JPH0363033B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0363033B2 JPH0363033B2 JP57089500A JP8950082A JPH0363033B2 JP H0363033 B2 JPH0363033 B2 JP H0363033B2 JP 57089500 A JP57089500 A JP 57089500A JP 8950082 A JP8950082 A JP 8950082A JP H0363033 B2 JPH0363033 B2 JP H0363033B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- fiber loop
- phase difference
- laser
- waves
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/01—Measuring or predicting earthquakes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、光フアイバを用いて地震を効率良く
検出し得るようにした地震センサに関するもので
ある。
検出し得るようにした地震センサに関するもので
ある。
従来技術と問題点
従来の地震計は、例えば岩盤に長い孔を掘り、
その孔にHe―Neレーザ装置等からのレーザ光の
往復径路を形成し、レーザ光の干渉縞の検出によ
り地震を検出する構成を有するものであつた。し
かし、岩盤に精度良く孔を形成するのは容易でな
く、又自動車等の走行に伴う局部的な振動も検出
することになり、地震とを区別するのが困難であ
つた。従つて従来の地震計は、自動車等による振
動の影響を受けないように地中深く設置すること
になり、設置個所が限定されると共に、地震計の
設置に要する費用が非常に大きくなる欠点があつ
た。
その孔にHe―Neレーザ装置等からのレーザ光の
往復径路を形成し、レーザ光の干渉縞の検出によ
り地震を検出する構成を有するものであつた。し
かし、岩盤に精度良く孔を形成するのは容易でな
く、又自動車等の走行に伴う局部的な振動も検出
することになり、地震とを区別するのが困難であ
つた。従つて従来の地震計は、自動車等による振
動の影響を受けないように地中深く設置すること
になり、設置個所が限定されると共に、地震計の
設置に要する費用が非常に大きくなる欠点があつ
た。
発明の目的
本発明は、局部的な振動の影響を除去して地震
のみを簡単な構成で検出し得るようにすることを
目的とするものである。以下実施例について詳細
に説明する。
のみを簡単な構成で検出し得るようにすることを
目的とするものである。以下実施例について詳細
に説明する。
発明の実施例
第１図は、本発明の原理説明図であり、シング
ルモードの光フアイバループ１のそれぞれ端部に
He―Neレーザや半導体レーザ等のレーザ装置２
からのレーザ光をスプリツタ３により２分割して
入射させ、それぞれ光フアイバループ１を伝播し
て端部から出射したレーザ光をホトダイオード等
の光検出器４に入射する、それぞれの端部からの
レーザ光の位相差に応じた信号が光検出器４から
出力される。光フアイバループ１の半径をａ、光
フアイバループ１の全長をＬ、真空中の光の速度
をｃ、その光の波長をλとし、光フアイバループ
１の中心軸に回りにΩの角速度で回転したとき、
光フアイバループ１の両端から出射されるレーザ
光の位相差θは、次式で表される。
ルモードの光フアイバループ１のそれぞれ端部に
He―Neレーザや半導体レーザ等のレーザ装置２
からのレーザ光をスプリツタ３により２分割して
入射させ、それぞれ光フアイバループ１を伝播し
て端部から出射したレーザ光をホトダイオード等
の光検出器４に入射する、それぞれの端部からの
レーザ光の位相差に応じた信号が光検出器４から
出力される。光フアイバループ１の半径をａ、光
フアイバループ１の全長をＬ、真空中の光の速度
をｃ、その光の波長をλとし、光フアイバループ
１の中心軸に回りにΩの角速度で回転したとき、
光フアイバループ１の両端から出射されるレーザ
光の位相差θは、次式で表される。
θ＝（2πLa／cλ）Ω ………(1)
このような効果はサグナツク（Sagnac）効果
と称されるものであり、回転により生じる位相差
は光フアイバループの全長Ｌと半径ａとの積に比
例し、全長Ｌは光フアイバの巻数に比例するか
ら、比較的小さい半径でも巻数を多くすることに
より回転の角速度Ωを高感度で検出することがで
きるものとなる。
と称されるものであり、回転により生じる位相差
は光フアイバループの全長Ｌと半径ａとの積に比
例し、全長Ｌは光フアイバの巻数に比例するか
ら、比較的小さい半径でも巻数を多くすることに
より回転の角速度Ωを高感度で検出することがで
きるものとなる。
本発明は、前述の如き原理を利用したものであ
り、第２図はその実施例の斜視図を示す。同図に
於て、１０は硬質基板、１１は光フアイバを１回
或いは複数回巻回した光フアイバループ、１２は
レーザ装置や光検出器等を含む測定部である。光
フアイバループ１１はできるだけ長い方が望まし
いものであり、又平行に配置された部分は相互に
接触しないように硬質基板１０上に固定される。
り、第２図はその実施例の斜視図を示す。同図に
於て、１０は硬質基板、１１は光フアイバを１回
或いは複数回巻回した光フアイバループ、１２は
レーザ装置や光検出器等を含む測定部である。光
フアイバループ１１はできるだけ長い方が望まし
いものであり、又平行に配置された部分は相互に
接触しないように硬質基板１０上に固定される。
第３図及び第４図は地震波と局部的な振動波と
による検出動作の説明図であり、光フアイバルー
プ１１の概略の変形を示す。この光フアイバルー
プ１１は、前述のように、岩盤等の硬質基板に固
定されるものであり、その長さｌは、前述のよう
に、できるだけ長くするもので、例えば10Km等の
長さとするものである。又光フアイバループ１１
の幅ｄは、平行に配置された光フアイバが相互に
接触しないように且つ所望のループ面積が得られ
るように選定される。この光フアイバループ１１
の中心Ｏに対して△φの回転成分が加えられる
と、光フアイバループ１１の両端から出射したレ
ーザ光の位相差△Ｚは次式となる。
による検出動作の説明図であり、光フアイバルー
プ１１の概略の変形を示す。この光フアイバルー
プ１１は、前述のように、岩盤等の硬質基板に固
定されるものであり、その長さｌは、前述のよう
に、できるだけ長くするもので、例えば10Km等の
長さとするものである。又光フアイバループ１１
の幅ｄは、平行に配置された光フアイバが相互に
接触しないように且つ所望のループ面積が得られ
るように選定される。この光フアイバループ１１
の中心Ｏに対して△φの回転成分が加えられる
と、光フアイバループ１１の両端から出射したレ
ーザ光の位相差△Ｚは次式となる。
△Ｚ＝８ΩSn／λc ………(2)
但し、Ｓは光フアイバループ１１の面積で、約ｌ
×ｄに相当する。又ｎは光フアイバループ１１の
巻数、Ωは回転成分の角速度、λは光の波長、ｃ
は真空中の光速度である。
×ｄに相当する。又ｎは光フアイバループ１１の
巻数、Ωは回転成分の角速度、λは光の波長、ｃ
は真空中の光速度である。
地震波が光フアイバループ１１の長手方向或い
は幅方向と直角に加えられた場合は、光フアイバ
ループ１１の各辺は平行移動するだけで、回転成
分は生じないことになり、その場合の角速度Ωは
零であるから、レーザ光の位相差△Ｚも零とな
る。
は幅方向と直角に加えられた場合は、光フアイバ
ループ１１の各辺は平行移動するだけで、回転成
分は生じないことになり、その場合の角速度Ωは
零であるから、レーザ光の位相差△Ｚも零とな
る。
又地震波が第３図の矢印で示すように光フアイ
バループ１１に対して或る角度で加えられると、
光フアイバループ１１の一端側から他端側に向か
つて地震波が伝播されることになり、光フアイバ
ループ１１には、点線から実線で示す部分的な移
動による回転成分△φが生じる。従つて、この回
転成分△φの角速度Ωに従つたレーザ光の位相差
△Ｚが(2)式に示すように生じることになる。
バループ１１に対して或る角度で加えられると、
光フアイバループ１１の一端側から他端側に向か
つて地震波が伝播されることになり、光フアイバ
ループ１１には、点線から実線で示す部分的な移
動による回転成分△φが生じる。従つて、この回
転成分△φの角速度Ωに従つたレーザ光の位相差
△Ｚが(2)式に示すように生じることになる。
この位相差△Ｚは、第２図に示す測定部１２に
より測定されるもので、地震の大きさにほぼ従つ
た位相差△Ｚとなるから、地震を検出することが
できる。又光フアイバループ１１の両端に入射す
るレーザ光の位相を同一とする以外に、例えば、
90゜の位相差を与えることも可能である。又光フ
アイバループ１１を伝播したレーザ光は、楕円偏
波となるので、偏光板を設けて一方向成分のみを
取り出すようにすることも可能である。
より測定されるもので、地震の大きさにほぼ従つ
た位相差△Ｚとなるから、地震を検出することが
できる。又光フアイバループ１１の両端に入射す
るレーザ光の位相を同一とする以外に、例えば、
90゜の位相差を与えることも可能である。又光フ
アイバループ１１を伝播したレーザ光は、楕円偏
波となるので、偏光板を設けて一方向成分のみを
取り出すようにすることも可能である。
又地震波ではなく、自動車の通過等による局部
的な振動波の場合は、光フアイバループ１１の一
端側に加えられた振動波が、他端側には減衰して
伝播しないか、或いは、複数の局部的な振動波が
ランダム的に光フアイバループ１１の長手方向に
沿つた異なる位置に加えられることにより、第４
図の点線から実線で示す局部的な移動が生じるの
みとなり、回転成分は生じない。従つて、レーザ
光の位相差△Ｚは零となる。
的な振動波の場合は、光フアイバループ１１の一
端側に加えられた振動波が、他端側には減衰して
伝播しないか、或いは、複数の局部的な振動波が
ランダム的に光フアイバループ１１の長手方向に
沿つた異なる位置に加えられることにより、第４
図の点線から実線で示す局部的な移動が生じるの
みとなり、回転成分は生じない。従つて、レーザ
光の位相差△Ｚは零となる。
前述のように、数10Km等のできるだけ長い光フ
アイバループ１１を岩盤等の硬質基板上に固定す
ることにより、地震波によつてのみレーザ光の位
相差△Ｚが生じる構成となり、局部的な振動波の
影響を受けないで地震を検出することができる。
アイバループ１１を岩盤等の硬質基板上に固定す
ることにより、地震波によつてのみレーザ光の位
相差△Ｚが生じる構成となり、局部的な振動波の
影響を受けないで地震を検出することができる。
第５図は、共通の基板２０上にそれぞれ配置方
向を相違させて光フアイバループ１１ａ〜１１ｄ
を固定した硬質基板１０ａ〜１０ｄを配置した実
施例を示すものである。基板２０を岩盤等に水平
に固定したとすると、光フアイバループ１１ａ，
１１ｂにより水平方向の地震の波動を検出するこ
とができ、光フアイバループ１１ｃ，１１ｄによ
り垂直方向の地震の波動を検出することができる
ことになる。又波動の伝播方向は各光フアイバル
ープによる検出位相差をもとに求めることができ
る。なお水平面に120゜間隔で３個の光フアイバル
ープを固定した硬質基板を配置すれば、水平面内
の何れの方向からの波動の伝播を容易に求めるこ
とができるので効果的である。
向を相違させて光フアイバループ１１ａ〜１１ｄ
を固定した硬質基板１０ａ〜１０ｄを配置した実
施例を示すものである。基板２０を岩盤等に水平
に固定したとすると、光フアイバループ１１ａ，
１１ｂにより水平方向の地震の波動を検出するこ
とができ、光フアイバループ１１ｃ，１１ｄによ
り垂直方向の地震の波動を検出することができる
ことになる。又波動の伝播方向は各光フアイバル
ープによる検出位相差をもとに求めることができ
る。なお水平面に120゜間隔で３個の光フアイバル
ープを固定した硬質基板を配置すれば、水平面内
の何れの方向からの波動の伝播を容易に求めるこ
とができるので効果的である。
発明の効果
以上説明したように、本発明は、硬質基板上に
光フアイバループを固定したものであるから、地
震の波動による光フアイバループへの回転成分に
より、レーザ光の位相差△Ｚが生じ、これを検出
することにより、局部的な振動による影響を受け
ることなく、地震を検出することができる。
光フアイバループを固定したものであるから、地
震の波動による光フアイバループへの回転成分に
より、レーザ光の位相差△Ｚが生じ、これを検出
することにより、局部的な振動による影響を受け
ることなく、地震を検出することができる。
第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明
の実施例の斜視図、第３図及び第４図は検出動作
の説明図、第５図は本発明の実施例の上面図であ
る。 １０，１０ａ〜１０ｄは硬質基板、１１，１１
ａ〜１１ｄは光フアイバループ、２０は共通の基
板である。
の実施例の斜視図、第３図及び第４図は検出動作
の説明図、第５図は本発明の実施例の上面図であ
る。 １０，１０ａ〜１０ｄは硬質基板、１１，１１
ａ〜１１ｄは光フアイバループ、２０は共通の基
板である。
Claims (1)
- １ 硬質基板上に部分的な振動に対しては位相差
が生じない長さの光フアイバループを固定し、該
光フアイバループの両端部にそれぞれレーザ光を
入射し、該両端部からそれぞれ出射した前記レー
ザ光の位相差により、前記光フアイバループの回
転角速度を検出する構成としたことを特徴とする
地震センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57089500A JPS58205882A (ja) | 1982-05-26 | 1982-05-26 | 地震センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57089500A JPS58205882A (ja) | 1982-05-26 | 1982-05-26 | 地震センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58205882A JPS58205882A (ja) | 1983-11-30 |
| JPH0363033B2 true JPH0363033B2 (ja) | 1991-09-27 |
Family
ID=13972478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57089500A Granted JPS58205882A (ja) | 1982-05-26 | 1982-05-26 | 地震センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58205882A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62276419A (ja) * | 1986-05-24 | 1987-12-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 音圧センサ |
| JPH07111461B2 (ja) * | 1989-02-14 | 1995-11-29 | 科学技術庁防災科学技術研究所長 | 地塊変位計測方法 |
| ATE380352T1 (de) * | 2000-02-16 | 2007-12-15 | Europ Economic Community | Verbesserungen an oder in bezug auf seismischenwellenmessgeräte |
-
1982
- 1982-05-26 JP JP57089500A patent/JPS58205882A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58205882A (ja) | 1983-11-30 |
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