JPH0827169B2 - 光ファイバセンサ - Google Patents
光ファイバセンサInfo
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- JPH0827169B2 JPH0827169B2 JP6114953A JP11495394A JPH0827169B2 JP H0827169 B2 JPH0827169 B2 JP H0827169B2 JP 6114953 A JP6114953 A JP 6114953A JP 11495394 A JP11495394 A JP 11495394A JP H0827169 B2 JPH0827169 B2 JP H0827169B2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
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- G01D5/35303—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using a reference fibre, e.g. interferometric devices
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
- G01H9/004—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors
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Description
【０００１】
【発明の背景】本発明は、一般に光ファイバ音響センサ
に関し、かつより詳細には水中で使用する光ファイバ音
響センサに関する。より詳細には、本発明は平らな形状
を有するハイドロホンを提供する装置および方法に関す
る。
に関し、かつより詳細には水中で使用する光ファイバ音
響センサに関する。より詳細には、本発明は平らな形状
を有するハイドロホンを提供する装置および方法に関す
る。
【０００２】従来技術の、水中での音圧検出方法は、圧
電素子を用いるものである。伝統的には、セラミック素
子が用いられ、最近では電気活性ポリマーフィルムが使
用されている。データバスに沿って伝送する前に信号を
増幅するために必要な電子装置がこれらトランスジュー
サに結合されている。
電素子を用いるものである。伝統的には、セラミック素
子が用いられ、最近では電気活性ポリマーフィルムが使
用されている。データバスに沿って伝送する前に信号を
増幅するために必要な電子装置がこれらトランスジュー
サに結合されている。
【０００３】従来技術の音響センサは電気的に活性状態
となるので、これらセンサに電力を供給する必要があ
る。このことで、システムには重量、容積、複雑性およ
びコストが加わる傾向にある。さらには、「ウェットエ
ンド」（濡れる側）サブシステムに裂け目でもできれ
ば、ハイドロホンおよび関連電子素子は水中の環境にさ
らされることになってしまう。これによってシステムが
不調になりひいては故障してしまうかもしれない。さら
に、圧電素子システムは、音響感度が限られており、加
速度に敏感なことが多く、かつ外来の電磁信号をピック
アップしがちである。加えて、より小さな音響信号を検
出するためには、より多数のセンサを設ける必要がある
が、この場合伝送帯域幅および関連ビットが増大して、
最終的なシステムの性能が制限されることになる。
となるので、これらセンサに電力を供給する必要があ
る。このことで、システムには重量、容積、複雑性およ
びコストが加わる傾向にある。さらには、「ウェットエ
ンド」（濡れる側）サブシステムに裂け目でもできれ
ば、ハイドロホンおよび関連電子素子は水中の環境にさ
らされることになってしまう。これによってシステムが
不調になりひいては故障してしまうかもしれない。さら
に、圧電素子システムは、音響感度が限られており、加
速度に敏感なことが多く、かつ外来の電磁信号をピック
アップしがちである。加えて、より小さな音響信号を検
出するためには、より多数のセンサを設ける必要がある
が、この場合伝送帯域幅および関連ビットが増大して、
最終的なシステムの性能が制限されることになる。
【０００４】これまでの光ファイバ音響センサは、一般
に円筒状の形状を有している。
に円筒状の形状を有している。
【０００５】
【発明の概要】本発明は、これまでの円筒状ユニットで
はなく、平らな形状の音響センサに関する。このデザイ
ンは、加速度をよく退けかつ周囲の環境に対しても丈夫
である。本発明によるハイドロホンは、広い面積で、船
体に装着するアレイの応用や、固定したアレイの応用に
適する。
はなく、平らな形状の音響センサに関する。このデザイ
ンは、加速度をよく退けかつ周囲の環境に対しても丈夫
である。本発明によるハイドロホンは、広い面積で、船
体に装着するアレイの応用や、固定したアレイの応用に
適する。
【０００６】これらに限られるわけではないが、この設
計の利点には、音響信号の受動検知ができること、セン
サ側に電力が不要なこと、簡単に多数のアレイに多重化
できること、軽量で、スケールファクタが調節可能であ
りかつＥＭＩおよびＥＭＰに対しても敏感でないことな
どが挙げられる。
計の利点には、音響信号の受動検知ができること、セン
サ側に電力が不要なこと、簡単に多数のアレイに多重化
できること、軽量で、スケールファクタが調節可能であ
りかつＥＭＩおよびＥＭＰに対しても敏感でないことな
どが挙げられる。
【０００７】結合されて干渉計を構成する光ファイバ対
に光信号が導入される、本発明に従う平らな光ファイバ
センサは、平坦なアレイに配列された複数の細長いマン
ドレルを含み、これらマンドレルの長手方向の軸は平行
になっている。光ファイバ対のうちの１本目がマンドレ
ルの第１のグループの各マンドレルの部分に巻かれて、
検出対象のパラメータにさらされる。この１本目の光フ
ァイバは、検出対象のパラメータにさらされることによ
って、その長さおよび屈折率がパラメータの増減に正の
比例関係で増減するように配設される。２本目の光ファ
イバはマンドレルの第２のグループに巻かれて検出対象
のパラメータにさらされる。この２本目の光ファイバ
は、検出対象のパラメータにさらされることによって、
その長さおよび屈折率がパラメータの増減に反比例の関
係で増減するような構成になっている。
に光信号が導入される、本発明に従う平らな光ファイバ
センサは、平坦なアレイに配列された複数の細長いマン
ドレルを含み、これらマンドレルの長手方向の軸は平行
になっている。光ファイバ対のうちの１本目がマンドレ
ルの第１のグループの各マンドレルの部分に巻かれて、
検出対象のパラメータにさらされる。この１本目の光フ
ァイバは、検出対象のパラメータにさらされることによ
って、その長さおよび屈折率がパラメータの増減に正の
比例関係で増減するように配設される。２本目の光ファ
イバはマンドレルの第２のグループに巻かれて検出対象
のパラメータにさらされる。この２本目の光ファイバ
は、検出対象のパラメータにさらされることによって、
その長さおよび屈折率がパラメータの増減に反比例の関
係で増減するような構成になっている。
【０００８】以下の好ましい実施例の詳細な説明を検討
しかつ添付の図面を参照することによって、本発明の目
的を評価しかつその構造および動作方法がより完全に理
解されるであろう。
しかつ添付の図面を参照することによって、本発明の目
的を評価しかつその構造および動作方法がより完全に理
解されるであろう。
【０００９】
【好ましい実施例の詳細な説明】図１は、本発明に従う
光検出器２２に光信号出力を与えるように構成されたマ
ッハ・ツェンダ干渉計２０を示す図である。マッハ・ツ
ェンダ干渉計２０は、本発明を実施するのに使用し得る
光ファイバを例示するものである。マイケルソン干渉計
（図示せず）等の他の装置を用いて本発明を実施しても
よい。マッハ・ツェンダ干渉計２０を用いる本発明の以
下の説明は、本発明の範囲をいずれにも限定するもので
はなく、むしろ発明を例示するものとして理解された
い。
光検出器２２に光信号出力を与えるように構成されたマ
ッハ・ツェンダ干渉計２０を示す図である。マッハ・ツ
ェンダ干渉計２０は、本発明を実施するのに使用し得る
光ファイバを例示するものである。マイケルソン干渉計
（図示せず）等の他の装置を用いて本発明を実施しても
よい。マッハ・ツェンダ干渉計２０を用いる本発明の以
下の説明は、本発明の範囲をいずれにも限定するもので
はなく、むしろ発明を例示するものとして理解された
い。
【００１０】マッハ・ツェンダ干渉計２０は、光ファイ
バカプラ対２８および３０の間に接続された光ファイバ
対２４および２６を含む。光ファイバカプラ２８および
３０は別個のファイバ（図示せず）から形成されて、継
ぎ目（図示せず）を介してファイバ２４および２６に接
続され得る。光ファイバ２４および２６は好ましくは、
通常の、シングルモードで、非偏光維持のファイバであ
る。光ファイバカプラ２８および３０は、好ましくはエ
バネッセントフィールドカプラである。
バカプラ対２８および３０の間に接続された光ファイバ
対２４および２６を含む。光ファイバカプラ２８および
３０は別個のファイバ（図示せず）から形成されて、継
ぎ目（図示せず）を介してファイバ２４および２６に接
続され得る。光ファイバ２４および２６は好ましくは、
通常の、シングルモードで、非偏光維持のファイバであ
る。光ファイバカプラ２８および３０は、好ましくはエ
バネッセントフィールドカプラである。
【００１１】光源３３は光信号を生成し、これら信号が
光ファイバ２４に入力され、光ファイバカプラ２８に導
かれる。光ファイバカプラ２８は、光源からの光信号の
強度の一部分を、光ファイバ２４から光ファイバ２６へ
結合する。マッハ・ツェンダ干渉計２０の典型的な応用
例では、光ファイバカプラ２８に入力される光信号強度
の半分が光ファイバ２４から光ファイバ２６へ結合され
る。光ファイバ２４および２６の両方が、光ファイバカ
プラ２８からの同じ強度の光信号を光ファイバカプラ３
０に導く。
光ファイバ２４に入力され、光ファイバカプラ２８に導
かれる。光ファイバカプラ２８は、光源からの光信号の
強度の一部分を、光ファイバ２４から光ファイバ２６へ
結合する。マッハ・ツェンダ干渉計２０の典型的な応用
例では、光ファイバカプラ２８に入力される光信号強度
の半分が光ファイバ２４から光ファイバ２６へ結合され
る。光ファイバ２４および２６の両方が、光ファイバカ
プラ２８からの同じ強度の光信号を光ファイバカプラ３
０に導く。
【００１２】光ファイバカプラ２８を励起した直後に
は、光ファイバ２４および２６により導かれた信号は同
期している。光ファイバカプラ３０が光ファイバ２６に
より導かれた信号の一部を光ファイバ２４に戻し、そこ
で信号が結合する。光ファイバ２４および２６により導
かれるこれら２つの信号は異なる光路を通るので、一般
に光ファイバカプラ３０内で結合するときには信号間に
位相差が存在する。こうして結合した信号は図１に見ら
れるとおり、ファイバ２４中をカプラの右側から検出器
２２に向かって伝播する。
は、光ファイバ２４および２６により導かれた信号は同
期している。光ファイバカプラ３０が光ファイバ２６に
より導かれた信号の一部を光ファイバ２４に戻し、そこ
で信号が結合する。光ファイバ２４および２６により導
かれるこれら２つの信号は異なる光路を通るので、一般
に光ファイバカプラ３０内で結合するときには信号間に
位相差が存在する。こうして結合した信号は図１に見ら
れるとおり、ファイバ２４中をカプラの右側から検出器
２２に向かって伝播する。
【００１３】図２および図３を参照して、本発明に従う
光ファイバセンサは、図１を参照して上に説明したもの
と類似するマッハ・ツェンダ干渉計を含む。カプラ２８
と３０間のファイバ２４および２６の部分は、複数のマ
ンドレル３５ないし４１に巻かれているが、これについ
ては後ほど図２から４を参照して説明することにする。
光ファイバカプラ２８および３０は、それぞれマンドレ
ル３５および４１内に置かれ得る。
光ファイバセンサは、図１を参照して上に説明したもの
と類似するマッハ・ツェンダ干渉計を含む。カプラ２８
と３０間のファイバ２４および２６の部分は、複数のマ
ンドレル３５ないし４１に巻かれているが、これについ
ては後ほど図２から４を参照して説明することにする。
光ファイバカプラ２８および３０は、それぞれマンドレ
ル３５および４１内に置かれ得る。
【００１４】図４および図５を参照して、マンドレル３
５は好ましくは内側シリンダ４４と外側シリンダ４６と
を備える。シリンダ４４および４６は好ましくは同心に
なっている。キャビティ４８は外側シリンダ４６の内側
と内側シリンダ４４の外側によって囲まれる。キャビテ
ィ４８は、好ましくは空気または他の類似する気体で満
たされる。キャビティ４８を満たすこの気体によって、
入来の音響信号に対する光ファイバセンサの応答が増大
するコンプライアンスが得られる。内側シリンダ４４
は、好ましくはポリウレタン５２または他の類似する物
質で満たされた領域５０を囲む。シリンダ４４および４
６の端部は封止され、この光ファイバセンサを使用する
際に、水や他の物質が領域４８に浸入しないようになっ
ている。
５は好ましくは内側シリンダ４４と外側シリンダ４６と
を備える。シリンダ４４および４６は好ましくは同心に
なっている。キャビティ４８は外側シリンダ４６の内側
と内側シリンダ４４の外側によって囲まれる。キャビテ
ィ４８は、好ましくは空気または他の類似する気体で満
たされる。キャビティ４８を満たすこの気体によって、
入来の音響信号に対する光ファイバセンサの応答が増大
するコンプライアンスが得られる。内側シリンダ４４
は、好ましくはポリウレタン５２または他の類似する物
質で満たされた領域５０を囲む。シリンダ４４および４
６の端部は封止され、この光ファイバセンサを使用する
際に、水や他の物質が領域４８に浸入しないようになっ
ている。
【００１５】光ファイバ２４の部分８２が張力下に外側
シリンダ４６に巻かれる。マンドレル３５は端部フラン
ジ対６２および６４を備えて、このフランジ対が光ファ
イバ２４のコイル状部分６０を外側シリンダ４６上に維
持する助けをする。センサが水中にしずめられると、光
ファイバ２４の部分６０がモニタ対象の音波にさらされ
る。音圧が増大すると光ファイバ２４の部分６０および
外側シリンダ４６が圧縮されて、伝播する光信号の光路
長が短くなる。光ファイバ２４の部分６０に対する音圧
が減少すると、シリンダは直径が増加し、それによって
光ファイバ２４が伸ばされ、かつ光路長が増大する。
シリンダ４６に巻かれる。マンドレル３５は端部フラン
ジ対６２および６４を備えて、このフランジ対が光ファ
イバ２４のコイル状部分６０を外側シリンダ４６上に維
持する助けをする。センサが水中にしずめられると、光
ファイバ２４の部分６０がモニタ対象の音波にさらされ
る。音圧が増大すると光ファイバ２４の部分６０および
外側シリンダ４６が圧縮されて、伝播する光信号の光路
長が短くなる。光ファイバ２４の部分６０に対する音圧
が減少すると、シリンダは直径が増加し、それによって
光ファイバ２４が伸ばされ、かつ光路長が増大する。
【００１６】図６を参照して、マンドレル３６は、図２
および図３を参照して上に述べたシリンダ４４および４
６にそれぞれ本質的に等しい内側および外側シリンダ７
０および７２を有して形成される。シリンダ７０および
７２は、空気または他の類似する気体で満たされたキャ
ビティ７８を囲む。光ファイバ２６の部分８４は、張力
下に内側シリンダ７０に巻かれ、かつこのシステムが水
中の音圧をモニタするために使用される場合には、直接
水に接触しないように分離される。ポリウレタンで満た
す代わりに、シリンダ７０の内側を水にさらす。こうし
て、音圧の増大がシリンダ７０を膨張させ、光ファイバ
２６を伸ばしかつその中を伝播する光信号の光路長を増
大させる。音圧の減少は光ファイバ２６中を伝播する光
信号の光路長を減少させる。
および図３を参照して上に述べたシリンダ４４および４
６にそれぞれ本質的に等しい内側および外側シリンダ７
０および７２を有して形成される。シリンダ７０および
７２は、空気または他の類似する気体で満たされたキャ
ビティ７８を囲む。光ファイバ２６の部分８４は、張力
下に内側シリンダ７０に巻かれ、かつこのシステムが水
中の音圧をモニタするために使用される場合には、直接
水に接触しないように分離される。ポリウレタンで満た
す代わりに、シリンダ７０の内側を水にさらす。こうし
て、音圧の増大がシリンダ７０を膨張させ、光ファイバ
２６を伸ばしかつその中を伝播する光信号の光路長を増
大させる。音圧の減少は光ファイバ２６中を伝播する光
信号の光路長を減少させる。
【００１７】図２および図３を参照して、マンドレル３
７、３９、および４１はマンドレル３５に本質的に等し
い。したがって、マンドレル３７、３９および４１はそ
れらの外側シリンダ上に形成されたファイバコイルを有
する。マンドレル３５、３７、３９および４１は検知マ
ンドレルと呼ばれることもある。
７、３９、および４１はマンドレル３５に本質的に等し
い。したがって、マンドレル３７、３９および４１はそ
れらの外側シリンダ上に形成されたファイバコイルを有
する。マンドレル３５、３７、３９および４１は検知マ
ンドレルと呼ばれることもある。
【００１８】マンドレル３８および４０は、マンドレル
３６と本質的に同じで、かつそれらの内側シリンダ上に
ファイバコイルが形成されている。マンドレル３６、３
８および４０のグループは、ファイバ２６上にカバーが
置かれ、音圧に対するファイバ２６の応答の極性を反転
させる。マンドレル３６、３８および４０は基準マンド
レルと呼ばれることもある。
３６と本質的に同じで、かつそれらの内側シリンダ上に
ファイバコイルが形成されている。マンドレル３６、３
８および４０のグループは、ファイバ２６上にカバーが
置かれ、音圧に対するファイバ２６の応答の極性を反転
させる。マンドレル３６、３８および４０は基準マンド
レルと呼ばれることもある。
【００１９】マンドレル３５から４１は、好ましくはフ
レーム部材９０および９２の対の間に装着される。フレ
ーム部材９０は内部に細長い開口９４を有する細長い構
造である。フレーム部材９２はフレーム部材６０と本質
的に同じでもよい。マンドレル３５から４１の端部は、
マンドレル３５ないし４１が全て平行になるように、フ
レーム部材９０と９２との間に嵌まる。フレーム部材９
０と９２とはエポキシ樹脂または他の適当な接着剤でマ
ンドレル３５ないし４１に固定され得る。
レーム部材９０および９２の対の間に装着される。フレ
ーム部材９０は内部に細長い開口９４を有する細長い構
造である。フレーム部材９２はフレーム部材６０と本質
的に同じでもよい。マンドレル３５から４１の端部は、
マンドレル３５ないし４１が全て平行になるように、フ
レーム部材９０と９２との間に嵌まる。フレーム部材９
０と９２とはエポキシ樹脂または他の適当な接着剤でマ
ンドレル３５ないし４１に固定され得る。
【００２０】マンドレル３５ないし４１の数および組成
については用途に応じて変更することができる。図２お
よび図３に示されるセンサは、７個のマンドレルを用い
て構成したものである。このうち４つが検知マンドレル
で、空気で支持されたシリンダの外側に巻かれた光ファ
イバを有する。他の３つのマンドレルは基準マンドレル
で、空気で支持されたマンドレルの内側シリンダに巻か
れた光ファイバを有する。各マンドレルには、好ましく
は、繋がった１本の光ファイバが巻かれるため、間には
継ぎ目は存在しない。検知および基準マンドレル上のフ
ァイバの量については、各タイプのマンドレルに対し、
光ファイバの全長が等しくなるように選択される。
については用途に応じて変更することができる。図２お
よび図３に示されるセンサは、７個のマンドレルを用い
て構成したものである。このうち４つが検知マンドレル
で、空気で支持されたシリンダの外側に巻かれた光ファ
イバを有する。他の３つのマンドレルは基準マンドレル
で、空気で支持されたマンドレルの内側シリンダに巻か
れた光ファイバを有する。各マンドレルには、好ましく
は、繋がった１本の光ファイバが巻かれるため、間には
継ぎ目は存在しない。検知および基準マンドレル上のフ
ァイバの量については、各タイプのマンドレルに対し、
光ファイバの全長が等しくなるように選択される。
【００２１】フレーム部材９０および９２は、干渉計が
組立てられるまでブラケット（図示せず）で適所に保持
される。１つのマンドレルから他のマンドレルに移るフ
ァイバの部分１００は、好ましくは隣接するフレーム部
材の、ファイバを損傷から守ることができるような場所
に貼りつけられる。
組立てられるまでブラケット（図示せず）で適所に保持
される。１つのマンドレルから他のマンドレルに移るフ
ァイバの部分１００は、好ましくは隣接するフレーム部
材の、ファイバを損傷から守ることができるような場所
に貼りつけられる。
【００２２】光カプラ８６および８８が、ファイバ８２
および８４の各端部に溶融接合され、マッハ・ツェンダ
干渉計の構成が完成する。ただし、１つのカプラを１対
のミラーで置き換えてマイケルソン構成（図示せず）に
することもできる。干渉計はプッシュプルの形で作用す
る。検知マンドレル３５、３７、３９および４１が音圧
波を受けると、検知マンドレルの外側に巻かれた光ファ
イバ８０が、圧力の増大とともに縮みかつ圧力の減少と
ともに伸びる。カバーを有する基準マンドレル３６、３
８および４０の周りに巻かれた光ファイバ８２は逆の形
で動作する。圧力波に対するこの逆の反応には、１本の
レグが音波に当てられかつ１本が音波から分離されてい
るような干渉センサに比べて、センサの全体的感度が２
倍分増すという効果がある。その上、干渉計の両方のア
ームが類似する質量のマンドレルの周りに巻かれている
ので、加速にさらされた際に等しく応答する。これによ
って、加速入力を打ち消す効果がもたらされる。
および８４の各端部に溶融接合され、マッハ・ツェンダ
干渉計の構成が完成する。ただし、１つのカプラを１対
のミラーで置き換えてマイケルソン構成（図示せず）に
することもできる。干渉計はプッシュプルの形で作用す
る。検知マンドレル３５、３７、３９および４１が音圧
波を受けると、検知マンドレルの外側に巻かれた光ファ
イバ８０が、圧力の増大とともに縮みかつ圧力の減少と
ともに伸びる。カバーを有する基準マンドレル３６、３
８および４０の周りに巻かれた光ファイバ８２は逆の形
で動作する。圧力波に対するこの逆の反応には、１本の
レグが音波に当てられかつ１本が音波から分離されてい
るような干渉センサに比べて、センサの全体的感度が２
倍分増すという効果がある。その上、干渉計の両方のア
ームが類似する質量のマンドレルの周りに巻かれている
ので、加速にさらされた際に等しく応答する。これによ
って、加速入力を打ち消す効果がもたらされる。
【００２３】本発明の基本原理をより簡単に応用したも
のでは、基準マンドレル３６、３８および４０上にカバ
ーがなく、これらマンドレルの周りに巻かれたファイバ
の部分が水にさらされるようになっている。ファイバを
水にさらすことで、センサの感度が１／２分減るという
効果がある。このように構成した場合、内部５０および
７４は類似する埋込材料で充填する。空気で支持される
マンドレルの中央にこれらを埋込むことによって光カプ
ラ、継ぎ目、およびミラー（光ファイバセンサに含まれ
ている場合には）を保護する。埋込材料は収縮率が低
く、熱膨張が少なく、非圧縮性のもので１０００から２
０００ｐｓｉｇの位の静水圧に耐えるに足る強度を有す
るものであれば、どのような埋込材料であってもよい。
それから、光ファイバセンサの外側をポリウレタン材料
で埋込んで、マンドレル３５−４１に対する海水の影響
を防止し、かつ光ファイバ７０および７２に触れないよ
うにしてもよい。
のでは、基準マンドレル３６、３８および４０上にカバ
ーがなく、これらマンドレルの周りに巻かれたファイバ
の部分が水にさらされるようになっている。ファイバを
水にさらすことで、センサの感度が１／２分減るという
効果がある。このように構成した場合、内部５０および
７４は類似する埋込材料で充填する。空気で支持される
マンドレルの中央にこれらを埋込むことによって光カプ
ラ、継ぎ目、およびミラー（光ファイバセンサに含まれ
ている場合には）を保護する。埋込材料は収縮率が低
く、熱膨張が少なく、非圧縮性のもので１０００から２
０００ｐｓｉｇの位の静水圧に耐えるに足る強度を有す
るものであれば、どのような埋込材料であってもよい。
それから、光ファイバセンサの外側をポリウレタン材料
で埋込んで、マンドレル３５−４１に対する海水の影響
を防止し、かつ光ファイバ７０および７２に触れないよ
うにしてもよい。
【００２４】図７は、本発明に従うセンサの構成の他の
実施例を示す。図７を参照して、干渉計２０の光ファイ
バ２４は、マンドレル４６の外側に巻かれる。干渉計２
０の第２の光ファイバ２６はマンドレル４４に巻かれ
る。これら２つのマンドレル４４および４６は同軸にさ
れて間にコンプライアントキャビティ４８を構成する。
マンドレル４４の中央ボア５０は、エポキシ樹脂材料５
３で満たす。キャビティ４８と埋込材料５３とが光ファ
イバ２６を周りの環境から分離しかつ光ファイバ２４に
比べて音響的に感度の低いものにする。マンドレル対４
４および４６を、図２に示されるものと類似する態様で
平らに複数設けて、音響センサを製作する。
実施例を示す。図７を参照して、干渉計２０の光ファイ
バ２４は、マンドレル４６の外側に巻かれる。干渉計２
０の第２の光ファイバ２６はマンドレル４４に巻かれ
る。これら２つのマンドレル４４および４６は同軸にさ
れて間にコンプライアントキャビティ４８を構成する。
マンドレル４４の中央ボア５０は、エポキシ樹脂材料５
３で満たす。キャビティ４８と埋込材料５３とが光ファ
イバ２６を周りの環境から分離しかつ光ファイバ２４に
比べて音響的に感度の低いものにする。マンドレル対４
４および４６を、図２に示されるものと類似する態様で
平らに複数設けて、音響センサを製作する。
【００２５】図７に示されるこの装置の製造および動作
原理は、他の実施例について記載したものと同じであ
る。この場合干渉計２０の一方アームのみが環境に対し
感度が高くかつ他方アームが基準アームとなっている。
ここに開示した構造および方法は、本発明の原理を示す
ものである。本発明は、その精神または本質的特徴から
逸脱することなく他の特定の形態で実施され得る。記載
した実施例はすべての点で例示目的のみのものであり、
限定を意図しない。したがって、詳細な説明ではなく先
行の特許請求の範囲が本発明の範囲を規定する。特許請
求の範囲の均等の意味および範囲にある、本明細書中に
記載した実施例に対するすべての修正が本発明の範囲に
包含されるものである。
原理は、他の実施例について記載したものと同じであ
る。この場合干渉計２０の一方アームのみが環境に対し
感度が高くかつ他方アームが基準アームとなっている。
ここに開示した構造および方法は、本発明の原理を示す
ものである。本発明は、その精神または本質的特徴から
逸脱することなく他の特定の形態で実施され得る。記載
した実施例はすべての点で例示目的のみのものであり、
限定を意図しない。したがって、詳細な説明ではなく先
行の特許請求の範囲が本発明の範囲を規定する。特許請
求の範囲の均等の意味および範囲にある、本明細書中に
記載した実施例に対するすべての修正が本発明の範囲に
包含されるものである。
【図１】本発明に従う平らなハイドロホンアレイに含ま
れ得る光ファイバ干渉センサを示す図である。
れ得る光ファイバ干渉センサを示す図である。
【図２】本発明に従う平らなハイドロホンアレイの斜視
図である。
図である。
【図３】本発明に従う平らなハイドロホン構造の平面図
である。
である。
【図４】図２の平らなハイドロホンアレイに含まれ得る
空気により支持される検知マンドレルの外側部分上に形
成された第１の光ファイバコイルを示す断面図である。
空気により支持される検知マンドレルの外側部分上に形
成された第１の光ファイバコイルを示す断面図である。
【図５】図４の線５−５に沿って破断した断面図であ
る。
る。
【図６】図２の平らなハイドロホンアレイに含まれ得る
空気で支持した検知マンドレルの内側部分上に形成され
た第２の光ファイバコイルを示す断面図である。
空気で支持した検知マンドレルの内側部分上に形成され
た第２の光ファイバコイルを示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施例を示す断面図である。
２０…干渉計 ２２…光検出器 ２４、２６…光ファイバ ２８、３０…光ファイバカプラ ３５−４１…マンドレル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 6/02 Ａ (72)発明者 ブルース・ダンバー アメリカ合衆国、22304 バージニア州、 アレクサンドリア、ホールムズ・ラン・パ ークウェイ、5340、ナンバー・1017 (72)発明者 エミリー・エル・ムーア アメリカ合衆国、24060 バージニア州、 ブラックスバーグ、アパラチアン・ドライ ブ、600、ナンバー・３ (56)参考文献 特開 昭61−56598（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−185300（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−41208（ＪＰ，Ｕ)
Claims (5)
- 【請求項１】 結合されて干渉計（２０）を構成する光
ファイバ対（２４、２６）内に光信号が導入される、光
ファイバセンサであって、 複数の細長いマンドレル（３５−４１）が平らなアレイ
配列されて、それらの長手方向の軸が平行になってお
り、 光ファイバ対（２４、２６）のある長さ（８２）の第１
のもの（２４）がマンドレル（３４−４１）の第１のグ
ループにおける各マンドレル（３５ 、３７、３９、４
１）の部分に巻かれてパラメータにさらされ、前記第１
の光ファイバ（２４）は、パラメータにさらされるとそ
の長さ（８２）が、パラメータの増減に正比例して増減
するように配設されており、 ある長さの第２の光ファイバ（２６）がマンドレル（３
５−４１）の第２のグループに巻かれてパラメータにさ
らされることを特徴とする、光ファイバセンサ。 - 【請求項２】 第２の光ファイバ（２６）が、パラメー
タにさらされるとその長さがパラメータの増減に反比例
して増減するように配設されている、請求項１に記載の
光ファイバセンサ。 - 【請求項３】 各マンドレル（３５−４１）が、１対の
中空の同心シリンダ（４４、４６）として形成され、こ
れらシリンダが端部で封止されて、これらシリンダ間に
気体で満たされたキャビティ（４８）を構成する、請求
項１に記載の光ファイバセンサ。 - 【請求項４】 第１の光ファイバ（２４）が外側シリン
ダ（４６）の外周に巻かれ、かつ第２の光ファイバ（２
６）が内側シリンダ（４４）に巻かれて内側および外側
シリンダ（４４、４６）の間の気体で満たされたキャビ
ティ（４８）内に維持される、請求項３に記載の光ファ
イバセンサ。 - 【請求項５】 マンドレル（３５−４１）が同心の対と
して構成され、検知ファイバ（２４）が外側マンドレル
（４６）に巻かれかつ基準ファイバ（２６）が内側マン
ドレル（４４）に巻かれて、前記内側および外側マンド
レル（４４、４６）の端部が封止されて気体で満たされ
たキャビティを構成し、内側マンドレル（４４）が基準
ファイバ（２６）を環境から隔離する埋込材料（５２）
で満たされる、請求項１に記載の光ファイバセンサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US6852693A | 1993-05-28 | 1993-05-28 | |
| US068526 | 1993-05-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0798204A JPH0798204A (ja) | 1995-04-11 |
| JPH0827169B2 true JPH0827169B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=22083138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6114953A Expired - Fee Related JPH0827169B2 (ja) | 1993-05-28 | 1994-05-27 | 光ファイバセンサ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5504720A (ja) |
| JP (1) | JPH0827169B2 (ja) |
| AU (1) | AU665490B2 (ja) |
| FR (1) | FR2705782B1 (ja) |
| GB (1) | GB2278439B (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2715730B1 (fr) * | 1994-02-01 | 1996-03-01 | Thomson Csf | Capteur de pression à fibre optique bobinée. |
| JPH0921694A (ja) * | 1995-07-05 | 1997-01-21 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | カーボンコートファイバを用いた光ファイバセンサ |
| GB9603251D0 (en) * | 1996-02-16 | 1996-04-17 | Sensor Dynamics Ltd | Apparatus for sensing one or more parameters |
| US5625724A (en) * | 1996-03-06 | 1997-04-29 | Litton Systems, Inc | Fiber optic hydrophone having rigid mandrel |
| US5737278A (en) * | 1996-06-17 | 1998-04-07 | Litton Systems, Inc. | Extended, flexible, spatially weighted fiber optic interferometric hydrophone |
| US5696857A (en) * | 1996-07-25 | 1997-12-09 | Litton Systems, Inc. | WDM/FDM fiber optic sensor architecture using WDM tap coupler |
| US6314056B1 (en) | 1998-01-23 | 2001-11-06 | Petroleum Geo-Services | Fiber optic sensor system and method |
| US6098563A (en) * | 1998-08-10 | 2000-08-08 | Walker; Evan Harris | Tanker spillage protection system |
| US6288975B1 (en) * | 1999-10-29 | 2001-09-11 | Litton Systems, Inc. | Acoustic sensing system for downhole seismic applications utilizing an array of fiber optic sensors |
| US6549488B2 (en) | 2001-07-10 | 2003-04-15 | Pgs Americas, Inc. | Fiber-optic hydrophone |
| US7295493B1 (en) * | 2006-10-19 | 2007-11-13 | The United States Of America Represented By The Secretary Of The Navy | Pressure tolerant fiber optic hydrophone |
| US7466631B1 (en) * | 2006-10-19 | 2008-12-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Enhanced sensitivity pressure tolerant fiber optic hydrophone |
| US7412118B1 (en) | 2007-02-27 | 2008-08-12 | Litton Systems, Inc. | Micro fiber optical sensor |
| AU2012352253C1 (en) | 2011-12-15 | 2018-05-10 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Detecting broadside acoustic signals with a fiber optical distributed acoustic sensing (DAS) assembly |
| US10088353B2 (en) | 2012-08-01 | 2018-10-02 | Shell Oil Company | Cable comprising twisted sinusoid for use in distributed sensing |
| GB201318254D0 (en) * | 2013-10-15 | 2013-11-27 | Silixa Ltd | Optical fiber cable |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1124384A (en) * | 1979-08-09 | 1982-05-25 | Paolo G. Cielo | Stable fiber-optic hydrophone |
| US4570248A (en) * | 1982-09-27 | 1986-02-11 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Interferometric hydrophone reference leg low frequency compensation |
| US4534222A (en) * | 1983-08-08 | 1985-08-13 | Mcdonnell Douglas Corporation | Fiber-optic seismic sensor |
| GB2171514B (en) * | 1985-02-23 | 1988-03-09 | Stc Plc | Magnetic gradient detector and method |
| US4893930A (en) * | 1988-01-25 | 1990-01-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Multiple axis, fiber optic interferometric seismic sensor |
| US5155548A (en) * | 1990-05-22 | 1992-10-13 | Litton Systems, Inc. | Passive fiber optic sensor with omnidirectional acoustic sensor and accelerometer |
| GB9026587D0 (en) * | 1990-12-06 | 1991-04-24 | Marconi Gec Ltd | Improvements relating to optical fibre coil assemblies |
| US5253222A (en) * | 1992-01-28 | 1993-10-12 | Litton Systems, Inc. | Omnidirectional fiber optic hydrophone |
| US5212670A (en) * | 1992-07-20 | 1993-05-18 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Flextensional hydrophone |
| US5285424A (en) * | 1992-12-28 | 1994-02-08 | Litton Systems, Inc. | Wide bandwidth fiber optic hydrophone |
-
1994
- 1994-05-19 AU AU63221/94A patent/AU665490B2/en not_active Ceased
- 1994-05-23 GB GB9410218A patent/GB2278439B/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-05-27 JP JP6114953A patent/JPH0827169B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1994-05-27 FR FR9406480A patent/FR2705782B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-03-20 US US08/406,475 patent/US5504720A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0798204A (ja) | 1995-04-11 |
| GB2278439B (en) | 1997-07-16 |
| FR2705782B1 (fr) | 1995-12-15 |
| FR2705782A1 (fr) | 1994-12-02 |
| AU6322194A (en) | 1994-09-15 |
| AU665490B2 (en) | 1996-01-04 |
| US5504720A (en) | 1996-04-02 |
| GB9410218D0 (en) | 1994-07-06 |
| GB2278439A (en) | 1994-11-30 |
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