Development of high-speed and real-time vibration measurement system for optical fiber sensor with wavelength-swept laser
Project/Area Number |
20K14754
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Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Basic Section 21030:Measurement engineering-related
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Research Institution | Nihon University |
Principal Investigator |
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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Keywords | 振動センサ / 光ファイバセンサ / ファイバブラッググレーティング / 波長掃引レーザ / 実時間計測システム |
Outline of Research at the Start |
本研究では、橋梁やパイプラインといった社会インフラから、航空機などの稼働構造物までを、長期的かつ安定的に監視するため、腐食に強く、センサ部に電源供給がいらない光ファイバセンサを用いた振動計測システムの開発を目指す。まずは長さの異なる光ファイバで構成した複数の光路を有するバッファ光学系を用いてレーザ光源の高速化を試みる。さらに、ディジタル信号処理が可能なField Programmable Gate Array(FPGA)を用いた実時間振動計測システムを開発し、その有効性を明らかにする。
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Outline of Final Research Achievements |
This research promoted the development of a high-speed vibration measurement system using optical fiber sensors in order to contribute to the creation of a safe and secure society. Major achievements include: (1) development of a high-performance laser source (buffered wavelength-swept laser) and evaluation of its operational characteristics, (2) realization of a measurement speed of 300 kHz using a buffered wavelength-swept laser, (3) development of a distance range extension method using pulse modulation, and (4) realization of real-time and multi-channel operation of the system by high-speed digital arithmetic circuitry. By extending this research, a high-speed spectroscopy system for gas component analysis was also developed.
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Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
光ファイバセンサは主成分がガラスで構成されているため、高い耐久性を備えており、社会インフラから極限環境下に至るまで多様な応用が検討されている。本研究では光ファイバセンサの多点性能と高速性能の改善を図るため、バッファ型波長掃引レーザを用いた光ファイバセンサの計測に挑戦した。本成果は波長掃引レーザを用いる方法において世界最速のリアルタイム計測を実現した技術であり、学術的意義は大きい。本研究をさらに発展させることにより、物体内に伝わる高速振動を光ファイバセンサでとらえることで構造物の損傷評価システムの開発につながることから、社会的意義も大きい。
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Report
(4 results)
Research Products
(27 results)