ＦＢＧセンサの計測方法及び計測装置
【課題】広帯域光源またはレーザ光でひずみ信号及びAE信号を計測し得るFBGセンサの計測方法及び計測装置を提供する。
【解決手段】FBGセンサ１１に光を入力する広帯域光源１３及び光ファイバアンプ１４と、FBGセンサ１１からの光を切替可能にする第一の光スイッチ１６と、一方の光を光ファイバアンプ１４に戻すアンプ側の光カプラ１７と、第一の光スイッチ１６の光とアンプ側の光カプラ１７の光とを選択的に入射させる第二の光スイッチ１８と、第二の光スイッチ１８からの光を分割する計測側の光カプラ２０と、計測側の光カプラ２０で分割した一方の光を計測するブラッグ波長計測手段２１と、計測側の光カプラ２０で分割した他方の光を計測するAE計測用の光電変換器２２とを備え、広帯域光源１３と、光ファイバアンプ１４のファイバリングレーザを選択可能にする。
【解決手段】FBGセンサ１１に光を入力する広帯域光源１３及び光ファイバアンプ１４と、FBGセンサ１１からの光を切替可能にする第一の光スイッチ１６と、一方の光を光ファイバアンプ１４に戻すアンプ側の光カプラ１７と、第一の光スイッチ１６の光とアンプ側の光カプラ１７の光とを選択的に入射させる第二の光スイッチ１８と、第二の光スイッチ１８からの光を分割する計測側の光カプラ２０と、計測側の光カプラ２０で分割した一方の光を計測するブラッグ波長計測手段２１と、計測側の光カプラ２０で分割した他方の光を計測するAE計測用の光電変換器２２とを備え、広帯域光源１３と、光ファイバアンプ１４のファイバリングレーザを選択可能にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、FBGセンサの計測方法及び計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、検査対象のひずみを計測する手段には、FBG（Fiber Bragg Grating）センサを用いて計測するものがあり（例えば、特許文献１参照）、FBGセンサは、特定の波長の光信号であるブラッグ波長を反射するものであるため、ブラッグ波長を利用することによりひずみ変化や温度変化を計測するようにしている。
【０００３】
具体的にFBGセンサの計測装置の一例を示すと、FBGセンサの計測装置は、図３に示す如く、検査対象の構造体（図示せず）に配置されるFBGセンサ１と、FBGセンサ１へ光ファイバ２を介して光を出力する広帯域光源３と、FBGセンサ１のブラッグ波長で発生した反射光を分離する光サーキュレータ４と、光サーキュレータ４からの反射光を入射させるWDM（Wavelength Division Multiplexing 波長分割多重）フィルタ５と、WDMフィルタ５からの透過光及び反射光を受ける光電変換部６と、光電変換部６からの電圧信号を処理する処理手段７とを備えるものがある。
【０００４】
このようなFBGセンサ１の計測装置は、光サーキュレータ４からの反射光をWDMフィルタ５により透過光及び反射光に分割し、更に透過光及び反射光を光電変換部６によりそれぞれの電圧に変換して処理手段７によりひずみを算出している。
【０００５】
またFBGセンサを用いて計測する他の手段としては、広帯域光源、ファイバ・ファブリ・ペローフィルタ（FFP）、光電変換器等の構成を使用し、欠陥発生に伴う弾性波放出（AE：アコースティック・エミッション）のAE信号を計測する計測方法及び装置が考えられている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１１４０７２号公報
【特許文献２】特開２００８−４６０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようにFBGセンサ１によりひずみ信号やAE信号を計測するにあたっては、広帯域光源３または波長可変レーザ光源を使用することが一般的であるが、広帯域光源３による超音波計測、特に過渡的な信号のAE信号を検知する場合はS/N比が小さくなるという問題があった。
【０００８】
また波長可変レーザ光源を用いてひずみ信号を計測する場合には、波長可変レーザの掃引時間のため多点のFBGセンサアレイではセンサ間の位相がずれるという問題があり、高速でのひずみ信号の計測が困難であった。また波長可変レーザにより超音波を計測するためには、非常に線幅の狭いレーザ光をFBGセンサのブラッグ波長の変化に追随させる必要があり、大きなひずみ変化を伴う構造体への適用が困難であった。更に波長可変レーザによりひずみ信号とAE信号を同時に計測することは、波長可変レーザの特性上不可能であった。
【０００９】
本発明は、斯かる実情に鑑み、広帯域光源またはレーザ光でひずみ信号及びAE信号を計測し得るFBGセンサの計測方法及び計測装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のFBGセンサの計測方法は、広帯域光源と光ファイバアンプとを選択してFBGセンサに光を入力し、
前記広帯域光源を選択した際には、FBGセンサからの光を、第一の光スイッチ及び第二の光スイッチを介して計測側の光カプラにより分割し、更に計測側の光カプラで分割した一方の光をブラッグ波長計測手段によりひずみ信号として計測し、
前記光ファイバアンプを選択した際には、FBGセンサからの光を、第一の光スイッチ及びアンプ側の光カプラを介して光ファイバアンプに戻し、光の周回に伴う自己励起によりファイバリングレーザにしてアンプ側の光カプラから出射し、出射した光を、第二の光スイッチを介して計測側の光カプラにより分割し、更に計測側の光カプラで分割した一方の光をブラッグ波長計測手段によりひずみ信号として計測すると共に、計測側の光カプラで分割した他方の光をAE計測用の光電変換器によりAE信号として計測するものである。
【００１１】
本発明のFBGセンサの計測装置は、FBGセンサに光を入力し且つ選択可能に接続される広帯域光源及び光ファイバアンプと、
FBGセンサからの光を複数の方向に切替可能にする第一の光スイッチと、
第一の光スイッチで切り換えた一方の光を分割して光ファイバアンプに戻すアンプ側の光カプラと、
第一の光スイッチで切り換えた他方の光と、アンプ側の光カプラで分割した他方の光とを選択的に入射させる第二の光スイッチと、
第二の光スイッチからの光を分割する計測側の光カプラと、
計測側の光カプラで分割した一方の光を計測するブラッグ波長計測手段と、
計測側の光カプラで分割した他方の光を計測するAE計測用の光電変換器とを備え、
前記光ファイバアンプを選択した際には、第一の光スイッチにより光を周回させて増幅し、自己励起によりファイバリングレーザとなるように構成したものである。
【００１２】
本発明のFBGセンサの計測装置において 光ファイバアンプは、ファイバリングレーザを発光するように、エリビウム添加光ファイバアンプまたは半導体光アンプであることが好ましい。
【００１３】
本発明のFBGセンサの計測装置において、広帯域光源と光ファイバアンプは、切換用の光スイッチの切換、またはいずれか一方の電源の入力により選択可能にすることが好ましい。
【００１４】
本発明のFBGセンサの計測装置において、AE計測用の光電変換器からの出力電圧を処理して信号を調整する信号調整手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のFBGセンサの計測方法及び計測装置によれば、広帯域光源または光ファイバアンプを選択してFBGセンサに光を入力し、広帯域光源を選択した場合には、広帯域光でひずみ信号を計測することが可能となり、光ファイバアンプを選択した場合には、光を周回させて増幅し、自己励起によりファイバリングレーザとし、ファイバリングレーザでひずみ信号及びAE信号を計測することが可能となり、必要に応じて広帯域光及びファイバリングレーザを選択し、ひずみ信号及びAE信号を計測することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態例を処理するフローである。
【図３】従来例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のFBGセンサの計測方法及び計測装置を実施する形態例を図１、図２を参照して説明する。
【００１８】
実施の形態例のFBGセンサの計測方法及び計測装置は、測定対象の構造体（図示せず）に配置されるFBGセンサ１１と、FBGセンサ１１に光ファイバ１２を介して光を入力し且つ選択可能に接続される広帯域光源１３及び光ファイバアンプ１４と、FBGセンサ１１で発生した反射光を分離する光サーキュレータ１５と、光サーキュレータ１５からの光を複数の方向へ切り換える第一の光スイッチ１６と、第一の光スイッチ１６の一方に接続されたアンプ側の光カプラ１７と、第一の光スイッチ１６の他方及びアンプ側の光カプラ１７に接続され且ついずれか一方に切り換える第二の光スイッチ１８と、第二の光スイッチ１８に接続されて波長を分割する波長分割器１９と、波長分割器１９に接続されて光を分割する計測側の光カプラ２０と、各計測側の光カプラ２０の一方に接続されて光を処理するブラッグ波長計測手段２１と、各計測側の光カプラ２０の他方に接続されて光を処理するAE計測用の光電変換器２２と、各ブラッグ波長計測手段２１及びAE計測用の光電変換器２２に接続される信号調整手段２２ａ、計測器２３、データ収録器２４とを備えている。
【００１９】
検査対象の構造体（図示せず）に配置されるFBGセンサ１１は、光ファイバ１２のコア部分に光軸方向に沿って一定の間隔で回折格子を形成しており、検査対象のひずみや温度変化により反射波長を変化させ、構造体のひずみ変化及び温度変化を検出するようになっている。
【００２０】
広帯域光源１３は、広帯域光を光サーキュレータ１５を介してFBGセンサ１１へ光を連続的に出力するようになっている。一方、光ファイバアンプ１４は、エリビウム添加光ファイバアンプ（Erbium-doped fiber amplifier,EDFA）または半導体光アンプ（Semiconductor optical amplifier,SOA）であって、微弱な広帯域光を、光サーキュレータ１５を介してFBGセンサ１１へ連続的に出力するようになっている。また光ファイバアンプ１４は、第一の光スイッチ１６及びアンプ側の光カプラ１７により光を周回して自己励起し、ファイバリングレーザ（レーザ光）を出射するようになっている。ここで光ファイバアンプ１４を用いたファイバリングレーザは、単一波長のレーザ光を発信するものであるため、複数の波長のFBGセンサ１１を接続した場合には対応できないという問題がある。そこで、このような場合には、複数の波長のFBGセンサ１１に対応して、エリビウム添加光ファイバ（EDF）等の増幅媒体を複数並列に配置すると共に、増幅媒体を励起させる固体レーザ（Pump LD）を備え、更に各FBGセンサ１１の波長帯域に分波及び合波を行う波長分波器を備えることが好ましい。また光ファイバアンプ１４を複数並列に配置しても良い。
【００２１】
また広帯域光源１３及び光ファイバアンプ１４から光サーキュレータ１５までの間には、広帯域光源１３及び光ファイバアンプ１４を選択し得る切換用の光スイッチ２５を備えている。更に切換用の光スイッチ２５の代わりに、広帯域光源１３と光ファイバアンプ１４のいずれか一方の電源を入力し、広帯域光源１３と光ファイバアンプ１４を適宜選択するようにしても良い。
【００２２】
光サーキュレータ１５は、光による導波の方向を制御するように構成されており、具体的には、広帯域光源１３または光ファイバアンプ１４からの光をFBGセンサ１１へ導波させると共に、FBGセンサ１１からの反射光を第一の光スイッチ１６へ導波するようになっている。ここで光サーキュレータ１５から第一の光スイッチ１６までの間には、光サーキュレータ１５からの光を分割する補助用の光カプラ２６を備え（図１では９０：１０の分割を示す）、更に補助用の光カプラ２６に光スペクトルアナライザ２７を接続して光源の光スペクトルをモニタするようにしても良い。
【００２３】
第一の光スイッチ１６は、光サーキュレータ１５からの光を複数の方向（図１では二方向）に切替可能にするように、アンプ側の光カプラ１７側に対応して接続される一チャンネル側（一方）と、第二の光スイッチ１８側に対応して接続される二チャンネル側（他方）とを備えており、広帯域光源１３を選択した際には、二チャンネル側（他方）の選択となって光サーキュレータ１５からの光を第二の光スイッチ１８へ出力し、光ファイバアンプ１４を選択した際には、一チャンネル側（一方）の選択となって光サーキュレータ１５からの光をアンプ側の光カプラ１７へ出力するようにしている。
【００２４】
アンプ側の光カプラ１７は、第一の光スイッチ１６からの光を９９：１で分割するように構成されており、９９％（一方）の光を光ファイバアンプ１４に戻し、１％（他方）の光を第二の光スイッチ１８へ出力するようにしている。ここでアンプ側の光カプラ１７が分割する光の割合は、９９：１に限定されるものでなく、多くの割合の光を光ファイバアンプ１４に戻して自己励起によりファイバリングレーザとするならば特定の数値に限定されるものではない。またアンプ側の光カプラ１７は、光を分割するならば他の手段でも良い。
【００２５】
第二の光スイッチ１８は、第一の光スイッチ１６で切り換えた二チャンネル側の光と、アンプ側の光カプラ１７で分割した１％の光とを選択的に入射させるように、アンプ側の光カプラ１７側に対応して接続される一チャンネル側（一方）と、第一の光スイッチ１６側に対応して接続される二チャンネル側（他方）を備えており、広帯域光源１３を選択した際には、二チャンネル側を選択して第一の光スイッチ１６からの光を入射させ、光ファイバアンプ１４を選択した際には、一チャンネル側を選択してアンプ側の光カプラ１７からの光を入射させるようになっている。
【００２６】
波長分割器１９は、波長の変化に対応し得るように、第二の光スイッチ１８からの光に対して波長を複数（図１では４つ）に分割しており、分割した波長に応じて光を複数の計測側の光カプラ２０（図１では４つ）へ出力するようになっている。ここで波長分割器１９は、実施の形態例では波長を４つに分割しているが、他の数に分割しも良い。
【００２７】
計測側の光カプラ２０は、夫々、波長分割器１９からの光を５０：５０に分割するように構成されており、５０％（一方）の光をブラッグ波長計測手段２１に出力すると共に、５０％（他方）の光をAE計測用の光電変換器２２に出力するようになっている。
【００２８】
ブラッグ波長計測手段２１は、計測側の光カプラ２０からの光を入射させるWDM（Wavelength Division Multiplexing 波長分割多重）フィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄと、WDMフィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄからの反射光を受ける第一の光電変換器２９と、WDMフィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄからの透過光を受ける第二の光電変換器３０とを備え、計測側の光カプラ２０からの光を受けて反射光や透過光を電気的なひずみ信号に変換し、計測器２３及びデータ収録器２４へ送るようになっている。またブラッグ波長計測手段２１は、WDMフィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ、第一の光電変換器２９、第二の光電変換器３０に限定されるものではなく、光スペクトラムアナライザ（図示せず）を用いても良いし、他の計測方法や装置を用いても良い。ここで、夫々のブラッグ波長計測手段２１に備えられたWDMフィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄは、光ファイバ通信のバンド帯に対応するものであり、図１では、WDMフィルタ２８ａは1531nm、WDMフィルタ２８ｂは1551nm、WDMフィルタ２８ｃは1571nm、WDMフィルタ２８ｄは1591nmとなっている。またブラッグ波長計測手段２１の個数は、４つに限定されるものでなく、他の個数でも良い。
【００２９】
AE計測用の光電変換器２２は、計測側の光カプラ２０からの光を受けて電気的なAE信号に変換し、計測器２３及びデータ収録器２４へ送るようになっている。ここで第二の光スイッチ１８からAE計測用の光電変換器２２までの間は、特許文献２に記載されている方法及び装置でAE信号を計測する際に必要であったファイバ・ファブリ・ペローフィルタ（FFP）を不要にしている。またAE計測用の光電変換器２２の個数は、４つに限定されるものでなく、他の個数でも良い。
【００３０】
信号調整手段２２ａ、計測器２３及びデータ収録器２４は、必要に応じて、ブラッグ波長計測手段２１で計測したひずみ信号、またはAE計測用の光電変換器２２で計測したAE信号を処理するようになっている。ブラッグ波長計測手段２１で計測したひずみ信号の場合には、計測器２３及びデータ収録器２４で、検査対象物の構造体におけるひずみや温度変化のひずみ信号に処理し、記録するようになっている。一方、AE計測用の光電変換器２２で計測したAE信号の場合には、AE計測用の光電変換器２２からの出力電圧に対し、信号調整手段２２ａによってDCバイアスをとり、バンドパスフィルタ及び増幅回路等を介して信号を調整し、計測器２３及びデータ収録器２４で、検査対象物の構造体における弾性波放出の信号に処理し、記録するようになっている。ここで、信号調整手段２２ａは、AE計測用の光電変換器２２からの出力電圧に対してDCバイアスをとるバイアス回路（図示せず）と、適切なバンドパスを形成するバンドパスフィルタ（図示せず）と、信号を増幅する増幅回路（図示せず）等とを備えている。また信号調整手段２２ａ、計測器２３及びデータ収録器２４は、別々に構成しても良いし、１つに構成しても良い。
【００３１】
以下本発明を実施する形態例の作用を説明する。
【００３２】
検査対象物の構造体を検査する際には、初めにひずみ信号を取得するのか、ひずみ信号及びAE信号を取得するのか決定し（ステップＳ１）、ひずみ信号を取得する場合には広帯域光源１３を選択し、ひずみ信号及びAE信号を取得する場合には光ファイバアンプ１４を選択する（ステップＳ２，Ｓ３）。ここで、広帯域光源１３または光ファイバアンプ１４を選択する際には、切替用の光スイッチ２５を用いて一方に切り替えても良いし、一方の電源を入力して選択しても良い。
【００３３】
広帯域光源１３を選択した際には、第一の光スイッチ１６及び第二の光スイッチ１８を切り替え、光をFBGセンサ１１から光サーキュレータ１５、補助用の光カプラ２６、第一の光スイッチ１６、第二の光スイッチ１８を介して波長分割器１９へ出力する回路に構成する（ステップＳ４）。そして広帯域光源１３の出射に伴うFBGセンサ１１からの光を、光サーキュレータ１５、補助用の光カプラ２６、第一の光スイッチ１６、第二の光スイッチ１８を介して波長分割器１９へ出力し、更に波長分割器１９及び各計測側の光カプラ２０からの光をブラッグ波長計測手段２１によりひずみ信号として計測し（ステップＳ５）、計測器２３及びデータ収録器２４によりひずみ信号を取得し、記録する（ステップＳ６）。ここでブラッグ波長計測手段２１では、WDMフィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ、第一の光電変換器２９、第二の光電変換器３０により反射光や透過光を電気的なひずみ信号に変換し、計測器２３及びデータ収録器２４では、検査対象物の構造体におけるひずみや温度変化に伴うブラッグ波長をひずみ信号として取得している。なお広帯域光源１３を選択した際には、同時にAE計測用の光電変換器２２によりAE信号を計測し得るが、S/N比が小さい場合があり、実用に適していない。
【００３４】
ひずみ信号を取得した後には、再び、ひずみ信号を取得しても良いし、広帯域光源１３から光ファイバアンプ１４のファイバリングレーザに切り換えてひずみ信号及びAE信号を取得しても良い。
【００３５】
光ファイバアンプ１４を選択した際には、第一の光スイッチ１６及び第二の光スイッチ１８を切り替え、光をFBGセンサ１１から光サーキュレータ１５、補助用の光カプラ２６、第一の光スイッチ１６、アンプ側の光カプラ１７を介して光ファイバアンプ１４に戻す回路に構成する。そして光ファイバアンプ１４の出力に伴うFBGセンサ１１からの光を、光サーキュレータ１５、補助用の光カプラ２６、第一の光スイッチ１６、アンプ側の光カプラ１７を介して周回させて増幅し、自己励起によりファイバリングレーザ（レーザ光）として出射する（ステップＳ７）。ここでファイバリングレーザは、予備試験によって、FBGセンサ１１に負荷されたひずみによりレーザ発信波長が変化することを確認しており、またFBGセンサ１１に負荷されたひずみと、ファイバリングレーザのレーザ発信波長とに線形性を有することを確認している。更にファイバリングレーザを用いてAE信号を計測する原理は、光ファイバアンプ１４の増幅率の波長依存性を利用するものである。更にまた、ファイバリングレーザにおいて、FBGセンサ１１は、ファイバリングレーザのキャビティミラーとして作用している。
【００３６】
アンプ側の光カプラ１７では、ファイバリングレーザを出射し、第二の光スイッチ１８を介して波長分割器１９へ出力し、更に波長分割器１９及び各計測側の光カプラ２０からの光をブラッグ波長計測手段２１によりひずみ信号として計測し（ステップＳ５）、計測器２３及びデータ収録器２４によりひずみ信号を取得し、記録する（ステップＳ６）。同時に、計測側の光カプラ２０で分割した他方の光をAE計測用の光電変換器２２によりAE信号として計測し（ステップＳ８）、信号調整手段２２ａを介して計測器２３及びデータ収録器２４によりAE信号を取得し、記録する（ステップＳ９）。ここでブラッグ波長計測手段２１では、広帯域光源１３の場合と同様に、WDMフィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ、第一の光電変換器２９、第二の光電変換器３０により反射光や透過光を電気的なひずみ信号に変換し、計測器２３及びデータ収録器２４では、検査対象物の構造体におけるひずみや温度変化に伴うブラッグ波長をひずみ信号として取得している。またAE計測側の光電変換器２２、信号調整手段２２ａ、計測器２３及びデータ収録器２４では、AE計測用の光電変換器２２からの出力電圧に対し、信号調整手段２２ａのバイアス回路によってDCバイアスをとり、バンドパスフィルタ及び増幅回路を介して信号を調整し、計測器２３及びデータ収録器２４により、検査対象物の構造体における、弾性波放出（AE：アコースティック・エミッション）に伴う信号をAE信号として取得している。
【００３７】
ひずみ信号及びAE信号を取得した後には、再び、ひずみ信号及びAE信号を取得しても良いし、光ファイバアンプ１４のファイバリングレーザから広帯域光源１３に切り換えて、ひずみ信号を取得しても良い。
【００３８】
而して、このように実施の形態例によれば、広帯域光源１３または光ファイバアンプ１４を選択してFBGセンサ１１に光を入力し、広帯域光源１３を選択した場合には、広帯域光でひずみ信号を計測することが可能となり、光ファイバアンプ１４を選択した場合には、光を周回させて増幅し、自己励起によりファイバリングレーザ（レーザ光）とし、ファイバリングレーザでひずみ信号及びAE信号を計測することが可能となり、必要に応じて広帯域光及びファイバリングレーザを選択し、ひずみ信号及びAE信号を計測することができる。またファイバリングレーザを用いるので、超音波計測、特に過渡的な信号のAE信号を検知する場合であってもS/N比が小さくなることを防止できる。更にファイバリングレーザによりひずみ信号を計測する場合には、掃引時間による多点のFBGセンサ１１間の位相のずれを抑制し、高速でのひずみ信号の計測を行うことができる。更にまたファイバリングレーザにより超音波を計測する場合には、非常に線幅の狭いレーザ光をFBGセンサのブラッグ波長の変化に追随させることが可能となり、大きなひずみ変化を伴う構造体への適用を容易にすることができる。またファイバリングレーザによりひずみ信号とAE信号を同時に計測することができる。
【００３９】
実施の形態例において、光ファイバアンプ１４は、ファイバリングレーザを発光するように、エリビウム添加光ファイバアンプまたは半導体光アンプであると、ファイバリングレーザを容易に出射し、ファイバリングレーザでひずみ信号及びAE信号を好適に計測することができる。
【００４０】
実施の形態例において、広帯域光源１３と光ファイバアンプ１４は、切換用の光スイッチの切換、またはいずれか一方の電源の入力により選択可能にすると、広帯域光源１３または光ファイバアンプ１４のファイバリングレーザを容易に切り換えるので、必要に応じてひずみ信号及びAE信号を好適に計測することができる。
【００４１】
実施の形態例において、AE計測用の光電変換器２２からの出力電圧を処理して信号を調整する信号調整手段２２ａを備えると、AE計測用の光電変換器２２からの出力電圧を適切に処理するので、AE信号を好適に計測することができる。
【００４２】
尚、本発明のFBGセンサの計測方法及び計測装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４３】
１１ FBGセンサ
１３ 広帯域光源
１４ 光ファイバアンプ
１６ 第一の光スイッチ
１７ アンプ側の光カプラ
１８ 第二の光スイッチ
２０ 計測側の光カプラ
２１ ブラッグ波長計測手段
２２ AE計測側の光電変換器
２２ａ 信号調整手段
２５ 切換用の光スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、FBGセンサの計測方法及び計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、検査対象のひずみを計測する手段には、FBG（Fiber Bragg Grating）センサを用いて計測するものがあり（例えば、特許文献１参照）、FBGセンサは、特定の波長の光信号であるブラッグ波長を反射するものであるため、ブラッグ波長を利用することによりひずみ変化や温度変化を計測するようにしている。
【０００３】
具体的にFBGセンサの計測装置の一例を示すと、FBGセンサの計測装置は、図３に示す如く、検査対象の構造体（図示せず）に配置されるFBGセンサ１と、FBGセンサ１へ光ファイバ２を介して光を出力する広帯域光源３と、FBGセンサ１のブラッグ波長で発生した反射光を分離する光サーキュレータ４と、光サーキュレータ４からの反射光を入射させるWDM（Wavelength Division Multiplexing 波長分割多重）フィルタ５と、WDMフィルタ５からの透過光及び反射光を受ける光電変換部６と、光電変換部６からの電圧信号を処理する処理手段７とを備えるものがある。
【０００４】
このようなFBGセンサ１の計測装置は、光サーキュレータ４からの反射光をWDMフィルタ５により透過光及び反射光に分割し、更に透過光及び反射光を光電変換部６によりそれぞれの電圧に変換して処理手段７によりひずみを算出している。
【０００５】
またFBGセンサを用いて計測する他の手段としては、広帯域光源、ファイバ・ファブリ・ペローフィルタ（FFP）、光電変換器等の構成を使用し、欠陥発生に伴う弾性波放出（AE：アコースティック・エミッション）のAE信号を計測する計測方法及び装置が考えられている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１１４０７２号公報
【特許文献２】特開２００８−４６０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようにFBGセンサ１によりひずみ信号やAE信号を計測するにあたっては、広帯域光源３または波長可変レーザ光源を使用することが一般的であるが、広帯域光源３による超音波計測、特に過渡的な信号のAE信号を検知する場合はS/N比が小さくなるという問題があった。
【０００８】
また波長可変レーザ光源を用いてひずみ信号を計測する場合には、波長可変レーザの掃引時間のため多点のFBGセンサアレイではセンサ間の位相がずれるという問題があり、高速でのひずみ信号の計測が困難であった。また波長可変レーザにより超音波を計測するためには、非常に線幅の狭いレーザ光をFBGセンサのブラッグ波長の変化に追随させる必要があり、大きなひずみ変化を伴う構造体への適用が困難であった。更に波長可変レーザによりひずみ信号とAE信号を同時に計測することは、波長可変レーザの特性上不可能であった。
【０００９】
本発明は、斯かる実情に鑑み、広帯域光源またはレーザ光でひずみ信号及びAE信号を計測し得るFBGセンサの計測方法及び計測装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のFBGセンサの計測方法は、広帯域光源と光ファイバアンプとを選択してFBGセンサに光を入力し、
前記広帯域光源を選択した際には、FBGセンサからの光を、第一の光スイッチ及び第二の光スイッチを介して計測側の光カプラにより分割し、更に計測側の光カプラで分割した一方の光をブラッグ波長計測手段によりひずみ信号として計測し、
前記光ファイバアンプを選択した際には、FBGセンサからの光を、第一の光スイッチ及びアンプ側の光カプラを介して光ファイバアンプに戻し、光の周回に伴う自己励起によりファイバリングレーザにしてアンプ側の光カプラから出射し、出射した光を、第二の光スイッチを介して計測側の光カプラにより分割し、更に計測側の光カプラで分割した一方の光をブラッグ波長計測手段によりひずみ信号として計測すると共に、計測側の光カプラで分割した他方の光をAE計測用の光電変換器によりAE信号として計測するものである。
【００１１】
本発明のFBGセンサの計測装置は、FBGセンサに光を入力し且つ選択可能に接続される広帯域光源及び光ファイバアンプと、
FBGセンサからの光を複数の方向に切替可能にする第一の光スイッチと、
第一の光スイッチで切り換えた一方の光を分割して光ファイバアンプに戻すアンプ側の光カプラと、
第一の光スイッチで切り換えた他方の光と、アンプ側の光カプラで分割した他方の光とを選択的に入射させる第二の光スイッチと、
第二の光スイッチからの光を分割する計測側の光カプラと、
計測側の光カプラで分割した一方の光を計測するブラッグ波長計測手段と、
計測側の光カプラで分割した他方の光を計測するAE計測用の光電変換器とを備え、
前記光ファイバアンプを選択した際には、第一の光スイッチにより光を周回させて増幅し、自己励起によりファイバリングレーザとなるように構成したものである。
【００１２】
本発明のFBGセンサの計測装置において 光ファイバアンプは、ファイバリングレーザを発光するように、エリビウム添加光ファイバアンプまたは半導体光アンプであることが好ましい。
【００１３】
本発明のFBGセンサの計測装置において、広帯域光源と光ファイバアンプは、切換用の光スイッチの切換、またはいずれか一方の電源の入力により選択可能にすることが好ましい。
【００１４】
本発明のFBGセンサの計測装置において、AE計測用の光電変換器からの出力電圧を処理して信号を調整する信号調整手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のFBGセンサの計測方法及び計測装置によれば、広帯域光源または光ファイバアンプを選択してFBGセンサに光を入力し、広帯域光源を選択した場合には、広帯域光でひずみ信号を計測することが可能となり、光ファイバアンプを選択した場合には、光を周回させて増幅し、自己励起によりファイバリングレーザとし、ファイバリングレーザでひずみ信号及びAE信号を計測することが可能となり、必要に応じて広帯域光及びファイバリングレーザを選択し、ひずみ信号及びAE信号を計測することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態例を処理するフローである。
【図３】従来例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のFBGセンサの計測方法及び計測装置を実施する形態例を図１、図２を参照して説明する。
【００１８】
実施の形態例のFBGセンサの計測方法及び計測装置は、測定対象の構造体（図示せず）に配置されるFBGセンサ１１と、FBGセンサ１１に光ファイバ１２を介して光を入力し且つ選択可能に接続される広帯域光源１３及び光ファイバアンプ１４と、FBGセンサ１１で発生した反射光を分離する光サーキュレータ１５と、光サーキュレータ１５からの光を複数の方向へ切り換える第一の光スイッチ１６と、第一の光スイッチ１６の一方に接続されたアンプ側の光カプラ１７と、第一の光スイッチ１６の他方及びアンプ側の光カプラ１７に接続され且ついずれか一方に切り換える第二の光スイッチ１８と、第二の光スイッチ１８に接続されて波長を分割する波長分割器１９と、波長分割器１９に接続されて光を分割する計測側の光カプラ２０と、各計測側の光カプラ２０の一方に接続されて光を処理するブラッグ波長計測手段２１と、各計測側の光カプラ２０の他方に接続されて光を処理するAE計測用の光電変換器２２と、各ブラッグ波長計測手段２１及びAE計測用の光電変換器２２に接続される信号調整手段２２ａ、計測器２３、データ収録器２４とを備えている。
【００１９】
検査対象の構造体（図示せず）に配置されるFBGセンサ１１は、光ファイバ１２のコア部分に光軸方向に沿って一定の間隔で回折格子を形成しており、検査対象のひずみや温度変化により反射波長を変化させ、構造体のひずみ変化及び温度変化を検出するようになっている。
【００２０】
広帯域光源１３は、広帯域光を光サーキュレータ１５を介してFBGセンサ１１へ光を連続的に出力するようになっている。一方、光ファイバアンプ１４は、エリビウム添加光ファイバアンプ（Erbium-doped fiber amplifier,EDFA）または半導体光アンプ（Semiconductor optical amplifier,SOA）であって、微弱な広帯域光を、光サーキュレータ１５を介してFBGセンサ１１へ連続的に出力するようになっている。また光ファイバアンプ１４は、第一の光スイッチ１６及びアンプ側の光カプラ１７により光を周回して自己励起し、ファイバリングレーザ（レーザ光）を出射するようになっている。ここで光ファイバアンプ１４を用いたファイバリングレーザは、単一波長のレーザ光を発信するものであるため、複数の波長のFBGセンサ１１を接続した場合には対応できないという問題がある。そこで、このような場合には、複数の波長のFBGセンサ１１に対応して、エリビウム添加光ファイバ（EDF）等の増幅媒体を複数並列に配置すると共に、増幅媒体を励起させる固体レーザ（Pump LD）を備え、更に各FBGセンサ１１の波長帯域に分波及び合波を行う波長分波器を備えることが好ましい。また光ファイバアンプ１４を複数並列に配置しても良い。
【００２１】
また広帯域光源１３及び光ファイバアンプ１４から光サーキュレータ１５までの間には、広帯域光源１３及び光ファイバアンプ１４を選択し得る切換用の光スイッチ２５を備えている。更に切換用の光スイッチ２５の代わりに、広帯域光源１３と光ファイバアンプ１４のいずれか一方の電源を入力し、広帯域光源１３と光ファイバアンプ１４を適宜選択するようにしても良い。
【００２２】
光サーキュレータ１５は、光による導波の方向を制御するように構成されており、具体的には、広帯域光源１３または光ファイバアンプ１４からの光をFBGセンサ１１へ導波させると共に、FBGセンサ１１からの反射光を第一の光スイッチ１６へ導波するようになっている。ここで光サーキュレータ１５から第一の光スイッチ１６までの間には、光サーキュレータ１５からの光を分割する補助用の光カプラ２６を備え（図１では９０：１０の分割を示す）、更に補助用の光カプラ２６に光スペクトルアナライザ２７を接続して光源の光スペクトルをモニタするようにしても良い。
【００２３】
第一の光スイッチ１６は、光サーキュレータ１５からの光を複数の方向（図１では二方向）に切替可能にするように、アンプ側の光カプラ１７側に対応して接続される一チャンネル側（一方）と、第二の光スイッチ１８側に対応して接続される二チャンネル側（他方）とを備えており、広帯域光源１３を選択した際には、二チャンネル側（他方）の選択となって光サーキュレータ１５からの光を第二の光スイッチ１８へ出力し、光ファイバアンプ１４を選択した際には、一チャンネル側（一方）の選択となって光サーキュレータ１５からの光をアンプ側の光カプラ１７へ出力するようにしている。
【００２４】
アンプ側の光カプラ１７は、第一の光スイッチ１６からの光を９９：１で分割するように構成されており、９９％（一方）の光を光ファイバアンプ１４に戻し、１％（他方）の光を第二の光スイッチ１８へ出力するようにしている。ここでアンプ側の光カプラ１７が分割する光の割合は、９９：１に限定されるものでなく、多くの割合の光を光ファイバアンプ１４に戻して自己励起によりファイバリングレーザとするならば特定の数値に限定されるものではない。またアンプ側の光カプラ１７は、光を分割するならば他の手段でも良い。
【００２５】
第二の光スイッチ１８は、第一の光スイッチ１６で切り換えた二チャンネル側の光と、アンプ側の光カプラ１７で分割した１％の光とを選択的に入射させるように、アンプ側の光カプラ１７側に対応して接続される一チャンネル側（一方）と、第一の光スイッチ１６側に対応して接続される二チャンネル側（他方）を備えており、広帯域光源１３を選択した際には、二チャンネル側を選択して第一の光スイッチ１６からの光を入射させ、光ファイバアンプ１４を選択した際には、一チャンネル側を選択してアンプ側の光カプラ１７からの光を入射させるようになっている。
【００２６】
波長分割器１９は、波長の変化に対応し得るように、第二の光スイッチ１８からの光に対して波長を複数（図１では４つ）に分割しており、分割した波長に応じて光を複数の計測側の光カプラ２０（図１では４つ）へ出力するようになっている。ここで波長分割器１９は、実施の形態例では波長を４つに分割しているが、他の数に分割しも良い。
【００２７】
計測側の光カプラ２０は、夫々、波長分割器１９からの光を５０：５０に分割するように構成されており、５０％（一方）の光をブラッグ波長計測手段２１に出力すると共に、５０％（他方）の光をAE計測用の光電変換器２２に出力するようになっている。
【００２８】
ブラッグ波長計測手段２１は、計測側の光カプラ２０からの光を入射させるWDM（Wavelength Division Multiplexing 波長分割多重）フィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄと、WDMフィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄからの反射光を受ける第一の光電変換器２９と、WDMフィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄからの透過光を受ける第二の光電変換器３０とを備え、計測側の光カプラ２０からの光を受けて反射光や透過光を電気的なひずみ信号に変換し、計測器２３及びデータ収録器２４へ送るようになっている。またブラッグ波長計測手段２１は、WDMフィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ、第一の光電変換器２９、第二の光電変換器３０に限定されるものではなく、光スペクトラムアナライザ（図示せず）を用いても良いし、他の計測方法や装置を用いても良い。ここで、夫々のブラッグ波長計測手段２１に備えられたWDMフィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄは、光ファイバ通信のバンド帯に対応するものであり、図１では、WDMフィルタ２８ａは1531nm、WDMフィルタ２８ｂは1551nm、WDMフィルタ２８ｃは1571nm、WDMフィルタ２８ｄは1591nmとなっている。またブラッグ波長計測手段２１の個数は、４つに限定されるものでなく、他の個数でも良い。
【００２９】
AE計測用の光電変換器２２は、計測側の光カプラ２０からの光を受けて電気的なAE信号に変換し、計測器２３及びデータ収録器２４へ送るようになっている。ここで第二の光スイッチ１８からAE計測用の光電変換器２２までの間は、特許文献２に記載されている方法及び装置でAE信号を計測する際に必要であったファイバ・ファブリ・ペローフィルタ（FFP）を不要にしている。またAE計測用の光電変換器２２の個数は、４つに限定されるものでなく、他の個数でも良い。
【００３０】
信号調整手段２２ａ、計測器２３及びデータ収録器２４は、必要に応じて、ブラッグ波長計測手段２１で計測したひずみ信号、またはAE計測用の光電変換器２２で計測したAE信号を処理するようになっている。ブラッグ波長計測手段２１で計測したひずみ信号の場合には、計測器２３及びデータ収録器２４で、検査対象物の構造体におけるひずみや温度変化のひずみ信号に処理し、記録するようになっている。一方、AE計測用の光電変換器２２で計測したAE信号の場合には、AE計測用の光電変換器２２からの出力電圧に対し、信号調整手段２２ａによってDCバイアスをとり、バンドパスフィルタ及び増幅回路等を介して信号を調整し、計測器２３及びデータ収録器２４で、検査対象物の構造体における弾性波放出の信号に処理し、記録するようになっている。ここで、信号調整手段２２ａは、AE計測用の光電変換器２２からの出力電圧に対してDCバイアスをとるバイアス回路（図示せず）と、適切なバンドパスを形成するバンドパスフィルタ（図示せず）と、信号を増幅する増幅回路（図示せず）等とを備えている。また信号調整手段２２ａ、計測器２３及びデータ収録器２４は、別々に構成しても良いし、１つに構成しても良い。
【００３１】
以下本発明を実施する形態例の作用を説明する。
【００３２】
検査対象物の構造体を検査する際には、初めにひずみ信号を取得するのか、ひずみ信号及びAE信号を取得するのか決定し（ステップＳ１）、ひずみ信号を取得する場合には広帯域光源１３を選択し、ひずみ信号及びAE信号を取得する場合には光ファイバアンプ１４を選択する（ステップＳ２，Ｓ３）。ここで、広帯域光源１３または光ファイバアンプ１４を選択する際には、切替用の光スイッチ２５を用いて一方に切り替えても良いし、一方の電源を入力して選択しても良い。
【００３３】
広帯域光源１３を選択した際には、第一の光スイッチ１６及び第二の光スイッチ１８を切り替え、光をFBGセンサ１１から光サーキュレータ１５、補助用の光カプラ２６、第一の光スイッチ１６、第二の光スイッチ１８を介して波長分割器１９へ出力する回路に構成する（ステップＳ４）。そして広帯域光源１３の出射に伴うFBGセンサ１１からの光を、光サーキュレータ１５、補助用の光カプラ２６、第一の光スイッチ１６、第二の光スイッチ１８を介して波長分割器１９へ出力し、更に波長分割器１９及び各計測側の光カプラ２０からの光をブラッグ波長計測手段２１によりひずみ信号として計測し（ステップＳ５）、計測器２３及びデータ収録器２４によりひずみ信号を取得し、記録する（ステップＳ６）。ここでブラッグ波長計測手段２１では、WDMフィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ、第一の光電変換器２９、第二の光電変換器３０により反射光や透過光を電気的なひずみ信号に変換し、計測器２３及びデータ収録器２４では、検査対象物の構造体におけるひずみや温度変化に伴うブラッグ波長をひずみ信号として取得している。なお広帯域光源１３を選択した際には、同時にAE計測用の光電変換器２２によりAE信号を計測し得るが、S/N比が小さい場合があり、実用に適していない。
【００３４】
ひずみ信号を取得した後には、再び、ひずみ信号を取得しても良いし、広帯域光源１３から光ファイバアンプ１４のファイバリングレーザに切り換えてひずみ信号及びAE信号を取得しても良い。
【００３５】
光ファイバアンプ１４を選択した際には、第一の光スイッチ１６及び第二の光スイッチ１８を切り替え、光をFBGセンサ１１から光サーキュレータ１５、補助用の光カプラ２６、第一の光スイッチ１６、アンプ側の光カプラ１７を介して光ファイバアンプ１４に戻す回路に構成する。そして光ファイバアンプ１４の出力に伴うFBGセンサ１１からの光を、光サーキュレータ１５、補助用の光カプラ２６、第一の光スイッチ１６、アンプ側の光カプラ１７を介して周回させて増幅し、自己励起によりファイバリングレーザ（レーザ光）として出射する（ステップＳ７）。ここでファイバリングレーザは、予備試験によって、FBGセンサ１１に負荷されたひずみによりレーザ発信波長が変化することを確認しており、またFBGセンサ１１に負荷されたひずみと、ファイバリングレーザのレーザ発信波長とに線形性を有することを確認している。更にファイバリングレーザを用いてAE信号を計測する原理は、光ファイバアンプ１４の増幅率の波長依存性を利用するものである。更にまた、ファイバリングレーザにおいて、FBGセンサ１１は、ファイバリングレーザのキャビティミラーとして作用している。
【００３６】
アンプ側の光カプラ１７では、ファイバリングレーザを出射し、第二の光スイッチ１８を介して波長分割器１９へ出力し、更に波長分割器１９及び各計測側の光カプラ２０からの光をブラッグ波長計測手段２１によりひずみ信号として計測し（ステップＳ５）、計測器２３及びデータ収録器２４によりひずみ信号を取得し、記録する（ステップＳ６）。同時に、計測側の光カプラ２０で分割した他方の光をAE計測用の光電変換器２２によりAE信号として計測し（ステップＳ８）、信号調整手段２２ａを介して計測器２３及びデータ収録器２４によりAE信号を取得し、記録する（ステップＳ９）。ここでブラッグ波長計測手段２１では、広帯域光源１３の場合と同様に、WDMフィルタ２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ、第一の光電変換器２９、第二の光電変換器３０により反射光や透過光を電気的なひずみ信号に変換し、計測器２３及びデータ収録器２４では、検査対象物の構造体におけるひずみや温度変化に伴うブラッグ波長をひずみ信号として取得している。またAE計測側の光電変換器２２、信号調整手段２２ａ、計測器２３及びデータ収録器２４では、AE計測用の光電変換器２２からの出力電圧に対し、信号調整手段２２ａのバイアス回路によってDCバイアスをとり、バンドパスフィルタ及び増幅回路を介して信号を調整し、計測器２３及びデータ収録器２４により、検査対象物の構造体における、弾性波放出（AE：アコースティック・エミッション）に伴う信号をAE信号として取得している。
【００３７】
ひずみ信号及びAE信号を取得した後には、再び、ひずみ信号及びAE信号を取得しても良いし、光ファイバアンプ１４のファイバリングレーザから広帯域光源１３に切り換えて、ひずみ信号を取得しても良い。
【００３８】
而して、このように実施の形態例によれば、広帯域光源１３または光ファイバアンプ１４を選択してFBGセンサ１１に光を入力し、広帯域光源１３を選択した場合には、広帯域光でひずみ信号を計測することが可能となり、光ファイバアンプ１４を選択した場合には、光を周回させて増幅し、自己励起によりファイバリングレーザ（レーザ光）とし、ファイバリングレーザでひずみ信号及びAE信号を計測することが可能となり、必要に応じて広帯域光及びファイバリングレーザを選択し、ひずみ信号及びAE信号を計測することができる。またファイバリングレーザを用いるので、超音波計測、特に過渡的な信号のAE信号を検知する場合であってもS/N比が小さくなることを防止できる。更にファイバリングレーザによりひずみ信号を計測する場合には、掃引時間による多点のFBGセンサ１１間の位相のずれを抑制し、高速でのひずみ信号の計測を行うことができる。更にまたファイバリングレーザにより超音波を計測する場合には、非常に線幅の狭いレーザ光をFBGセンサのブラッグ波長の変化に追随させることが可能となり、大きなひずみ変化を伴う構造体への適用を容易にすることができる。またファイバリングレーザによりひずみ信号とAE信号を同時に計測することができる。
【００３９】
実施の形態例において、光ファイバアンプ１４は、ファイバリングレーザを発光するように、エリビウム添加光ファイバアンプまたは半導体光アンプであると、ファイバリングレーザを容易に出射し、ファイバリングレーザでひずみ信号及びAE信号を好適に計測することができる。
【００４０】
実施の形態例において、広帯域光源１３と光ファイバアンプ１４は、切換用の光スイッチの切換、またはいずれか一方の電源の入力により選択可能にすると、広帯域光源１３または光ファイバアンプ１４のファイバリングレーザを容易に切り換えるので、必要に応じてひずみ信号及びAE信号を好適に計測することができる。
【００４１】
実施の形態例において、AE計測用の光電変換器２２からの出力電圧を処理して信号を調整する信号調整手段２２ａを備えると、AE計測用の光電変換器２２からの出力電圧を適切に処理するので、AE信号を好適に計測することができる。
【００４２】
尚、本発明のFBGセンサの計測方法及び計測装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４３】
１１ FBGセンサ
１３ 広帯域光源
１４ 光ファイバアンプ
１６ 第一の光スイッチ
１７ アンプ側の光カプラ
１８ 第二の光スイッチ
２０ 計測側の光カプラ
２１ ブラッグ波長計測手段
２２ AE計測側の光電変換器
２２ａ 信号調整手段
２５ 切換用の光スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
広帯域光源と光ファイバアンプとを選択してFBGセンサに光を入力し、
前記広帯域光源を選択した際には、FBGセンサからの光を、第一の光スイッチ及び第二の光スイッチを介して計測側の光カプラにより分割し、更に計測側の光カプラで分割した一方の光をブラッグ波長計測手段によりひずみ信号として計測し、
前記光ファイバアンプを選択した際には、FBGセンサからの光を、第一の光スイッチ及びアンプ側の光カプラを介して光ファイバアンプに戻し、光の周回に伴う自己励起によりファイバリングレーザにしてアンプ側の光カプラから出射し、出射した光を、第二の光スイッチを介して計測側の光カプラにより分割し、更に計測側の光カプラで分割した一方の光をブラッグ波長計測手段によりひずみ信号として計測すると共に、計測側の光カプラで分割した他方の光をAE計測用の光電変換器によりAE信号として計測する、
ことを特徴とするFBGセンサの計測方法。
【請求項２】
FBGセンサに光を入力し且つ選択可能に接続される広帯域光源及び光ファイバアンプと、
FBGセンサからの光を複数の方向に切替可能にする第一の光スイッチと、
第一の光スイッチで切り換えた一方の光を分割して光ファイバアンプに戻すアンプ側の光カプラと、
第一の光スイッチで切り換えた他方の光と、アンプ側の光カプラで分割した他方の光とを選択的に入射させる第二の光スイッチと、
第二の光スイッチからの光を分割する計測側の光カプラと、
計測側の光カプラで分割した一方の光を計測するブラッグ波長計測手段と、
計測側の光カプラで分割した他方の光を計測するAE計測用の光電変換器とを備え、
前記光ファイバアンプを選択した際には、第一の光スイッチにより光を周回させて増幅し、自己励起によりファイバリングレーザとなるように構成したことを特徴とするFBGセンサの計測装置。
【請求項３】
光ファイバアンプは、ファイバリングレーザを発光するように、エリビウム添加光ファイバアンプまたは半導体光アンプであることを特徴とする請求項２に記載のFBGセンサの計測装置。
【請求項４】
広帯域光源と光ファイバアンプは、切換用の光スイッチの切換、またはいずれか一方の電源の入力により選択可能にしたことを特徴とする請求項２又は３に記載のFBGセンサの計測装置。
【請求項５】
AE計測用の光電変換器からの出力電圧を処理して信号を調整する信号調整手段を備えたことを特徴とする請求項２−４のいずれかに記載のFBGセンサの計測装置。
【請求項１】
広帯域光源と光ファイバアンプとを選択してFBGセンサに光を入力し、
前記広帯域光源を選択した際には、FBGセンサからの光を、第一の光スイッチ及び第二の光スイッチを介して計測側の光カプラにより分割し、更に計測側の光カプラで分割した一方の光をブラッグ波長計測手段によりひずみ信号として計測し、
前記光ファイバアンプを選択した際には、FBGセンサからの光を、第一の光スイッチ及びアンプ側の光カプラを介して光ファイバアンプに戻し、光の周回に伴う自己励起によりファイバリングレーザにしてアンプ側の光カプラから出射し、出射した光を、第二の光スイッチを介して計測側の光カプラにより分割し、更に計測側の光カプラで分割した一方の光をブラッグ波長計測手段によりひずみ信号として計測すると共に、計測側の光カプラで分割した他方の光をAE計測用の光電変換器によりAE信号として計測する、
ことを特徴とするFBGセンサの計測方法。
【請求項２】
FBGセンサに光を入力し且つ選択可能に接続される広帯域光源及び光ファイバアンプと、
FBGセンサからの光を複数の方向に切替可能にする第一の光スイッチと、
第一の光スイッチで切り換えた一方の光を分割して光ファイバアンプに戻すアンプ側の光カプラと、
第一の光スイッチで切り換えた他方の光と、アンプ側の光カプラで分割した他方の光とを選択的に入射させる第二の光スイッチと、
第二の光スイッチからの光を分割する計測側の光カプラと、
計測側の光カプラで分割した一方の光を計測するブラッグ波長計測手段と、
計測側の光カプラで分割した他方の光を計測するAE計測用の光電変換器とを備え、
前記光ファイバアンプを選択した際には、第一の光スイッチにより光を周回させて増幅し、自己励起によりファイバリングレーザとなるように構成したことを特徴とするFBGセンサの計測装置。
【請求項３】
光ファイバアンプは、ファイバリングレーザを発光するように、エリビウム添加光ファイバアンプまたは半導体光アンプであることを特徴とする請求項２に記載のFBGセンサの計測装置。
【請求項４】
広帯域光源と光ファイバアンプは、切換用の光スイッチの切換、またはいずれか一方の電源の入力により選択可能にしたことを特徴とする請求項２又は３に記載のFBGセンサの計測装置。
【請求項５】
AE計測用の光電変換器からの出力電圧を処理して信号を調整する信号調整手段を備えたことを特徴とする請求項２−４のいずれかに記載のFBGセンサの計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−６１１６２（Ｐ２０１３−６１１６２Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８０５２（Ｐ２０１１−１９８０５２）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００１９８３１８）株式会社ＩＨＩ検査計測 (132)
【出願人】（５０３３６１４００）独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 (453)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】（５００３０２５５２）株式会社ＩＨＩエアロスペース (298)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００１９８３１８）株式会社ＩＨＩ検査計測 (132)
【出願人】（５０３３６１４００）独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 (453)
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】（５００３０２５５２）株式会社ＩＨＩエアロスペース (298)
【Ｆターム（参考）】
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