光纤振动传感器制造技术

本发明专利技术涉及光纤振动传感器。本发明专利技术提供一种检测灵敏度良好的光纤振动传感器。光纤振动传感器包括光源，受光器，光分支耦合部，信号处理单元及由光纤构成的光纤环形部。构成光纤环形部的光纤的一部分设置在光纤振动传感器主体的框体内，构成上述光纤环形部的光纤的其它部分作为振动检测用光纤敷设在上述框体的外部。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及检测灵敏度良好的光纤振动传感器<
技术介绍
一直以来，传输，并使已旋转的顺时针方向的光和反时针方向的光干涉，并测定该干涉光 的强度变化来检测对光纤施加的物理干扰(振动、冲击)的传感器，公知有如图7所示的萨格纳克(Sagnac)干涉方式的振动传感器。在图7中，光纤振动传感器101具备光源102，受光器103,由光纤构 成的光纤环形部104，使来自上述光源102的光以顺时针方向和反时针方向的 方式入射到该光纤环形部104上的同时，使从上述光纤环形部104射出来的顺 时针方向和反时针方向的信号光干涉并将干涉光导入上述受光器的光分支耦 合部105以及对上述受光器103已接收的干涉光的接收信号进行处理的信号处 理单元106,将构成上述光纤环形部104的光纤作为振动检测用光纤敷设在振 动检测对象物上。若预先将光纤环形部104敷衍设在栅栏上，则在栅栏摇动时可得到与在光 纤环形部104上产生旋转角速度时相同的受光信号。就萨格纳克干涉方式振动 传感器而言，虽然无法检测振动频率和振幅的绝对值，但预先调查将任一特定 物品与栅栏接触时的受光信号的变化并作为比较用样本，其后将被检测的受光 信号的变化与比较用样本进行比较，则可识别特定的物品与^栏接触。这种方 式可应用于在禁止入内区域、民宅等检测人摇动栅栏的情况或者道路和铁道的 防护壁被坠落的石头摇动的情况。但是，专利文献1 (日本特开2003 -247887号公报)公开的萨格纳克干 涉方式振动传感器具有灵敏度随着光纤环形部104的场所而不同这样的灵敏 度特性。这是因为在光纤环形部104的环形长度方向中央部附近，由光分支耦.，所以n吸i不容易发生由振动引起的相位差。尤其是，在光纤环形部104的中间点灵敏度 为零。为此，对于已敷设光纤环形部104的振动检测对象物，检测振动的灵敏 度由于场所不同而变得不均匀。
技术实现思路
于是，本专利技术的目的在于解决上述问题，提供一种具有良好且均匀的检测灵敏度的光纤振动传感器。为了达到上述目的，本专利技术的光纤振动传感器具有光源，受光器，对光进行分支或者耦合的光分支耦合部，对来自上述受光器的接收信号进行处理的光分支耦合部、上述信号处理单元及上述光纤环形部的一部分的框体；在上述 光纤振动传感器中，上述光分支耦合部的一侧与上述光源和上述受光器连接， 另一侧与上述光纤环形部连接；上述光分支耦合部具备连接上述光源和上 述受光器的第一光耦合器，对来自上述第一光耦合器的光进行偏振的起偏器以 及对来自上述起偏器的光进行分支并分别入射到上述光纤环形部的同时，对来 自上述光纤环形部的出射光进行耦合的第二耦合器；在上述光纤环形部上设有 相位调制器的同时，构成上述光纤环形部的光纤的一部分作为延迟用光纤设置 上述框体内，构成上述光纤环形部的剩余光纤作为振动^^测用光纤敷设在上述 框体的外部。少一半的长度。根光纤的 一端彼此连接而成。上述振动检测用光纤可以具有设置在上述框体外部的上述光纤环形部的折返部，并将其设置在具有可挠性的管内。可以具备上述框体和可对该框体装卸自如地设置的上述振动检测用光纤。 用于上述光源、上述受光器、上述光分支耦合部的光纤及构成上述光纤环形部的光纤可以是偏振波面保持光纤再有，本专利技术可提供的光纤振动传感器，其特征在于，包括光源；受光 器；具备传输顺时针方向的光、反时针方向的光的环形构造的光纤环形部；一侧与上述光源和上述受光器连接，另一侧与上述光纤环形部连接，并对从光源 输出的光进行分支再输入到上述光纤环形部，并对从光纤环形部输出的光进行耦合再输入到受光器的光分支耦合部；以及对顺时针方向的光和反时针方向的 光赋予相位差的相位调制部；光纤环形部的一部分构成敷设在测定对象物上的 传感器光缆，光纤环形部的至少 一半设置在传感器光缆外。 传感器光缆可以由并列配置的两个光纤部构成。 光纤环形部的一半部分的一部分可以构成光纤延迟部。光分支耦合部可以具有起偏器 两个光纤部可以通过将一根光纤折返来形成。 本专利技术发挥如下优良的效果是检测灵敏度良好且均匀。 附图说明图l是表示本专利技术的一个实施方式的光纤振动传感器的构成图。图2 (a)是起偏器的立体图，图2 (b)是相位调制器的立体图。图3 (a)是光纤延迟部的立体图，图3 (b)侧视光纤延迟部的说明图。图4是图1的光纤振动传感器的实体图。图6 (a)、图6 (b)是本专利技术的传感器光缆(振动检测用光纤)的灵敏度 特性图。图7是现有的光纤振动传感器的构成图。 图中l-光纤振动传感器，2-光源，3-受光器，4-光纤环形部， 5-光分支耦合部，6-相位调制器，7-信号处理单元，8-光纤延迟部， 9-振动检测用光纤，17-传感器光缆。具体实施方式以下，基于附图详细叙述本专利技术的一个实施方式。 首先说明光纤振动传感器1的结构。如图1、图2 (a)、图2 (b)、图3 (a)、图3 (b)及图4所示，本专利技术 的光纤振动传感器1由含有框体10a的振动传感器主体10和敷设在振动传感 器主体10的框体10a之外的振动检测用光纤9构成。如图l所示，振动传感器主体10具备光源2,受光器3，对光进行分支 或者耦合的光分支耦合部5，对来自受光器3的接收信号进行处理的信号处理 单元7，框体10a以及一部分作为振动检测用光纤9 lt设在框体10a之外的光 纤环形部(光闭路)4。光纤环形部4在框体10a内具备相位调制器6和光纤延迟部8。光纤延迟 部8具备具有光纤环形部4的一半长度的光纤8b。对各部分的详细结构在后 面进行说明。光源2使用可干涉距离短的激光二极管(LD)和超发光二极管(SLD)， 受光器3使用光电二极管(PD)。光源2、受光器3分别与连接用光纤连接， 并与后述的光分支耦合部5连接。光分支耦合部5具备与光源2和受光器3连接的第一光耦合器18a，与 后述的光纤环形部4连接的第二光耦合器18b以及连接在第一光耦合器18a和 第二光耦合器18b之间的起偏器19。如图1及图2 U)所示，起偏器19是将连接第一光耦合器18a和第二光 耦合器18b的光纤19a的一部分形成为线圈状，且加大了芯的双折射的光纤型 起偏器。如图1的虛线所示，光纤环形部4与构成光分支耦合部5的第二光耦合器 18b连接，并利用第二光耦合器18b分支后的光由以分别向顺时针方向、反时 针方向进行旋转(传输)的方式形成光程的光纤构成。由于通过光纤环形部4旋转的向顺时针方向的光、反时针方向的光的干涉 光强度与coscl) ((}):萨格纳克相位差)成比例，所以对微小相位差的检测灵 敏度变低。于是，为了提高对微小相位差的检测灵敏度，设有使顺时针方向的 光、反时针方向的光产生相当于兀/2的相位差的相位调制器6。设于光纤环形部4的相位调制器6对通过光纤环形部4传输的顺时针方向 的光、反时针方向的光分别施加具有相对时间延迟的相位调制。在本实施方式中，如图2 (b)所示，相位调制器6在圆筒状的压电陶瓷 (PZT) 6a上巻绕形成光纤环形部4的一部分的光纤6b而成，利用对圆筒形 PZT6a附加的电压使巻绕在圆筒形的PZT6a上的光纤6b伸缩，对传输光的相 位进行调制。信号处理部7对从受光器3输出来的接收信号进^f亍处理，特别指定产生振 动的场所、振动的大小等。另夕卜，控制光源2的输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤振动传感器，具有：光源，受光器，对光进行分支或者耦合的光分支耦合部，对来自上述受光器的接收信号进行处理的信号处理单元，将由上述光分支耦合部分支后的光分别作为顺时针方向的光、反时针方向的光进行传输的光纤环形部以及收放上述光源、上述受光器、上述光分支耦合部、上述信号处理单元及上述光纤环形部的一部分的框体；上述光分支耦合部的一侧与上述光源和上述受光器连接，另一侧与上述光纤环形部连接，其特征在于：上述光分支耦合部具备：连接上述光源和上述受光器的第一光耦合器，对来自上述第一光耦合器的光进行偏振的起偏器以及对来自上述起偏器的光进行分支并分别入射到上述光纤环形部的同时，对来自上述光纤环形部的出射光进行耦合的第二耦合器；在上述光纤环形部上设有相位调制器的同时，构成上述光纤环形部的光纤的一部分作为延迟用光纤设置上述框体内，构成上述光纤环形部的剩余光纤作为振动检测用光纤敷设在上述框体的外部。

【技术特征摘要】
JP 2007-5-16 2007-1309651.一种光纤振动传感器，具有光源，受光器，对光进行分支或者耦合的光分支耦合部，对来自上述受光器的接收信号进行处理的信号处理单元，将由上述光分支耦合部分支后的光分别作为顺时针方向的光、反时针方向的光进行传输的光纤环形部以及收放上述光源、上述受光器、上述光分支耦合部、上述信号处理单元及上述光纤环形部的一部分的框体；上述光分支耦合部的一侧与上述光源和上述受光器连接，另一侧与上述光纤环形部连接，其特征在于上述光分支耦合部具备连接上述光源和上述受光器的第一光耦合器，对来自上述第一光耦合器的光进行偏振的起偏器以及对来自上述起偏器的光进行分支并分别入射到上述光纤环形部的同时，对来自上述光纤环形部的出射光进行耦合的第二耦合器；在上述光纤环形部上设有相位调制器的同时，构成上述光纤环形部的光纤的一部分作为延迟用光纤设置上述框体内，构成上述光纤环形部的剩余光纤作为振动检测用光纤敷设在上述框体的外部。2. 根据权利要求1所述的光纤振动传感器，其特征在于，上述延迟用光 纤具有构成上述光纤环形部的光纤的至少一半的长度。3. 根据权利要求1所述的光纤振动传感器，其特征在于，上述振动检测 用光纤做成直接或者使用折返用光纤将并列排列的两根光纤的一端彼此连接 而成。4. 根据权利要求1所述的光纤振动传感器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊谷达也，大贯涉，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]