2016 Fiscal Year Research-status Report
多光源波長掃引による高速分布型光ファイバセンサの研究
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15K06130
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
和田 篤 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, 電気情報学群, 准教授 (40434021)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光ファイバ / センシング / 分布測定 / 干渉計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は複数の半導体レーザを用い、注入電流変調による狭帯域波長掃引を利用した光周波数多重化方式に基づく分布型光ファイバセンシングを実現することにより、分布センシングに要する測定時間を大幅に短縮する事である。本年度に行なった研究は以下の通りである。
光周波数多重化方式型の分布センシングシステムを構成し、低反射率のファイバブラッググレーティング(FBG)をセンサヘッドとした分布センシングを実際に行った。
光周波数多重化方式では、光源の波長を掃引し、FBGと反射光と参照光の干渉信号を解析する事で反射位置毎の信号を分離する。構成したシステムでは、光源の波長掃引手段として半導体レーザの注入電流変調を用いている。静的な注入電流変化においては、電流の変化量と波長の変化量はほぼ線形に対応しているが、動的な電流変調下においては非線形な対応となる。そこで、波長変化量を監視するためのファイバ干渉計を導入し、そこから得た情報を元に非線形性を補正した。その結果、非線形性を補正する前のセンサ出力からは位置毎の信号を分離する事は不可能であったが、補正後のセンサ出力からは位置毎の信号を分離する事が可能であることが確認できた。
ファイバ上の異なる位置に複数の圧電素子を用いて振動を印加した環境下で測定試験を行った。この結果、各振動をクロストーク無で独立に測定することができ、高速な分布センシングが実現できていることが実験的に確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1台の半導体レーザを用いて構成したセンシングシステムにより、高速な分布センシングを行うことが確認できた。また、センサヘッドとして用いているファイバブラッグレーティングについても、数値シミュレーションを用いて、より最適な設計の検討をすすめていている。
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| Strategy for Future Research Activity |
センサヘッドとして用いるファイバブラッググレーティングについて、長尺化、チャープ化、ランダム化を検討する。それと並行して光源を追加し、出力信号の信号処理系の実装を行う。また、構成したセンシングシステムについて、空間分解能、時間分解能、波長シフトの検出分解能等、基本的な性能指標の定量評価を行う。
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| Causes of Carryover |
最も大きな理由は、海外旅費の繰越である。研究成果を発表する場として計画していた国際会議の開催周期が1.5年周期であり、本年度の開催がなく、次年度の4月開催であった。そこで、次年度の4月に開催される会議を成果発表の場とする事にした。その為、渡航費用及び会議参加費用の未使用分が発生し、それを次年度へと繰り越すこととなった。また、一部機材が別予算で購入した機材で転用できる可能性があった為、助成金の効率的運用を図る為、転用による実装を試験している。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
まず、次年度に開催される国際会議への参加費用及び渡航費用に使用する。次に、光源を追加する為の制御に必要な機器を購入する費用に充てる予定である。
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