows freely.
A casing 41 having a hole is provided, inside which a pressure-resistant container main body 42 is installed.

【0003】海水49が自由に流出入するケーシング4
1内には、海水49の圧力を、例えば、ベローズ44を
介して印加する感圧水晶振動子45が設けられ、また、
振動子45と同様な温度雰囲気下に存在させる目的で、
耐圧容器本体42から、振動子45の近傍に突出する形
状の温度補償センサ収納用耐圧容器42A内に配設した
ケース47には、温度補償用の水晶振動子46が収納さ
れている。なお、図中符号53は、耐圧容器42Aを耐
圧容器本体42から隔絶する仕切り壁を示し、57は計
測信号伝送用の光ファイバー56、及び制御信号伝送用
の光ファイバー58を有する光ファイバー・ケーブル
と、電力線ケーブル59とよりなる給電・光信号伝送ケ
ーブルを示し、60は耐圧性能を有する水密性パッキン
グを、そして、60Aは耐圧性能を有していない水密性
パッキングを示し、65は円筒体の外周面の一部に図示
しない感圧用膜体を設けた受圧体を示す。
[0003] The casing 4 into which seawater 49 flows freely.
1, a pressure-sensitive quartz oscillator 45 for applying the pressure of seawater 49 via, for example, a bellows 44 is provided.
In order to exist in the same temperature atmosphere as the vibrator 45,
A temperature-compensating crystal oscillator 46 is housed in a case 47 provided in a temperature-compensating sensor housing pressure-resistant container 42A having a shape protruding from the pressure-resistant container main body 42 near the oscillator 45. Reference numeral 53 in the figure denotes a partition wall for separating the pressure-resistant container 42A from the pressure-resistant container main body 42, and 57 denotes an optical fiber cable having an optical fiber 56 for transmitting a measurement signal and an optical fiber 58 for transmitting a control signal, and a power line. A power supply / optical signal transmission cable comprising a cable 59 is shown, 60 is a watertight packing having a pressure resistance, 60A is a watertight packing having no pressure resistance, and 65 is an outer peripheral surface of a cylindrical body. A pressure receiving body partially provided with a pressure-sensitive membrane (not shown) is shown.

【0004】海水49の圧力が受圧体65を介して印加
される感圧水晶振動子45と発振器51とにより形成さ
れる感圧発振回路は、印加水圧に対応した発振周波数f
1を出力する。また、ケース47内にて一定圧力が印加
されている温度補償用の水晶振動子46と発振器52と
により形成される温度補償用の発振回路は、ほぼ同じ温
度下で、かつ一定圧力に対応する発振周波数f2を出力
し、これら発振周波数f1、f2を次段の符号化器54
により各々独立して符号化し、これを、例えば、発光ダ
イオード等の電気・光信号変換器55に入力して光計測
信号に変換し、計測信号伝送用の光ファイバー56を介
して図示しない陸上局に送信する。他方、制御信号伝送
用の光ファイバー58を介して入力された光制御信号を
光カプラー62を介し、例えば、ホト・トランジスタ等
の光・電気変換器63に送光し、電気信号に変換されて
水圧計測系の回路装置に制御信号を供給する。また、電
力線ケーブル59を介して入力された直流電力を給電部
61に入力し、電力を上記水圧計測系の回路装置に付勢
電力として供給する。
A pressure-sensitive oscillation circuit formed by a pressure-sensitive quartz oscillator 45 to which the pressure of seawater 49 is applied via a pressure receiving body 65 and an oscillator 51 has an oscillation frequency f corresponding to the applied water pressure.
Outputs 1. An oscillation circuit for temperature compensation formed by the crystal oscillator 46 for temperature compensation to which a constant pressure is applied in the case 47 and the oscillator 52 corresponds to a constant pressure at substantially the same temperature. An oscillating frequency f2 is output, and these oscillating frequencies f1 and f2 are output to the encoder 54 in the next stage.
, Respectively, and this is input to an electric / optical signal converter 55 such as a light emitting diode, for example, and converted into an optical measurement signal, and transmitted to a land station (not shown) via an optical fiber 56 for transmitting the measurement signal. Send. On the other hand, an optical control signal input through an optical fiber 58 for transmitting a control signal is transmitted to an optical-electrical converter 63 such as a photo-transistor via an optical coupler 62, and is converted into an electric signal and the hydraulic pressure is converted. A control signal is supplied to a circuit device of the measurement system. In addition, the DC power input via the power line cable 59 is input to the power supply unit 61, and the power is supplied to the circuit device of the water pressure measurement system as energizing power.

【0005】上述の計測装置によれば、2個の発振回路
の周波数f1とf2を各々独立して検出することで、感
圧水晶振動子45が温度変動の影響を受けても、図示し
ない陸上局等におけるデータ処理により、同じ温度変動
の影響を受ける温度補償用の水晶振動子46の発振周波
数f2により補正され、このため、温度補償された水圧
を求めることが可能となる。
According to the above-described measuring apparatus, the frequencies f1 and f2 of the two oscillation circuits are detected independently of each other. The data is corrected in the station or the like by the oscillation frequency f2 of the temperature-compensating crystal oscillator 46, which is affected by the same temperature fluctuation, so that the temperature-compensated water pressure can be obtained.

【0006】他方、光通信や、光情報システムの技術分
野では、光信号の分岐・合流、あるいはフィルター等の
波長選択を実行する光ファイバー・カプラーの開発に力
を入れる一方で、エルビウム・ドープ・光ファイバーに
書き込んだファイバー・グレーティングの応用が注目さ
れている。
[0006] On the other hand, in the technical fields of optical communication and optical information systems, while focusing on the development of optical fiber couplers that execute wavelength selection and branching of optical signals, erbium-doped optical fibers. Attention has been focused on the application of fiber gratings written in.

【0007】光ファイバー・グレーティングとは、光フ
ァイバーのコア部分にブラッグ回折格子を形成したもの
で、特定の波長の光のみを反射する反射フィルターとし
て利用出来るほか、波長制御素子、センサ素子、分散補
償素子としても広く利用される。
[0007] An optical fiber grating is formed by forming a Bragg diffraction grating in the core of an optical fiber, and can be used as a reflection filter that reflects only light of a specific wavelength, and also as a wavelength control element, a sensor element, and a dispersion compensation element. Is also widely used.

【0008】上述した光ファイバー・グレーティングの
形成方法を、2光束干渉方式を例示して説明すると、図
11(B)に示すように、光ファイバー73に波長λUV
の紫外光80、81を2方向から入射角αにて照射する
と、光の干渉により光ファイバー73の図示しないコア
の長手方向に周期的な屈折率の変化を生じ、回折格子が
形成され、光ファイバー・グレーティング75が形成さ
れる。この光ファイバー・グレーティング75に光を照
射すると、回折光が出射される。ここで、コアの屈折率
をn1とすると、この回折格子の反射波長λB は、λB
=λUV・n1/sinαにて示される。
[0008] The method of forming an optical fiber grating as described above, will be described as an example the two-beam interference method, as shown in FIG. 11 (B), wavelength lambda UV optical fiber 73
Irradiation of the ultraviolet light 80, 81 at two angles of incidence α from two directions causes a periodic change in the refractive index in the longitudinal direction of a core (not shown) of the optical fiber 73 due to light interference, and a diffraction grating is formed. A grating 75 is formed. When light is irradiated on the optical fiber grating 75, diffracted light is emitted. Here, assuming that the refractive index of the core is n1, the reflection wavelength λ B of this diffraction grating is λ B
= Λ indicated by the UV · n1 / sinα.

【0009】上述した光ファイバー・グレーティングに
より構成した張力による発振波長可変の光ファイバー・
レーザ装置について、図11(A)を参照して説明す
る。レーザ光源70から波長1.48μmの励起光を光
ファイバー73を介してアイソレータ71に入射せし
め、アイソレータ71で反射光の戻りを阻止し、一方向
のレーザ光となして光カプラー72を経由し、CPU7
9の一端に接続されている張力モニタ76に入射する。
さらに、ここから光ファイバー・グレーティング75を
介し、CPU79の他端に接続され、CPU79により
制御されて光ファイバー・グレーティング75に順次増
大する張力を付与する微動機構77を経由し、金を蒸着
した反射板74に送られ、さらに、光カプラー72、及
び光ファイバー80を経由して図示しないデータ処理装
置に送られる。
An optical fiber whose oscillation wavelength is variable by tension constituted by the optical fiber grating described above.
The laser device is described with reference to FIG. The excitation light having a wavelength of 1.48 μm from the laser light source 70 is made incident on the isolator 71 via the optical fiber 73, the return of the reflected light is prevented by the isolator 71, the laser light becomes one-way laser light, passes through the optical coupler 72,
The light enters the tension monitor 76 connected to one end of the reference numeral 9.
Further, a reflection plate 74 on which gold is vapor-deposited passes through a fine movement mechanism 77 which is connected to the other end of the CPU 79 through an optical fiber grating 75 and is controlled by the CPU 79 to apply a gradually increasing tension to the optical fiber grating 75. To the data processing device (not shown) via the optical coupler 72 and the optical fiber 80.

【0010】ところで、微動機構77により付与される
順次増大する張力に対応して光ファイバー・グレーティ
ング75の回折格子のピッチが増大し、これに対応して
発振波長nmが増大する。その変動傾向は、例えば、図
11(C)に示すように、張力を0から2500gに順
次増加してゆくと、ほぼ1552nmから1583nm
に線形的に増加してゆくことが分かる(「光ファイバと
ファイバ形デバイス」、川上、白石、大橋著、倍風館、
1996年7月10日発行、pp.189〜196)。
Incidentally, the pitch of the diffraction grating of the optical fiber grating 75 increases in response to the sequentially increasing tension applied by the fine movement mechanism 77, and the oscillation wavelength nm increases accordingly. For example, as shown in FIG. 11 (C), when the tension is sequentially increased from 0 to 2500 g, the fluctuation tendency becomes approximately 1552 nm to 1583 nm.
(“Optical fiber and fiber type device”, Kawakami, Shiraishi, Ohashi, Baifukan,
Published July 10, 1996, pp. 189-196).

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、温度補償用
の発振回路を備えていても、正確な計測結果を得るため
には、水晶振動子45、46を外界の温度変化に対して
同一温度の影響を受ける位置に置くのが理想であるが、
海水中に暴露される水晶振動子45と、耐圧容器42A
内のケース47に収納した水晶振動子46との設置環境
が同一でない点を考慮し、熱容量の大きな、例えば、ポ
リブテンと呼称する液体48を、感圧水晶振動子45
と、温度補償用の水晶振動子46を収納した耐圧容器4
2Aとを包囲する受圧体65内に充填している。このよ
うに、水圧を印加されて電荷を発生する機能を持つ水晶
振動子45自体がポリブテン液体48中に浸漬すること
となるため、必然的に漏電対策を講じなければならない
問題がある。このため、両水晶振動子45自体の液体と
接する面や、電極部、振動子支持具等を電気絶縁性を有
するシリコン油のような絶縁材で複数層被覆する等の付
加的機構や、感圧発振回路を「漏電」から保護するため
の「漏電保護回路」等の付加回路を必要とするため、こ
れらの部品を余分に必要とし、必然的に経費が嵩むとい
う問題がある。
By the way, even if an oscillation circuit for temperature compensation is provided, in order to obtain an accurate measurement result, the quartz oscillators 45 and 46 are kept at the same temperature with respect to a change in external temperature. Ideally, it would be in the affected location,
A quartz oscillator 45 exposed to seawater and a pressure-resistant container 42A
In consideration of the fact that the installation environment with the crystal unit 46 housed in the case 47 is not the same, a liquid 48 having a large heat capacity, for example, called polybutene, is replaced with a pressure-sensitive crystal unit 45.
And a pressure-resistant container 4 containing a crystal resonator 46 for temperature compensation
2A is filled in a pressure receiving body 65 surrounding the pressure receiving body 65. As described above, since the quartz oscillator 45 itself having a function of generating electric charge by applying a water pressure is immersed in the polybutene liquid 48, there is a problem that a countermeasure against electric leakage must be taken. For this reason, an additional mechanism such as covering a plurality of layers of the surfaces of both the crystal units 45 that are in contact with the liquid, the electrode unit, the unit for supporting the unit, and the like with an insulating material such as silicon oil having electrical insulation, and the like. Since an additional circuit such as a "leakage protection circuit" for protecting the voltage oscillation circuit from "leakage" is required, there is a problem that these parts are additionally required and the cost is inevitably increased.

【0012】また、光ファイバー・グレーティングを用
いて張力を発振波長に変換する装置は知られているが、
光ファイバー・グレーティングを海底や、湖底等の水底
に設置し、水面レベルの変動状況を監視する装置は未だ
開発されていない現状である。
An apparatus for converting tension into an oscillation wavelength using an optical fiber grating is known.
At present, a device for installing an optical fiber grating on the bottom of the sea, such as the bottom of a lake or a lake, and monitoring the fluctuation state of the water surface level has not yet been developed.

【0013】そこで、本発明の目的は、水面レベル・セ
ンサ部に電気絶縁対策を施した水晶振動子発振回路を用
いることなく、海底や湖底等の水底に光ファイバー・グ
レーティングを設置し、これにより、水位や水面レベル
の変動状況を計測し得る全く新規な、光ファイバーを用
いた水圧センサを提供するにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical fiber grating on the seabed or the bottom of a lake without using a crystal oscillator oscillating circuit in which a water level sensor is provided with electrical insulation. It is an object of the present invention to provide a completely new water pressure sensor using an optical fiber, which can measure the fluctuation state of the water level and the water level.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明の
水圧センサは、ケーシングの一半に設けたレーザ光発生
・波長計測部と、外周面に水流出入用の孔を具備する、
該ケーシングの他半に配設されるとともに、光ファイバ
ー・グレーティングを内蔵する水圧・発振波長変換部と
よりなる計測システムを備える水圧センサであって、上
記レーザ光発生・波長計測部は、レーザ光源のレーザ励
起光を光ファイバーを介して上記水圧・発振波長変換部
に向けて送出するとともに、上記水圧・発振波長変換部
側から反射されて送られてくる、水面レベルに対応して
変換された水圧・発振波長変換信号の波長を計測し、求
めた発振波長計測信号を送信用伝送ケーブルを介して陸
上局に送信するよう構成し、上記水圧・発振波長変換部
は、柔軟な薄膜袋状体等により形成され、かつその外周
面からの印加水圧を、上記光ファイバー・グレーティン
グの外周面に静水圧となして印加し得るように十分な量
の粘性液体を充填した容器内に、上記レーザ光発生・波
長計測部から入射されたレーザ励起光の発振波長を、印
加された水圧に対応して変換する光ファイバー・グレー
ティングを内蔵する感圧用光ファイバー・グレーティン
グ部を備えるよう構成することにより、水面レベルに対
応する水圧を、上記粘性液体入り容器を介し静水圧とな
して光ファイバー・グレーティングに印加し、該水圧に
対応して変換、計測されたレーザ励起光の発振波長計測
信号を送出することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a water pressure sensor comprising a laser light generation / wavelength measurement unit provided on one half of a casing, and a hole for water inflow and outflow on an outer peripheral surface.
A water pressure sensor provided in the other half of the casing and including a measurement system including a water pressure / oscillation wavelength conversion unit having a built-in optical fiber grating, wherein the laser light generation / wavelength measurement unit includes a laser light source. The laser pumping light is transmitted through the optical fiber to the water pressure / oscillation wavelength conversion unit, and the water pressure / pressure converted according to the water surface level, which is reflected and sent from the water pressure / oscillation wavelength conversion unit side. The wavelength of the oscillation wavelength conversion signal is measured, and the obtained oscillation wavelength measurement signal is configured to be transmitted to a land station via a transmission cable for transmission, and the water pressure / oscillation wavelength conversion unit is formed of a flexible thin film bag or the like. Filled with a sufficient amount of viscous liquid so that it can be applied and applied from the outer peripheral surface to the outer peripheral surface of the optical fiber grating as a hydrostatic pressure. A pressure-sensitive optical fiber grating unit having a built-in optical fiber grating for converting the oscillation wavelength of the laser excitation light incident from the laser light generation / wavelength measurement unit in accordance with the applied water pressure. With this configuration, the water pressure corresponding to the water surface level is converted into a hydrostatic pressure through the viscous liquid-containing container, applied to the optical fiber grating, converted according to the water pressure, and the measured oscillation wavelength of the laser excitation light is measured. It is characterized by transmitting a signal.

【0015】請求項2記載の発明は、ケーシングの一半
に取り付けた耐圧容器に設けたレーザ光発生・波長計測
部と、外周面に水流出入用の孔を具備する、該ケーシン
グの他半に配設されるとともに、光ファイバー・グレー
ティングを内蔵する水圧・発振波長変換部とよりなる計
測システムを備える水圧センサであって、上記レーザ光
発生・波長計測部は、レーザ光源のレーザ励起光を光フ
ァイバーを介して上記水圧・発振波長変換部に向けて送
光するとともに、上記水圧・発振波長変換部側から反射
されて送られてくる水圧・発振波長変換信号を分離して
取り出す第1の光カプラーと、上記第1の光カプラーか
ら分離された上記水圧・発振波長変換信号の波長を計測
し、符号化する波長計測器と、上記波長計測器からの発
振波長計測信号を、陸上局送信用の伝送ケーブルの搬送
波に重畳させる第2の光カプラーとを備え、上記水圧・
発振波長変換部は、柔軟な薄膜袋状体等により形成さ
れ、かつ、その外周面からの印加水圧を、上記光ファイ
バー・グレーティングの外周面に静水圧となして印加し
得るように十分な量の粘性液体を充填された容器内に、
その一端を上記第1の光カプラー側に接続され、その他
端を上記光反射部材に接続されてなる光ファイバーに書
き込んだ光ファイバー・グレーティングを内蔵する感圧
用光ファイバー・グレーティング部を備えるよう構成す
ることにより、水面レベルに対応する水圧を、上記粘性
液体入り容器を介し静水圧となして光ファイバー・グレ
ーティングに印加し、該水圧に対応して変換、計測され
たレーザ励起光の発振波長計測信号を上記陸上局送信用
の伝送ケーブルを介して伝送することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser light generation / wavelength measuring unit provided on a pressure-resistant container attached to one half of a casing, and a hole for water inflow and outflow on an outer peripheral surface, which is provided on the other half of the casing. A water pressure sensor having a measurement system comprising a water pressure / oscillation wavelength conversion unit having a built-in optical fiber grating, wherein the laser light generation / wavelength measurement unit transmits laser excitation light of a laser light source via an optical fiber. A first optical coupler for transmitting light toward the water pressure / oscillation wavelength converter and separating and extracting a water pressure / oscillation wavelength conversion signal reflected and sent from the water pressure / oscillation wavelength converter; A wavelength measuring device for measuring and encoding the wavelength of the hydraulic pressure / oscillation wavelength conversion signal separated from the first optical coupler, and an oscillation wavelength measurement signal from the wavelength measuring device. And a second optical coupler to be superimposed on a carrier wave of the transmission cable for transmitting terrestrial station, the water pressure -
The oscillation wavelength conversion unit is formed of a flexible thin film bag or the like, and has a sufficient amount of water pressure applied from the outer peripheral surface thereof so as to be applied as a hydrostatic pressure to the outer peripheral surface of the optical fiber grating. In a container filled with viscous liquid,
By providing a pressure-sensitive optical fiber grating portion having an optical fiber grating with one end connected to the first optical coupler and the other end written in an optical fiber connected to the light reflecting member, A water pressure corresponding to the water surface level is applied to the optical fiber grating as a hydrostatic pressure via the viscous liquid-containing container, and the oscillation wavelength measurement signal of the laser excitation light converted and measured according to the water pressure is transmitted to the land station. Transmission is performed via a transmission cable for transmission.

【0016】請求項1、又は2に従属する請求項3記載
の発明は、上記水圧センサを測定水域の多箇所の水底に
配設するとともに、上記陸上局送信用の伝送ケーブルに
上記水圧センサからのそれぞれの発振波長計測信号を重
畳して伝送するよう構成することにより、上記測定水域
に水面レベルの変動状況を監視する測定ネットワークを
形成することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, the water pressure sensor is disposed at a plurality of water floors in a measurement water area, and the transmission pressure cable is transmitted from the water pressure sensor to the land station transmission cable. By superposing and transmitting the respective oscillation wavelength measurement signals, a measurement network for monitoring the fluctuation state of the water surface level is formed in the measurement water area.

【0017】請求項1、又は2に従属する請求項4記載
の発明は、上記水圧センサに、上記レーザ光発生・波長
計測部と、水圧・発振波長変換部とを備える計測システ
ムを複数組並設することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, a plurality of measurement systems each including the laser beam generation / wavelength measurement unit and the water pressure / oscillation wavelength conversion unit are provided in the water pressure sensor. It is characterized in that it is installed.

【0018】請求項1、又は2に従属する請求項5記載
の発明は、上記水圧・発振波長変換部における感圧用光
ファイバー・グレーティング部に、例えば、不活性ガス
を充填した耐圧容器内に光ファイバー・グレーティング
を収納するとともに、周囲温度の変動のみを発振波長の
変動に変換する周囲温度補償用光ファイバー・グレーテ
ィング部を並設し、上記レーザ光源にバックアップ用レ
ーザ光源を並設するとともに、上記レーザ光源からの励
起光を分路用光カプラーにより二分し、その一方のレー
ザ光を上記感圧用光ファイバー・グレーティング部に、
その他方のレーザ光を周囲温度補償用光ファイバー・グ
レーティング部に送光する送光光路系と、上記感圧用光
ファイバー・グレーティング部から送られてくる水圧・
発振波長変換信号及び周囲温度補償用光ファイバー・グ
レーティング部から送られてくる周囲温度・発振波長変
換信号の波長をそれぞれ波長計測器により計測し、求め
た各発振波長計測信号を送信用伝送ケーブルにのせる送
信光路系とを形成し、上記レーザ光源の消灯の際、該レ
ーザ光源と上記送光光路系とを結ぶ光路を、制御信号に
より点火された上記バックアップ用レーザ光源と該送光
光路系とを結ぶ光路に切り換える光路切り換え手段を備
えるよう構成した事を特徴とする。
The invention according to claim 5, which is dependent on claim 1 or 2, is characterized in that the optical fiber grating for pressure sensing in the water pressure / oscillation wavelength converter is, for example, an optical fiber in a pressure vessel filled with an inert gas. Along with accommodating the grating, an ambient temperature compensating optical fiber grating section that converts only the fluctuation of the ambient temperature into the fluctuation of the oscillation wavelength is provided in parallel, and a backup laser light source is provided in parallel with the laser light source, and Excitation light is split into two by a shunt optical coupler, and one of the laser lights is applied to the pressure-sensitive optical fiber grating section,
A light transmitting optical path system for transmitting the other laser light to the ambient temperature compensating optical fiber grating section, and a water pressure / pressure transmitted from the pressure sensitive optical fiber grating section.
The wavelength of the oscillation wavelength conversion signal and the ambient temperature / oscillation wavelength conversion signal sent from the optical fiber grating for ambient temperature compensation are measured by a wavelength measuring instrument, and the obtained oscillation wavelength measurement signals are transmitted to the transmission cable. When the laser light source is turned off, an optical path connecting the laser light source and the light transmitting optical path system is formed, and the backup laser light source ignited by a control signal and the light transmitting optical path system are formed. Characterized in that it is provided with an optical path switching means for switching to an optical path connecting.

【0019】請求項5に従属する請求項6記載の発明
は、上記レーザ光源にN個の上記バックアップ用レーザ
光源を並設するとともに、上記N個のバックアップ用レ
ーザ光源を、制御信号を印加される都度、順番に付勢
し、点火する点火信号多路切換手段と、上記レーザ光源
の消灯の際、該レーザ光源と上記送光光路系とを結ぶ光
路を、順次点火された上記バックアップ用レーザ光源と
該送光光路系とを結ぶ光路に切り換える光路切り換え手
段とを備えるよう構成したことを特徴とする。
The invention according to claim 6 is dependent on claim 5, wherein the N backup laser light sources are arranged in parallel with the laser light source, and the N backup laser light sources are supplied with a control signal. Each time, the ignition signal multi-path switching means for sequentially energizing and igniting, and, when the laser light source is turned off, an optical path connecting the laser light source and the light transmitting optical path system, the backup laser sequentially ignited. An optical path switching means for switching to an optical path connecting the light source and the light transmission optical path system is provided.

【0020】請求項1、又は2に従属する請求項7記載
の発明は、上記水圧センサを水底に設置し、上記水圧・
発振波長変換部における感圧用光ファイバー・グレーテ
ィング部を水中音波受信センサとして用いることによ
り、自然地震、または、人工地震に起因する水中音響波
を計測することを特徴とする。
[0020] The invention according to claim 7 which depends on claim 1 or 2, wherein the water pressure sensor is installed at the bottom of the water, and
The underwater acoustic wave caused by a natural earthquake or an artificial earthquake is measured by using the optical fiber grating for pressure sensing in the oscillation wavelength conversion unit as an underwater acoustic wave reception sensor.

【0021】請求項5に従属する請求項8記載の発明
は、上記水圧センサを水底に設置し、上記水圧・発振波
長変換部における周囲温度補償用光ファイバー・グレー
ティング部を水底近傍の水中温度検出用の温度センサと
して用いることにより、上記設置水底近傍の周囲温度デ
ータを収集することを特徴とする。
The invention according to claim 8 is dependent on claim 5, wherein the water pressure sensor is installed at the bottom of the water, and the optical fiber grating for compensating the ambient temperature in the water pressure / oscillation wavelength converter is for detecting the temperature of the underwater near the water bottom. It is characterized in that ambient temperature data near the installation water bottom is collected by using as the temperature sensor.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】先ず本発明の水圧センサの測定原
理を、図1に基づいて説明する。図1(A)はレーザ光
発生・波長計測部201と、水圧・発振波長変換部20
2とよりなる計測システムを備える本発明の水圧センサ
1のブロック図、(B)は図1(A)の点線AーAにて
切断し、レーザ光発生・波長計測部201側を眺めた断
面図、(C)は真水の水深mと、光ファイバー・グレー
ティングの発振波長nmとの変動関係を示すグラフの例
である。ここで、図1(C)は、光ファイバー・グレー
ティング部の材料として、例えば、外界から加わる静水
圧による軸方向の伸びが、外界静水圧と同等の大きさの
軸方向張力による伸びと1対1で対応する特性を持つも
のを用いた場合のグラフである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the measurement principle of a water pressure sensor according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A shows a laser light generation / wavelength measurement unit 201 and a water pressure / oscillation wavelength conversion unit 20.
FIG. 1B is a block diagram of a water pressure sensor 1 of the present invention including a measurement system including a laser beam generation / wavelength measurement unit 201 cut along a dotted line AA in FIG. FIG. 7C is an example of a graph showing a fluctuation relationship between the depth m of fresh water and the oscillation wavelength nm of the optical fiber grating. Here, FIG. 1C shows that, as a material of the optical fiber grating portion, for example, the axial elongation due to the hydrostatic pressure applied from the outside is one-to-one with the elongation due to the axial tension having the same magnitude as the external hydrostatic pressure. 7 is a graph in the case of using the one having the characteristic corresponding to.

【0023】図1(A)に示すように、水底に設置され
た水圧センサ1のケーシング2の一半に設けたレーザ光
発生・波長計測部201は、レーザ光を励起し出射する
レーザ光源12と、出射された側からの反射光の入射を
阻止するとともに、レーザ光源12からのレーザ光を光
ファイバー10に載せて出射するアイソレータ13と、
アイソレータ13からの出射光を、水圧・発振波長変換
部202に向けて送光する一方、水圧・発振波長変換部
202側に設けた金蒸着反射板11にて反射され、再
び、水圧・発振波長変換部202を通過、経由して送り
返された水圧・発振波長変換信号を分離し、光ファイバ
ー・ケーブル15に送る光カプラー14とを備えてい
る。
As shown in FIG. 1A, a laser light generating / wavelength measuring unit 201 provided on one half of a casing 2 of a water pressure sensor 1 installed on the water bottom includes a laser light source 12 for exciting and emitting laser light. An isolator 13 for preventing the reflected light from being emitted from the side from which the light is emitted, and placing the laser light from the laser light source 12 on the optical fiber 10 and emitting the laser light;
The outgoing light from the isolator 13 is transmitted toward the water pressure / oscillation wavelength converter 202, and is reflected by the gold vapor deposition reflector 11 provided on the water pressure / oscillation wavelength converter 202 side. An optical coupler 14 that separates the hydraulic pressure / oscillation wavelength conversion signal transmitted through the conversion unit 202 and returned to the optical fiber cable 15 is provided.

【0024】他方、水圧・発振波長変換部202は、外
周面に水22が流出入する孔3・・・を複数穿設したケ
ーシング2の他半に設けられていて、以下のように構成
された感圧用光ファイバー・グレーティング部を備えて
いる。即ち、薄いビニール膜等のような材料よりなる柔
軟な薄膜体により円筒袋状に形成された容器7の内部に
は、例えば、シリコン油のような粘性液体9が、容器7
の外周面側から矢印S方向に向けて水圧を印加しても、
内蔵した光ファイバー・グレーティング8の外周面の垂
直方向のみに印加水圧力、即ち、静水圧を付与し得るよ
うに、十分な量を充填されている。このため、光ファイ
バー・グレーティング8の長手方向の表面に沿う方向に
圧力が付与されず、即ち、動圧が付与されることなく静
水圧が印加されることとなり、印加水圧がすべて、光フ
ァイバー・グレーティング8の外周面の垂直方向(矢印
T方向)に付与され、これにより、光ファイバー・グレ
ーティング8の直径が収縮し、その長手方向に伸長され
て回折格子のピッチが伸長する。このように、印加水圧
のすべてが回折格子のピッチの伸長に使われるため、計
測分解能が向上し、正確な計測結果を得る事が可能とな
る。
On the other hand, the water pressure / oscillation wavelength converter 202 is provided in the other half of the casing 2 in which a plurality of holes 3... It has an optical fiber grating for pressure sensing. That is, a viscous liquid 9 such as silicone oil is filled in a container 7 formed in a cylindrical bag shape with a flexible thin film made of a material such as a thin vinyl film.
Even if water pressure is applied in the direction of arrow S from the outer peripheral surface side of
A sufficient amount is filled so that an applied water pressure, that is, a hydrostatic pressure can be applied only in a direction perpendicular to the outer peripheral surface of the built-in optical fiber grating 8. For this reason, no pressure is applied in the direction along the surface of the optical fiber grating 8 in the longitudinal direction, that is, the hydrostatic pressure is applied without applying dynamic pressure, and all the applied water pressure is reduced. Is applied in a direction perpendicular to the outer peripheral surface of the optical fiber grating 8 (in the direction of arrow T), whereby the diameter of the optical fiber grating 8 is contracted, and the optical fiber grating 8 is elongated in the longitudinal direction, so that the pitch of the diffraction grating is elongated. As described above, since all of the applied water pressure is used to extend the pitch of the diffraction grating, the measurement resolution is improved, and an accurate measurement result can be obtained.

【0025】このように構成された装置において、水面
レベルが変動すると、孔3を介して流出入される水の変
動圧力Sが水に暴露されている容器7の外周面に印加さ
れる。そして、光ファイバー・グレーティング8の外周
面には、静水圧が矢印Sで示すように垂直方向から印加
され、これにより、光ファイバー・グレーティング8の
直径は収縮するが、その長手方向に伸長し、これに伴っ
て回折格子のピッチが増大し、これに対応してレーザ光
の発振波長が増大され、結局、印加静水圧に対応する波
長を有する水圧・発振波長変換信号を出力し、これを図
示しない波長計測器により計測した発振波長計測信号を
送出する。
In the apparatus configured as described above, when the water surface level fluctuates, the fluctuating pressure S of the water flowing in and out through the hole 3 is applied to the outer peripheral surface of the container 7 exposed to the water. Then, a hydrostatic pressure is applied to the outer peripheral surface of the optical fiber grating 8 from the vertical direction as shown by the arrow S, whereby the diameter of the optical fiber grating 8 contracts, but expands in the longitudinal direction thereof. Accordingly, the pitch of the diffraction grating is increased, and the oscillation wavelength of the laser light is correspondingly increased. As a result, a hydraulic pressure / oscillation wavelength conversion signal having a wavelength corresponding to the applied hydrostatic pressure is output. The oscillation wavelength measurement signal measured by the measuring instrument is transmitted.

【0026】ここで、既に述べた図11(C)を再び参
照すると、張力と発振波長との関係は線形状に変化して
おり、張力が0gのとき発振波長は、例えば、ほぼ15
52nm、2000gのときには1577nmである。
その線形傾斜度aを計算して見ると、 a=(1577−1552)/(2000−0)=25
/2000=1.3×10-2(nm/g) となる。ところで、真水では、単位面積当たりの水深変
化1cmは、正立方体1cm3 当たりの単位容積重量1
gに対応する。
Here, referring again to FIG. 11C described above, the relationship between the tension and the oscillation wavelength changes linearly. When the tension is 0 g, the oscillation wavelength becomes, for example, approximately 15
It is 1577 nm at 52 nm and 2000 g.
Calculating and observing the linear gradient a, a = (1577-1552) / (2000-0) = 25
/2000=1.3×10 −2 (nm / g). By the way, in fresh water, a change in water depth per unit area of 1 cm is equal to a unit volume weight per square cube of 1 cm 3.
corresponding to g.

【0027】従って、上述したように、光ファイバー・
グレーティング部の材料として、例えば、外界から加わ
る静水圧による軸方向の伸びが、外界静水圧と同等の大
きさの軸方向張力による伸びと1対1で対応する特性を
有するものを用いる場合には、例えば、上記した1.3
×10-2(nm/g)の1g当たりの発振波長nmのデ
ィメンジョンは、1.3×10-2(nm/cm)=1.
3(nm/m)と書き換えられ、水深1m当たりの発振
波長の関係が対応づけられる。その結果、図11(C)
に示す張力gは、0乃至25mの水深に変換することが
出来るとともに、この水深に対応して発振波長nmが変
動することが分かる。光ファイバー・グレーティング部
材としてこの関係が成立する場合には、図1(C)に示
すように、0乃至30m程度の水深変動に対応して発振
波長が1552乃至1585nmに変動するため、光フ
ァイバー・グレーティングを用いて水圧、即ち、水面レ
ベルの変化状況を検出する事が可能となる。
Therefore, as described above, the optical fiber
As a material of the grating portion, for example, when using a material having a characteristic in which the axial elongation due to the hydrostatic pressure applied from the outside corresponds one-to-one with the elongation due to the axial tension having the same magnitude as the external hydrostatic pressure, For example, the above 1.3
The dimension of the oscillation wavelength nm per 1 g of × 10 -2 (nm / g) is 1.3 × 10 -2 (nm / cm) = 1.
3 (nm / m), and the relationship of the oscillation wavelength per 1 m of water depth is correlated. As a result, FIG.
Can be converted to a water depth of 0 to 25 m, and the oscillation wavelength nm varies according to the water depth. When this relationship is satisfied as an optical fiber grating member, as shown in FIG. 1 (C), the oscillation wavelength varies from 1552 to 1585 nm in response to a water depth variation of about 0 to 30 m. It can be used to detect a change in water pressure, that is, a change in water level.

【0028】そして、光ファイバー・グレーティング8
が、例えば、水深6000m級の静水圧に耐えられる材
質のものであり、光ファイバー・グレーティング8に加
わる静水と発振波長との関係が、図1(C)と同様に求
められている場合には、例えば、水深6000m級の深
海迄の水圧計測用として利用出来る。
Then, the optical fiber grating 8
Is a material that can withstand the hydrostatic pressure at a water depth of 6000 m class, for example, and the relationship between the static water applied to the optical fiber grating 8 and the oscillation wavelength is obtained in the same manner as in FIG. For example, it can be used for measuring water pressure up to a depth of 6000 m.

【0029】海水の場合には、塩分等が溶解されている
ため、海水1gの正立方体の容積は、真水1gの正立方
体の1cm3 の容積に比し小さくなるため、陸上局の計
測値処理装置により発振波長に対応する水深を正しく指
示させる目的で、計測した波長値が小さくなるように算
出した補正係数を乗算し、水面レベルを求めることは勿
論である。
In the case of seawater, since the salt and the like are dissolved, the volume of a cube of 1 g of seawater is smaller than the volume of 1 cm 3 of a cube of 1 g of fresh water. In order for the apparatus to correctly indicate the water depth corresponding to the oscillation wavelength, it is a matter of course that the water surface level is obtained by multiplying the correction coefficient calculated so as to reduce the measured wavelength value.

【0030】次に、上記した本発明の原理を具体化した
第1の実施の形態を、添付した図2に示すそのブロック
図、及び図3に示す図2のセンサのケーシングを一部切
り欠いた斜視図を参照しながら説明する。海や湖等の水
面20の水底21には水圧センサ1が配設され、この水
圧センサ1は、そのケーシング2の一半に配設されたレ
ーザ光発生・波長計測部201と、その他半に配設され
た、光ファイバー・グレーティング8を内蔵する水圧・
発振波長変換部202とよりなる計測システムを備えて
いる。
Next, the first embodiment embodying the principle of the present invention will be described with reference to the attached block diagram shown in FIG. 2 and the sensor casing shown in FIG. This will be described with reference to the perspective view. A water pressure sensor 1 is provided on a water bottom 21 of a water surface 20 such as a sea or a lake. The water pressure sensor 1 is provided on a laser light generation / wavelength measurement unit 201 provided on one half of a casing 2 and on the other half. Water pressure with built-in optical fiber grating 8
A measurement system including the oscillation wavelength converter 202 is provided.

【0031】ケーシング2の一半に固定された円筒状の
耐圧容器4内に配設したレーザ光発生・波長計測部20
1は、レーザ光を励起発振するレーザ光源12と、その
出射レーザ光を光ファイバー10を介して送光する光ア
イソレータ13と、さらに、水圧・発振波長変換部20
2から送られて来る、印加水圧に対応する波長を有する
よう変換された水圧・発振波長変換信号を受信、分離し
て光ファイバー15に送出する光カプラー14と、光カ
プラー14から送光されてくる水圧・発振波長変換信号
の波長を計測し、符号化する波長計測器16と、計測、
符号化された発振波長計測信号を給電・光信号伝送ケー
ブル18のレーザ光搬送波に重畳する光カプラー17
と、耐圧容器2内に固定されていて、光ファイバー・グ
レーティング8から送られてくる水圧・発振波長変換信
号を反射し、再び光ファイバー・グレーティング8を通
過させて光カプラー14に送り返す金蒸着反射板11と
を備えている。
A laser light generation / wavelength measuring unit 20 disposed in a cylindrical pressure-resistant container 4 fixed to one half of the casing 2
1 is a laser light source 12 for exciting and oscillating laser light, an optical isolator 13 for transmitting the emitted laser light via an optical fiber 10, and a water pressure / oscillation wavelength converter 20.
The optical coupler 14 receives and separates the converted hydraulic pressure / oscillation wavelength signal having a wavelength corresponding to the applied hydraulic pressure, which is transmitted from the optical fiber 2, and transmits the converted signal to the optical fiber 15; A wavelength measuring device 16 for measuring and encoding the wavelength of the hydraulic pressure / oscillation wavelength conversion signal,
An optical coupler 17 for superimposing the encoded oscillation wavelength measurement signal on the laser light carrier of the power supply / optical signal transmission cable 18
A gold vapor-deposited reflecting plate 11 which is fixed in the pressure vessel 2 and reflects the water pressure / oscillation wavelength conversion signal sent from the optical fiber grating 8, passes through the optical fiber grating 8 again, and sends it back to the optical coupler 14. And

【0032】外周面に水の流出入孔3・・・を複数設け
たケーシング2の他半には、感圧用光ファイバー・グレ
ーティング部を備える水圧・発振波長変換部202が配
設され、この変換部202は、耐圧容器4内の光カプラ
ー14から外部に引き出された光ファイバー10に接続
されている光ファイバー・グレーティング8を備えてい
る。そして、この光ファイバー・グレーティング8は、
耐水性を有するとともに、柔軟性を有する薄いビニール
等よりなる薄膜体により構成されるとともに、その内部
にシリコン油等の粘性液体9を、外部からの印加水圧力
を光ファイバー・グレーティング8の外周面に静水圧と
なして印加し得る程度の十分な量を充填した円筒袋形状
の容器7内に内蔵されている。そして、容器7の先端か
ら引き出された光ファイバー10の他端は、耐圧容器4
内に設けた金蒸着反射板11に接続されている。そし
て、光ファイバー・グレーティングを内蔵する粘性液体
入り容器7と、これに接続されている光ファイバー10
とは、その外周面に水流出入孔6・・・を複数個備える
保護筒5により包囲されている。
In the other half of the casing 2 provided with a plurality of water inflow / outflow holes 3... On the outer peripheral surface, a water pressure / oscillation wavelength conversion section 202 having a pressure-sensitive optical fiber grating section is provided. Reference numeral 202 denotes an optical fiber grating 8 connected to the optical fiber 10 drawn out of the optical coupler 14 in the pressure container 4. And this optical fiber grating 8
A viscous liquid 9 such as silicone oil is applied to the inside of the optical fiber grating 8 by applying a water pressure applied from the outside to the outer peripheral surface of the optical fiber grating 8. It is contained in a cylindrical bag-shaped container 7 filled with a sufficient amount to be applied as a hydrostatic pressure. The other end of the optical fiber 10 pulled out from the tip of the container 7 is connected to the pressure-resistant container 4.
It is connected to a gold vapor deposition reflection plate 11 provided therein. Then, a container 7 containing a viscous liquid containing an optical fiber grating, and an optical fiber 10 connected thereto.
Is surrounded by a protective cylinder 5 having a plurality of water outflow / inlet holes 6.

【0033】なお、図中符号18は、図示しない陸上局
から水圧センサ1の光学系素子の励起用等の電子部品に
給電する電力ケーブルと、陸上局から送信されるレーザ
光発生・波長計測部201内の設置機器の制御用信号を
伝送する制御信号ケーブルと、各水圧センサにて計測し
た発振波長計測信号のそれぞれを、例えば、搬送周波数
1 、F2 ・・・FN にのせて送信する周波数分割多重
通信用の光ファイバー・ケーブルとからなる給電・光信
号伝送ケーブルを示し、19は耐圧容器4内に水の侵入
を阻止するための水密封止用パッキング部を示す。
Reference numeral 18 in the drawing denotes a power cable for supplying power from a land station (not shown) to electronic components for exciting the optical elements of the water pressure sensor 1, and a laser beam generation / wavelength measurement unit transmitted from the land station. a control signal cable for transmitting a control signal of the installation equipment in the 201, each of the oscillation wavelength measurement signals measured by each pressure sensor, for example, placed on a carrier frequency F 1, F 2 ··· F N transmission A power supply / optical signal transmission cable comprising an optical fiber cable for frequency division multiplexing communication, and 19 denotes a watertight sealing packing portion for preventing water from entering the pressure-resistant container 4.

【0034】このように構成した水圧センサ1の作用を
説明する。レーザ光源12から励起、出射された波長λ
のレーザ光は、光ファイバー10を介して光アイソレー
タ13に送られ、ここで光カプラー14等からの反射光
の入射を阻止し、光カプラー14に向けて送る。光カプ
ラー14からのレーザ光は、水圧・発振波長変換部20
2の光ファイバー・グレーティング8に入射される。そ
して、光ファイバー・グレーティング8を内蔵するとと
もに、その内部に粘性液体9を充填された容器7の外周
面には、ケーシング2の開口部3・・・、及び保護筒5
の孔6・・・を介して流入した水22による水圧が印加
される。さらに、粘性液体9を介して光ファイバー・グ
レーティング8の外周面に垂直方向のみから水圧を付与
されるため、粘性液体9を流動させず、即ち、光ファイ
バー・グレーティング8の外周面に沿う方向に動圧を付
与せずに、光ファイバー・グレーティング8に静水圧を
付与する。このため、印加される水圧はすべて、光ファ
イバー・グレーティング8の径方向に付与されてその径
が収縮し、光ファイバー・グレーティング8の軸方向の
伸長変化に変換され、回折格子のピッチを増大し、これ
により、計測分解能が向上する。
The operation of the thus constructed water pressure sensor 1 will be described. The wavelength λ excited and emitted from the laser light source 12
Is transmitted to the optical isolator 13 through the optical fiber 10, where the reflected laser light is blocked from entering the reflected light from the optical coupler 14 and the like, and is transmitted toward the optical coupler 14. The laser light from the optical coupler 14 is supplied to a water pressure / oscillation wavelength converter 20.
2 is incident on the optical fiber grating 8. An optical fiber grating 8 is built-in, and an opening 3 of the casing 2 is provided on the outer peripheral surface of the container 7 in which the viscous liquid 9 is filled.
Are applied by the water 22 flowing through the holes 6. Further, since the water pressure is applied only from the vertical direction to the outer peripheral surface of the optical fiber grating 8 via the viscous liquid 9, the viscous liquid 9 does not flow, that is, the dynamic pressure is applied in the direction along the outer peripheral surface of the optical fiber grating 8. Is applied, the hydrostatic pressure is applied to the optical fiber grating 8. Therefore, all of the applied water pressure is applied in the radial direction of the optical fiber grating 8, the diameter of the optical fiber grating 8 shrinks, and is converted into an axial expansion change of the optical fiber grating 8, which increases the pitch of the diffraction grating. Thereby, the measurement resolution is improved.

【0035】このように、レーザ光の発振波長λを印加
水圧の大きさに対応して波長λi1に変換した水圧・発振
波長変換信号は、反射板11にて反射され、再び光ファ
イバー・グレーティング8を通過、経由して光カプラー
14に入射され、ここで分離された波長λi1の信号を光
ファイバー15を介して波長計測器16に入射し、ここ
で波長λi1を計測し、符号化した発振波長計測信号は光
カプラー17に入射される。そして、給電・光信号伝送
ケーブル18により図示しない陸上局に、光ファイバー
15から送られて来る信号を、例えば、周波数FKの搬
送波にのせ、次段の水圧センサ1を経由して図示しない
陸上局に伝送する。
As described above, the water pressure / oscillation wavelength conversion signal obtained by converting the oscillation wavelength λ of the laser beam into the wavelength λ i1 corresponding to the magnitude of the applied water pressure is reflected by the reflection plate 11 and returned to the optical fiber grating 8 again. Pass through and pass through the optical coupler 14, the separated signal of the wavelength λ i1 is incident on the wavelength measuring device 16 via the optical fiber 15, where the wavelength λ i1 is measured, and the encoded oscillation The wavelength measurement signal enters the optical coupler 17. Then, the signal sent from the optical fiber 15 to the land station (not shown) by the power supply / optical signal transmission cable 18 is placed on, for example, a carrier wave of the frequency FK, and then sent to the land station (not shown) via the water pressure sensor 1 at the next stage. Transmit.

【0036】なお、上記した反射鏡11を設置する構成
に代え、光ファイバー10のレーザ光出射端自体に反射
ミラーを貼着するよう構成することも随意である。ま
た、波長を計測する代わりに、周波数スペクトルを計測
することで水面レベルを検知することもできる。そし
て、上記した水圧センサを水底に設置し、その感圧用光
ファイバー・グレーティング部を、地震動に基づく周期
の長い水中音響データの収集に利用することも可能であ
る。例えば、少なくとも、数百秒から数Hz程度の周期
の長い水中音波の伝播による水圧変動が計測可能である
ので、近地、又は遠地に発生した大地震等に基づく長周
期の音波の水圧変動を検出する「ハイドロフォン」、又
は「水中マイクロフォン」や、水中音波受信用の「音圧
センサ」としても利用可能であり、検出した水中音響デ
ータを自然地震、又は人工地震等の観測に用いることが
出来る。
It is to be noted that, in place of the above-described configuration in which the reflecting mirror 11 is provided, a configuration in which a reflecting mirror is attached to the laser light emitting end of the optical fiber 10 is optional. Further, instead of measuring the wavelength, the water surface level can be detected by measuring the frequency spectrum. Then, the above-mentioned water pressure sensor can be installed on the bottom of the water, and its pressure-sensitive optical fiber grating can be used for collecting long-period underwater acoustic data based on seismic motion. For example, at least, since the water pressure fluctuation due to the propagation of underwater sound waves having a long period of about several hundred seconds to several Hz can be measured, the water pressure fluctuations of long-period sound waves based on a large earthquake that occurred near or far away can be measured. It can also be used as a "hydrophone" or "underwater microphone" for detection, or as a "sound pressure sensor" for receiving underwater sound waves, and the detected underwater acoustic data can be used for observation of natural earthquakes or artificial earthquakes. I can do it.

【0037】次に、第2の実施の形態として、初期稼働
用レーザ光源12の寿命が尽きたとき、並設したバック
アップ用レーザ光源12Aを点灯させる他、水圧・発振
波長変換部202に設けた水圧検知用の感圧用光ファイ
バー・グレーティング部01に、周囲温度補償用の光フ
ァイバー・グレーティング部02を並設した発明につい
て、図4、図5を参照して説明する。図4はケーシング
2を除去した水圧センサ1の構成図、図5はその斜視図
である。なお、図2で説明したものと同じ部材には同じ
符号を付し、新たに設置した部材には異なる符号を付し
てある。 図4において、感圧用光ファイバー・グレー
ティング部01が受ける外界温度と同一温度の影響を受
けるようにするため、この光ファイバー・グレーティン
グ部01に並設され、光ファイバー・グレーティング8
Aが周囲温度の変動のみに対応して伸縮し、これに対応
して発振波長が変動する周囲温度補償用の光ファイバー
・グレーティング部02について説明する。この周囲温
度補償用の光ファイバー・グレーティング部02は、感
圧用光ファイバー・グレーティング部01により計測し
た圧力データの信頼性の向上を図る目的で、感圧用光フ
ァイバー・グレーティング部01と同等の形状を有する
よう形成して同一温度の影響を受けるようにするととも
に、耐腐蝕性を高めるため、不活性ガス等9Aを充填し
た耐圧容器7A内に、光ファイバー・グレーティング8
Aが収納されている。なお、周囲温度補償用の光ファイ
バー・グレーティング部02において、外周面に孔6・
・・を穿設した保護筒5の設置の省略は、勿論可能であ
る。
Next, as a second embodiment, when the life of the laser light source 12 for initial operation has expired, the backup laser light source 12A arranged in parallel is turned on, and a water pressure / oscillation wavelength converter 202 is provided. An invention in which an optical fiber grating section 02 for compensating for ambient temperature is provided in parallel with a pressure-sensitive optical fiber grating section 01 for detecting water pressure will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a configuration diagram of the water pressure sensor 1 from which the casing 2 is removed, and FIG. 5 is a perspective view thereof. The same members as those described with reference to FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and newly installed members are denoted by different reference numerals. In FIG. 4, in order to be affected by the same temperature as the external temperature received by the pressure-sensitive optical fiber grating unit 01, the optical fiber grating unit 8 is provided in parallel with the optical fiber grating unit 01.
A description will be given of the optical fiber grating unit 02 for ambient temperature compensation in which A expands and contracts only in response to a change in the ambient temperature, and the oscillation wavelength changes in response to this. The ambient temperature compensating optical fiber grating section 02 is formed to have the same shape as the pressure-sensitive optical fiber grating section 01 for the purpose of improving the reliability of the pressure data measured by the pressure-sensitive optical fiber grating section 01. The optical fiber grating 8 is placed in a pressure-resistant container 7A filled with 9A, such as an inert gas, so as to be affected by the same temperature and enhance corrosion resistance.
A is stored. In the optical fiber grating section 02 for ambient temperature compensation, holes 6
It is, of course, possible to omit the installation of the protection cylinder 5 in which.

【0038】次に、バックアップ用レーザ光源12Aに
ついて説明すると、図示しない陸上局のデータ処理装置
では、給電・光信号伝送ケーブル18を介し、各水圧セ
ンサ毎に異なる搬送周波数F1 、F2 、・・・FN にて
送信されてくる波長計測信号の有無をモニタする。そし
て、例えば、搬送周波数FKの波長計測信号を送信する
水圧センサからの波長計測信号を検知しなかったとき
に、この水圧センサの初期稼働用のレーザ光源12の寿
命が尽きたと判断し、バックアップ用のレーザ光源12
Aを点火させるための、搬送周波数FK にのせた制御信
号Vを給電・光信号伝送ケーブル18を介して送信す
る。搬送周波数FK を通過させる図示しないフィルタを
具備するその水圧センサでは、周波数FK の制御信号V
を取り込む。この信号Vの印加によりバックアップ用レ
ーザ光源12Aが点火されると、光路切り換え用光カプ
ラー14Aにより、送光していた初期稼働用レーザ光源
12と光アイソレータ13Aとを結ぶ光路(光ファイバ
ー10)から、バックアップ用レーザ光源12Aと光ア
イソレータ13Aとを結ぶ光路(光ファイバー10A)
に切り換えられる。
Next, the backup laser light source 12A will be described. In a data processing device of a land station (not shown), different carrier frequencies F 1 , F 2 ,. · monitoring the presence or absence of the wavelength measurement signals transmitted by F N. Then, for example, when the wavelength measurement signal from the water pressure sensor that transmits the wavelength measurement signal of the carrier frequency FK is not detected, it is determined that the life of the laser light source 12 for the initial operation of the water pressure sensor has expired, and Laser light source 12
A control signal V on the carrier frequency F K for igniting A is transmitted via the power supply / optical signal transmission cable 18. The water pressure sensor having a filter (not shown) to pass the carrier frequency F K, the control signal V of frequency F K
Take in. When the backup laser light source 12A is ignited by the application of the signal V, the optical path switching optical coupler 14A causes the optical path (optical fiber 10) connecting the initially operating laser light source 12 and the optical isolator 13A to transmit light. An optical path (optical fiber 10A) connecting the backup laser light source 12A and the optical isolator 13A.
Is switched to.

【0039】このように構成された水圧センサの作用を
説明する。先ず、レーザ光源12の寿命が尽きると、感
圧用の光ファイバー・グレーティング部01と、温度補
償用の光ファイバー・グレーティング部02とにレーザ
光が送光されなくなるため、例えば、搬送周波数FK
有する発振波長計測信号が給電・光信号伝送ケーブル1
8を介して陸上局に伝送されなくなる。
The operation of the thus constructed water pressure sensor will be described. First, the life of the laser light source 12 is exhausted, the optical fiber grating portion 01 of the pressure sensing, because the laser beam is no longer sending to an optical fiber grating portion 02 for temperature compensation, for example, an oscillation having a carrier frequency F K Power supply / optical signal transmission cable 1 for wavelength measurement signal
8 and no longer transmitted to the land station.

【0040】陸上局が搬送周波数FK の発振波長計測信
号の受信の途絶を検知すると、バックアップ用のレーザ
光源12Aを点火させる搬送周波数FK の制御信号V
を、給電・光信号伝送ケーブル18にのせて送信し、搬
送周波数FK を通過させるフィルタを有する水圧センサ
1がこれを取り込み、レーザ光源12Aを点火させる。
そして、接続用光カプラー14Aにより、レーザ光源1
2の送光側に接続した光ファイバー10と光アイソレー
タ13の受光側に接続した光ファイバー10との接続
を、バックアップ用レーザ光源12Aに接続した光ファ
イバー10Aと光アイソレータ13の受光側に接続され
ている光ファイバー10との接続に切り換える。
[0040] When the land station detects the disruption of the reception of the oscillation wavelength measurement signal of the carrier frequency F K, the control signal V of the carrier frequency F K to ignite the laser light source 12A for backup
And then transmitted on the feed-optical signal transmission cable 18, the water pressure sensor 1 having a filter which passes the carrier frequency F K takes in this ignites the laser light source 12A.
The laser light source 1 is connected by the connecting optical coupler 14A.
The connection between the optical fiber 10 connected to the light transmitting side of the optical fiber 2 and the optical fiber 10 connected to the light receiving side of the optical isolator 13 is changed to the optical fiber 10A connected to the backup laser light source 12A and the optical fiber connected to the light receiving side of the optical isolator 13. Switch to connection with 10.

【0041】これにより、バックアップ用レーザ光源1
2Aのレーザ光を、光アイソレータ13を介して光路分
路用光カプラー14Bに送光し、ここでレーザ光を二光
路に分路し、その一方を光カプラー14、及び光ファイ
バー10を介して感圧用光ファイバー・グレーティング
部01に送光し、その他方を光カプラー14C、及び光
ファイバー10Aを介して温度補償用の光ファイバー・
グレーティング部02に送光する。
Thus, the backup laser light source 1
The laser light of 2A is transmitted to the optical path shunting optical coupler 14B via the optical isolator 13, where the laser light is shunted to two optical paths, one of which is sensed via the optical coupler 14 and the optical fiber 10. The light is transmitted to the pressure optical fiber grating section 01, and the other side is transmitted through the optical coupler 14C and the optical fiber 10A to the temperature compensating optical fiber.
Light is transmitted to the grating unit 02.

【0042】感圧用光ファイバー・グレーティング部0
1にて検出された水圧・発振波長変換信号を光カプラー
14、及び光ファイバー15を介して波長計測器16に
入力し、これにより計測し、符号変換した発振波長計測
信号λ1 を合成用光カプラー17に送光する。また、温
度補償用の光ファイバー・グレーティング部02にて、
感圧用光ファイバー・グレーティング部01が受けると
同様な周囲温度の変動のみを示す水圧・発振波長変換信
号を得、これを光カプラー14C、及び光ファイバー1
5Aを介して波長計測器16Aに入力し、温度補償用光
ファイバー・グレーティング8の温度変動による伸縮に
基づく発振波長変化分を示す発振波長計測信号λ2 が光
カプラー17に送信される。そして、給電・光信号伝送
ケーブル18を介して陸上局のデータ処理装置に伝送さ
れ、ここで、感圧用の光ファイバー・グレーティング部
01にて検出した、温度変動分を含む水面レベルを示す
発振波長計測信号λ1 と、周囲温度の変動分のみを示す
発振波長計測信号λ2 との差(λ1 −λ2 )=λ3 を求
めることで、周囲温度の変動分を重畳された感圧計測信
号から周囲温度変動を除去し、補正した水面レベルを検
出することが出来る。
Optical fiber grating for pressure sensing 0
The water pressure / oscillation wavelength conversion signal detected at 1 is input to the wavelength measuring device 16 via the optical coupler 14 and the optical fiber 15, and the oscillation wavelength measurement signal λ 1 measured and sign-converted by the optical measuring device is converted into an optical coupler for synthesis. Light is transmitted to 17. In the optical fiber grating section 02 for temperature compensation,
When the pressure-sensitive optical fiber grating unit 01 receives the same water pressure / oscillation wavelength conversion signal that shows only the same fluctuation of the ambient temperature, it obtains the converted signal by the optical coupler 14C and the optical fiber 1
5A is input to a wavelength measuring device 16A, and an oscillation wavelength measurement signal λ 2 indicating an oscillation wavelength change based on expansion and contraction of the temperature compensating optical fiber grating 8 due to temperature fluctuation is transmitted to the optical coupler 17. Then, the oscillation wavelength is transmitted to the data processing device of the land station via the power supply / optical signal transmission cable 18 and detected by the optical fiber grating unit 01 for pressure sensing, which indicates the water surface level including the temperature fluctuation. By obtaining a difference (λ 1 −λ 2 ) = λ 3 between the signal λ 1 and the oscillation wavelength measurement signal λ 2 indicating only the fluctuation of the ambient temperature, the pressure-sensitive measurement signal on which the fluctuation of the ambient temperature is superimposed , The ambient temperature fluctuation can be removed, and the corrected water level can be detected.

【0043】なお、図6に示すように、各水圧センサ毎
に設けたレーザ光源12に、多数のバックアップ用レー
ザ光源12A〜12Nを並設することも可能である。こ
の場合、バックアップ用レーザ光源12A〜12Nの各
送光側と光カプラー14Aの受光側とは光ファイバー1
0A、10B、・・・10Nにより並列接続されてい
る。そして、バックアップ用レーザ光源12A〜12N
を接続する導電線LA、LB・・・LNと、制御信号V
の入力側との間には、多路切換スイッチSWが介在して
いる。そして、この多路切換スイッチSWの各スイッチ
の閉止順序は、以下のようにして行われる。即ち、消灯
発見時の陸上局のデータ処理装置の制御プログラムの指
令に基づいて送信される、例えば、搬送周波数FK にの
せた制御信号Vを、スイッチSWに設けたステップモー
タSMに印加する都度、駆動軸に取り付けたスイッチ駆
動部材により導電片MPを矢印方向に所定距離づつ駆動
させ、これにより導電片MPを上記スイッチSW内の負
荷側端子P1と入力側端子Q1、P2とQ2、・・・、
PNとQNを順番に短絡する。これにより、制御信号V
は、導電線LA、LB、・・・LNに順番に印加され
る。これにより、レーザ光源12A〜12Nの、例え
ば、印加電源を付勢し、バックアップ用レーザ光源12
A〜12Nを順番に点火する。また、導電片MPを機械
的に駆動するほか、データ処理装置の制御プログラムの
指令により、導電片MPを電磁的に駆動させるよう構成
することも可能である。さらに、負荷側端子P1と入力
側端子Q1、P2とQ2、・・・、PNとQNの間にス
イッチング・トランジスタを接続するとともに、ステッ
プモータSMに代えてゲート制御回路を設け、このゲー
ト制御回路に制御信号Vが印加される都度、ゲート制御
回路によりスイッチング・トランジスタを順番にオンさ
せて、バックアップ用レーザ光源LA〜LNを順番に点
火させるよう構成することも可能である。
As shown in FIG. 6, a large number of backup laser light sources 12A to 12N can be arranged in parallel with the laser light source 12 provided for each water pressure sensor. In this case, each light transmitting side of the backup laser light sources 12A to 12N and the light receiving side of the optical coupler 14A are connected to the optical fiber 1
.. 10N are connected in parallel. Then, the backup laser light sources 12A to 12N
, LN, and the control signal V
A multi-way switch SW is interposed between the input side and the input side. The closing order of the switches of the multi-way switch SW is performed as follows. That is transmitted in accordance with an instruction of the control program of the data processor land station unlit discovery, for example, a control signal V placed on a carrier frequency F K, each time to be applied to the step motor SM which is provided to the switch SW The conductive piece MP is driven in the direction of the arrow by a predetermined distance by a switch driving member attached to the drive shaft, whereby the conductive piece MP is driven by the load-side terminal P1 and the input-side terminals Q1, P2 and Q2,.・ 、
PN and QN are short-circuited in order. Thereby, the control signal V
Are sequentially applied to the conductive lines LA, LB,... LN. Thereby, for example, the applied power of the laser light sources 12A to 12N is energized, and the backup laser light source 12A is turned on.
A to 12N are ignited in sequence. Further, in addition to mechanically driving the conductive piece MP, the conductive piece MP may be configured to be electromagnetically driven by a command of a control program of the data processing device. Further, a switching transistor is connected between the load terminal P1 and the input terminal Q1, P2 and Q2,..., PN and QN, and a gate control circuit is provided instead of the step motor SM. Each time the control signal V is applied, the switching transistors may be sequentially turned on by the gate control circuit to ignite the backup laser light sources LA to LN in sequence.

【0044】その作用を説明すると、稼働中の初期駆動
用レーザ光源12の寿命が尽きて消灯すると、これを識
別した陸上局から送信されてくる制御信号Vが多路切換
スイッチSWに入力され、バックアップ用レーザ光源1
2Aが先ず点火される。初期駆動用レーザ光源12と光
ファイバー10を介して光カプラー14Aに至る光路か
ら、バックアップ用レーザ光源12Aのレーザ光を光フ
ァイバー10Aを介して光カプラー14Aに送光する新
たな光路に切り換えられ、図4に示すように、光アイソ
レータ13に送光される。そして、このレーザ光源12
Aの寿命が尽きると、制御信号Vの印加により、多路切
換スイッチSWが1段進められてレーザ光源12Bに点
火信号を送信し、点火されたレーザ光源12Bが光カプ
ラー14Aに接続される光路に切り換えられるが、この
ような過程をレーザ光源12Nが点火される迄繰り返さ
れ、長時間にわたる観測が続行される。
The operation will be described. When the life of the operating initial drive laser light source 12 is over and the light is turned off, the control signal V transmitted from the land station that has identified this is input to the multi-way switch SW. Backup laser light source 1
2A is first ignited. The optical path from the laser light source 12 for the initial drive to the optical coupler 14A via the optical fiber 10 is switched to a new optical path for transmitting the laser light of the backup laser light source 12A to the optical coupler 14A via the optical fiber 10A. The light is transmitted to the optical isolator 13 as shown in FIG. Then, this laser light source 12
When the life of A has expired, the application of the control signal V causes the multi-way switch SW to advance one stage to transmit an ignition signal to the laser light source 12B, and the ignited laser light source 12B is connected to the optical coupler 14A. This process is repeated until the laser light source 12N is ignited, and observation for a long time is continued.

【0045】なお、上記した水圧センサを水底に設置
し、感圧用光ファイバー・グレーティング部01を、地
震動に基づく周期の長い水中音響データの収集用にも利
用する事も可能である。例えば、少なくとも、音響波の
伝播による数百秒から数Hz程度の長周期の水圧変動が
計測可能であるので、近地、又は遠地で発生した大地震
等に基づく長周期の音波の伝播による水圧変動を検出す
る「ハイドロフォン」、「水中マイクロフォン」や、音
波よる水圧変動を検出する「音圧センサ」としても利用
可能であり、検出した水中音響データを自然地震、又は
人工地震等の観測に用いることが出来る。また、その温
度補償用光ファイバー・グレーティング部02により検
出した温度データを陸上局に伝送し、このデータを設置
水底近傍の温度変動傾向の観測にも役立てられる。この
ため、火山性地震発生源である、例えば、海底火山地帯
や、火口湖等におけるオンライン温度データ収集用に利
用可能である。
It is also possible to install the above-mentioned water pressure sensor at the bottom of the water and use the pressure-sensitive optical fiber grating unit 01 for collecting underwater acoustic data having a long cycle based on seismic motion. For example, at least a long-period water pressure fluctuation of several hundred seconds to several Hz due to the propagation of an acoustic wave can be measured, so that the water pressure due to the propagation of a long-period sound wave based on a large earthquake generated near or far away. It can also be used as a `` hydrophone '' to detect fluctuations, an `` underwater microphone '', and a `` sound pressure sensor '' to detect water pressure fluctuations due to sound waves.The detected underwater acoustic data can be used to observe natural or artificial earthquakes. Can be used. In addition, the temperature data detected by the temperature compensating optical fiber grating unit 02 is transmitted to a land station, and this data is also used for observing a temperature fluctuation tendency near the installation water bottom. Therefore, it can be used for online temperature data collection in a volcanic earthquake source, for example, a submarine volcanic zone, a crater lake, or the like.

【0046】次に、第3の実施の形態として、耐圧容器
2内に、光ファイバー・グレーティング8を具備する計
測システムを複数組、例えば、3組備えた並設型水圧セ
ンサについて、図7に示すそのブロック図、及び図8に
示すその斜視図を参照しながら説明する。
Next, as a third embodiment, FIG. 7 shows a side-by-side type water pressure sensor having a plurality of sets, for example, three sets of measuring systems having an optical fiber grating 8 in a pressure vessel 2. This will be described with reference to the block diagram and the perspective view shown in FIG.

【0047】この第3の実施の形態は、ケーシング2の
耐圧容器4内の一半に設置したレーザ光発生・波長計測
部201と、その他半に設置した水圧・発振波長変換部
202とよりなる計測システム101、102、103
が3組並設され、図面の煩雑化を避けるため、そのうち
の1組の計測システム102のみに、図2に示すものと
同一参照番号を付されている。
In the third embodiment, the measurement includes a laser light generation / wavelength measurement unit 201 provided in one half of the pressure-resistant container 4 of the casing 2 and a water pressure / oscillation wavelength conversion unit 202 provided in the other half. Systems 101, 102, 103
In order to avoid complication of the drawing, only one set of measurement systems 102 is given the same reference number as that shown in FIG.

【0048】そして、各水圧・発振波長変換部202の
発振波長を計測するとともに、符号化を行う波長計測器
16、16、16を介し、図示しない陸上局に発振波長
計測信号を送信する給電・光信号伝送ケーブル18が接
続されている光カプラー23に入射される。光カプラー
23から出射された各発振波長計測信号をケーブル18
に重畳し、図示しない陸上局に送信するものであり、こ
れら計測システム101、102、103は図2に示す
ものと同様な作用を行うもので、その説明は同一事項を
重複説明することになるから、その再説は省略する。
Then, the oscillation wavelength of each water pressure / oscillation wavelength converter 202 is measured, and the oscillation wavelength measurement signal is transmitted to the land station (not shown) via the wavelength measuring devices 16, 16, 16 for encoding. The light enters the optical coupler 23 to which the optical signal transmission cable 18 is connected. Each oscillation wavelength measurement signal emitted from the optical coupler 23 is connected to the cable 18.
The measurement system 101, 102, 103 performs the same operation as that shown in FIG. 2, and the description thereof will be the same. Therefore, the reconsideration is omitted.

【0049】このように光ファイバー・グレーティング
8を具備する水圧センサ1の計測システムを複数組設け
た本発明の第3の実施の形態によれば、複数の計測シス
テムのうち1つの計測システムが故障しても、残りの計
測システムが計測作業を続行するため、測定データの欠
落を発生させることなく水面レベルの変動解析を続行す
ることが可能となる。
As described above, according to the third embodiment of the present invention in which a plurality of measurement systems of the water pressure sensor 1 having the optical fiber grating 8 are provided, one of the plurality of measurement systems fails. However, since the remaining measurement systems continue the measurement work, it is possible to continue the fluctuation analysis of the water surface level without causing a loss of the measurement data.

【0050】さらに、複数組の計測システムのレーザ光
の搬送波長を同一とするとともに、複数組の計測システ
ムからの各計測データを統計処理をすることで、計測精
度の向上をはかり、そして、SN比を改善することが可
能となる。
Further, by making the carrier wavelength of the laser light of the plural sets of measurement systems the same and performing statistical processing on each measurement data from the plural sets of measurement systems, the measurement accuracy is improved, and the SN ratio is improved. It is possible to improve the ratio.

【0051】また、第3の実施の形態においても、図4
に示す第2の発明の実施の形態と同様に、計測システム
101、102、103に設けた各レーザ光源12、1
2、12に対し、少なくとも1個のバックアップ用のレ
ーザ光源を並設するとともに、光カプラー14Aに少な
くとも2光路以上の切り換え能力を持たせるよう構成す
る他、計測システム101、102、103に設けた各
感圧用光ファイバー・グレーティング部に、温度補償用
光ファイバー・グレーティング部を並設するよう構成す
る。これにより、レーザ光源ばかりでなく、点火された
バックアップ用レーザ光源が順次、点火され、長期間に
及ぶ連続発光と、周囲温度の変動の影響による圧力計測
データのエラーの補正とが可能となる。
Also in the third embodiment, FIG.
Each of the laser light sources 12, 1 provided in the measurement systems 101, 102, 103 is similar to the second embodiment of the invention shown in FIG.
At least one backup laser light source is provided side by side with respect to 2 and 12, and the optical coupler 14A is configured to have a switching capability of at least two optical paths, and provided in the measurement systems 101, 102 and 103. The optical fiber grating for temperature compensation is arranged in parallel with the optical fiber grating for pressure sensing. Thus, not only the laser light source but also the lit backup laser light source is sequentially ignited, and continuous light emission for a long period of time and correction of an error in pressure measurement data due to the influence of the ambient temperature change can be performed.

【0052】また、複数本の感圧用光ファイバー・グレ
ーティング部を用いる場合に、温度補償用光ファイバー
・グレーティング部も複数個設置してもよいが、単に1
個設置し、これから得られた温度補償信号を複数個の感
圧用光ファイバー・グレーティング部で共用してもよ
い。また、既に述べたように、感圧用光ファイバー・グ
レーティング部を、近地、又は遠地に発生した大地震動
に基づく長周期の水中音響データを検出するセンサとし
て用いることが出来る他、温度補償用光ファイバー・グ
レーティング部により検出した温度データを、センサ設
置水底の温度変動傾向の観測に利用出来ることは言う迄
もない。
When a plurality of pressure-sensitive optical fiber grating sections are used, a plurality of temperature-compensating optical fiber grating sections may be provided.
A plurality of the temperature compensation signals may be shared by a plurality of pressure-sensitive optical fiber grating units. In addition, as described above, the pressure-sensitive optical fiber grating can be used as a sensor for detecting long-period underwater acoustic data based on a large earthquake motion generated in the near or distant place. It goes without saying that the temperature data detected by the grating unit can be used for observing the temperature fluctuation tendency of the sensor installation water bottom.

【0053】次に、上記した第1乃至第3の実施の形態
に示す計測システムを測定領域30に配設した例を図9
を参照して説明する。図9に示す幾つかの波止場を有す
る港湾の海底の各所には、中継局32とデータ伝送線3
3で結ばれた陸上局31に設けた給電・光信号伝送ケー
ブル18を介して、複数の計測システム1・・・がライ
ン状に配設され、測定領域30に測定ネットワークを構
築する。このように、広い港湾領域に設置された計測シ
ステム系から検出データを収集することで、計測システ
ムの海面レベルの変動や、津波、波浪、潮位、台風等の
海面レベルの変動状況を検知することが出来る。そし
て、波浪等の計測においては、海面から所定レベル下方
に水圧センサが位置するようにブイと、錨等とよりなる
係留装置により係留させ、この水圧センサ沈降位置から
海面に至る波面レベルを計測するよう構成してよいこと
は、勿論である。さらに、海面レベルの変動ばかりでな
く、河川、湖水等の水位や、タンク等の液面の監視にも
適用可能である。
Next, an example in which the measurement systems shown in the first to third embodiments are arranged in the measurement area 30 is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. A relay station 32 and a data transmission line 3 are located at various places on the seabed of a port having several docks shown in FIG.
A plurality of measurement systems 1... Are arranged in a line via a power supply / optical signal transmission cable 18 provided in a land station 31 connected by 3, and a measurement network is constructed in the measurement area 30. In this way, by collecting detection data from measurement system systems installed in a wide port area, it is possible to detect sea level fluctuations of the measurement system and sea level fluctuation conditions such as tsunamis, waves, tide levels, and typhoons. Can be done. In the measurement of waves and the like, mooring is performed by a mooring device including a buoy and an anchor so that the water pressure sensor is positioned at a predetermined level below the sea surface, and the wave surface level from the sinking position of the water pressure sensor to the sea surface is measured. Of course, such a configuration may be adopted. Further, the present invention can be applied to not only the fluctuation of the sea level but also the monitoring of the water level of rivers and lakes, and the liquid level of tanks and the like.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上述べたように請求項1、及び2記載
の発明によれば、水圧センサとして電気絶縁対策を必要
とする水晶振動子型発振回路を用いることなく、感圧用
光ファイバー・グレーティング部を用い、水面レベル等
の変動をレーザ光の発振波長の変動に直接変換し、計測
するよう構成してあるので、光ファイバー・グレーティ
ングから発生されるレーザ光の発振波長を求めること
で、水面レベルの変動状況の検出が可能となる。
As described above, according to the first and second aspects of the present invention, a pressure-sensitive optical fiber grating section can be used without using a quartz oscillator type oscillation circuit requiring electrical insulation measures as a water pressure sensor. Is used to directly convert the fluctuations of the water surface level etc. into the fluctuations of the oscillation wavelength of the laser light, and measure it.Therefore, by obtaining the oscillation wavelength of the laser light generated from the optical fiber grating, the It is possible to detect a fluctuation situation.

【0055】さらに、柔軟な薄膜袋状体等により構成さ
れるとともに、外部からの印加水圧力を、光ファイバー
・グレーティングの外周面に静水圧となして印加し得る
ように十分な量の粘性液体を充填した容器内に、光ファ
イバー・グレーティングを内蔵してあるため、光ファイ
バー・グレーティングに動圧が付与されずに、印加水圧
のすべてが、その外周面の垂直方向から静水圧として付
与され、これにより、光ファイバー・グレーティングの
直径が収縮され、その長手方向の伸長に変換されて回折
格子のピッチが増大し、このため、計測分解能が高くな
り、正確な計測が可能となる。
Further, the viscous liquid is constituted by a flexible thin film bag or the like, and a sufficient amount of viscous liquid is applied so that an externally applied water pressure can be applied to the outer peripheral surface of the optical fiber grating at a hydrostatic pressure. In the filled container, since the optical fiber grating is built in, the dynamic pressure is not applied to the optical fiber grating, and all of the applied water pressure is applied as a hydrostatic pressure from the vertical direction of the outer peripheral surface, whereby The diameter of the optical fiber grating is contracted and converted into its longitudinal extension, which increases the pitch of the diffraction grating, thereby increasing the measurement resolution and allowing accurate measurement.

【0056】さらに、請求項3記載の発明によれば、測
定水域の多箇所の水底に水圧センサを配設するよう構成
してあるため、測定水域に測定ネットワークを形成し、
その水域における水面レベルの変動状況を監視すること
が出来る。
Further, according to the third aspect of the present invention, since the water pressure sensors are arranged on the water bottom at a plurality of locations in the measurement water area, a measurement network is formed in the measurement water area.
It is possible to monitor the fluctuation state of the water level in the water area.

【0057】また、請求項4記載の発明によれば、レー
ザ光発生・波長計測部と、水圧・発振波長変換部とを備
える計測システムを複数組並設する構成としてあるた
め、故障が発生しても健全な残りの計測システムが計測
作業を継続することが出来、このため、計測データの欠
測期間を生じることなく、水面レベルの連続的計測を可
能とする。
According to the fourth aspect of the present invention, a plurality of measurement systems each including a laser light generation / wavelength measurement unit and a water pressure / oscillation wavelength conversion unit are arranged in parallel, so that a failure occurs. However, the remaining sound measurement system can continue the measurement work, and therefore, can continuously measure the water surface level without causing a measurement data missing period.

【0058】さらに、請求項5記載の発明によれば、感
圧用光ファイバー・グレーティング部に、耐圧容器内に
光ファイバー・グレーティングを収納してなる周囲温度
補償用光ファイバー・グレーティング部を並設し、さら
に、レーザ光源にバックアップ用のレーザ光源を並設す
るよう構成してあるため、外界の周囲温度が変動して
も、温度補償された水面レベルの計測データを得ること
が出来、その上、稼働中のレーザ光源が消灯しても、バ
ックアップ用のレーザ光源を稼働させることが出来、こ
のため、長期間にわたり計測データを得ることは出来
る。
Further, according to the fifth aspect of the present invention, the pressure-sensitive optical fiber grating section is provided with an ambient temperature compensating optical fiber grating section in which an optical fiber grating is housed in a pressure-resistant container. Since the backup laser light source is arranged side by side with the laser light source, even if the ambient temperature of the external environment fluctuates, it is possible to obtain temperature-compensated measurement data of the water surface level. Even if the laser light source is turned off, the backup laser light source can be operated, and thus measurement data can be obtained for a long period of time.

【0059】さらに、請求項6記載の発明によれば、レ
ーザ光源にN個のバックアップ用レーザ光源を並設する
とともに、N個バックアップ用レーザ光源を順番に点火
させる点火信号多路切換手段を備えているため、稼働中
のレーザ光源が消灯したり、これに代えて投入したバッ
クアップ用レーザ電源が消灯しても、残りのバックアッ
プ用レーザ光源を順番に点火させることが出来るため、
長期間にわたり観測を続行し、計測データを連続的に得
ることが出来る。
Further, according to the invention of claim 6, N backup laser light sources are arranged in parallel with the laser light source, and an ignition signal multi-path switching means for sequentially igniting the N backup laser light sources is provided. Therefore, even if the operating laser light source is turned off or the backup laser power supply that is turned on is turned off instead, the remaining backup laser light sources can be ignited in order,
Observation can be continued for a long time, and measurement data can be obtained continuously.

【0060】また、請求項7記載の発明によれば、水圧
・発振波長変換部における感圧用光ファイバー・グレー
ティング部を、水中地震動に基づく水中音響データを収
集するためのハイドロフォン、水中マイクロフォン、又
は水中における音圧センサとして用い、この感圧用光フ
ァイバー・グレーティング部により水中音響波を検出
し、これを自然地震、又は人工地震の観測に利用するこ
とが出来る。
According to the seventh aspect of the present invention, the pressure-sensitive optical fiber grating in the water pressure / oscillation wavelength converter is provided with a hydrophone, an underwater microphone, or an underwater microphone for collecting underwater acoustic data based on underwater seismic motion. The underwater acoustic wave is detected by the optical fiber grating for pressure sensing, and can be used for observation of natural earthquakes or artificial earthquakes.

【0061】さらに、請求項8記載の発明によれば、水
圧・発振波長変換部における周囲温度補償用の光ファイ
バー・グレーティング部により、水圧センサを設置した
水底近傍の温度データを検出し、これをその温度変動傾
向の観測に利用する事が出来る。
Further, according to the invention of claim 8, the temperature data near the water bottom where the water pressure sensor is installed is detected by the optical fiber grating for ambient temperature compensation in the water pressure / oscillation wavelength converter, and this is detected. It can be used for observing temperature fluctuation trends.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 (A)は本発明の水圧センサの計測原理を説
明するためのブロック図、(B)は図1(A)に示す点
線AーAにて切断してレーザ光源・発振波長計測部20
1側を眺めた断面図、(C)は真水の水深mと、発振波
長nmとの関係を示すグラフである。
1A is a block diagram for explaining a measurement principle of a water pressure sensor of the present invention, and FIG. 1B is a laser light source / oscillation wavelength measurement cut along a dotted line AA shown in FIG. 1A. Part 20
FIG. 4C is a cross-sectional view of the first side, and FIG. 4C is a graph showing the relationship between the depth m of fresh water and the oscillation wavelength nm.

【図2】 本発明の第1の実施の形態を示す、光ファイ
バー・グレーティングを有する水圧センサのブロック図
である。
FIG. 2 is a block diagram of a water pressure sensor having an optical fiber grating according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 図2に示す水圧センサのケーシングの一部を
切り欠いて示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a casing of the water pressure sensor shown in FIG. 2 with a part cut away.

【図4】 図2に示す第1の実施の形態に、温度補償用
の光ファイバー・グレーティングを並設した第2の実施
の形態にて示す水圧センサのブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram of a water pressure sensor shown in a second embodiment in which an optical fiber grating for temperature compensation is provided in parallel to the first embodiment shown in FIG.

【図5】 図4に示す水圧センサのケーシングを除去し
た水圧センサの斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of the water pressure sensor with the casing of the water pressure sensor shown in FIG. 4 removed.

【図6】 図4に示す初期駆動用レーザ光源に、多数の
バックアップ用レーザ光源を並設した例を示すブロック
図である。
6 is a block diagram showing an example in which a number of backup laser light sources are arranged in parallel with the initial drive laser light source shown in FIG. 4;

【図7】 光ファイバー・グレーティングを有する計測
システムを複数組備えてなる水圧センサの第3の実施の
形態のブムック図である。
FIG. 7 is a Bumuk diagram of a third embodiment of a water pressure sensor including a plurality of sets of measurement systems having an optical fiber grating.

【図8】 図7に示す水圧センサのケーシング2の一部
を実線BーBにて切断除去して眺めた斜視図である。
8 is a perspective view of a part of the casing 2 of the water pressure sensor shown in FIG. 7, which is cut and removed along a solid line BB.

【図9】 本発明の多数の計測システムを測定領域に配
設し、給電・光信号伝送ケーブルにて接続した例を示す
図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example in which a number of measurement systems of the present invention are arranged in a measurement area and connected by a power supply / optical signal transmission cable.

【図10】 海底に設置した容器内に配設された感圧用
水晶発振回路と、温度補償用の水晶振動子発振回路との
発振周波数の差から水圧の変動を検知する従来の水圧セ
ンサのブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram of a conventional water pressure sensor that detects fluctuations in water pressure from a difference in oscillation frequency between a crystal oscillator circuit for pressure sensing and a crystal oscillator circuit for temperature compensation provided in a vessel installed on the sea floor. FIG.

【図11】 (A)は光ファイバー・グレーティングに
付与する張力と発振波長との関係を示す従来の計測シス
テムの構成ブロック図、(B)は2光束干渉法により光
ファイバーにグレーティングを書き込む状況を示す図、
(C)は(A)に示す計測システムにより求めた張力と
発振波長との関係を示す計測データのグラフ例である。
11A is a configuration block diagram of a conventional measurement system showing a relationship between a tension applied to an optical fiber grating and an oscillation wavelength, and FIG. 11B is a diagram showing a situation where a grating is written on an optical fiber by a two-beam interference method. ,
(C) is a graph example of measurement data showing a relationship between the tension and the oscillation wavelength obtained by the measurement system shown in (A).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・水圧センサ、2・・・水圧センサのケーシン
グ、3・・・ケーシング2の外周面に設けた水の流出入
孔、4・・・耐圧容器、5・・・保護筒、6・・・保護
筒5に設けた水の流出入孔、7・・・光ファイバー・グ
レーティング8を内蔵する粘性液体入り容器、8・・・
光ファイバー・グレーティング、9・・・容器7内に充
填される粘性液体、10・・・光ファイバー、11・・
・金蒸着反射板、12・・・レーザ光源、13・・・光
アイソレータ、14・・・第1の光カプラー、16・・
・波長計測器、17・・・第2の光カプラー、18・・
・給電・光信号伝送ケーブル、19・・・水密封止用パ
ッキング、21・・・水、20・・・水面、21・・・
水底。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Water pressure sensor, 2 ... Casing of water pressure sensor, 3 ... Water outflow / inlet hole provided on the outer peripheral surface of casing 2, 4 ... Pressure-resistant container, 5 ... Protective cylinder, 6 ... ..Water outflow / inlet holes provided in protective tube 5; 7. Viscous liquid container containing optical fiber grating 8; 8.
Optical fiber grating, 9 ... viscous liquid filled in container 7, 10 ... optical fiber, 11 ...
・ Gold-evaporated reflector, 12 ・ ・ ・ Laser light source, 13 ・ ・ ・ Optical isolator, 14 ・ ・ ・ First optical coupler, 16 ・ ・
.Wavelength measuring device, 17... Second optical coupler,.
・ Power supply / optical signal transmission cable, 19 ・ ・ ・ Packing for watertight sealing, 21 ・ ・ ・ Water, 20 ・ ・ ・ Water surface, 21 ・ ・ ・
Underwater.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ケーシングの一半に設けたレーザ光発生
・波長計測部と、外周面に水流出入用の孔を具備する、
該ケーシングの他半に配設されるとともに、光ファイバ
ー・グレーティングを内蔵する水圧・発振波長変換部と
よりなる計測システムを備える水圧センサであって、 上記レーザ光発生・波長計測部は、 レーザ光源のレーザ励起光を光ファイバーを介して上記
水圧・発振波長変換部に向けて送出するとともに、上記
水圧・発振波長変換部側から反射されて送られてくる、
水面レベルに対応して変換された水圧・発振波長変換信
号の波長を計測し、求めた発振波長計測信号を送信用伝
送ケーブルを介して陸上局に送信するよう構成し、 上記水圧・発振波長変換部は、 柔軟な薄膜袋状体等により形成され、かつその外周面か
らの印加水圧を、上記光ファイバー・グレーティングの
外周面に静水圧となして印加し得るように十分な量の粘
性液体を充填した容器内に、上記レーザ光発生・波長計
測部から入射されたレーザ励起光の発振波長を、印加さ
れた水圧に対応して変換する光ファイバー・グレーティ
ングを内蔵する感圧用光ファイバー・グレーティング部
を備えるよう構成することにより、 水面レベルに対応する水圧を、上記粘性液体入り容器を
介し静水圧となして光ファイバー・グレーティングに印
加し、該水圧に対応して変換、計測されたレーザ励起光
の発振波長計測信号を送出することを特徴とする光ファ
イバーを用いた水圧センサ。
1. A laser light generation / wavelength measurement unit provided in one half of a casing, and a hole for water inflow and outflow on an outer peripheral surface.
A water pressure sensor provided in the other half of the casing and including a measurement system including a water pressure / oscillation wavelength conversion unit having a built-in optical fiber grating, wherein the laser light generation / wavelength measurement unit includes a laser light source. Along with sending the laser excitation light through the optical fiber to the water pressure / oscillation wavelength converter, the laser excitation light is reflected and sent from the water pressure / oscillation wavelength converter,
It is configured to measure the wavelength of the converted water pressure / oscillation wavelength signal corresponding to the water level, and transmit the obtained oscillation wavelength measurement signal to a land station via a transmission cable for transmission. The portion is formed of a flexible thin film bag or the like, and is filled with a sufficient amount of viscous liquid so that the applied water pressure from the outer peripheral surface can be applied to the outer peripheral surface of the optical fiber grating as a hydrostatic pressure. A pressure-sensitive optical fiber grating unit having a built-in optical fiber grating that converts the oscillation wavelength of the laser excitation light incident from the laser light generation / wavelength measurement unit in accordance with the applied water pressure. With this configuration, a water pressure corresponding to the water surface level is applied to the optical fiber grating as a hydrostatic pressure through the viscous liquid-containing container, Water pressure sensor using an optical fiber, characterized in that sending converting in response to pressure, the oscillation wavelength measurement signals of the measured laser excitation light.
【請求項2】 ケーシングの一半に取り付けた耐圧容器
に設けたレーザ光発生・波長計測部と、外周面に水流出
入用の孔を具備する、該ケーシングの他半に配設される
とともに、光ファイバー・グレーティングを内蔵する水
圧・発振波長変換部とよりなる計測システムを備える水
圧センサであって、 上記レーザ光発生・波長計測部は、 レーザ光源のレーザ励起光を光ファイバーを介して上記
水圧・発振波長変換部に向けて送光するとともに、上記
水圧・発振波長変換部側から反射されて送られてくる水
圧・発振波長変換信号を分離して取り出す第1の光カプ
ラーと、 上記第1の光カプラーから分離された上記水圧・発振波
長変換信号の波長を計測し、符号化する波長計測器と、 上記波長計測器からの発振波長計測信号を、陸上局送信
用の伝送ケーブルの搬送波に重畳させる第2の光カプラ
ーとを備え、 上記水圧・発振波長変換部は、 柔軟な薄膜袋状体等により形成され、かつ、その外周面
からの印加水圧を、上記光ファイバー・グレーティング
の外周面に静水圧となして印加し得るように十分な量の
粘性液体を充填された容器内に、その一端を上記第1の
光カプラー側に接続され、その他端を上記光反射部材に
接続されてなる光ファイバーに書き込んだ光ファイバー
・グレーティングを内蔵する感圧用光ファイバー・グレ
ーティング部を備えるよう構成することにより、 水面レベルに対応する水圧を、上記粘性液体入り容器を
介し静水圧となして光ファイバー・グレーティングに印
加し、該水圧に対応して変換、計測されたレーザ励起光
の発振波長計測信号を上記陸上局送信用の伝送ケーブル
を介して伝送することを特徴とする光ファイバーを用い
た水圧センサ。
2. An optical fiber, comprising: a laser light generation / wavelength measurement unit provided on a pressure-resistant container attached to one half of a casing; and a hole for water inflow / outflow on an outer peripheral surface. A water pressure sensor having a measurement system including a water pressure / oscillation wavelength conversion unit having a built-in grating, wherein the laser light generation / wavelength measurement unit transmits the laser excitation light of a laser light source to the water pressure / oscillation wavelength via an optical fiber. A first optical coupler that transmits light toward the converter and separates and extracts a hydraulic pressure / oscillation wavelength conversion signal that is reflected and sent from the hydraulic pressure / oscillation wavelength converter; and the first optical coupler. A wavelength measuring device that measures and encodes the wavelength of the water pressure / oscillation wavelength conversion signal separated from the wavelength, and transmits an oscillation wavelength measurement signal from the wavelength measuring device to a land station transmitting signal. A second optical coupler superimposed on a carrier wave of the cable, wherein the water pressure / oscillation wavelength converter is formed of a flexible thin film bag or the like, and applies the applied water pressure from the outer peripheral surface to the optical fiber grating. In a container filled with a sufficient amount of viscous liquid so as to be able to apply hydrostatic pressure to the outer peripheral surface of the container, one end is connected to the first optical coupler side, and the other end is connected to the light reflecting member. By providing a pressure-sensitive optical fiber grating section containing a built-in optical fiber grating written in the optical fiber to be connected, the water pressure corresponding to the water surface level is made hydrostatic pressure through the viscous liquid-containing container to make the optical fiber Applied to the grating, converted in accordance with the water pressure, and converted the measured oscillation wavelength measurement signal of the laser excitation light into a signal for transmitting to the land station. A water pressure sensor using an optical fiber, wherein the water pressure is transmitted via a transmission cable.
【請求項3】 上記水圧センサを測定水域の多箇所の水
底に配設するとともに、上記陸上局送信用の伝送ケーブ
ルに上記水圧センサからのそれぞれの発振波長計測信号
を重畳して伝送するよう構成することにより、 上記測定水域に水面レベルの変動状況を監視する測定ネ
ットワークを形成することを特徴とする請求項1、又は
2記載の水圧センサ。
3. A configuration in which the water pressure sensors are disposed at a plurality of water bottoms in a measurement water area, and the respective oscillation wavelength measurement signals from the water pressure sensors are transmitted by being superimposed on the transmission cable for land station transmission. The water pressure sensor according to claim 1, wherein a measurement network for monitoring a fluctuation state of a water level is formed in the measurement water area.
【請求項4】 上記水圧センサに、上記レーザ光発生・
波長計測部と、水圧・発振波長変換部とを備える計測シ
ステムを複数組並設することを特徴とする請求項1、又
は2記載の水圧センサ。
4. The laser beam generation / output to the water pressure sensor.
3. The water pressure sensor according to claim 1, wherein a plurality of sets of measurement systems each including a wavelength measurement unit and a water pressure / oscillation wavelength conversion unit are arranged in parallel.
【請求項5】 上記水圧・発振波長変換部における感圧
用光ファイバー・グレーティング部に、不活性ガスを充
填した耐圧容器内に光ファイバー・グレーティングを収
納するとともに、周囲温度の変動のみを発振波長の変動
に変換する周囲温度補償用光ファイバー・グレーティン
グ部を並設し、 上記レーザ光源にバックアップ用レーザ光源を並設する
とともに、 上記レーザ光源からの励起光を分路用光カプラーにより
二分し、その一方のレーザ光を上記感圧用光ファイバー
・グレーティング部に、その他方のレーザ光を周囲温度
補償用光ファイバー・グレーティング部に送光する送光
光路系と、 上記感圧用光ファイバー・グレーティング部から送られ
てくる水圧・発振波長変換信号及び周囲温度補償用光フ
ァイバー・グレーティング部から送られてくる周囲温度
・発振波長変換信号の波長をそれぞれ波長計測器により
計測し、求めた各発振波長計測信号を送信用伝送ケーブ
ルにのせる送信光路系とを形成し、 上記レーザ光源の消灯の際、該レーザ光源と上記送光光
路系とを結ぶ光路を、制御信号により点火された上記バ
ックアップ用レーザ光源と該送光光路系とを結ぶ光路に
切り換える光路切り換え手段を備えるよう構成したこと
を特徴とする請求項1、又は、2記載の水圧センサ。
5. The pressure-sensitive optical fiber grating section of the water pressure / oscillation wavelength conversion section houses the optical fiber grating in a pressure-resistant container filled with an inert gas, and only changes in ambient temperature to change in oscillation wavelength. An ambient temperature compensating optical fiber grating part to be converted is arranged in parallel, a backup laser light source is arranged in parallel with the laser light source, and the excitation light from the laser light source is split into two by an optical coupler for shunt, and one of the lasers is used. A light transmitting optical path system for transmitting light to the pressure-sensitive optical fiber grating section and the other laser light to the ambient temperature compensating optical fiber grating section; and a water pressure / oscillation transmitted from the pressure-sensitive optical fiber grating section. Sent from the optical fiber grating for wavelength conversion signal and ambient temperature compensation The wavelength of the converted ambient temperature / oscillation wavelength conversion signal is measured by a wavelength measuring device, and a transmission optical path system for mounting the obtained oscillation wavelength measurement signal on a transmission cable is formed. In this case, an optical path switching means for switching an optical path connecting the laser light source and the light transmitting optical path system to an optical path connecting the backup laser light source ignited by a control signal and the light transmitting optical path system is provided. The water pressure sensor according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項6】 上記レーザ光源にN個の上記バックアッ
プ用レーザ光源を並設するとともに、 上記N個のバックアップ用レーザ光源を、制御信号を印
加される都度、順番に付勢し、点火する点火信号多路切
換手段と、 上記レーザ光源の消灯の際、該レーザ光源と上記送光光
路系とを結ぶ光路を、順次点火された上記バックアップ
用レーザ光源と該送光光路系とを結ぶ光路に切り換える
光路切り換え手段とを備えるよう構成したことを特徴と
する請求項5記載の水圧センサ。
6. An ignition system for arranging N backup laser light sources in parallel with the laser light source, and energizing and igniting the N backup laser light sources in sequence each time a control signal is applied. Signal multi-path switching means, when the laser light source is turned off, an optical path connecting the laser light source and the light transmitting optical path system to an optical path connecting the backup laser light source sequentially ignited and the light transmitting optical path system. The water pressure sensor according to claim 5, further comprising an optical path switching means for switching.
【請求項7】 上記水圧センサを水底に設置し、上記水
圧・発振波長変換部における感圧用光ファイバー・グレ
ーティング部を水中地震動観測用の音波受信センサとし
て用いることにより、自然地震、又は人工地震に起因す
る水中音響波を計測することを特徴とする請求項1、又
は請求項2記載の水圧センサ。
7. The method according to claim 1, wherein the water pressure sensor is installed at the bottom of the water, and the pressure-sensitive optical fiber grating in the water pressure / oscillation wavelength converter is used as a sound wave receiving sensor for observation of underwater seismic motion. The water pressure sensor according to claim 1 or 2, wherein the underwater acoustic wave is measured.
【請求項8】 上記水圧センサを水底に設置し、上記水
圧・発振波長変換部における周囲温度補償用光ファイバ
ー・グレーティング部を水底近傍の水中温度検出用の温
度センサとして用いることにより、上記設置水底近傍の
周囲温度データを収集することを特徴とする請求項5記
載の水圧センサ。
8. The method according to claim 1, wherein the water pressure sensor is installed on the bottom of the water, and the optical fiber grating for compensating ambient temperature in the water pressure / oscillation wavelength converter is used as a temperature sensor for detecting the underwater temperature near the water bottom. The water pressure sensor according to claim 5, wherein ambient temperature data is collected.
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