光通信波長帯高精度レーザ歪みセンサの開発

光通信波段高精度激光应变传感器的研制

• 批准号: 25600107
• 负责人: 中沢 正隆
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25600107/
• 关键词: レーザ歪み・津波計測; ファイバセンサ; 周波数可変ファイバレーザ; 光ファイバネットワーク

平成25年度は、光ファイバを用いた津波計測用センサを設計・試作した。従来技術であるファブリー・ペロー共振器の代わりに、ファイバリング共振器を利用した新たなセンサ構造を提案し、その1次試作を行なった。本課題で試作したセンサは、円筒構造（直径120 mm、高さ240 mm）のアルミ材に全長が4.5 mのファイバリング共振器を巻き付けるといった簡便かつ安価な構造を有する。そして、水圧変化に伴うセンサの直径方向の変化量をリング共振器の共振周波数より測定するものである。つぎに試作したセンサと2台の周波数可変ファイバレーザを組み合わせることにより、レーザ津波計を作製し、水槽を利用した水位変化量の計測を実施した。2台のレーザを利用することにより温度変動に伴う測定誤差を50分の1に低減することに成功した。このような条件のもと、水槽の水位を約1 cmずつ変化させていった際に、12.2 MHz/cmというビート周波数の検出感度を得た。ビート信号の短期的なスペクトル揺らぎ（±110 kHz）から算出される水位変化量の測定誤差は90μmであり、世界最高水準の性能を実現することに成功した。平成26年度は、平成25年度に試作した津波計測用センサの感度向上を目指し、圧力により形状変化が起こり易い凹凸構造を設けたセンサ部を新たに試作した。また、120度ずつ角度のずれた方向に歪み検出用センサ部を設けた三成分歪み計測用センサを試作した。しかし、平成26年度に新規に採択された特別推進研究課題との重複の制限により、試作したセンサの評価ならびに改良を課題として残した状況で本課題が終了することになった。本研究は大震災への対策技術として、地殻変動に伴う歪み量の高感度計測ならびに津波計測にとって大変重要である。今後も本研究を継続していく予定である。研究発表：JAMSTEC連携協定協議会「高感度レーザ津波センサの試作」

In the 25th year of Heisei, <s:1>, the light ファ バを バを used the ファ た and the tsubaki meter used the セ and <s:1> サを for design and trial production of the た. 従 to technology で あ る フ ァ ブ リ ー · ペ ロ ー resonator の generation わ り に, フ ァ イ バ リ ン グ resonator を using し た new た な セ ン サ structure proposed を し, そ の line 1 attempt を な っ た. This topic で attempt し た セ ン サ は, has drifted back towards &yen; tube structure (diameter of 120 mm, 240 mm) high さ の ア ル ミ material に total length of 4.5 m の が フ ァ イ バ リ ン グ resonator を 巻 き pay け る と い っ た simple か つ Ann 価 な a す を construction る. そ し て, water 圧 variations change に with う セ ン サ の の diameter direction - momentum を リ ン グ resonator の resonance frequency count よ り determination す る も の で あ る. つ ぎ に attempt し た セ ン サ と two の cycle for can - フ ァ イ バ レ ー ザ を group み close わ せ る こ と に よ り, レ ー ザ し, sink the bore gauge を cropping を using し た water level variations momentum の measuring を be applied し た. Two の レ ー ザ を using す る こ と に よ り dynamic に temperature variations with う measuring error を 50 points decrease 1 に low の す る こ と に successful し た. こ の よ う な conditions の も の と, cistern water を about 1 cm ず つ variations change さ せ て い っ た interstate に, 12.2 MHz/cm と い う ビ ー ト cycle for の 検 out sensitivity を た. ビ ー ト signal の short-term な ス ペ ク ト ル 揺 ら ぎ (plus or minus 110 kHz) か ら calculate さ れ る water quantity は の measurement error - 90 microns で あ り の を performance, the world's highest level be presently す る こ と に successful し た. Pp.47-53 26 year は, pp.47-53 25 year に attempt し た bore measuring with セ ン サ の sensitivity up を refers し, pressure に よ り shape - the が up こ り easy い sag を set け た セ ン サ を new た に attempt し た. ま た, 120 degrees ず つ Angle の ず れ た に slanting direction み 検 out セ ン サ department を established け た three ingredients slanting み measuring with セ ン サ を attempt し た. し か し, pp.47-53 26 year に new rules に mining 択 さ れ た special propulsion research topic と の repeat the limitations の に よ り, try し た セ ン サ の review 価 な ら び に improved を subject と し て residual し た condition で す the end of this topic が る こ と に な っ た. This study は basic へ の ce technology seaborne と し て and crust - move に う slanting み quantity の Gao Gan degree measuring な ら び に bore measuring に と っ て big - important で あ る. In the future, を継続 this study を継続 て て く く is set to である. Research presentation: JAMSTEC Collaboration Protocol Council "High-Sensitivity レ ザ ザ Tsubaki セ サ サ <s:1> Trial Work"

项目成果

東北大学電気通信研究所中沢研究室ホームページ

东北大学电信研究所中泽实验室主页

高感度レーザ津波センサの試作

高灵敏度激光海啸传感器原型

• 发表时间: 2014
• 作者: 吉田真人;葛西恵介;中沢正隆
• 通讯作者: 中沢正隆

光通信波長帯高精度レーザ歪みセンサ

光通信波段高精度激光应变传感器

• 作者: 吉田真人;葛西恵介;中沢正隆
• 通讯作者: 中沢正隆