2014 Fiscal Year Research-status Report
光周波数多重化とFBGを用いた多点同時振動センサの研究
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25820176
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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, その他部局等, 准教授 (40434021)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 光ファイバ / センシング / 振動センサ / 半導体レーザ / 干渉計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は半導体レーザの注入電流変調による狭帯域波長掃引を光周波数多重化方式に基づくセンシング手法に利用し、光ファイバブラッググレーティング(FBG)多点センシングの計測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。
分布帰還型半導体レーザを光源に用いた光周波数多重化方式によるFBGセンシングシステムを構成し、固体振動計測の実証実験を行った。波長の掃引周波数は 10 kHzを用い、周波数数百 Hz の固体振動を実際に検出した。
レーザ波長の変調における非線形性を補正するために、偏波保持ファイバで構成した不等光路長マッハ・ツェンダー干渉計を導入し、波長掃引下における瞬時波長の測定を振動測定と同時に行った。測定によって得られた時間の関数としての瞬時波長から、逆関数を算出し、センサ出力として得られた干渉信号を波長変化に対して線形な関数として補正した。
更に、使用するFBGを追加し、多点振動計測の実証実験を行った。一本のファイバに直列に多数のFBGを追加する事を念頭におき、FBG1個の最大反射率は1％の物を採用した。まず、反射率1％のFBGであっても、十分な信号雑音比の干渉信号がセンサ出力として得られる事が確認できた。更に、FBGを1本のファイバ上に複数設置し、ファイバ長で 3 m 離れた位置に存在する FBG に印加された振動を独立に検出する事が出来た。
上記のセンシングシステムの構成と改良に先行して、多点センシングシステムの性能評価を行う為、静ひずみ、温度変化、振動の印加をファイバ上の異なる位置に与える為の実験系の検討と試作を行った。実際に評価用実験系を用いて、別の光ファイバセンシングシステムの性能評価を行い、評価手法の確立を図った。
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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
実際に構成した分布帰還型半導体レーザを光源に用いた光周波数多重化方式によるFBGセンシングシステムを用いて3 m離れた位置に印加された周波数数百 Hz の固体振動を同時に検出できている。
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| Strategy for Future Research Activity |
構成したシステムの信号雑音比の最適化を行うと共に、センサとして機能させられる最大点数の検討とその実証を図る。また、波長の掃引周波数を高速化し、測定時間の更なる短縮を試みる。
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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が本年度は6月と早い時期の開催であった為、翌年度に開催される次回の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。また、センサシステムの信号処理系には改善の余地がある為、換装する事による費用対効果の高い機材を検討し、随時換装する。更に、多点計測で同時に何点まで測定可能かを検証する為、センサ用FBGを追加で導入する予定である。
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