JPH035875Y2

JPH035875Y2 -

Info

Publication number: JPH035875Y2
Application number: JP12536584U
Authority: JP
Priority date: 1984-08-20
Filing date: 1984-08-20
Publication date: 1991-02-14
Also published as: JPS6141208U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は光フアイバを用いて水中の音響信号を
検出する光フアイバハイドロホンに関するもので
ある。

（従来の技術） Γ 菊池、高橋、「光フアイバを用いた水中音波
の検出法」、日本音響学会誌40巻２号101−
106（1984） Γ 同上「光フアイバを用いた水中音波の検出法
」、日本音響学会誌40巻３号175−180（1984）例えば上記文献に記載されている様に、光フア
イバを用いた音響信号の検出法には光フアイバ自
身をセンサとする光干渉法と、光フアイバは伝送
路とし、光音響センサを用いた光強度変調法とに
大別される。

（考案が解決しようとする問題点）現在、上記文献に報告されているものは、いず
れもその動作原理のみを示したものであつて、実
用上重要な事項、すなわち温度変動やケーブルの
振動、光源変動などによる出力への影響を考慮し
た具体的な光フアイバハイドロホンの構造につい
ては何ら示されていなかつた。

本考案は上述の問題点に鑑み、新規な構造の光
フアイバハイドロホンを提供するものである。

（問題点を解決するための手段）本考案は両端面に半透膜１２，１３，２２，２
３を有する２組の同質、同長の光フアイバ１１，
２１のうち、光フアイバ１１の一部を外部円筒３
９の外周に巻付けてセンサ部とし、該外部円筒３
９の内部表面を遮音材３８で遮音し、他方の光フ
アイバ２１の一部を前記センサ部とした光フアイ
バ１１と同長だけ前記外部円筒３９より十分小さ
い内部円筒４２の外周に巻付け、前記外部円筒３
９の内部に前記内部円筒４２を固定し、前記外部
円筒３９の両端を閉じて該外部円筒３９に複数個
の小孔４０ａ，４０ｂを設け、外部円筒３９、内
部円筒４２を同一の液体で満たしながら円筒形ゴ
ム容器３５に封止した構造を特徴とする光フアイ
バハイドロホンである。

（作用）上述の手段の作用を説明する。本考案は光フア
イバを用いて水中の音響信号を検出する光フアイ
バハイドロホンに関するものであり、測定する音
場から隔離され、基準となるビームを通す光フア
イバ２１と音場に晒される光フアイバ１１の各々
の干渉出力の差を測定する方式をとつている。

従つて、光フアイバ１１の一部を外部円筒３９
に巻付け、さらに外部円筒３９より十分小さい内
部円筒４２に光フアイバ２１の一部を前記光フア
イバ１１と同長だけ巻き付け、遮音材３８で前記
外部円筒３９の内部表面を遮音し、前記内部円筒
４２を外部円筒３９の内部に固定し、前記外部円
筒３９の両端を閉じた構造により、光フアイバ２
１を音響的に遮断できるとともに、コンパクトな
構造とすることができる。

さらに前記外部円筒３９に複数個の小孔４０
ａ，４０ｂを設け、外部円筒３９と内部円筒４２
を同一の液体で満たしながら円筒形ゴム容器３５
に封止した構造とすることにより、光フアイバ１
１は音波を受信でき、光フアイバ２１は音響的に
遮断できるとともに両方をほぼ同一の温度とする
ことができ、光フアイバ１１と光フアイバ２１の
温度差による干渉出力の変動等を打消すことがで
きる。

（実施例）次に実施例を用いて、本考案の動作原理、構
成、効果を詳細に説明する。

第２図は本考案の実施例の動作原理を説明する
ためのブロツク図であつて、レーザー発振器１か
ら発射された光ビーム２はビーム拡大器３で拡大
される。拡大されたビーム４はハーフミラー５で
２つの径路光６，７に分かれ、レンズ８，９で集
光し、伝送用光フアイバ１０，２０の内部に入射
する。

光フアイバ１０，２０の両端面には半透膜１
２，１３、及び２２，２３が蒸着されているの
で、入射した光は多重反射をくり返し、そのうち
の一部が半透膜１３，２３を通つて透過する。そ
の透過光を伝送用光フアイバ１６，２６に入射さ
せて伝送し、光検出器１７，２７で光の強度を検
出し、増幅器１８，２８で増幅する。

光検出器１７，２７の出力はフアブリーペロー
の干渉計の原理に従つて、両端に半透膜を有する
光フアイバ１１，２１の長さをｌ、半透膜の反射
係数をｋ、光の波長をλ、多重反射の回数をｎと
した時、次式の干渉出力Ｉに比例する。

Ｉ＝１／１＋Ksin²β ……（１−１）Ｋ＝4K／１−K² ……（１−２） β＝2πnl／λ ……（１−３）（１−１）式の干渉出力Ｉは、第３図の曲線３
２に示すような特性を示し、（１−３）式のβが
πの整数倍毎に極大値を有するので、波長λを変
化させるか、光フアイバ１１，２１の長さｌを変
化させ、出力Ｉを調節する。

光フアイバの長さを調節する方法の一例とし
て、光フアイバを圧電体１５，２５に巻付け、音
響信号がないときに夫々の出力Ｉが第３図の点線
３３で示すよようにI₀となり、かつ２つの光学系
の出力が同じ値を示すように、圧電体１５，２５
に制御電源１９，２９から夫々直流電源を印加し
圧電体１５，２５の伸縮に応じて光フアイバの長
さを調節する例を示した。

この様な状態で光フアイバ１１の一部を音場に
晒し、他方の光フアイバを遮音し、破線１４で囲
んだ範囲内の光フアイバを音響センサ部とすれ
ば、音響信号により光フアイバ１１の長さと屈折
率が変化するので干渉出力Ｉは音響信号により変
化する。

そして、音場に晒されない方の出力は一定であ
るので２つの増幅部１８，２８の出力の差を処理
回路３０で求め、表示器３１で表示すると、音響
信号の強さに対応した出力が求められる。なお、
２つの光学系、すなわち同質、同長の光フアイバ
を並列して設ける事により、温度や伝送用光フア
イバの振動による光強度の変化は２つの光学系で
同一となるので、その出力差を求めることによ
り、温度、振動による光強度の変動を消去でき
る。また、レーザ光源１の出力をハーフミラー５
で２つに分けて用いているため、光源の変動によ
る出力の変動も２つの光学系の差を求めることに
より消去できるのである。

次に本考案の実施例の構成を説明する。

第１図は本考案の実施例の断面図であり、第２
図の一点鎖線３４内の構造を示すものである。

光フアイバ１１は、内部表面を遮音材３８で内
貼し、一方の口を閉じた外部円筒３９の外周に巻
付けられ、さらにその一方を圧電体１５に巻付け
られた後、接続器４３ａ，４３ｂを用いて伝送用
光フアイバ１０，１６に接続される。そして光フ
アイバ２１は前記光フアイバ１１と同長だけ内部
円筒４２の外周に巻付けられ、さらにその一方を
圧電体２５に巻付けられた後、接続器４３ｂ，４
４ａを用いて伝送用光フアイバ２０，２６に接続
される。伝送用光フアイバ１０，２０，１６，２
６、及び前記圧電体１５，２５を駆動するための
圧電体駆動用ケーブル４５ａ，４５ｂはケーブル
４７に一体化され、耐水圧容器３６から引出さ
れ、防水部４６で固定される。

そして内部円筒４２は外部円筒３９の内部に設
置され、さらに外部円筒３９は前記耐水圧容器と
接合された円筒形ゴム容器３５内に設置される
が、その際、外部円筒３９には複数個の小孔４０
ａ，４０ｂが設けられ、室３７、及び内側の室４
１が同一の液体で満されるように前記円筒形ゴム
容器３５に封止される。

この液体としては、例えばヒマシ油の様に粘度
の低い、不揮発性の液体が用いられるが、望まし
くはこの光フアイバハイドロホンの用いられる環
境に適した、例えば海水に等しい音響インピーダ
ンスを有する液体が良い。

次に本実施例の動作を設明する。水中の音響信
号は円筒形ゴム容器３５を通つて室３７内の液体
に伝わり、光フアイバ１１に作用し、光フアイバ
１１の長さを変化させ、屈折率を変化させる。一
方、内側の光フアイバ２１は外部円筒３９と遮音
材３８によつて遮音されているので、光フアイバ
１１の受けた音響信号を受けることがない。さら
に室３７と内側の室４１は数個の小孔４０ａ，４
０ｂを介して液体が流通するので、ほぼ同一の温
度に保つことができる。

従つて温度差による光フアイバ１１と光フアイ
バ２１の長さの変化、回りの液体の粘度の変化等
の条件を同一とすることができ、圧電体１５，２
５に電圧を印加して、音響信号のない時に２つの
光フアイバのフアブリーペローの干渉出力を一致
させ、両出力の差を零となるように調整しておけ
ば、このフアブリーペローの干渉出力の差を監視
することにより、水中の音響信号を精度良く測定
できる。

（考案の効果）以上、実施例を用いて説明したように、本考案
によれば両端面に半透膜を有する２組の同質、同
長の光フアイバの一方の一部分を、第１の剛円筒
の外周に巻付けてセンサ部とし、該剛円筒の内部
表面を遮音材で遮音し、他方の光フアイバの一部
を前記センサ部とした光フアイバと同長だけ前記
第１の剛円筒より十分小さい第２の剛円筒の外周
に巻付け、前記第１の剛円筒の内部に前記第２の
剛円筒を固定し、前記第１の剛円筒の両端を閉じ
て該剛円筒に複数個の小孔を設け、第１，第２の
剛円筒を同一の液体で満たしながら円筒形の弾性
体容器に封止した構造の光フアイバハイドロホン
を提供できるので、上記２組の光フアイバを音響
的に隔離すると同時に、ほぼ同一の温度の液体中
に保持することができ、小形で測定精度の良い光
フアイバハイドロホンを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の断面図、第２図は本
考案の実施例の動作原理を説明するためのブロツ
ク図、第３図は本考案に適用されるフアブリーペ
ロー干渉計の出力波形を示す図である。１２，１３，２２，２３……半透膜、１１，２
１……光フアイバ、３９……外部円筒、３８……
遮音材、４２……内部円筒、４０ａ，４０ｂ……
小孔、３７……室、４１……内側の室、３５……
円筒形ゴム容器。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

フアブリーペロー干渉計を応用した光フアイバ
ハイドロホンにおいて、両端面に半透膜を有する
２組の同質、同長の光フアイバの一方の一部分
を、第１の剛円筒の外周に巻付けてセンサ部と
し、該剛円筒の内部表面を遮音材で遮音し、他方
の光フアイバの一部を前記センサ部とした光フア
イバと同長だけ前記第１の剛円筒より十分小さい
第２の剛円筒の外周に巻付け、前記第１の剛円筒
の内部に前記第２の剛円筒を固定し、前記第１の
剛円筒の両端を閉じて該剛円筒に複数個の小孔を
設け、第１，第２の剛円筒を同一の液体で満たし
ながら円筒形の弾性体容器に封止した構造を特徴
とする光フアイバハイドロホン。