光ファイバケーブル外皮への加振によるセンサ情報伝送技術の研究

光缆外护套施加振动传感器信息传输技术研究

基本信息

批准号：
21K04078
负责人：
真鍋哲也
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Mie University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は同一光ケーブル中の２本の光ファイバを用いたマッハツェンダ干渉計型の光ファイバ振動センサを用いたセンサデータ伝送方式において周波数ダイバーシティ受信による受信特性の改善についての検討を実施した．また，光ファイバケーブル内に構成されたマッハツェンダ干渉計への振動伝達特性の計測を実施した．マッハツェンダ型光ファイバ振動センサのセンシング用光ファイバと参照用光ファイバの光伝搬時間が変動した場合，受信信号には与えた振動の２倍の周波数だけではなく同じ周波数の振動も含まれる．また，同じ周波数のみ発生し，与えた振動の２倍の周波数の振動が受信信号に含まれない場合もある．この場合には与えた振動の２倍の周波数による復調では受信データを復調できないという問題がある．そこで，受信特性の改善についての検討では，まず，マッハツェンダ型光ファイバ振動センサの２本の光ファイバの光伝搬時間に差がある場合を想定し，受信信号の発生過程をモデル化した．モデルに基づき与えた振動と同じ周波数および２倍の周波数により受信データの復調を２系統で行う周波数ダイバーシティ受信方式を提案した．これにより与えた振動と同じ周波数もしくは２倍の周波数の少なくともどちらか一方の周波数の振動から受信データを復調できるので，光伝搬時間差に変化が発生する場合においても常に受信データの復調が可能なデータ伝送を実現した．これらの結果については２０２３年１１月開催の国際会議に投稿予定である．光ケーブル内に構成されたマッハツェンダ干渉計への振動伝達特性の検討では，マッハツェンダ干渉計より得られる干渉波形が第一種ベッセル関数で級数展開できることに着目し，光ファイバケーブル外部に与えられた振動加速度と伝搬する光の位相変化との関係を表す非線形方程式を見出した．実験により光ケーブル種別の違いにより振動伝達特性が異なることを示し，国内学会にて発表した．

今年，我们使用Mach-Zehnder干涉仪型光纤振动传感器，使用两个光学电缆中的光纤来调查了传感器数据传输方法中频率多样性接收的提高接收特性。此外，测量了在光纤电缆中构建的马赫德干涉仪的振动传播特性。当传感光纤的光学传播时间和Mach-Zehnder型光纤振动传感器的参考光纤变化时，接收的信号不仅包括施加振动的两倍的频率，还包括相同频率的振动。另外，仅生成相同的频率，并且接收信号给出的频率的振动可能不包括在接收信号中。在这种情况下，存在一个问题，即无法通过使用给定振动的频率两倍的频率来解调接收的数据。因此，在检查接收特性的改善时，我们首先对产生接收信号的过程进行了建模，假设Mach-Zehnder型光纤振动传感器的两个光纤之间的光学传播时间差异。我们提出了一种频率多样性接收方法，其中使用相同的频率将接收的数据解调在两个系统中，并且是基于模型给出的振动的频率的两倍。这允许接收到的数据从至少一个频率的振动中解调，该频率与给定振动的频率相同或两倍，并且即使发生光传播时间差的变化，数据传输也可以恒定地解调接收到的数据。 These results will be posted at the international conference held in November 2023. In examining the vibration transfer characteristics to the Mach-Zehnder interferometer constructed within an optical cable, we focused on the fact that the interference waveform obtained from the Mach-Zehnder interferometer can be series expanded using the first type Bessel function, and found a nonlinear equation that represents the relationship between the vibration acceleration given to the outside of the optical fiber cable and the phase变化传播光。实验表明，由于光线类型的差异，振动传播特性差异，并在日本的一个日本社会中提出。