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光ファイバー・ヘルスモニタリング・システム
(FBG方式によるひずみ・振動および温度の計測システム)


FBG方式の原理: FBG方式について


  1. 一般的なシステム構成   (画像をクリックしてご覧下さい)
    広帯域光源を内蔵し、カプラあるいはサーキュレータを介してFBGセンサーへ出力される。 FBGセンサーからの反射光は波長モニタにて波長シフト量が計測される。 長期の絶対精度が要求される計測器では、キャリブレーション用安定化光源や安定化FBG がカプラを介して接続される。安定化FBGの場合は出力ラインに直列に接続される場合もある。

  2. 波長シフト量のモニター方法

  3. 大別して以下の2種類の方法が知られている。

    A. 分波器+リニアフィルターを用いるタイプ
    分波器としては、波長多重(DWDM)用固定式フィルターを用いた少FBG用と、高速のチューナブル フィルターを用いた多FBG用の計測器がある。この過程で分波された各々のFBG信号はリニア フィルター(反射強度と波長の関係が比例関係にあるフィルター)の反射強度と透過強度を 比較することにより波長シフト量を計算する。リニアフィルターの温度依存性も含めた安定 性が精度のネックになるため、一般に10〜20pm程度の精度の計測器が主流である。 DWDM用固定式フィルターを用いたタイプは使用波長が固定されるというデメリットはあるものの、 数kHzの高速スキャンが可能であり、また比較的安価である。

    B. 回折格子+近赤外CCDあるいはPDアレイを用いる
    回折格子により分派し、近赤外CCDあるいはPDアレイで各FBGからの反射波の波長シフト量を読み取る。 近赤外のCCDあるいはPDアレイが高価であるため計測器価格も高価になるが、 測定精度は数pm程度と高い。 光スイッチを用いて多チャンネル化することにより、 1チャンネル当たりの価格を下げる工夫がなされており、大規模システムに適した計測器と言える。

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