JP2021156822A - 光ファイバ振動検知装置及び振動検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な構成で，簡単な信号処理によって，フェーディングの影響を取り除く。【解決手段】プロー光を生成するプローブ光生成部と、プローブ光が入射されるセンシングファイバと、プローブ光によってセンシングファイバで発生した後方散乱光を受光して、電気信号を生成する受光部と、電気信号から後方散乱光の強度情報及び位相情報を算出し、センシングファイバの長手方向の位置が異なる２点間の位相差から、該２点の中点における位相を算出する信号処理部とを備えて構成される。信号処理部は、２点の中点における位相のセンシングファイバの長手方向の分布に対して、メディアンフィルタを作用させる。【選択図】図１

Description

この発明は、発電所や工場などの大型の施設における人の不法な侵入行為の検知や、橋梁や道路などの大型の土木構造物に発生する亀裂の検知に利用するのに好適な、光ファイバ振動検知装置及び振動検知方法に関する。

時間領域反射測定（ＯＴＤＲ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）は、光ファイバへ光パルスを入力した際に発生する後方レイリー散乱光（ＲＢＳ：Ｒａｙｌｅｉｇｈ Ｂａｃｋ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）を利用して、分布的に光ファイバにおける光の損失を測定する技術である。ＯＴＤＲでは、コヒーレントなレーザ光源を用いて発生した光パルスを利用することにより、ＲＢＳの強度又は位相を測定し、その結果として、光ファイバに加わる振動を分布的に測定できる。

一般に、ＲＢＳの強度の測定は安価な構成で実現できる一方で、外部から加わる振動に対するセンサの応答の線形性に乏しく、再現性が劣る。これに対して、ＲＢＳの位相の測定は、強度の測定に対して系が複雑になるものの、良い線形性が得られる。

ＲＢＳの位相は、ＲＢＳのヘテロダインまたはホモダイン検波によって測定される。ＲＢＳの位相の測定における共通の課題として、フェーディングの影響がある。コヒーレントなレーザ光源を利用して測定されるＲＢＳは、光パルスの伝搬中の光ファイバの散乱中心から生じる不規則な散乱光の干渉の結果として観測される。フェーディングは、この干渉の結果によって、ＲＢＳの強度が著しく小さい測定点が発生する現象である。このフェーディングが発生した位置においては、位相は正しく測定されない。

このフェーディングの影響を取り除くためには、一般に、複数の周波数のパルスに対して測定したＲＢＳをダイバーシティ合成する方法や、プローブ光パルスに変調を施す方法などがある。これらの方法は、特殊な系が必要なため、装置が高価になる傾向がある。

非特許文献１に記載の方法は、複雑な系を用いずに、フェーディングの影響を取り除く方法である。これは、ヘテロダイン検波したＲＢＳに対して、透過帯域が異なる３つのディジタルバンドパスフィルタを利用して、それらの３つのディジタルバンドパスフィルタの出力をダイバーシティ合成する方法である。

Yue Wu, et al. "Interference Fading Elimination with Single Rectangular Pulse in Φ-OTDR," IEEE Journal of Lightwave Technology, vol. 37, no. 13, pp. 3381-3387 (2019)

一般に、分布振動検知装置は、光ファイバに加わる異常をリアルタイムに検出することに用いられる。非特許文献１に記載の方法は、高価な装置を利用せずにディジタル信号処理のみによって、フェーディングの影響を取り除くことができる一方で、観測したＲＢＳに対して３つの透過帯域が異なるディジタルフィルタを適用し，それらを新たなフェーディングが発生しないようにダイバーシティ合成する。この様なディジタル信号処理を、膨大な測定点から逐次測定されるＲＢＳに対して適用する必要がある。このため、従来の方
法では、リアルタイムの振動検知が困難である。

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、安価な構成で，簡単な信号処理によって，フェーディングの影響を取り除いた測定が可能な、光ファイバ振動検知装置及び振動検知方法を提供することである。

上述した目的を達成するために、この発明の光ファイバ振動検知装置は、プロー光を生成するプローブ光生成部と、プローブ光が入射されるセンシングファイバと、プローブ光によってセンシングファイバで発生した後方散乱光を受光して、電気信号を生成する受光部と、電気信号から後方散乱光の強度情報及び位相情報を算出し、センシングファイバの長手方向の位置が異なる２点間の位相差から、該２点の中点における位相を算出する信号処理部とを備えて構成される。信号処理部は、２点の中点における位相のセンシングファイバの長手方向の分布に対して、メディアンフィルタを作用させる。

この発明の光ファイバ振動検知装置の好適実施形態によれば、信号処理部は、電気信号に対して、ヒルベルト変換を施すヒルベルト変換手段と、ヒルベルト変換手段の出力に対して、４象限逆正接を計算して位相の情報を算出する逆正接演算手段と、逆正接演算手段で算出された位相をもとに、センシングファイバの長手方向の位置ごとの位相を算出する位相演算手段と、位相演算手段で算出されたセンシングファイバの長手方向の位置ごとの位相に対してメディアンフィルタを施すメディアンフィルタ手段とを備える。

また、プローブ光生成部は、連続光を生成するレーザ光源と、連続光を２分岐した一方を周期的な光パルスに変換する光パルス発生器とを備え、光パルスをプローブ光として前記センシングファイバに入射させ、連続光を２分岐した他方を参照信号として受光部に送り、受光部は、後方散乱光と参照光をヘテロダイン干渉させてビート光を生成する光カプラと、ビート光を光電変換してアナログ信号を生成する光電変換器と、アナログ信号をディジタル信号に変換して、ディジタル信号を電気信号として信号処理部に送る、アナログ−ディジタル変換器とを備える構成にすることができる。

また、この発明の振動検知方法は、以下の過程を備えて構成される。プローブ光生成過程は、プローブ光を生成する。受光過程は、プローブ光によってセンシングファイバで発生した後方散乱光を受光して、電気信号を生成する。信号処理過程は、電気信号から後方散乱光の強度情報及び位相情報を算出し、センシングファイバの長手方向の位置が異なる２点間の位相差から、２点の中点における位相を算出する。信号処理過程では、２点の中点における位相のセンシングファイバの長手方向の分布に対して、メディアンフィルタを作用させる。

また、この発明の振動検知方法の好適実施形態によれば、信号処理過程は、電気信号に対して、ヒルベルト変換を施すヒルベルト変換過程と、ヒルベルト変換過程の出力に対して、４象限逆正接を計算して位相の情報を算出する逆正接演算過程と、逆正接演算過程で算出された位相をもとに、センシングファイバの長手方向の位置ごとの位相を算出する位相演算過程と、位相演算過程で算出されたセンシングファイバの長手方向の位置ごとの位相に対してメディアンフィルタを施すメディアンフィルタ過程とを備える。

また、プローブ光生成過程を、連続光を生成する過程と、連続光を２分岐した一方を周期的な光パルスに変換する過程と、光パルスをプローブ光としてセンシングファイバに入射させる過程とを備える構成として、受光過程を、後方散乱光と、連続光を２分岐した他方の参照光をヘテロダイン干渉させてビート光を生成する過程と、ビート光を光電変換してアナログ信号を生成する過程と、アナログ信号をディジタル信号に変換して、ディジタ
ル信号を電気信号として信号処理部に送る過程とを備える構成にすることができる。

この発明の光ファイバ振動検知装置及び振動検知方法によれば、２点の中点における位相のセンシングファイバの長手方向の分布に対して、メディアンフィルタを作用させることにより、安価な構成で，簡単な信号処理によって，フェーディングの影響を取り除いた測定が可能になる。

光ファイバ振動検知装置の模式図である。 光ファイバ振動検知装置で得られる測定波形の一例を示す図である。 測定した分布振動の波形である。 測定した分布振動の振幅を濃淡で示す図である。 距離と時間に対する位相を三次元表示で示したものである。 加振点における振動波形と周波数スペクトルを示す図である。

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。

図１を参照して、この発明の実施形態に係る光ファイバ振動検知装置について説明する。図１は、光ファイバ振動検知装置の模式図である。

光ファイバ振動検知装置は、プローブ光生成部１００、光サーキュレータ２００、センシングファイバ３００、受光部４００及び信号処理部５００を備えて構成される。この光ファイバ振動検知装置は、例えば、ＯＴＤＲに用いられる。

プローブ光生成部１００は、プローブ光として、周期的に光パルスを生成する。プローブ光生成部１００は、例えば、レーザ光源１１０、光源側光カプラ１２０、音響光学変調器１３０、パルス発生器１４０及び光増幅器１５０を備えて構成される。

レーザ光源１１０は連続光を生成する。レーザ光源１１０の波長は，いわゆる通信波長帯の、光ファイバの損失が小さい１５５０ｎｍ近傍の波長とするのがよい。また、レーザ光源１１０として、線幅が数ｋＨｚ以下の狭線幅レーザを用いるのが望ましい。レーザ光源１１０が生成した連続光は、光源側光カプラ１２０に送られる。

光源側光カプラ１２０は、レーザ光源１１０が生成した連続光を２分岐する。光源側光カプラ１２０で２分岐された一方は、音響光学変調器１３０に送られる。また、光源側光カプラ１２０で２分岐された他方は、参照光として受光部４００に送られる。

音響光学変調器１３０は、光源側光カプラ１２０を経て受け取った連続光を光パルスに変換する。音響光学変調器１３０で発生する光パルスの搬送波の周波数は、音響光学効果によってシフトする。音響光学変調器１３０が生成する光パルスの周期とパルス幅は、音響光学変調器１３０に供給される電気パルスによって決定される。

電気パルスは、パルス発生器１４０が生成して、音響光学変調器１３０に送る。音響光
学変調器１３０が生成する光パルスの周波数とパルス幅は、測定の条件に依存して設定される。

光パルスの周波数は、測定対象の光ファイバであるセンシングファイバ３００の長さに依存する。光パルスは、センシングファイバ３００中の伝搬に伴って、１ｍあたり５ｎｓｅｃの遅延が生じる。ＯＴＤＲの測定は後方散乱光を観測する。このため、センシングファイバ３００の１ｍあたり、往復で１０ｎｓｅｃの遅延が発生する。例えば、センシングファイバ３００の長さが２５ｋｍの場合、ＲＢＳの取得に、２５０μｓｅｃの遅延が発生する。このため、光パルスの周波数を、４ｋＨｚより小さく設定する。

光パルスのパルス幅は、要求される空間分解能に依存する。例えば、１０ｍの空間分解能が要求される場合、パルス幅を１００ｎｓｅｃ以下に設定する。

音響光学変調器１３０が生成した光パルスは、光増幅器１５０で必要に応じて所定の増幅を受け、プローブ光として、プローブ光生成部１００から出力される。

プローブ光生成部１００から出力されたプローブ光は、光サーキュレータ２００を経て、センシングファイバ３００に送られる。

センシングファイバ３００中では，光パルスの伝搬に伴ってＲＢＳが発生する。ＲＢＳは、光サーキュレータ２００を経て受光部４００に送られる。

受光部４００は、ＲＢＳを受光してディジタル電気信号を生成する。受光部４００は、例えば、受光側光カプラ４１０、光電変換器としてのバランスフォトディテクタ（ＰＤ）４２０、アナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器４３０を備えて構成される。

受光側光カプラ４１０は、光サーキュレータ２００から送られるＲＢＳと、プローブ光生成部１００から送られる参照光を合波して、ヘテロダイン干渉させる。このヘテロダイン干渉した光波は、音響光学変調器１３０で与えられる周波数シフト量のビート光である。受光側光カプラ４１０で生成されたビート光は、バランスＰＤ４２０に送られる。

バランスＰＤ４２０は、ビート光を光電変換して電気信号を生成する。バランスＰＤ４２０で生成された電気信号は、Ａ／Ｄ変換器４３０に送られる。

Ａ／Ｄ変換器４３０は、バランスＰＤ４２０で生成された電気信号を、ディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器４３０の標本化周波数は、ビート光の周波数の２倍より大きいものを用いる。Ａ／Ｄ変換器４３０で生成されたディジタル信号は、信号処理部５００に送られる。

信号処理部５００は、受光部で生成されたディジタル信号から、ＲＢＳの強度情報及び位相情報を算出し、センシングファイバ３００の互いに異なる２点間の位相差から２点における振動情報を算出する。これにより、センシングファイバ３００における分布的な振動情報が計算される。

信号処理部５００は、クロック抽出手段５１０、ヒルベルト変換手段５２０、逆正接演算手段５３０、位相演算手段５４０及びメディアンフィルタ手段５５０を備えて構成される。信号処理部５００は、ディジタル信号処理をする部分であり、上記各手段の機能を有する任意好適な構成にすることができる。例えば、信号処理部５００を、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）で構成することができる。

クロック抽出手段５１０は、順次入力される光パルスに対応する各ＲＢＳのタイミングを合わせる。図２は、光ファイバ振動検知装置で得られる測定波形の一例を示す図である。図２では、横軸にセンシングファイバ３００の入力端からの距離（ｋｍ）を取って示し、縦軸に強度（ｍＶ）を取って示している。図２（Ａ）は、クロック抽出手段５１０から出力される信号の典型例を示している。図２（Ａ）は、約１４．５ｋｍの長さのセンシングファイバ３００を用いて、ＲＢＳを測定した例である。図２（Ａ）は、１つの光パルスに対して測定したＲＢＳの波形を示している。光パルスをセンシングファイバ３００に入力すると、光パルスの伝搬に伴い、ＲＢＳが発生する。センシングファイバ３００の各位置からのＲＢＳは、ＲＢＳが発生した位置までを光波が往復する時間だけ遅延して観測される。図２（Ａ）は、この遅延時間をもとに、横軸を遅延時間から位置に換算して示している。各光パルスに対応するＲＢＳのタイミングを合わせて並べることで，各位置の振動の情報が得られる。クロック抽出手段５１０は、これらの各光パルスに対応するＲＢＳのタイミングを同期させる。

クロック抽出手段５１０における同期の方法は、任意好適な方法とすることができる。例えば、プローブ光生成部１００が備えるパルス発生器１４０から、外部トリガを供給する構成にしてもよい。あるいは、センシングファイバ３００が存在しない区間と、ＲＢＳが発生している区間の信号レベルの差を基に、各光パルスに対するＲＢＳのタイミングの同期を取ってもよい。図２（Ａ）に示されるように、センシングファイバ３００が無い１４．５ｋｍ以降ではＲＢＳは発生しないため観測される電気信号の強度は極めて小さい。図 ２（Ａ）の波形の微分値によって、ＲＢＳが発生したタイミングが判るため、各光パルスに対応するＲＢＳ間の同期がとれる。

クロック抽出手段５１０から出力されるディジタル信号は、ヒルベルト変換手段５２０に送られる。

ヒルベルト変換手段５２０は、クロック抽出手段５１０から出力されたディジタル信号にヒルベルト変換を施すことで，解析信号を生成する。入力信号にヒルベルト変換を施すと、入力信号に対する直交信号を出力信号として生成できることが知られており、ヘテロダイン方式のセンサや通信において広く利用されている。ヒルベルト変換手段５２０によって出力される解析信号の虚部を、図２（Ｂ）に示している。なお、ヒルベルト変換手段５２０によって出力される解析信号の実部は、図２（Ａ）に示されているクロック抽出手段５１０から出力されるディジタル信号に対応する。ヒルベルト変換手段５２０から出力されるディジタル信号は、逆正接演算手段５３０に送られる。

逆正接演算手段５３０は、位置ごとに，解析信号の４象限逆正接（ａｒｃｔａｎ）を計算して位相を求める。逆正接演算手段５３０から出力される位相の情報を含むディジタル信号は、位相演算手段５４０に送られる。

位相演算手段５４０は、逆正接演算手段５３０で求めた位相をもとに、センシングファイバ３００の長手方向の位置ごとの位相を算出する。センシングファイバ３００の任意の位置に振動が加わると、加振点以降のＲＢＳの位相が変化する。従って、一般に、分布的に振動情報を取得するためには、異なる２点の位置の位相の差によって２点間に発生した位相の変化を求める必要がある。この２点間の距離は、ゲージ長と呼ばれる。位相演算手段５４０は、先ず、逆正接演算手段５３０で求めた各位置の位相に対して、ゲージ長だけ離れた位置の位相との差を求める。次に、ゲージ長だけ離れた位置の位相の差に対して、位置ごとに位相アンラップをおこない、各位置の位相の変化を算出する。位相演算手段５４０から出力される、センシングファイバ３００の長手方向と経過時間に対する位相の情報を含むディジタル信号は、メディアンフィルタ手段５５０に送られる。

メディアンフィルタ手段５５０では、位相演算手段５４０から出力される、センシングファイバ３００の長手方向と経過時間に対する位相の情報を、各光パルスに対応する長手方向の位相データに対して、メディアンフィルタを作用させる。メディアンフィルタは，その長さのサンプル内の中央値を出力として採用する、非線形のディジタルフィルタである。このメディアンフィルタ手段５５０の出力が，分布振動測定の結果として出力される。

図３〜５を参照して、メディアンフィルタ手段５５０における信号処理を説明する。図３は、測定した分布振動の波形である。図３（Ａ）及び（Ｂ）は、横軸にセンシングファイバ３００の長手方向の位置として、センシングファイバ３００の入力端からの長さ（ｋｍ）を取って示し、縦軸に、位相（ｒａｄ）を取って示している。図４は、測定した分布振動の振幅を濃淡で示す図である。図４（Ａ）及び（Ｂ）は、横軸にセンシングファイバ３００の長手方向の位置として、センシングファイバ３００の入力端からの長さ（ｋｍ）を取って示し、縦軸に、経過時間（ｍｓｅｃ）を取って示している。図５は、センシングファイバ３００の入力端からの長さと時間に対する位相を三次元表示で示したものである。図５（Ａ）及び（Ｂ）は、センシングファイバ３００の長手方向の位置として、センシングファイバ３００の入力端からの長さ（ｋｍ）と、経過時間（ｍｓｅｃ）と、位相（ｒａｄ）を、それぞれ３つの軸に取って示している。図３（Ａ）、図４（Ａ）及び図５（Ａ）は、位相演算手段５４０の処理結果を示している。また、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）は、メディアンフィルタ手段５５０の処理結果を示している。

先ず、測定した分布振動の波形について説明する。

図３（Ａ）は、位相演算手段５４０によって得られる、各位置における位相の時間変化を示している。ここでは、センシングファイバ３００として、長さが１５ｋｍの光ファイバを用いた。また、パルス発生器１４０で発生する光パルスの幅を１００ｎｓｅｃに、及び、光パルスの周波数を２．５ｋＨｚに設定した。この１００ｎｓｅｃのパルス幅に相当する空間分解能は１０ｍである。Ａ／Ｄ変換器４３０として、標本化周波数が５００ＭＳａｍｐｌｅ／ｓｅｃのものを用いた。また、振動を模擬するためのファイバストレッチャーを、センシングファイバ３００の入力端から４．９５０ｋｍの地点に設置した。ファイバストレチャーは，外部から与えられた電気信号によって、伝搬する光波の位相を動的に制御できる。ファイバストレッチャーには、２００Ｈｚの正弦波の電気信号を与えた。

図３（Ａ）は、位相演算手段５４０の出力に該当し、フェーディングの影響に対して、何も処理しない場合の位相の測定結果に相当する。このように、位相演算手段５４０の出力に対して何も処理しない場合、振動を模擬した４．９５０ｋｍ以外の位置においは振動を与えていないにもかかわらず，フェーディングの影響によって大きな位相変化として観測される。これは、フェーディングの影響を受けている位置の位相は強度が雑音レベルよりも小さいことから正しく位相が求まらないことと併せて、位相アンラップの誤りによって誤差が累積していくためである。この結果、センシングファイバ３００のどの位置に振動が加わっているのかを判断することができない。

図３（Ｂ）は、メディアンフィルタ手段５５０の出力に該当し、フェーディングの影響に対して、メディアンフィルタを施した場合の位相の測定結果に相当する。メディアンフィルタの長さを、１００Ｓａｍｐｌｅとした。このサンプル数をセンシングファイバ３００の長さに換算すると２０ｍとなる。ＲＢＳの波形は、光パルスがセンシングファイバ３００を伝搬する間に、センシングファイバ３００の散乱中心から不規則に散乱するコヒーレントな光波の和の結果として観測されるので、長手方向の情報に対して連続的に強度が消失する確率は極めて小さい。従って、センシングファイバ３００の長手方向の位相情報に対して、一定の長さのメディアンフィルタを適用することで、空間分解能はメディアン
フィルタの長さだけ損なうものの、フェーディングによる位相測定エラーの影響を避けて測定できる。

次に、測定した分布振動の振幅について説明する。

図４（Ａ）に示すように、メディアンフィルタが無い場合は、不規則に位相の測定エラーが観測されている。一方、図４（Ｂ）に示すように、メディアンフィルタを適用した場合は、ファイバストレッチャーにより振動を模擬した４．９５０ｋｍ地点においてのみ、２００Ｈｚの位相変化を確認できる。

図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す、距離と時間に対する振動波形を三次元表示についても同様の結果が確認できる。図５（Ａ）に示すように、メディアンフィルタが無い場合は、不規則に位相の測定エラーが観測されている。一方、図５（Ｂ）に示すように、メディアンフィルタを適用した場合は、ファイバストレッチャーにより振動を模擬した４．９５０ｋｍ地点においてのみ、２００Ｈｚの位相変化を確認できる。

図６は、加振点における振動波形と周波数スペクトルを示す図である。

図６（Ａ）は、加振点である４．９５０ｋｍ地点の振動波形を示す。図６（Ａ）では、横軸に時間（ｍｓｅｃ）を取って示し、縦軸に位相（ｒａｄ）を取って示している。図６（Ａ）には、ファイバストレッチャーにより振動を模擬した４．９５０ｋｍ地点において、外部から加えた２００Ｈｚの振動に対応する正弦波が示されている。

図６（Ｂ）は、加振点である４．９５０ｋｍ地点の周波数スペクトルを示す。図６（Ｂ）では、横軸に周波数（Ｈｚ）を取って示し、縦軸に信号強度（ｄＢ）を取って示している。

図６（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、メディアンフィルタを適用しても、外部から加えた２００Ｈｚの正弦波を測定することができる。

ここでは、この出願に係る発明の一実施形態としてヘテロダイン型の位相感応ＯＴＤＲを用いた光ファイバ振動検知装置を説明した。しかしながら、この発明の特徴は、センシングファイバの長手方向に対して測定した後方散乱光に対して、フェーディングの影響を避けるために、長手方向に対してメディアンフィルタを適用することである。従って、この発明の光ファイバ振動検知装置は、ヘテロダイン型の位相感応ＯＴＤＲに限定されない。例えば、ホモダイン型の位相感応ＯＴＤＲも、ヘテロダイン型の位相感応ＯＴＤＲと同様にフェーディングの影響を受けるので、メディアンフィルタによる雑音除去方法を適用できる。

１００ プローブ光生成部
１１０ レーザ光源
１２０ 光源側光カプラ
１３０ 音響光学変調器
１４０ パルス発生器
１５０ 光増幅器
２００ 光サーキュレータ
３００ センシングファイバ
４００ 受光部
４１０ 受光側光カプラ
４２０ パランスフォトダイオード（バランスＰＤ）
４３０ アナログ−ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）
５００ 信号処理部
５１０ クロック抽出手段
５２０ ヒルベルト変換手段
５３０ 逆正接演算手段
５４０ 位相演算手段
５５０ メディアンフィルタ手段

Claims (6)

1. プローブ光を生成するプローブ光生成部と、
   前記プローブ光が入射されるセンシングファイバと、
   前記プローブ光によって前記センシングファイバで発生した後方散乱光を受光して、電気信号を生成する受光部と、
   前記電気信号から前記後方散乱光の強度情報及び位相情報を算出し、前記センシングファイバの長手方向の位置が異なる２点間の位相差から、該２点の中点における位相を算出する信号処理部と
   を備え、
   前記信号処理部は、前記２点の中点における位相の前記センシングファイバの長手方向の分布に対して、メディアンフィルタを作用させる
   ことを特徴とする光ファイバ振動検知装置。
2. 前記信号処理部は、
   前記電気信号に対して、ヒルベルト変換を施すヒルベルト変換手段と、
   前記ヒルベルト変換手段の出力に対して、４象限逆正接を計算して位相の情報を算出する逆正接演算手段と、
   前記逆正接演算手段で算出された位相をもとに、前記センシングファイバの長手方向の位置ごとの位相を算出する位相演算手段と、
   前記位相演算手段で算出された前記センシングファイバの長手方向の位置ごとの位相に対してメディアンフィルタを施すメディアンフィルタ手段と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ振動検知装置。
3. 前記プローブ光生成部は、
   連続光を生成するレーザ光源と、
   前記連続光を２分岐した一方を周期的な光パルスに変換する光パルス発生器と
   を備え、
   前記光パルスを前記プローブ光として前記センシングファイバに入射させ、
   前記連続光を２分岐した他方を参照信号として前記受光部に送り、
   前記受光部は、
   前記後方散乱光と前記参照光をヘテロダイン干渉させてビート光を生成する光カプラと、
   前記ビート光を光電変換してアナログ信号を生成する光電変換器と、
   前記アナログ信号をディジタル信号に変換して、前記ディジタル信号を前記電気信号として前記信号処理部に送る、アナログ−ディジタル変換器と
   を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ振動検知装置。
4. プローブ光を生成するプローブ光生成過程と、
   前記プローブ光によってセンシングファイバで発生した後方散乱光を受光して、電気信号を生成する受光過程と、
   前記電気信号から前記後方散乱光の強度情報及び位相情報を算出し、前記センシングファイバの長手方向の位置が異なる２点間の位相差から、該２点の中点における位相を算出する信号処理過程と
   を備え、
   前記信号処理過程では、前記２点の中点における位相の前記センシングファイバの長手方向の分布に対して、メディアンフィルタを作用させる
   ことを特徴とする振動検知方法。
5. 前記信号処理過程は、
   前記電気信号に対して、ヒルベルト変換を施すヒルベルト変換過程と、
   前記ヒルベルト変換過程の出力に対して、４象限逆正接を計算して位相の情報を算出する逆正接演算過程と、
   前記逆正接演算過程で算出された位相をもとに、前記センシングファイバの長手方向の位置ごとの位相を算出する位相演算過程と、
   前記位相演算過程で算出された前記センシングファイバの長手方向の位置ごとの位相に対してメディアンフィルタを施すメディアンフィルタ過程と
   を備えることを特徴とする請求項４に記載の振動検知方法。
6. 前記プローブ光生成過程は、
   連続光を生成する過程と、
   前記連続光を２分岐した一方を周期的な光パルスに変換する過程と、
   前記光パルスを前記プローブ光として前記センシングファイバに入射させる過程と
   を備え、
   前記受光過程は、
   前記後方散乱光と、前記連続光を２分岐した他方の参照光をヘテロダイン干渉させてビート光を生成する過程と、
   前記ビート光を光電変換してアナログ信号を生成する過程と、
   前記アナログ信号をディジタル信号に変換して、前記ディジタル信号を前記電気信号とする過程と
   を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の振動検知方法。

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