(57)【要約】【課題】歪み量に対する感度に比べて温度変化に対する感度が無視できるほど小さいブリルアン散乱法を適用して歪みを計測することによって、装置の簡素化と、計測精度の向上とを図るのみならず、動的歪み量の測定をも可能とすること。【解決手段】本発明の歪み計測装置は、被測定物に対して配置される複数のセンシング用光ファイバ１８（＃１〜＃ｎ）と、単一波長の出力光を出力する光源１１と、出力光をポンプ光Ｅとプローブ光Ｆとに分配する光分配器１３とを備えている。更に、ポンプ光Ｅを、光ファイバ１８（＃１〜＃ｎ）のうちの何れかに導くと共に、光ファイバ１８内で発生した歪み情報を有するブリルアン散乱光Ｇを光ファイバ１８から導く光スイッチ１４と、プローブ光Ｆの波長に対する、光スイッチ１４により導かれたブリルアン散乱光Ｇの波長のシフト量と、光ファイバ１８の配置位置とに基づいて、被測定物において歪みが発生した位置と歪み量とを求める信号処理系２２とを備えている。【選択図】　　図１
2004108890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物に対してそれぞれ配置される複数のセンシング用光ファイバと、
単一波長の出力光を出力する光源部と、
前記光源部からの出力光をポンプ光とプローブ光とに分配する光分配器と、
前記光分配器によって分配されたポンプ光を、前記複数のセンシング用光ファイバのうちのいずれかに導くと共に、前記ポンプ光を導いたセンシング用光ファイバ内で発生した歪み情報を有するブリルアン散乱光を、このセンシング用光ファイバから導く導光手段と、
前記光分配器によって分配されたプローブ光の波長に対する、前記導光手段により導かれた前記ブリルアン散乱光の波長のシフト量と、このブリルアン散乱光が発生したセンシング用光ファイバの配置位置とに基づいて、前記被測定物において歪みが発生した位置と、歪み量とを求める信号処理手段と
を備えた光ファイバを用いた歪み計測装置。
【請求項２】
被測定物に対してそれぞれ配置される複数のセンシング用光ファイバと、
任意波長の出力光を出力する光源部と、
前記光源部からの出力光をポンプ光とプローブ光とに分配する光分配器と、
前記光分配器によって分配されたポンプ光を、前記ポンプ光の波長に基づいて前記複数のセンシング用光ファイバのうちのいずれかに導くと共に、前記ポンプ光を導いたセンシング用光ファイバ内で発生した歪み情報を有するブリルアン散乱光を、このセンシング用光ファイバから導く導光手段と、
前記光分配器によって分配されたプローブ光の波長に対する、前記導光手段により導かれた前記ブリルアン散乱光の波長のシフト量と、このブリルアン散乱光が発生したセンシング用光ファイバの配置位置とに基づいて、前記被測定物において歪みが発生した位置と、歪み量とを求める信号処理手段と
を備えた光ファイバを用いた歪み計測装置。
【請求項３】
被測定物に対してそれぞれ配置され、複数のセンシング用光ファイバセグメントを直列接続することによって形成された複数のセンシング用光ファイバと、
単一波長の出力光を出力する光源部と、
前記光源部からの出力光をポンプ光とプローブ光とに分配する光分配器と、
前記光分配器によって分配されたポンプ光を、前記複数のセンシング用光ファイバのうちのいずれかに導くと共に、前記ポンプ光を導いたセンシング用光ファイバを形成している各センシング用光ファイバセグメント内で発生した各歪み情報を有する各ブリルアン散乱光を、このセンシング用光ファイバから導く導光手段と、
前記光分配器によって分配されたプローブ光の波長に対する、前記導光手段により導かれた前記各ブリルアン散乱光の波長のシフト量と、この各ブリルアン散乱光が発生したセンシング用光ファイバを形成している各センシング用光ファイバセグメントの配置位置とに基づいて、前記被測定物において歪みが発生した位置と、歪み量とを求める信号処理手段と
を備えた光ファイバを用いた歪み計測装置。
【請求項４】
被測定物に対してそれぞれ配置され、複数のセンシング用光ファイバセグメントを直列接続することによって形成された複数のセンシング用光ファイバと、
任意波長の出力光を出力する光源部と、
前記光源部からの出力光をポンプ光とプローブ光とに分配する光分配器と、
前記光分配器によって分配されたポンプ光を、前記ポンプ光の波長に基づいて前記複数のセンシング用光ファイバのうちのいずれかに導くと共に、前記ポンプ光を導いたセンシング用光ファイバを形成している各センシング用光ファイバセグメント内で発生した各歪み情報を有する各ブリルアン散乱光を、このセンシング用光ファイバから導く導光手段と、
前記光分配器によって分配されたプローブ光の波長に対する、前記導光手段により導かれた前記各ブリルアン散乱光の波長のシフト量と、この各ブリルアン散乱光が発生したセンシング用光ファイバを形成している各センシング用光ファイバセグメントの配置位置とに基づいて、前記被測定物において歪みが発生した位置と、歪み量とを求める信号処理手段と
を備えた光ファイバを用いた歪み計測装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の光ファイバを用いた歪み計測装置において、
前記複数のセンシング用光ファイバのうちのいずれかを、前記被測定物に対して曲線状に配置するようにした光ファイバを用いた歪み計測装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の光ファイバを用いた歪み計測装置において、
前記複数のセンシング用光ファイバのうち、長さが他とは異なるセンシング用光ファイバを少なくとも１つ有している光ファイバを用いた歪み計測装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の光ファイバを用いた歪み計測装置において、
前記光源部は前記出力光を連続的に出力し、前記信号処理手段は前記被測定物において歪みが発生した位置と歪み量とを連続的に求めることによって、前記歪みが発生した位置における動的歪み量を取得するようにした光ファイバを用いた歪み計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを媒体とし、光ファイバ内で発生するブリルアン散乱現象の変化を捉えて被測定物の歪み量を計測するもので、特に歪みの発生位置と歪み量とを同時に測定する歪み計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを用いた歪み計測装置は主に、建物、橋梁、トンネル、ダム、上下水土管、堤防、道路といった構造物や、船舶、航空機等の複合材料や、土砂崩れの危険性のある山肌や崖といった箇所の歪みを計測するために広く用いられている。このような光ファイバを用いた歪み計測装置の従来技術としては、例えば、特許文献１や、非特許文献１に記載されているものがある。
【０００３】
そして、上述したような被測定物に対してセンシング用の光ファイバを埋設し、該箇所における歪み計測することで、例えば構造物の健全性評価（ヘルスモニタリング）や、複合材料などの材料自体に発生する故障、疲労などの不具合の自己診断や、あるいは土砂崩れの可能性の事前検知などがなされている。
【０００４】
この種の計測装置には、図１５に示すように、伝搬軸方向に屈折率が周期的に変化した一種の回折格子５０をもったＦＢＧセンサ部５２を有するセンシング用光ファイバ５４が複数（たとえば図１５に示すように６つ）用いられ、ＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ　Ｂｒａｇｇ　Ｇｒａｔｉｎｇ）法という原理に基づいて計測がなされている。
【０００５】
すなわち、ＦＢＧ法に基づく光ファイバを用いた歪み装置は、図１６（ａ）に示すように、光源１０から連続波長を有する出力光Ａが出力されると、出力光Ａが光サーキュレータ１２によって光スイッチ１４へと出力される。
【０００６】
出力光Ａは、光スイッチ１４が切り換えられることによって、複数のセンシング用光ファイバ５４（＃１〜＃６）のうちの何れかのセンシング用光ファイバ５４側へと導光される。複数のセンシング用光ファイバ５４（＃１〜＃６）のそれぞれは、独立した伝送用光ファイバ１６（＃１〜＃６）を経由して光スイッチ１４に接続されている。したがって、光スイッチ１４によって導光された出力光Ａは、対応する伝送用光ファイバ１６を経由してセンシング用光ファイバ５４へと導光される。
【０００７】
複数のセンシング用光ファイバ５４（＃１〜＃６）は、そのＦＢＧセンサ部５２が、それぞれ被測定物の異なる位置に配置されている。センシング用光ファイバ５４に導光された出力光Ａは、ＦＢＧセンサ部５２において反射され、図１６（ｂ）に示すようなＦＢＧ反射光Ｂが、伝送用光ファイバ１６を経由して光スイッチ１４へと戻ってくる。同時に、出力光ＡからＦＢＧ反射光Ｂの成分が除去された図１６（ｃ）に示すようなＦＢＧ透過光ＣがＦＢＧセンサ部５２から出力光Ａの進行方向に向かって透過する。
【０００８】
このようにして光スイッチ１４へと戻ってきたＦＢＧ反射光Ｂは、光スイッチ１４から光サーキュレータ１２へと導光され、光サーキュレータ１２によって分光器１５へと入力され、分光器１５によって波長が測定される。
【０００９】
さて、被測定物の何れかの位置で歪みが生じると、その位置に配置されているＦＢＧセンサ部５２の回折格子５０の周期間隔が変化する。回折格子５０の周期間隔が変化すると、図１６（ｄ）に示すように、回折格子５０の周期間隔の変化量に比例してＦＢＧ反射光Ｂの波長がシフトする。このシフト量Δλに基づいて、歪み量が求められる。
【００１０】
したがって、分光器１５によって、歪みがない場合のＦＢＧ反射光Ｂの波長に対する波長のシフト量Δλを把握することによって、歪み量が求められている。また、対応するＦＢＧセンサ部５２が配置されている位置に基づいて、歪みが発生した場所が把握されている。更に、同一場所における歪みを連続的に把握することによって、動的歪み量が把握されている。動的歪み量の時間分解能は１秒程度である。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−３５６０７０号公報
【００１２】
【非特許文献１】
オリックスレンテック社カタログ
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなＦＢＧ法を適用した従来の光ファイバを用いた歪み計測装置では、以下のような問題がある。
【００１４】
すなわち、ＦＢＧセンサ部５２に設けられた回折格子５０の周期間隔は、歪みのみならず温度変化が生じた場合であっても変位する。回折格子５０の周期間隔の変位の、歪み量に対する感度は、１ｐｍ（ピコメートル：１×１０−１２ｍ）／με（マイクロストレイン：０．１％歪み）である一方、温度変化に対する感度は、７．６ｐｍ／℃であり、同程度である。したがって、正確な歪み量を把握するためには、ＦＢＧセンサ部５２の温度を一定に保つ必要がある。
【００１５】
このため、ＦＢＧ法を適用した光ファイバを用いた歪み計測装置では、図１５に示すように、各ＦＢＧセンサ部５２は、温度を一定に保つ機能を備えたセンサ保護構造５６によって収納されている。そのために、構成が複雑化し大型化するのみならず、コスト高をも招くという問題がある。
【００１６】
また、光ファイバを用いた歪み計測装置には、上述したようなＦＢＧ法を適用したものの他に、特開２００１−３５６０７０号公報で開示されているようなブリルアン散乱法を適用した計測装置がある。
【００１７】
ブリルアン散乱は、歪みに対して大きな感度を有する一方、温度変化に対する感度は非常に小さい。すなわち、ブリルアン散乱の場合、ＦＢＧの場合に比べて、歪みに対する感度は、温度変化に対する感度よりも約６０倍大きい。このため、温度変化がある場合であってもその影響を無視することができ、歪みを精度良く測定することができることから、図１５に示すようなセンサ保護構造５６を必要としない。
【００１８】
特開２００１―３５６０７０号公報で開示されているようなブリルアン散乱法を適用した計測装置では、全長が長いセンシング用光ファイバ５４が１本備えられており、この１本のセンシング用光ファイバ５４を、被測定物の全域に亘るように配置する。そして、被測定物の何れかの箇所において歪みが生じた場合には、測定されたブリルアン散乱光が用いられることによって、歪み量と、歪みが生じた場所との両方が同時に演算によって求められている。
【００１９】
しかしながら、歪み量と、歪みが生じた場所との両方を求める演算は、極めて演算量が多く、２０分程度の演算時間を要している。このため、動的な歪み量を把握することは現実的には不可能である。
【００２０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、歪み量に対する感度に比べて、温度変化に対する感度が無視できるほど小さいブリルアン散乱法を適用し、更にセンシング用光ファイバを複数備えることによって、歪みが生じた場所を特定するための演算を不要とし、もって、装置の簡素化と、計測精度の向上とを図るのみならず、動的歪み量の計測をも可能とした光ファイバを用いた歪み計測装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
【００２２】
すなわち、請求項１の発明の光ファイバを用いた歪み計測装置は、被測定物に対して配置される複数のセンシング用光ファイバと、単一波長の出力光を出力する光源部と、光源部からの出力光をポンプ光とプローブ光とに分配する光分配器とを備えている。更に、光分配器によって分配されたポンプ光を、複数のセンシング用光ファイバのうちのいずれかに導くと共に、ポンプ光を導いたセンシング用光ファイバ内で発生した歪み情報を有するブリルアン散乱光を、このセンシング用光ファイバから導く導光手段と、光分配器によって分配されたプローブ光の波長に対する、導光手段により導かれたブリルアン散乱光の波長のシフト量と、このブリルアン散乱光が発生したセンシング用光ファイバの配置位置とに基づいて、被測定物において歪みが発生した位置と歪み量とを求める信号処理手段とを備えている。
【００２３】
従って、請求項１の発明の光ファイバを用いた歪み計測装置においては、以上のような手段を講じることにより、複数のセンシング用光ファイバを用いて、温度変化に対する感度の小さいブリルアン散乱法を適用して歪み量を計測することができる。
【００２４】
その結果、装置の簡素化と、計測精度の向上とを図ることが可能となる。更に、歪みの発生した位置を演算する必要が無くなるので、計測時間の短縮化をも図ることが可能となる。
【００２５】
請求項２の発明の光ファイバを用いた歪み計測装置は、被測定物に対してそれぞれ配置される複数のセンシング用光ファイバと、任意波長の出力光を出力する光源部と、光源部からの出力光をポンプ光とプローブ光とに分配する光分配器とを備えている。更に、光分配器によって分配されたポンプ光を、ポンプ光の波長に基づいて複数のセンシング用光ファイバのうちのいずれかに導くと共に、ポンプ光を導いたセンシング用光ファイバ内で発生した歪み情報を有するブリルアン散乱光を、このセンシング用光ファイバから導く導光手段と、光分配器によって分配されたプローブ光の波長に対する、導光手段により導かれたブリルアン散乱光の波長のシフト量と、このブリルアン散乱光が発生したセンシング用光ファイバの配置位置とに基づいて、被測定物において歪みが発生した位置と歪み量とを求める信号処理手段とを備えている。
【００２６】
従って、請求項２の発明の光ファイバを用いた歪み計測装置においては、以上のような手段を講じることにより、請求項１の発明の光ファイバを用いた歪み計測装置の作用効果を、任意波長の出力光を用いて奏することも可能となる。
【００２７】
請求項３の発明の光ファイバを用いた歪み計測装置は、被測定物に対してそれぞれ配置され、複数のセンシング用光ファイバセグメントを直列接続することによって形成された複数のセンシング用光ファイバと、単一波長の出力光を出力する光源部と、光源部からの出力光をポンプ光とプローブ光とに分配する光分配器とを備えている。更に、光分配器によって分配されたポンプ光を、複数のセンシング用光ファイバのうちのいずれかに導くと共に、ポンプ光を導いたセンシング用光ファイバを形成している各センシング用光ファイバセグメント内で発生した各歪み情報を有する各ブリルアン散乱光を、このセンシング用光ファイバから導く導光手段と、光分配器によって分配されたプローブ光の波長に対する、導光手段により導かれた各ブリルアン散乱光の波長のシフト量と、この各ブリルアン散乱光が発生したセンシング用光ファイバを形成している各センシング用光ファイバセグメントの配置位置とに基づいて、被測定物において歪みが発生した位置と歪み量とを求める信号処理手段とを備えている。
【００２８】
従って、請求項３の発明の光ファイバを用いた歪み計測装置においては、以上のような手段を講じることにより、複数のセンシング用光ファイバセグメントを直列に接続して形成したセンシング用光ファイバを用いることによって、単一のセンシング用光ファイバであっても、センシング用光ファイバセグメントの数に相当する箇所の歪み量を計測することができる。その結果、計測位置の分解能をより高めることが可能となる。
【００２９】
請求項４の発明の光ファイバを用いた歪み計測装置は、被測定物に対して配置され、複数のセンシング用光ファイバセグメントを直列接続することによって形成された複数のセンシング用光ファイバと、任意波長の出力光を出力する光源部と、光源部からの出力光をポンプ光とプローブ光とに分配する光分配器とを備えている。更に、光分配器によって分配されたポンプ光を、ポンプ光の波長に基づいて複数のセンシング用光ファイバのうちのいずれかに導くと共に、ポンプ光を導いたセンシング用光ファイバを形成している各センシング用光ファイバセグメント内で発生した各歪み情報を有する各ブリルアン散乱光を、このセンシング用光ファイバから導く導光手段と、光分配器によって分配されたプローブ光の波長に対する、導光手段により導かれた各ブリルアン散乱光の波長のシフト量とこの各ブリルアン散乱光が発生したセンシング用光ファイバを形成している各センシング用光ファイバセグメントの配置位置とに基づいて、被測定物において歪みが発生した位置と歪み量とを求める信号処理手段とを備えている。
【００３０】
従って、請求項４の発明の光ファイバを用いた歪み計測装置においては、以上のような手段を講じることにより、請求項３の発明の光ファイバを用いた歪み計測装置の作用効果を、任意波長の出力光を用いて奏することも可能となる。
【００３１】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のうち何れか１項の発明の光ファイバを用いた歪み計測装置において、複数のセンシング用光ファイバのうちのいずれかを、被測定物に対して曲線状に配置するようにしている。
【００３２】
従って、請求項５の発明の光ファイバを用いた歪み計測装置においては、以上のように、センシング用光ファイバを被測定物に対して柔軟に配置することができる。その結果、より高い位置分解能をもって歪みを計測することができる。
【００３３】
請求項６の発明は、請求項１乃至５のうち何れか１項の発明の光ファイバを用いた歪み計測装置において、複数のセンシング用光ファイバのうち長さが他とは異なるセンシング用光ファイバを少なくとも１つ有している。
【００３４】
従って、請求項６の発明の光ファイバを用いた歪み計測装置においては、以上のような手段を講じることにより、複雑な形状を有する被測定物に対しても効果的にセンシング用光ファイバを配置することができる。
【００３５】
請求項７の発明は、請求項１乃至６のうち何れか１項の発明の光ファイバを用いた歪み計測装置において、光源部は出力光を連続的に出力し、信号処理手段は被測定物において歪みが発生した位置と歪み量とを連続的に求めることによって、歪みが発生した位置における動的歪み量を取得するようにしている。
【００３６】
従って、請求項７の発明の光ファイバを用いた歪み計測装置においては、以上のような手段を講じることにより、ブリルアン散乱法を適用して動的歪み量を測定することが可能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３８】
なお、以下の各実施の形態の説明に用いる図中の符号は、図１５および図１６と同一部分については同一符号を付して示すことにする。
【００３９】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図１から図８を用いて説明する。
【００４０】
図１は、第１の実施の形態に係る光ファイバを用いた歪み計測装置の一例を示す構成概念図である。
【００４１】
すなわち、本実施の形態に係る光ファイバを用いた歪み計測装置は、歪み量に対する感度に比べて、温度変化に対する感度が無視できるほど小さいブリルアン散乱法を適用している。そして、センシング用光ファイバ１８を複数備え、これらセンシング用光ファイバ１８（＃１〜＃ｎ）を、被測定物の全域に亘って配置する。
【００４２】
このようなブリルアン散乱法を適用した歪み計測装置は、図１に示すように、単一波長光源１１と、光分配器１３と、光サーキュレータ１２と、光スイッチ１４と、複数の伝送用光ファイバ１６と、複数の伝送用光ファイバ１６のそれぞれに接続されたセンシング用光ファイバ１８と、ブリルアン光学系２０と、信号処理系２２とを備えている。
【００４３】
単一波長光源１１は、単一波長の出力光を出力する。光分配器１３は、単一波長光源１１からの出力光を図２（ａ）に示すようなポンプ光Ｅと、プローブ光Ｆとに分配する。そして、ポンプ光Ｅを、光サーキュレータ１２を介して光スイッチ１４へ導くようにしている。また、プローブ光Ｆを、ブリルアン光学系２０へ導くようにしている。
【００４４】
光スイッチ１４は、光サーキュレータ１２を介して光スイッチ１４へ伝送されたポンプ光Ｅを、複数の伝送用光ファイバ１６（＃１〜＃ｎ）のうちのいずれかに導く。伝送用光ファイバ１６に導かれたポンプ光Ｅは、伝送用光ファイバ１６に接続されたセンシング用光ファイバ１８へと導かれるようにしている。
【００４５】
センシング用光ファイバ１８へと導かれたポンプ光Ｅの一部は、センシング用光ファイバ１８内において反射し、反射光Ｇが発生する。反射光Ｇは、ポンプ光Ｅの進行方向とは逆方向に進行する。この反射光Ｇの波長は、センシング用光ファイバ１８に歪みがない場合には、ポンプ光Ｅの波長と同じであるが、センシング用光ファイバ１８に歪みが発生すると、ブリルアン散乱が発生し、図２（ｂ）に示すように、ポンプ光Ｅの波長に対してシフトする。このシフト量は、歪み量に比例している。
【００４６】
このような反射光Ｇは、伝送用光ファイバ１６によって伝送され光スイッチ１４へと導かれるようにしている。そして、光スイッチ１４は、伝送用光ファイバ１６によって伝送された反射光Ｇが導かれると、この反射光Ｇを光サーキュレータ１２へと導く。すなわち、光スイッチ１４は、光サーキュレータ１２から導かれたポンプ光Ｅを、複数の伝送用光ファイバ１６のうちの何れかに導くためにスイッチを切り換える。そして、伝送用光ファイバ１６から反射光Ｇが導かれ、この反射光Ｇの光サーキュレータ１２への導光を完了するまでこのスイッチを切り換えないようにしている。
【００４７】
光スイッチ１４は、上述したようにして同一の伝送用光ファイバ１６へのポンプ光Ｅの導光と、この伝送用光ファイバ１６からの反射光Ｇの光サーキュレータ１２への導光とを完了すると、光サーキュレータ１２から導かれた次のポンプ光Ｅを、別の伝送用光ファイバ１６へと導くためにスイッチを切り換える。このような処理を繰り返すことによって、複数の伝送用光ファイバ１６のおのおのに対して、ポンプ光Ｅを導き、このポンプ光Ｅに対する反射光Ｇを光サーキュレータ１２へと導くようにしている。
【００４８】
光サーキュレータ１２は、光スイッチ１４から反射光Ｇが導かれると、この反射光Ｇをブリルアン光学系２０へと導く。
【００４９】
ブリルアン光学系２０は、光分配器１３から導かれたプローブ光Ｆと、光サーキュレータ１２から導かれたこのプローブ光Ｆに対応する反射光Ｇとに基づいて、後述するようにしてブリルアン干渉ビート信号周波数を演算し、得られたブリルアン干渉ビート信号周波数を、信号処理系２２へと出力する。なお、このプローブ光Ｆに対応する反射光Ｇとは、このプローブ光Ｆが光分配器１３において分配されたときに同時に分配されたポンプ光Ｅが、センシング用光ファイバ１８において反射することによって発生した反射光Ｇである。
【００５０】
ブリルアン光学系２０が行うブリルアン干渉ビート信号周波数の演算について、図３を用いて説明する。すなわち、ブリルアン光学系２０は、図３に示すように、発振器２４と、光変調器２６と、光結合器３０と、受光器３２とを備えている。そして、光変調器２６は、光分配器１３から導かれたプローブ光Ｆを取得すると、発振器２４からプローブ光変調周波数ｆｓが印加されることによって、プローブ光の周波数ｆ０にプローブ後編長周波数ｆｓが加えられる。そしてこの変調後の周波数（ｆ０＋ｆｓ）を有する変調後プローブ光Ｆ’が、光結合器３０へと入力されるようにしている。
【００５１】
一方、光サーキュレータ１２から導かれた反射光Ｇもまた、光結合器３０へと入力されるようにしている。図２（ｂ）に示すように、この反射光Ｇの波長は、ポンプ光Ｅの波長に対して、ブリルアン散乱に基づいてシフトしている。また、ポンプ光Ｅとプローブ光Ｆとは同質の光であり、同一波長を有することから、ブリルアン散乱に基づくブリルアン周波数をｆＢとすると、反射光Ｇの周波数は（ｆ０−ｆＢ）である。
【００５２】
光結合器３０は、変調後のプローブ光Ｆ’の周波数（ｆ０＋ｆｓ）から、反射光Ｇの周波数（ｆ０−ｆＢ）を減じることによって、ブリルアン干渉ビート信号周波数（ｆｓ−ｆＢ）を求める。このブリルアン干渉ビート信号周波数（ｆｓ−ｆＢ）は、計測信号として、受光器３２から信号処理系２２へと出力されるようにしている。
【００５３】
信号処理系２２は、図４に示すように、周波数解析装置３４と、信号処理装置３６と、表示装置３８とを備えている。そして、周波数解析装置３４は、例えばＲＦスペアナや、ＦＦＴなどが用いられ、受光器３２から出力された計測信号を受信すると、計測信号のブリルアン干渉ビート信号周波数（ｆｓ−ｆＢ）を取得し、取得したブリルアン干渉ビート信号周波数（ｆｓ−ｆＢ）を信号処理装置３６へ入力する。
【００５４】
信号処理装置３６は、ブリルアン干渉ビート信号周波数（ｆｓ−ｆＢ）に基づいて、歪み量を算出し、算出した歪み量を、対応するセンシング用光ファイバ１８の識別情報、および時刻データとともに記憶する。記憶した情報は、表示装置３８からの要求に応じて、表示装置３８へと出力されるようにしている。
【００５５】
表示装置３８は、信号処理装置３６に対して表示方法を指定することによって信号処理装置３６からデータを取得し、取得したデータを、指定した表示方法に基づいて画面から表示する。表示方法としては、例えば、１）ある場所における歪み量の径時変化（動的歪み量）、２）ある時刻における歪み量の空間分布等がある。
【００５６】
１）ある場所における歪み量の径時変化を表示する場合には、センシング用光ファイバ１８の識別情報を指定することによって場所を指定し、このセンシング用光ファイバ１８について記憶されている歪み量を、時系列で表示させる。図５は、このようにして表示された動的歪み量の一例を示す模式図である。
【００５７】
２）ある時刻における歪み量の空間分布を表示する場合には、時刻を指定し、各センシング用光ファイバ１８について、指定した時刻における歪み量を取得する。そして、各センシング用光ファイバ１８の配置位置を表示するとともに、表示された各センシング用光ファイバ１８の歪み量を表示させる。図６は、このようにして表示された歪み量の空間分布を示す模式図である。
【００５８】
次に、以上のように構成した本実施の形態に係る光ファイバを用いた歪み計測装置の動作について図７および図８に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５９】
本実施の形態に係る光ファイバを用いた歪み計測装置によって、被測定物の歪みを計測する場合には、まず、複数あるセンシング用光ファイバ１８（＃１〜＃ｎ）をそれぞれ測定場所に配置する（Ｓ１）。
【００６０】
そして、単一波長光源１１から単一波長の出力光を出力する（Ｓ２）。この出力光は、光分配器１３によって、ポンプ光Ｅとプローブ光Ｆとに分配される（Ｓ３）。そして、ポンプ光Ｅは、光サーキュレータ１２を介して光スイッチ１４へ導かれ（Ｓ４：ポンプ光）、プローブ光Ｆは、ブリルアン光学系２０へとそれぞれ導かれる（Ｓ４：プローブ光）。
【００６１】
ステップＳ４において導かれたプローブ光は、ブリルアン光学系２０へと出力され、ここで行われる歪み量算出処理に供される（Ｓ５）。なお、ブリルアン光学系２０および信号処理系２２においてなされる歪み量算出処理については、図８のフローチャートで説明する。
【００６２】
一方、ステップＳ４において導かれたポンプ光Ｅは、光サーキュレータ１２を介して光スイッチ１４へと伝送される。そして光スイッチ１４によって、複数の伝送用光ファイバ１６（＃１〜＃ｎ）のうちのいずれかへと導かれる。伝送用光ファイバ１６に導かれたポンプ光Ｅは、更に伝送用光ファイバ１６に接続されたセンシング用光ファイバ１８へと導かれる（Ｓ６）。
【００６３】
ステップＳ６においてセンシング用光ファイバ１８へと導かれたポンプ光Ｅの一部は、センシング用光ファイバ１８内において反射し、反射光Ｇが発生する（Ｓ７）。反射光Ｇは、ポンプ光Ｅの進行方向とは逆方向に進行する。この反射光Ｇの波長は、センシング用光ファイバ１８に歪みがない場合には、ポンプ光Ｅの波長と同じであるが、センシング用光ファイバ１８に歪みが発生すると、ブリルアン散乱が発生し、歪み量に比例して、ポンプ光Ｅの波長に対する波長シフトが生じる。このような反射光Ｇは、伝送用光ファイバ１６によって伝送され、光スイッチ１４へと導かれる（Ｓ８）。
【００６４】
ステップＳ８において光スイッチ１４へと導かれた反射光Ｇは、光サーキュレータ１２へ導かれ、更に光サーキュレータ１２によってブリルアン光学系２０へと出力され、ここで行われる歪み量算出処理に供される（Ｓ９）。なお、ブリルアン光学系２０および信号処理系２２においてなされる歪み量算出処理については、図８のフローチャートで説明する。
【００６５】
そして、ステップＳ２からステップＳ９までの処理が、全てのセンシング用光ファイバ１８に対してなされた場合、すなわち、全てのセンシング用光ファイバ１８に対してポンプ光Ｅが導光され、反射光Ｇが取り出され、この反射光Ｇがブリルアン光学系２０へと出力された場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）には、当該時刻における歪み計測を終了する。引き続き、歪み計測を行う場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）には、光スイッチ１４を切り換え（Ｓ１２）、別のセンシング用光ファイバ１８を対象とした計測を行うようにしてステップＳ２に戻り、ステップＳ２からステップＳ１０までの処理を行う。一方、歪み計測を行わない場合（Ｓ１１：Ｎｏ）には、処理を終了する。
【００６６】
また、ステップＳ２からステップＳ９までの処理がなされていないセンシング用光ファイバ１８がある場合（Ｓ１０：Ｎｏ）には、光スイッチ１４を切り換え（Ｓ１２）、別のセンシング用光ファイバ１８を対象とした計測を行うようにしてステップＳ２に戻り、ステップＳ２からステップＳ９までの処理を行う。
【００６７】
次に、図８に示すフローチャートを用いて、ブリルアン光学系２０および信号処理系２２によってなされる歪み量算出処理について説明する。
【００６８】
歪み量を算出する場合には、ステップＳ５においてブリルアン光学系２０へと出力されたプローブ光Ｆと、ステップＳ９においてブリルアン光学系２０へと出力された反射光Ｇとが用いて行われる。
【００６９】
すなわち、ステップＳ５においてブリルアン光学系２０へと出力されたプローブ光Ｆは、光分配器１３へ入力される。このようにして光変調器２６によってプローブ光Ｆが取得されると、発振器２４が動作することによって、プローブ光Ｆの周波数ｆ０に、プローブ光変調周波数ｆｓが加えられる（Ｓ２０）。そしてこの変調後の周波数（ｆ０＋ｆｓ）を有する変調後プローブ光Ｆ’が、光結合器３０へと入力される。
【００７０】
一方、ステップＳ９においてブリルアン光学系２０へと出力された反射光Ｇもまた、光結合器３０へと入力される。そして、光結合器３０では、ステップ２０で得られた変調後のプローブ光Ｆ’の周波数（ｆ０＋ｆｓ）から、反射光Ｇの周波数が減じられ、ブリルアン干渉ビート信号周波数が求められる（Ｓ２１）。上述したように、ブリルアン散乱に基づくブリルアン周波数をｆＢとすると、反射光Ｇの周波数は（ｆ０−ｆＢ）であることから、ブリルアン干渉ビート信号周波数は、（ｆｓ−ｆＢ）となる。このブリルアン干渉ビート信号周波数（ｆｓ−ｆＢ）は、計測信号として、受光器３２から信号処理系２２へと出力される。
【００７１】
信号処理系２２に出力された計測信号は、例えばＲＦスペアナや、ＦＦＴなどが用いられている周波数解析装置３４によって受信される。そして、周波数解析装置３４では、受信された計測信号から、ブリルアン干渉ビート信号周波数（ｆｓ−ｆＢ）が認識され、認識されたブリルアン干渉ビート信号周波数（ｆｓ−ｆＢ）が信号処理装置３６へと出力される。信号処理装置３６では、ブリルアン干渉ビート信号周波数（ｆｓ−ｆＢ）に基づいて、歪み量が算出される（Ｓ２２）。この算出した歪み量は、対応するセンシング用光ファイバ１８の識別情報、および時刻データとともに信号処理装置３６に記憶される（Ｓ２３）。
【００７２】
ステップＳ２３で記憶されたデータは、表示装置３８を介してなされた指定内容に基づいて取得され、表示装置３８の画面から表示される（Ｓ２４）。
【００７３】
例えば、ある場所における歪み量の径時変化を表示する場合には、表示装置３８に備えられた図示しないキーボードマウス等の入力手段を用いることによって、該場所に配置されているセンシング用光ファイバ１８を指定する。すると、指定されたセンシング用光ファイバ１８について記憶されている歪み量が、信号処理装置３６から表示装置３８へと送られ、図５に示すように時系列表示される。これによって、ある場所における歪み量の径時変化、すなわち動的歪み量が把握される。
【００７４】
また、ある時刻における歪み量の空間分布を表示する場合には、表示装置３８に備えられた図示しないキーボードマウス等の入力手段を用いることによって、時刻を指定する。すると、指定された時刻における各センシング用光ファイバ１８（＃１〜＃ｎ）について記憶されている歪み量が、信号処理装置３６から表示装置３８へと送られ、図６に示すように表示される。これによって、ある時刻における歪み量の空間分布が把握される。
【００７５】
上述したように、本実施の形態に係る光ファイバを用いた歪み計測装置においては、センシング用光ファイバ１８が複数備えられ、これらセンシング用光ファイバ１８（＃１〜＃ｎ）を被測定物の全域に亘って配置することによって、歪みが生じた場所を特定するための演算処理をすることなく歪みが生じた場所を特定することができる。このため、歪み量を求めるための演算処理時間を短縮することができ、歪み量の時間依存変化、すなわち動的歪み量を容易に把握することが可能となる。
【００７６】
また、本実施の形態に係る光ファイバを用いた歪み計測装置では、ブリルアン散乱法を適用することによって歪み量を計測している。ブリルアン散乱法は、被測定物に歪みが発生すると、それに対応して光の波長がシフトするブリルアン散乱原理を利用している。このブリルアン散乱は、温度変化に対する感度は非常に小さいために、被測定物に温度変化があった場合であっても、精度良く歪み量を計測することができる。これは、長時間に亘っての動的歪み量の正確な把握に寄与するのみならず、ＦＢＧ法を適用した計測装置で必要としているような、温度を一定に保つ機能を備えたセンサ保護構造５６を必要としない。このため、コストを安く抑えることができるのみならず、装置構成の簡素化、および小型化を実現することが可能となる。
【００７７】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を図９から図１０を用いて説明する。
【００７８】
図９、第２の実施の形態に係る光ファイバを用いた歪み計測装置の一例を示す構成概念図である。
【００７９】
本実施の形態に係る光ファイバを用いた歪み計測装置は、第１の実施の形態に係る光ファイバを用いた歪み計測装置の変形例であって、図１に示す単一波長光源１１を波長可変光源４０に、光スイッチ１４をＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光回路４２に置き換えた構成としている。したがって、ここでは同一箇所については同一符号を付して詳細説明を省略し、異なる点について説明する。
【００８０】
波長可変光源４０は、図１０に示すように、波長λの異なる同一強度の単一波長光（λ１〜λｎ）を出力光として光分配器１３へと連続的に出力する。異なる波長λの数は、センシング用光ファイバ１８の数に対応している。すなわち、センシング用光ファイバ１８を１０個備えた場合には、波長可変光源４０は、波長の異なる１０種類の単一波長光（λ１〜λ１０）を出力する。
【００８１】
波長可変光源４０から出力された各出力光は、第１の実施の形態と同様に光分配器１３によってポンプ光Ｅとプローブ光Ｆとに分配され、プローブ光Ｆは、ブリルアン光学系２０へ、ポンプ光Ｅは更に光サーキュレータ１２を経由してＷＤＭ光回路４２へと導かれるようにしている。
【００８２】
ＷＤＭ光回路４２は、光サーキュレータ１２を経由して導かれたポンプ光Ｅを、その波長λに基づいて、複数の伝送用光ファイバ１６（＃１〜＃ｎ）のうちの予め定めた伝送用光ファイバ１６に導く。すなわち、ポンプ光Ｅの波長がλ１である場合には、このポンプ光Ｅを伝送用光ファイバ１６（＃１）に導き、ポンプ光Ｅの波長がλｎである場合には、このポンプ光Ｅを伝送用光ファイバ１６（＃ｎ）に導くようにする。
【００８３】
伝送用光ファイバ１６に導かれたポンプ光Ｅは、第１の実施の形態と同様に、伝送用光ファイバ１６に接続されたセンシング用光ファイバ１８へと導かれ、ポンプ光Ｅの一部が、センシング用光ファイバ１８内において反射し、ポンプ光Ｅの進行方向と逆方向に進行する反射光Ｇが発生する。
【００８４】
このような反射光Ｇは、伝送用光ファイバ１６によって伝送されＷＤＭ光回路４２へと導かれるようにしている。そして、ＷＤＭ光回路４２は、伝送用光ファイバ１６によって伝送された反射光Ｇが導かれると、この反射光Ｇを光サーキュレータ１２へと導く。すなわち、ＷＤＭ光回路４２は、光サーキュレータ１２から導かれたポンプ光Ｅを、その波長に応じて、複数の伝送用光ファイバ１６のうちの何れかに導く。このような処理を繰り返すことによって、複数のセンシング用光ファイバ１８のおのおのに対してポンプ光Ｅを導き、このポンプ光Ｅに対する反射光Ｇを光サーキュレータ１２へと導くようにしている。
【００８５】
なお、ＷＤＭ光回路４２の代わりに、第１の実施の形態で説明した光スイッチ１４を用い、波長可変光源４０から出力光が出力されるタイミングに合わせてスイッチの切り換えを行うようにして、上記動作を実現するようにしても良い。
【００８６】
ブリルアン光学系２０および信号処理系２２において行う演算処理動作については、第１の実施の形態と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００８７】
上述したように構成した光ファイバを用いた歪み計測装置においても、第１の実施の形態で奏される作用効果を得ることができる。
【００８８】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態を図１１から図１２を用いて説明する。
【００８９】
第３の実施の形態は、第１および第２の実施の形態に係る光ファイバを用いた計測装置に適用されるものであって、特にセンシング用光ファイバ１８の構成の変形例を示すものである。すなわち、本実施の形態では、図１１に示すように、複数のセンシング用光ファイバセグメント４３（例えば、センシング用光ファイバセグメント４３Ｘと、センシング用光ファイバセグメント４３Ｙ）を直列接続することによって構成したセンシング用光ファイバ１８を用いている。したがって、ここでは、このように構成したセンシング用光ファイバ１８についてその詳細な説明を行う。
【００９０】
図１１は、２つのセンシング用光ファイバセグメント４３、すなわちセンシング用光ファイバセグメント４３Ｘと、センシング用光ファイバセグメント４３Ｙとを直列接続することによって形成されたセンシング用光ファイバ１８を示している。
【００９１】
ここで、センシング用光ファイバセグメント４３Ｘとして、単一モードファイバ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｍｏｄｅ　Ｆｉｂｅｒ：以下、「ＳＭＦ」と称する。）を用いている一方、センシング用光ファイバセグメント４３Ｙとしては、分散シフトファイバ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｓｈｉｆｔｅｄ　Ｆｉｂｅｒ：以下、「ＤＳＦ」と称する。）を用い、これら異種のセンシング用光ファイバセグメント４３同士を、コネクタを用いることによって、あるいは融着接続することによって結合部４４において結合している。
【００９２】
このように異種のセンシング用光ファイバセグメント４３Ｘ，４３Ｙ同士を直列接続して形成したセンシング用光ファイバ１８では、各センシング用光ファイバセグメント４３Ｘ，４３Ｙにおいてそれぞれブリルアン散乱による反射光ＧＸ，ＧＹが発生する。すなわち、１本のセンシング用光ファイバ１８から、複数の反射光Ｇが発生する。
【００９３】
同一のセンシング用光ファイバ１８内において発生した複数の反射光ＧＸ，ＧＹは、第１および第２の実施の形態と同様にしてブリルアン光学系２０へと入力され、ここでおのおのの反射光ＧＸ，ＧＹに対するブリルアン干渉ビート信号周波数が求められるようにしている。すなわち、反射光ＧＸに対するブリルアン周波数をｆＢ、反射光ＧＹに対するブリルアン周波数をｆＢ’とするとき、反射光ＧＸに対するブリルアン干渉ビート信号周波数は（ｆＳ−ｆＢ）、反射光ＧＹに対するブリルアン周波数をｆＢ’は（ｆＳ−ｆＢ’）となる。これらブリルアン干渉ビート信号周波数は、計測信号として、信号処理系２２の周波数解析装置３４に入力されるようにしている。
【００９４】
周波数解析装置３４は、第１および第２の実施の形態で説明したものと同様にして計測信号を受信すると、図１２に示すように、反射光ＧＸに対するブリルアン干渉ビート信号周波数（ｆＳ−ｆＢ）と、反射光ＧＹに対するブリルアン干渉ビート信号周波数（ｆＳ−ｆＢ’）とをそれぞれ取得する。そして、取得したこれらブリルアン干渉ビート信号周波数を信号処理装置３６へ入力する。
【００９５】
信号処理装置３６は、各ブリルアン干渉ビート信号周波数に基づいて、歪み量を算出し、算出した歪み量を、対応するセンシング用光ファイバセグメント４３の識別情報、および時刻データとともに記憶する。記憶した情報は、表示装置３８からの要求に応じて、表示装置３８へと出力されるようにしている。
【００９６】
表示装置３８は、信号処理装置３６に対して表示方法を指定することによって信号処理装置３６からデータを取得し、取得したデータを、指定した表示方法に基づいて画面から表示する。表示方法としては、例えば、１）ある場所における歪み量の径時変化（動的歪み量）、２）ある時刻における歪み量の空間分布等がある。
【００９７】
１）ある場所における歪み量の径時変化を表示する場合には、センシング用光ファイバセグメント４３を指定することによって場所を指定し、このセンシング用光ファイバセグメント４３について記憶されている歪み量を、例えば図５に示すように時系列で表示させる。
【００９８】
２）ある時刻における歪み量の空間分布を表示する場合には、時刻を指定し、各センシング用光ファイバセグメント４３について、指定された時刻における歪み量を取得する。そして、各センシング用光ファイバセグメント４３の配置位置を表示するとともに、例えば図６に示すように、表示された各センシング用光ファイバセグメント４３の歪み量を２次元表示させる。
【００９９】
上述したように、複数のセンシング用光ファイバセグメント４３を直列接続して形成されるセンシング用光ファイバ１８を用いた歪み計測装置によって、１本のセンシング用光ファイバ１８によって、このセンシング用光ファイバ１８を形成しているセンシング用光ファイバセグメント４３の数に相当する箇所の測定点における歪み量を測定することができる。その結果、歪み計測の空間分解能をより高めることが可能となる。
【０１００】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態を図１３を用いて説明する。
【０１０１】
第４の実施の形態は、第１および第２の実施の形態に係る光ファイバを用いた計測装置に適用されるものであって、特にセンシング用光ファイバ１８の構成の配置方法に関するものである。したがって、ここでは、このように構成したセンシング用光ファイバ１８についてその詳細な説明を行う。
【０１０２】
本発明の光ファイバを用いた計測装置を用いて、どの場所で歪みが発生したかを特定することができる能力である空間分解能は、センシング用光ファイバ１８の全長ΔＬによって決定される。つまり、全長ΔＬのセンシング用光ファイバ１８を、図１３に示すように被測定物に対して直線状に配置した場合には、全長ΔＬのうちの何れかの場所において生じた歪みを計測することになる。逆に言うと、全長ΔＬに含まれる場所のどの場所において歪みが発生したかまでを特定することはできない。
【０１０３】
そこで、本実施の形態では、複数のセンシング用光ファイバ１８のうち、全長が他のセンシング用光ファイバ１８とは異なるセンシング用光ファイバ１８を有している。一例を図１３示すように、全長ΔＬのセンシング用光ファイバ１８（＃１）と、それよりも短い全長ΔＬ’のセンシング用光ファイバ１８（＃２）と、更にそれよりも短い全長ΔＬ’’のセンシング用光ファイバ１８（＃３）とを備えた場合には、センシング用光ファイバ１８（＃２）の空間分解能はΔＬ’であるので、センシング用光ファイバ１８（＃１）よりも歪みが発生した場所をより高い精度で特定することができる。更に、センシング用光ファイバ１８（＃３）の空間分解能はΔＬ’’であるので、センシング用光ファイバ１８（＃２）よりも歪みが発生した場所をより高い精度で特定することができる。
【０１０４】
したがって、歪みが発生した場所をより高い精度で特定することが必要な場所には、全長の短いセンシング用光ファイバ１８を配置することによって、歪みが発生した場所をより高い精度で特定することが可能となる。
【０１０５】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態を図１４を用いて説明する。
【０１０６】
第５の実施の形態は、第１および第２の実施の形態に係る光ファイバを用いた計測装置に適用されるものであって、特にセンシング用光ファイバ１８の構成の配置方法に関するものである。したがって、ここでは、このように構成したセンシング用光ファイバ１８についてその詳細な説明を行う。
【０１０７】
全長ΔＬのセンシング用光ファイバ１８を、図１４（ｃ）に示すように、被測定物に対して直線状に配置した場合には、全長ΔＬのうちの何れかの場所において生じた歪みを計測することになる。従って、歪みが発生した場所を特定することが可能な空間分解能はΔＬとなる。逆に言うと、全長ΔＬに含まれる場所のどの場所において歪みが発生したかまでを特定することはできない。
【０１０８】
そこで、本実施の形態では、少なくとも１本のセンシング用光ファイバ１８を、被測定物に対して曲線状に配置する。これによって、センシング用光ファイバ１８の有効長を短縮するようにしている。たとえば図１４（ａ）に示すようにセンシング用光ファイバ１８を蛇行させて配置することによって有効長を、全長ΔＬよりも短いΔＬ’に短縮化することができる。この場合、空間分解能をΔＬからΔＬ’へと向上することができる。
【０１０９】
また、図１４（ｂ）に示すようにセンシング用光ファイバ１８を渦巻き状に配置することによって有効長を、全長ΔＬよりも短いΔＬ’’に短縮化することができる。この場合、空間分解能をΔＬからΔＬ’’へと向上することができる。
【０１１０】
このように、センシング用光ファイバ１８を曲線状に配置することによって、空間分解能を向上し、直線状に配置する場合よりも高い精度で、歪みが発生した場所を特定することができる。
【０１１１】
したがって、歪みが発生した場所をより高い精度で特定することが必要な場所には、センシング用光ファイバ１８を適宜曲線状に配置することによって、歪みが発生した場所をより高い精度で特定することが可能となる。また、通常、光ファイバは容易に曲げることができるので、センシング用光ファイバ１８もまた、曲線形状を自在に設定することができる。これによって、被測定物に応じて空間分解能を任意に設定することもできるので、より柔軟な運用が可能となる。
【０１１２】
以上、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例、修正例、および組み合わせた構成についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバを用いた歪み計測装置によれば、歪み量に対する感度に比べて温度変化に対する感度が無視できるほど小さいブリルアン散乱法を適用して被測定物の歪み量を計測することができる。そのため、センシング用光ファイバの温度を一定に保つための保温機能は不要となり、装置の簡素化を図りつつ、歪み量を高精度で計測することができる。
【０１１４】
また、センシング用光ファイバを複数備えており、歪みが生じた場所を特定するための演算が不要となるので、演算処理速度が向上し、動的歪み量を測定することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る光ファイバを用いた歪み計測装置の一例を示す構成概念図
【図２】ポンプ光と反射光との波長の関係を示す概念図
【図３】ブリルアン光学系の一例を示す構成図
【図４】信号処理系の一例を示す構成図
【図５】表示装置から表示された時間に対する歪み量を示すグラフの一例を示す模式図
【図６】表示装置から表示された歪み量の空間分布図の一例を示す模式図
【図７】第１の実施の形態に係る光ファイバを用いた歪み計測装置の反射光取得までの動作を示すフローチャート
【図８】第１の実施の形態に係る光ファイバを用いた歪み計測装置における歪み量の演算処理時の動作を示すフローチャート
【図９】第２の実施の形態に係る光ファイバを用いた歪み計測装置の一例を示す構成概念図
【図１０】波長可変光源から出力される出力光を説明するための図
【図１１】第３の実施の形態に係る光ファイバを用いた計測装置に適用されるセンシング用光ファイバの一例を示す構成概念図
【図１２】第３の実施の形態において周波数解析装置によって解析されたブリルアン干渉ビート信号周波数の一例を示す図
【図１３】第４の実施の形態に係る光ファイバを用いた計測装置に適用されるセンシング用光ファイバの一例を示す構成概念図
【図１４】第５の実施の形態に係る光ファイバを用いた計測装置に適用されるセンシング用光ファイバの一例を示す構成概念図
【図１５】ＦＢＧ法を適用した従来技術による光ファイバを用いた歪み計測装置の構成概念図
【図１６】出力光、ＦＢＧ反射光、およびＦＢＧ透過光の波長の関係を示す概念図
【符号の説明】
Ａ…出力光
Ｂ…ＦＢＧ反射光
Ｃ…ＦＢＧ透過光
Ｅ…ポンプ光
Ｆ…プローブ光
Ｇ…反射光
ΔＬ…全長
１０…光源
１１…単一波長光源
１２…光サーキュレータ
１３…光分配器
１４…光スイッチ
１５…分光器
１６…伝送用光ファイバ
１８，５４…センシング用光ファイバ
２０…ブリルアン光学系
２２…信号処理系
２４…発振器
２６…光変調器
３０…光結合器
３２…受光器
３４…周波数解析装置
３６…信号処理装置
３８…表示装置
４０…波長可変光源
４２…ＷＤＭ光回路
４３…センシング用光ファイバセグメント
４４…結合部
５０…回折格子
５２…ＦＢＧセンサ部
５６…センサ保護構造
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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