JPS5948664A - 光学式ハイドロフオンシステム - Google Patents

光学式ハイドロフオンシステム

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Publication number
JPS5948664A
JPS5948664A JP57159213A JP15921382A JPS5948664A JP S5948664 A JPS5948664 A JP S5948664A JP 57159213 A JP57159213 A JP 57159213A JP 15921382 A JP15921382 A JP 15921382A JP S5948664 A JPS5948664 A JP S5948664A
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JP
Japan
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optical fiber
light
signal
fiber
optical
Prior art date
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Pending
Application number
JP57159213A
Other languages
English (en)
Inventor
Taisuke Murakami
泰典 村上
Sumio Takahashi
高橋 純夫
Toshiaki Kikuchi
菊地 年晃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP57159213A priority Critical patent/JPS5948664A/ja
Publication of JPS5948664A publication Critical patent/JPS5948664A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • G01H9/004Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

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】 この発明は、光ファイバーを利用して水中音響の検出を
行う光学式ハイドロフォンシステムに関する。
一般に、水中音響の検出には圧電素子を利用した圧電型
ハイド80フオンが使用されている。ところで、近年、
光ファイバーおよび光通信システムの進歩につれて、各
種センサに光センサが利用されるようになり、ハイド8
0フオンについてもその利用が考えられている。特に高
感度化が可能な点及び光ファイバーが水中音響に対し透
明であるため種々の機能が附加できる点など、期待され
る面が多いすなわち、第1図は従来の光学式ハイr口フ
オンシステムの構成図を示し、レーザー1から出力され
たレーザー発振光L1 はこの光L1 の進行方向と4
5度の角度に配置されだノ・−フミラー2によって水平
方向と垂直方向の光に分割され、水平方向の光は参照用
光ファイバー6へ、垂直方向の光は信号用光ファイバー
4へ夫々導かれる。
この参照用光ファイバー6を介した光は直接合波器5へ
導かれ、一方、信号用光ファイバー4を介した光は音響
の伝搬している媒質からなる音響場6を介して合波器5
へと導かれる。合波器5は参照平光ファイバー6および
信号用光ファイバー4を夫々介した光を干渉し、合波光
L2 を出力する。
ところで、参照用光ファイバー6の電界をEr。
信号平光ファイバー4の電界をEs  とすると理論上
次式が成立する。
Er = Eoexp[jcut〕−(11Es = 
Eoexp[jcut+jkpcoS+(tlst+j
φ。’]  −(2+ここで、EoexDrjwt’l
は光ファイバー6及び4の入射光を、p 00SCII
JS tは音響波を、kp瀉ωstはこの音響波による
光波の位相変化分を夫々示している。
また、φ。は参照用光ファイバー6を介した参照光と信
号用光ファイバー4を介した信号光との残存光路差を位
相で示したものである。
まだ、参照光と信号光との両光干渉強度工、即ち音響成
分は次式によって示される。
l−2Eo r 1 + cos (kl cosωs
t+φ。)〕−(3)kpは実際には十分小さな値とな
るので次のように近似される。
I = 2Eo[1−kpsinφo 5iII(it
s t ]      (41このようKして音響成分
が検出される。一方、参照光の周波数をΔUだけ推移さ
せ、その干渉光強度工′をFM(周波数変8)検波する
ことにより位相φ。と電界E。K無関係に音響成分’F
Mを検出することも可能である。すなわち、 工l= 2 EOC1+cos (Δのj +k”l 
cos tLfs を十φ。)]−(5)I’FM =
 F ・CIJ’s ・k F) cos(tj’s 
t          (61ここでFけFM受信器の
感度である。
しかしながら、前述した従来の光学式ハイド90フオン
システムにおいては、参照用′光ファイバー6と信号用
光ファイ7−4とが異なる媒質中におかれるため、外的
環境により参照光又は信号光が影響を受け、この結果、
出力ドリフトが増加して音響成分の検知が不正確になる
欠点があった。また、前述のシステムでは光フアイバー
ループ半径と音響周波数により一意的に決まる指向性を
有しており音響の任意の到来方向までは検知できない不
便があった。
この発明は前記事情に基づいてなされたものでその目的
とするところは、媒質中の任意の音響到来方向の検出を
可能とし、また外的環境変化に伴う出カド8リフトを軽
減した光学式ハイド90フオンシステムを提供すること
である。
以下、この発明の実施例につき第2図ないし第4図に基
づいて説明する。第2図はこの発明の光学式ハイドゝロ
フオンシステムの構成図を示し、レーザー11から出力
されたレーザー発振光L3 はハーフミラ−12によっ
て2分割され、一方の光は直角に反射して参照用光ファ
イバー13へ、他方の光はそのまま進行してハーフミラ
−14へ夫々入射される。さらに、ハーフミラ−14に
入射された光は2分割されて、一方の光は直角に反射し
て信号用光ファイバー15へ、他方の透過光は信号用光
フアイバー161C夫々入射される。参照用光ファイバ
ー13、信号用光ファイバー15.16は同一の音響伝
搬媒質からなる音響場17内、に配置されている。そし
て、参照用光ファイバー13を介した光はハーフミラ−
181C入射され、その直角反射光は合波器19へまた
その透過光は合波器20へ夫々導かれる。また、信号用
光ファイバー15.16を介した光は夫々対応して合波
器19.20へと導かれる。合波器19は入射された参
照用光フアイバー13内の光波と信号用光ファイバー1
5内の光波とを干渉する。また、合波器20は入射され
た参射用光ファイバー13内の光波と信号用光フアイバ
ー16内の光波とを干渉するものである・合波器19.
20によって夫々対応して干渉された干渉光の強度工0
.工2は次式によって理論上与えられる。
I 1 =2EOC1−2kpsm (CJ)s t+
φ8□/2雇φs1/2s+nφ。:]・(7)l2=
2EOr1−2kpsin(ωst+φ、/2)S石φ
s2/2sinφ2〕・・・(8)ここで、φ8□、φ
82は参照用光ファイバξ−13に相互作用を起こす音
響波と、信号用光ファイバー15.16に相互作用を起
こす音響波の位相差を示し対応する合波器19.20か
ら出力される干渉光から求められ、φ8□はファイバー
13.15間、φ8゜はファイバー13.16間の位相
差である。なお、その他は(2)式の場合の説明と同様
であるから省略する。
まだ、音響成分の強度工3 は(7)(81式の差をと
ることにより求められる。即ち、 また、電界E。残存位相差φ。は一定として扱ったが、
(5)、(6)式によって示したと同様に参照光の周波
数をΔWだげ推移させると位相φ。と電界Eolc無関
係に音響成分をFM検波により検出することが可能とな
る。即ち、前記強度工1.■2.I3と対応してFM検
波によって得られる各強度T□つ。
工2つl ■3FMに1次式によって与えられる。
I、FM=F−kPω5cos(CcJst、+φs1
/2)slr+9’s1/2 −thcfi工、FM=
F−kPlAJscos((Jj’st+φs2/2)
s石φ82/2  ・・・旧)次K、音響到来方向を検
出する場合について説明する。この場合、第3図に示す
ように、音響場17内の参照用光ファイバー16、信号
用光ファイバーis、i6を一辺aの正三角形の澗点に
位置するように配置する。そして、参照用光ファイバー
16から信号用光ファイバー15.16を結ぶ辺aに下
した垂線(第3図中一点鎖線によって示される)と音響
到来方向L4  とのなす角度をθとし、また音響波の
波長をλS とすると、前述した位相差(φ8□−φ8
゜)との関係は次のように示される。即ち、 φ8□−φ8゜=4πX(Zstnθ・co!!(60
°+θ)/λ8・(131ここでφs1−φ8゜がわか
つているため音響到来角θが算出されろ。
第4図は、音響到来方向を検出する場合の参照用光ファ
イバー13、信号用光ファイバー15゜16の他の位置
関係を示し、この場合は、各ファイバー16.15.1
6を一直線上に並べると共に信置用光ファイバー15.
16の中央に参照用光ファイバー16を位置し、参照用
光ファイバー13と信号用光ファイバー15および参照
用光)−rイA−13と信号用光ファイバー16との間
の距離を夫々bとする。そして、音響到来方向L5と各
ファイバー13.15.1<Sを結ぶ直線(第4図中一
点鎖線によって示される)とのなす角をθlとすると、
位相差φ8□−φ8□は次式によって表わされる。
φ8□−φ8゜=8π’hcmθ′/λ8・(14)こ
こでφ8□−φ8゜が分かつているため音響到来角θが
算出される。
なお、前記実施例においては外的環境変化によって参照
用光ファイバー13、信号用光ファイバー15 、16
を夫々介した光に生じる変化分、即ち出力ドリフトの低
減下を図るだめに各ファイバー13.15.16を同一
の外的環境の影響下に置くように音響場17に設けたが
、これに限らす参照用光ファイバー16を音響場17中
に設けなくても各ファイバー13.15.16の配列位
置を適当に選ぶことにより、前記実施例と同様にして音
響到来方向を検出できる。
まだ、前記実施例においては1本の参照用光フフイA−
13と、2本の信号用光ファイバー15゜16を使用し
て音響到来方向を定めたが、参照用光ファイバー、信号
用光ファイバーは夫々2本以上配列しても良く、各ファ
イバーの配列を工夫することにより音響到来方向の検出
を一層正確に行うことができる。この方式の利点として
、各合波出力の位相差により音響到来方向を計算してい
るため光フアイバーループ自体が有している個有の感度
の角度依存性の効果は無視できることがあげれる。
以上説明したようにこの発明1cよれば、少なくとも1
本の参照用光ファイバーと、この参照用光ファイバーと
夫々対を構成する音響伝搬媒質中に配置された少なくと
も2本の信号用光ファイバーと、前記参照用光ファイバ
ーを介した参照光波と前記各信号用ファイバーを介した
信号光波とを夫々干渉させて位相を検知する合波器とを
備え、前記参照用、信号用の各ファイバーの配列位置、
前記位相および音響の波長とから音響到来方向を検知す
ることができ、その検知機能を拡張することができる。
また、参照用光ファイバーを音響伝搬媒質中に設けて音
響の検知を行えば、同一の外的環境下で音響成分の検出
が行なわれるから、参照光および信号光の外的環境変化
に伴う出カドリフトを軽減して音響成分の検出を正確に
行うことができる。特に、1本の参照用光ファイバーと
複数本の信号用光ファイバーとを音響伝搬媒質中に設け
てたとえば実施例に示すように配置すれば出カドリフト
を軽減して音響成分を正確に検知できると共に光フアイ
バーループ個有の感度の角度依存性とは無関係に音響到
来方向を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光学式ハイドロフオンシステムの概略構
成図、第2図はこの発明の光学式ハイドロフオンシステ
ムの一実施例を示す概略構成図、第6図、第4図は音響
到来方向を求めるだめの第2図の参照用、信号用の各フ
ァイバーの配列例示図である。 11・・・レーザー、12.14・・・ハーフミラ−1
16・・・参照用光ファイバー、15.16・・・信号
用光ファイバー、17・・・音響場、18・・・ハーフ
ミラ−119,20・・・合波器。 特許出願人住友電気工業株式会社

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光源から出力される光を分割し、一方の光を参照
    用光ファイバーを介し、他方の光を音響伝搬媒質中に設
    けられた信号用光ファイバーを介して合波器へと導き、
    ここで両光を干渉させることにより前記音響伝搬媒質中
    を伝搬する音響を検知する光学式ハイド90フオンシス
    テムにおいて、少なくとも1本の前記参照用光ファイバ
    ーと、この参照用光ファイバーと夫々対を構成する前記
    音響伝搬媒質中に配置された少なくとも2本の信号用光
    ファイバーと、前記参照用光ファイバーを介した参照光
    波と前記各信号用光ファイバーを介した信号光波とを夫
    々干渉させて位相を検知する合波器とを備え、前記参照
    用、信号用の各ファイバーの配列位置、前記位相および
    前記音響の波長とから音響到来方向の検知を可能とした
    ことを特徴とする光学式ハイドロフオンシステム。
  2. (2)前記参照用光ファイバーを前記音響伝搬媒質中に
    設けてなる特許請求の範囲第1項記載の光学式ハイド8
    0フオンシステム。
  3. (3)1本の前記参照用光ファイバーと、複数本の前記
    信号用光ファイバーとを音響到来方向検知可能に配列し
    たことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の光学式
    ハイビロフォンシステム。
JP57159213A 1982-09-13 1982-09-13 光学式ハイドロフオンシステム Pending JPS5948664A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2518767A (en) * 2009-05-27 2015-04-01 Silixa Ltd Method and apparatus for optical sensing

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2518767A (en) * 2009-05-27 2015-04-01 Silixa Ltd Method and apparatus for optical sensing
GB2518767B (en) * 2009-05-27 2015-06-24 Silixa Ltd Fibre arrangements for optical sensing
US9140582B2 (en) 2009-05-27 2015-09-22 Silixa Limited Optical sensor and method of use
US9541425B2 (en) 2009-05-27 2017-01-10 Silixa Limited Method and apparatus for optical sensing
US9541426B2 (en) 2009-05-27 2017-01-10 Silica Limited Optical sensor and method of use
US11079269B2 (en) 2009-05-27 2021-08-03 Silixa Limited Method and apparatus for optical sensing
US11802789B2 (en) 2009-05-27 2023-10-31 Silixa Ltd. Method and apparatus for optical sensing

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