KR100249872B1 - 이격 적재된 신장형 광섬유 센서 - Google Patents

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KR100249872B1
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에이. 프레드릭 도날드
피. 골드만 로버트
제이. 마스 스티븐
이. 만셀 존
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제럴드 엘. 클라인
리톤 시스템즈 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 한쌍의 광섬유의 각각에 형성된 넓게 분리된 간섭계 부품들을 갖는 단일 간섭계로서 형성된 광섬유 수중 청음기에 관한 것이다. 간섭계 부품들은 음향학적 신호 대 잡음 비를 증가시키기 위해 넓은 면적에 걸쳐 국소적 잡음원들의 영향을 평균시키는 것을 허용하도록 설계된다. 간섭계 부품들은 또란 날카로운 절곡부 주위의 수중 청음기의 채용을 허용한다. 제1 광섬유가 복수의 공간적 분리 외부 코일들로 형성된다. 제2 광섬유가 외부 코일에 대응하는 복수의 내부 코일들로 형성된다. 내부 및 외부 코일은 바람직하게는 복수의 센서 부품들을 형성하도록 동심 쌍들로 배열된다. 복수의 스페이서들이 스페이서가 이어지는 센서 부품들 사이에 위치하도록 배열된다. 스페이서는 센서 부품들 사이의 물리적 변수의 변호가 외부 및 내부 섬유에 의해 안내되는 광신호들 사이에 위상차를 일으키지 않도록, 이어지는 센서 부품들 사이의 외부 및 내부 광섬유를 안내하도록 형성된다. 외부 및 내부 코일은 바람직하게는 각 센서 부품에서의 변수의 변화가 외부 코일 및 대응 외부 코일에서 광신호 사이의 반대 위상 변화를 일으키도록 변수에 노출되도록 배열된다.

Description

이격 적재된 신장형 광섬유 센서
본 발명은 일반적으로 음향학적 센서, 자세하게는 수중 청음기 음향학적 센서에 관한 것이다. 더 자세하게는 본 발명은 신호 대 잡음 비를 증가시키고 국소 잡음원의 효과를 평균시키는 것을 허용하기에 충분한 거리에 걸치는 부분 간섭계를 포함하는 과섬유 센서(수중 청음기)에 관한 것이다.
종래 기술은 이전에는 강성 실린더였던 견인식 광섬유 센서(수중 청음기)를 비교적 예각의 굴곡부 위로 권취된 호스 내부에 배치하는 데 있어 문제점이 있다.
이전에는 몇 인치 이상으로 분리된 장소들로부터 간섭 음향학 데이터를 얻는 것은 복수의 개별 광섬유 간섭계의 배치를 필요로 하였다. 이 전략은 몇 가지 단점이 있다. 많은 수의 원격 측정 라인이 송신 및 수신 스테이션 사이에 데이터를 전송하는 데 필요하고, 이는 센서의 경비 및 크기를 증가시킨다. 개별 간섭계로부터의 신호를 수신하고 조절하고 이후의 평균화 및 잡음 감소 작동을 수행하는 데 있어서, 더 많은 신호 처리가 필요하다. 부가적인 경비와 복잡성이 이같이 센서를 만드는 데 필요한 하드웨어(즉, 광섬유 커플러)양에 의해 초래된다.
본 발명은 넓게 이격되어 분리된 간섭계 부품들을 제공함으로써 종래의 광섬유 센서(수중 청음기)를 향상시킨다.
제1도는 본 발명에 의한 광섬유 센서(수중 청음기)의 도면.
제2도는 스페이서에 의해 연결된 제1도의 광섬유 센서(수중 청음기)에 포함될 수 있는 한 쌍의 센서(수중 청음기) 부품의 도면.
제3도는 제1도의 센서(수중 청음기) 부품에 포함될 수 있는 내부 및 외부 맨드릴 주위를 감싼 광섬유와, 광섬유를 사용하는 간섭계의 구조를 도시한 단면도.
제4도는 본 발명에 의한 광섬유 센서(수중 청음기)에 포함될 수 있는 광섬유 간섭계의 기초 구조를 도시한 개략도.
제5도는 제1도 내지 제3도의 센서(수중 청음기) 부품에 포함될 수 있는 외부 맨드릴의 정면도.
제6도는 제5도의 외부 맨드릴의 단부의 일부분을 도시한 확대 단면도.
제7도는 제3도의 내부 맨드릴의 단면도.
제8도는 제7도의 내부 맨드릴의 정면도.
제9도는 제1도 및 제2도의 장치에 포함될 수 있는 스페이서의 측면도.
제10도는 스페이서를 따라 연속된 부품들 사이를 통과하는 광섬유를 도시한 도시도.
제11도는 맨드릴의 플랜지에 형성된 슬롯을 통과하는 광섬유를 도시한 제10도의 장치의 분해도.
제12도는 연속된 부품들 사이의 광섬유의 경로의 다른 배열을 도시한 사시도.
제13도는 한 쌍의 동심 맨드릴 상에 형성된 단부 플랜지 내에 형성된 슬롯을 통과하는 외부 및 내부 광섬유를 도시한 제12도의 장치의 일부분의 분해도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
30 : 광섬유 센서(수중 청음기)
32, 33, 34, 35 : 광섬유 센서(수중 청음기) 부품
40, 41, 42 : 스페이서 50 : 외부 맨드릴
52, 53, 54 : 플랜지 56, 70 : 광섬유
58 : 외부 코일 60 : 간섭계
62 : 내부 맨드릴 64 : 공동
66 : 하우징 71 : 광신호원
72 : 내부 코일
각 간섭계 부품은 각각의 한 쌍의 광섬유 내에 형성된 코일을 포함한다. 간섭계 부품들은 음향학적 신호 대 잡음 비를 증가시키기 위해 넓은 면적에 걸쳐 국소 잡음원(예를 들어, 가속 및 난류 유동 잡음)의 효과를 평균화하도록 설계된다. 간섭계 부품은 또한 예각의 굴곡부 주위에 센서(수중 청음기)의 배치를 가능하게 한다.
본 발명에 의한 센서(수중 청음기)는 단일 광섬유 간섭계를 포함한다. 각 간섭계 부품은 센서의 형상 및 음향학적 감도를 결정하는 가요성 기계적 지지부 주위로 권취된 소정 길이의 광섬유를 포함한다. 섬유는 센서를 따른 특정한 장소에서 특정한 음향학적 감도를 제공하도록 그리고 센서를 따른 잡음원에 대한 간섭계 감도를 최소화시키도록 설계되는 방식으로 기계적 지지부에 부착된다.
음압(acoustic pressure)과 같은 물리적 변수의 변화를 측정하기 위한 본 발명에 의한 이격 적재된 신장형 광섬유 센서(spatially weighted, extended fiberopic sensor)는 복수의 이격 분리 외부 코일들로 형성된 제 1광섬유를 포함한다. 제2 광섬유가 복수의 이격 분리 내부 코일들로 형성된다. 외부 및 내부 코일은 바람직하게는 복수의 센서 부품들을 형성하도록 동심 쌍으로 배열된다. 복수의 스페이서들은 연속된 센서 부품들 사이에 위치하도록 배열된다. 스페이서들은 센서 부품들 사이의 물리적 변수가 외부 및 내부 섬유에 의해 안내되는 광신호들 사이의 위상의 차이를 일으키지 않도록 연속된 센서 부품들 사이의 외부 및 내부 광섬유를 안내하도록 형성된다. 제1 광커플러는 외부 및 내부 광섬유 내로 광신호를 제공한다. 외부 및 내부 코일은 바람직하게는 각 센서 부품에서의 변수의 변화가 외부 및 대응하는 외부 코일 내의 광신호들 사이의 대응 위상 변화를 일으키도록 변수에 노출되게 배열된다. 제2 광커플러는 센서 부품들을 변수에 노출시킨 후 외부 및 내부 광섬유의 신호를 결합한다.
센서 기계적 지지부는 필요한 지지 및 음향학적 감도의 이격된 분포를 제공하는 형상의 가요성 재료(예를 들어, 나일론 및 폴리카보네이트 플라스틱)의 연속로드가 될 수 있다. 센서 기계적 지지부는 굴곡부가 특정한 음향학적 감도를 제공하는 강성 부분들과 연결되는 가요성 연결부로 한정되는 체인형 구조일 수 있다.
음향학적 감도는 소정의 위치의 센서 상으로 권취된 광섬유의 양을 제어함으로써 그리고/또는 기계적 지지부를 음향학적 신호에 더 많이 또는 더 적게 응답하도록 형성함으로써 센서상의 소정 위치에 맞춰진다.
본 발명의 목적의 이해 및 그 구조 및 작동 방법의 더 완전한 이해를 첨부 도면을 참조한 이하의 양호한 실시예의 설명에 의해 알 수 있다.
본 발명은 이격 분포된 간섭계를 포함하는 신장형 광섬유 센서 특히, 수중 청음기에 관한 것이다. 개시된 특정 실시예는 본 발명의 실시를 예시하려는 것이다. 발명의 범주는 개시된 특정 구조와 방법에 제한되는 것으로 이해되어서는 안된다.
제1도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 광섬유 수중 청음기(30)은 복수의 광섬유 수중 청음기 부품(32 내지 35)을 포함한다. 광섬유 수중 청음기 부품(32 내지 35)은 바람직하게는 사실상 동일하다. 그러므로, 광섬유 수중 청음기 부품(32 내지 35) 중 어느 하나에 대해 설명된 구조적 특징은 모든 광섬유 수중 청음기 부품(32 내지 35)에 포함되는 것으로 이해된다.
광섬유 수중 청음기 부품(32, 33)은 이격되고 스페이서(40)에 의해 연결된다. 스페이서(41)가 광섬유 수중 청음기 부품(33, 34)들 사이에 연결되고, 스페이서(42)가 광섬유 수중 청음기 부품(34, 35)들 사이에 연결된다. 광섬유 수중 청음기(30)는 광섬유 수중 청음기 부품(32내지 35)과 기본적으로 동일한 (도시되지 않은) 부가적인 광섬유 수중 청음기 부품들을 포함할 수 있다. 부가적인 수중 청음기 부품들이 스페이서(40 내지 42)와 기본적으로 동일한 (도시되지 않은)스페이서에 의해 일렬로 연결될 수 있다. 고무 앨보우(elbow, 43) 및 크림핑 슬리브(crimping sleeve, 44)가 스페이서(40 내지 42)의 단부에 장착되어 광섬유 수중 청음기(30) 내에 가요성 연결부를 형성할 수 있다. 고무 엘보우는 종래 기술의 자유부유 섬유 경로에 대비되어, 가요성 링크를 횡단하는 섬유를 위한 상대적 강성 통로를 제공하면서 부품들 사이의 굴곡을 허용한다.
제2도 및 제3도에 도시된 바와 같이, 광섬유 수중 청음기 부품(32, 33) 및 스페이서(40)의 부분들이 광섬유 수중 청음기(30)의 구조적 특징을 도시하도록 확대 도시되었다. 제2도 내지 제6도에 도시된 바와 같이, 광섬유 수중 청음기 부품(32)은 바람직하게 대체로 원통으로 형성되는 외부 맨드릴(50)을 포함한다. 외부 맨드릴(50)은 대향 단부들에 인접해서 형성된 한 쌍의 플랜지(52, 54)와, 중심 플랜지(53)를 갖는다. 광섬유(56)는 외부 맨드릴(50)에 권취되어 간섭계(60)의 제1 외부(또는 감지) 코일(58)을 형성한다.
제2도 및 제3도에 더 도시된 바와 같이, 내부 맨드릴(62)이 외부 맨드릴(50)의 내부에 장착된다. 내부 맨드릴(62)은 바람직하게는 공동 (64)을 둘러싸는 중공 원통으로 형성된다. 또한 바람직하게 중공 원통으로 형성되는 커플러 하우징(66)은 공동(64) 내부에 장착된다.
광섬유(70)는 내부 맨드릴(62) 주위에 권취되어 간섭계(60)의 제1 내부 코일(72)을 형성한다. 본 발명의 어떤 실시예에서, 내부 코일(72)은 측정되는 변수로부터 격리되고, 광신호가 위상 변화 되지 않는 기준 코일로 기능한다. 광섬유(56, 70)는 각기 커플러 하우징(66) 내로 접합부(74, 76)로 연장되는 단부를 각각 갖는다. 광섬유(78, 80)는 접합부(74, 76)와 광커플러(82) 사이에 각각 연결된다. 광신호는 광신호원(71)으로부터 광신호를 광커플러(82)로 안내하는 광섬유(85)로 광섬유 수중 청음기(30)에 입력된다. 광커플러(82)는 입력 광신호를 섬유(56, 70)로 입력되는 2개의 신호로 분할한다.
커플러 하우징(66)은 광섬유(56, 70, 85)는 각기 공동(64)으로 그리고 외부 영역으로부터 접합부(74, 76) 및 커플러(82)로 통과할 수 있도록 배열된 개방 단부(87)를 갖는다. 커플러 하우징의 다른 단부(88)는 폐쇄되고, 나사 또는 접착제와 같은 적절한 수단에 의해 내부 맨드릴(62)의 단부에 연결될 수 있는 단부 캡(89)에 의해 내부 맨드릴(62) 내의 위치에 유지된다. 단부 캡(89)(인터링크 어댑터)는 유체가 내부 맨드릴(62)의 내부 공동(64)으로 유동하도록 형성되거나, 또는 공동(64)내부의 광섬유의 부분이 음향학적 압력에 노출되는 것을 방지하도록 내부 공동(64)을 밀봉하도록 형성될 수 있다. 광섬유 수중 청음기(30)의 양호한 실시예는 내부 맨드릴(62) 내부의 유체가 증가된 응답을 얻도록 허용한다. 음파가 외부 맨드릴(50) 및 내부 맨드릴(62) 모두에 작용할 때, 센서는 푸시풀 모드(push-pull mode)로 작동하고 따라서 공동(64)이 밀봉될 때 얻어지는 응답의 2배를 갖는다.
제3도에 도시된 바와 같이, 하우징(66)의 개방 단부(87)는 광섬유(56, 70, 85)를 통과시키도록 배열된 개구(95)를 포함하는 단부 캡(91)에 의해 위치에 유지된다.
제4도는 광섬유 수중 청음기(30)에 포함될 수 있는 광섬유 간섭계(60)의 기본 구조의 단순화된 도면이다. 제4도는 단지 맨드릴과, 광섬유 광커플러와, 광심호원과, 광섬유 간섭계(60)를 형성하는 데 사용되는 신호 처리 장치만을 도시한다. 광섬유 수중 청음기(30)의 나머지의 양호한 구조는 다른 도면들에 도시되었다.
광신호원(71)으로부터의 광신호는 섬유(56, 70)내로 결합된 다음 간섭계(60)의 외부 코일(58) 및 내부 코일(72)로 섬유(56, 70) 내에서 진행한다. 외부 코일(58)은 통상적으로 음장(acoustic field)인 측정될 변수에 노출된다. 입사하는 음장은 외부 코일(58)과 상호작용하여 외부 코일(58)에 의해 안내되는 광신호의 위상을 변경한다. 내부 코일(72)은 변수로부터 격리되거나, 또는 외부 코일(58)의 응답과 반대의 부호로 변수에 응답하게 만들어질 수 있어서, 외부 코일(58) 및 내부 코일(72) 내의 광신호의 위상의 차이는 입사하는 음장 내의 감도 변화의 척도가 된다.
그 다음 광섬유(56, 70)는 광신호를 제2 수중 청음기 부품(33)으로 안내한다. 부품 (33)은 외부 맨드릴(50A)과 내부 맨드릴(62A)을 포함한다. 광섬유(56, 70)는 제3도, 제5도 및 제8도에 도시된 방식으로 내부 및 외부 맨드릴(50A, 62A) 상의 플랜지 내의 개구를 통과할 수 있다. 외부 코일(90) 및 내부 코일(92)은 각기 외부 및 내부 맨드릴(50A, 62A) 상에 형성된다. 외부 코일(90)은 내부 코일(92)이 음장 으로부터 격리되거나 반대로 응답하게 되어있는 동안 음장에 노출될 수 있다. 음장의 변화는 외부 코일(90) 내의광신호의 위상의 차이를 일으킨다.
광섬유(56, 70)는 제4도에 도시되고 위에 설명된 방식으로 각기 각각의 수중 청음기(30)의 외부 및 내부 맨드릴 상에 외부 및 내부 코일을 형성하는 데 사용된다. 광섬유 수중 청음기(30)는 코일(58, 72)과 기본적으로 동일하게 형성된 다수의 외부 및 내부 코일을 포함할 수 있다. 외부 코일은 모두 동일한 감김수를 가져야 할 필요는 없다. 내부 코일의 감김수도 또한 변동가능하다. 감김수의 변동은 수중 청음기 부품들이 결과 측정에서 상이한 가중치를 갖도록 허용한다.
광섬유 수중 청음기(30)의 마지막 수중 청음기 부품(35)은 제1 수중 청음기 부품과 기본적으로 동일하게 형성될 수 있다. 수중 청음기(35)는 외부 코일(94)과 내부 코일(96)을 갖는다. 섬유 광커플러(98)는 광섬유(56, 70)에 의해 안내된 광신호를 결합하고 광섬유(100)에 광섬유 수중 청음기 출력을 제공한다. 결합된 광신호는 각 코일을 통해 진행함에 따라 외부 광신호의 위상 변화를 지시하는 간섭 무늬 패턴을 포함한다. 그 다음 신호 처리 장치(102)는 각 수중 청음기 부품(32 내지 35)의 장소 위의 음압의 가중 평균(weighted averrage)이 결정될 수 있도록 간섭 무늬를 처리하는 데 사용된다. 광섬유 수중 청음기(30)의 수중 청음기 부품의 수는 도면에 도시되고 본원에서 설명된 수로부터 변동가능하다는 것을 이해해야 한다. 4개의 수중 청음기 부품(32 내지 35)은 단지 본 발명의 기본적 특징을 설명하기 위해 선택되었다.
제2도, 제3도, 제5도 및 제6도에 도시된 바와 같이, 외부 맨드릴(50)의 제1 소형 단부 부분(104)은 단부 플랜지(52)를 넘어 연장된다. 외부 맨드릴(50)의 제2 소형 단부 부분(106)은 단부 플랜지 (54)를 넘어 연장된다. 단부 부분(104, 106)은 기본적으로 동일하다. 그러므로, 단부 부분(104)만이 제6도에 상세히 도시되고 본원에서 상세히 설명된다.
제5도에 도시된 바와 같이, 플랜지(52 내지 54)는 각기 내부에 각을 이루는 홈(110 내지 112)을 가질 수 있다. 각을 이루는 홈(110 내지 112)은 각기 플랜지 (52내지 54)를 통해 광섬유(56)의 통로를 형성한다. 외부 코일(58)의 약간의 회선이 각도를 이루는 홈(110 내지 112)를 통한 광섬유(56)의 통과를 도시하기 위해 제5도에 도시되어 있다.
제3도 및 제5도에 도시된 바와 같이, 광섬유(56)는 플랜지(52)의 홈(110)을 통해 안내되고 외부 맨드릴(50)의 좌측(118) 주위로 감겨 제1 외부 코일부(120)을 형성할 수 있다. 그 다음 광섬유(56)는 중심 플랜지(56)의 홈(111)을 통과하고 외부 맨드릴(50)의 우측(119) 주위로 감겨 제2 외부 코일부(122)를 형성한다. 그 다음 광섬유(56)는 단부 플래지(53)의 홈(112)을 통과하고 스페이서(40)로 유도된다.
제2도, 제3도 및 제6도에 도시된 바와 같이, 통로(116)는 단부 부분(104)의 외부 맨드릴(50)의 원통형 벽 내에 형성된다. 통로(116)는 내부 맨드릴(62) 주위에 감긴 (제3도에 도시된) 광섬유(70)를 위한 외부 맨드릴(50)의 원통형 외부 벽을 통한 도관으로 이용되는 데에 적합한 치수를 갖는다. 제3도, 제7도 및 제8도에 도시된 바와 같이, 내부 맨드릴(62)은 대체로 동일한 당부 플랜지(130, 132)를 갖는다. 단부 플랜지(130)는 플랜지부(136, 138)를 형성하도록 배열된 주연 홈(134)를 갖는다. 제2 주연 홈(140)은 플랜지부(142, 144)를 형성하도록 단부 플랜지(132) 내에 형성된다. 플랜지부(136, 138)의 직경은 중공 원통형 외부 맨드릴(50)의 내경과 대체로 동일하여 단부 플랜지(136, 138)가 외부 맨드릴(50)내에 밀착 결합된다. 각을 이루는 홈(146)은 단부 플랜지(130)의 플랜지부(138)내에 형성되고, 유사한 각을 이루는 홈(148)은 단부 플랜지(132)의 플랜지부(142)내에 형성된다. 광섬유(70)는 단부 플랜지(130, 132)들 사이의 내부 맨드릴(62)의 외부 주위로 감겨진다. 광섬유(70)는 각을 이루는 홈(148)을 통해 주연 홈(140) 내로 통과한다. 주연 홈 (134)은 외부 맨드릴(50) 내의 통로 (116)와 정렬된다. 광섬유(70)은 광섬유(56)가 내부 맨드릴(62)로 안내되도록 통로(116)로부터 주연 홈(134) 내로 통과한다. 통로(116A)는 광섬유(70)가 통로(116A)를 통과하고 스페이서(40)로 유도될 수 있도록 내부 맨드릴(62)의 다른 단부에 형성된다.
제9도는 스페이서(40)를 상세히 도시한다. 스페이서(40)의 단부는 스페이서(40)를 수중 청음기 부품(32, 33)의 단부 캡(89, 155)에 부착하기 위한 접합부(150, 152)를 포함한다. 스페이서(40)는 비감지 “0가중된” (non-sensing, “zero weighted”) 수중 청음기 부품을 구성하는 데 사용된다. 스페이서(40)는 로드(157)의 길이를 따라 광섬유(56, 70)를 안내하는 나선형 홈(156)을 포함한다. 로드(157)는 광섬유(56, 70)상의 음장의 영향을 최소화하기 위해 강성이다. 광섬유(56, 70)는 모든 섬유가 스페이서 로드 주위로 감긴 영역에서 섬유(56, 70)에 의해 안내되는 신호들 사이의 위상 변화를 더욱 최소화하도록 스페이서(40)의 길이를 따라 음장에 노출된다. 나선형 홈(156)은 이 영역에서 음향학적 응답을 최소화하는 방식으로 광섬유 쌍(56, 70)을 안내한다.
방음 영역은 양 섬유(56, 70)를 알루미늄 로드일 수 있는 스페이서(40) 상에 병렬로 안내함으로써 형성된다. 섬유(56, 70)는 적절한 접착제로 스페이서(40)에 접착된다. 가속 감도(acceleration sensitivity)는 또한 가요성 고무 연결부(43)를 횡단하는 섬유(56, 70)의 이동에 의해 상승될 수 있다. 가속 감도는 2개의 섬유를 상호 접착시키고 하나 또는 2개의 순환 나선으로 스페이서(40)를 횡단하여 안내함으로써 최소화된다. 섬유들은 연결부가 굴곡될 때 섬유의 변형을 최소화하기 위해 고무 연결부 위에 위치될 수 있는 발포제 또는 용이하게 압축가능한 지지부에 접착될 수 있다.
제10도 내지 제13도은 광섬유 수중 청음기(30)의 연속된 부분들 사이에 내부 섬유를 안내하기 위한 다른 기술을 갖는 본 발명의 제2 실시예를 도시한다. 제10도 및 제11도에 도시된 바와 같이, 광섬유 수중 청음기(30)는 내부 맨드릴(170) 상에 제1 외부 코일(168)을 권취함으로써 조립된다. 내부 맨드릴(170)은 반경방향 스롯(176, 178)을 각각 갖는 단부 플랜지(172, 174)를 갖는다. 광섬유(180)는 슬롯(176)을 통과한 다음 내부 맨드릴(170) 주위로 감긴다. 제1 외부 코일이 형성된 후, 광섬유(180)는 슬롯(178)을 통해 안내되고 단부 캡(182) 위로 통과한다. 광섬유(180)의 몇 회선이 스페이서(184) 상에 위치한다. 제2 내부 맨드릴(190)이 스페이서(184)에 연결된다. 맨드릴(190)은 슬롯(194)을 포함하는 플랜지(193)를 갖는다. 광섬유(180)는 슬롯(194)을 통해 안내된 다음 제2 맨드릴리(190) 주위로 감겨 제2 외부 코일(196)을 형성한다.
제12도 및 제13도에 도시된 바와 같이, 외부 맨드릴(200)은 내부 맨드릴(170)위로 통과된다. 외부 맨드릴(200)은 테두리로부터 반경방향 내측으로 각각 연장되는 슬롯(206, 208)을 갖는 단부 플랜지(202, 204)를 갖는다. 광섬유(210)는 슬롯(206)을 통해 안내된 다음 외부 맨드릴(200) 주위로 감겨 제1 외부 코일(212)을 형성한다. 그 다음 광섬유(21)는 슬롯(208)을 통해 안내되고 단부 캡(182) 위로 통과된다. 광섬유(210)는 스페이서(184) 주위로 감긴 다음 광섬유 수중 청음기(30)의(도시되지 않은) 다음의 외부 맨드릴로 유도된다. 제13도에 도시된 바와 같이, 외부 맨드릴(200)이 내부 맨드릴에 장착된 후, 섬유(180)는 작은 개구(214)를 통과한다. 바람직하게 적절한 수용 재료는 내부 맨드릴(170)과 외부 맨드릴(200) 사이에 둘러싸이는 공간을 밀봉하기 위해 개구(214)를 밀봉하는 플러그(216)를 형성하도록 사용된다. 그 다음 광섬유(210)는 내부 맨드릴(190) 상에 장착된 다음의 외부 맨드릴(218)로 유도된다.
전술한 광섬유 수중 청음기 구성 방법은 단일 간섭계들이 수 미터에 걸쳐 가요성 호스 내에 배치될 수 있게 한다. 따라서, 낮은 공간 간섭성(low spatial coherence)을 갖는 광폭의 음향학적 잡음(예를 들어, 견인식 배치부 주위의 난류에 의한 잡음)은 센서 신호로부터 평균화되어 제거될 수 있다. 신장형 센서의 음향학적 감도는 하드웨어 내의 기계적 파동과 같은 더 일관적인 잡음원을 상쇄하기 위해 이격 가중될 수 있다.
이격 적재된 외형 및 음향학적 감도는 이들 잡음 제거 기술을 다양하게 제공하는, 코일 내의 섬유의 회선 분포를 제어함으로써 넓은 범위에 걸쳐 연속적으로 변화될 수 있다. 외부 및 내부 섬유의 경로는 음장(acoustic field)의 부분들의 음의(negative) 가중을 확득하기 위해 센서의 특정 지점에서 교차될 수 있다는 것을 알아야 한다. 이들 센서는 약 40 dB 범위에 걸치는 음향학적 감도를 갖는다.
전술한 광섬유 수중 청음기 구조는 종래 기술에 비해 향상된 가속 감도를 제공한다. 본 발명은 분할식 수중 청음기가 종래보다 더 저렴하게 제작되도록 단순함과 저비용에 중점을 둔다.
전술한 구조 및 방법은 본 발명의 원리를 설명한 것이다. 본 발명은 요지 또는 기본적 특징을 벗어나지 않고 다른 특정 형태로 실시될 수 있다. 설명된 실시예는 모든 점에서 제한적이기 보다는 예시적인 것으로 이해되어야 한다. 그러므로, 전술한 설명보다는 첨부된 청구범위가 본 발명의 범위를 한정한다. 청구범위의 의미 및 동등한 범위 내의 전술한 실시예의 모든 변형은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (8)

  1. 내부에 형성된 복수의 이격 분리 외부 코일을 갖는 제1 광섬유와, 내부에 형성된 복수의 이격 분리 내부 코일을 갖는 제2 광섬유를 포함하고, 외부 및 내부 코일이 제1 센서 부품 및 최종 센서 부품이 존재하도록 배열된 복수의 일련의 연결된 센서 부품들을 형성하도록 동심 쌍으로 배열된, 물리적 변수의 변화를 측정하기 위한 이격 적재된 신장형 광섬유 센서에 있어서, 그 중 하나가 연속된 센서 부품들 사이에 위치하도록 배열된 복수의 스페이서들과, 제1 및 제2 광섬유들 내로 광신호들을 결합하도록 배열된 제1 광 커플링 장치와, 센서 부품들을 변수에 노출시킨 후에 제1 및 제2 광섬유 내의 신호를 결합하도록 배열된 제2 광 커플링 장치를 포함하고, 스페이서들은 센서 부품들 사이의 물리적 변수의 변화가 제1 및 제2 섬유에 의해 안내되는 광신호들 사이의 위상의 차이를 일으키지 않도록 연속된 센서 부품들 사이에 제1 및 제2 광섬유를 안내하도록 형성되고, 외부 및 내부 코일은 각 센서 부품에서의 변수의 변화가 외부 코일 및 대응하는 내부 코일 내의 광신호들 사이의 대응 위상 변화를 일으키도록 변수에 노출되게 배열된 것을 특징으로 하는 광섬유 센서.
  2. 제1항에 있어서, 각 내부 코일은 대응하는 외부 코일의 내측에 그 사이에 밀봉된 틈이 존재하도록 위치하는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서.
  3. 제1항에 있어서, 각 스페이서는 그 길이를 따라 나선 홈을 갖는 로드를 포함하고, 제1 및 제2 광섬유들은 나선 홈 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서.
  4. 제3항에 있어서, 각 스페이서와 그에 인접한 센서 부품들 사이에 장착된 가요성 연결부플 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서.
  5. 제1항에 있어서, 각 센서 부품은, 얇은 벽 중공 원통으로 형성된 내부 맨드릴과, 내부 맨드릴 상에 형성된 제1 쌍의 단부 플랜지들과, 중공 원통으로 형성되고 내부 맨드릴과 동심으로 배열된 외부 맨드릴을 더 포함하고, 각 단부 플랜지는 슬롯을 갖고, 내부 섬유는 슬롯을 통과하고 제1 쌍의 단부 를랜지들 사이에 외부 코일을 형성하도록 내부 맨드릴 주위로 감기도록 배열되고, 외부 코일은 외부 맨드릴 상에 형성되고, 내부 맨드릴 및 외부 맨드릴은 외부 코일이 형성되는 틈을 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서.
  6. 제5항에 있어서, 외부 맨드릴 상에 형성된 제 2쌍의 단부 플랜지들을 더 포함하고, 외부 코일은 제 2쌍의 단부 플랜지들 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서.
  7. 제6항에 있어서, 외부 맨드릴의 벽을 통항 제2 섬유의 통과를 허용하기 위해 외부 맨드릴에 형성된 반경방향 통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서.
  8. 제6항에 있어서, 제1 광 커플링 장치는 제1 센서 부품의 내부 맨드릴 내측에 위치하고, 제2 광 커플링 장치는 최종 센서 부품의 내부 맨드릴 내측에 위치하는 것을 특징으로 하는 광섬유 센서.
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5930203A (en) * 1996-08-12 1999-07-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Fiber Optic hydrophone array
US5986749A (en) 1997-09-19 1999-11-16 Cidra Corporation Fiber optic sensing system
US6522797B1 (en) * 1998-09-01 2003-02-18 Input/Output, Inc. Seismic optical acoustic recursive sensor system
US6137621A (en) * 1998-09-02 2000-10-24 Cidra Corp Acoustic logging system using fiber optics
US6305227B1 (en) 1998-09-02 2001-10-23 Cidra Corporation Sensing systems using quartz sensors and fiber optics
US6227114B1 (en) 1998-12-29 2001-05-08 Cidra Corporation Select trigger and detonation system using an optical fiber
US6278823B1 (en) * 1999-03-09 2001-08-21 Litton Systems, Inc. Sensor array cable and fabrication method
US6788417B1 (en) * 1999-04-30 2004-09-07 The Regents Of The University Of California Optical fiber infrasound sensor
US6111819A (en) * 1999-10-04 2000-08-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Reduced mechanical coupling interlink for spatially extended hydrophones
US6111820A (en) * 1999-10-04 2000-08-29 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Semi-rigid low-noise interlink for spatially extended hydrophones
US6118733A (en) * 1999-10-04 2000-09-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Interlink for spatially extended hydrophones
US6288975B1 (en) 1999-10-29 2001-09-11 Litton Systems, Inc. Acoustic sensing system for downhole seismic applications utilizing an array of fiber optic sensors
US6443226B1 (en) * 2000-11-29 2002-09-03 Weatherford/Lamb, Inc. Apparatus for protecting sensors within a well environment
US7116850B2 (en) * 2004-03-09 2006-10-03 Weatherford/Lamb, Inc. Hydrophone mandrel for precise placement of gratings
KR101060522B1 (ko) 2005-05-27 2011-08-30 주식회사 한화 세장형 광섬유 하이드로폰 맨드릴 구조
US7382689B2 (en) * 2005-08-10 2008-06-03 Sercel, Inc. Flexible hydrophone
US7466631B1 (en) * 2006-10-19 2008-12-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Enhanced sensitivity pressure tolerant fiber optic hydrophone
US8417084B2 (en) * 2007-01-16 2013-04-09 Baker Hughes Incorporated Distributed optical pressure and temperature sensors
US7840102B2 (en) * 2007-01-16 2010-11-23 Baker Hughes Incorporated Distributed optical pressure and temperature sensors
US9042202B2 (en) * 2009-06-10 2015-05-26 Optoplan As Split-element optical hydrophone
EP2261615B1 (en) * 2009-06-10 2023-02-01 Optoplan AS Seismic streamer
GB201318254D0 (en) * 2013-10-15 2013-11-27 Silixa Ltd Optical fiber cable
CN107702786B (zh) * 2017-08-31 2020-09-18 北京航天控制仪器研究所 一种用于阵列的干涉式光纤水听器探头
CN111337117B (zh) * 2020-04-14 2022-07-05 青岛海洋科学与技术国家实验室发展中心 一种光纤激光水听器
CN112965193A (zh) * 2021-02-04 2021-06-15 广州海洋地质调查局 一种基于das光纤构成的海洋地震拖缆
CN113358206B (zh) * 2021-07-22 2023-07-28 天津大学 一种分布式光纤振动传感系统及其多点定位方法
CN115096425A (zh) * 2022-05-13 2022-09-23 中国人民解放军国防科技大学 光纤水听器

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4632551A (en) * 1984-06-11 1986-12-30 Litton Systems, Inc. Passive sampling interferometric sensor arrays
US4848906A (en) * 1987-02-02 1989-07-18 Litton Systems, Inc. Multiplexed fiber optic sensor
US4789241A (en) * 1987-02-24 1988-12-06 Mcdonnell Douglas Corporation Optical fiber sensing systems having acoustical optical deflection and; modulation devices
US5363342A (en) * 1988-04-28 1994-11-08 Litton Systems, Inc. High performance extended fiber optic hydrophone
US5475216A (en) * 1990-05-22 1995-12-12 Danver; Bruce A. Fiber optic sensor having mandrel wound reference and sensing arms
US5555086A (en) * 1991-05-31 1996-09-10 Litton Systems, Inc. Coherence multiplexed interferometric signal processing system and method
US5253222A (en) * 1992-01-28 1993-10-12 Litton Systems, Inc. Omnidirectional fiber optic hydrophone
AU665490B2 (en) * 1993-05-28 1996-01-04 Litton Industries Inc. Fiber optic planar hydrophone
US5394377A (en) * 1993-06-01 1995-02-28 Litton Systems, Inc. Polarization insensitive hydrophone
US5497233A (en) * 1994-07-27 1996-03-05 Litton Systems, Inc. Optical waveguide vibration sensor and method

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Publication number Publication date
CA2204720C (en) 1999-10-26
US5737278A (en) 1998-04-07
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EP0814326A2 (en) 1997-12-29
CA2204720A1 (en) 1997-12-17
NO972783D0 (no) 1997-06-16
NO972783L (no) 1997-12-18
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EP0814326A3 (en) 2000-05-03
CN1197202A (zh) 1998-10-28
JPH1082692A (ja) 1998-03-31
AU2487797A (en) 1998-01-08

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