JPS6145964A

JPS6145964A - 超音波による光フアイバ検査方法およびその装置

Info

Publication number: JPS6145964A
Application number: JP59166474A
Authority: JP
Inventors: Masami Hatori; 正美羽鳥; Tomoyuki Kikukawa; 知之菊川
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1984-08-10
Filing date: 1984-08-10
Publication date: 1986-03-06

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】（産業上の利用分野）本発明は、超音波音用いて光ファイバケーブルの障害点
中破断点等の不連続点までの距離上水める方法お工びそ
の装置に関するものである。

（従来の技術）従来光ファイバケーブルが敷設されたとき、敷設の除、
光ファイバケーブルに傷を付けていないか、また光ファ
イバケーブルが正常に接続されているかｔ検査する手段
として、光ファイバケーブルの一端から光ノ々ルスを入
射し、その反射して返ってきた反射波のレベルに基づい
て光ファイバぐケーブルの障害点若しくは破断点等の不
連続点の存否を探索し、不連続点までの距離會得ている
。

（発明が解決しようとする問題点）元／ｅルス會用いて被測定光ファイバケーブルの障害点
若しくは破断点等の不連続点會探索する場合、光の速度
が相当大きいため、距離の分解能が低く、さらに光・ぐ
ルス會被測定光ファイ・ゞケーブルに入射したとき、そ
の入射面で生じるレベルの大きな７レネル反射のため、
近距離に破断点が存在していても検出することができず
、従ってその破断点までの距離も当然のことながら求め
ることができない欠点があった。

本発明は上記の欠点全解決することを目的として訃り、
被測定光ファイバケーブルの破断点等全探索するに当っ
て、速度の小さい超音波のパルスを被測定光ファイバケ
ーブルの一端から送信し、被測定光ファイバケーブルに
存在する破断点若しくは終端点等で反射して返ってくる
反射信号に↓す、破断点若しくは終端点等會検出すると
ともに、その破断点等の不連続点までの距離が得られる
超音波による光ファイバ検査方法およびその装置全提供
すること全目的としている。

（問題点を解決するための手段）上記の目的ケ達成するた、め、本発明の超音波による元
ファイバ検査方法及びその装置は被測定光ファイバに同
けて超音波のパルス７送出し、被測定光ファイバケーブ
ルの破断点等の不連続点（以下単に破断点で代表させる
）で反射して返ってきた超音波の反射波を受信し、超音
波の、ａシス送信時とその反射波の受信時とから１元フ
ァイバの破断点音検出するとともに、高周波信号全発振
する高周波信号ドライブ回路と、高周波信号と超音波信
号と全相互に変換するトランスデユーサと、送信信号と
受信信号と全分離する方向性結合器と、超音波のノξル
ス七被測定光ファイバケーブルへ送信させる高周波信号
と反射して返ってきた反射波信号とから破断点までの距
離？計算する演算回路と會備え次こと？特徴としている
。以下図面に参照しながら本発明の一夫施例を説明する
。

（発明の実施例）第１１は本発明の一実施例構成、第２図は超音波発生端
子部の説明図、第３図は被測定光ファイバケーブルと超
音波反射強度との対応図、第４図第１図において、１は
タイミング回路、２は高周波信号ドライブ回路、３は方
向性結合器、４はマツチング回路、５はトランスデユー
サ、６はコネクタ、７は被測定光ファイバケーブル、８
は増幅器、９は演算回路、１０は表示装置である。

タイミング回路１から出力されるタイミング信号金堂け
て、高周波信号ドライブ回路２け高周波信号を出力する
。この高周波１ｇ号は、サーキュレータ或いは方向性結
合器３全介してマツチング回路４に入力する。ここでイ
ンピーダンスマッチングカ採うれ、高周波信号はトラン
スデユーサ５に入力する。該トランスデユーサ５は高周
波信号と超音波とを相互に変換する圧電変換器であり、
該トランスデユーサ５に入力し７ｆｃ高周波信号は、超
音波信号に変換される。トランスデユーサ５から出力さ
れｔｃ超音波のパルスは、コネクター６全介して被測定
光ファイバケーブル７の一端から送信される。被測定光
ファイバケーブル７に導入された超音波のパルスは、疎
密波となって被測定光ファイバケーブル７内會伝播する
。もし被測定光ファイバケーブル７に破断点が存在する
と、この破断点で反射波が発生し、この破断点に基づく
反射波信号が被測定光ファイバケーブル７の入力端側へ
伝播してゆく。

この反射波信号はコネクタ６を介してトランスデユーサ
５に入力する。該トランスデユーサ５は反射波信号の超
音波を高周波信号に変換゛する。この反射波信号に対応
する高周波１ａ号は方向性結合器３を介して増幅器８へ
導かれ、該増幅器８で適宜増幅された後演算回路９に入
力する。演算回路９には高周波信号ドライブ回路２から
出力された高周波信号が入力されて分り、該高周波信号
と該高周波信号に基づいて超音波に変換さ牡、破断点で
反射されて返ってきた反射波の高周波信号との時間差及
び光ファイバ會伝播する音速め値とから破断点までの距
離會演算回路９は計算する。該演算回路９はアナログ、
ディジタルいずれでもよいが、一般的にはディジタルで
計算処理がなされる。この工うにして計算された破断点
までの距離が表示装置４１Ｏに表示される。表示装置１
０には演算回路９で計算された破断点までの距離の表示
の他、被測定光ファイバケーブル７で反射されて返って
きた反射波全表示することができることは言うまでもな
い。そしてこの表示装置１０に表示された反射波信号波
形からも、破断点までの距離を求めることもできる。

ここで超音波パルス音用いたときの測定光ファイバケー
ブル７の破断点探索と、光、ｏルスを用いたときの破断
点探索と會比較すると、被測定光ファイバケーブル７を
伝播する超音波の伝播速度は光の伝播速度の約１０−５
倍すなわち３　Ｘ　１０”　ｍ／ｓ程度でめり、超音波
パルス葡用いたときの分解能すなわち、同一時間内での
測定精度は光パルスを用いたときの約１０５倍となりｓ
　ｍｍ単位以下の分解能會有する。そして光パルスでは
前述したように困難であった近距離の破断点探索が、超
音波パルスを用いることにエリ容易に行える。従ってコ
ネクタ内部の破断点探索も超音波ノξルスの場合（グ可
能である。

第２図に超音波発生コネクタ部の説明図であり、元コネ
クタ１１の端面に蒸着法或スパッタリング法等により電
極１２葡設け、該電極１２と他の電極１３との間に圧電
素子のトランスデューサ１４會サンドインチ状に装着す
る。この電極の端子１５と１６との間に高周波信号全入
力すると、トランスデユーサ１４が振動し、超音波１９
が発生する。

この超音波発生端子部から超音波１９の、ｏルス勿発生
させる。この超音波１９のパルスは、光コネクタ１１内
部のガラスを主成分とするコア１７とクラッド１８とか
らなる元ファイバの部分に入射され、さらに光ファイバ
中？超音波１９のパルスが伝播してゆく。この超音波１
９の、ｏルスホ音響インピーダンスρ？（ρはコア１７
の＋ｆｊ度、ｙは音速）の違いに↓す、光ファイバから
漏れることなく光ファイバ中を伝播してゆく。

次に、第３図の被測定光ファイバケーブルと超音波反射
強度の対応図を用いて、上記超音波１９のノξルスの伝
播音説明する。

第２図で説明したように、光コネクタ１１の超音波発生
端子部７））ら発生した超音波１９のパルスは、第３凶
に示されたように被測定光ファイソ々ケーブル７の接続
点Ａまで到達する。この接続点Ａで超音波は一部反射す
る。このときの反射會極力押えるため、充填液、例えば
水で密着しておく。

接続点Ａ？！−通過した超音波１９のパルスは被測定光
ファイバケーブル７内の光ファイバに伝達され。

そのまま該光コアイノ々を伝播してゆく。第３図に示さ
れているように被測定光ファイバケーブル７に破断点Ｂ
が存在すると、超音波１９のパルスはこの破断点Ｂでさ
らに反射する。さらに、この破断点Ｂ？５通過した超音
波１９のパルスは被測定光ファイバケーブル７の遠端Ｃ
まで到達し、ここで最後の反射ケする。第３図に示した
これら３つの反射波（或いは破断点Ｂ工り先へ超音波１
９のパルスが進行しなかった場合は２つの反射波）は、
それぞれ超音波発生端子部のトランスデユーサ１４の部
分まで戻ってくる。超音波、ｅルス會発射してからトラ
ンスデユーサ１４に戻るまでの時間、すなわち接続点の
位置Ａ、破断点の位置Ｂ及び遠端の位置０からそれぞれ
反射して戻る時間’ｋｔ、、ｔ、。

ｔｓ（第３図に図示）とすると、接続点大から破断点Ｂ
、遠端Ｃまでの距離り、、Ｄ、Ｕ次の式で求められる。

ここでｙは光ファイバの音速である。

光ファイバＰ’ｌ伝播する超音波１９のパルスがどこま
で遠く伝播するかはトランスデユーサ１４の変換周波に
依存する。変換周波数が高いと元ファイバでの吸収が大
きく減衰量が激しい。また変換周波数が低いと遠くまで
伝播するが、分解能が多少悪くなる傾向にある。

第４囚ないし第８図は超音波？光ファイバへ送信する仕
方荀説明している超音波送信説明図？示している。

第４図ないし第８図において２１は光コネクタ２２は光
ファイバ、２３は導波部材、例えば石英ガラスまｆＣに
水晶、２４．２５は電極。２６は圧電素子のトランスデ
ユーサ、２７は充填液、例えば水會表わしている。

第４図は電極２４．２５及びトランスデユーサ２６が曲
線状に形成されており、トランスデユーサ２６で発生し
た超音波のエネルギーを最大限に活かし、効率よく超音
波音光ファイバ２２へ伝達している。

２５図は、複数個のトランスデユーサ２６から発生した
超音波ケ位相合せｔ行うようにして光ファイバ２２へ伝
達している。

第６図は、第４図の電極２４．２５及びトランスデユー
サ２Ｇの曲線が直線となったものである。

この工つな場合は超音波のエネルギー損失が多くなるが
、超音波を光ファイバ２２に伝達することは可能である
。

第７図は電極２４．２５及びトランスデユーサ２６が装
着される導波部材２３の反対側に球面状凹部を形成し、
該球面状凹部と光コネクタ２１との間隙に充填液２８１
例えば水が充填される。この充填液２８は上記導波部材
２３に形成された球面状凹部に工って半球状となり、該
半球状の充填液２８によりトランスデユーサ２６で発生
した超音波は集束させられ、光ファイバ２２へ効率よく
伝達される。

第８図は導波部材２３の曲線部２３ａでトランスデユー
サ２６から発生した超音波は反射させられ、その後集束
させられながら元ファイバ２２へ伝達される。

（発明の効果）以上説明した如く、本発明に工れば、被測定光ファイバ
ケーブルの破断点探索ができるとともに。

破断点等が存在するときにはその破断点等までの距＃全
得ることができる。そして本発明の超音波による方法は
光ファイバ内金伝播する速度が遅いのでｍｍ単位以下の
高分解能？ｌ：有し、光、ｅルスでは不可能であった近
距離のみならず、さらに近い、例えばコネクタ内部まで
も破断点等の有無全探索することができる。

なお、温度に裏って光ファイ／々の音速が異なるので、
温度補償回路ケ設けておくことにより或いは計測時の温
度における音速値？得るようにしてあ・くことにより、
常に正確な破断点等までの距離が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一笑施例宿成、第２白は超音波発生端
子部の説明画、第３図は被測定光ファイバケーブルと超
音波反射強度との対応図、第４図ないし第８図は超音波
音光ファイバへ送信する仕方全説明している超音波送信
説明図を示している。図中、１・・・タイミング回路、２・・・高周波信号ド
ライブ回路、３・・・方向性結合器、４・・・マツチン
グ回路、５・・・トランスデユーサ、６・・・；ネクタ
、７・・・被測定光ファイバケープ゛ル、８・・・増幅
器、９・・・演算回路、ｌＯ・・・表示装置。％鉄山願人　安立電気株式会社第３図第７図第８図手続補正書（自発）８゜昭和５９年９月１８日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被測定光ファイバケーブルの入射端に向けて超音
波を集束させ、この集束した超音波パルスを光ファイバ
ケーブルの長さ方向に送出し、該超音波パルスが光ファ
イバケーブル内を伝搬して伝送された後、該光ファイバ
ケーブルの不連続点で反射して返ってきた超音波パルス
の反射波を受信し、超音波のパルス送信時とその反射波
の受信時との時間差から、光ファイバケーブルの入射端
から該光ファイバケーブルの不連続点までの長さを検出
するようにしたことを特徴とする超音波による光ファイ
バ検査方法。
（２）高周波電気信号を発振する高周波信号ドライブ回
路（２）と；入力された高周波電気信号を超音波信号に
変換し、かつ該超音波を測定すべき光ファイバケーブル
の入射端に集束させる手段と；集束された超音波パルス
を該光ファイバケーブルに送出するとともに、該光ファ
イバケーブルが出力する超音波パルスの反射波を高周波
電気信号に変換して出力するトランスデューサ（５）と
；トランスデューサへ入力された高周波信号とトランス
デューサで変換された高周波電気信号との時間差とから
光ファイバケーブルの不連続点までの距離を計算する演
算回路（９）とを備えた超音波による光ファイバの検査
装置。