2003 Fiscal Year Annual Research Report
高度安全化のための光ファイバを用いたヘルスモニタリングシステムに関する研究
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15560365
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
肥後 尚志 日本大学, 理工学部, 教授 (80059500)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
篠田 之孝 日本大学, 理工学部, 助手 (80215988)
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| Keywords | ファイバブラッググレーティング / セロダイン変調 / ヘルスモニタリングシステム / 歪測定 / 波長測定 |
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| Research Abstract |
本研究は高度安全化社会環境創造を目指して,光ファイバセンサ(ファイバブラッググレーティング(FBG))を用いたヘルスモニタリングシステムを構築し,構造物の歪計測への応用を検証することである。FBGは光ファイバに紫外線で書き込んだ回折格子であり,長さ方向の歪により反射波長が変化するため,反射波長から歪を計測することができる。このFBGと実時間ディジタル信号処理装置により,高い時間分解能で動的歪計測を実現することである。
本年度は2本のファイバブラッググレーティング(FBG)を用いた差動方式による静的歪測定とFBGの反射波長のシフトをセロダイン変調による不等光路型マッハツェンダー干渉計を用いた動的歪測定について研究を行った。
先ず,差動方式による静的歪測定では光スペクトラムアナライザと外部共振器型半導体レーザを組み合わせた波長同期掃引による波長分解能1×10^<-12>mの計測システムを構築した。2本のFBGを交差させる差動方式では平面(2軸)上の1軸方向のみに感度をもち,他軸の歪及び温度変動は差動を取ることにより除去できることを示し,2本のFBGを交差させる角度により測定感度を選択できることを示した。
また,動的歪計測は広帯域光源を用いてFBGの動的歪による反射波長のシフトをセロダイン変調による不等光路型マッハツェンダー干渉計を用いて位相変化として計測するシステムを構築した。セロダイン変調による擬似へテロダイン化を用いた位相計測において,セロダイン変調周波数とビート周波数の周波数比が位相測定に与える影響について検討し,セロダイン係数を導出するとともに実験で示した。さらに,光ファイバの長さ方向の動的歪に対して,構築した動的システムは静的歪計測システム(波長分解能1×10^<-12>m)を用いて測定したFBGの感度とほぼ一致し,波長分解能が1×10^<-12>m以下であることを実験で示した。
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