JPS59148835A - 光フアイバ式物理量計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は光フアイバ式物理量計測方法に係シ、特に物理
現象により変化する光ファイーバの後方散乱強度を連続
して測定し、対象とする物理量を計測する光ファイバ式
物理址計測方法に関する。以下、水中音響探知装置を例
に説明する。

〔発明の背景〕

近年、音響にガイドされる音響航法や、海底資源、水産
資源の探査、土木工事に褌なう海底地形の詞査など、水
中音書機器必必要性が非常に高まっておシ、微弱音波を
広範囲に渉って探知することが重要になって来ている。

従来は、音響エネルギーを電気エネルギーに変換する圧
電素子や磁歪素子を受波器として用い、感度を上げ、指
向性を持たせるために、第１図（ａ）。

（ｂ）に示す如く、受渡器素子１を多数空間的に配列し
たいわゆるハイドロホンアレイ２を使用した夛、第２図
の如く、受波器素子１を多数直線的に配列した伝送ケー
ブル３等を使用している。

これらの場合、各受波器素子１の電気出力を直列、又は
並列にして取シ出すが、相互の電気的な干渉を防止する
ため、同軸ケーブルが必要になるなど重量的に重くなｐ
可撓性が低下する。この結果船上のウィンチでの巻取シ
が困難となるなど運用性が間題になる。又、測定箇所を
増して精度を上は工うとすると、当然それだけ検出素子
が必要となシ、高価でかつ信号処理が複雑になる。

〔発明の目的〕

本発明は上述の点に鑑み成されたもので、その目的とす
るところは、運用性が向上することは勿論、簡単にして
、かつ経済性の高い光ファイバ式物理蓋計測方法を提供
するにある。

〔発明の概要〕

本発明は光源からのパルス光を光ファイバに入射させ、
この光フアイバ内での入射光に発生する後方散乱光のう
ち、物理現象の影響によシ変化する該後方散乱光の強度
を連続的に測定し物理量を計測することによシ、所期の
目的を達成するように成したものでおる。

即ち、光ファイバの光伝送損失は、材料固有の吸収、又
は散乱（レイリー散乱など）、マイクロベンディングや
曲が９による散乱、接続部における損失などがあるが、
これらの内散乱光の１部は入射端に反射され、いわゆる
後方散乱光となる。

本発明は上記の後方散乱光の中、特に、物理現象の影響
を受けた後方散乱光の変化分を測定することによシ、検
出用光ファイバに沿った物理現象の強度分布金連続的に
検出するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、図面の実施例に基づいて本発明を説明する。

第３図は本発明の一実施例を示すもので、水中音響を探
知する場合の検出回路である。

眼図について説明すると、パルス発生器１７によシ駆動
される光源１１からのパルス光が、半透明膜１２を経て
音圧により変形を受は易い光ファイバ１３に入射される
。この入射光１５は光フアイバ１３内のミクロな屈折率
のゆらぎに基因するレイリー散乱など光フアイバ材料固
有の散乱の他に、音圧に基づく微小女曲がりによる散乱
が加わる。その散乱光の１部が光ファイバ１３の入射端
に戻されるいわゆる後方散乱光となる。

この後方散乱光は半透明膜１２によって直角方向に曲げ
られ、受光器１６によシ光から電気に変換される。さら
に、受光器１６からの電気信号は、信号処理回路２０に
よシ増巾後、音圧に比例した形に換算され、タイミング
発生器１８、及びマスキング回路１９０作用によシ横軸
に時間（即ち距離）、縦軸に音圧の形１でディスプレイ
２１上に表示される。

後方散乱光強度は、光ファイバ１３の入射端から遠方で
散乱された光は、受光器１６に遅れて到着するため、第
４図の如く時間に対して分布している。該図の如く、後
方散乱光強度は、光ファイバ１３の入射端Ａ、及び終端
Ｂでやや大きい値を示す他社、微小な変動を起しながら
入射端Ａより遠ざかるにつれて、後方散乱光強度が直線
的に低下する。このような状態において第３図の例えば
光ファイバ１３の途中ＣＪ部分に音圧１４が加わると、
第４図の時間１．．１４点上の破線Ｃ，Ｄに示すごとく
ピーク値が現れる。この変動分Ｐ、。

Ｐａよシ音圧が求まシ、時間ｔ、、ｔ４１ｃ光ファイバ
１３内での光の伝搬速度（光ファイノ（１３の屈折率に
反比例する。）を乗じて、音圧発生魚道の距離が求めら
れる。

このようにすれば、１本の光ファイバ１３で数百ｍ以上
に渉シ連続して水中音響を検出することができる・ この結果、従来のハイドロホンアレイの如く、多数の受
波器を配、置する必要がなく、光信号のままで長距離に
渉って伝送できるので、ｔ＃ｉ！間の誘導によるノイズ
の問題がない。このため、同軸ケーブルの如く、ケーブ
ル径が大で可撓性がないなどの問題がない。なお信号処
理上から光ファイバ検出線ヲ数本東ねて用いても誘導ノ
イズがなく、１ｍｍ以下のガラスファイバ線であり、は
るかに軽鼠で１１撓性に秀れている。

数白−ｍに渉る長大な検出線を曳航する場合でもウィン
チなどによる巻取りが非常に簡単になり、収容スペース
も著しく節減でき、運用性ならびに経済性が大巾に向上
する。

なお、上記は水中音響について説明したが、他の物理現
象に対しても、その現象が光ファイバに印加されると、
計測用光ファイバの散乱損失が変化するものについては
、上記と同様に後方散乱光強度を測定することにより、
光ファイバに沿って連続して探知することが可能である
。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明の光ファイバ式物理散ｄ１測方法に
よれば、光源からのパルス光を光ファイバに入射させ、
この光フアイバ内での入射光に発生する散乱光の一部が
前記光フアイバ入射端に戻される後方散乱光のうち、物
理現象の影響によシ変化する該後方散乱光の強度を連続
的に測定し物理１ｋを計測するようにしたものであるか
ら、光信号のままで長距離に渉って伝送できるので、ケ
ーブル径が大で可焼性がないなどの問題はなく、しかも
、長大な検出線であってもウィンチなどによる巻取シが
非常に簡単になることより運用性、並びに経済性が大幅
に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は従来使用されていた集中形配
置のハイドロホンアレイを示し、（ａ）は正面図、（ｂ
）は断面図、第２図は従来使用されていた直線配列形ハ
イドロホンアレイを示す正面図、第３図′は本発明の一
実施例ケ示し、水中音響探知の場合のブロック図、第４
図は本発明の一実施例における後方散乱光強度の時間に
伴う分布特性図である。 １１・・・光源、１２・・・半透明膜％　１３・・・光
ファイバ、１５・・・入射光、１６・・・受光器、１７
・・・パルス発生器、１８・・・タイミング発生器、１
９・・・マスク回路、＜ａ−） （ｂ） 第Ｊ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源からのパルス光を光ファイバに入射させ、この
   光フアイバ内での入射光に発生する散乱光の一部が前記
   光フアイバ入射端に戻される後方散乱光のうち、物理現
   象の影響により変化する該後方散乱光の強度を連続的に
   測定することによシ物理量を計測することを特徴とする
   光フアイバ式物理量計測方法。 ２、前記後方散乱光のうち、音圧の影響を受ける後方散
   乱光強度の変化分を測定することによシ、前記光ファイ
   バに沿って連続して水中音響を測定することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光ファイバ式物理麓計測
   方法。 ３、前記音圧の影響を受けた後方散乱光は、半透明膜に
   よって直角方卵に曲げられて受光器に入シ、該受光器に
   よシ光から電気に変換され、受光器からの電気信号は、
   信号処理回路により増幅後、音圧に比例した形に換算さ
   れ、タイミング発生器、及びマスキング回路の作用によ
   り横軸に時間、縦軸に音圧の形でディスプレイ上に表示
   されることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光
   フアイバ式物理量計測方法。