(57)【要約】【課題】防爆、落雷、電気絶縁不良、電磁ノイズなど電磁気の問題を回避できる光ファイバー加速度計を提供すること。【解決手段】おもり１１と、おもり１１に取り付けられたバネ部材１２と、バネ部材１２を支持する支持部材１と、バネ部材の変形可能個所に光ファイバーの端部２４が固定された光ファイバー２と、バネ部材１２に固定された反射部材３と、を備え、光ファイバーの端面２１がハーフミラーを構成し、反射部材の端面３１が反射面を構成し、光ファイバーの端面２１と反射部材の端面３１を間隙を開けて対向して配置し、光ファイバー２に光を伝播させ、光ファイバーの端面２１で一部の光を反射して反射波を発生させ、反射部材の端面３１で一部の光を反射して反射波を発生させ、これら反射波の干渉変化により、支持部材１２に加わった加速度を測定する、光ファイバー加速度度計。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
おもりと、
おもりに取り付けられたバネ部材と、
バネ部材を支持する支持部材と、
バネ部材の変形可能個所に光ファイバーの端部が固定された光ファイバーと、
バネ部材に固定された反射部材と、を備え、
光ファイバーの端部の端面がハーフミラーを構成し、反射部材の端面が反射面を構成し、光ファイバーの端部の端面と反射部材の端面を間隙を開けて対向して配置し、
光ファイバーに光を伝播させ、光ファイバーの端部の端面で一部の光を反射して反射波を発生させ、反射部材の反射面で一部の光を反射して反射波を発生させ、これら反射波の干渉変化により、支持部材に加わった加速度を測定する、光ファイバー加速度計。
【請求項２】
請求項１に記載の光ファイバー加速度計において、
反射部材は、反射用光ファイバー部材であり、反射用光ファイバー部材の端面が反射面を構成することを特徴とする、光ファイバー加速度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度を測定する光ファイバー加速度計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、加速度計は、電気式が主流であった為に、高電圧下や石油、ガスなどスパークに対する防爆対策が必要なところでの利用には、その対策に高価な費用を必要としていた。
【０００３】
例えば、電車におけるパンタグラフの挙動を加速度計で測定する場合は、高電圧下における安全及び電磁ノイズ対策として強化シールドや車輌に直接電気ケーブルを引き込まないようにする（無線などの）手段をこうじている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
＜１＞本発明は、防爆、落雷、電気絶縁不良、電磁ノイズなど電磁気の問題を回避できる光ファイバー加速度計を提供することにある。
＜２＞本発明は、また、安価で簡単な装置で、正確に測定できる光ファイバー加速度計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
＜１＞本発明は、おもりと、おもりに取り付けられたバネ部材と、バネ部材を支持する支持部材と、バネ部材の変形可能個所に光ファイバーの端部が固定された光ファイバーと、バネ部材に固定された反射部材と、を備え、光ファイバーの端部の端面がハーフミラーを構成し、反射部材の端面が反射面を構成し、光ファイバーの端部の端面と反射部材の端面を間隙を開けて対向して配置し、光ファイバーに光を伝播させ、光ファイバーの端部の端面で一部の光を反射して反射波を発生させ、反射部材の反射面で一部の光を反射して反射波を発生させ、これら反射波の干渉変化により、支持部材に加わった加速度を測定する、光ファイバー加速度計にある。
＜２＞本発明は、また、前記光ファイバー加速度計において、反射部材は、反射用光ファイバー部材であり、反射用光ファイバー部材の端面が反射面を構成する、光ファイバー加速度計にある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
＜１＞光ファイバー加速度計
光ファイバー加速度計は、光ファイバー２と光の特性を利用したものであり、例えば図１に示すように、支持部材１にバネ部材１２の一端を取り付け、バネ部材１２の先端におもり１１を固定する。光ファイバーの端部２４がバネ部材１２の変形可能部に配置されるように、光ファイバー２をバネ部材１２に取り付ける。光ファイバーの端部２４の端面２１に対向して間隙を開けて反射部材３の端面３１を配置する。光ファイバーの端部２４の端面２１はハーフミラーを構成し、反射部材３の端面３１は反射面を構成する。支持部材１に加速度が加わると、支持部材１に固定されたバネ部材１２の一端に力が作用し、おもり１１には直接力が作用しないため、バネ部材１２が変形する。それにより、光ファイバーの端面２１と反射部材３の端面３１間の間隙が変化することを利用して、加速度を測定する。図１（Ａ）の光ファイバー加速度計は、ばね部材１２が湾曲して加速度を検出するように配置されている。図１（Ｂ）の光ファイバー加速度計は、ばね部材１２が伸縮して加速度を検出するように配置されている。
【０００７】
＜２＞光ファイバーの端部と反射部材
光ファイバーの端部の端面２１と反射部材３の端面３１の間には、例えば図２の拡大図（図１の光ファイバーの端部と反射部材を上から見た図）に示すように、間隙を設けておく。光ファイバーの端面２１はハーフミラーの機能を有しているので、光ファイバー２内を伝播してきた光は、光ファイバーの端面２１の内面で一部反射すると共に、一部は端面２１から間隙側に透過する。光ファイバーの端面２１の内面で一部反射した光は、光ファイバー２内を伝播して反射波として戻る。光ファイバーの端面２１を透過した光は、反射部材３の端面３１で反射して、再度、光ファイバーの端面２１から光ファイバー２内に入り、光ファイバー２を伝播して反射波として戻る。これら反射波は、光路が異なり、位相がずれるために、干渉計で干渉縞を生じることになる。
【０００８】
反射部材３の端面３１は、光を反射するものならよく、ミラーや光ファイバー部材の端面でもよい。反射部材３として反射用光ファイバー部材を使用する場合、図２の拡大図に示すように、反射用光ファイバー部材の端面３１と、光を伝播させるための本体の光ファイバー２の端面２１とを間隙を開けて対向して配置する。このように、本体の光ファイバー２と反射用光ファイバー部材とは、共に細長い形状であるので、バネ部材１２に取り付けることが容易で、また、構造も簡単になる。なお、本体の光ファイバー２の端部２４は、本体とは別の光ファイバー部材で形成しても良い。その場合、本体の光ファイバー２と別の光ファイバー部材とは、光の反射やロスが少なくなるように接続する。
【０００９】
＜３＞バネ部材
バネ部材１２は、外力に対して変形するものであれば良く、例えば、湾曲して変形可能な性質や伸縮して変形可能な性質を有するものである。図１（Ａ）の場合、支持部材１が上下方向に加速度を受けると、おもり１１が直ちに追従しないため、バネ部材１２が上下方向に曲がり変形する。バネ部材１２が変形すると、光ファイバーの端部２４の端面２１と反射部材３の端面３１間の間隙が追従して変化する。例えば、光ファイバーの端部２４はバネ部材１２に固定され、及び反射部材３はバネ部材１２に固定されていると、バネ部材１２の変形により、光ファイバーの端部２４の端面２１と反射部材３の端面３１間の間隙が変化する。
【００１０】
図１（Ｂ）の場合、支持部材１が上下方向に加速度を受けると、バネ部材１２が上下方向に伸縮して変形する。この伸縮の変形により、光ファイバーの端部２４の端面２１と反射部材３の端面３１間の間隙が変化する。
【００１１】
＜４＞加速度の測定
光ファイバー加速度計で加速度を測定する場合、例えば図２において、光源２３から光を照射して、カプラ２２を介して光ファイバー２に光を入射する。光は、干渉を生じさせるものであり、白色光などの広帯域波長光が適している。入射した光は、光ファイバーの端面２１のハーフミラーで一部反射して反射光として戻る。一部の光は、光ファイバーの端面２１のハーフミラーで間隙側に透過し、反射部材３の端面３１の反射面で反射する。端面３１で反射した光は、再度、光ファイバーの端面２１から光ファイバー２内に入り、反射光として光ファイバー２を戻る。
【００１２】
光ファイバーの端面２１での反射光と反射部材３の端面３１での反射光は、伝播した光路の長さが異なるため、位相が異なった状態で光ファイバー２を逆に伝播する。これらの反射光は、測定部４に入力し、干渉計４１で干渉の変化を測定することができる。この際、支持部材１に加速度が作用し、バネ部材１２が湾曲や伸縮すると、光ファイバーの端面２１と反射部材３の端面３１との間隙の幅が変化するので、干渉のパターンが変化する。この干渉のパターンの変化を電気的に測定することにより、ばね部材１２に加わった加速度を測定することができる。詳しくは、光ファイバーを伝播してきた反射波をレンズで拡大し、フィゾー干渉計で干渉縞を発生させ、リニアフォトダイオードでピクセル毎に干渉縞を読み取る。干渉縞の変化を測定して、加速度を求める。
【００１３】
大きな力が支持部材１に作用すると、間隙が大きく変化し、それに伴い、干渉のパターンの変化が大きくなる。逆に、小さな力が作用すると、間隙の小さく変化するので、干渉のパターンの変化が小さい。このような変化により、加速度の大きさを測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】光ファイバー加速度計の説明図
【図２】光ファイバー加速度計の全体の説明図
【符号の説明】
【００１５】
１・・・支持部材
１１・・おもり
１２・・バネ部材
２・・・光ファイバー
２１・・端面
２２・・カプラ
２３・・光源
２４・・端部
３・・・反射部材
３１・・端面
４・・・計測部
４１・・干渉計
【図１】
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【図２】
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