液体中の圧力波を検出するセンサ

 

光学圧力検出装置(1)であって、圧力伝播媒体で充填され、圧力波を透過させる少なくとも1つの窓(4)を有するチャンバ(2)と、ファイバブラッググレーティング(8)を有する光ファイバ(7)と、チャンバ内に配設され、光ファイバを保持する第1の圧力マウント組立(100)と、チャンバ内に配設され、光ファイバを保持する第2の圧力マウント組立(200)と、を備える。第1の圧力マウント組立、第2の圧力マウント組立、及び静止圧力補償組立(300)が、光ファイバの両側に配設された対の蛇腹を備える。静止圧力補償組立の蛇腹(310、320)がその内部をチャンバ内の圧力伝播媒体にチョーク流路(314、324)を介して流体的に連通させ、且つ非常に低い静止剛性を有する。

 

 

本発明は、一般に流体の中の、詳細には液体の中の圧力波を検出するセンサに関する。
以下の説明において、用語は最も広い意味に用いられる。特に、用語「海」は水の何れの好適な集まりを示すのに用いられ、海又は大洋、若しくは川又は運河の名で指示されてもよい。用語「船舶」は、推進系や制御系、乗組員の存在に関係なく、海上や海面を運航する何れの好適な曳航装置を示して用いられる。
反射地震学において、音響パルスを海(水深約5〜100メートル)の上層で発生させ、反射音響信号が測定され解析される。例としてこの技術が、海底の測量、及び石油やガスの探査に有用で、この場合、床面の下の構造が測量される。
水中の音波は、圧力波として伝播し、圧力センサによって検出される。設置の具体例として、数キロメートルの長さのケーブルに沿って、多くのセンサが数メートル程度の相互間隔で設置される。ケーブルが船舶の後方の水中に曳航され、そのような曳航されたケーブルが「ストリーマ」と示されることもある。センサからの測定信号がストリーマに沿って処理装置に送信され、ここで処理装置は船舶上に配置されるか又は配置されなくてもよい。実際には、互いに平行なそのような複数のストリーマは、相互距離が約50メートル程度で船舶に曳航される。このように概略で数千の圧力センサの測定アレイが動作する。
典型的な従来技術において、圧力センサが、圧電素子として実施され、圧電素子が圧電性結晶を備える。圧力変動が圧電性結晶を収縮、伸長させ、次いで電気信号が圧電性結晶に発生する。その場合、ストリーマは、この電気信号を送信するのに、電気導体線を有する必要があり、通常それらが銅から作られ、別にはアルミニウムから作られる。導電線は、信号損失を低く抑えるために、比較的太くしなければならない。そのようはストリーマは、別に又は追加的に、センサ信号を結合し多重する又はデジタル化するデータ取得ユニットを備える必要がある。同様のことが、他の種類のストリーマに適用され、そこで圧力波が電気信号を発生する。
電気信号を光信号に置き換えることが提案されている。これにより、銅信号線が光ファイバに置き換えられる。自信で光信号を発生するアクティブセンサの代わりに、パッシブセンサが提案されている。ここで用語「パッシブ」で意味するのは、そのようなセンサの光学特性が周囲パラメータの変化に応答して変化し、そのセンサを光で検査することでその光学特性が測定され得ることである。この点で自身を検査するパッシブ光学要素が、所謂ファイバブラッググレーティング(Fibre Bragg Grating:FBG)反射器である。
FBG反射器が光ファイバで構成され、ある配置では、ファイバの長手方向に一連の材料改質が配置される。通常、光ファイバの光学特性が長さに沿って一定で、該光学特性に屈折率が含まれる。しかしながら、このような材料改質が僅かに異なる屈折率を有する。このような互いに同じ距離の複数の材料改質がグレーティングとして動作し、通常これが小波長幅に対し反射する。光パルスがファイバに入ると、全波長が実質的にグレーティング配置を通過しても、小波長幅内の光を反射する。ファイバの入力端において、反射光パルスが受光され、その波長が、続く材料改質間の相互距離を示す。
典型的に、このようなFBG反射センサが(局所の)張りに反応する。張りの変化がファイバの長さの変化を引き起こし、長さの変化にブラッググレーティングの連続する材料改質間の距離の変化がある。今度はこれが反射光の波長の変化として伝播する。
尚、FBG反射が実質的に知られ、FBG反射がストリーマに用いられるのも実質的に知られる。この点で米国特許出願第2011/0096624号、及び第2012/0069703号が参照される。さらに本発明は、改良光ファイバ又は改良FBGを提供するのを目指すのではなくて、現在配置されるのと同じ種類のFBG反射器に光ファイバを用いて実施できるので、本明細書ではFGB反射器付き光ファイバの設計及び製造のさらなら詳細な説明は省略する。
検知される音波は海中の圧力波である。FBG反射器が主に長手方向張りの変化に反応するので、反応要素としてのFBG反射器を有する圧力センサは、周囲圧力変動をファイバ張り変化へ伝播させる手段を備える必要がある。
本発明の目的が、海洋測量及び探査において使用されるストリーマにおいて、水圧波を測定するのに用いられることに適する検知要素として、FBG反射器を有する圧力検知装置を提供することである。尚、そのような圧力検知装置はしかしながらまた他の用途に使用されてよい。
圧力検知装置は、ストリーマの用途に関連した、ある条件に適合する必要がある。ストリーマの一般的な設計及び大きさを考えて、圧力検知装置は、できるだけ小さい、好適には数cm未満の断面である。圧力検知装置は、良好な測定結果となるには、音圧信号に対したとえば1Hz〜数十KHzの周波数範囲内の圧力変動に可及的に反応するが、対象の周波数範囲は実施の用途に依存する。一方、ストリーマが海面近くだけでなくたとえば40m以上の水深で用いられてもよいが、センサの他の用途では実質的に更なる深さで使用されるので、圧力検知装置は、0〜約10バール(測定規格)を超える範囲で変化する静止背景圧力に、重ねられる極めて小さな圧力変動に対し反応する必要がある。さらに、ストリーマが水の中を曳航される状態で、変化及びノイズがストリーマで発生し、圧力検知装置は好適にこの種の妨害には低感度である必要がある。
さらに、圧力検知装置はロバスト性が必要である。海洋探査が、好適には数カ月の期間に亘ってほぼ連続的に実行される活動であり、ストリーマがそのような期間に亘って修理や交換の必要なく正常に動作する必要がある。さらに、使用において、センサは「処置」、たとえばストリーマの設置と撤収に耐えることのできる必要がある。さらに、製造元から最終目的地までの搬送の進行において、検知装置が約−40〜約60°Cの範囲の温度に耐えられなければならない。
さらに、圧力検出装置は小型でなければならない。ストリーマ用であることは、圧力検出装置に利用可能な空間は限られることを意味し、特にこれが断面に適用される。米国特許公開第2004/0184352号が、ファイバが中空の心棒に固く巻かれ、心棒の直径において圧力変動が結果的にファイバ長さ方向の変化をもたらすが、そのような設計にはいくつか欠点がある。1つの欠点は、明らかに、ファイバを巻き付けることがファイバを曲げなけらばならないことに関連する。しかしながら、曲げの曲率半径は、ある最小値よりも小さくならず、心棒の直径に最小値で巻いて次にストリーマの相対的な大きな直径に置き換わる。しかしながら、ストリーマにとって、少材料、少重量、少抗力、及び低運用経費に繋がるので、直径を可及的に削減するのが望ましい。さらに、米国特許出願第2004/0184352号の設計において、動作は、音波に励起される為に、FBG検知要素間のファイバの長さが変化するのに依存する。しかし、ファイバの長さはやはり、ケーブルの中の張りの変化により、機械的に引き起こされた励起で変化する。ケーブルの中の張りは「反射運動」ストレス及びうねり波によって変化する。これが背景ノイズを引き起こす。
さらに、米国特許出願第2004/0184352号の設計において、動作は、中空の心棒が外圧の増加の影響を受けるとそれの内部容積が圧力増加に比例して減少することに基づく。心棒の軸方向長さが変化せず、且つファイバの長さの変化に比例する外周の変化の応答が圧力における変化の平方根にだけ比例するならば、最適な応答が達成される。さらに、予測される最高圧力まで長さが短くなるのにファイバが追従することは、ファイバが高い張りの状態で心棒の周りに巻かれる必要がある。
本発明の示す設計において、動作は、圧力が増えたときに主にFBG検知要素の長さが増えることに基づく。実施形態では、FBG検知要素が、比較的短く、ケーブルの張りに反応するように機械的に絶縁されることが可能である。ファイバの最大の張りは、水面下で最深すなわち最高圧力条件下で予期される。
1つの態様において、本発明が光学圧力検知装置に関し、装置が、圧力伝播媒体好ましくはオイルで充填され、流体への浸漬に適し、該流体中の圧力波を少なくとも部分的に透過させる少なくとも1つの窓を有するチャンバと、チャンバを長手方向に貫通しファイバブラッググレーティングを有する光ファイバと、第1のフレーム端、及び長手方向反対側の第2のフレーム端を有するフレームと、ファイバの長手方向に変位可能な第1のファイバマウントを有すると共に、チャンバ内に配設され第1のフレーム端に固定される、少なくとも1つの第1の圧力マウント組立と、を備え、第1の圧力マウント組立が、第1のファイバマウントと第1のフレーム端との間に挟まれファイバに隣接する少なくとも1つの軸方向圧力応答要素をさらに備える。光ファイバが、ファイバブラッググレーティングの一方側の1つの固定点で第1のファイバマウントに固定される。少なくとも正常動作において、第1のファイバマウントが光ファイバに第1のフレーム端に向かう引張り力を作用させ、引張り力は、圧力が増すと引張り力が増すように圧力伝播媒体の圧力における変化に伴って変化する。
光ファイバが、第1の固定点に対してファイバブラッググレーティングの反対側で第1のフレーム端の反対の第2のフレーム端に固定されてもよい。
特別な実施形態において、光学圧力センサが、ファイバの長手方向に変位可能な第2のファイバマウントを有すると共に、チャンバ内に配設され第2のフレーム端に固定される、第2の圧力検知マウント組立をさらに備え、第2の圧力マウント組立が、第2のファイバマウントと第2のフレーム端との間に挟まれファイバに隣接する少なくとも1つの軸方向圧力応答要素を備える。光ファイバが、第1の固定点に対してファイバブラッググレーティングの反対側で第2の固定点で第2のファイバマウントに固定され、少なくとも正常動作において、第2のファイバマウントが光ファイバに第2のフレーム端に向けて第2の引張り力を作用させ、第2の引張り力は、圧力が増すと第2の引張り力が増すように圧力伝播媒体の圧力における変化に伴って変化する。
別の特別な実施形態において、光学圧力センサが、ファイバの長手方向に変位可能で、チャンバ内に配設され第2のフレーム端に固定される、第2のファイバマウントを有する少なくとも1つの静止圧力補償組立をさらに備え、静止圧力補償組立が第2のファイバマウントと第2のフレーム端との間に挟まれたファイバに隣接する少なくとも1つの軸方向圧力応答要素をさらに備える。光ファイバが、第1の固定点に対してファイバブラッググレーティングの反対側で第2の固定点で第2のファイバマウントに固定される。軸方向圧力補償要素の軸方向剛性が圧力伝播媒体の圧力の関数とされ、剛性は、高周波圧力変動に対して高く低周波圧力変動及び静止圧力条件に対して低い。
別の特別な実施形態において、光学圧力センサが、ファイバの隣接に配設された少なくとも1つの軸方向補償要素を備え、チャンバ内に配設され第2のフレーム端に固定された静止圧力補償組立と、ファイバの長手方向に変位可能な第2のファイバマウントを有すると共に、チャンバ内に配設され静止圧力補償組立に固定された、第2の圧力検知マウント組立と、をさらに備え、第2の圧力マウント組立が、第2のファイバマウントと静止圧力補償組立との間に挟まれファイバに隣接する少なくとも1つの軸方向圧力応答要素を備える。光ファイバが、第1の固定点に対してファイバブラッググレーティングの反対側で第2の固定点で第2のファイバマウントに固定される。少なくとも正常動作において、前記第2のファイバマウントが静止圧力補償組立に第2のフレーム端に向けて第2の引張り力を作用させ、該第2の引張り力は、圧力が増すと第2の引張り力が増すように圧力伝播媒体の圧力における変化に伴って変化する。軸方向圧力補償要素の軸方向剛性が圧力伝播媒体の圧力の関数とされ、剛性は、高周波圧力変動に対して高く低周波圧力変動及び静止圧力条件に対して低い。
光学圧力センサが、一端が静止圧力補償組立の軸方向圧力補償組立に固定され、他端が第2の圧力検知マウント組立の第2の圧力応答要素に固定された中間マウントをさらに備えてもよく、中間マウントが、接触することなくファイバを通過させる通路をさらに有する。
別の特別な実施形態において、光学圧力センサが、ファイバに隣接して配設される少なくとも1つの軸方向圧力応答要素を備え、チャンバ内に配設され静止圧力補償組立に固定される、第2の圧力検知マウント組立と、ファイバの長手方向に変位可能で、チャンバ内に配設され第2の圧力検知マウント組立に固定される、第2の静止圧力補償組立と、をさらに備え、静止圧力補償組立が、第2のファイバマウントと第2の静止圧力補償組立との間に挟まれファイバに隣接する少なくとも1つの軸方向圧力応答要素を備える。光ファイバが、第1の固定点に対してファイバブラッググレーティングの反対側で第2の固定点で第2のファイバマウントに固定され、少なくとも正常動作において、第2のファイバマウントが静止圧力補償組立に第2のフレーム端に向けて第2の引張り力を作用させ、該第2の引張り力は、圧力が増すと第2の引張り力が増すように圧力伝播媒体の圧力における変化に伴って変化する。軸方向圧力補償要素の軸方向剛性が、圧力伝播媒体の圧力の関数とされ、該剛性は、高周波圧力変動に対して高く低周波圧力変動及び静止圧力条件に対して低い。
光学圧力センサが、一端が静止圧力補償組立の軸方向圧力補償組立に固定され、他端が第2の圧力検知マウント組立の第2の圧力応答要素に固定された中間マウントをさらに備えてもよく、中間マウントが、接触することなくファイバを通過させる通路をさらに有する。
可能な実施形態に、光学圧力検出装置が第1のフレーム端と第1の圧力検知マウント組立との間に挟まれた静止圧力補償組立をさらに備える。
可能な実施形態に、圧力応答要素が蛇腹とされる。
可能な実施形態に、圧力補償要素が蛇腹とされる。
可能な実施形態に、ファイバが剛性Kfとされ、第1の圧力応答要素がKfよりも小さい剛性K1を有し、圧力補償組立がK1よりも小さい静止剛性K3を有する。
可能な実施形態に、ファイバが剛性Kfとされ、第1及び第2の圧力応答要素がKfよりも小さい剛性K1、K2をそれぞれ有し、圧力補償組立がK1よりも小さい静止剛性K3を有する。
可能な実施形態に、窓が膜とされる。
可能な実施形態に、圧力応答要素が同じ大きさ、同じ設計を有して、相互に同じ物理特性を有する。
可能な実施形態に、圧力補償要素が相互に同じ大きさ、設計を有して、相互に同じ物理特性を有する。
別の態様に、本発明が、少なくとも1つの光学圧力検出装置を備える連続音波探査用のストリーマに関する。
別の態様に、本発明が、少なくとも1つの光学圧力検出装置を備える連続音波探査用のストリーマに関する。
別の態様に、本発明が、2つ以上の光学圧力検出装置を備える連続音波探査用のストリーマアレイに関する。
別の態様に、本発明が連続音波探査システムに関する。システムが、ストリーマ又はストリーマアレイの少なくとも1つと、ストリーマ又はストリーマアレイの何れかを曳航する船舶と、センサから測定信号を受信し処理する処理装置と、を備える。
さらに別の態様に、本発明が、海底に設置され、少なくとも1つの光学圧力検知装置を備える海底音波センサの海中圧力測定用のケーブルに関する。
さらに別の態様に、本発明が、少なくとも1つの光学圧力検知装置を備えるマイクロホンに関する。
さらに別の態様に、本発明が、光学検知マウント組立用の圧力検知マウント組立に関する。圧力検知マウント組立が、ファイバへ接続する接続点を有する可動ファイバマウントと、ファイバマウントが軸方向に変位可能なように、ファイバマウントをフレーム端に連結する少なくとも1つの軸方向圧力応答要素と、を備える。各軸方向圧力応答要素が、フレーム端へ接続する軸方向一方端及び接続点に隣接のファイバマウントへ接続される軸方向他方端を有し、各軸方向圧力応答要素において、周囲圧力が増えると軸方向端間の軸方向距離が減少させるように、軸方向の大きさが周囲圧力の変化に応答する。
可能な実施形態で、各軸方向圧力応答要素が密閉容器を備える。
可能な実施形態で、各軸方向圧力応答要素が蛇腹とされる。
さらに可能な実施形態で、圧力検知マウント組立が接続点の両側に配置される2つの軸方向圧力応答要素を備える。
さらに別の実施形態で、本発明が光学圧力検知装置用の静止圧力補償組立に関する。静止圧力補償組立が可動ベースと、該可動ベースが軸方向に変位可能となるように可動ベースをフレーム端へ連結する少なくとも1つの軸方向圧力補償要素と、を備える。軸方向圧力補償要素の軸方向剛性が、高周波圧力変動に対し高く、低周波圧力変動及び静止圧力条件に対し低い周囲圧力の関数とされる。
可能な実施形態で、静止圧力補償組立が、軸方向圧力補償要素のそれぞれがチョーク流路を介して周囲に流体的に連通する内部を有する蛇腹を備える。チョーク流路が周囲流体に対し比較的高い流れ抵抗を有している。
可能な実施形態が、各チョーク流路が、約1秒〜10分程度の時定数を有する。好ましい実施形態では、各チョーク流路が1分程度の時定数を有する。
さらに別の実施形態で、本発明が海底の連続音波探査の方法に関する。方法が、少なくくとも1つの光学圧力センサを用意するステップと、センサを海に設置する工程と、海の上層に少なくとも1つの音響パルスを発生するステップと、光学圧力センサを用いて海底から音響応答信号を検出するステップと、光学圧力センサからの測定信号を処理するステップとが含まれる。
可能な実施形態で、複数の光学圧力センサがストリーマに設けられ、ストリーマが、海中に設置され船舶で曳航される。
可能な実施形態で、複数のストリーマのアレイが、海中に設置され船舶で曳航される。
さらに別の可能な実施形態で、本発明が流体の圧力変動を検知する方法に関する。ファイバブラッググレーティングを備える光ファイバを用意する工程と、光ファイバをファイバブラッググレーティングの両側の2つの固定点で支持する工程と、2つの固定点を引き離す張力を光ファイバに作用させるステップが含まれる。流体圧力変動を受ける。流体圧力の増加を受けると張力を増やし、流体圧力の減少を受けると張力を減少させる。光ファイバを光パルスで調査し、ファイバブラッググレーティングから反射光パルスを受ける。反射光パルスの波長スペクトラムを解析して、調査する光パルスに比べて反射光パルスの波長シフトに比例するファイバブラッググレーティングの長さ変化を計算し、長さ変化に比例する圧力変動を計算する。
可能な実施形態で、静止圧力変動の補償が流体圧力変動を濾過することで効率が高まり、所定周波数閾値よりも低い変化周波数を有する流体圧力変動に対して張力応答変化を減少させる。
さらに別の実施形態で、本発明が、流体の圧力変動を検知する検出手段に関する。検出手段が、ファイバブラッググレーティングを備える光ファイバと、光ファイバをファイバブラッググレーティングの両側の2つの固定点で支持し、2つの固定点を引き離す張力を光ファイバに作用させるマウント手段とを備える。マウント手段が、流体圧力変動を受け、流体圧力の増加を受けると張力が増え、流体圧力の減少を受けると張力が減少する少なくとも1つの圧力検知応答要素を備える。
可能な実施形態で、検出手段が、所定周波数閾値よりも低い変化周波数を有する流体圧力変動に対して張力応答変化を減少させる補償手段をさらに備える。
本発明のこれら又は他の態様、特徴及び有利な点が、図面を参照して以降の1つ又は複数の好適な実施形態でさらに説明されるが、ここで同じ参照番号が同じ又は類似の部分を指す。
本発明に利用可能な例示の光学圧力検知装置の設計の概略を示す概略図である。 本発明に利用可能な例示の光学圧力検知装置の第2の実施形態の設計の概略を示す概略図である。 本発明に利用可能な例示の光学圧力検知装置の第3の実施形態の設計の概略を示す概略図である。 本発明に利用可能な例示の光学圧力検知装置の第4の実施形態の設計の概略を示す概略図である。 複数のセンサを備えるケーブルを概略に示す図である。 マイクロホンを概略に示す図である。 連続音響探査システムを示す図である。
図1が、本発明に係る例示の光学圧力検知装置1001の設計を概略的に示す概略図である。圧力センサ装置1001が、圧力伝播媒体3で充填された内部を有するチャンバ2を備える。チャンバ2が、周囲圧力が圧力伝播媒体に到達できるように設計され、設計は環境に依存する。
例示の実施形態で、圧力伝播媒体が気体である。別の例示の実施形態で、圧力伝播媒体が液体である。別の例示の実施形態で、圧力伝播媒体がゲルである。別の例示の実施形態で、圧力伝播媒体が液体の特性と類似する圧力伝播特性のシリコン材料である。別の例示の実施形態で、圧力伝播媒体が液体の特性に類似する圧力伝播特性のゴム材料である。別の例示の実施形態で、圧力伝播媒体が上述した材料の何れかの複合である。好適な実施形態で、有利にはこの圧力伝播媒体がオイルである。
用途によって、圧力伝播媒体が周囲媒体と同一でもよい。そのような場合、チャンバ2が周囲環境に開放して連通してもよい。圧力伝播媒体が周囲媒体と異なる場合及び/又は周囲媒体がチャンバ2に入るのが望ましくない場合、示されるようにチャンバ2が密閉されてもよい。密閉されても、チャンバ2が圧力に少なくとも部分的に透過的な少なくとも1つの窓4を有し、周囲流体に浸漬されたときにチャンバ2の圧力伝播媒体3の液体圧力が周囲圧力に実質的に同一になろうし、何れの場合でも比例するであろう。例として窓4が膜として実施される。
典型的には、実際の用途として周囲流体が液体でもよい。海の用途として、この液体が典型的に水、さらに具体的には海水である。それだけでなく、本発明のセンサはまた、気体の周囲の中たとえば空気に用いられる。以降、単純化の為に周囲流体は単純に「水」として示す。
長尺のフレーム10が、チャンバ2内に設けられチャンバ2に固定される。図示するように、フレーム10が、矩形状で、第1の長手方向フレーム端11及び第2の長手方向フレーム端12を有する。
第1の圧力感知マウント組立100が、第1のフレーム端11の内側で固定される。第1の圧力検知マウント組立100が、第1のファイバマウント130Aを備える。第2のファイバマウント230が、反対の第2のフレーム端12の内側に設けられる。光ファイバ7が、フレーム10の長手方向に平行にチャンバ2を貫通し、第1のファイバマウント130、及び第2のファイバマウント230に、それぞれ131及び231に示されるように例として好適な接着剤によって固定される。光ファイバ7が、2つのマウント位置の間のファイバの張りにファイバブラッググレーティング8を備える。
ファイバ7が、チャンバ2の壁の小さな孔に貫通されるのが分かる。好適には封止5が、圧力伝播媒体3の漏洩を防ぐのにこれらの孔に適用される。
第2のファイバマウント230が、第2のフレーム端12に固定される。別法では、光ファイバ7が、第2のフレーム端12に装着され、この場合、第2のファイバマウント230は省略できる。
第1の圧力感知マウント組立100が、第1のファイバマウント130及び第1のフレーム端11間に挟まれ、ファイバ7に平行な長手方方向の軸を有する少なくとも1つの軸方向圧力応答要素110、120を備える。本発明に本質的なことは1つの軸方向圧力応答要素で実施できるものの、図示の実施形態においてはそのような2つの軸方向圧力応答要素110、120がファイバ7の両側に設けられる。各軸方向圧力応答要素110、120がそれぞれ、第1のフレーム端11に取り付けられた第1端111、121、第1のファイバマウント30に取り付けられた反対の第2の端112、122を有する。2つの軸方向圧力応答要素110、120が、好適には互いに同じ大きさ及びデザインを有して互いに同じ物理特性を有する。これに関連し、軸方向圧力応答要素110、120の最も関連の高い物理特性が外側圧力の変化への応答であり、外側圧力たとえば圧力伝播媒体3の圧力が増すと、軸方向圧力応答要素110、120における圧力変動に実質的に比例する軸方向長さが弾性的に縮小する。
好適には等間隔に配設された3つ以上の、ファイバ7の周りに配設された軸方向圧力応答要素があってもよい。しかしながら、ファイバに対し180°で配設された2つの要素のある実施形態が、要素の長手方向軸及びファイバの長手方向軸が1つの共通仮想面に延在し、その面に直交方向で測定される検知装置1001の横断寸法が小さいという有利な点を有する。
いくつかの設計が、軸方向圧力応答要素110、120を実施するのに可能である。1つの可能な実施形態が蛇腹で、好適には金属で作られ、図1が、正しく例示的に蛇腹の実施形態を示する。実施例において、別の可能な実施形態では相殺するバネを備えるピストンでもよい。可能な実施形態の他の実施例が膜、ブルドンバネである。
実施例として、心棒に金属を電着することで金属製蛇腹が作られてもよく、次いで心棒材料を除去し(例として熱的に又は化学的に)、金属製蛇腹が残る。蛇腹の材料、蛇腹の長さや直径、蛇腹の波のピッチや深さの選択は、当技術分野の当業者によって分かるように、蛇腹の設計におけるパラメータであり、その結果、所望の蛇腹特性、特に剛性を得る。尚、蛇腹が断面輪郭で円であることは必要としない。
第1の蛇腹110、120が密閉される。真空でもよいし、又は圧縮可能な媒体、好適には気体、たとえば周囲圧力か周囲よりも高いか低い圧力の空気で充填されてもよい。これらの第1の蛇腹110、120が圧力伝播媒体3における圧力変動に応答する。圧力伝播媒体の圧力が増すと、第1の蛇腹110、120が圧縮されて、第1のファイバマウント130が第1のフレーム端11に向けて移動する。このように、第1の引張り力F1がファイバ7にFBG8から(図面で左へ)離れる方向へ作用する。もちろん、等しいが反対の反力が第2のファイバマウント230によってファイバに作用するが、簡略のためにここでは示さない。尚、第1の引張り力F1がファイバ7に沿い、その結果、引張り力F1の大きさに関係なく、常に、ファイバが張られて曲がることがなく、ファイバ7がFBG8の位置で直線を維持する。また、第1のファイバマウント130が第1の蛇腹110、120によって支持され、蛇腹が実質的に同じ割合で圧縮伸長して、第1のファイバマウント130は、傾くことなく、ファイバ7を曲げることなく変位させる。このように、たとえば音圧波によって引き起こさる圧力が増減すると、FBG8の長さが比例しての増減する。
予測しない高圧衝撃の場合、軸方向応答要素110、120が塑性変形によって損傷する虞れがある。これを防止する為に、光学圧力検知装置1001が第1のファイバマウント130の軸方向位置ずれ自由度を制限する為のエンドストッパーを備えてもよく、但し簡略の為ここでは示さない。
図2が本発明に係る光学圧力検知装置1002の第2の例示の実施形態の設計を概略的に示す概略図である。図1の第1の実施形態に比べると、この第2の実施形態は、第2のファイバマウント230と第2のフレーム端12との間に挟まれた軸方向圧力応答要素210、220の第2のセットのあることで、相違する。第1の圧力検知マウント組立100の場合に類似して、第2の圧力応答要素210、220がそれぞれ、第2のフレーム端12に取り付けられた第1端211、221、第2のファイバマウント230に取り付けられた反対の第2端212、222を有する。これら第2の圧力応答要素210、220が、第2のファイバマウント230と一緒に第2の圧力検知マウント組立200を形成する。第1の圧力検知マウント組立100に対して上述した全てのことは第2の圧力検知マウント組立200にも準用される。第2の圧力検知マウント組立200及び第1の圧力検知マウント組立100が好適には相互に同一であるが、本質的ではない。
圧力伝播媒体が増えると、第2の圧力検知マウント組立200の第2の圧力応答要素210、220が圧縮して、第2のファイバマウント230が第2フレーム端2に向かって移動する。このように、第2の引張り力F2が、FBG8から離れ方向(図面右側)に向かうようにファイバ7に作用する。第1の実施形態1001と比較して、両方のファイバマウントが反対方向に移動するので、圧力変動に応答する第2の実施形態1002におけるファイバ7の長さ変化が大きくなる。このことは、圧力検知要素の横断方向の大きさを増やす必要もなく圧力感度が増えるということを意味する。さらに、この実施形態の有利な点は軸方向変動に対する低減された感度である。
図3が、本発明に係る光学圧力装置1003の第3の例示の実施形態を概略的に示す概略図である。図1の第1の実施形態と比較して、この第3の実施形態は圧力検知マウント組立100の反対に配置された静止圧力補償組立300が存在する点で相違する。また、静止圧力補償組立300がファイバマウントを備え、ここでは第3のファイバマウントとして参照番号330で示されているが、これ以外には前述の第2のファイバマウント230と同じ機能を実行する。第3のファイバマウント330が331で示されるマウント位置でファイバ7に取り付けられる。
静止圧力補償組立300が、第3のファイバマウント330と第2のフレーム端12との間に挟まれファイバ7に平行な長手方向軸を有する少なくとも1つの軸方向圧力補償要素310、320を備える。本発明の本質が単一の軸方向圧力補償要素で実施され得るが、図示の本実施形態においてはそのような軸方向圧力補償要素310、320がファイバ7の両側に配設される。各軸方向圧力補償要素310、320がそれぞれ、第2のフレーム端12に取り付けられる第1端311、321、第3のファイバマウント330に取り付けられる反対側の第2端312、322を有する。2つの軸方向圧力補償要素310、320が互いに同じ大きさ、設計を有して、互いに同じ物理特性を有する。
軸方向圧力補償要素310、320を実施するために、種々の設計が可能である。1つの可能な実施形態が蛇腹であり、好適には金属で作られ、図3が正しく例示的に蛇腹の実施形態を示す。例示するように、可能な別の実施形態が車両チョークに設けられたバネなどのような弾性部材であってもよい。本発明では、速度チョークが動く本体へ抵抗を付与する装置であり、本体の速度が増えると抵抗が増えて、チョークが比較的低い最大値を本体に限定する。本発明において、チョークが流体チョークとして有利に実施され、チョークは、流体が必ず貫通する、動く本体によって押圧される制限を含む。例示する別法として、チョークが、嵌合する流路を往復するピストンとして実施されてもよい。
先ず、蛇腹付きで実施される静止圧力補償組立300の設計は、第2の実施形態1002の第2の圧力検知マウント組立200の設計に極めて類似している。しかしながら、重要な相違点は、静止圧力補償組立300の蛇腹310、320が各内部313、323を有し、該内部がチャンバ2内の圧力伝播媒体3に、ある最大流れ速度しか許さない比較的高い流れ抵抗を有するチョーク流路314、324それぞれを介して、流体的に連通する。チョーク流路314、324の設計が、約1秒から約20秒程度の、好適には1分程度の時定数を有してもよい。
静止圧力補償組立300の目的は、静止圧力変動、たとえば、検知装置の水面下の深さ位置を変化させることで引き起こされる変化に対する圧力検知装置の感度を下げることである。その動作を次に簡単に説明する。
圧力伝播媒体3の中の音圧変化(周囲水の中の音圧変化によって引き起こさる)に対し、チョーク流路314、324が閉じていてもよく、第3の蛇腹310、320の内容313、323の圧力伝播媒体内容が一定である。無圧縮圧力伝播媒体の場合、第3の蛇腹310、320が、第3のファイバマウント330と第2のフレーム端12との間の固定接続を構成するものとして検討されてもよい。このことが意味するのは、第3のファイバマウント330がフレーム10に固定されるように検討されてもよいし、センサが図1の第1の実施形態と同じように働くこというである。
基本的に第1の圧力検知マウント組立100は、音圧変化に起きる圧力の速い変化に対し、たとえばストリーマがより深いところで用いられたときに起きる圧力の遅い変化に対するのと同じ応答を示す。何れの場合でも、張力F1がファイバ7に作用し、第3のファイバマウント330を引張り、第3の蛇腹310、320の内容313、323の中の圧力を効果的に下げる。圧力の遅い変化に対し、圧力伝播媒体3が第3の蛇腹310、320へ流れるようにして、チョーク流路314、324がこの低下内部圧力を補償し、これにより第3のファイバマウント330がファイバ7によって作用される引張り力に負け、ファイバ7における張りが効果的に下がる。
図3の実施形態において、静止圧力補償組立300が第1の圧力検知マウント組立100の反対に実装される点で、圧力検知及び圧力補償の機能が空間的に分離される。別法では、静止圧力補償組立及び圧力検知マウント組立を互いに重なるように実装することは可能である。図4が本発明に係る第4の例示の実施形態の設計を概略的に示す概略図である。図4の左側に前述した第1の圧力検知マウント組立100が確認できる。右側に第2の圧力検知マウント組立200(図2を参照して説明される)、及び静止圧力補償組立300(図3を参照して説明される)が重なっているのが確認できる。静止圧力補償組立300が第2の圧力検知マウント組立200と第2のフレーム端12との間に配設される。別法では、第2の圧力検知マウント組立200が静止圧力補償組立300と第2のフレーム端12との間に配設されてもよいが、示した実施形態がより優れた変動安定を有し好ましい。
静止圧力補償組立300の軸方向圧量補償要素310、320が、第2の圧力検知マウント組立200の圧力応答要素210、220に直接に固定されてもよい。図示の実施形態において、重なり部分に、好適には図示の板状の中間マウント340が設けられ、一方側に、静止圧力補償組立300の軸方向圧力補償組立310、320が固定され、他方側に、第2の圧力検知マウント組立200の第2の圧力応答要素210、220が固定される。このような中間マウント340が安定さを増す。中間マウント340が、ファイバ7を中間マウント340に触れることなく貫通させる通路341を有する。
さらに詳細には、第2の静止圧力補償組立が、第1の圧力検知マウント組立100に連結されてもよく、静止圧力補償組立が第2の圧力検知マウント組立200に連結させるのに類似する。そのような鏡面対象でもよい実施形態では、1つの静止圧力補償組立しか有しない実施形態に比べて静止圧力補償効果が増える。以降に、第4の実施形態1004の操作をさらに詳細に説明する。
以降において、第4の実施形態1004の動作をさらに詳細に説明する。
ファイバ7が線形の剛性Kf(剛性KがΔF/ΔLとして規定される。ここでFが力、Lが長さ、Δが増加分を示す)を有するとする。
各蛇腹が断面積Aを有するものとする(第1の蛇腹の断面A1が第2の蛇腹の断面A2と異なる変形は当業者には明らかである)。
第1の蛇腹110、120が剛性K1を有するものとする。
第2の蛇腹210、220が剛性K2(好ましくはK2=K1)を有するものとする。
圧力伝播媒体3内の静止圧力P0、ファイバ7の静止張り、及びFBG8からの反射光の波長の静止値λ0とする。圧力伝播媒体3内の音圧の大きさの増加をΔPとする。これが各蛇腹の力増加ΔF=A・ΔPとなる。
第1のファイバマウント130が距離ΔL1に亘って位置ずれされるとする。その場合、第1の蛇腹110、120にそれぞれ反力ΔF1=K1・ΔL1が作用する。
第2のファイバマウント230が距離ΔL2に亘って位置ずれされるとする。その場合、第2の蛇腹210、220にそれぞれ反力ΔF2=K2・ΔL2が作用する。
ファイバ7がファイバマウントに取り付けられるので、ファイバ長さがΔL1+ΔL2だけ増える。その場合、ファイバ7にFf=Kf・(ΔL1+ΔL2)の引張り力が作用する。
釣り合いの状態で、第1のファイバマウント130に作用する力が互いに同じであり、同じことが第2のファイバマウント230に当てはまる。
Kf・(ΔL1+ΔL2)+2・(K1・ΔL1)=2A・ΔP=Kf・(ΔL1+ΔL2)+2・(K2・ΔL2)
ここで、K2・ΔL2=K1・ΔL1なので、ΔL2=ΔL1・K1/K2、及びΔL1=ΔLf・K2/(K1+K2)である。K1=K2=Kと仮定して単純化し、すると、ΔLf=2A・ΔP/(Kf+K)となる。
ファイバ7のこの長さ変化ΔLが反射光の波長のシフトΔλを引き起こす。
蛇腹の設計で、K1及びK2が下がるとセンサの感度が上がるのが理解されよう。
ファイバの設計で、Kfが下がると、センサの感度が上がるのが同様に理解されよう。尚、Kfがファイバ固定点131、132間のファイバ区分のファイバ材料、ファイバ直径、及び長さのヤング率によって決定されるので、Kfが設計者に修正され得る。グラスファイバ標準直径は125μmであるが、40μmが直ぐに利用可能となるのが予想される。他は変わらないとして、ファイバ長さが増えると、正しくKfを下げFBGにおける張りをやはり下げるので、このことは感度を上げない。
静止圧力補償組立300の無い場合、たとえばP0からP1=P0+ΔPにゆっくり変化する静止圧力の場合に同じずれが、ストリーマが水中に下げられることで発生し、このことは、静止圧力シフトが測定される圧力信号の振幅よりも高いであろうことを考慮すると、反射光の波長の零値が正常測定範囲よりも大きい範囲でシフトすることを意味する。これは望ましくなく、測定装置で占有される帯域幅が大きくなる、または別の言い方では、装置が動作する深さに依存して測定装置に割り当てられた帯域幅の大部分を使ってしまう。静止圧力補償組立300が、静止波長シフトを下げることで、この影響を大きな範囲で補償する。この為に、第3の蛇腹310、320が、第1及び第2の蛇腹110、120及び210、220の剛性K1及びK2よりも低い、圧力における緩慢な変化に対する剛性K3を好適には有する。これは、蛇腹マウント330がフレーム10にただ緩く連結されることを意味する。
この圧力補償の動作を次に説明する。
再びP0からP1の圧力変動を仮定する。この第1の蛇腹110、120が距離ΔL1だけ圧縮され、第2の蛇腹210、220が距離ΔL2だけ圧縮される。ファイバマウント間のファイバの長さが、距離ΔLfだけ伸長し、第3の蛇腹310、320が距離ΔL3=ΔL2+ΔL2−ΔLfだけ伸長する。ここで、ΔLf=ΔL1+ΔL2−ΔL3である。
釣り合って、圧縮された第2の蛇腹210、220が、全体的に第3の蛇腹310、320の内部の圧力P1、伸長した第3の蛇腹310、320からの力F3、チャンバ2内の圧力P1、及びファイバ7からの力Ffに曝され、その結果、Ff=2K3・ΔL3=Kf・ΔLfとなり、故に、ΔL3=ΔLf・Kf/2K3である。
圧縮された第1の蛇腹110、120が、チャンバ内の圧力P1及びファイバ7からの力Ffに曝され、その結果、2A・ΔP=2K・ΔL1+Ff=2K1・ΔL1+KfΔLfとなる。
再び単純に、K1=K2=Kと仮定すると、ΔL1=ΔL2=ΔLとなり、その結果、2A・ΔP=2K・ΔL+Kf・ΔLf、又はΔL=(2A・ΔP−Kf・ΔLf)/2Kとなる。
さらに、ΔL3=2ΔL−ΔLf=ΔLf・Kf/2K3、及び2ΔL=ΔL3+ΔLf=ΔLf・Kf/2K3+ΔLfとなる。
そして、
2ΔL=(2A・ΔP−Kf・ΔLf)/K=ΔLf・Kf/2K3+ΔLf
2A・ΔP=(ΔLf・Kf/2K3+ΔLf)・K+Kf・ΔLf=ΔLf・(K・Kf/2K3+K+Kf)
ΔLf=2A・ΔP/(K・Kf/2K3+K+Kf)
となる。
K/K3>1ならば、ΔLfが静止圧力補償のない実施形態の1002に比較してかなり小さいことが理解されよう。
また、実施形態の1002及び1004におけるセンサがストリーマ内の長手方向の機械的変動に対し正にロバスト性のあることも分かる。このような変動が概してチャンバ2の変動を引き起こす。第1及び第2の圧力検知マウント組立100及び200が同一の物理特性を有し、第1及び第2のファイバマウント130及び230が同じ振幅の同じ方向に常時動き、その結果、変動がファイバにおける何れの長さ変動を引き起こす。
上述の例示の計算において、単純の為に、温度が蛇腹110、120、210、220における圧力変動となるような温度変化を無視してきた。蛇腹110、120、210、220における充填気体の温度がたとえば周囲温度における変動の為に変化する場合もある。そのような変化は関連しても、上述のような動作の主要点は有効である。
図7で、本発明に係る実施された連続音波探査システム4000を説明する。連続音波探査システム4000が、ケーブル4100の矢印4001で示す「ストリーマ」を備える。アレイ4001が船舶4002によって曳航される。個々のケーブルが約50メートル程度の相互距離を有する。各ケーブル4100が、数キロメートルの長さを有してもよく、ケーブルの1つの蓄積長さであってもよいが、典型的には、ケーブルが、互いに取り付けられた複数のケーブル区分4110を備え、その結果、ケーブル長さに適用するのが容易に可能である。各ケーブル4100がその長さに沿って配設された数メートル程度の相互長さの複数のセンサ4111を含む。各ケーブル区分4110がちょうど1つのセンサ4111を含んでもよく、図示のように2つ以上のセンサを含んでもよい。
センサは全てが互いに同一の設計を有するが、本質的ではない。海中で反射連続音波探査を実施する為に、音響パルスが水面で又は水面近くで音響パルス生成手段によって生成され、ここで生成手段は従来技術でもよく単純化の為に示さない。反射音波が、圧力波のように水中を伝播するが、圧力センサ4111によって検出される。センサ4111からの測定信号が、ストリーマ4100に沿って、実施形態に示されるように、船舶4002上に配置された処理装置4003まで伝送される。
本発明が上述した例示の実施形態に限られず、いくつかの変態及び修正が添付の請求項で定義されるように発明の保護範囲内で可能であることは、当業者に明白である。たとえば、分離フレーム10が省略されてもよいし、チャンバ2と一緒とされてもよく、その場合、センサの機能的要素がチャンバ2に対して実装され固定される。何れの場合の分離フレーム10のあることで構成要素をフレームに実装するのを容易にし、その後の組立フレームと構成要素がチャンバの中に実装される。機構的な固定の代わりに、フレーム10がチャンバ2に緩く連結されると、変動感度がさらに低減され得る。
さらに、チャンバ2がオイル3で充填される代わりに、別の適当な液体、ゲル、気体などが用いられ得る。
さらに、本発明の望ましいのが反射連続音響探査の分野用であることを上述したが、本発明によって提案されたセンサの用途はこの分野に限られない。基本的に、本発明で提案されたセンサが何れの用途に用いられ、そこで何れの波案内媒体の中の圧力波、特には音圧波が検知されるのが望ましい。圧力波を受ける為に媒体にセンサが連結されるのが可能とされることとは別に、圧力波を受ける媒体の特性は本質的でない。図5を参照し、波案内媒体として、本発明の圧力検知装置がたとえば海底圧力測定に有利に適用されてもよく、その場合、船舶で曳航されるストリーマと対照的なように、スポット測定として又は海床Bに設置されたケーブル2001として実施される。また、そのようなケーブル2001が地下圧力測定、たとえば、鉛直連続音波探査用に用いられ得る。鉛直連続音波探査がたとえば石油抽出井でしばしば実施されるが、海床や陸上など地面に掘削された他の流体充填孔でやはり実行され得る。
また、本発明の圧力検知装置が音を検出するのに用いられてもよく、図6が空気中に圧力波を検出する少なくとも1つの光学空気圧検知装置3002を備える。
異なる従属項に特徴が記載されるが、本発明がこれらの特徴を共通に備える実施形態にやはり関連する。請求項の何れの参照番号がその請求項の範囲を限定するよう解釈されない。



  1. 光学圧力検出装置(1001、1002、1003、1004)であって、
    圧力伝播媒体(3)好ましくはオイルで充填され、流体への浸漬に適し、該流体中の圧力波を少なくとも部分的に透過させる少なくとも1つの窓(4)を有するチャンバ(2)と、
    前記チャンバ(2)を長手方向に貫通しファイバブラッググレーティング(8)を有する光ファイバ(7)と、
    第1のフレーム端(11)、及び長手方向反対側の第2のフレーム端(12)を有するフレーム(10)と、
    前記チャンバ(2)内に配設され前記第1のフレーム端(11)に固定される少なくとも1つの第1の圧力マウント組立(100)と、を備え、
    前記第1の圧力マウント組立(100)が、前記ファイバ(7)の長手方向に変位可能な第1のファイバマウント(130)を有し、
    前記第1の圧力マウント組立(100)が、前記第1のファイバマウント(130)と前記第1のフレーム端(11)との間に挟まれ前記ファイバ(7)に隣接する少なくとも1つの軸方向圧力応答要素(110、120)、を備え、
    前記光ファイバ(7)が、前記ファイバブラッググレーティング(8)の一方側の1つの固定点(131)で前記第1のファイバマウント(130)に固定され、
    少なくとも正常動作において、前記第1のファイバマウント(130)が前記光ファイバ(7)に前記第1のフレーム端(11)に向かう引張り力(F1)を作用させ、
    圧力が増すと引張り力(F1)が増すように、前記引張り力(F1)が前記圧力伝播媒体(3)の圧力の変化に伴って変化する
    光学圧力検出装置。

  2. 前記光ファイバ(7)が、前記第1の固定点(131)に対して前記ファイバブラッググレーティング(8)の反対側で前記第1のフレーム端(11)の反対の前記第2のフレーム端(12)に固定される請求項1に記載の光学圧力検出装置(1001)。

  3. 前記チャンバ(2)内に配設され前記第2のフレーム端(12)に固定される第2の圧力検知マウント組立(200)をさらに備え、
    前記第2の圧力検知マウント組立(200)が、前記ファイバ(7)の長手方向に変位可能な第2のファイバマウント(230)を有し、
    前記第2の圧力マウント組立(200)が、前記第2のファイバマウント(230)と第2のフレーム端(12)との間に挟まれ前記ファイバ(7)に隣接する少なくとも1つの軸方向圧力応答要素(210、220)、を備え、
    前記光ファイバ(7)が、前記第1の固定点(131)に対して前記ファイバブラッググレーティング(8)の反対側で前記第2の固定点(23)で第2のファイバマウント(230)に固定され、
    少なくとも正常動作において、前記第2のファイバマウント(230)が、前記光ファイバ(7)に前記第2のフレーム端(2)に向けて第2の引張り力(F2)を作用させ、
    圧力が増すと第2の引張り力(F2)が増すように、該第2の引張り力(F2)が前記圧力伝播媒体(3)の圧力の変化に伴って変化する
    請求項1に記載の光学圧力検出装置(1001)。

  4. 前記チャンバ(2)内に配設され前記第2のフレーム端(12)に固定される少なくとも1つの静止圧力補償組立(300)、をさらに備え、
    静止圧力補償組立(300)が、前記ファイバ(7)の長手方向に変位可能な第2のファイバマウント(330)を有し、
    前記静止圧力補償組立(300)が、前記第2のファイバマウント(330)と第2のフレーム端(12)との間に挟まれ前記ファイバ(7)に隣接する少なくとも1つの軸方向圧力応答要素(310、320)、をさらに備え、
    前記光ファイバ(7)が、前記第1の固定点(131)に対して前記ファイバブラッググレーティング(8)の反対側で前記第2の固定点(331)で第2のファイバマウント(330)に固定され、
    前記軸方向圧力補償要素(310、320)の軸方向剛性が、前記圧力伝播媒体(3)の圧力の関数であって、高周波圧力変動に対して高く低周波圧力変動及び静止圧力条件に対して低い
    請求項1に記載の光学圧力検出装置(1003)。

  5. 前記チャンバ(2)内に配設され前記第2のフレーム端(12)に固定される、静止圧力補償組立(300)と、
    前記チャンバ(2)内に配設され前記静止圧力補償組立(300)に固定される第2の圧力検知マウント組立(200)と、をさらに備え、
    前記静止圧力補償組立(300)が、ファイバ(7)の隣接に配設された少なくとも1つの軸方向補償要素(310、320)を有し、
    前記第2のファイバマウント(230)が、前記ファイバ(7)の長手方向に変位可能な第2のファイバマウント(230)を有し、
    前記第2の圧力マウント組立(200)が、前記第2のファイバマウント(230)と前記静止圧力補償組立(300)との間に挟まれ前記ファイバ(7)に隣接する少なくとも1つの軸方向圧力応答要素(210、220)、を備え、
    前記光ファイバ(7)が、前記第1の固定点(131)に対して前記ファイバブラッググレーティング(8)の反対側で第2の固定点(231)で前記第2のファイバマウント(230)に固定され、
    少なくとも正常動作において、前記第2のファイバマウント(230)が前記光ファイバ(7)に前記第2のフレーム端(12)に向けて第2の引張り力(F2)を作用させ、
    圧力が増すと第2の引張り力(F2)が増すように、前記第2の引張り力(F2)が前記圧力伝播媒体(3)の圧力における変化に伴って変化し、
    前記軸方向圧力補償要素(310、320)の軸方向剛性が、前記圧力伝播媒体(3)の圧力の関数であって、高周波圧力変動に対して高く低周波圧力変動及び静止圧力条件に対して低い
    請求項1に記載の光学圧力検出装置(1004)。

  6. 前記チャンバ(2)内に配設され前記第2のフレーム端(12)に固定される、第2の圧力検知マウント組立(200)と、
    前記チャンバ(2)内に配設され前記第2の圧力検知マウント組立(200)に固定される、静止圧力補償組立(300)と、をさらに備え、
    前記第2の圧力検知マウント組立(200)が、前記ファイバ(7)に隣接して配設される少なくとも1つの軸方向圧力応答要素(210、220)を有し、
    前記静止圧力補償組立(300)が、前記ファイバ(7)の長手方向に変位可能な第2のファイバマウント(330)を備え、
    前記静止圧力補償組立(300)が、前記第2のファイバマウント(330)と前記第2の圧力検知マウント組立(200)との間に挟まれ前記ファイバ(7)に隣接する少なくとも1つの軸方向圧力応答要素(310、320)、をさらに備え、
    前記光ファイバ(7)が、前記第1の固定点(131)に対して前記ファイバブラッググレーティング(8)の反対側で第2の固定点(331)で前記第2のファイバマウント(330)に固定され、
    少なくとも正常動作において、前記第2のファイバマウント(230)が、前記第2のフレーム端(12)に向けて前記静止圧力補償組立(300)に第2の引張り力(F2)を作用させ、該第2の引張り力(F2)は、圧力が増すと第2の引張り力(F2)が増すように、前記圧力伝播媒体(3)の圧力の変化に伴って変化し、
    前記軸方向圧力補償要素(310、320)の軸方向剛性が、前記圧力伝播媒体(3)の圧力の関数であって、高周波圧力変動に対して高く低周波圧力変動及び静止圧力条件に対して低い
    請求項1に記載の光学圧力検出装置。

  7. 一端が前記静止圧力補償組立(300)の軸方向圧力補償要素(310、320)に固定され、他端が前記第2の圧力検知マウント組立(200)の第2の圧力応答要素(210、220)に固定された中間マウント(340)をさらに備え、
    前記中間マウントが、前記ファイバ(7)を接触することなく通過させる通路(341)をさらに有する
    請求項5又は請求項6に記載の光学圧力検出装置(1003)。

  8. 前記第1のフレーム端(1)と前記第1の圧力検知マウント組立(100)との間に挟まれた静止圧力補償組立をさらに備えた請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の光学圧力検出装置(1003)。

  9. 圧力応答要素(110、120、210、220)が蛇腹とされる請求項1〜請求項8の何れか1項に記載の光学圧力検出装置。

  10. 圧力補償要素(310、320)が蛇腹とされる請求項1〜請求項9の何れか1項に記載の光学圧力検出装置。

  11. 前記ファイバ(7)が剛性Kfとされ、前記第1の圧力応答要素(110、120)がKfよりも小さい剛性K1を有し、前記圧力補償組立(310、320)がK1よりも小さい静止剛性K3を有する請求項4に記載の光学圧力検出装置。

  12. 前記ファイバ(7)が剛性Kfとされ、前記第1及び第2の圧力応答要素(110、120、210、220)がKfよりも小さい剛性K1、K2をそれぞれ有し、前記圧力補償組立(310、320)がK1よりも小さい静止剛性K3を有する請求項5〜請求項7の何れか1項に記載の光学圧力検出装置。

  13. 前記窓(4)が膜とされる請求項1〜請求項12の何れか1項に記載の光学圧力検出装置。

  14. 圧力応答要素(110、120、210、220)が同じ大きさ、同じ設計を有して、相互に同じ物理特性を有する請求項1〜請求項13の何れか1項に記載の光学圧力検出装置。

  15. 圧力補償要素(310、320)が相互に同じ大きさ、設計を有して、相互に同じ物理特性を有する請求項1〜請求項14の何れか1項に記載の光学圧力検出装置。

  16. 請求項1〜請求項15の何れか1項に記載の少なくとも1つの光学圧力検出装置(4111、1001、1002、1003、1004)を備える連続音波探査用のストリーマセクション。

  17. 請求項1〜請求項15の何れか1項に記載の少なくとも1つの光学圧力検出装置(4111、1001、1002、1003、1004)を備える連続音波探査用のストリーマ。

  18. 請求項17に記載の2つ以上の光学圧力検出装置(4100)を備える連続音波探査用のストリーマアレイ(4001)。

  19. 請求項17に記載のストリーマ(4100)又は請求項18に記載のストリーマアレイ(4001)の少なくとも1つと、前記ストリーマ(4100)又は前記ストリーマアレイ(4001)の何れかを曳航する船舶と、前記センサ(4111)から測定信号を受信し処理する処理装置(4003)と、を備える連続音波探査システム。

  20. 海底(B)に設置され、請求項1〜請求項15に記載の少なくとも1つの光学圧力検知装置(2002、1001、1003、1004)を備える、海底音波検出の海中圧力測定用のケーブル(2001)。

  21. 請求項1〜請求項15に記載の少なくとも1つの光学圧力検知装置(3002、1001、1003、1004)を備えるマイクロホン(300)。

  22. 請求項1〜請求項15に記載の少なくとも1つの光学圧力検出装置の圧力検知マウント組立(100)であって、
    ファイバ(7)へ接続する接続点(131)と、フレーム端(11)に連結する少なくとも1つの軸方向圧力応答要素(110、120)と、を有する可動ファイバマウント(130)を備え、
    前記軸方向圧力応答要素(110、120)が、可動ファイバマウント(130)を軸方向に変位可能とし、
    軸方向圧力応答要素(110、120)がそれぞれ、前記フレーム端(11)へ接続する軸方向一方端(111)、及び前記接続点(131)に隣接の前記ファイバマウント(130)へ接続される軸方向反対端(112)を有し、
    各軸方向圧力応答要素(110、120)において、周囲圧力が増えると前記軸方向端(111、112)間の軸方向距離が減少するように、軸方向の長さが周囲圧力の変化に応答する
    圧力検知マウント組立。

  23. 各軸方向圧力応答要素(110、120)が密閉容器(110)を備える請求項22に記載の圧力検知マウント組立。

  24. 各軸方向圧力応答要素(110、120)が蛇腹とされる請求項23に記載の圧力検知マウント組立。

  25. 前記接続点(131)の両側に配置される2つの軸方向圧力応答要素(110、120)を備える請求項22〜請求項24の何れか1項に記載の圧力検知マウント組立。

  26. 請求項1〜請求項15の何れか1項に係る光学圧力検知装置用の静止圧力補償組立(300)であって、
    可動ベース(330、340)と、該可動ベース(330、340)が軸方向に変位可能となるように該可動ベース(330、340)をフレーム端(12)へ連結する少なくとも1つの軸方向圧力補償要素(310、320)と、を備え、
    前記軸方向圧力補償要素(310、320)の軸方向剛性が、周囲圧力の関数であって、高周波圧力変動に対し高く、低周波圧力変動及び静止圧力条件に対し低い
    静止圧力補償組立。

  27. 軸方向圧力補償要素(310、320)がそれぞれ、チョーク流路(314、324)を介して周囲に流体的に連通する内部(313、323)を有する蛇腹を備え、前記チョーク流路(314、324)が周囲流体に対し比較的高い流れ抵抗を有している
    請求項26に記載の静止圧力補償組立。

  28. 各チョーク流路(314、324)が、約1秒〜10分程度、好ましくは1分程度の時定数を有する請求項26又は27に記載の静止圧力補償組立。

  29. 海底(B)の連続音波探査の方法であって、
    請求項1〜請求項15の何れか1項に係る少なくとも1つの光学圧力検出装置(4111、1001、1002、1003、1004)を用意するステップと、
    前記センサを海中に設置する工程と、
    海の上層で少なくとも1つの音響パルスを発生するステップと、
    前記光学圧力センサ(4111、1001、1002、1003、1004)を用いて前記海底(B)から音響応答信号を検出するステップと、
    が含まれる連続音波探査の方法。

  30. 複数の光学圧力センサ(4111、1001、1002、1003、1004)がストリーマ(4100)に設けられ、前記ストリーマが、海中に設置され、船舶(4002)で曳航される、請求項29に記載の方法。

  31. 複数のストリーマ(4100)のアレイ(4001)が、海中に設置され、前記船舶(4002)で曳航される、請求項30に記載の方法。

  32. 流体の圧力変動を検知する方法であって、
    ファイバブラッググレーティング(8)を備える光ファイバ(7)を用意する工程と、
    前記光ファイバ(7)を、前記ファイバブラッググレーティング(8)の両側の2つの固定点(131、231)で保持する工程と、
    前記2つの固定点(131、231)を引き離す張力(F1)を前記光ファイバに作用させるステップと、
    流体圧力変動を受けるステップと、
    流体圧力の増加を受けると前記張力を増やし、前記流体圧力の減少を受けると前記張力を減少させるステップと、
    前記光ファイバ(7)を光パルスで調査するステップと、
    前記ファイバブラッググレーティング(8)から反射光パルスを受けるステップと、
    前記反射光パルスの波長スペクトラムを解析して、調査する光パルスと比較し前記反射光パルスの波長シフトに比例する前記ファイバブラッググレーティング(8)の長さ変化を計算し、前記長さ変化に比例する圧力変動を計算するステップと、
    を含む流体の圧力変動を検知する方法。

  33. 前記流体圧力変動を濾過し、所定周波数閾値よりも低い変化周波数を有する流体圧力変動に対する前記張力応答変化を減少させて、静止圧力変動補償を作用させるステップ、をさらに含んでいる請求項32に記載の方法。

  34. 流体の圧力変動を検知する検出手段であって、
    ファイバブラッググレーティング(8)を有する光ファイバ(7)と、
    前記光ファイバを前記ファイバブラッググレーティング(8)の両側の2つの固定点(131、231)で支持し、前記2つの固定点(131、231)を引き離す張力(F1)を前記光ファイバに作用させるマウント手段(10、100)と、を備え、
    流体圧力変動を受け、流体圧力の増加を受けると前記張力を増やし、前記流体圧力の減少を受けると前記張力を減少させる少なくとも1つの圧力検知応答要素(110、120)を、前記マウント手段が備える
    検出手段。

  35. 流体の圧力変動を検知する検出手段であって、
    所定周波数閾値よりも低い変化周波数を有する流体圧力変動に対して前記張力応答変化を減少させる補償手段をさらに備える
    請求項34に記載の検出手段。

  36. 地下に掘削した油井又は他の流体充填孔などにおける連続音波探査等の地下圧力測定用のケーブル(2001)であって、
    請求項1〜請求項15の何れか1項に記載の少なくとも1つの光学圧力検知装置(2002、1001、1002、1003、1004)を備えるケーブル。

  37. 海底音響検出の海中圧力測定の方法であって、
    請求項20に係る少なくとも1つのケーブル(2001)を用意するステップと、
    前記ケーブルを海床(B)に設置するステップと、
    前記ケーブルの少なくとも1つの前記光学圧力センサを用いて音響信号を検出するステップと、
    前記光学圧力センサからの測定信号を処理するステップと、
    を含んでいる方法。

  38. 地下圧力測定の方法であって、
    請求項20に記載の少なくとも1つのケーブル(2001)を用意するステップと、
    前記ケーブルを地下に掘削した流体充填孔に設けるステップと、
    前記ケーブルの少なくとも1つの光学圧力センサを用いて音響信号を検出するステップと、
    前記光学圧力センサから前記測定信号を処理するステップと、
    を含んでいる方法。

  39. 方法が鉛直連続音波探査用とされる請求項38に記載の方法。

  40. 前記流体充填孔が油井とされる請求項38に記載の方法。

 

 

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一般式Iによるβ−ケトホスホン酸


[式中、A=−O−、−S−、−CO−O−または−O−CO−O−によって割り込まれていてよい脂肪族C〜C18ラジカルであり、n=1、2、3または4であり、m=1または2であり、X=非存在であるかまたは−O−、−S−、−CO−O−、−O−CO−NH−もしくは−CO−NR−によって割り込まれていてよいC〜C10ラジカルであり、ここでRはHまたはC〜C−アルキルであり、PG=フリーラジカル重合することが可能な基である。]。β−ケトホスホン酸は、特に歯科材料の調製に適する。
本発明は、式(I)で示されるリン酸/ホスホン酸誘導体に関し、ただし、R又はRは、(Q1)、又は(Q2)、又は(Q3)という構造を表示する。Q1はL−アミノ酸のエステル誘導体を表示し、Rは炭素数1−6のアルキル基又はシクロアルキル基であり、RはH又は炭素数1−6のアルキル基であり、Q2はヒドロキシ基で置換されるベンゾジオキサン誘導体を表示し、Q3はヒドロキシ基で置換されるベンゾジオキソール誘導体を表示し、R又はRは同一又は異なり、少なくとも一つがQ2又はQ3であり、Dはリン酸/ホスホン酸基を含む薬理学的活性分子の残基を表示し、即ち、式(II)はリン酸/ホスホン酸基を含む薬理学的活性分子を表示し、RとRが異なる場合、RとRに連結されるP原子の立体配置はR配置又はS配置である。


【選択図】なし
本発明は、線維症を処置する方法、および細胞中のミトコンドリアのペルオキシド生成をモジュレートする方法、および、細胞のミトコンドリア中へのRacIの移入をモジュレートする方法であって、該細胞と、有効量のゲラニルゲラニルピロリン酸(GGPP)シンターゼ阻害剤またはその薬学的に許容される塩もしくはプロドラッグとを接触させる工程を含む、方法を提供する。一実施形態において、本発明は、線維症(例えば、肺線維症)の処置をそれを必要としている動物(例えば、哺乳動物、例えば、ヒト)において行う方法であって、該動物に有効量のゲラニルゲラニルピロリン酸(GGPP)シンターゼ阻害剤またはその薬学的に許容される塩もしくはプロドラッグ(例えば、本明細書に記載のような式I、式IIもしくは式IIIの化合物、またはその薬学的に許容される塩もしくはプロドラッグ)を投与する工程を含む、方法を提供する。
本発明は、R、R、およびRが本明細書で定義されている式(I)の化合物、または薬学的に許容されるその塩を提供する。本発明はまた、本発明の化合物を製造する方法、およびその治療的使用にも関する。本発明はさらに、本発明の化合物の医薬組成物、および薬理学的活性剤と本発明の化合物との組合せ剤を提供する。
【化30】
式(I):
【化1】


に従った四級ホスホニウムハロアルミナート化合物が本明細書中で提供され、式中、
1〜R3は同じか、または異なり、それぞれはヒドロカルビルから選択され;
4はR1〜R3とは異なり、ヒドロカルビルから選択され;
Xはハロゲンである。
【選択図】図5
(a)金属基材及び(b)ビスホスホネートを含む埋込み型医用デバイスであって、ビスホスホネートに含まれる両方のリン原子は、同一の炭素原子に共有結合している。ビスホスホネートは金属基材の外表面を単層としてかつ最外層として連続的にコートしている。ビスホスホネートの少なくとも1つのホスホネート部分は金属基材の外表面に共有結合で直接結合しており、及び/又はコーティング中のビスホスホネートの別の分子に共有結合している。
【選択図】図1
式 rad-l-negのディストニックラジカルアニオン種であって、式中、radが、ラジカルを含む基であり、negが、プロトンまたは他のカチオンに結合することができるアニオンを含む基であり、lが、negをradに連結するリンカーであり、radのラジカルがnegのアニオンとπ共役していない、ディストニックラジカルアニオン種を本明細書において説明する。
ジエステルまたは無機亜リン酸化合物を本質的に含まないホスホン酸モノマーの調製のための簡単で商業的に実現可能なプロセスが開示される。
【選択図】なし
リン含有難燃材 // JP2016500746
200℃を超える温度で加熱した特定のホスホン酸塩は、ポリマー中の難燃性添加剤としての使用に非常に適する、熱的に安定で、効率の高い難燃性材料を生み出す。本発明の難燃材は、組成物中に唯一の難燃材として、または他の難燃材、相乗剤、もしくは助剤と組み合わせて、使用されることが可能である。
【課題】増強された効力、選択性および経口バイオアベイラビリティを有する、強力かつ選択的な新規の1つ以上のスフィンゴシン1−リン酸(S1P)受容体に対するアゴニスト活性を有する化合物の提供。
【解決手段】式、又はで表される化合物、又はそれらの医薬として許容し得る塩。


(x1〜x6は各々独立にH、ハロゲン、ヒドロキシ、ニトロ、シアノ、アルコキシ、アシル、トリアルキルアミノ、アリール、ヘテロアリール等;wは-o-;cyは置換/無置換のシクロアルキル基;r3は置換/無置換のメチレンを介して窒素含有部位と連結し、末端部にカルボン酸、エステル、イミド、スルホンアミド、スルホン酸、ホスホン酸等を有す置換基)
【選択図】なし
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