(57)【要約】【課題】  計測地点の数が多い場合でも、正確な計測を行うためのＦＢＧセンサモジュール及び同モジュールを用いた低コストな監視システムを得ることを目的とする。【解決手段】  ＦＢＧセンサモジュール１３は、天板４と、設置面に接地されて天板４を支持する支持体５と、天板４がたわんだ場合に天板４に当接することで所定のたわみ量となるように調整するストッパ８と、天板４に取り付けられたＦＢＧセンサ６、７を備えている。天板４のたわみ量に応じてＦＢＧセンサ６、７が歪み、ＦＢＧセンサ６、７の反射波長が所定量分だけ変化する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天板と、
設置面に接地されて前記天板を支持する支持体と、
前記天板がたわんだ場合に前記天板に当接することで所定のたわみ量となるように調整するストッパと、
前記天板に取り付けられた複数のＦＢＧセンサとを備え、
前記天板のたわみ量に応じて前記ＦＢＧセンサが歪み、前記ＦＢＧセンサの反射波長が所定量分だけ変化することを特徴とするＦＢＧセンサモジュール。
【請求項２】
計測地点に請求項１記載のＦＢＧセンサモジュールを備え、
前記ＦＢＧセンサモジュールのＦＢＧセンサを備えた複数の光ファイバと、
前記光ファイバに光を入射する光源と、
前記ＦＢＧセンサからの反射波長を検出する検知器と、
前記検知器で検出した反射波長を処理する信号処理装置とを備え、
前記検知器で検出した前記ＦＢＧセンサからの反射波長の変化を、前記信号処理装置で処理し、前記変化を生じた計測地点を特定することを特徴とする監視システム。
【請求項３】
前記１つのＦＢＧセンサモジュールに備えられた複数のＦＢＧセンサが有する反射波長の組み合わせが、それぞれの計測地点で異なることを特徴とする請求項２記載の監視システム。
【請求項４】
天板と、
設置面に接地されて前記天板を支持する支持体と、
前記天板がたわんだ場合に前記天板に当接することで所定のたわみ量となるように調整するストッパと、
前記天板の下面に取り付けられた１つのＦＢＧセンサとを備え、
前記天板のたわみ量に応じて前記ＦＢＧセンサが歪み、前記ＦＢＧセンサの反射波長が所定量分だけ変化することを特徴とするＦＢＧセンサモジュール。
【請求項５】
計測地点に請求項４記載のＦＢＧセンサモジュールを備え、
前記ＦＢＧセンサモジュールのＦＢＧセンサを備えた光ファイバと、
前記光ファイバに光を入射する光源と、
前記ＦＢＧセンサからの反射波長を検出する検知器と、
前記検知器で検出した反射波長を処理する信号処理装置とを備え、
前記検知器で検出した前記ＦＢＧセンサからの反射波長の変化を、前記信号処理装置で処理し、前記変化を生じた計測地点を特定することを特徴とする監視システム。
【請求項６】
前記１つの計測地点に複数のＦＢＧセンサモジュールが備えられ、前記複数のＦＢＧセンサモジュールの有する反射波長の組み合わせが、それぞれの計測地点で異なることを特徴とする請求項５記載の監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＦＢＧセンサモジュール、及び同モジュールを用いた監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ファイバーブラッググレーティング（以下、ＦＢＧ）センサは、光ファイバ中に、周期的に屈折率が変化するように作成した回折格子状の構造を有している。以下、ＦＢＧセンサの動作について説明する。光ファイバの入射口から入射した広帯域の光は、光ファイバ中を伝搬し、ＦＢＧ部に到達する。ＦＢＧ部では、次式を満足する波長は反射されて入射口へ戻っていき、その他の波長の光はＦＢＧ部を通過してそのまま進む。
λＢ＝２ｎΛ
λＢ  反射波長、ｎ  屈折率、Λ  回折格子のピッチ
【０００３】
上記式に示すように、反射波長λＢは、屈折率ｎと回折格子のピッチΛによって変化する。一方、屈折率ｎは温度によって変化し、回折格子のピッチΛは回折格子自身の歪みによって変化する。従って、反射波長λＢを検出することによって、周囲温度や回折格子の歪みを知ることができるため、センサとしての機能を有するものである。ＦＢＧセンサの特徴は、光ファイバを使用することから長距離の信号伝送が可能であること、また、回折格子のピッチΛを変えることによって反射波長λＢが変わるので、１本の光ファイバ中にピッチΛの異なる複数個のＦＢＧセンサを配置できることが特徴である。このため、多点／広域にＦＢＧセンサを配置することで、広域監視センサネットワーク等の構築をする際に適用することができる。
【０００４】
多点／広域のセンサネットワークを構築する場合、光ファイバ１本あたりに含まれるＦＢＧセンサ数は、センサシステムの低コスト化のため、できるだけ多い方が望ましい。このため、従来は、波長をオーバーラップさせる技術を用いてＦＢＧセンサ数を増やしていた。具体例を以下に説明する。
【０００５】
１個のＦＢＧセンサが使用する波長幅を４ｎｍとし、１個のＦＢＧセンサにつき１個の温度補正センサを置き、温度補正センサへの波長幅を１．４ｎｍとする。この場合、ＦＢＧセンサと温度補正センサ１組で約６ｎｍの波長幅が必要となる。一般に使用される波長域は１５３０〜１５７０ｎｍであるので、両者の波長差４０ｎｍの間には６組のセンサしか入れることができない。従って、それぞれのＦＢＧセンサの波長幅をオーバーラップさせることにより、ＦＢＧセンサ数を６個から９個へと増加させた監視システムが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１４５３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の監視システムは、以上のように構成されていたので、光ファイバ１本の中に収容されるＦＢＧセンサ数を６個から９個へと増加させることができたが、例えば、数百台の車の入出庫を管理する大規模な監視システムへ適用する場合には、車１台に付きＦＢＧセンサ１個を割り当てるとしても、ＦＢＧセンサを収容した光ファイバを数十〜数百本用意する必要があった。また、同光ファイバの数に応じて対応する検知器の数も増加することから、システムのコストが上昇してしまうという課題があった。また、波長のオーバーラップ部分でセンサ信号の干渉が生じた場合には、正確に計測することができないという課題があった。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、計測地点の数が多い場合でも、正確な計測を行うためのＦＢＧセンサモジュール及び同モジュールを用いた低コストな監視システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るＦＢＧセンサモジュールは、天板と、設置面に接地されて前記天板を支持する支持体と、前記天板がたわんだ場合に前記天板に当接することで所定のたわみ量となるように調整するストッパと、前記天板に取り付けられた複数のＦＢＧセンサとを備えている。前記天板のたわみ量に応じて前記ＦＢＧセンサが歪み、前記ＦＢＧセンサの反射波長が所定量分だけ変化する構成を有している。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、前記ＦＢＧセンサモジュールを計測地点に設置することにより、多数の計測地点を擁する場合であっても、正確で低コストな監視システムを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１に係る監視システムの構成図である。図１の監視システムは、車両１台を駐車する駐車スペース１を６４台分備えた駐車場において、車両の入出庫の管理を監視装置２で行うものである。監視装置２から延出された２本の光ファイバ３には、複数のＦＢＧセンサモジュール１３が取り付けられている。１つのＦＢＧセンサモジュール１３は、２個のＦＢＧセンサ６、７を有している。ＦＢＧセンサモジュール１３は、計測地点となる全ての駐車スペース１に対して、１つずつ設置されている。
【００１２】
図２は、図１中のＦＢＧセンサモジュール１３の構造図であり、図２（ｂ）、図２（ｃ）は、それぞれ図２（ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図、Ｂ−Ｂ’線断面図である。図２に示すように、駐車スペース１のＦＢＧセンサモジュール１３の設置面に、一対の細長い四角柱状の支持体５を並べて接地する。一対の支持体５の上面には長方形状の天板４が当接される。天板４の両端に支持体５がそれぞれ位置するように配設される。天板４の長さ方向において、天板４の下面両端にはストッパ８がそれぞれ当接される。ストッパ８は、初期状態では設置面に接地しない高さを有する。支持体５とストッパ８との間隙から２本の光ファイバ３が挿通され、対向する間隙を抜けている。２本の光ファイバ３には、それぞれＦＢＧセンサ６、７が取り付けられている。ＦＢＧセンサ６、７が天板４の下面中央に当接される。なお、ストッパ８は初期状態で設置面に接地させるようにしてもよく、また、その高さを自在に変化できるものであってもよい。
【００１３】
ＦＢＧセンサモジュール１３は、車両を駐車する際に車輪がその上を通過するように、駐車スペース１の中央部に設置される。車輪が天板４上を通過した際に、天板４が変形してストッパ８が接地する。ストッパ８の高さは、ストッパ８が接地した際に、ＦＢＧセンサ６、７の反射波長の変化量が所望の値となるように調整する。ここでは、反射波長が１ｎｍ変化するように、ストッパ８の高さを調整している。なお、駐車時に車輪が天板４上を通過すればよいので、ＦＢＧセンサモジュール１３を駐車スペース１の前部に設置しても良い。
【００１４】
図３は、図１中の各駐車スペース１における、ＦＢＧセンサ６、７の反射波長を示した表である。図３において、ＦＢＧセンサ付光ファイバＮｏ．１、Ｎｏ．２は、ＦＢＧセンサ６、７にそれぞれ対応している。駐車スペースＮｏ．は、図１の各駐車スペースＮｏ．に対応している。光ファイバ３は、１本の光ファイバ中に、反射波長の異なる８種類のＦＢＧセンサを有している。上記８種類の反射波長を、波長Ｎｏ．λ１〜λ８で表す。
【００１５】
図４は、図３中の波長Ｎｏ．λ１〜λ８の実際の数値を示した表である。ＦＢＧセンサ６、７は、６４台分の駐車スペースを個々に識別するために、それぞれ８種類の反射波長を有するものを必要とする。即ち、ＦＢＧセンサ６が８種類、ＦＢＧセンサ７が８種類で計６４通りの組み合わせを得ることができる。なお、図３において、波長Ｎｏ．λ１〜λ８を昇順に割り振っているが、６４通りの組み合わせが重複しない限りは、いずれの割り振り方を用いてもよい。
【００１６】
図５は、図１中の監視装置２の構成図である。図５に示すように、光源９に接続した光サーキュレータ１２は、ＦＢＧセンサモジュール１３と検知器１０に接続されている。検知器１０は信号処理装置１１に接続されている。光源９としては、波長範囲が１５３０ｎｍ〜１５７０ｎｍのＡｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ（以下、ＡＳＥ）光源を使用した。また、光ファイバ３へ光源９からの光を入射すると共に、ＦＢＧセンサ６、７からの反射波長を検知器１０へ導く光学部品として、光サーキュレータ１２を用いた。検知器１０としては、高速に反射波長を検出して信号処理装置１１へ出力可能な光波長計を使用した。
【００１７】
実施の形態１では上記の装置を用いたが、光源としては波長可変光源を、検知器としては光スペクトラムアナライザ等の波長計測装置を、光学部品としては光カプラなどの光の結合／分離部品を用いてもよい。
【００１８】
図６は、図５とは異なる監視装置２の構成図である。図５に示した監視装置では、２本の光ファイバ３に、それぞれ光源９と検知器１０を接続する場合を示した。図６では、光サーキュレータ１２とＦＢＧセンサモジュール１３との間に光ＳＷ１４を備えている。図６のような構成とすることで、光ＳＷ１４で光路を切り替えることにより、必要とする光源９及び検知器１０を１組のみとすることができる。
【００１９】
図７は、図５、６とは異なる監視装置２の構成図である。図７において、１台の光源９と１組の光サーキュレータ１２との間に光カプラ１５を備えている。光源９からの光を光カプラ１５で分離し、それぞれの光サーキュレータ１２に入射している。図７のような構成とすることで、光カプラ１５のような光の結合／分離装置を用いて、使用する光源９を１台のみとすることができる。
【００２０】
次に、図１の監視システムの動作について説明する。例えば、駐車場に車両が進入し、駐車スペースＮｏ．１１２に駐車する場合を考える。進入する車両は、駐車スペースＮｏ．１１２に設置されたＦＢＧセンサモジュール１３を乗り越えて駐車位置に停止する。ＦＢＧセンサモジュール１３を乗り越える際に、同モジュールに車輪が乗り上げると、車両の重量によって、ストッパ８が接地するまで天板４がたわむ。その後、車輪の通過と共に、天板４のたわみは解消する。
【００２１】
図８は、図５の検知器１０が検出する反射波長を示しており、図１の監視システムの動作を説明するための図である。図８（ａ）は、車輪がＦＢＧセンサモジュール１３に乗り上げる前の状態を示す。２つの検知器１０は、ＦＢＧセンサ６、７からの８種類の反射波長λ１〜λ８を検出している。車輪が天板４に乗り上げると、天板４に取り付けられた２個のＦＢＧセンサ６、７は、同じ方向の変化を受けるように互いに近傍に設置されているので、同分だけ歪む。従って、図８（ｂ）に示すように、予めストッパ８によって設定された１ｎｍ分だけ反射波長が変化する。駐車スペースＮｏ．１１２の場合、図３に示すように反射波長λ２とλ４のＦＢＧセンサが設置されているので、図８（ｂ）に示したように、λ２とλ４からそれぞれ１ｎｍずつ離れた位置で変化が生じる。
【００２２】
信号処理装置１１は、２台の検知器１０から送られてくる図８の波長データから、反射波長λ２とλ４の波長が変化したことを信号として処理し、図３から、波長が変化した計測地点（駐車スペースＮｏ．１１２）に車が入庫したことを判定する。信号処理装置１１では、空車の状態から信号が検出された場合は入庫と判定し、入庫状態から信号を検出した場合には出庫と判定する。
【００２３】
以上のように、この実施の形態１によれば、６４台分の駐車スペース１の入出庫管理を２組の光ファイバ３、検知器１０、光源９及び光サーキュレータ１２によって行なうことができる。また、波長のオーバーラップ等が生じないことから、正確で低コストな監視システムを構築することができる。
【００２４】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２について説明する。図９は、実施の形態２に係る監視システムの構成図である。図９の監視システムは、車両１台を駐車する駐車スペース１を６４台分備えた駐車場において、入出庫の管理を監視装置２で行うものである。監視装置２から延出された１本の光ファイバ３には、複数のＦＢＧセンサモジュール１６が取り付けられている。１つのＦＢＧセンサモジュール１６は、１個のＦＢＧセンサ１７を有している。ＦＢＧセンサモジュール１６は、全ての駐車スペース１に対して２つずつ設置されている。
【００２５】
図１０は、図９中のＦＢＧセンサモジュール１６の構造図であり、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）は、それぞれ図１０（ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図、Ｂ−Ｂ’線断面図である。図１０に示すように、駐車スペース１のＦＢＧセンサモジュール１６の設置場所に、一対の細長い四角柱状の支持体５を並べて設置する。一対の支持体５の上面には長方形状の天板４が当接される。天板４の両端に支持体５がそれぞれ位置するように配設される。天板４の長さ方向の下面両端には、ストッパ８がそれぞれ当接される。ストッパ８は、初期状態では設置面に接地しない高さを有する。支持体５とストッパ８との間隙から１本の光ファイバ３が挿通され、対向する間隙を抜けている。光ファイバ３には、ＦＢＧセンサ１７が取り付けられている。ＦＢＧセンサ１７が天板４の裏面中央に当接される。なお、ストッパ８は初期状態で設置面に接地させるようにしてもよく、また、その高さを自在に変化できるものであってもよい。
【００２６】
ＦＢＧセンサモジュール１６は、車両を駐車する際に車輪がその上を通過するように、駐車スペース１の中央部に２つ並べて設置される。車輪が天板４上を通過した際に、天板４が変形してストッパ８が接地する。ストッパ８の高さは、ストッパ８が接地した際に、ＦＢＧセンサ１７の反射波長の変化量が所望の値となるように調整する。ここでは、反射波長が１ｎｍ変化するように、ストッパ８の高さを調整している。なお、駐車時に車輪が天板４上を通過すればよいので、ＦＢＧセンサモジュール１６を駐車スペース１の前部に設置しても良い。
【００２７】
図１１は、図９中の各駐車スペース１の、ＦＢＧセンサ１７の波長Ｎｏ．を示した表である。図１１において、１番目に現れる反射波長は、車輪が最初に通過するＦＢＧセンサモジュール１６のＦＢＧセンサ１７に対応している。２番目に現れる反射波長は、車輪が２番目に通過するＦＢＧセンサモジュール１６のＦＢＧセンサ１７に対応している。駐車スペースＮｏ．は、図９の各駐車スペースＮｏ．に対応している。光ファイバ３は、１本の光ファイバ中に、反射波長の異なる８種類のＦＢＧセンサを有している。上記８種類の反射波長の波長Ｎｏ．をλ１〜λ８で表す。なお、波長Ｎｏ．λ１〜λ８の実際の数値は図４と同様であり、図１１の組み合わせの割り振り方も図３と同様であるので説明を省略する。
【００２８】
図１２は、図９中の監視装置２の構成図である。監視装置２は、図１２に示すように、１組の光源９、光サーキュレータ１２、検知器１０及び信号処理装置１１を備えている。１本の光ファイバ３に接続される構成は、実施の形態１（図５）と同様であるので、説明を省略する。
【００２９】
次に、図９の監視システムの動作について説明する。例えば、駐車場に車両が進入し、駐車スペースＮｏ．１１２に駐車する場合を考える。進入する車両は、駐車スペースＮｏ．１１２に設置された２つのＦＢＧセンサモジュール１６を乗り越えて駐車位置に停止する。ＦＢＧセンサモジュール１６を乗り越える際に、同モジュールに車輪が乗り上げると、車両の重量によって、ストッパ８が接地するまで天板４がたわむ。その後、車輪の通過と共に、天板４のたわみは解消する。
【００３０】
図１３は、図１２の検知器１０が検出する反射波長を示しており、図９の監視システムの動作を説明するための図である。図１３（ａ）は、車輪がＦＢＧセンサモジュール１６に乗り上げる前の状態を示したもので、検知器１０は、ＦＢＧセンサ１７からの８種類の反射波長λ１〜λ８を検出している。図１３（ｂ）は、１番目のＦＢＧセンサモジュールの天板４に車輪が乗り上げた状態を示す。同状態では、天板４に取り付けられたＦＢＧセンサ１７が歪む。従って、図１３（ｂ）に示すように、予めストッパ８によって設定された１ｎｍ分だけ反射波長が変化する。図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）と同様に、２番目のＦＢＧセンサモジュール１６の天板４に車輪が乗り上げた状態を示す。図１３（ｄ）は、車輪が二つ目のＦＢＧセンサモジュール１６を乗り越えた状態を示す。
【００３１】
信号処理装置１１は、検知器１０から送られてくる図１３の波長データから、１番目に反射波長λ２が変化し、２番目に反射波長λ４が変化したことを信号として処理し、図１１から、波長が変化した計測地点（駐車スペースＮｏ．１１２）に車が入庫したことを判定する。信号処理装置１１では、空車の状態から信号が検出された場合は入庫と判定し、入庫状態から信号を検出した場合には出庫と判定する。
【００３２】
以上のように、この実施の形態２によれば、６４台分の駐車スペース１の入出庫管理を１組の光ファイバ３、検知器１０、光源９及び光サーキュレータ１２によって行なうことができる。また、波長のオーバーラップ等が生じないことから、正確で低コストな監視システムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る監視システムの構成図である。
【図２】図１中のＦＢＧセンサモジュールの構造図である。
【図３】図１中の各駐車スペース毎の、ＦＢＧセンサそれぞれの波長Ｎｏ．を示した表である。
【図４】図３、１１中の波長Ｎｏ．λ１〜λ８の実際の数値を示した表である。
【図５】図１中の監視装置の構成図である。
【図６】図５とは異なる監視装置の構成図である。
【図７】図５、６とは異なる監視装置の構成図である。
【図８】図５の検知器が検出する反射波長を示しており、図１の監視システムの動作を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る監視システムの構成図である。
【図１０】図９中のＦＢＧセンサモジュールの構造図である。
【図１１】図９中の各駐車スペースにおいて、１番目、２番目に現れる反射波長の波長Ｎｏ．を示した表である。
【図１２】図９中の監視装置の構成図である。
【図１３】図１２の検知器が検出する反射波長を示しており、図９の監視システムの動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  駐車スペース、２  監視装置、３  光ファイバ、４  天板、５  支持体、６  ＦＢＧセンサ、７  ＦＢＧセンサ、８  ストッパ、９  光源、１０  検知器、１１  信号処理装置、１２  光サーキュレータ、１３  ＦＢＧセンサモジュール、１４  光ＳＷ、１５  光カプラ、１６  ＦＢＧセンサモジュール、１７  ＦＢＧセンサ。
【図１】
2006284494.tif 000003
【図２】
2006284494.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006284494.tif 000010
【図９】
2006284494.tif 000011
【図１０】
2006284494.tif 000012
【図１１】
2006284494.tif 000013
【図１２】
2006284494.tif 000014
【図１３】
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