(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．４Ｈｚないし１０ｋＨｚの広域音響周波数範囲内で使用可能であり、流体キャビティ（１）と、ブラッググレーティング（３）が組み込まれた光ファイバ（２）とを備え、前記ブラッググレーティング（３）が前記流体キャビティ（１）内部に位置するように前記光ファイバ（２）が前記流体キャビティ（１）を通って伸びているファイバブラッググレーティングハイドロホンであって、
−前記流体キャビティ（１）は圧縮性流体で満たされ、縦軸（Ｘ）に沿って延び、前記光ファイバ（２）に固定された変形可能な膜（６ａ，６ｂ）により閉じられた開口（５ａ，５ｂ）をそれぞれ備える二つの端面（２８ａ、２８ｂ）を備える剛性ケーシング（４）により区切られ、
−前記剛性ケーシング（４）は、ハイドロホンの長さが測定される音響波長より短くなるような長さを有しており、
−前記光ファイバ（２）は、前記剛性ケーシング（４）の縦軸（Ｘ）に沿って液体キャビティ（１）を通って延びており、長手方向にプレストレスが加えられた光ファイバであり、前記光ファイバ（２）の張力は、保持手段（７ａ，７ｂ）により保持され、該保持手段はそれぞれ、前記剛性ケーシング（４）の端面（２８ａ、２８ｂ）のそれぞれにより支持されており、
−前記変形可能な膜（６ａ、６ｂ）はその両面に加えられた圧力差により変形可能であり、前記光ファイバ（２）から抽出された光束の波長の変化により測定された前記光ファイバ（２）の長さ変化を生じる
ことを特徴とするファイバブラッググレーティングハイドロホン。
【請求項２】
前記保持手段（７ａ、７ｂ）は前記流体キャビティ（１）の外側に配置され、各保持手段（７ａ、７ｂ）は剛性ケーシング（４）と一体の第１の端部（８）と、光ファイバ（２）が通過して前記光ファイバ（２）と一体の第２の端部（９）とを有することを特徴とする請求項１に記載のファイバブラッググレーティングハイドロホン。
【請求項３】
前記流体キャビティ（１）と協働する少なくとも一つの静圧フィルタ（１０ａ、１０ｂ）を備え、各静圧フィルタ（１０ａ、１０ｂ）には前記流体キャビティ（１）の内部と外部間の流体連通をもたらすことができるオリフィス（１３ａ、１３ｂ）が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のファイバブラッググレーティングハイドロホン。
【請求項４】
各静圧フィルタ（１０ａ、１０ｂ）は前記変形可能な膜（６ａ、６ｂ）の一つと関連し、各静圧フィルタ（１０ａ、１０ｂ）は変形可能な外側ケーシング（１２ａ、１２ｂ）と前記剛性ケーシング（４）の前記端面（２８ａ、２８ｂ）の一方により区切られたタンク（１１ａ、１１ｂ）を含み、前記タンク（１１ａ、１１ｂ）は前記変形可能な膜（６ａ、６ｂ）を通って延びる前記オリフィス（１３ａ、１３ｂ）を介して前記流体キャビティ（１）と流体連通し、前記変形可能な外側ケーシング（１２ａ、１２ｂ）は前記剛性ケーシング（４）に密封固定されることを特徴とする請求項３に記載のファイバブラッググレーティングハイドロホン。
【請求項５】
前記変形可能な膜（６ａ、６ｂ）の横断面は前記静圧フィルタ（１０ａ、１０ｂ）の前記変形可能な外側ケーシング（１２ａ、１２ｂ）のものより小さいことを特徴とする請求項４に記載のファイバブラッググレーティングハイドロホン。
【請求項６】
前記ハイドロホンを形成する前記要素は０．４Ｈｚないし１０ｋＨｚの周波数範囲外の共振周波数を有することを特徴とする請求項１ないし５の何れか一つに記載のファイバブラッググレーティングハイドロホン。
【請求項７】
前記剛性ケーシング（４）と前記少なくとも一つの静圧フィルタ（１０ａ、１０ｂ）により形成されたユニットを囲む柔軟性かつ密封性外側ケーシングを備え、前記外側ケーシングは流体で満たされて前記流体キャビティ（１）外部の圧力変化を伝達することを特徴とする請求項３ないし５の何れか一つに記載のファイバブラッググレーティングハイドロホン。
【請求項８】
前記流体キャビティ（１）の圧縮性流体は１．５ＧＰａ未満の圧縮弾性率を有することを特徴とする請求項１ないし７の何れか一つに記載のファイバブラッググレーティングハイドロホン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特に水中環境における音圧測定の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイドロホンのような音響センサは従来、例えば地震波により、あるいは海洋哺乳類や船舶の存在により生じ得る音圧変化を検出するために水中環境において使用される。
【０００３】
それらは音響モニタリングを行うために静的構成で使用されて海底に配備されても、船舶又は潜水艦により曳航されてもよい。
【０００４】
既知の音響センサの多くは、その変形が電子的に測定可能な圧力変化を生じる圧電部品の使用に基づく。
【０００５】
しかしながら、そのようなセンサは現場への設置を必要とし、これは例えば地震センサとして曳航用途にそれらを使用することを難しくする。さらに、圧電部品は電磁的外乱に敏感である。
【０００６】
これらの欠陥を改善するために、ブラッググレーティングを備え、光ファイバに加えられた機械応力に敏感な非常に微細な波長を発光する特性を有するＤＦＢ  ＦＬタイプ（「Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ  Ｆｉｂｅｒ  Ｌａｓｅｒ（分布帰還型ファイバレーザ）」の光ファイバハイドロホンが存在する。発光波長のこれらの変動を測定することにより光ファイバに加えられた応力、従って外圧を推定することが可能となる。
【０００７】
このタイプの音響センサは浸漬部に電子部品がない等の利点（これはそれらの曳航を容易にする）、及び同じファイバに対しいくつかのセンサを多重化する可能性を提供する。
【０００８】
しかしながら、これらの光ファイバセンサは低い圧力変化の検出に対する感度が不十分である。
【０００９】
これらの低い圧力変化を増幅するために、光ファイバに加えられる機械応力を機械的に増幅することが知られている。
【００１０】
光ファイバセンサはエラストマ樹脂で出来た円筒で囲まれた光ファイバを備え、それにより、弾性円筒により発生する剪断応力を光ファイバに加えることにより光ファイバにおける応力を増加する。
【００１１】
しかしながら、そのような技術により小さい音圧変化の検出に必要な感度に到達することは出来ない。さらに、ブラッググレーティングは樹脂内に封入されるので、その動作は変更され、そのレーザ周波数は減少する。
【００１２】
特許文献１は柔軟性支持体に固定された光ファイバを開示している。柔軟性支持体は音響信号を増幅することを可能にする。
【００１３】
非圧縮性流体で満たされた変形可能なケーシングで囲まれたブラッググレーティングが設けられた光ファイバを含む「練り歯磨きチューブ」タイプの音響センサも存在する。レーザファイバは変形可能なケーシングの端部と一体である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】国際公開第２００６／０３４５３８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
これらの先行技術の解決策の欠陥は、外圧に対してそれらがもたらす感度が低すぎることにある。
【００１６】
出願人は従って既知のハイドロホンに対して改良された感度を有するファイバブラッググレーティングハイドロホンを開発することを試みた。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
そのような装置は本発明により提供される。
【００１８】
本発明は、流体キャビティと、ブラッググレーティングが組み込まれた光ファイバとを備え、前記ブラッググレーティングが流体キャビティ内部に位置するように前記光ファイバが前記流体キャビティを通って伸びているファイバブラッググレーティングハイドロホンに関する。
【００１９】
本発明によれば、
−前記流体キャビティは圧縮性流体で満たされ、光ファイバと一体の二つの端面を備える剛性ケーシングにより区切られ、
−前記剛性ケーシングの二つの端面の少なくとも一方は前記光ファイバと一体の変形可能な膜により閉じられる開口を備え、前記変形可能な膜はその両面に加えられた圧力差により変形可能であり、光ファイバから抽出された光束の波長の変化により測定される光ファイバの長さ変化を生じる。
【００２０】
本発明は従って既知のハイドロホンに対して改良された感度を有するファイバブラッググレーティングハイドロホンを提供し、１０００を超える利得に到達することを可能にする。
【００２１】
種々の可能な実施例において、本発明の装置は以下の特性により定義されてもよく、これらは単独で考慮されても、その何れかの技術的に可能な組合せで考慮されてもよく、それらはそれぞれ特有の利点を提供する。すなわち
−剛性ケーシングの二つの端面はそれぞれ前記光ファイバと一体の変形可能な膜により閉じられる開口を備え、
−前記光ファイバはプレストレスト光ファイバであり、前記光ファイバの張力は保持手段により保持され、前記保持手段はそれぞれ、剛性ケーシングの端面のそれぞれに支持され、
−保持手段は流体キャビティの外側に配置され、各保持手段は剛性ケーシングと一体の第１の端部と、光ファイバが通過して後者と一体の第２の端部とを有し、
−ファイバブラッググレーティングハイドロホンは流体キャビティと協働する少なくとも一つの静圧フィルタを備え、各静圧フィルタには流体キャビティの内部と外部間の流体連通をもたらすことができるオリフィスが設けられ、
−各静圧フィルタは変形可能な膜の一つと関連し、各静圧フィルタは変形可能な外側ケーシングと剛性ケーシングの端面の一方により区切られたタンクを含み、前記タンクは、変形可能な膜を通って延びる前記オリフィスを介して流体キャビティと流体連通し、前記変形可能な外側ケーシングは剛性ケーシングに密封固定される。
【００２２】
静圧フィルタは静圧（浸漬）又は温度変化の間、ハイドロホンを圧力補償することを可能にする。圧力又は温度の緩やかな変化の間、内圧と外圧を平衡させることをめざして流体キャビティとタンクの間に流れが作られる。従って、非常に低い周波数は除去される。静圧フィルタのオリフィスサイズは低カットオフ周波数、従ってハイドロホンの作動帯域の下限を決定する。
【００２３】
ハイドロホンは０．４Ｈｚないし１０ｋＨｚの広い音響周波数範囲内で使用可能である。
【００２４】
ハイドロホンは水中環境に浸漬されて静的構成で使用されるときは、静圧フィルタは波とうねりの効果を弱めることを可能にする。
【００２５】
−変形可能な膜の横断面は静圧フィルタの変形可能なケーシングのものより小さく、
−前記ハイドロホンを形成する要素は０．４Ｈｚないし１０ｋＨｚの周波数範囲外の共振周波数を有し、
−ファイバブラッググレーティングハイドロホンは、剛性ケーシングと静圧フィルタにより形成されたユニットを囲む柔軟性かつ密封性外側ケーシングを備え、前記外側ケーシングは流体で満たされて前記流体キャビティ外部の圧力変化を伝達し、
−流体キャビティの圧縮性流体は１．５ＧＰａ未満、好ましくは０．５ＧＰＡ未満の圧縮弾性率を有する。
【００２６】
本発明は以下の添付図面を参照してより詳細に述べられる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の可能な実施形態による、ファイバブラッググレーティングハイドロホンの縦断面を示す。
【図２】保持手段を有するハイドロホンの縦断面を示す。
【図３】保持手段を有するハイドロホンの斜視図を示す。
【図４】保持手段の詳細を示す。
【図５】静圧フィルタを有するハイドロホンの縦断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、本発明の可能な実施形態によるファイバブラッググレーティングハイドロホンの詳細を示す。
ファイバブラッググレーティングハイドロホンは光ファイバ２と、圧縮性流体で満たされた流体キャビティ１とを備える。流体キャビティ１は、光ファイバ２と一体で互いに向かい合う二つの端面２８ａ、２８ｂを備える剛性ケーシング４により区切られる。
【００２９】
剛性ケーシング４の二つの端面２８ａ、２８ｂの少なくとも一方は光ファイバ２と一体の変形可能な膜６ａ、６ｂにより閉じられた開口５ａ、５ｂを備える。
【００３０】
図１の例と他の以下の例において、剛性ケーシング４の二つの端面２８ａ、２８ｂは光ファイバ２と一体の変形可能な膜６ａ、６ｂにより閉じられた開口５ａ、５ｂにより形成される。
【００３１】
ブラッググレーティング３は光ファイバ２に組み込まれ、レーザ空洞を形成する。ブラッググレーティング３は光ファイバ２に光蝕刻されてもよい。光ファイバ２は、ブラッググレーティング３が流体キャビティ１内に位置するように縦軸（Ｘ）に沿って流体キャビティ１を通って伸びている。
【００３２】
この例において、光ファイバ２は３ないし４.５ｎｍ／Ｍｐａの感度、１２５μｍの直径、及び５０ＧＰａないし９０ＧＰａ、好ましくは７０ＧＰａに等しいヤング率を有する。
【００３３】
二つの開口５ａ、５ｂは互いに向かい合い、ブラッググレーティング３により互いに分離される。
【００３４】
変形可能な膜６ａ、６ｂには光ファイバ２が通り、後者と一体である。
【００３５】
変形可能な膜６ａ、６ｂは例えば溶着や接着により光ファイバ２に固定されてもよい。溶着はフェルールを付けたレーザ溶着でも、付けないレーザ溶着でもよい。接着はポリアミド塗膜接着でもエポキシ接着剤接着でもよい。
【００３６】
変形可能な膜６ａ、６ｂは、その両面に加えられた圧力差により変形可能であり、光ファイバ２から抽出された光束の波長変化により測定される光ファイバ２の長さ変化を生じる。より正確には、これは測定されるレーザ空洞の長さ変化である。
【００３７】
波長と圧力変化の関係は以下のように表わされる。
Δλ＝ＳｏｐｔＧｍｅｃａΔＰ
ただし、ΔＰは構造に加えられる圧力であり、Ｓｏｐｔは「剥き出しの」ブラッググレーティングの感度であり、Ｇｍｅｃａは所望の機械的利得である。
【００３８】
光ファイバ２の光ポンピングは例えば９８０ｎｍのレーザダイオードにより行われてもよい。光ファイバ２から抽出された光束は光ファイバ２の伸縮の関数である波長を有する。波長変化は例えばマッハツェンダー干渉計により測定される。
【００３９】
外圧Ｐｅ、すなわち流体キャビティ１外部の圧力が変化するときに、変形可能な膜６ａ、６ｂは変形され、剛性ケーシング４は変形されず、あるいはほとんど変形されない。
【００４０】
外圧Ｐｅが内圧Ｐｉより高いときは、変形可能な膜６ａ、６ｂは流体キャビティ１の内側に向かって変形及び湾曲され、光ファイバ２又はレーザ空洞の収縮を生じる。
【００４１】
外圧Ｐｅが変形可能な膜６ａ、６ｂの外面２９に加えられ、一方、内圧Ｐｉは変形可能な膜６ａ、６ｂの内面３０に加えられる。
【００４２】
また逆に、外圧Ｐｅが内圧Ｐｉより低いときは、変形可能な膜６ａ、６ｂは流体キャビティ１の外側に向かって変形及び湾曲され、光ファイバ２の伸張を生じる。
【００４３】
ハイドロホンの長さは測定される音響波長より短い。圧力場は均一であると考えられる。
【００４４】
その結果、静的構成において、変形可能な膜６ａ、６ｂは同時に反対方向に変形される。
【００４５】
変形可能な膜６ａ、６ｂは例えば金属やポリマで出来ていてもよい。それらは青銅又は真鍮で出来ていてもよい。
【００４６】
変形可能な膜６ａ、６ｂと剛性ケーシング４は流体キャビティ１を区切り、密封ユニットを形成する。
【００４７】
図１ないし５の例において、剛性ケーシング４は管形状を有する。剛性ケーシング４は１００ＧＰａより高い、出来るだけ高いヤング率を有する。
【００４８】
剛性ケーシング４は出来るだけ変形性は小さくなければならない。剛性ケーシング４は１２０ＧＰａのヤング率を有する例えばチタンで出来ていてもよい。剛性ケーシング４の開口５ａ、５ｂと変形可能な膜６ａ、６ｂは円形を有する。
【００４９】
流体キャビティ１の圧縮性流体は１．５ＧＰａより低い圧縮弾性率を有する。
【００５０】
圧縮性流体は例えば、１ＧＰａの圧縮弾性率を有するペルフルオロヘキサン（Ｃ６Ｆ１４）のようなフッ化炭素系であってもよい。
【００５１】
図１ないし５の例において、使用される流体は３Ｍ社により供給される不活性フッ素である。
【００５２】
図３に図解されるアセンブリの可能な例において、変形可能な膜６ａ、６ｂは環状部２１と一体となってスリーブを形成する。
【００５３】
このスリーブは剛性ケーシング４の開口５ａ、５ｂの一つに挿入されてそれを密閉する。密封性を保証するために環状部２１と開口５ａ、５ｂの一つを区切る剛性ケーシング４の壁との間にＯリング１７が設けられてもよい。ロックナット１６がストッパを形成する剛性ケーシング４の一部に当たって縦方向にスリーブをロックする。
【００５４】
二つの変形可能な膜６ａ、６ｂが組み込まれると、光ファイバ２が後者に通されて主軸（Ｘ）に沿って剛性ケーシング４を通過する。
【００５５】
剛性ケーシング４が管形状を有するこの例において、主軸（Ｘ）は縦中心軸である。光ファイバ２は変形可能な膜６ａ、６ｂの中心を通過する。
【００５６】
ファイバブラッググレーティングハイドロホン又はレーザハイドロホンの動作原理はレーザ空洞（ブラッググレーティング３）の伸張に基づく。
【００５７】
ブラッググレーティング３の形状と媒質の屈折率はレーザ空洞の共振周波数、従ってその波長を決定する。レーザ空洞に加えられる径方向の圧力はその形状を変化させ、ファイバのシリカ内に応力を誘発する。レーザ空洞における伸張及び応力レベルは形状と媒質屈折率をそれぞれ変化させる。これらの変化は共振周波数の、従ってレーザ波長の変化を誘発する。光ファイバハイドロホンは音波を検出するためにこの特性を使用する。
【００５８】
ハイドロホンの感度は比εＸ／Ｐｅにより特徴付けられ、ここでεｘは光ファイバ（レーザ空洞）の軸方向伸張であり、Ｐｅは外圧である。ファイバ単独の場合、理論的感度はεＸ／Ｐｅ＝２ν／Ｅ＝４．７ｘ１０−１２であり、ここでＥとνはそれぞれシリカのヤング率とポアッソン比である。
【００５９】
変形可能な膜６ａ、６ｂ、圧縮性流体及び剛性ケーシング４は外圧Ｐｅに対するこの感度を増すための機械的増幅器を形成する。
【００６０】
そのような増幅器は軸方向変形を増幅することを可能にし、一方、径方向変形は非常に低いままである。
【００６１】
ハイドロホンの動作中に、低周波音波はハイドロホンの周りに圧力の局部変化を生じる。
【００６２】
外圧（Ｐｅ）は従って流体キャビティ１内の圧力（Ｐｉ）とは違ってくる。
【００６３】
流体キャビティ１はその圧縮率を介して、その容積変化によりその圧力を外圧と平衡させる傾向にある。すなわち、
0005717728.tif 000002
ただし、χｓは流体の断熱圧縮率、Ｖは流体キャビティ１の容積、ｄＶはキャビティの容積変化である。
【００６４】
ハイドロホン形状は光ファイバ２を強制的に軸方向に変形する。
【００６５】
容積変化は以下の形をとる。
0005717728.tif 000003
ただし、Ｓａｘは膜６ａ、６ｂの有効表面積であり、Ｒは剛性ケーシング４の内側半径であり、ｌは剛性ケーシング４の長さである。
【００６６】
ここで、
0005717728.tif 000004
かつ
0005717728.tif 000005
ただし、ｋａｘとｋｒａｄはそれぞれシステムの軸方向と径方向の剛性であり、Ｓｒは剛性ケーシング４の内周面積であり、Ｐは入射圧力である。
【００６７】
ｋｒａｄは主として剛性ケーシング４の材料のタイプに依存する。ｋａｘは膜６ａ、６ｂの特性及びサイズと流体キャビティ１の剛性の両方に依存する。
【００６８】
そのようなシステムはｋａｘ≪ｋｒａｄにより変形を軸方向に向ける。
【００６９】
最適値は変形利得を最大にするように決定されねばならない。後者は以下のように表わされる。
0005717728.tif 000006
ただし、Ａ、Ｂ及びＣは定数であり、Ｖは流体キャビティ１の容積であり、Ｓは膜６ａ、６ｂの横断面積である。
【００７０】
利得はまた機械的増幅器による光ファイバの軸方向変形と、剥き出しの状態におけるこのファイバに対する圧力による該剥き出し状態のファイバの軸方向変形との比として表わされてもよい。
【００７１】
以下の実施例はハイドロホンに対するあり得る大きさの例を与える。
【００７２】
剛性ケーシング４は長さが２５０ｍｍで、内径は３０ｍｍで外径は３５ｍｍでもよい。二つの変形可能な膜６ａ、６ｂ間の距離は７０ｍｍで、それらの厚さは０．１ｍｍで、それらの直径は２２ｍｍであってもよい。光ファイバは１２５μｍの直径を有してもよく、ブラッググレーティング３は５０ｍｍの長さにわたり伸びていてもよい。圧縮性流体の圧縮弾性率は１ＧＰａであってもよい。これらのパラメータは１７００の利得に到達することを可能にする。
【００７３】
二つの変形可能な膜６ａ、６ｂは１００ＧＰａより低い、出来るだけ低いヤング率を有する。
【００７４】
異なる利得を与える他の寸法もあり得る。
【００７５】
一般的に、本発明によるハイドロホンは１０００より高い利得に到達することを可能にする。
【００７６】
光ファイバ２はプレストレスト光ファイバである。図２及び４に図解されるように、光ファイバ２の張力は、流体キャビティ１の両側に配置されて剛性ケーシング４の端面２８ａ、２８ｂのそれぞれに固定された保持手段７ａ、７ｂにより保持される。
【００７７】
これらの保持手段７ａ、７ｂは剛性ケーシング４の開口５ａ、５ｂのそれぞれの前かつ流体キャビティの外側に配置される。各保持手段７ａ、７ｂは剛性ケーシング４と一体の第１の端部８と、光ファイバ２が通過し、前記第１の端部と一体の第２の端部９とを有する。
【００７８】
図２ないし４の例において、保持手段７ａ、７ｂは剛性ケーシング４の端面に支持される。それらは、３つの脚１８を備え、これらの３つの脚１８はそれぞれ、剛性ケーシング４の一つの端面に固定された第１の端部と、その中心にオリフィス２０が設けられた保持リングで終わる３つの脚の支持体１９に固定された第２の端部とを有する。前記オリフィス２０は、光ファイバ２を通し、かつ該光ファイバを固定するために設けられている。
【００７９】
機械的増幅器が組み込まれると、ブラッググレーティング３が流体キャビティ１の中心に位置するように、光ファイバ２が変形可能な膜６ａ、６ｂに設けられたオリフィス１５に通される。
【００８０】
光ファイバ２は次いで溶着又は接着により保持手段７ａ、７ｂの内の一方の第２の端部９に固定される。
【００８１】
光ファイバ２の一方の側が固定されると、光ファイバ２を引っ張ることにより、較正されたプレストレスが他方の側に加えられる。
【００８２】
光ファイバ２に張力がかけられて、もう一つの保持手段７ａ、７ｂの第２の端部９に溶着又は接着される。
【００８３】
プレストレスが永久であり、光ファイバ２はレーザ接着又は溶着により二つの変形可能な膜６ａ、６ｂに固定される。
【００８４】
このようにして、変形可能な膜６ａ、６ｂの各側の光ファイバ２の張力の完全な平衡が得られる。
【００８５】
光ファイバ２は次いで切断されて両側がクラッド付き光ファイバと結合される。
【００８６】
保持手段７ａ、７ｂは光ファイバ２が強い音圧で折り重なるのを避けることを可能にする。
【００８７】
光ファイバ２に加えられるプレストレスは、装置が許容できる最大変形より高くなるように計算される。従って、光ファイバ２にはハイドロホン動作の間、常に張力がかかることになる。
【００８８】
そのような配置は機械的増幅システムの剛性を最大限に減ずることを可能にする。増幅機能とプレストレス強度は互いに分離される。
【００８９】
ファイバに加え得る最大のプレストレスは２Ｎであり、これは直径１２５μｍの光ファイバ２に対する最大応力σ＝Ｆ／ｓｆｉｂｒｅ＝１．６３×１０８Ｐａに相当する。
【００９０】
光ファイバ２のヤング率は７０ＧＰａであるので、光ファイバ２の最大膨張動作変形は従ってεｐｃ＝σ／Ｅ＝２．３×10−３となる。ハイドロホンの最大動作音圧は従って、
0005717728.tif 000007
【００９１】
すなわち、
0005717728.tif 000008
の最大動作音圧である。
【００９２】
図５に図解されるように、ファイバブラッググレーティングハイドロホンはそれぞれ剛性ケーシング４の変形可能な膜６ａ、６ｂの一つに関連する少なくとも一つの静圧フィルタ１０ａ、１０ｂを備える。各静圧フィルタ１０ａ、１０ｂは、変形可能な外側ケーシング１２ａ、１２ｂと機械的増幅器の変形可能な膜６ａ、６ｂの一方とにより区切られるタンク１１ａ、１１ｂを有する。
【００９３】
タンク１１ａ、１１ｂは各変形可能な膜６ａ、６ｂを通って延びるオリフィス１３ａ、１３ｂにより流体キャビティ１と流体連通している。変形可能なケーシング１２ａ、１２ｂは剛性ケーシング４に密封固定され、変形可能な膜６ａ、６ｂと関連する保持手段７ａ、７ｂを覆う。
【００９４】
図５の例において、ファイバブラッググレーティングハイドロホンは剛性ケーシング４の両側に配置された二つの静圧フィルタ１０ａ、１０ｂを備える。
【００９５】
静圧フィルタ１０ａ、１０ｂの変形可能な外側ケーシング１２ａ、１２ｂはキャップ形状を有し、例えばポリマで出来ていてもよい。
【００９６】
タンク１１ａ、１１ｂと流体キャビティ１は同じ圧縮性流体で満たされる。
【００９７】
各変形可能な外側ケーシング１２ａ、１２ｂは圧縮性流体により圧力変化をそれぞれ一つの変形可能な膜６ａ、６ｂに伝達する。
【００９８】
静圧フィルタ１０ａ、１０ｂのオリフィス１３ａ、１３ｂは２０μｍないし１００μｍ、好ましくは５０μｍに等しい直径を有する。
【００９９】
静圧フィルタ１０ａ、１０ｂは温度又は浸漬の変化に従う緩やかな圧力変化後に内部流体を静水圧にすることを可能にする。従って、静水圧を克服し、この圧力付近の圧力変化のみを考慮に入れることを可能にする。これらの静圧フィルタが非常に低い周波数の検出に対して限界を示すことに注目すべきである。実際、静圧フィルタの反応時間はハイドロホンにより測定可能な最低周波数を決定する。静圧フィルタはハイパスフィルタである。従って、音波の周波数が静圧フィルタのカットオフ周波数より低ければ、それはこの音波に対して影響はない。
【０１００】
非常に低い周波数はこの方法により除去される。静圧フィルタの孔径は低カットオフ周波数、従ってハイドロホンの作動帯域の下限を決定する。オリフィス１３ａ、１３ｂが小さければ小さいほど、カットオフ周波数は低くなる。
【０１０１】
カットオフ周波数は１０Ｈｚより低く、好ましくは０．４Ｈｚに等しい。
【０１０２】
ハイドロホンは０．４Ｈｚないし１０ｋＨｚの周波数帯域の音波の検出を可能にする。
【０１０３】
例えば変形可能な膜６ａ、６ｂ、剛性ケーシング４及び光ファイバ２のようなハイドロホンを形成する要素は０．４Ｈｚないし１０ｋＨｚの周波数範囲外の共振周波数を有する。
【０１０４】
変形可能な膜６ａ、６ｂの横断面は静圧フィルタ１０ａ、１０ｂの変形可能なケーシング１２ａ、１２ｂのものより小さい。
【０１０５】
変形可能な膜６ａ、６ｂの直径は剛性ケーシング４の端部は別として、剛性ケーシング４の内径より小さい。
【０１０６】
静圧フィルタ１０ａ、１０ｂのオリフィス１３ａ、１３ｂは剛性ケーシング４の内側と静圧フィルタ１０ａ、１０ｂのタンク１１ａ、１１ｂの内側との間の圧力平衡と、温度補償を行うことを可能にし、可変深さにおけるハイドロホンの浸漬中の圧力と温度の緩やかな変化に対しハイドロホンを鈍感にする。
【０１０７】
ハイドロホンが水中環境に浸漬され、静的構成で使用されるときは、静圧フィルタ１０ａ、１０ｂは波とうねりの効果を弱めることを可能にする。
【０１０８】
静圧フィルタ１０ａ、１０ｂの変形可能な外側ケーシング１２ａ、１２ｂはリング（図示せず）を締め付けることにより剛性ケーシング４に密封固定される。
【０１０９】
ファイバブラッググレーティングハイドロホンはその両端（図示せず）において剛性ケーシング４の両側に固定された支持枠を備える。これらの支持枠は管形状を有し、三つの側面開口を備える。
【０１１０】
これらの支持枠は剛性ケーシング４の一端に連結された一端と、光ファイバ２に対する通路（図示せず）を形成する中心オリフィスが設けられた栓により閉じられた他端とを備える。この栓は例えばエルタライトで出来ていてもよい。
【０１１１】
剛性ケーシング４の外面に溝が設けられて外部光ファイバを収容してもよく、これらのファイバは例えば他の音圧センサに接続されてもよい。
【０１１２】
栓の中心オリフィスの出口にエラストマキャップ（図示せず）が設けられて光ファイバを保護してもよい。
【０１１３】
ファイバブラッググレーティングハイドロホンは、剛性ケーシング４、静圧フィルタ１０ａ、１０ｂ、及び支持枠により形成されたユニットを囲む柔軟性かつ密封性外側ケーシング（図示せず）を備えてもよい。外側ケーシングは円筒であり、流体で満たされて前記流体キャビティ１の外部の圧力変化を伝達する。
【０１１４】
この流体は例えばキャスタオイルであってもよい。外側ケーシングはポリマ、例えばハイパロン（登録商標）で出来ていてもよい。
【０１１５】
従って、本発明は１０００を超える高利得、従って既知のハイドロホンが到達するものより高い音響感度に到達することを可能にする。
【０１１６】
さらに、膜が同じ方向に変形可能であるということにより、ハイドロホンは、それが船舶又は潜水艦により曳航されるときの加速度計のノイズに鈍感である。
【符号の説明】
【０１１７】
１  流体キャビティ
２  光ファイバ
３  ブラッググレーティング
４  剛性ケーシング
５  開口
６  変形可能な膜
７  保持手段
８  第１の端部
９  第２の端部
１０  静圧フィルタ
１１  タンク
１２  変形可能な外側ケーシング
１３  オリフィス
１５  オリフィス
１６  ロックナット
１７  Ｏリング
１８  脚
１９  三脚支持体
２０  オリフィス
２１  環状部
２８  剛性ケーシングの端面
２９  変形可能な膜の外面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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