2015 Fiscal Year Annual Research Report
分布型光ファイバひずみ計測の高性能化についての研究
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24510225
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
成瀬 央 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60402690)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
立田 光廣 千葉大学, 融合科学研究科(研究院), 教授 (30282445) [Withdrawn]
三島 直生 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30335145)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 光ファイバ / ブリルアンゲインスペクトル / 計測 / 不均一ひずみ / 円環 / モデル / パルス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光ファイバ内で発生するブリルアンゲインスペクトル（以下BGS）は、光ファイバに生じているひずみに比例して周波数がシフトする。光ファイバをセンサとして用い、この性質に基づいてBGSからひずみを得るひずみ計測方法は長距離・分布計測が可能であり、インフラ設備などの安全性モニタリングシステムへの応用が期待されている。本研究ではこの光ファイバひずみ計測の高性能化に向け、主に以下の３つの研究を行った。
まず、円環円周方向に生じるひずみを高精度に計測する方法を開発した。この方法では、BGSの基本形状と周波数シフトのひずみ依存性、BGS観測条件の2つを既知パラメータ、円環のひずみを与えるフーリエ係数を未知パラメータとしてひずみ下のBGSの形状をモデル化し、このモデルが観測されたBGSとよく一致するときのフーリエ係数を求めている。円環直径方向に対向して荷重が作用する場合について、開発したソフトウェアを用いてひずみ計測シミュレーションを行い、精度よくひずみが得られることを確認した。また、実験によって、この方法の有効性を確認した。
次に、時間的に変動する時間的不均一ひずみ下のBGSの形状を解析し、そのモデルを構築した。このモデルの妥当性を、線形ひずみと放物線ひずみについて実験によって確認した。時間的・空間的不均一ひずみはいずれもBGSに同様の変形を与えること、また、BGSの変形に起因するひずみ計測誤差も同じ特性を持つことを明らかにした。
さらに、時間領域で光ファイバ上のBGS観測位置を求める一般的なひずみ計測システムをそのまま用い、幅が異なるパルス光を別々に光ファイバに入射し、それらのパルス光で観測されたBGSの差分を求めることで、BGS観測区間長を短くする方法を明らかにした。本方法によって、ひずみ計測性能の向上が見込めることを実験によって確認した。
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