2020 Fiscal Year Annual Research Report
Function enhancement and system simplification of fiber Brillouin optical correlation domain strain/temperature distributed measurement system
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18H01455
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| Research Institution | Toyota Technological Institute |
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Principal Investigator |
保立 和夫 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60126159)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 計測システム / 光ファイバセンサ / 分布型センシング / スマート材料・構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光ファイバの自然ブリルアン散乱を測定して歪分布を得る独自技術BOCDR法で、独自の2背景光雑音低減法と2測定レンジ延伸法を全て含むシステムにて、光ファイバ長・空間分解能比134,000を達成してきた。本研究では、BOCDR法の構造物健全性診断機能を維持しつつシステム簡素化に挑戦し、雑音低減法とレンジ延伸法の各組合せでの測定機能向上を精査した。
雑音低減法は、光位相変調法：PM法と光強度変調法：IM法で、PM変調器を省く計算PM法と光源FM波形を整形しIM変調器を省く簡素化IM法を提案・研究した。レンジ延伸法は二重光周波数変調法：DM法とテンポラルゲート法：TG法である。計算PM法の精査は初年度に、計算PM法とDM法の組合せの精査は2年度に行い、DM法誘起雑音の低減をシミュレーションと実験で改善した。
計算PM法とTG法の組合せは、TG法が付加雑音を生じないので精査を要しない。本年度は、簡素化IM法とTG法ないしDM法の組合せを精査した。本研究にてBOCDR法とBOCDA法の理論式が一致することを証明したので、TG法との組み合わせはBOCDA系にて並走研究した。シミュレーションでFM波形合成を最適化し、レーザ特性補償法も実装して、TG法の下で雑音低減を実証できた。合成FM波形に適した新分布測定原理も考案・実証した。簡素化IM法の効果が実証できたので、DM法との組合せにはIM法を使用しBOCDR系にて精査した。詳細シミュレーションで両手法のパラメータやIM波形を最適化し、実験での雑音低減も実証した。
以上、システム簡素化技術を二つ提案・実証し、雑音低減法とレンジ延伸法の組合せで精査すべき全てにおいて機能向上を実証できた。本測定法の基盤である独自の光源FMによる分布測定原理での極限的背景光雑音低減手法ならびにBOCDA法での新分布測定原理二つと空間分解能向上策も、提案・実証した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(10 results)
