(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｖ溝による回折面が形成されるＶ溝アレイと、
平面による押圧面が形成され、この押圧面が前記Ｖ溝アレイの回折面側で対向するように配置されるプレートと、
前記プレートに固定されるシャフトと、
前記Ｖ溝アレイの回折面に向けて前記プレートの押圧面を離接させるため前記プレートを上下方向に移動するように前記シャフトを支持するリニアガイドと、
前記Ｖ溝アレイと前記プレートとの間に配置される光ファイバと、
を備え、
前記プレートは、前記Ｖ溝アレイに支持される前記光ファイバと当接する高さを上死点とし、前記リニアガイドと当接する高さを下死点として移動するようになされ、前記シャフトを介して伝えられる検出対象の動作に応じて前記光ファイバから離接し、
前記光ファイバは、前記プレートの移動により前記Ｖ溝アレイと前記プレートとに挟まれて挟持密着されたとき、特定波長が損失した光を出射して、検出対象の動作変化を検出することを特徴とする動作検出センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の動作検出センサと、
内部に配置された前記動作検出センサを外部環境から保護する検出セルと、
水面に浮かべられ、水位に応じて昇降するフロートと、
前記検出セル内をシールするとともに、前記シャフトおよび前記フロートに伸縮力を加えた状態とし、前記フロートの昇降に従動するように前記検出セル内のシャフトを昇降させるダイアフラムと、
を備え、
前記動作検出センサの前記Ｖ溝アレイと前記プレートとの間に隙間があって特定波長の損失がない光が前記光ファイバから出射した場合には水位が所定値以下であると検出し、また、前記Ｖ溝アレイと前記プレートとが前記光ファイバを挟持密着して特定波長の損失がある光が前記光ファイバから出射した場合には水位が所定値を超えると検出することを特徴とする光検出器。
【請求項３】
請求項１に記載の動作検出センサと、
内部に配置された前記動作検出センサを外部環境から保護する検出セルと、
前記検出セル内をシールするとともに、前記シャフトに伸縮力を加えた状態とし、圧力検出による変位に従動してシャフトを前記検出セル内で昇降させるダイアフラムと、
を備え、
前記動作検出センサの前記Ｖ溝アレイと前記プレートとの間に隙間があって特定波長の損失がない光が前記光ファイバから出射した場合には圧力が所定値以下であると検出し、また、前記Ｖ溝アレイと前記プレートとが前記光ファイバを挟持密着して特定波長の損失がある光が前記光ファイバから出射した場合には圧力が所定値を超えると検出することを特徴とする光検出器。
【請求項４】
請求項１に記載された動作検出センサを複数個配置するとともに、一本の光ファイバを共通に用い、かつ各動作検出センサにおいて同一の周期で形成された前記複数のＶ溝アレイが前記一本の光ファイバに対して傾斜角度をそれぞれ異ならせることにより、前記一本の光ファイバから複数の特定波長が損失した光を出射させるようにし、
前記光ファイバは、前記プレートの移動により前記Ｖ溝アレイと前記プレートとに挟まれて挟持密着されたとき、傾斜角度に対応するそれぞれ異なる複数の特定波長が損失した光を出射して、異なる個所の検出対象の動作変化を検出する分布型センシングを行うことを特徴とする動作検出センサ。
【請求項５】
請求項２に記載された光検出器を複数個配置するとともに、一本の光ファイバを共通に用い、かつ各光検出器において同一の周期で形成された前記複数のＶ溝アレイが前記一本の光ファイバに対して傾斜角度をそれぞれ異ならせることにより、前記一本の光ファイバから複数の特定波長が損失した光を出射させるようにし、
前記光ファイバは、前記プレートの移動により前記Ｖ溝アレイと前記プレートとに挟まれて挟持密着されたとき、傾斜角度に対応するそれぞれ異なる複数の特定波長が損失した光を出射して、異なる個所の水位変化を検出する分布型センシングを行うことを特徴とする光検出器。
【請求項６】
請求項３に記載された光検出器を複数個配置するとともに、一本の光ファイバを共通に用い、かつ各光検出器において同一の周期で形成された前記複数のＶ溝アレイが前記一本の光ファイバに対して傾斜角度をそれぞれ異ならせることにより、前記一本の光ファイバから複数の特定波長が損失した光を出射させるようにし、
前記光ファイバは、前記プレートの移動により前記Ｖ溝アレイと前記プレートとに挟まれて挟持密着されたとき、傾斜角度に対応するそれぞれ異なる複数の特定波長が損失した光を出射して、異なる個所の圧力変化を検出する分布型センシングを行うことを特徴とする光検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一または二以上の個所において、水位や水圧という検出対象が所定値以上であるか否かを検出するための動作検出センサおよび光検出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水位・水圧の検出を行うような従来技術の装置例として水位検出器がある。この水位検出器は、フロートの位置を機械的、電気的に検出するものや、水位自体を光学的に検出して電気信号に変換する方式のものが一般的に知られている。しかしながら、これらの水位検出器は機械的可動部分が多く故障の原因となったり、電気回路の電源を確保するために水位検出器の近くにバッテリーを設置する必要がある等、種々の問題がある。
【０００３】
また、他の例の水位検出器として、図７，図８に示すように、フロートの浮力の変化を、光ファイバブラッググレーティング（以下、Fiber  Bragg  Gratingの頭文字を採り、ＦＢＧと略記する）に伝達することで、水位を測定するようにした光水位検出器が知られている。このようなＦＢＧを備える水位検出器について図を参照しつつ説明する。図７，図８は従来技術の水位検出器の構成図である。
【０００４】
この水位検出器は、図７で示すように、検出セル１１４、フロート１１５、ダイアフラム１１６、シャフト１１７、ブロック１１８、ＦＢＧ１１９、下限ストッパ１２０、上限ストッパ１２１、リニアガイド１２２、アーム１２３を備えている。
【０００５】
この水位検出器は、水位変化に伴ってフロート１１５に作用する浮力の動きを、フロート１１５に連結固定されたシャフト１１７およびアーム１２３を通じてＦＢＧ１１９に伝達し、水位変化をＦＢＧ１１９の波長変化として検出するものである。
【０００６】
ここで、ＦＢＧ１１９は、周知のように光ファイバのコアの屈折率が光軸に沿って周期的に変化している領域であり、屈折率に応じて特定波長を中心とした狭帯域の光を反射する特性を持っている。また、コアの屈折率は光ファイバに加えられた歪みや周囲温度に応じて変化するため、ＦＢＧからの反射光の波長変化を検出することで、歪みや温度変化の有無、その大きさ等を検出することができる。
【０００７】
このようなＦＢＧの製作方法について説明する。ＦＢＧは、位相格子が刻まれたフェイズマスクに紫外線を照射し、フェイズマスクにて紫外線を干渉させ、コーティングを除去しクラッドをむき出しにしたゲルマニウム・ドープド・シングルモードファイバを紫外線が干渉している部分に晒すことによって、干渉している部分の屈折率が上昇し、周期的な屈折率変調が形成される、というものである。
【０００８】
続いて従来技術の水位検出器の各部について説明する。フロート１１５はダイアフラム１１６の中心に固定されている。このダイアフラム１１６の周囲は、電子ビーム溶接等の手段により気密性を確保する手法にて検出セル１１４に固定されている。
【０００９】
ダイアフラム１１６に連結されるシャフト１１７は、リニアガイド１２２により上下方向のみに移動するように拘束されており、水位に応じて上下動するフロート１１５と連動して上下に動く。このシャフト１１７にはアーム１２３が固定されており、アーム１２３にはＦＢＧ１１９の一方の端部が固定されている。検出セル１１４に固定されたブロック１１８には、ＦＢＧ１１９の他方の端部が固定されている。
【００１０】
また、シャフト１１７の上下運動を拘束するため、下限ストッパ１２０と上限ストッパ１２１とが、検出セル１１４の内部で固定されている。固定に関し、図７で示すように、水位がＷ１と低く、浮力がフロート１１５に作用していない場合であって、シャフト１１７に固定されたアーム１２３が下限ストッパ１２０と接触しているとき、ＦＢＧ１１９は自然長であるように固定される。
【００１１】
フロート１１５に浮力が加わらず、アーム１２３と下限ストッパ１２０とが接触している状態では、ダイアフラム１１６は、フロート１１５およびシャフト１１７の自重により伸びた状態となる。
一方、フロート１１５が浮力を受け、アーム１２３と上限ストッパ１２１とが接触した状態では、ダイアフラム１１６は、変形無しの状態になる。ダイアフラム１１６はこのように設けられている。
【００１２】
続いて、このような水位検出器による水位検出について説明する。
図７で示すように、水位がＷ１のレベルにあるためフロート１１５に浮力が働かない状態では、ＦＢＧ１１９は自然長なので、ＦＢＧ１１９に歪みは発生しない。フロート１１５とシャフト１１７との自重がダイアフラム１１６に作用するが、下限ストッパ１２０とアーム１２３が接触して、ダイアフラム１１６に過度の力が加わる事態は回避される。
【００１３】
一方、図８で示すように、水位が変化してＷ２のレベルになると、フロート１１５には浮力が作用する。この浮力により、フロート１１５が上方に動くと、ＦＢＧ１１９は引き延ばされる。しかしながら、シャフト１１７の上方への移動は上限ストッパ１２１にて制限されているため、所定距離を超えて移動する事態が発生することはない。
【００１４】
また、水位がＷ１に戻るときはＦＢＧ１１９が自然長に戻ろうとする力とシャフト１１７とフロート１１５の自重が加わって、下限ストッパ１２０とアーム１２３が接触する位置に戻る。このような動作が水位の変化（Ｗ１とＷ２との間の移動）によって繰り返される。
水位がＷ２になった場合にはＦＢＧ１１９が引き延ばされることで、ＦＢＧ１１９の反射光の特定波長が短波長から長波長へと変化するので、水圧または水位が設定値以上になったことを検出することができる。従来技術の水位検出器はこのようなものであった。
【００１５】
続いて、ＦＢＧに関する従来技術例として、ＦＢＧの一種である長周期グレーティングについて図を参照しつつ説明する。図９は長周期グレーティングの構成図、図１０，図１１は、長周期グレーティングからの出力特性図である。
ＦＢＧの１種である長周期グレーティングは、周期的な屈折率変調の周期が百ミクロンオーダーの透過型フィルタである。
【００１６】
このような長周期グレーティングについては論文に掲載されており、例えば、S.Savin,M.J.F.Digonnet,G.S.Kino,and H.S.Shaw:“Tunable mechanically induced long-period fiber gratings”, Optics Letters,Vol.25,No.10(May 15,2000)にて、Ｖ溝アレイとプレートとの間に通常の通信用シングルモード光ファイバを挟むことで、長周期グレーティングを構成した例が報告されている。
【００１７】
この長周期グレーティングは、具体的には図９で示すように、Ｖ溝アレイ１３０、光ファイバ１３１、プレート１３２を備えている。
Ｖ溝アレイ１３０は、光ファイバ１３１側に複数のＶ溝からなる回折面が形成されている。光ファイバ１３１は通常のシングルモードファイバである。プレート１３２は光ファイバ１３１をＶ溝アレイ１３０側へ押圧して固定する。
【００１８】
このような長周期グレーティングでは、Ｖ溝アレイ１３０の上方から荷重を加えると特定波長に損失を生じる。この特定波長の損失について、図１０に示すようなフィルター伝達量の特性となる。荷重の大きさを小さいほうから順にＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５  とした場合、荷重Ｐ４ ，Ｐ５ で特に損失が大きいという特徴を有する。
【００１９】
また、図１１に示すように、光ファイバ１３１の伸びる方向と、Ｖ溝アレイ１３０の格子面に形成されたＶ溝が伸びる方向とからなる角度を変えることで、光ファイバ１３１の光の伝搬方向に対するＶ溝アレイ１３０の周期間隔が変わるため、損失する特定波長を可変にできる。図１１ではＶ溝アレイ１３０の周期間隔が６８３μｍ，７０３μｍ，７１２μｍ，７２２μｍという特定波長を損失させた場合のフィルター伝達量が図示されている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術以外にも、一本の光ファイバに対し、反射光の波長が異なる複数のＦＢＧを直列に接続することにより、ＦＢＧの反射光の波長を多重化し、複数箇所の計測を行うセンサシステムを構築することが考えられる。
しかしながら、このような複数のＦＢＧを直列に接続することは容易な作業ではない。
【００２１】
具体的には、前述のように予めＦＢＧの反射波長を複数設定し、これに併せて一本の光ファイバに対して複数のＦＢＧを設けるため、ＦＢＧ個別に複数の位相マスクを製作する必要があり、センサも個別にＦＢＧを組み込む必要があるなど、製造が複雑であり、これに起因して製造コストを低減することが困難であった。
【００２２】
また、このＦＢＧを用いたシステムでは、ＦＢＧからの反射光の波長を測定するので、長距離・多点計測システムを構築しようとすると、光ファイバの後方散乱等により反射光の消光比が減少するため、計測精度が低下するなどの欠点があった。
【００２３】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、長周期グレーティングを活用し、一または二以上の個所で計測でき、かつ長距離システムを実現するような新規な動作検出センサおよび光検出器を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１に記載の発明に係る動作検出センサは、
Ｖ溝による回折面が形成されるＶ溝アレイと、
平面による押圧面が形成され、この押圧面が前記Ｖ溝アレイの回折面側で対向するように配置されるプレートと、
前記プレートに固定されるシャフトと、
前記Ｖ溝アレイの回折面に向けて前記プレートの押圧面を離接させるため前記プレートを上下方向に移動するように前記シャフトを支持するリニアガイドと、
前記Ｖ溝アレイと前記プレートとの間に配置される光ファイバと、
を備え、
前記プレートは、前記Ｖ溝アレイに支持される前記光ファイバと当接する高さを上死点とし、前記リニアガイドと当接する高さを下死点として移動するようになされ、前記シャフトを介して伝えられる検出対象の動作に応じて前記光ファイバから離接し、
前記光ファイバは、前記プレートの移動により前記Ｖ溝アレイと前記プレートとに挟まれて挟持密着されたとき、特定波長が損失した光を出射して、検出対象の動作変化を検出することを特徴とする。
【００２５】
また、同じく請求項２に記載の発明に係る光検出器は、
請求項１に記載の動作検出センサと、
内部に配置された前記動作検出センサを外部環境から保護する検出セルと、
水面に浮かべられ、水位に応じて昇降するフロートと、
前記検出セル内をシールするとともに、前記シャフトおよび前記フロートに伸縮力を加えた状態とし、前記フロートの昇降に従動するように前記検出セル内のシャフトを昇降させるダイアフラムと、
を備え、
前記動作検出センサの前記Ｖ溝アレイと前記プレートとの間に隙間があって特定波長の損失がない光が前記光ファイバから出射した場合には水位が所定値以下であると検出し、また、前記Ｖ溝アレイと前記プレートとが前記光ファイバを挟持密着して特定波長の損失がある光が前記光ファイバから出射した場合には水位が所定値を超えると検出することを特徴とする。
【００２６】
また、同じく請求項３に記載の発明に係る光検出器は、
請求項１に記載の動作検出センサと、
内部に配置された前記動作検出センサを外部環境から保護する検出セルと、
前記検出セル内をシールするとともに、前記シャフトに伸縮力を加えた状態とし、圧力検出による変位に従動してシャフトを前記検出セル内で昇降させるダイアフラムと、
を備え、
前記動作検出センサの前記Ｖ溝アレイと前記プレートとの間に隙間があって特定波長の損失がない光が前記光ファイバから出射した場合には圧力が所定値以下であると検出し、また、前記Ｖ溝アレイと前記プレートとが前記光ファイバを挟持密着して特定波長の損失がある光が前記光ファイバから出射した場合には圧力が所定値を超えると検出することを特徴とする。
【００２７】
また、同じく請求項４に記載の発明に係る動作検出センサは、
請求項１に記載された動作検出センサを複数個配置するとともに、一本の光ファイバを共通に用い、かつ各動作検出センサにおいて同一の周期で形成された前記複数のＶ溝アレイが前記一本の光ファイバに対して傾斜角度をそれぞれ異ならせることにより、前記一本の光ファイバから複数の特定波長が損失した光を出射させるようにし、
前記光ファイバは、前記プレートの移動により前記Ｖ溝アレイと前記プレートとに挟まれて挟持密着されたとき、傾斜角度に対応するそれぞれ異なる複数の特定波長が損失した光を出射して、異なる個所の検出対象の動作変化を検出する分布型センシングを行うことを特徴とする。
【００２８】
また、同じく請求項５に記載の発明に係る光検出器は、
請求項２に記載された光検出器を複数個配置するとともに、一本の光ファイバを共通に用い、かつ各光検出器において同一の周期で形成された前記複数のＶ溝アレイが前記一本の光ファイバに対して傾斜角度をそれぞれ異ならせることにより、前記一本の光ファイバから複数の特定波長が損失した光を出射させるようにし、
前記光ファイバは、前記プレートの移動により前記Ｖ溝アレイと前記プレートとに挟まれて挟持密着されたとき、傾斜角度に対応するそれぞれ異なる複数の特定波長が損失した光を出射して、異なる個所の水位変化を検出する分布型センシングを行うことを特徴とする。
【００２９】
また、同じく請求項６に記載の発明に係る光検出器は
請求項３に記載された光検出器を複数個配置するとともに、一本の光ファイバを共通に用い、かつ各光検出器において同一の周期で形成された前記複数のＶ溝アレイが前記一本の光ファイバに対して傾斜角度をそれぞれ異ならせることにより、前記一本の光ファイバから複数の特定波長が損失した光を出射させるようにし、
前記光ファイバは、前記プレートの移動により前記Ｖ溝アレイと前記プレートとに挟まれて挟持密着されたとき、傾斜角度に対応するそれぞれ異なる複数の特定波長が損失した光を出射して、異なる個所の圧力変化を検出する分布型センシングを行うことを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一実施形態を説明する。本実施形態は、請求項１に係る動作検出センサを搭載するものであり、請求項２に係る光検出器である。具体的には下水道等の水面付近に設置され水位を検出する光水位検出器である。以下、図１，２を参照しつつ説明する。図１，図２は本発明の第一実施形態の光水位検出器の構成図である。
【００３２】
光水位検出器は、図１で示すように、光ファイバ１、Ｖ溝アレイ２、検出セル３、プレート４、リニアガイド５、シャフト６、ダイアフラム７、フロート８を備えている。
ここに、光ファイバ１、Ｖ溝アレイ２、プレート４、シャフト６（移動手段の一具体例）により、動作検出センサを構成している。この動作検出センサは、検出セル４の内部に収納されている。なお、動作検出センサによるセンサ機能については後述する。
【００３３】
光ファイバ１はシングルモード光ファイバであり、Ｖ溝アレイ２とプレート４の間を通過するように配置される。Ｖ溝アレイ２は検出セル４内で固定されるが、プレート４はシャフト６と連結されている。このシャフト６はリニアガイド５によりサポートされ、移動方向が上下方向にのみ拘束される。つまり、プレート４は、移動するように構成されている。シャフト６にはダイアフラム７を介してフロート８が接続される。フロート８は、シャフト６の上下動と連動して上下に動く。
【００３４】
なお、図１には示されていないが、光ファイバ１の入射側では白色光源（広帯域光源）が接続され、また、光ファイバ１の出射側では、光スペクトラムアナライザー等の透過光を受光してその透過中心波長と損失を検出する波長検出部が接続されている。
【００３５】
次に、本実施形態の光水位検出器の動作を説明する。いま、水位が図１のＷ１のようにフロート８より下にあってフロート８に浮力が作用していないときに、プレート４，シャフト６及びフロート８の自重はダイアフラム７の伸張力よりも上回るため、プレート４、シャフト６およびフロート８はともに下方に移動する。そして、プレート４がリニアガイド５に当接し、下死点で停止している。このようにフロート８の上下動は拘束されており、ダイアフラム７に過大な張力が加わるという事態は起こらないようになされている。
【００３６】
下死点で停止した状態にあるときの動作検出センサでは、光ファイバ１がＶ溝アレイ２とプレート４とに挟持密着しないため特定波長の損失は起こらず、光ファイバ１は通常の通信用光ファイバとして動作する。したがって、光ファイバ１から入射した白色光は、そのまま出力される。
このようにプレート４がＶ溝アレイ２に当接しない間は、光ファイバ１は通常の通信用光ファイバとして動作する。
【００３７】
その後、水位が上昇していき、フロート８に浮力が作用して上述した力の関係が逆転すると、プレート４、シャフト６およびフロート８がともに上昇し、図２で示すように、上死点に固定されるＶ溝アレイ２に達して、光ファイバ１はＶ溝アレイ２とプレート４とにより挟持密着され、光ファイバ１にはＶ溝アレイ２の周期間隔に等しく、周期的な荷重が作用する。
【００３８】
この場合、従来技術の長周期グレーティングで説明したように、歪みが加わった光ファイバ１の部分には光弾性効果により屈折率が上昇する。この屈折率上昇は、Ｖ溝アレイ２の周期間隔に比例して周期的な屈折率分布が形成されることによって、従来技術の長周期グレーティングと同様な光ファイバ型のフィルタが形成される。
【００３９】
このとき、光ファイバ１の入射側から入射した白色光がＶ溝アレイ２によって形成される光ファイバ型のフィルタを透過すると、Ｖ溝アレイ２の周期間隔に比例した特定波長の光を損失し、光ファイバ１の出射側からは特定波長が損失した光が伝送出力される。従って、光ファイバ１の出射側に配置された光波長検出部において透過光の特定波長の損失を常時検出していれば、水位がＷ２以上になったか否かを検出することができる。
【００４０】
つまり、本実施形態の光水位検出器は、Ｖ溝アレイ２とプレート４との間に隙間があって特定波長の損失がない光が光ファイバ１から出射した場合には水位が所定値以下であると検出し、また、Ｖ溝アレイ２とプレート４とが光ファイバ１を挟持密着して特定波長の損失がある光が光ファイバ１から出射した場合には水位が所定値を超えると検出する。
【００４１】
上記のような構成・機能を有する光水位検出器によれば、従来技術と比較して簡易な構成であり、また製造コストも低減することが可能となる。
第一実施形態の光水位検出器はこのようなものである。
【００４２】
続いて、本発明の第二実施形態を説明する。本実施形態は、請求項１に係る動作検出センサを搭載するものであり、請求項３に係る光検出器である。具体的には下水道等の水面に設置され水圧を検出する光水圧検出器である。以下、一括して図３，４を参照しつつ説明する。図３，図４は本発明の第二実施形態の光水圧検出器の構成図である。
【００４３】
光水圧検出器は、図３で示すように、光ファイバ１、Ｖ溝アレイ２、検出セル３、プレート４、リニアガイド５、シャフト６、ダイアフラム７を備えている。ここに、光ファイバ１、Ｖ溝アレイ２、プレート４、シャフト６（移動手段の一具体例）により、動作検出センサを構成している。この動作検出センサは、検出セル４の内部に収納されている。
なお、この光水圧検出器は、第一実施形態で説明した光水位検出器からフロート８を取り去った以外は、第一実施形態と同様の構成部を有するものであり、重複する説明を省略する。
【００４４】
本実施形態の光水圧検出装置では、水頭圧力にてダイアフラム７が変形するので、水圧の計測が可能である。
水圧が低い場合、プレート４およびシャフト６の自重はダイアフラム７の伸張力よりも上回るため、プレート４およびシャフト６はともに下方に移動して、プレート４がリニアガイド５に当接し、下死点で停止している。
【００４５】
このような状態にあるとき、光ファイバ１はＶ溝アレイ２とプレート４とに挟持密着しないため、特定波長の損失は起こらず、通常の通信用光ファイバとして動作する。したがって、光ファイバ１から入射した白色光は、そのまま出射側から出力される。
このようにプレート４がＶ溝アレイ２に当接しない間は、光ファイバ１は通常の通信用光ファイバとして動作する。
【００４６】
その後、圧力の上昇により、ダイアフラム７に圧力が作用して上述した力の関係が逆転すると、プレート４およびシャフト６がともに上昇し、図４で示すように、上死点に固定されるＶ溝アレイ２に達して、光ファイバ１はＶ溝アレイ２とプレート４との間に挟持密着される。この場合、光ファイバ１にはＶ溝アレイ２の周期間隔に等しく、周期的な荷重が作用する。そして、特定波長が損失した光が光ファイバ１の出射側から出力される。
【００４７】
つまり、本実施形態の光水圧検出器は、Ｖ溝アレイ２とプレート４との間に隙間があって特定波長の損失がない光が光ファイバ１から出射した場合には水圧が所定値以下であると検出し、また、Ｖ溝アレイ２とプレート４とが光ファイバ１を挟持密着して特定波長の損失がある光が光ファイバ１から出射した場合には水圧が所定値を超えると検出する。
【００４８】
上記のような構成・機能を有する光水圧検出器によれば、従来技術と比較して簡易な構成であり、また製造コストも低減することが可能となる。
第二実施形態の光圧検出器はこのようなものである。
【００４９】
続いて、本発明の第三実施形態を説明する。本実施形態は、請求項４に係る動作検出センサを搭載するものであり、請求項５に係る光検出器である。具体的には下水道等の水面付近に設置され水位を複数個所で検出する光水位検出器である。以下、図５を参照しつつ一括して説明する。図５は本発明の第三実施形態の光水位検出器の構成図である。
【００５０】
本実施形態では、図５で示すように、第一実施形態として説明した光水位検出器を異なる位置に複数個配置し、かつ共通する一本の光ファイバ１を使用してシステムとして形成した光水位検出器である。この光水位検出器では、光ファイバ１に対するＶ溝アレイ２の傾斜角を個々の光水位検出器毎に全て異ならせており、検出個所別に異なる複数の特定波長が損失した光を出力させて、検出された個所を特定して水位変化を検出することができるようになされている。
【００５１】
例えば、図１０の特性図を参照しつつ説明するが、図５の一方のＶ溝アレイ２の周期が６８３μｍとなるように傾斜させていれば約１５３４ｎｍの光が損失し、他方のＶ溝アレイ２の周期が７１２μｍとすなるように傾斜させていれば約１５６０ｎｍの光が損失する。光ファイバ１の出射側に設けられた光波長検出部でこのような二つの特定波長の損失の発生をそれぞれ検出することで、異なる２個所に配置された光水位検出器で水位の変化を検出することができる。第三実施形態の光水位検出器はこのようなものである。
【００５２】
続いて、本発明の第四実施形態を説明する。本実施形態は、請求項４に係る動作検出センサを搭載するものであり、請求項６に係る光検出器である。具体的には下水道等の水面付近に設置され水圧を複数個所で検出する光水圧検出器である。以下、図６を参照しつつ一括して説明する。図６は本発明の第四実施形態の光水圧検出器の構成図である。
【００５３】
本実施形態では、図６で示すように、第二実施形態として説明した光水圧検出器を異なる位置に複数個配置し、かつ共通する一本の光ファイバ１を使用してシステムとして形成した光水圧検出器である。この光水圧検出器では、光ファイバ１に対するＶ溝アレイ２の傾斜角を個々の光水圧検出器毎に全て異ならせており、検出個所別に異なる複数の特定波長が損失した光を出力する。このため、検出された個所を特定して水圧変化を検出することができるようになされている。本実施形態は、第三実施形態で説明した光水位検出器の動作と同様であり、その説明を省略する。第四実施形態はこのようなものである。
【００５４】
以上説明した発明によれば、従来の紫外線の干渉により形成されるＦＢＧに代えて、Ｖ溝アレイとプレートを用いる長周期グレーティングを採用した。さらに、従来は光ファイバに対してＶ溝アレイの溝方向を直交させるのみであったが、本発明では所望に応じて適宜傾斜を変更して透過中心波長を可変とし、任意の特定波長を損失させて、センサの微調整を可能とした。
【００５５】
また、一本の光ファイバに対し、光ファイバに対するＶ溝アレイのＶ溝の角度をそれぞれ相違させた複数の動作検出センサを接続することが可能となり、シリーズ接続可能な低コストな分布型の光検出器が構築できるようになった。
さらにまた、装置が動作していない状態では通常の光ファイバなので、センサの伝送距離は通常のＦＢＧを用いたセンサシステムより長くすることができ、長距離の光検出器を構築できるようになった。
さらにまた、検出器近くに電源を確保する必要がないため設置場所を選ばない等の優れた効果がある。
【００５６】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、長周期グレーティングを活用し、一または二以上の個所で計測でき、かつ長距離システムを実現するような新規な動作検出センサおよび光検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態の光水位検出器の構成図である。
【図２】本発明の第一実施形態の光水位検出器の構成図である。
【図３】本発明の第二実施形態の光水圧検出器の構成図である。
【図４】本発明の第二実施形態の光水圧検出器の構成図である。
【図５】本発明の第三実施形態の光水位検出器の構成図である。
【図６】本発明の第四実施形態の光水圧検出器の構成図である。
【図７】従来技術の水位検出器の構成図である。
【図８】従来技術の水位検出器の構成図である。
【図９】長周期グレーティングの構成図である。
【図１０】長周期グレーティングからの出力特性図である。
【図１１】長周期グレーティングからの出力特性図である。
【符号の説明】
１  光ファイバ
２  Ｖ溝アレイ
３  検出セル
４  プレート
５  リニアガイド
６  シャフト
７  ダイアフラム
８  フロート
【図１】
0004035758.tif 000002
【図２】
0004035758.tif 000003
【図３】
0004035758.tif 000004
【図４】
0004035758.tif 000005
【図５】
0004035758.tif 000006
【図６】
0004035758.tif 000007
【図７】
0004035758.tif 000008
【図８】
0004035758.tif 000009
【図９】
0004035758.tif 000010
【図１０】
0004035758.tif 000011
【図１１】
0004035758.tif 000012