[发明专利]光纤振动传感器

说明书

技术领域

本发明涉及检测灵敏度良好的光纤振动传感器。

背景技术

一直以来，作为通过使向顺时针方向的光和反时针方向的光在环形光纤中传输，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栅栏接触。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，由光分支耦合部分支后的顺时针方向的光和反时针方向的光在几乎相同的时刻通过，所以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。

发明内容

于是，本发明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，本发明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；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检测用光纤敷设在上述框体的外部。上述光纤延迟部可以具有构成上述光纤环形部的光纤的至少一半的长度，中间点位于延迟用光纤内。

上述振动检测用光纤可以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。

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，本发明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。

本发明发挥如下优良的效果是检测灵敏度良好且均匀。