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The performance enhancement of distributed fiber optic strain measurements using Brillouin scattering

Research Project

Project/Area Number 24510225
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Social systems engineering/Safety system
Research InstitutionMie University

Principal Investigator

NARUSE HIROSHI  三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60402690)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) TATEDA MITSUHIRO  千葉大学, 大学院融合科学研究科, 教授 (30282445)
NAOKI MISHIMA  三重大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30335145)
Research Collaborator KISHIDA KINZO  ニューブレクス株式会社, 代表取締役
LI CHE HSIEN  ニューブレクス株式会社, 取締役
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2015: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2014: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2012: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords光ファイバセンサ / 不均一ひずみ / ブリルアンゲインスペクトル / 形状解析 / モデル / 円環 / パルス / 光ファイバ / 計測 / ひずみ計測 / 時間的線形ひずみ / 観測区間長 / 不均一ひずみ分布 / 直径変化
Outline of Final Research Achievements

Fiber optic strain measurements using Brillouin scattering can be applied to infrastructure monitoring systems. In this study, we investigate three methods to enhance the performance of a fiber optic strain measurement system. In the first method, we constructed a model of a Brillouin gain spectrum (BGS) shape generated in a fiber installed on ring structures, such as tunnels. Ring circumferential strain is obtained under the condition that the modeled BGS agrees well with the observed BGS. Next, we constructed another model based on the BGS shape under temporally nonuniform strain produced in oscillating structures. This model, similar to the first model, is used for extracting information about the temporally nonuniform strain. Lastly, a BGS observation method was investigated to improve the performance of the fiber optic strain measurement system. Two pulses with different widths were launched into the fiber and the difference of two BGSs generated by the pulses were analyzed.

Report

(5 results)
  • 2015 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2014 Research-status Report
  • 2013 Research-status Report
  • 2012 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2016 2015 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Shape variation of Brillouin gain spectrum caused by sinusoidal-like strain distribution2013

    • Author(s)
      Yoshiki Hayase, Hiroshi Naruse
    • Journal Title

      The 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim

      Volume: Proc. of CLEO-PR 2013

    • Related Report
      2013 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Measurement of Diameter Changes in Tunnels using Fiber-Optic Sensing2013

    • Author(s)
      Yoshiki Hayase, Hiroshi Naruse
    • Journal Title

      The Fifth International Workshop on Regional Innovation Studies

      Volume: Pro.s of IWRIS2013 Pages: 44-47

    • Related Report
      2013 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Measurement of tunnel-ceiling and side-wall displacements using arc-shaped beam and fiber Bragg grating sensors2012

    • Author(s)
      Hiroshi Naruse
    • Journal Title

      OFS2012 22nd International Conference on Optical Fiber Sensors

      Volume: Proc. of SPIE vol. 8421 Pages: 842133-842133-4

    • DOI

      10.1117/12.974833

    • Related Report
      2012 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ブリルアンゲインスペクトル形状モデルに基づく円環の円周方向ひずみ計測2016

    • Author(s)
      成瀬央, 小川武志, 西野隆典
    • Organizer
      電子情報通信学会 光ファイバ応用技術研究会
    • Place of Presentation
      沖縄大学(沖縄県那覇市)
    • Year and Date
      2016-02-18
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Deformation of Brillouin gain spectrum shape caused by strain varying linearly with respect to time2015

    • Author(s)
      Hiroshi Naruse, Ayako Komatsu, Mitsuhiro Tateda
    • Organizer
      24th International Conference on Optical Fiber Sensors
    • Place of Presentation
      Curitiba, Brazil
    • Year and Date
      2015-09-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ブリルアンゲインスペクトルモデルに基づく円環のひずみ計測2015

    • Author(s)
      小川武志,西野隆典, 成瀬央
    • Organizer
      平成27年度 電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2015-09-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 時間的放物線ひずみ下のブリルアンゲインスペクトルの形状2015

    • Author(s)
      小松綾子, 西野隆典, 成瀬央
    • Organizer
      平成27年度 電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2015-09-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 時間的線形ひずみ下のブリルアンゲインスペクトルの形状変形2015

    • Author(s)
      成瀬央, 小松綾子, 立田光廣
    • Organizer
      電子情報通信学会 光ファイバ応用技術研究会
    • Place of Presentation
      金沢勤労者プラザ(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2015-05-21
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 異なる幅をもつパルス光の入射によるBOTDRの性能向上2014

    • Author(s)
      榊原弘紀,西野隆典, 成瀬央, 李哲賢
    • Organizer
      平成26年度 電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • Place of Presentation
      中京大学(愛知県・名古屋市)
    • Year and Date
      2014-09-28 – 2014-09-29
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 線形動ひずみ下のブリルアンゲインスペクトルの形状2014

    • Author(s)
      小松綾子,西野隆典, 成瀬央
    • Organizer
      平成26年度 電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • Place of Presentation
      中京大学(愛知県・名古屋市)
    • Year and Date
      2014-09-28 – 2014-09-29
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 一端固定・他端自由支持半円曲り梁による変位計測2014

    • Author(s)
      加藤大介,西野隆典, 成瀬央
    • Organizer
      平成26年度 電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
    • Place of Presentation
      中京大学(愛知県・名古屋市)
    • Year and Date
      2014-09-28 – 2014-09-29
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] ブリルアンゲインスペクトルモデルを用いた正弦的動ひずみの振幅と中心の計測2014

    • Author(s)
      成瀬央, 早瀬義喜
    • Organizer
      電子情報通信学会 光ファイバ応用技術研究会
    • Place of Presentation
      山形大学(山形県・米沢市)
    • Year and Date
      2014-05-29 – 2014-05-30
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] ブリルアンゲインスペクトルモデルに基づく動的ひずみ計測2014

    • Author(s)
      早瀬義喜,成瀬央
    • Organizer
      2014年電子情報通信学総合大会
    • Place of Presentation
      新潟大学(新潟県)
    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Presentation] 一方向荷重下の円環の直径変化計測に対するBGS観測条件の影響2013

    • Author(s)
      早瀬義喜, 成瀬央
    • Organizer
      2013年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Place of Presentation
      福岡工業大学(福岡県)
    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Presentation] 分布観測されたBGSを用いた一方向荷重下の円環の直径変化計測2013

    • Author(s)
      早瀬義喜,成瀬央
    • Organizer
      平成25年度電気関係学会東海支部連合大会
    • Place of Presentation
      静岡大学(静岡県)
    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Presentation] 鉄筋コンクリート構造物の損傷度迅速判定のための光ファイバセンサを用いたひずみ検出用デバイスの開発

    • Author(s)
      柴田恭一郎
    • Organizer
      日本建築学会
    • Place of Presentation
      名古屋大学(愛知県)
    • Related Report
      2012 Research-status Report
  • [Presentation] 正弦波状ひずみ分布下のブリルアンゲインスペクトルの形状

    • Author(s)
      早瀬義喜
    • Organizer
      電子情報通信学会
    • Place of Presentation
      富山大学(富山県)
    • Related Report
      2012 Research-status Report
  • [Presentation] 正弦波状ひずみ分布によるブリルアンゲインスペクトルの変形

    • Author(s)
      早瀬義喜
    • Organizer
      電子情報通信学会
    • Place of Presentation
      海峡メッセ下関(山口県)
    • Related Report
      2012 Research-status Report
  • [Presentation] BGSモデルを用いた一方向荷重下円環の直径変化計測

    • Author(s)
      早瀬義喜
    • Organizer
      電子情報通信学会
    • Place of Presentation
      岐阜(岐阜大学)
    • Related Report
      2012 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 変位計測方法およびその変位計測装置2015

    • Inventor(s)
      成瀬 央
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人三重大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2015-184512
    • Filing Date
      2015-09-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-05-31   Modified: 2019-07-29  

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