特許 6193496 光ファイバ式振動検出

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6193496

(24)【登録日】2017年8月18日

(45)【発行日】2017年9月6日

(54)【発明の名称】光ファイバ式振動検出

(51)【国際特許分類】

   G01V 9/00 20060101AFI20170828BHJP

【ＦＩ】

   G01V9/00 E

【請求項の数】22

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-531607(P2016-531607)

(86)(22)【出願日】2014年5月28日

(65)【公表番号】特表2016-532108(P2016-532108A)

(43)【公表日】2016年10月13日

(86)【国際出願番号】US2014039711

(87)【国際公開番号】WO2015017011

(87)【国際公開日】20150205

【審査請求日】2016年3月3日

(31)【優先権主張番号】13/954,507

(32)【優先日】2013年7月30日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】503455363

【氏名又は名称】レイセオン カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】ロリンジャー，アンドリュー アール．

【審査官】 北川 創

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０７６８７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開昭６０−１５８１２７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５６−０９４９３４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１０−２１６９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−１１３０３３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−０２０７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４４１４４７１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特表平０９−５１１０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００６７１１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００１−５０３１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１９６５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０８４１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２７７７２０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２６３８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０４２２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３７０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２４１４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２７５３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｖ ９／００

Ｇ０１Ｖ １／００

Ｇ０１Ｈ １／００

Ｇ０１Ｈ ９／００

Ｇ０８Ｂ １９／００ − ３１／００

Ｇ０１Ｎ ２９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光送信器により、振動センサによって変更される光信号を送信することと、
光受信器により、前記振動センサから前記光信号を受信することであり、該受信される光信号は、前記振動センサの振動に応じた変動を有する、受信することと
を有し、
前記光信号は、無線周波数（ＲＦ）信号を含み、
光学アセンブリが前記振動センサ及び複数の光ファイバを有し、前記光学アセンブリは、地下振動を検出するように構成され、且つ
前記振動センサは、前記光学アセンブリ内の２つの光ファイバの２つの端部を有し、前記２つの光ファイバの前記２つの端部は、間隙によって離隔され、前記２つの端部の少なくとも一方が、前記振動に応じて移動するように構成され、前記２つの端部の前記少なくとも一方の移動が、前記２つの端部間の位置ずれ及び前記光信号の減衰を生じさせる、
方法。

【請求項2】

前記光ファイバはシングルモードファイバを有する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記光ファイバは、劈開されたファイバを有する、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記光受信器により受信された前記ＲＦ信号が閾値を満足するときに、警報を発すること、を更に有する請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記振動の振幅を、前記ＲＦ信号における振幅変化により監視すること、を更に有する請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記振動センサは、複数の異なる位置で振動を検出するように構成された前記光学アセンブリのリボンファイバに沿った複数の振動センサのうちの１つである、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記光送信器及び前記光受信器は、前記光学アセンブリを介して前記光送信器と前記光受信器との間に能動コンポーネントを接続することなく同じ場所に設置されている、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

地下振動を検出するように構成された光学アセンブリであり、振動センサ及び複数の光ファイバを有する光学アセンブリと、
前記振動センサによって変更される光信号を送信するように構成された光送信器と、
前記振動センサから前記光信号を受信するように構成された光受信器であり、該受信される光信号は、前記振動センサの振動に応じた変動を有する、光受信器と
を有し、
前記光信号は、無線周波数（ＲＦ）信号を含み、且つ
前記振動センサは、前記光学アセンブリ内の２つの光ファイバの２つの端部を有し、前記２つの光ファイバの前記２つの端部は、間隙によって離隔され、前記２つの端部の少なくとも一方が、前記振動に応じて移動するように構成され、前記２つの端部の前記少なくとも一方の移動が、前記２つの端部間の位置ずれ及び前記光信号の減衰を生じさせるようにされている、
システム。

【請求項9】

前記光ファイバはシングルモードファイバを有する、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記光ファイバは、劈開されたファイバを有する、請求項８に記載のシステム。

【請求項11】

前記光受信器により受信された前記ＲＦ信号が閾値を満足するとき、警報器が動作される、請求項８に記載のシステム。

【請求項12】

前記振動の振幅が、前記ＲＦ信号における振幅変化により監視される、請求項８に記載のシステム。

【請求項13】

前記振動センサは、複数の異なる位置で振動を検出するように構成された前記光学アセンブリのリボンファイバに沿った複数の振動センサのうちの１つである、請求項８に記載のシステム。

【請求項14】

前記光送信器及び前記光受信器は、前記光学アセンブリを介して前記光送信器と前記光受信器との間に能動コンポーネントを接続することなく同じ場所に設置されている、請求項８に記載のシステム。

【請求項15】

振動センサによって変更される光信号を送信するように構成された光送信器と、
前記振動センサから前記光信号を受信するように構成された光受信器であり、該受信される光信号は、前記振動センサの振動に応じた変動を有する、光受信器と
を有し、
前記光信号は、無線周波数（ＲＦ）信号を含み、
光学アセンブリが前記振動センサ及び複数の光ファイバを有し、前記光学アセンブリは、地下振動を検出するように構成され、且つ
前記振動センサは、前記光学アセンブリ内の２つの光ファイバの２つの端部を有し、前記２つの光ファイバの前記２つの端部は、間隙によって離隔され、前記２つの端部の少なくとも一方が、前記振動に応じて移動するように構成され、前記２つの端部の前記少なくとも一方の移動が、前記２つの端部間の位置ずれ及び前記光信号の減衰を生じさせる、
装置。

【請求項16】

前記光ファイバはシングルモードファイバを有する、請求項１５に記載の装置。

【請求項17】

前記光ファイバは、劈開されたファイバを有する、請求項１５に記載の装置。

【請求項18】

前記光受信器により受信された前記ＲＦ信号が閾値を満足するとき、警報器が動作される、請求項１５に記載の装置。

【請求項19】

前記振動の振幅が、前記ＲＦ信号における振幅変化により監視される、請求項１５に記載の装置。

【請求項20】

前記振動センサは、複数の異なる位置で振動を検出するように構成された前記光学アセンブリのリボンファイバに沿った複数の振動センサのうちの１つである、請求項１５に記載の装置。

【請求項21】

前記光送信器及び前記光受信器は、前記光学アセンブリを介して前記光送信器と前記光受信器との間に能動コンポーネントを接続することなく同じ場所に設置されている、請求項１５に記載の装置。

【請求項22】

前記２つの光ファイバの前記２つの端部は、異なる長さの自由ファイバ端を表し、且つ異なる周波数で共振するように構成されている、請求項１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して振動検出に関し、より具体的には光学機器を用いた振動検出に関する。

【背景技術】

【0002】

境界を越えて気付かれずに武器、禁制品及び人間をこっそり運ぶために地下トンネルが使用され得る。トンネルを掘る活動の検出を用いて、安全な境界の助けとすることができる。トンネル掘り及び関連活動を検出するために監視すべき土地が広大であることにより、トンネル堀りの検出には障害がある。

【発明の概要】

【0003】

振動センサシステムの方法が提供される。当該方法は、光送信器により、振動センサによって変更される光信号を送信することを有する。当該方法は、光受信器により、振動センサからの光信号を受信することを有し、この光信号は、振動センサの振動に応じた変動を有する。光信号は、無線周波数（ＲＦ）信号を含んでいる。上記振動センサを、地下振動を検出するように構成された光学アセンブリが有する。

【0004】

振動を測定するシステムが提供される。当該システムは、当該システムは、光送信器及び光受信器を有する。光送信器は、振動センサによって変更される光信号を送信するように構成される。光受信器は、振動センサからの光信号を受信するように構成され、この光信号は、振動センサの振動に応じた変動を有する。光信号は、無線周波数（ＲＦ）信号を含んでいる。上記振動センサを、地下振動を検出するように構成された光学アセンブリが有する。

【0005】

振動を検出する装置が提供される。当該装置は、光送信器及び光受信器を有する。光送信器は、振動センサによって変更される光信号を送信するように構成される。光受信器は、振動センサからの光信号を受信するように構成され、この光信号は、振動センサの振動に応じた変動を有する。光信号は、無線周波数（ＲＦ）信号を含んでいる。上記振動センサを、地下振動を検出するように構成された光学アセンブリが有する。

【0006】

具体的な利点を以上にて挙げたが、様々な実施形態は、ここに挙げた利点の全て又は一部を含むこともあるし、これらの利点を含まないこともある。また、以下の図面及び説明のレビュー後、他の技術的利点がただちに当業者に明らかになるであろう。

【0007】

以下の詳細な説明に取り掛かる前に、本特許文献の全体を通して使用される一定の用語及びフレーズの定義を説明しておくことが有益となり得る。用語“含む”及び“有する”、並びにこれらの派生語は、限定なしで含むことを意味し、用語“又は”は、及び／又はの意味を含み、フレーズ“関連する”及び“それと関連する”、並びにこれらの派生語は、含む、その中に含まれる、収容する、その中に収容される、それに若しくはそれと接続する、それに若しくはそれと結合する、それと通信可能である、それと協働する、インターリーブする、隣り合う、それに近接する、それに若しくはそれと結び付けられる、持つ、その特性を持つ、又はこれらに類するものを意味することがあり、用語“コントローラ”は、少なくとも１つの動作を制御する如何なる装置、システム又はその一部をも意味し、そのような装置は、ハードウェア、ファームウェア若しくはソフトウェア、又はこれらのうちの少なくとも２つの組み合わせにて実装され得る。なお、特定のコントローラに関連する機能は、ローカルにであろうとリモートにであろうと、中央化されてもよいし分散されてもよい。特定の用語及びフレーズの定義が本特許文献のいたるところで与えられるが、当業者が理解するように、殆どではないにしても、それらの定義の多くは、そのように定義された単語及びフレーズの先の使用及び後の使用にも当てはまる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

以下、本開示及びその利点の更に完全なる理解のため、以下の説明を添付の図面とともに参照する。図面において、似通った参照符号は同様の部分を表している。

【図1】開示の一実施形態に従った振動検出システムを示している。

【図2】開示の一実施形態に従った振動検出システムを示している。

【図3】開示の一実施形態に従った振動検出システムの単一のチャンネルを示している。

【図4】開示の一実施形態に従った振動検出器を示している。

【図5】開示の一実施形態に従った振動検出器を示している。

【図6】開示の一実施形態に従った振動検出システムのフロー図を示している。

【発明を実施するための形態】

【0009】

最初に理解されるべきことには、実施形態例が以下に示されるが、本発明は、現在知られていようといなかろうと、多くの技術を用いて実装され得る。本発明は決して、以下に示される実施形態例、図面及び技術に限定されるべきでない。また、図面は必ずしも縮尺通りに描かれていない。

【0010】

図１は、開示の一実施形態に従った振動検出システムを示している。図１に示される実施形態は、単に例示のためのものである。この開示の範囲を逸脱することなく、他の実施形態も使用され得る。

【0011】

環境１００は、フェンス１２６、地盤１２２、及びトンネル掘り検出システム１０２を含んでいる。環境１００は、国境、土地の区画の境界線、及びこれらに類するものとし得る。環境１００は、境界や境界線に限られず、土地若しくは領土の如何なる部分又は広がりをも有し得る。

【0012】

フェンス１２６は、例えば国境又は土地の区画間の境界線などの境界を横切っての移動を制限するための独立構造とすることができる。フェンス１２６の下方に配置されているように図示されているが、光学アセンブリ１０６は、フェンスの有無にかかわらず、任意の広がりの土地にわたって配置されることができる。

【0013】

地盤１２２はトンネル１２４を有している。トンネル１２４に関する活動が、振動検出システム１０２によって検出される。トンネル１２４に関する活動は、以下に限られないが、構築すること、維持管理すること、使用すること、及びこれらに類することを含む。

【0014】

振動検出システム１０２は、フェンス１２６の下方の地盤１２２内でのトンネル１２４に関する活動を検出する。この構成にてトンネル活動を検出するとして説明されるが、振動検出システム１０２は、他の構成にて他の地下活動を検出してもよい。

【0015】

振動検出システム１０２は、光送受信器１０４と、光学アセンブリ１０６とを有している。光送受信器１０４は、レーザを含み得るものである光送信器１２８と、フォトダイオードを含み得るものである光受信器１３０とを有している。光送受信器１０４は、光学アセンブリ１０６を介して１つ以上の光信号の送信及び受信を行う。一緒に示されているが、特定の実施形態は、光送信器１２８と光受信器１３０とを相異なる位置に有することができる。光送信器１２８は、振動センサ１０８乃至１１８により変更される原（オリジナル）光信号を送る。光受信器１３０は、変更された光信号を振動センサ１０８乃至１１８から受け取る。

【0016】

光学アセンブリ１０６は、受動的な光カプラ１２０、振動センサ１０８乃至１１８、及び１つ以上の光ファイバを有している。光学アセンブリ１０６は、能動的な光コンポーネントを有していない。光学アセンブリ１０６は、光送受信器１０４、光カプラ１２０、及び振動センサ１０８乃至１１８の間で光信号を搬送する１つ以上のシングルモードファイバ（ＳＭＦ）を有している。単一の光ファイバが、光送信器１２８のレーザからのオリジナル光信号を光カプラ１２０へと搬送し得る。１つ以上の光ファイバが、光カプラ１２０からの光信号を、振動センサ１０８乃至１１８を介して、光受信器１３０の１つ以上のフォトダイオードへと搬送し得る。

【0017】

光カプラ１２０は、入来する光信号を、１つ以上の光ファイバによって搬送される複数の光信号へと分離する光スプリッタを有する受動コンポーネントである。光カプラ１２０は、光送信器１２８からの光信号を受け取り、オリジナル信号を複数の信号へと分離し、そして、該複数の信号を振動センサ１０８乃至１１８のうちの１つ以上へと送る。

【0018】

振動センサ１０８乃至１１８は各々、光ファイバの発振を介して振動を検出するように構成された一組のフェルール又はＶ字溝ブロックを有する。振動センサ１０８乃至１１８は各々、入力信号を変更して、振動センサの動き又は振動に基づいて変動する変更された出力信号を生成する。変動を有するこの出力信号が、光学アセンブリ１０６を介して光受信器１３０に送られ、それによって受信される。光信号の変動は、フェンス１２６の下方の地盤１２２内でのトンネル１２４に関する活動を振動検出システム１０２が検出することを可能にする。

【0019】

図２は、開示の一実施形態に従った振動検出システム２００を示している。図２に示される実施形態は、単に例示のためのものである。この開示の範囲を逸脱することなく、他の実施形態も使用され得る。

【0020】

振動検出システム２００は、図１の振動検出システム１０２の一実施形態とし得る。振動検出システム２００は、光送信器２０２と、光受信器２０４と、光学アセンブリ２２６とを有している。光送信器２０２及び光受信器２０４は、光送信器２０２と光受信器２０４との間に光学アセンブリ２２６を介して能動コンポーネントを接続することなく、中央設備に共同設置される。

【0021】

光送信器２０２はレーザを含み、このレーザの出力信号は、１つ以上の無線周波数（ＲＦ）信号入力に基づいて変調される。１つ以上のＲＦ信号を含んだレーザの出力が、光学アセンブリ２２６の光ファイバ２１０によって伝送される。光送信器２０２は、光信号を提供するために、これらの波長に限定されないが例えば１３１０又は１５５０ナノメートル（ｎｍ）の波長をもつレーザなど、如何なる好適なレーザを有していてもよい。特定の実施形態は、光送信器２０２の一部として複数の光送信器を含むことができ、それは、より大型の設備にとって有利である。特定の実施形態は、複数のレーザ波長の使用を含み得る。

【0022】

振動検出システム２００の特定の実施形態は、ＲＦ信号入力に基づいて変調を行うことなく、レーザの出力信号を使用する。ＲＦ信号なしでは、光パワーのみが測定される。

【0023】

光受信器２０４は、１つ以上のチャンネルを含んでいる。これらのチャンネルは、フォトダイオードを各々が含むそれぞれの受信器２０６乃至２０８を含んでいる。受信器２０６乃至２０８の各々のフォトダイオードが、振動センサ２２２のうちの１つからの信号に相当するものである光ファイバ２１２乃至２１４のうちの１つからの出力信号を受け取る。

【0024】

光学アセンブリ２２６は、光ファイバ２１０−２１４、２１８及び２２４と、マルチ光ファイバケーブル２１６と、光スプリッタ２２０と、振動センサ２２２とを有している。光学アセンブリ２２６は、地面の下に埋め込まれるように構成される。特定の実施形態は、光学アセンブリ２２６を地下に埋めることなく、杭で地面に結合された地面上の光学アセンブリ２２６を有することができる。光学アセンブリ２２６は、光送信器２０２から少なくとも１つの光信号を受け取り、少なくとも１つの光信号を土地の広がりに沿って光スプリッタ２２０及び振動センサ２２２を介して経路付け、そして、該土地の広がりに沿った振動及び活動を検出するよう、振動センサ２２２により変更された光信号を光受信器２０４へと送るように構成される。

【0025】

光ファイバ２１０−２１４、２１８及び２２４は、光学アセンブリ２２６の受動コンポーネントを例えば光送信器２０２及び光受信器２０４などの能動コンポーネントに接続するシングルモードファイバである。シングルモードファイバ（ＳＭＦ）の使用は、数百マイル又は数百キロメートルに及び得る長距離据え付けを可能にする。シングルモードファイバは、ファイバ結合間の位置ずれ（ミスアライメント）に非常に敏感である。

【0026】

マルチ光ファイバケーブル２１６は、複数の振動センサ２２２のいっそう容易な配備を可能にするように構成された、光ファイバ２１０−２１４、２１８及び２２４の少なくとも一部の集合体である。マルチ光ファイバケーブル２１６は、マルチ光ファイバケーブル２１６の長さに沿った様々な位置で振動を検出するようにマルチ光ファイバケーブル２１６に沿って分布された複数の振動センサ２２２を備えた、光ファイバ２１０−２１４、２１８及び２２４を有するリボンファイバとし得る。特定の実施形態は、リボンファイバを複数の別々のファイバの撚糸で置き換えることができる。

【0027】

光スプリッタ２２０は、入来する光信号を、光ファイバ２２４によって搬送される複数の光信号へと分離するように構成された受動コンポーネントである。光スプリッタ２２０は、光送信器２０２からのオリジナル信号を光ファイバ２１８を介して受け取り、オリジナル信号を複数の信号へと分離し、そして、該複数の信号を光ファイバ２２４を介して振動センサ２２２へと送る。

【0028】

振動センサ２２２は各々、光ファイバの発振を介して振動を検出するように構成された一組のフェルール又はＶ字溝ブロックを有する。振動センサ２２２は各々、入力信号を変更して、振動センサの振動に基づいて変動する出力信号を生成する。変動を有するこの出力信号が、光ファイバ２１２−２１４及び２２４を介して光受信器２０４に送られ、それによって受信される。光信号の変動は、地下トンネルに関する活動に関係する地下振動を振動検出システム２００が検出することを可能にする。

【0029】

図３は、開示の一実施形態に従った振動検出システムの単一のチャンネル３１８を示している。図３に示される実施形態は、単に例示のためのものである。この開示の範囲を逸脱することなく、他の実施形態も使用され得る。

【0030】

チャンネル３１８は、図１の振動検出システム１０２及び図２の振動検出システム２００のチャンネルの一実施形態である。チャンネル３１８は、光送信器３００と、光学アセンブリ３２０と、光受信器３１０とを有している。チャンネル３１８は、振動検出器３０６を介して地下振動を検出する。

【0031】

光送信器３００はダイオードレーザ３０２を有している。ダイオードレーザ３０２は、ＲＦ信号で変調された光信号を、振動検出器３０６によって変更されるよう、光ファイバ３０４に送り込む。

【0032】

光学アセンブリ３２０は、光ファイバ３０４と、振動検出器３０６と、光ファイバ３０８とを有している。光学アセンブリ３２０は、光送信器３００からの光信号を光ファイバ３０４を介して受け取り、該光信号を振動検出器３０６によって検出される振動に基づいて変更し、そして、変更された光信号を光ファイバ３０８を介して光受信器３１０へと送る。

【0033】

光ファイバ３０４及び３０８は、長距離にわたる配備に好適なシングルモード光ファイバである。光ファイバ３０４及び３０８の各々の図示におけるループは、当該ファイバが数百マイル又は数百キロメートルのオーダーで極めて長いものであり得ることを指し示しており、それ故に、振動検出器３０６は、光送信器３００及び光受信器３１０を有する中央設備から非常に遠く離して配置されることができる。

【0034】

振動検出器３０６は、Ｖ字溝ブロックとして例示されている。振動検出器３０６は、振動検出器３０６内にある光ファイバ３０４及び３０８各々の支持なしのファイバ端の振動を介して振動を検出する。振動検出器３０６への小さい振動が、支持のないファイバ端同士の位置ずれを生じさせて、光受信器３１０によって受信及び検出されることが可能な光パワー変動をもたらす。

【0035】

光受信器３１０は、フォトダイオード３１２と、増幅器３１４と、抵抗３１６とを有している。光受信器３１０は、振動検出器３０６を介して送られた変更された光信号を受け取り、該変更された光信号を、変更されたＲＦ信号へと変換する。変更されたＲＦ信号は、オリジナルＲＦ信号の変更版であり、変更されたＲＦ信号の変更は、振動検出器３０６によって受けられた振動に基づく。光学アセンブリ３２０によって光信号を介してＲＦ信号を送ることは、フォトダイオード上でのＲＦ信号の二乗検波により、フォトダイオードを２倍も高感度にする。オリジナルＲＦ信号はクロック信号とすることができる。

【0036】

特定の実施形態は、閾値検出を含み得る。変更されたＲＦ信号が或る特定の閾値を満足するとき、有意な振動が検出されたことを指し示すように警報器がトリガーされる。変更されたＲＦ信号の振幅変化を検知することによって振動振幅を監視するように、より洗練された回路を実装することができる。これはまた、地震を監視することや地盤内での波の伝播を研究することにも使用され得る。より多数のセンサを使用することは、地中撮影のためのエコーロケーション技術の使用をも可能にし得る。

【0037】

特定の実施形態は、各光ファイバ上に複数の振動センサを有することができる。各振動センサを異なる共振周波数に合わせることによって、同じ光ファイバ上の異なる振動センサからの変動を区別することができる。

【0038】

図４は、開示の一実施形態に従った振動検出器４００を示している。図４に示される実施形態は、単に例示のためのものである。この開示の範囲を逸脱することなく、他の実施形態も使用され得る。

【0039】

振動検出器４００は、スリーブ（軸ざや）４０８、並びに光ファイバ４０２及び４２２がその中を通る一組の位置合わせ（アライメント）されたフェルール４０６及び４１８、として具現化されている受動素子である。振動検出器４００は、例えば光ファイバ４０２などの第１のファイバを介した光信号を変更し、変更された光信号を、例えば光ファイバ４２２などの第２のファイバを介して送る。ここで、光信号は、振動検出器４００によって検出される動き又は振動に基づいて変更される。

【0040】

スリーブ４０８は、フェルール４０６及び４１８を収容し、空間４１０を有し、且つ例えばセラミックなどの何らかの好適材料から製造される。スリーブ４０８は、光ファイバ４０２及び４２２の固定及び位置合わせを行うように、フェルール４０６及び４１８の固定及び位置合わせを行う。

【0041】

空間４１０は、スリーブ４０８内、且つフェルール４０６と４１８との間にある。空間４１０は、光ファイバ４０２及び４２２の端部４１２及び４１６が、振動検出器４００の動き又は振動に基づいて動いたり振動したりすることを可能にする。

【0042】

フェルール４０６及び４１８は各々、例えば光ファイバ４０２及び４２２などの光ファイバを通すことができる孔を有している。フェルール４０６及び４１８は、例えばセラミック、ガラス、又は金属などの好適材料で製造され、セラミック又はガラスは、フェルール４０６及び４１８の各々内に収容されるファイバの熱膨張係数と実質的に同等の熱膨張係数を有するように選定され得る。フェルール４０６及び４１８は、光ファイバ４０２及び４２２の固定及び位置合わせを行うとともに、スリーブ４０８からの応力が光ファイバ４０２及び４２２に影響を及ぼすことを防止するのに十分な剛性を提供する。フェルール４０６及び４１８は、光ファイバ４０２及び４２２の互いに対する移動を防止する。

【0043】

光ファイバ４０２及び４２２は、シングルモードファイバであり、端部４１２及び４１６と部分４０４及び４２０とを有している。光ファイバ４０２及び４２２は、非常に長距離にわたる光信号の伝送を可能にする。

【0044】

端部４１２と４１６は、距離４１４だけ離隔されている。端部４１２と４１６との離隔は、振動検出器４００の動き及び振動に応答して端部４１２及び４１６が動くときに、光ファイバ４０２と４２２との間の位置ずれを可能にする。光ファイバ４０２と４２２との間の位置ずれは、光ファイバ４０２及び４２２を通されている入力信号を減衰させ、その減衰量は、光ファイバ４０２と４２２との間の位置ずれに比例するとともに、振動検出器４００の動き又は振動に比例する。端部４１２及び４１６は、同等の共振周波数を有するように同じ長さである。端部４１２及び４１６は、距離４１４だけ離間された光ファイバ４０２及び４２２を形成するように単一の光ファイバを切断又は劈開することによって形成されることができ、劈開されたファイバの動きが、光ファイバ同士の位置ずれに基づいて光信号を減衰及び変更させる揺動を提供する。特定の実施形態は、劈開されたファイバを、レーザ切断されたファイバや、テーパー形状にされたファイバや、レンズ化されたファイバ先端で置き換えることができる。

【0045】

距離４１４は、端部４１２と４１６との間の物理的な距離である。距離４１４は、光ファイバ４０２及び４２２の端部４１２及び４１６が自由に動いたり振動したりすることを可能にする。距離４１４は、可能な限り小さくし得るが、端部４１２及び４１６が動いたり振動したりするときに互いに接触しないのに十分な大きさである。

【0046】

特定の実施形態は、端部４１２及び４１６を相異なる周波数で共振するように相異なる長さのものにし得る。異なる長さ及び共振周波数を使用することは、振動検出器４００の動き及び振動についての更なる情報を捕捉することを可能にする。

【0047】

特定の実施形態は、端部４１２及び４１６のうちの第１のものをそのフェルールから外に特定の長さだけ延在させるとともに、端部４１２及び４１６のうちの第２のものをそのフェルールから外に延在させず、それにより端部４１２及び４１６のうちの第１のものだけが自由に動いたり振動したりするようにし得る。一方の端部だけを振動させることは、少なくとも空間４１０を小さくすることによって振動検出器４００の全体サイズを縮小させることを可能にする。

【0048】

図５は、開示の一実施形態に従った振動検出器５００を示している。図５に示される実施形態は、単に例示のためのものである。この開示の範囲を逸脱することなく、他の実施形態も使用され得る。

【0049】

振動検出器５００は、光ファイバ５０２及び５１４がそれを通る支持部材５０６を有するＶ字溝ブロックとして具現化されている受動素子である。振動検出器５００は、例えば光ファイバ５０２などの第１のファイバを介した光信号を変更し、変更された光信号を、例えば光ファイバ５１４などの第２のファイバを介して送る。ここで、光信号は、振動検出器５００によって検出される振動に基づいて変更される。

【0050】

支持部材５０６は、光ファイバ５０２及び５１４用のＶ字形状の溝（Ｖ字溝）５０８及び５１８を有している。支持部材５０６は、例えばシリコーン、ガラス、セラミック、又は金属などの好適材料で製造され、シリコーン、ガラス、又はセラミックは、Ｖ字溝５０８及び５１８の各々内に収容されるファイバの熱膨張係数と実質的に同等の熱膨張係数を有するように選定され得る。支持部材５０６は、光ファイバ５０２及び５１４の固定及び位置合わせを行う。支持部材５０６は、光ファイバ５０２及び５１４の互いに対する移動を防止する。

【0051】

光ファイバ５０２及び５１４は、シングルモードファイバであり、端部５１０及び５２０と部分５０４及び５１６とを有している。光ファイバ５０２及び５１４は、非常に長距離にわたる光信号の伝送を可能にする。

【0052】

端部５１０と５２０は、距離５１２だけ離隔されている。端部５１０と５２０との離隔は、振動検出器５００の動き又は振動に応答して端部５１０及び５２０が動くときに、光ファイバ５０２と５１４との間の位置ずれを可能にする。光ファイバ５０２と５１４との間の位置ずれは、光ファイバ５０２及び５１４を通されている入力信号を減衰させ、その減衰量は、光ファイバ５０２と５１４との間の位置ずれに比例するとともに、振動検出器５００の動き又は振動に比例する。端部５１０及び５２０は、同等の共振周波数を有するように同じ長さである。端部５１０及び５２０は、距離５１２だけ離間された光ファイバ５０２及び５１４を形成するように単一の光ファイバを切断又は劈開することによって形成されることができ、劈開されたファイバの動きが、光ファイバ同士の位置ずれに基づいて光信号を減衰及び変更させる揺動を提供する。

【0053】

距離５１２は、端部５１０と５２０との間の物理的な距離である。距離５１２は、光ファイバ５０２及び５１４の端部５１０及び５２０が自由に動いたり振動したりすることを可能にする。距離５１２は、可能な限り小さくし得るが、端部５１０及び５２０が動いたり振動したりするときに互いに接触しないのに十分な大きさである。

【0054】

特定の実施形態は、端部５１０及び５２０を相異なる周波数で共振するように相異なる長さのものにし得る。異なる長さ及び共振周波数を使用することは、振動検出器５００の動き及び振動についての更なる情報を捕捉することを可能にする。

【0055】

特定の実施形態は、端部５１０及び５２０のうちの第１のものをそのＶ字溝から外に特定の長さだけ延在させるとともに、端部５１０及び５２０のうちの第２のものをそのＶ字溝から外に延在させず、それにより端部５１０及び５２０のうちの第１のものだけが自由に動いたり振動したりするようにし得る。一方の端部だけを振動させることは、振動検出器５００の全体サイズを縮小させることを可能にする。

【0056】

図６は、開示の一実施形態に従った振動検出システムのフロー図を示している。このフロー図は一連の順次ステップを示しているが、明示的に述べない限り、具体的な実行順序、同時若しくは重なり合うようにではない順次でのそのステップ若しくは部分の実行、又は専ら介在ステップ若しくは中間ステップの発生なしで示されるステップの実行に関する如何なる推測も、このシーケンスから引き出されない。示されるプロセスは、例えば、振動検出システムにて実行されることができる。

【0057】

６０２にて、光送信器によって光信号が生成される。光信号は、レーザによって生成されることができ、また、ＲＦ信号と結合されることができる。

【0058】

６０４にて、光送信器から振動検出器に光信号が伝送される。光信号はＲＦ信号を含むことができ、光送信器はレーザを有することができる。

【0059】

６０６にて、振動検出器にて光信号が変更される。振動検出器は、動き及び振動に敏感な光ファイバの自由振動端を有する一組のフェルール又はＶ字溝ブロックとして具現化されることができる。振動検出器内での光ファイバの動き又は振動は、光信号を減衰あるいは変更させるように光ファイバの位置ずれを生じさせる。光信号の減衰及び変更は、光ファイバの動き及び振動の量に比例するとともに、振動検出器の動き及び振動に比例する。

【0060】

６０８にて、光ファイバを介して光信号が伝送される。光信号は、光送信器から、光信号を変更する振動検出器を介して、変更された光信号を受け取る光受信器へと伝送される。

【0061】

６１０にて、振動検出器からの変更された光信号が、光受信器にて受け取られる。光受信器は、フォトダイオードを有しており、光信号を検出して、光信号とともに含められたＲＦ信号を復元する。

【0062】

ここに記載されたシステム、装置及び方法には、本発明の範囲を逸脱することなく、変更、付加又は省略が為され得る。システム及び装置の構成要素は、集積されてもよいし、別々であってもよい。また、システム及び装置の動作は、より多数の、より少数の、あるいはその他の構成要素によって実行されてもよい。方法は、より多数の、より少数の、あるいはその他のステップを含んでもよい。さらに、ステップ群は如何なる好適順序で実行されてもよい。この文書で使用されるとき、“各”は、セットの各メンバー、又はセットのサブセットの各メンバーを意味する。

【0063】

パテントオフィス及び本願に対して発行される特許の読者がここに添付のクレームを解釈する際の助けとすべく、出願人が言及しておきたいことには、“する手段”又は“するステップ”なる語が特定のクレーム中で明示的に使用されない限り、添付のクレーム又はクレーム要素の何れかが、それが本願の出願日に存在しているとして３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．第１１２節の段落６を行使することを、出願人は意図していない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】