(57)【要約】【課題】周囲温度の変化の影響が少なく、精度と信頼性の高い物理量計測を行うことのできるファイバブラッググレーティング物理量計測方法および装置を提供する。【解決手段】波長帯域に広がりのある光を発生する広帯域光源２と、前記光から所定の波長帯の帯域光を選択的に抽出する波長可変フィルタ３と、前記帯域光から光パルスを生成する光パルス化装置４と、物理量計測対象に設けられ光ファイバ５を介して前記光パルス化装置４に接続されたセンシング用ＦＢＧ素子７とを備え、前記広帯域光源２および前記波長可変フィルタ３は前記広帯域光源２および前記波長可変フィルタ３の動作周囲温度を所定の範囲に納める温度調整部１に収容され、前記広帯域光源２の特定のピーク波長を基準波長値として用いて前記波長可変フィルタ３の設定指示値と実際に抽出される波長値との違いを利用して前記波長可変フィルタ３の特性の温度依存性を抑制する温度補償部１２とを備えている構成とする。【選択図】  図１
2005030890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長帯域に広がりのある光を発生する広帯域光源と、前記光から所定の波長帯の帯域光を選択的に抽出する波長可変フィルタと、前記帯域光から光パルスを生成する光パルス化装置と、物理量計測対象に設けられ光ファイバを介して前記光パルス化装置に接続されたセンシング用ＦＢＧ素子とを備え、前記広帯域光源および前記波長可変フィルタは前記広帯域光源および前記波長可変フィルタの動作周囲温度を所定の範囲に納める温度調整部に収容され、前記広帯域光源の特定のピーク波長を基準波長値として用いて前記波長可変フィルタの設定指示値と実際に抽出される波長値との違いを利用して前記波長可変フィルタの特性の温度依存性を抑制する温度補償部とを備えていることを特徴とするファイバブラッググレーティング物理量計測装置。
【請求項２】
前記温度補償部は、温度を入力として前記波長可変フィルタの波長別温度ドリフト係数を算出する温度係数算出部と、前記広帯域光源の参照波の波長値と前記波長可変フィルタの前記参照波に対する抽出波の波長値との差分波長を求める差分波長算出部と、前記差分波長および前記参照波長と前記波長別温度ドリフト係数とを用いて基準温度からの温度変化を推定しドリフト温度を算出するドリフト温度算出部と、前記ドリフト温度から特定の波長帯に対する前記波長可変フィルタの波長ドリフト値を算出しドリフト波長を求めるドリフト波長算出部と、前記センシング用ＦＢＧ素子の観測波長読み取り値と前記ドリフト波長から真の観測波長を求める観測波長算出部とを備えていることを特徴とする請求項１記載のファイバブラッググレーティング物理量計測装置。
【請求項３】
前記温度補償部は、温度を入力として前記波長可変フィルタの波長別温度ドリフト係数を算出する温度係数算出部と、前記広帯域光源の参照波の波長値と前記波長可変フィルタの前記参照波に対する抽出波の波長値との差分波長を求める差分波長算出部と、前記差分波長および前記参照波長と前記波長別温度ドリフト係数とを用いて基準温度からの温度変化を推定しドリフト温度を算出するドリフト温度算出部と、前記ドリフト温度から特定の波長帯に対する前記波長可変フィルタの波長ドリフト値を算出しドリフト波長を求めるドリフト波長算出部と、前記センシング用ＦＢＧ素子の観測波長を読み取るために設定する波長値に対してあらかじめ前記ドリフト波長分を用いて真の設定波長値を決める観測波長決定部とを備えていることを特徴とする請求項１記載のファイバブラッググレーティング物理量計測装置。
【請求項４】
前記差分波長算出部において求められた差分波長を前記センシング用ＦＢＧ素子の観測波長から物理量への換算式に含めることにより前記波長可変フィルタの起動時の機械的ズレなどによるオフセット波長成分を補正するオフセット補正部を備えていることを特徴とする請求項２または３に記載のファイバブラッググレーティング物理量計測装置。
【請求項５】
前記広帯域光源は複数の波長帯域の光を発生するＡＳＥ光源であり、差分波長算出部は複数個の参照波長値から得た複数個の差分波長算出値の平均値を最終的な差分波長として採用することを特徴とする請求項４記載のファイバブラッググレーティング物理量計測装置。
【請求項６】
波長帯域に広がりのある光を発生する広帯域光源と、前記光から所定の波長帯の帯域光を選択的に抽出する波長可変フィルタと、前記帯域光から光パルスを生成する光パルス化装置と、物理量計測対象に設けられ光ファイバを介して前記光パルス化装置に接続されたセンシング用ＦＢＧ素子と、前記光ファイバに接続された基準波長用ＦＢＧ素子とを備え、前記広帯域光源と前記波長可変フィルタと前記基準波長用ＦＢＧ素子は前記広帯域光源と前記波長可変フィルタと前記基準波長用ＦＢＧ素子の動作周囲温度を所定の範囲に納める温度調整部に収容され、前記基準波長用ＦＢＧ素子のピーク波長を基準波長値として用いて前記波長可変フィルタの設定指示値と実際に抽出される波長値との違いを利用して前記波長可変フィルタの温度依存性を抑制する温度補償部を備えていることを特徴とするファイバブラッググレーティング物理量計測装置。
【請求項７】
前記温度補償部は、温度を入力として前記波長可変フィルタの波長別温度ドリフト係数を算出する温度係数算出部と、前記基準波長用ＦＢＧ素子の参照波の波長値と前記波長可変フィルタの前記参照波に対する抽出波の波長値との差分波長を求める差分波長算出部と、前記差分波長と前記参照波長と前記波長別温度ドリフト係数とを用いて基準温度からの温度変化を推定しドリフト温度を算出するドリフト温度算出部と、前記ドリフト温度から特定の波長帯に対する前記波長可変フィルタの波長ドリフト値を算出しドリフト波長を求めるドリフト波長算出部と、前記センシング用ＦＢＧ素子の観測波長読み取り値と前記ドリフト波長から真の観測波長を求める観測波長算出部とを備えていることを特徴とする請求項６記載のファイバブラッググレーティング物理量計測装置。
【請求項８】
前記温度補償部は、温度を入力として前記波長可変フィルタの波長別温度ドリフト係数を算出する温度係数算出部と、前記基準波長用ＦＢＧ素子の参照波の波長値と前記波長可変フィルタの前記参照波に対する抽出波の波長値との差分波長を求める差分波長算出部と、前記差分波長と前記参照波長と前記波長別温度ドリフト係数とを用いて基準温度からの温度変化を推定しドリフト温度を算出するドリフト温度算出部と、前記ドリフト温度から特定の波長帯に対する前記波長可変フィルタの波長ドリフト値を算出しドリフト波長を求めるドリフト波長算出部と、前記センシング用ＦＢＧ素子の観測波長を読み取るために設定する波長値に対してあらかじめ前記ドリフト波長分を用いて真の観測波長設定値を決める観測波長決定部とを備えていることを特徴とする請求項６記載のファイバブラッググレーティング物理量計測装置。
【請求項９】
前記差分波長算出部において求められた差分波長を前記センシング用ＦＢＧ素子の観測波長から物理量への換算式に含めることにより前記波長可変フィルタの起動時の機械的ズレなどによるオフセット波長成分を補正するオフセット補正部を備えていることを特徴とする請求項７または８に記載のファイバブラッググレーティング物理量計測装置。
【請求項１０】
前記基準波長用ＦＢＧ素子を複数個備え、前記差分波長算出部は複数個の参照波長値から得た複数個の差分波長算出値の平均値を最終的な差分波長として採用することを特徴とする請求項９記載のファイバブラッググレーティング物理量計測装置。
【請求項１１】
前記広帯域光源の特定のスペクトル領域のピーク、あるいは前記センシング用ＦＢＧ素子または基準波長用ＦＢＧ素子の反射光の波長帯を含む波長領域を前記波長可変フィルタで走査して得られたスペクトルの特定の領域中の最大光強度を示す波長位置を求める手段として、スペクトルデータを偶数次数の多項式に関数適合させ、関数の最大値を示す点からピーク波長あるいは中心波長を算出する演算手段を備えていることを特徴とする請求項１記載のファイバブラッググレーティング物理量計測装置。
【請求項１２】
前記広帯域光源の特定のスペクトル領域のピーク、あるいは前記センシング用ＦＢＧ素子または基準波長用ＦＢＧ素子の反射光の波長帯を含む波長領域を前記波長可変フィルタで走査して得られたスペクトルの特定の領域中の最大光強度を示す波長位置を求める手段として、スペクトルデータの光強度データを自然対数変換し、二次の係数が負である二次式に関数適合させ、得られた関数の最大値を示す点からピーク波長あるいは中心波長を算出する演算手段を備えていることを特徴とする請求項１記載のファイバブラッググレーティング物理量計測装置。
【請求項１３】
前記広帯域光源の特定のスペクトル領域のピーク、あるいは前記センシング用ＦＢＧ素子または基準波長用ＦＢＧ素子の反射光の波長帯を含む波長領域を前記波長可変フィルタで走査して得られたスペクトルの特定の領域中の最大光強度を示す波長位置を求める手段として、スペクトルデータの光強度データを平滑化一次微分することにより光強度の分布データであるスペクトルデータから微係数の変化データに変換する微分処理手段と、前記スペクトルデータのピーク値を含む領域の微係数データ列を直線あるいは多項式に関数適合させ、微係数値がゼロをクロスする点からピーク波長あるいは中心波長を抽出する波長抽出手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載のファイバブラッググレーティング物理量計測装置。
【請求項１４】
前記センシング用ＦＢＧ素子からの複数の反射パルスが時間的に並んだ光パルス列を電気パルスに変換して増幅する光検出部と、前記増幅された電気パルス列信号を処理する信号処理部とを備え、前記信号処理部は、コンデンサによる交流結合部分および前記交流結合部分の後に接続されたベースライン再生回路を備えていることを特徴とする請求項１または６に記載のファイバブラッググレーティング物理量計測装置。
【請求項１５】
前記センシング用ＦＢＧ素子からの複数の反射パルスが時間的に並んだ光パルス列を電気パルスに変換して増幅する光検出部と、前記増幅された電気パルス列信号を処理する信号処理部とを備え、前記信号処理部は、前記波長可変フィルタの波長走査機能を用いてパルス列の特定の時間窓に到来する特定のセンサ用ＦＢＧ素子からの光パルスの波長スペクトル測定により中心波長を求める波長演算部と、パルス列の中でパルスが到来しない時間窓に対して特定のセンサ用ＦＢＧ素子に対する波長走査と同様の波長走査を行い、そのときに観測される各波長に対する直流成分をベースラインスペクトルとして取得するベースライン測定部と、前記特定のセンサ用ＦＢＧ素子について得られた波長スペクトルから前記ベースラインスペクトルを減算することによって真の波長スペクトルを得る補正演算部とを備えていることを特徴とする請求項１または６に記載のファイバブラッググレーティング物理量計測装置。
【請求項１６】
前記広帯域光源の出力光をモニタするために検出する光検出器を備え、前記広帯域光源から前記光検出器にいたる光伝送を行う光ファイバ並びに付帯部品は許容範囲内での曲げや捩じれ等の形状変化の加わり方が時間的に変化しないように固定器具で固定されてなることを特徴とする請求項１記載のファイバブラッググレーティング物理量計測装置。
【請求項１７】
物理量換算のために前記センシング用ＦＢＧ素子の反射波の中心波長を取得する中心波長取得手段と、前記センシング用ＦＢＧ素子の反射特性を示すスペクトル情報を取得するスペクトル情報取得手段と、前記取得されたスペクトル情報と当該センシング用ＦＢＧ素子の稼動初期に取得されたスペクトル情報とを比較することにより当該センシング用ＦＢＧ素子の機械的健全性あるいは形状的変化の有無を判断する健全性診断部とを備えていることを特徴とする請求項１または６に記載のファイバブラッググレーティング物理量計測装置。
【請求項１８】
波長帯域に広がりのある光を発生する広帯域光源と、前記光から所定の波長帯の帯域光を選択的に抽出する波長可変フィルタと、前記帯域光から光パルスを生成する光パルス化装置と、物理量計測対象に設けられ光ファイバを介して前記光パルス化装置に接続されたセンシング用ＦＢＧ素子とを備えたファイバブラッググレーティング物理量計測装置において、前記広帯域光源および前記波長可変フィルタの動作周囲温度が所定の範囲に納まるように温度調整し、前記広帯域光源の特定のピーク波長を基準波長値として用いて前記波長可変フィルタの設定指示値と実際に抽出される波長値との違いを利用して前記波長可変フィルタの特性の温度依存性を抑制することを特徴とするファイバブラッググレーティング物理量計測方法。
【請求項１９】
波長帯域に広がりのある光を発生する広帯域光源と、前記光から所定の波長帯の帯域光を選択的に抽出する波長可変フィルタと、前記帯域光から光パルスを生成する光パルス化装置と、物理量計測対象に設けられ光ファイバを介して前記光パルス化装置に接続されたセンシング用ＦＢＧ素子と、前記光ファイバに接続された基準波長用ＦＢＧ素子とを備えたファイバブラッググレーティング物理量計測装置において、前記広帯域光源と前記波長可変フィルタと前記基準波長用ＦＢＧ素子の動作周囲温度が所定の範囲に納まるように調整し、前記基準波長用ＦＢＧ素子のピーク波長を基準波長値として用いて前記波長可変フィルタの設定指示値と実際に抽出される波長値との違いを利用して前記波長可変フィルタの温度依存性を抑制することを特徴とするファイバブラッググレーティング物理量計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファイバブラッググレーティング素子を用いて温度、機械的歪み等の物理量を計測するファイバブラッググレーティング物理量計測方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファイバブラッググレーティング（Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇ  以降ＦＢＧと略す）素子は元来、光波長多重通信のキーコンポーネントとして開発されたものであるが、近年ではセンサとしての応用が盛んに行われ、種々のＦＢＧ素子を用いた光ファイバセンシングシステムが開発されている。日本国内でも多くの特許出願がなされており、センサの構造や信号処理の方法、設置・敷設の方法などが数多く提案されている状況である。ＦＢＧ素子は光センシングに共通の多くの利点を持つと共に、従来の光ファイバ分布センシングの課題であった測定・応答の遅さ、感度不足といったデメリットを克服できる技術として期待されている。
【０００３】
ＦＢＧ素子を使った物理量のセンシング原理はすべて、光ファイバコア中に作られたブラッグ回折格子のピッチの変化による反射波長の変化に基づいている。温度以外にも歪や振動、圧力、水位などの物理量を回折格子間隔の変化に変換するメカニズムを設けてセンサが構成されている。
【０００４】
ＦＢＧ素子の感度は、例えば温度センサの場合、１℃あたり０．０１ｎｍ程度の極めて小さい波長変化である。このため、高い波長分解能が必要とされるとともに、その再現性、安定度などを測定システム全体として確保することが重要である。しかしながら、一般的な光スペクトルアナライザの機器仕様などをみても、これをみたすに必要な精度が確保されているものは少なく、周囲温度の僅かなドリフトが問題となる場合が多い。
【０００５】
よく知られているＦＢＧ波長計測装置として商品化されているものに、米国のマイクロンオプテック社の製品があり、ＷＥＢサイトｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｉｃｒｏｎｏｐｔｉｃｓ．ｃｏｍ／ｍｅｃｈｓｅｎｓｅ．ｈｔｍに掲載されている。ここでも波長計測における温度依存性の影響は避けられないものとみえ、これを補正するために、温度補償された反射源としてｐｉｃｏＷａｖｅと称する機器を追加することが述べられており（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｉｃｒｏｎｏｐｔｉｃｓ．ｃｏｍ／ｆｆｐｉ．ｈｔｍ）、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｉｃｒｏｎｏｐｔｉｃｓ．ｃｏｍ／ｆｂｇｉｓ．ｈｔｍには「１０ｐｍの校正精度を実現できる」と述べられている。
【０００６】
しかしながら、１０ｐｍの波長精度というのは温度換算すると１℃に相当するため、ＦＢＧ素子の持つ高感度性が活かされていない。また、波長校正がｐｉｃｏＷａｖｅの供給する１点の波長情報であるが故に、システムスタートアップ時にこの装置の波長可変フィルタに用いられているピエゾ圧電素子の機械的なずれや経年変化に対する補正についてはまだしも、システムに非線形な温度依存性が内在するような場合には対応ができない。
【０００７】
このように、従来のシステムではＦＢＧ素子の高感度性が逆効果となり、周囲温度に対して非常に不安定で測定データの信頼性が得られないという結果に陥ることがある。
【０００８】
これは、精密波長計測をするために光学部品類の特性の温度係数が問題となるという課題に対して同様同質な光学部品だけを用いた補償を行うというところに起因するものであり、必然的にその温度補償効果に限界が生じるという問題がある。従って、通常のシステム動作温度範囲内で、システムの起動時の波長オフセット補正や波長可変フィルタの非線形な温度依存性の補償などを実現することが必要とされている。
【０００９】
さらに第二の問題点として、信号処理技術上の問題がある。ＦＢＧ素子を用いた物理量計測では波長多重伝送の特長を活かした多点計測がしばしば行われるが、これに加えて時間領域での多重化手法も適用できることが知られている（下記特許文献１参照）。即ち、光源をパルス化して、ＦＢＧ素子からなるセンサの光ファイバ伝送路中での接続位置とパルスの伝播遅延時間との関係を位置情報として利用するものである。
【００１０】
この場合、最終的に光検出器に到達する光は光のパルス列（パルストレイン）として扱われる場合が多い。多くのセンサを接続するためには光パルスの幅をより小さく、時間的により接近した状態となるように構成するのが常套手段である。微弱な高速パルス列を検出するために、光検出器のプリアンプは、高速応答可能な周波数特性を良好に保つために比較的ゲインを小さくした複数段のカスケードアンプなどがしばしば用いられる。従って、最終的に処理すべき信号を得るために、アンプが飽和しないように直流オフセットの影響を受けなくする必要があり、コンデンサによるＡＣ結合が用いられる。
【００１１】
実際には、パルス列の幅、間隔、周期、パルス波高など全てのパラメータが常に一定ではないため、センサの状態によりパルスのベースライン（無信号レベル）が変動することになり、正確な光パルスのパワー値、電圧値を測定することが困難になる。
【００１２】
このように、波長多重と時間多重の２種類の手法を組み合わせることにより極めて多数点のセンサによって計測するシステムが構築できるが、この場合にもセンサの状態に伴い、ＡＣ結合によりベースラインが変動することに起因する誤差が生じ、場合とその程度によっては、多数点のセンサの高精度と高信頼の測定が実現できなくなる現象が発生する可能性がある。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−３５２３６９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、周囲温度の変化の影響が少なく、精度と信頼性の高い物理量計測を行うことのできるファイバブラッググレーティング物理量計測方法および装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、波長帯域に広がりのある光を発生する広帯域光源と、前記光から所定の波長帯の帯域光を選択的に抽出する波長可変フィルタと、前記帯域光から光パルスを生成する光パルス化装置と、物理量計測対象に設けられ光ファイバを介して前記光パルス化装置に接続されたセンシング用ＦＢＧ素子とを備え、前記広帯域光源および前記波長可変フィルタは前記広帯域光源および前記波長可変フィルタの動作周囲温度を所定の範囲に納める温度調整部に収容され、前記広帯域光源の特定のピーク波長を基準波長値として用いて前記波長可変フィルタの設定指示値と実際に抽出される波長値との違いを利用して前記波長可変フィルタの特性の温度依存性を抑制する温度補償部とを備えている構成とする。
【００１６】
請求項２の発明は、前記温度補償部は、温度を入力として前記波長可変フィルタの波長別温度ドリフト係数を算出する温度係数算出部と、前記広帯域光源の参照波の波長値と前記波長可変フィルタの前記参照波に対する抽出波の波長値との差分波長を求める差分波長算出部と、前記差分波長および前記参照波長と前記波長別温度ドリフト係数とを用いて基準温度からの温度変化を推定しドリフト温度を算出するドリフト温度算出部と、前記ドリフト温度から特定の波長帯に対する前記波長可変フィルタの波長ドリフト値を算出しドリフト波長を求めるドリフト波長算出部と、前記センシング用ＦＢＧ素子の観測波長読み取り値と前記ドリフト波長から真の観測波長を求める観測波長算出部とを備えている構成とする。
【００１７】
請求項３の発明は、前記温度補償部は、温度を入力として前記波長可変フィルタの波長別温度ドリフト係数を算出する温度係数算出部と、前記広帯域光源の参照波の波長値と前記波長可変フィルタの前記参照波に対する抽出波の波長値との差分波長を求める差分波長算出部と、前記差分波長および前記参照波長と前記波長別温度ドリフト係数とを用いて基準温度からの温度変化を推定しドリフト温度を算出するドリフト温度算出部と、前記ドリフト温度から特定の波長帯に対する前記波長可変フィルタの波長ドリフト値を算出しドリフト波長を求めるドリフト波長算出部と、前記センシング用ＦＢＧ素子の観測波長を読み取るために設定する波長値に対してあらかじめ前記ドリフト波長分を用いて真の設定波長値を決める観測波長決定部とを備えている構成とする。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項２または３の発明において、前記差分波長算出部において求められた差分波長を前記センシング用ＦＢＧ素子の観測波長から物理量への換算式に含めることにより前記波長可変フィルタの起動時の機械的ズレなどによるオフセット波長成分を補正するオフセット補正部を備えている構成とする。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記広帯域光源は複数の波長帯域の光を発生するＡＳＥ光源であり、差分波長算出部は複数個の参照波長値から得た複数個の差分波長算出値の平均値を最終的な差分波長として採用する構成とする。
【００２０】
請求項６の発明は、波長帯域に広がりのある光を発生する広帯域光源と、前記光から所定の波長帯の帯域光を選択的に抽出する波長可変フィルタと、前記帯域光から光パルスを生成する光パルス化装置と、物理量計測対象に設けられ光ファイバを介して前記光パルス化装置に接続されたセンシング用ＦＢＧ素子と、前記光ファイバに接続された基準波長用ＦＢＧ素子とを備え、前記広帯域光源と前記波長可変フィルタと前記基準波長用ＦＢＧ素子は前記広帯域光源と前記波長可変フィルタと前記基準波長用ＦＢＧ素子の動作周囲温度を所定の範囲に納める温度調整部に収容され、前記基準波長用ＦＢＧ素子のピーク波長を基準波長値として用いて前記波長可変フィルタの設定指示値と実際に抽出される波長値との違いを利用して前記波長可変フィルタの温度依存性を抑制する温度補償部を備えている構成とする。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記温度補償部は、温度を入力として前記波長可変フィルタの波長別温度ドリフト係数を算出する温度係数算出部と、前記基準波長用ＦＢＧ素子の参照波の波長値と前記波長可変フィルタの前記参照波に対する抽出波の波長値との差分波長を求める差分波長算出部と、前記差分波長と前記参照波長と前記波長別温度ドリフト係数とを用いて基準温度からの温度変化を推定しドリフト温度を算出するドリフト温度算出部と、前記ドリフト温度から特定の波長帯に対する前記波長可変フィルタの波長ドリフト値を算出しドリフト波長を求めるドリフト波長算出部と、前記センシング用ＦＢＧ素子の観測波長読み取り値と前記ドリフト波長から真の観測波長を求める観測波長算出部とを備えている構成とする。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項６の発明において、前記温度補償部は、温度を入力として前記波長可変フィルタの波長別温度ドリフト係数を算出する温度係数算出部と、前記基準波長用ＦＢＧ素子の参照波の波長値と前記波長可変フィルタの前記参照波に対する抽出波の波長値との差分波長を求める差分波長算出部と、前記差分波長と前記参照波長と前記波長別温度ドリフト係数とを用いて基準温度からの温度変化を推定しドリフト温度を算出するドリフト温度算出部と、前記ドリフト温度から特定の波長帯に対する前記波長可変フィルタの波長ドリフト値を算出しドリフト波長を求めるドリフト波長算出部と、前記センシング用ＦＢＧ素子の観測波長を読み取るために設定する波長値に対してあらかじめ前記ドリフト波長分を用いて真の観測波長設定値を決める観測波長決定部とを備えている構成とする。
【００２３】
請求項９の発明は、請求項７または８の発明において、前記差分波長算出部において求められた差分波長を前記センシング用ＦＢＧ素子の観測波長から物理量への換算式に含めることにより前記波長可変フィルタの起動時の機械的ズレなどによるオフセット波長成分を補正するオフセット補正部を備えている構成とする。
【００２４】
請求項１０の発明は、請求項９の発明において、前記基準波長用ＦＢＧ素子を複数個備え、前記差分波長算出部は複数個の参照波長値から得た複数個の差分波長算出値の平均値を最終的な差分波長として採用する構成とする。
【００２５】
請求項１１の発明は、請求項１の発明において、前記広帯域光源の特定のスペクトル領域のピーク、あるいは前記センシング用ＦＢＧ素子または基準波長用ＦＢＧ素子の反射光の波長帯を含む波長領域を前記波長可変フィルタで走査して得られたスペクトルの特定の領域中の最大光強度を示す波長位置を求める手段として、スペクトルデータを偶数次数の多項式に関数適合させ、関数の最大値を示す点からピーク波長あるいは中心波長を算出する演算手段を備えている構成とする。
【００２６】
請求項１２の発明は、請求項１の発明において、前記広帯域光源の特定のスペクトル領域のピーク、あるいは前記センシング用ＦＢＧ素子または基準波長用ＦＢＧ素子の反射光の波長帯を含む波長領域を前記波長可変フィルタで走査して得られたスペクトルの特定の領域中の最大光強度を示す波長位置を求める手段として、スペクトルデータの光強度データを自然対数変換し、二次の係数が負である二次式に関数適合させ、得られた関数の最大値を示す点からピーク波長あるいは中心波長を算出する演算手段を備えている構成とする。
【００２７】
請求項１３の発明は、請求項１の発明において、前記広帯域光源の特定のスペクトル領域のピーク、あるいは前記センシング用ＦＢＧ素子または基準波長用ＦＢＧ素子の反射光の波長帯を含む波長領域を前記波長可変フィルタで走査して得られたスペクトルの特定の領域中の最大光強度を示す波長位置を求める手段として、スペクトルデータの光強度データを平滑化一次微分することにより光強度の分布データであるスペクトルデータから微係数の変化データに変換する微分処理手段と、前記スペクトルデータのピーク値を含む領域の微係数データ列を直線あるいは多項式に関数適合させ、微係数値がゼロをクロスする点からピーク波長あるいは中心波長を抽出する波長抽出手段とを備えている構成とする。
【００２８】
請求項１４の発明は、請求項１または６の発明において、前記センシング用ＦＢＧ素子からの複数の反射パルスが時間的に並んだ光パルス列を電気パルスに変換して増幅する光検出部と、前記増幅された電気パルス列信号を処理する信号処理部とを備え、前記信号処理部は、コンデンサによる交流結合部分および前記交流結合部分の後に接続されたベースライン再生回路を備えている構成とする。
【００２９】
請求項１５の発明は、請求項１または６の発明において、前記センシング用ＦＢＧ素子からの複数の反射パルスが時間的に並んだ光パルス列を電気パルスに変換して増幅する光検出部と、前記増幅された電気パルス列信号を処理する信号処理部とを備え、前記信号処理部は、前記波長可変フィルタの波長走査機能を用いてパルス列の特定の時間窓に到来する特定のセンサ用ＦＢＧ素子からの光パルスの波長スペクトル測定により中心波長を求める波長演算部と、パルス列の中でパルスが到来しない時間窓に対して特定のセンサ用ＦＢＧ素子に対する波長走査と同様の波長走査を行い、そのときに観測される各波長に対する直流成分をベースラインスペクトルとして取得するベースライン測定部と、前記特定のセンサ用ＦＢＧ素子について得られた波長スペクトルから前記ベースラインスペクトルを減算することによって真の波長スペクトルを得る補正演算部とを備えている構成とする。
【００３０】
請求項１６の発明は、請求項１の発明において、前記広帯域光源の出力光をモニタするために検出する光検出器を備え、前記広帯域光源から前記光検出器にいたる光伝送を行う光ファイバ並びに付帯部品は許容範囲内での曲げや捩じれ等の形状変化の加わり方が時間的に変化しないように固定器具で固定されてなる構成とする。
【００３１】
請求項１７の発明は、請求項１または６の発明において、物理量換算のために前記センシング用ＦＢＧ素子の反射波の中心波長を取得する中心波長取得手段と、前記センシング用ＦＢＧ素子の反射特性を示すスペクトル情報を取得するスペクトル情報取得手段と、前記取得されたスペクトル情報と当該センシング用ＦＢＧ素子の稼動初期に取得されたスペクトル情報とを比較することにより当該センシング用ＦＢＧ素子の機械的健全性あるいは形状的変化の有無を判断する健全性診断部とを備えている構成とする。
【００３２】
請求項１８の発明は、ファイバブラッググレーティング物理量計測方法であり、波長帯域に広がりのある光を発生する広帯域光源と、前記光から所定の波長帯の帯域光を選択的に抽出する波長可変フィルタと、前記帯域光から光パルスを生成する光パルス化装置と、物理量計測対象に設けられ光ファイバを介して前記光パルス化装置に接続されたセンシング用ＦＢＧ素子とを備えたファイバブラッググレーティング物理量計測装置において、前記広帯域光源および前記波長可変フィルタの動作周囲温度が所定の範囲に納まるように調整し、前記広帯域光源の特定のピーク波長を基準波長値として用いて前記波長可変フィルタの設定指示値と実際に抽出される波長値との違いを利用して前記波長可変フィルタの特性の温度依存性を抑制する構成とする。
【００３３】
請求項１９の発明は、ファイバブラッググレーティング物理量計測方法であり、波長帯域に広がりのある光を発生する広帯域光源と、前記光から所定の波長帯の帯域光を選択的に抽出する波長可変フィルタと、前記帯域光から光パルスを生成する光パルス化装置と、物理量計測対象に設けられ光ファイバを介して前記光パルス化装置に接続されたセンシング用ＦＢＧ素子と、前記光ファイバに接続された基準波長用ＦＢＧ素子とを備え備えたファイバブラッググレーティング物理量計測装置において、前記広帯域光源と前記波長可変フィルタと前記基準波長用ＦＢＧ素子の動作周囲温度が所定の範囲に納まるように調整し、前記基準波長用ＦＢＧ素子のピーク波長を基準波長値として用いて前記波長可変フィルタの設定指示値と実際に抽出される波長値との違いを利用して前記波長可変フィルタの温度依存性を抑制する構成とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図１，図２を参照して説明する。（ＡＳＥ温度補償フレームワーク）
本実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置は、図１に示すように、温度調整部１に設けられた広帯域光源２および波長可変フィルタ３と、波長可変フィルタ３に接続された光パルス化装置４と、第１光検出器９と、第２光検出器１０と、温度補償部１２を備えた信号処理装置１１と、制御部８と、光ファイバ５と、光分岐器６を介して光ファイバ５に接続されたセンシング用ＦＢＧ素子７を備えている。
【００３５】
この計測装置は、ＦＢＧ素子７を光ファイバ５で接続した光ファイバセンシングシステムである。複数のセンシング用ＦＢＧ素子７が接続されているが、これらは必要な計測対象である物理量をセンシング用ＦＢＧ素子７の伸縮に変換するような機構を備えており、種々の物理量センサとして構成される。
【００３６】
一般的に特性・性能の温度依存性が特に大きいと考えられる広帯域光源２と波長可変フィルタ３は温度調整部１により温度コントロールされている。この温度調整部１は箱状容器の中に広帯域光源２と波長可変フィルタ３を収納した上で温度を所定の範囲内に保つ恒温槽や電子温調器であったり、あるいは通常のエアコンディショナーなどで所定の範囲内の温度に保たれる部屋であってもよい。
【００３７】
広帯域光源２から出る光は波長可変フィルタ３で制御部８により指定された波長帯について選択的に抽出された後、同じく制御部８により与えられる信号により光パルス化装置４を動作させてパルス光にされる。このパルス光はしばしば一定の周期で送り出されるように制御部８により制御される。
【００３８】
送り出されたパルス光は光ファイバ５を伝播し、それぞれ光分岐器６でセンシング用ＦＢＧ素子７が接続されている光ファイバ５の支線に分配される。パルス光の波長帯と合致する反射特性を有するセンシング用ＦＢＧ素子７に遭遇すると、そこで光パルスは反射される。反射された光パルスは第１光検出器９まで戻り、光−電気変換により電気パルスとなる。この電気パルスは信号処理装置１１に入力される。
【００３９】
波長可変フィルタ３は狭帯域の波長フィルタであるため、対象とするセンシング用ＦＢＧ素子７の反射波長帯が含まれるような波長領域で制御部８によりステップ状に波長走査することで、信号処理装置１１では着目するセンシング用ＦＢＧ素子７の反射スペクトル情報を得ることができる。このスペクトルから中心波長が得られ、その波長値をあらかじめ用意された物理量換算式に代入することで最終的に目的とする物理量が得られる。
【００４０】
またＦＢＧ素子７が振動センサとして機能している場合には、反射波長帯（スペクトル）自体が時刻とともに波長軸上で変化している。この場合は、制御部８により波長可変フィルタ３を適切な波長値に固定し、第１光検出器９では光強度の時系列変化データが得られる。この時系列データをＦＦＴ（高速フーリエ変換）することで周波数、加速度、変位などの振動データが得られる。
【００４１】
本実施の形態ではさらに図１中に示すように、第２光検出器１０を備え、波長可変フィルタ３でフィルタリングされた広帯域光源２の出力が光ファイバ５と光分岐器６を介して到達するようにしている。制御部８で波長可変フィルタ３の波長ステップと走査範囲を適切に選ぶことで、広帯域光源２の発光スペクトルが得られる。
【００４２】
広帯域光源２としてはＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｄｉｏｄｅ）光源やＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ自然放出光）光源などが一般的に用いられるが、いずれの場合にもＦＢＧ素子のブラッグ反射のような鋭いピークではないものの、いくつかのピークが見られる。一例として、ＣバンドとＬバンドを兼ね備えたファイバーラボ株式会社製の広帯域ＡＳＥ光源ＡＳＥ−ＦＬ７００ｘシリーズのスペクトルを図２に示す。
【００４３】
この例では１５６０ｎｍ近傍に鋭くはないものの特徴的なピークが存在することがわかる。このピークはＡＳＥ光源装置の中で用いられている希土類ドープファイバのドープ材に依存する励起／遷移エネルギー準位に関連したものであるため、温度による影響を受けにくい。従って、温度調整部１により広帯域光源２の周囲温度があらかじめ一定温度範囲内に制御されている場合、先のピーク波長は変化しない基準波長値として用いることができる。
【００４４】
波長可変フィルタ３の走査により得られた広帯域光源２のスペクトル上のピーク波長に関して、波長可変フィルタ３がドリフトした場合、観測されたピーク波長と基準波長値との差分が波長可変フィルタ３のドリフト成分と見なすことができる。この結果から計測データに対して、あるいは制御部８の動作に対してドリフト量を相殺するような演算・制御を行う機能を備えたものが温度補償部１２である。
【００４５】
以上説明した本発明の第１の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置によれば、広帯域光源２および波長可変フィルタ３の特性の温度ドリフトを最小限に抑えるとともに残余の温度ドリフトを補償して、周囲温度の変化の影響が少なく精度と信頼性の高い物理量計測を行うことができる。
【００４６】
つぎに本発明の第２の実施の形態を図３，図４を参照して説明する。（ＡＳＥ温度補償、テーブル参照、波長依存性考慮（静的））
この実施の形態は、センシング用ＦＢＧ素子７の反射スペクトルが観測時間内に変化しない、つまり温度やひずみなどの静的物理量に対応する場合である。
【００４７】
この実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置は、図３に示すように、温度補償部１２が、温度を入力として波長可変フィルタ３の波長別温度ドリフト係数を算出する温度係数算出部１３と、広帯域光源２の参照波の波長値と波長可変フィルタ３の前記参照波に対する抽出波の波長値との差分波長を求める差分波長算出部１４と、前記差分波長および前記参照波長と前記波長別温度ドリフト係数とを用いて基準温度からの温度変化を推定しドリフト温度を算出するドリフト温度算出部１５と、算出されたドリフト温度から着目する特定の波長帯に対する波長可変フィルタ３の波長ドリフト値を算出しドリフト波長を求めるドリフト波長算出部１６と、各センシング用ＦＢＧ素子７の観測波長読み取り値と前記ドリフト波長から真の観測波長を求める観測波長算出部１７とからなる。
【００４８】
温度係数算出部１３は、図４に示すような波長（ｎｍ）ｖｓ．温度ドリフト係数Ｄ（ｎｍ／℃）の関係を示す関数あるいは数値テーブルを備え、波長を入力として与えるとその波長の温度ドリフト係数Ｄを求め出力する。
【００４９】
前述の広帯域光源２の特徴的なピークを基準マーカとして扱い、この中心波長値を「基準波長値λｒ」と定義する。このマーカ領域を波長可変フィルタ３で走査して得られたデータから求めたピーク波長値を「基準マーカ観測値λｓｍ」として定義すると、差分波長算出部１４では下記のドリフト波長値（Δλ０）が得られる。
Δλ０＝基準マーカ観測値λｓｍ（ｎｍ）−基準波長値λｒ（ｎｍ）
波長可変フィルタ３がドリフトしている場合、制御部８が設定した値と実際に抽出され透過した波長値の間に違いが出てくる。これが前述のΔλ０に相当する。
【００５０】
このΔλ０なる量は基準波長値λｒ（ｎｍ）に対するドリフト量であるが、一方基準波長値λｒ（ｎｍ）における温度ドリフト係数Ｄは、前述の温度係数算出部から得られる。この２つの値から、可変波長フィルタ３に生じている温度変化、即ち換算ドリフト温度Ｔｃを逆に推定することができる。
【００５１】
ドリフト温度算出部１５は、この換算ドリフト温度Ｔｃを求める手段であり、
Ｔｃ＝Δλ０÷Ｄ
で得られる。
このデータが揃った段階で各センシング用ＦＢＧ素子７の反射波長測定結果λｍに対する補正を行うことができる。
【００５２】
温度係数算出部１３では、物理量計測で得た各対象ＦＢＧ素子７の波長中心値＝λｍに対する単位ドリフト係数Ｄ（ｎｍ／℃）を求める。
ドリフト係数Ｄが既知であり、ドリフト温度Ｔｃも既知となっているため、ドリフト波長算出部１６で波長の補正係数Ｃｏｅ（ｎｍ）を求めることができる。即ち、
Ｃｏｅ（ｎｍ）＝Ｔｃ（℃）×Ｄ（ｎｍ／℃）
このようにして得られた補正係数Ｃｏｅは、当該ＦＢＧ７素子に対する波長補正量に相当する。従って、波長算出部１７ではλｍ（ｎｍ）＋Ｃｏｅ（ｎｍ）とすることで真の波長λｔ（ｎｍ）を求めることができる。
【００５３】
以上説明した本発明の第２の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置においては、センシング用ＦＢＧ素子７による観測波長の温度補償を効果的に行って、周囲温度の変化の影響が少なく精度と信頼性の高い物理量計測を行うことができる。
【００５４】
つぎに本発明の第３の実施の形態を説明する。（ＡＳＥ温度補償、テーブル参照、波長依存性考慮（動的））
この実施の形態は、動的物理量、即ち振動センサとしてＦＢＧ素子７が使われている場合である。
【００５５】
この実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置は、図３に示すように、温度補償部１２が、温度を入力として波長可変フィルタ３の波長別温度ドリフト係数を算出する温度係数算出部１３と、広帯域光源２の参照波の波長値と波長可変フィルタ３の前記参照波に対する抽出波の波長値との差分波長を求める差分波長算出部１４と、前記差分波長および前記参照波長と前記波長別温度ドリフト係数とを用いて基準温度からの温度変化を推定しドリフト温度を算出するドリフト温度算出部１５と、算出されたドリフト温度から着目する特定の波長帯に対する波長可変フィルタ３の波長ドリフト値を算出しドリフト波長を求めるドリフト波長算出部１６と、各センシング用ＦＢＧ素子７の観測波長を読み取るために設定する波長値に対してあらかじめ前記ドリフト波長分を用いて真の設定値を決める観測波長決定部１８とからなる。
【００５６】
この実施の形態においては、波長可変フィルタ３は走査せず一定の波長値に固定しておき、時系列データとして第１光検出器９で得られた信号を観測する。  一定の波長値として設定すべき値は、各ＦＢＧ素子７に対してあらかじめ適切な値λｓ０が決められているが、これに対して前述のドリフト波長算出部１６で得られたＣｏｅ（ｎｍ）値によるドリフト補正を行う。即ち、波長決定部１８では波長可変フィルタ３の設定すべき波長値λｓ（ｎｍ）＝λｓ０（ｎｍ）＋Ｃｏｅ（ｎｍ）なる演算を行い、波長可変フィルタ３に対して設定すべき波長値を決定する。
【００５７】
この第３の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置においては、センシング用ＦＢＧ素子によって観測する光の波長を受光前に決定して効率のよい物理量計測を行うことができる。
【００５８】
つぎに本発明の第４の実施の形態を説明する。（ＡＳＥ温度補償、立ち上げ時の初期オフセット補正）
この第４の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置は、前記第１ないし第３の実施の形態において、広帯域光源２の参照波の波長値と波長可変フィルタ３の前記参照波に対する抽出波の波長値との差分波長を求める差分波長算出部１４と、この差分波長を各センシング用ＦＢＧ素子７の波長から物理量への換算式に含めることで波長可変フィルタ３の起動時の機械的ズレなどによるオフセット波長成分を補正する機能を有するオフセット補正部とを備え、特にシステム起動時の換算係数温度補償を行うようにしたものである。
【００５９】
温度調整部１が室温空調器による温度制御ではなく、特に精密な温度制御、例えば広帯域光源２と波長可変フィルタ３を収納する恒温装置として構成されている場合において、ファイバブラッググレーティング物理量計測装置について電源投入後充分なウォームアップ時間が経過した時点で、図３における差分波長算出部１４で得られたΔλ０値が有意であった場合、これは波長可変フィルタ３の機械的オフセット、あるいは経年変化等により発生したものと考えられる。この場合、波長可変フィルタ３の設定値動作・読み取り動作の全てにおいて、このΔλ０値をオフセット定数として加味して、制御・演算することで、波長可変フィルタ３のオフセットの影響を低減することができる。
【００６０】
つぎに本発明の第５の実施の形態を説明する。（オフセット補正時のＡＳＥ波長中心の扱い）
この第５の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置は、前記第４の実施の形態において、広帯域光源２として特に複数のバンドからなるＡＳＥ光源を用いることで、差分波長算出部１４において、複数個の参照波長値から得た複数個の差分波長算出値の平均値を最終的な差分波長として採用するようにしたものである。
【００６１】
前記第４の実施の形態においては、差分波長演算部１４は、単一の基準波長値からドリフト波長値Δλ０を決定していた。しかしながら、前記図２のＡＳＥ光源のスペクトル例を見ると、１５６０ｎｍの特徴的なピーク以外にも、１６００ｎｍあるいは１５２０−１５３０ｎｍあたりの領域が特徴的な形状を呈しているため、この部分の特長抽出を行うことで基準波長として複数個の情報を使うことができる。
即ち、スペクトルの中から３箇所の特徴的波長を基準波長λｒ１〜λｒ３とする。
【００６２】
Δλ０１＝基準マーカ観測値λｓｍ１（ｎｍ）−基準波長値λｒ１（ｎｍ）
Δλ０２＝基準マーカ観測値λｓｍ２（ｎｍ）−基準波長値λｒ２（ｎｍ）
Δλ０３＝基準マーカ観測値λｓｍ３（ｎｍ）−基準波長値λｒ３（ｎｍ）
Δλ０はΔλ０１，Δλ０２，Δλ０３の平均値として決定することによって、より精度の高いオフセット補正を行うことができる。
【００６３】
つぎに本発明の第６の実施の形態を説明する。（ＦＢＧ素子温度補償フレームワーク）
本実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置は、図５に示すように、温度調整部１に設けられた広帯域光源２、波長可変フィルタ３および基準波長用ＦＢＧ素子１９と、波長可変フィルタ３に接続された光パルス化装置４と、第１光検出器９と、温度補償部１２を備えた信号処理装置１１と、制御部８と、光ファイバ５と、光分岐器６を介して光ファイバ５に接続されたセンシング用ＦＢＧ素子７を備えている。
【００６４】
この第６の実施の形態は前記第１の実施の形態（図１）の構成と共通する部分が多いが、第２光検出器１０を備えていないこと、温度調整部１の中に、基準波長用ＦＢＧ素子１９が設けられていることが異なる点である。
【００６５】
温度調整部１は広域光源２と波長可変フィルタ３と基準波長用ＦＢＧ素子１９の動作周囲温度を一定の範囲に納める。温度補償部１２は、基準波長用ＦＢＧ素子１９のピーク波長を基準波長値として用いて波長可変フィルタ３の設定指示値と実際に抽出され透過する波長値との違いを利用して波長可変フィルタ３の温度依存性を抑制する。
【００６６】
前記第１ないし第５の実施の形態においては基準波長として広帯域光源２のスペクトルから特徴抽出して得られる値を用いるが、第６の実施の形態では基準波長用ＦＢＧ素子１９からの反射波長を基準波長として参照する。このように第６の実施の形態では参照する光は反射光であるが、場合によっては基準波長用ＦＢＧ素子１９の透過光が受光されるように配置・接続してもよい。
【００６７】
基準波長用ＦＢＧ素子１９については、いわゆる温度補償されたＦＢＧ素子とする場合には、温度調整部１には一般的な空調機程度でも使える場合があるが、高精度を要求する場合には、温度調整部１は恒温装置とするのがよい。
【００６８】
この第６の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置は、温度補償用の光検出器（１０）を必要とせず簡略な装置によって周囲温度の変化の影響が少なく、精度と信頼性の高い物理量計測を行うことができる。
【００６９】
つぎに本発明の第７の実施の形態を説明する。（ＦＢＧ温度補償：テーブル参照、波長依存性考慮（静的））
この実施の形態は、図５の構成において、前記第２の実施の形態におけると同様の静的測定のための温度補償手段（図３）を備えた構成である。
【００７０】
即ち、温度補償部１２が、温度を入力として波長可変フィルタ３の波長別温度ドリフト係数を算出する温度係数算出部１３と、基準波長用ＦＢＧ素子１９の参照波の波長値と波長可変フィルタ３の前記参照波に対する抽出波の波長値との差分波長を求める差分波長算出部１４と、前記差分波長および前記参照波長と前記波長別温度ドリフト係数とを用いて基準温度からの温度変化を推定するドリフト温度算出部１５と、算出されたドリフト温度から特定の波長帯に対する波長可変フィルタ３の波長ドリフト値を算出するドリフト波長算出部１６と、各センシング用ＦＢＧ素子７の観測波長読み取り値と前記ドリフト波長から真の観測波長を求める観測波長算出部１７とからなる。
【００７１】
この第７の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置は、基準波長用ＦＢＧ素子１９の参照波の波長値によってセンシング用ＦＢＧ素子７の観測波長の温度補償を行い、周囲温度の変化の影響が少なく、精度と信頼性の高い物理量計測を行うことができる。
【００７２】
つぎに本発明の第８の実施の形態を説明する。（ＦＢＧ温度補償：テーブル参照、波長依存性考慮（動的））
この実施の形態は、図５の構成において、前記第３の実施の形態におけると同様の動的測定のための温度補償手段（図３）を備えた構成である。
【００７３】
即ち、温度補償部１２が、温度を入力として波長可変フィルタ３の波長別温度ドリフト係数を算出する温度係数算出部１３と、基準波長用ＦＢＧ素子１９の参照波の波長値と波長可変フィルタ３の前記参照波に対する抽出波の波長値との差分波長を求める差分波長算出部１４と、前記差分波長および前記参照波長と前記波長別温度ドリフト係数とを用いて基準温度からの温度変化を推定するドリフト温度算出部１５と、算出されたドリフト温度から特定の波長帯に対する波長可変フィルタ３の波長ドリフト値を算出するドリフト波長算出部１６と、各センシング用ＦＢＧ素子７の波長を読み取るために設定する波長値に対してあらかじめ前記ドリフト波長分を用いて真の観測波長設定値を決める観測波長決定部１８とからなる。
【００７４】
この第８の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置においては、基準波長用ＦＢＧ素子１９の参照波の波長値によってセンシング用ＦＢＧ素子７の観測波の波長値を算定して、周囲温度の変化の影響が少なく、精度と信頼性の高い物理量計測を行うことができる。
【００７５】
つぎに本発明の第９の実施の形態を説明する。（ＦＢＧ温度補償、立ち上げ時の初期オフセット補正）
この実施の形態は、図５の構成において、前記第４の実施の形態におけると同様の動的測定のための温度補償手段を備えた構成である。
【００７６】
即ち、基準波長用ＦＢＧ素子１９の参照波の波長値と波長可変フィルタ３の前記参照波に対する抽出波の波長値との差分波長を求める差分波長算出部１４と、この差分波長を各センシング用ＦＢＧ素子７の波長から物理量への換算式に含めることで波長可変フィルタ３の起動時の機械的ズレなどによるオフセット波長成分を補正する機能を有するオフセット補正部とを備え、特にシステム起動時の換算係数温度補償を行うようにしたものである。
【００７７】
この第９の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置は、波長可変フィルタ３のオフセットの影響を低減して、周囲温度の変化の影響が少なく、精度と信頼性の高い物理量計測を行うことができる。
【００７８】
つぎに本発明の第１０の実施の形態を説明する。（オフセット補正時のＦＢＧ波長中心の扱い）
本実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置は、図６に示すように、温度調整部１に設けられた広帯域光源２、波長可変フィルタ３および３個の基準波長用ＦＢＧ素子１９と、波長可変フィルタ３に接続された光パルス化装置４と、第１光検出器９と、温度補償部１２を備えた信号処理装置１１と、制御部８と、光ファイバ５と、光分岐器６を介して光ファイバ５に接続されたセンシング用のＦＢＧ素子７を備えている。
【００７９】
この第１０の実施の形態は、前記第６の実施の形態（図５）の構成において、基準波長用ＦＢＧ素子１９を３個（複数）直列に接続したものである。３個の基準波長用ＦＢＧ素子１９は互いに異なる反射波長を有している。いずれも温度一定条件下にあり、３つの基準波長として参照することができる。差分波長算出部１４において、複数個の参照波長値から得た複数個の差分波長算出値の平均値を最終的な差分波長として採用する。即ち、第５の実施の形態で説明したと同様のオフセット補正手段として機能する。
【００８０】
この第１０の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置においては、計測光の波長補正を精密に行い、周囲温度の変化の影響が少なく精度と信頼性の高い物理量計測を行うことができる。
【００８１】
つぎに本発明の第１１の実施の形態を説明する。（広帯域光源・ＦＢＧ用のピーク波長算出（二次））
本実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置は、前記第１ないし第１０の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置における広帯域光源２の特定のスペクトル領域のピーク、あるいは基準波長用ＦＢＧ素子１９の反射光の波長帯を含む波長領域を波長可変フィルタ３で走査して得られたスペクトルの特定の領域中の最大光強度を示す波長位置を求める手段として、スペクトルデータを偶数次数の多項式に関数適合させ、関数の最大値を示す点からピーク波長や中心波長を算出する演算手段を備えた構成である。
【００８２】
この第１１の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置においては、広帯域光源２やセンシング用ＦＢＧ素子７、基準波長用ＦＢＧ素子１９のスペクトルや反射光あるいは透過光の波長を測定する際、いずれも波長可変フィルタ３の波長を走査し、各波長に対して光パワーを測定した結果得られる離散データ組による光スペクトルから中心波長を決定する。
【００８３】
このとき、特にピーク状のスペクトルが得られる場合には、得られた離散データ組の中で、ピークが含まれると考えられる領域のデータを抽出して偶数次の多項式近似を行うことで、得られた関数値からピーク中心を求めることができる。上に突のピークの場合は最大値であるが、特に反射光ピークの場合は下に突であり、この場合は最小値がピーク中心値に該当する。
【００８４】
この第１１の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置においては、広帯域光源２あるいはセンシング用ＦＢＧ素子７あるいは基準波長用ＦＢＧ素子１９のピーク波長を正確に求めて、周囲温度の変化の影響が少なく精度と信頼性の高い物理量計測を行うことができる。
【００８５】
つぎに本発明の第１２の実施の形態を説明する。（広帯域光源・ＦＢＧ用のピーク波長算出（ＬｏｇＥ，２次式、ガウスフィット））
本実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置は、前記第１ないし第１０の実施の形態の装置における広帯域光源２の特定のスペクトル領域のピーク、センシング用ＦＢＧ素子７あるいは基準波長用ＦＢＧ素子１９の反射光の波長帯を含む波長領域を波長可変フィルタ３で走査して得られたスペクトルの特定の領域中の最大光強度を示す波長位置を求める手段として、スペクトルデータの光強度データを自然対数変換し、二次の係数が負である二次式に関数適合させ、得られた関数の最大値を示す点からピーク波長や中心波長を算出する演算手段を備えた構成である。
【００８６】
この第１２の実施の形態では、前記第１１の実施の形態における偶数次の多項式近似にかわって、部分的に抽出したデータ組の光パワー値のデータを自然対数を取った後に二次式に関数適合することで、近似的にガウス関数近似をする。
【００８７】
この第１２の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置においては、広帯域光源２あるいはセンシング用ＦＢＧ素子７あるいは基準波長用ＦＢＧ素子１９のピーク波長を正確に求めて、周囲温度の変化の影響が少なく精度と信頼性の高い物理量計測を行うことができる。
【００８８】
つぎに本発明の第１３の実施の形態を説明する。（広帯域光源・ＦＢＧ用のピーク波長算出（一次導関数のゼロクロス点））
本実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置は、前記第１ないし第１０の実施の形態の装置における広帯域光源２の特定のスペクトル領域のピーク、センシング用ＦＢＧ素子７あるいは基準波長用ＦＢＧ素子１９の反射光の波長帯を含む波長領域を波長可変フィルタ３で走査して得られたスペクトルの特定の領域中の最大光強度を示す波長位置を求める手段として、スペクトルデータの光強度データを平滑化一次微分することで光強度の分布データであるスペクトルデータから微係数の変化データに変換する微分処理手段と、元のスペクトルデータのピーク値を含む領域の微係数データ列を直線あるいは多項式に関数適合させ、微係数値がゼロをクロスする点からピーク波長や中心波長を抽出する波長抽出手段とを備えた構成である。
【００８９】
平滑化一次微分は、着目データの前後を含めた区間に対する多項式近似によるスムージングをかけながら一次微分値を求めるフィルタ演算手法であり、例えば下記文献に記載されている。
【００９０】
Ａ．Ｓａｖｉｔｚｋｙ，Ｍ．Ｊ．Ｅ．Ｇｏｌａｙ，”Ｓｍｏｏｔｈｉｎｇ  ａｎｄ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｄａｔａ  ｂｙ  Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅｓ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ”，Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．８，ｐｐ．１６２７−１６３９，１９６４．
前記第１１の実施の形態におけるスペクトルデータの偶数次の多項式近似を行う場合、センシング用ＦＢＧ素子７、基準波長用ＦＢＧ素子１９のスペクトルのように比較的半値幅の狭い鋭いピーク形状については多項式近似やガウス関数近似が適用しやすいが、広帯域光源２のスペクトルは広がりの大きいピークであったり、第５の実施の形態の説明でも述べたように、はっきりしたピークではなく、勾配の途中で一度平坦部が現れすぐまた勾配状態になるような形状から基準波長を決める場合、関数近似が難しい。
【００９１】
拡がってはいてもピーク形状を呈する場合には、平滑化一次微分値を求め、その値がゼロクロスするポイントを波長中心として考えればよい。平坦の場合は、平滑化一次微分値がゼロ近傍の値となる区間を決め、その区間から元のスペクトルの平坦部に関する基準波長を設定する。ゼロクロスポイントをみつけるためには、実際にゼロクロスした点の前後の離散データ群を抽出し、そのデータ群に対して直線あるいは多項式適合を行い、得られた関数式（Ｙ：微係数、Ｘ：波長）がゼロクロスする点を目的とする波長値として採用する。
【００９２】
この第１３の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置においては、揺らぎを伴いかつ範囲の拡がったスペクトルの特徴抽出を行い、基準波長を再現性よく求めて、周囲温度の変化の影響が少なく精度と信頼性の高い物理量計測を行うことができる。
【００９３】
つぎに本発明の第１４の実施の形態を説明する。（直流再生回路（べースラインリストアラ））
この実施の形態は、ＦＢＧ素子の温度や機械力による回折格子ピッチの変化に伴う反射波長の変化を利用したファイバブラッググレーティング物理量計測装置において、センシング用ＦＢＧ素子７からの複数の反射パルスが時間的に並んだ光パルス列を電気パルスに変換して増幅する光検出器９と、その増幅された電気パルス列信号を処理する信号処理装置１１とを備え、当該信号処理装置１１の内部回路においてコンデンサによる交流結合部分とその後に接続されたベースライン再生回路とを備えた構成である。
【００９４】
センシング用ＦＢＧ素子７から光ファイバ５を通って光検出器９に到達する信号はパルス列となる。これは、センシング用ＦＢＧ素子７の接続ポイントがそれぞれ異なるため、ひとつの光パルスの送り出しに伴い、時間差を持って反射パルスが戻されてくるためである。
【００９５】
高速かつ微弱な光信号検出をするためには、多段の高利得の増幅段が用意される。直流オフセットの増幅による後段の出力飽和を避けるためＡＣ（交流）結合が用いられる。パルス列の中から個々のパルスの波高値は、直接あるいはボックスカー積分器と呼ばれる時間ゲートを伴った積分器等を介してＡＤ変換器等で取得される。この場合、図７に示すように正の振幅を持つパルストレインであった場合、ベースラインはパルス列の波高値に依存したマイナス値に沈むことになる。もちろん、無信号時にはＡＣ（交流）結合であるためベースラインは電圧ゼロのレベルになる。
【００９６】
一般的に、電圧のゼロレベルに対して、時間平均的に、正負の電圧値×時間が相殺するようなレベルにベースラインはシフトする。従って、パルスの繰り返し周波数が高いほど、パルスの波高値が高いほどベースラインのシフトは大きくなる。従って、この状態で特定パルスに相当する時間窓を設定し、そこに到来するパルスの波高値を取得しようとする場合、真のパルス波高値よりも小さい値と誤認されてしまう。
【００９７】
また、波長走査によりセンシング用ＦＢＧ素子７の反射光を測定する場合、走査ステップの中ごろでは反射光のスペクトル中心近傍であるため光透過量が大きく、反射される光パルス信号の波高値も大きい。一方、走査ステップのはじめと終わりは、スペクトル上ではピーク両側で光パワーの落ちている領域であるため、パルストレインの時間間隔条件は変化しないが、パルス波高値は小さくなる。そのため、平均的なベースライン値は波長走査プロセスが中心波長（ピーク波長）領域を中心として両側に拡大した領域を波長走査する場合、走査がはじまると徐々にシフトし、中心波長近傍で最もシフト量が大きく、それからまた元の値に復帰するというような変化を辿る。
【００９８】
従って、ＡＤ変換で得られた観測値はＹ軸（光パワー）方向に圧縮されたスペクトルとなり、しかもその圧縮は一様ではない。このため、このようにして得られた光スペクトルの中心を求めても、もはやそこに真の情報は含まれない。
【００９９】
本実施の形態においては、ベースラインの変化を防止する手段として、ベースライン再生回路を適用する。ベースライン再生回路については様々な回路構成があるが、基本的な構成を図８に示す。ベースライン再生回路構成自体は、γ線やＸ線のスペクトロメトリー用の線型増幅器に用いられる回路としてはよく知られており、ＡＤ変換器の前でランダムパルスの到来によるベースラインのゼロレベルの変動を安定化するために用いられるものである。
【０１００】
図８において、矢印の向きに信号が入力、出力されるものとする。ＡＣカップリングされた出力側にグランドに対して並列にスイッチ２０が設けられている。無信号時にはスイッチ２０は閉じられており出力はグランド電位（ゼロレベル）に保たれている。信号が入ってきた瞬間にスイッチ２０が開放され、出力信号はゼロレベルから立ち上がる。信号がなくなる瞬間にまたスイッチ２０は閉じられる。このようにして、信号の振幅、周期に依存せず、ベースラインがゼロレベルに保たれる。
【０１０１】
実際の実現回路としては、パッシブな方式や能動素子を用いたアクティブな方式も考えられるが、パルストレインにおいてパルスとパルスの谷間の時間がベースライン再生回路の動作時間であるため、その時間幅に動作可能な高速応答な回路構成を採用することが必須である。
【０１０２】
放射線計測はランダムパルスを扱うが、本発明のファイバブラッググレーティング物理量計測装置においては、パルスの時間間隔は一定であるため、変化するパラメータは波高値だけである。このため、信号があるときと無信号時の切り分けは極めて容易であり、光パルス化装置４でのパルス送出ダイミングは既知、光ファイバ５とセンシング用ＦＢＧ素子７の接続位置や長さも既知であれば、反射してくるパルストレインの時間パラメータも全て既知となる。この情報を利用することで、前記図８の概念上のスイッチ２０の開閉制御動作を厳密に行うことができるため、高精度でのベースライン再生を実現することができる。
【０１０３】
この第１４の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置においては、センシング用ＦＢＧ素子７から返ってくる光パルス列を正確に信号処理して、周囲温度の変化の影響が少なく精度と信頼性の高い物理量計測を行うことができる。
【０１０４】
つぎに本発明の第１５の実施の形態を説明する。（ソフトによる直流再生補正）この実施の形態は、ＦＢＧ素子の温度や機械力による回折格子ピッチの変化に伴う反射波長の変化を利用したファイバブラッググレーティング物理量計測装置において、センシング用ＦＢＧ素子７からの複数の反射パルスが時間的に並んだ光パルス列を電気パルスに変換して増幅する光検出器９と、その増幅された電気パルス列信号を処理する信号処理装置１１とを備え、信号処理装置１１は、波長可変フィルタ３の波長走査機能を用いてパルス列の特定の時間窓に到来する特定のセンシング用ＦＢＧ素子７からの光パルスの波長スペクトル測定により中心波長を求める演算部と、パルス列の中でパルスが到来しない時間窓に対して特定のセンシング用ＦＢＧ素子７に対する波長走査と同様の波長走査を行い、そのときに観測される各波長に対する直流成分をベースラインスペクトルとして取得するベースライン測定部と、当該特定のセンシング用ＦＢＧ素子７について得られた波長スペクトルから前記ベースラインスペクトルを減算することによって真の波長スペクトルを得る補正演算部とを備えている構成である。
【０１０５】
反射光パルスのベースラインが波長走査により変動変化する現象に対して本実施の形態では信号処理により対処する。今、図９に示すパルストレインに対して、着目する特定のセンシング用ＦＢＧ素子７に対して波長走査をする場合、そのセンシング用ＦＢＧ７の反射光が含まれる時間窓を設定する。
【０１０６】
実際には、波長走査の中の１ステップ（１波長値）に対して、次々と時間窓自体も走査しながら各センシング用ＦＢＧ素子７からの反射光パルスの波高値を取得していく。この図９の例で時間窓を走査していく場合、ＦＢＧ素子７のデータを取得するためには５つの時間窓が必要である。本実施の形態ではさらに、パルストレインの中で有効なパルスがない時間、図９の例では、最後尾のパルスのさらに後ろのタイミングで６つめの時間窓を設定する。こうすることで、各波長ステップにおけるベースラインが取得できる。
【０１０７】
図１０に、波長走査が終わったときセンシング用ＦＢＧ素子７について得られるスペクトルａ）と、同じく得られるベースラインに対するスペクトルｂ）（実際にはベースラインの変化特性）をに示す。これより、真のスペクトルはａ）−ｂ）の演算により得られる。
【０１０８】
この第１５の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置においては、センシング用ＦＢＧ素子７から返ってくる光パルス列を正確に信号処理して、周囲温度の変化の影響が少なく精度と信頼性の高い物理量計測を行うことができる。
【０１０９】
つぎに本発明の第１６の実施の形態を説明する。（ソフト＆ハード）
本実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置は、第１４の実施の形態の構成並びに第１５の実施の形態の構成を兼ね備えたものである。第１４および第１５の実施の形態においてそれぞれ電子回路あるいはデータ処理・演算によるパルスベースラインの変動を補償・補正する構成を示したが、これらを併用することが有効である。特に、多数のセンシング用ＦＢＧ素子７の中に振動センサを含む場合には、波長走査の１ステップの中でも常に反射光の強度自体が振動すること、その振動周波数と読み出しタイミングは非同期であることなどから、ＡＤ変換した値にこれに起因する余分のばらつきが加わる可能性がある。従って、本来の事象自体を抑制する効果のある電子回路による対策と、電子回路で完全に補償しきれずに残った成分に対してデータ処理・演算による補正を行うことができるため、より高精度の測定が実現できる。
【０１１０】
つぎに本発明の第１７の実施の形態を説明する。（ＡＳＥ伝送ファイバ）
この実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置は、前記第１ないし第５の実施の形態における広帯域光源２の出力光を光検出器１０によって検出しモニタして温度補償を行う構成において、広帯域光源２から光検出器１０にいたる光伝送を行う光ファイバ５並びに付帯部品が許容範囲内での曲げや捩じれ等の形状変化の加わり方が時間的に変化しないように固定器具で固定した構成である。
【０１１１】
広帯域光源２のスペクトル形状をモニタして温度補償や波長可変フィルタ３のオフセット補正を行う装置では、広帯域光源２のスペクトル自体を歪ませてはならない。光ファイバ５として１．５５μｍシングルモードファイバを使用した場合は、光ファイバ５の曲げやひずみにより広帯域光の透過損失は波長に大きく依存するため、その結果スペクトルが歪むことになる。
【０１１２】
センシング用ＦＢＧ素子７による反射波長をみる場合には、使用する波長帯は極めて狭く、そのスペクトル全体のひずみの影響は無視できる程度である。しかしながら、広帯域光源２のスペクトル全体から特徴抽出して決定するような前述の基準波長については、時間的にスペクトルが変化すること自体が大き問題である。
【０１１３】
このため、広帯域光源２の出射光のスペクトルを測定する系については、光ファイバの曲げやひずみを一定の状態に保つ必要がある。一例として示す図１１は図１と同じ回路構成であるが、図中に１点鎖線で光ファイバ５、光分岐器６を囲っている。この部分については固定器具で固定することで、時間的に変化のない安定したスペクトル形状を保つことができ、それにより高精度の温度補償やオフセット補正などを実現することができる。
【０１１４】
つぎに本発明の第１８の実施の形態を説明する。（スペクトルモニタ）
この実施の形態は、ＦＢＧ素子の温度や機械力による回折格子ピッチの変化に伴う反射波長の変化を利用したファイバブラッググレーティング物理量計測装置において、物理量換算のためにセンシング用ＦＢＧ素子７からの反射波の中心波長を取得する手段と、ＦＢＧ素子７自体の反射特性を示すスペクトル情報を取得する手段と、得られた特定のＦＢＧ素子のスペクトル情報と当該ＦＢＧ素子７のシステム稼動初期に取得されたスペクトル情報とを比較することで当該ＦＢＧ素子７の機械的健全性あるいは形状的変化の有無を判断する機能を有する健全性診断部とを備えた構成である。
【０１１５】
前述してきたように、着目する特定のセンシング用ＦＢＧ素子７については、波長走査によりあらかじめ光スペクトルに相当するデータを取得し、それから第１１ないし第１３の実施の形態に示した方法で中心波長を求める。計測物理量と波長との換算についてはこの中心波長の測定値で充分であるが、このスペクトルデータにはＦＢＧ素子７自体の健全性データが含まれている。即ち、もしＦＢＧ素子７自体が異常なひずみ、不均一なひずみをうけていたり、特に機械的な変形や損傷を受け透過損失が変化した場合には、観測される光スペクトルの形状が変化する。
【０１１６】
計測装置の敷設・稼動開始などの初期に取得された各ＦＢＧ素子７に対するスペクトル情報を記録しておき、各測定時に得られたスペクトルと前述の初期スペクトルの変化の有無を判断することで、ＦＢＧ素子７自体の健全性を担保し、周囲温度の変化の影響が少なく、精度と信頼性の高い物理量計測を行うことができる。
【０１１７】
【発明の効果】
本発明によれば、周囲温度の変化の影響が少なく、精度と信頼性の高い物理量計測を行うことのできるファイバブラッググレーティング物理量計測方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置の構成を示す回路図。
【図２】本発明の第１の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置に備えられる広帯域光源（ＡＳＥ）のスペクトルを示す曲線図。
【図３】本発明の第２および第３の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置に備えられる温度補償部を示す回路図。
【図４】波長可変フィルタの温度ドリフト係数の波長依存性を例示し、本発明の第２および第３の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置の動作を説明する曲線図。
【図５】本発明の第６の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置の構成を示す回路図。
【図６】本発明の第１０の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置の構成を示す回路図。
【図７】本発明の第１４の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置においてＡＣ結合で沈むパルストレインを示す波形図。
【図８】本発明の第１４の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置におけるパルストレインのベースライン再生回路を示す図。
【図９】本発明の第１５の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置におけるデータ処理によるパルストレインのベースライン再生を説明する波形図。
【図１０】本発明の第１５の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置におけるデータ処理によるパルストレインのベースライン再生を説明し、ａ）はＦＢＧ信号の曲線図、ｂ）はベースライン信号の曲線図。
【図１１】本発明の第１７の実施の形態のファイバブラッググレーティング物理量計測装置の構成を示す回路図。
【符号の説明】
１…温度調整部、２…広帯域光源、３…波長可変フィルタ、４…光パルス化装置、５…光ファイバ、６…光分岐器、７…センシング用ＦＢＧ素子、８…制御部、９…第１光検出器、１０…第２光検出器、１１…信号処理装置、１２…温度補償部、１３…温度係数算出部、１４…差分波長算出部、１５…ドリフト温度算出部、１６…ドリフト波長算出部、１７…観測波長算出部、１８…観測波長決定部、１９…基準波長用ＦＢＧ素子、２０…スイッチ。
【図１】
2005030890.tif 000003
【図２】
2005030890.tif 000004
【図３】
2005030890.tif 000005
【図４】
2005030890.tif 000006
【図５】
2005030890.tif 000007
【図６】
2005030890.tif 000008
【図７】
2005030890.tif 000009
【図８】
2005030890.tif 000010
【図９】
2005030890.tif 000011
【図１０】
2005030890.tif 000012
【図１１】
2005030890.tif 000013