| 講演名 | 2011-03-04 ブリルアンゲインスペクトル観測による円環の直径変化計測(光波センシング,光波制御・検出,光計測,ニューロ,一般) 服部 智明, 成瀬 央, 西野 隆典, |
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| 抄録(和) | 直径方向から作用する外力によって生じる内空変位すなわち円環の直径変化を,その表面に接着した光ファイバで観測されるブリルアンゲインスペクトル(BGS)から求める方法についての基礎的検討を行っている.本方法では,(i)弾性解析に基づいて,円環の寸法・断面形状と外力の大きさとから求めた,円環のひずみ分布と直径変化との関係,(ii)BGS周波数シフトのひずみ依存性,(iii)円環表面上のBGS観測位置と観測区間長などを用いて,円環に設置された光ファイバから生じるBGSの変形形状をモデル関数として定式化している.そして,定式化したモデル関数と観測されるBGSとの残差二乗和を評価関数とし,その評価関数を最小化する条件から直径変化を求めている.直径約2mの円環を用いて実験を行った結果,観測されたBGS形状がモデル関数とよく一致することを確認した.この実験で求められた直径変化計測誤差は,最大でも0.7mmであった.トンネルの直径変化計測への応用を考え,直径が急激に変化し始める直径変化1%を基準とすれば,実験結果は,直径変化を3.5%の誤差で計測可能であり,BGS形状解析に基づく直径計測方法が有効であることを示している. |
| 抄録(英) | This paper presents a method for measuring the change in diameter of a circular ring to which an external force is applied from its diametrical direction, by the observing Brillouin gain spectrum (BGS) produced in an optical fiber bonded to its surface. The function that gives the BGS shape by deformation from the diametrical force on the circular ring is formulated based on (i) the relationship between a non-uniform strain distribution produced in the circular ring under the diametrical force and the diameter change using elastic analysis, (ii) the strain dependence of the BGS frequency shift, and (iii) the BGS observation position and section length. The diameter change is obtained by minimizing the residual error sum of squares between observed BGSs and those calculated by the function. Results from diameter change measurement experiments using a circular ring with a diameter of ca. 2 m confirmed that the observed BGS shape is in good agreement with that calculated by the function. The error for the diameter change measurement was less than 0.7 mm. The rate of diameter change with applied force is assumed to be low up to a diameter change of 1 %, followed by a significant increase above 1 %, as previously reported. Therefore, the measurement error in the range up to 1 % diameter change for a ca. 2m circular ring is 3.5 %. These results show the validity of the BGS shape analysis and the effectiveness of this method. |
| キーワード(和) | 光ファイバセンシング / 不均一ひずみ分布 / ブリルアンゲインスペクトル / 円環 / 直径変化計測 |
| キーワード(英) | Optical fiber sensing / non-uniform strain distribution / Brillouin gain spectrum / circular ring / diameter change measurement |
| 資料番号 | OFT2010-68,OPE2010-172 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | OFT |
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| 開催期間 | 2011/2/25(から1日開催) |
| 開催地（和） | |
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| テーマ（和） | |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
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| 幹事氏名（和） | |
| 幹事氏名（英） | |
| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Optical Fiber Technology (OFT) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | ブリルアンゲインスペクトル観測による円環の直径変化計測(光波センシング,光波制御・検出,光計測,ニューロ,一般) |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Circular ring diameter change measurement by Brillouin gain spectrum observation |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 光ファイバセンシング / Optical fiber sensing |
| キーワード(2)（和/英） | 不均一ひずみ分布 / non-uniform strain distribution |
| キーワード(3)（和/英） | ブリルアンゲインスペクトル / Brillouin gain spectrum |
| キーワード(4)（和/英） | 円環 / circular ring |
| キーワード(5)（和/英） | 直径変化計測 / diameter change measurement |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 服部 智明 / Tomoaki HATTORI |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 三重大学工学研究科 Graduate School of Engineering, Mie University |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 成瀬 央 / Hiroshi NRUSE |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 三重大学工学研究科 Graduate School of Engineering, Mie University |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 西野 隆典 / Takanori NISHINO |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 三重大学工学研究科 Graduate School of Engineering, Mie University |
| 発表年月日 | 2011-03-04 |
| 資料番号 | OFT2010-68,OPE2010-172 |
| 巻番号（vol） | vol.110 |
| 号番号（no） | 436 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 4 |
| 発行日 | |