(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが距離を保って並設される複数本の光ファイバと、
前記各光ファイバのそれぞれに所定間隔毎に１対配置され、かつ前記各光ファイバ間では、順次ずらした位置に配置される光磁気センサと反射ミラーの複数対と、
前記ファイバの数に対応した複数の光源と、
これらの光源からの光をそれぞれ前記各光ファイバに導き、かつ反射ミラーで反射してきた光を出力する光学系と、
前記光学系より出力される前記各光ファイバに対応する光を受け、監視領域への侵入物体の有無を判別する演算手段と、
を備えたことを特徴とする侵入監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、原子力発電所、火力発電所、大型プラント施設などの冷却水取水口のセキュリティーで必要とする侵入監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記した施設における水域への侵入物体の有無を検出する方法として、図１に示す遮光検出方法がある。この遮光検出方法は、陸上の監視室１にモニタ管制器２及びドライバ３を設けるとともに、監視室１の近傍の岸壁５に投受光部４を設け、さらに対岸６にミラー７を設けてある。投受光部４から発せられた光は、侵入物がない場合は、ミラー７で反射してくる光を投受光部４で受光する。しかし、侵入物が存在すると、その侵入物によって遮光され、光が全く通らないか、あるいは反射して戻る時間に相違が生じるので、侵入物を検出することができる。
【０００３】
また、他の侵入物検出方法としては、図２に示すように、水底９に音響センサあるいは磁気センサ８-1、……、８-nを配置し、侵入物の到来によって、音響的あるいは磁気的特性の変化が生じるのを陸上の監視室１のモニタ・管制器２で監視する方法も考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の遮光検出方法では、天候により動作が不安定であり、比較的距離の短い範囲でしか検出できないし、また海上で遮光する侵入船のみ検出でき、海中からの侵入に対しては検出できないという問題がある。
また、音響・磁気による検出方法では、海中からの侵入も検出できるというメリットがあるが、感度的に広い範囲を検出するとなると、高感度化、ドライブ・センサの回路数増が必要となり、コスト増となるという問題があった。
【０００５】
この発明は上記問題点に着目してなされたものであって、海中侵入の場合でも検出可能であり、広範囲の検出をさほどのコスト増を生起することなく実現し得る侵入監視装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の侵入監視装置は、それぞれが距離を保って並設される複数本の光ファイバと、前記各光ファイバのそれぞれに所定間隔毎に１対配置され、かつ前記各光ファイバ間では、順次ずらした位置に配置される光磁気センサと反射ミラーの複数対と、前記ファイバの数に対応した複数の光源と、これらの光源からの光をそれぞれ前記各光ファイバに導き、かつ反射ミラーで反射してきた光を出力する光学系と、前記光学系より出力される前記各光ファイバに対応する光を受け、監視領域への侵入物体の有無を判別する演算手段と、を備えている。
【０００７】
この侵入監視装置では、各光源から光が発せられ、各光ファイバに送り込まれる。各光ファイバでは、光が光磁気センサ、反射ミラーに達する毎に、光を反射させて光学系を経て、演算手段に反射に応じた信号を入力する。侵入物が存在しない場合は、いずれの光磁気センサの特性も変化がないので、演算手段に入力される各光磁気センサ、反射ミラーからの信号に変わりがない。侵入物が存在すると、その位置の光磁気センサへの磁界が変化するので、光偏波の位相が変化し、反射ミラーで反射して光学系に戻され、演算手段に入力される信号が他の位置の光磁気センサ、反射センサからのものと異なるものとなる。したがって、侵入物の存在及び位置を検知できる。
また、この侵入監視装置では、各光ファイバ間で磁気センサと反射ミラーの各対の位置を順次所定距離Ｌｏずつずらしているので、１本の光ファイバのみの場合の磁気センサと反射ミラーの各対の距離に対し、より監視距離が細かくなるので、検出能力が大となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。図３は、この発明の一実施形態侵入監視装置の構成を示す概略図である。この実施形態侵入監視装置は、陸上２０側に設けられる部分と、海中３０に設置される部分から構成される。
【０００９】
海中３０では、１本の光ファイバ３１に所定の間隔をおいて、光磁気センサ３２-1、……、３２-nが設けられ、さらにこれら光磁気センサ３２-1、……、３２-nのすぐ後方に、反射ミラー３３-1、……、３３-nが設けられている。陸上２０の監視室には、光源２１と、この光源２１と光ファイバ３１との間に設けられるビームスプリッタ２２及びレンズ２３と、複ビームスプリッタ２４と、ホトダイオード２５、２６と、演算部２７とを備えている。
【００１０】
光源２１には、赤外線やレーザが使用される。光磁気センサ３２-1、３２-2、……、３２-nには、λ／４板とＹＩＧ素子からなるファラデー効果型を使用しているが、磁歪型を使用してもよい。光源２１より発せられた直線偏光の光は、ビームスプリッタ２２、レンズ２３を経て、光ファイバ３１、光磁気センサ３２-1、……に入り、λ／４板で円偏光に変換され、反射ミラー３３-1、……で反射されて、光磁気センサ３２-1、……より光ファイバ３１、……を経て、陸上部２０に戻る。その過程で、円偏光から直線偏光に戻るが、光ファイバ３１にはＰＭＦすなわち偏波面保持型のものを使用しており、直交二方向の偏波面を持つ光がビームスプリッタ２２を経て、ＰＢＳ２４に入る。ＰＢＳ２４は２つの偏波面の光を分離して、それぞれホトダイオード２５、２６で電気信号に変換し、演算部２７に入力する。
【００１１】
侵入物が存在しない場合は、いずれの光磁気センサ３２-1、……、３２-nも磁気変化による円偏光の位相の変化を受けず、演算部２７における演算信号に変化がない。しかし、物体が侵入すると、その地点の光磁気センサは、その物体による磁気力により、円偏光の位相に変化を生じ、したがって光ファイバ３１を戻る直線偏光の二方向の偏波面の光の強さも変化を生じ、ＰＢＳ２４を経て、ホトダイオード２５と２６より出力される信号の大きさに侵入物が存在しない場合とは差が生じる。演算部２７でホトダイオード２５、２６の出力を、例えば加算あるいは減算して侵入物の存在を、そしていずれの光磁気センサからの反射信号であるかにより、位置を知ることができる。
【００１２】
なお、後続の光磁気センサ３２-2、……、３２-nへの光は、反射ミラー３３-1、……を半透明として、一部光を透過させるものを使用する。
光源を図４に示すように、２１-1、……、２１-iと複数個設け、これに応じて光ファイバも３１-1、……、３１-iとして、マルチチャンネルのシステムとすることもできる。一般に光ファイバ内を伝搬する光信号の速度は、ファイバの屈折率から光速の０．７倍程度（２×１０8 ｍ／ｓｅｃ）と考えられる。一方、光磁気センサの感度は、１nT以下となることが予想され、ほぼフラックスゲート型磁力計に匹敵する感度となる。仮に、２０Ｋｍの港湾の入口をセンサ間隔１００ｍでフォローすることを考えると、２０Ｋｍを監視するのに必要なセンサ数は２００個となる。また、１個毎のセンサ間隔＝伝搬路の反射時間は、１００ｍ／２×１０8 ｍ／ｓｅｃ＝０．５μｓｅｃとなる。
【００１３】
近年、一般的なＡ／Ｄ変換器のサンプリング周波数は、８ビットの分解能でサブミクロンｓｅｃに入るか、１６〜１８ビットで２μｓｅｃ程度の能力である。そこで、仮に、信号処理のために８ビット、サンプリング周波数１μｓｅｃのＡ／Ｄ変換器を考えると、光ファイバ内を信号が伝搬した時のパルス波形の歪み、Ａ／Ｄ変換精度を考えた際に、最低サンプリング周波数の１０倍のパルス幅と、センサ毎のディレイタイムが必要となる。つまり、１０μｓｅｃ程度のパルス幅、ディレイタイムが必要となる。
【００１４】
このため、センサ間隔について、１０μｓｅｃ／０．５μｓｅｃ＝２０倍（１００ｍの２０倍で２０００ｍ）の距離、あるいは遅延する方式が必要となる。光ファイバ１本では、センサ間隔が２Ｋｍとなり、検出能力の不足を招く。
この不具合を解決するために、図４のシステムを創出した。図４に示すシステムの光ファイバ部のみを図５に示す。光ファイバ３１-1、３１-2、……、３１-iは並設されるが、互いの光磁気センサは隣接する光ファイバに対し、Ｌ0 ずつずらして配置している。また、１本の光ファイバの光磁気センサと次の光磁気センサの配置間隔は、Ｌ＝２０００ｍである。ｉ＝２０とし、２０個の光源によってＬ0 を１００ｍとするような侵入監視装置である。光源１個当たりに光磁気センサが１０個であり、２００個の光磁気センサを２０個の光源でカバーできる。そのため、これに匹敵するシステムを他の音響・磁気センサで組むより、大幅にコストダウンすることが期待できる。さらに、検出範囲が拡がるにつれて、コストパフォーマンスは大きくなる。
【００１５】
【発明の効果】
この発明によれば、複数本の各光ファイバに、所定間隔毎に光磁気センサと反射ミラー１対を設け、かつ各光ファイバ間では、光磁気センサと、反射ミラーの各対を順次ずらして配置しているから、監視可能な距離を細かくでき、海中の侵入であっても、広範囲に検出可能であり、それでいて、検出距離が拡がるほど、音響・磁気検出方式よりもコストパフォーマンスが上昇する。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の遮光検出方式を説明するための概略図である。
【図２】音響・磁気検出方式を説明するための概略図である。
【図３】この発明の一実施形態侵入監視装置を示す概略図である。
【図４】この発明の他の実施形態侵入監視装置を示す概略図である。
【図５】図４の実施形態侵入監視装置の海中部分のみを示す図である。
【符号の説明】
２１-1、……、２１-i      光源
２７                      演算部
３１-1、……、３１-i      光ファイバ
３２-11 、……、３２-in   光磁気センサ
３３-11 、……、３３-in   反射ミラー
【図１】
0003900704.tif 000002
【図２】
0003900704.tif 000003
【図３】
0003900704.tif 000004
【図４】
0003900704.tif 000005
【図５】
0003900704.tif 000006