JP2005241402A - 光式多点検知システム及び検知センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】所定の信号光を出射する少なくとも1個の光源と、信号光の透過を2段階に切替える機構を備え光源に接続された複数個のセンサ部と、複数個のセンサ部を通過した信号光を受光する少なくとも1個の受光器を備えた光式多点検知システムであって、センサ部における信号光の透過の2段階の切替えを、センサ部のON動作とOFF動作の切替えに対応させ、受光部にて受光する信号光の光パワーは、複数個のセンサ部のON動作とOFF動作の全ての組合わせごとにそれぞれ異なる値であることを特徴とする光式多点検知システム。
【選択図】図1
Description
従来、光式で多点検知をする場合には、図19に示すようなOTDR(光パルス試験機)を使用する光式多点検知システムが特開平2−130447号公報に開示され、更に、図20に示すBOTDR(ブリルアン散乱光解析装置)を使用する光式多点検知システムシステムが特開2000−258135号公報に開示されている。図21に上述した2つのシステムの検出信号を示す。縦軸に反射光パワーを横軸に遅延時間を示す。これらの光式多点検知システムにおいてはセンサから受信機までの距離の相違に伴う遅延時間の相違によってON動作あるいはOFF動作しているセンサを特定していた。しかし、これらの光式多点検知システムにおいては、測定装置が高価である、更に、距離分解能が悪い等の問題があった。
前記センサ部における前記信号光の透過の2段階の切替えを、センサ部のON動作とOFF動作の切替えに対応させ、
前記受光部にて受光する前記信号光の光パワーは、前記複数個のセンサ部のON動作とOFF動作の全ての組合わせごとにそれぞれ異なる値であることを特徴とする光式多点検知システムである。
この発明の光式多点検知システムの第1の態様は、所定の信号光を出射する少なくとも1個の光源と、前記信号光を例えば透過及び遮断の2段階に切替える機構を備え前記光源に接続された複数個のセンサ部と、前記複数個のセンサ部を通過した前記信号光を受光する少なくとも1個の受光器を備えた光式多点検知システムであって、
前記センサ部における前記信号光の透過の2段階の切替えを、センサ部のON動作とOFF動作の切替えに対応させ、
前記受光部にて受光する前記信号光の光パワーは、前記複数個のON動作とOFF動作の全ての組合わせごとにそれぞれ異なる値であることを特徴とする光式多点検知システムである。
この発明の光式多点検知システムにおいては、センサは透過および遮断の間で切替える機構を備えているので、受光器3で受ける光パワーは、透過状態(即ち、ON動作)となっている複数個のセンサを透過した光信号の加算値となって示される。示された加算値は複数個のセンサの各々が独立にON/OFFする状態の全てのパターンの何れか1つのパターンと1対1で対応しているため、示される光パワーの加算値から複数個のセンサの各々のセンサのON/OFF状態を容易に判定することが出来る。
図1に示すセンサ1、2、3を通過した光パワーP1、P2、P3は、光源の出射パワーを1mWとすると、
P1=126μW、P2=32μW、P3=8μWとなる。
表1にセンサON/OFF状態と受光パワーとの対応を示す。
表1に示すように、センサ1〜3のON/OFF状態を示した状態Noと受光パワーとが1対1で対応し、他の状態と明確に識別可能であることがわかる。
P=P0-(2*Lc1+2*(N-1)*Lc2+N*Le-(N-1)*Lg+0.3*FL*N)・・・・・・・・式1 (Lc1≧Lc2)
但し、Lc1=Lc2=3の場合、
P= P0 -( N*(6+Le)-(N-1)*Lg +0.3*FL*N )
光カプラの分岐比を変化させたときの計算結果を表2に示す。
即ち、検知センサにおける信号強度の調整が必要となる。自然な状態では、上流側のセンサからの戻り光は強く、下流側のセンサからの戻り光は弱い。各センサ間で戻り光強度の差が大きすぎると、受光側のレンジ設定が難しくなる。そこで、上述したように、カプラの分配比を調整して下流に流す光の強度を大きくする。
表4にこの場合のシステム条件を示す。
更に、図5にセンサ状態Noに対する光信号パワーを示す。
上述したように、この条件の場合には、受光レベルのダイナミックレンジが約8μWと狭いので、受光器におけるレンジの切り替えが不要であり、低価格な受光器が得られる。
従って、この場合は、光減衰器による調整が重要である。即ち、予め全ての光接続箇所の損失量が分かっている場合は、光カプラ分岐比の最適化のみで、光減衰量の調整が可能であるが、それらが予め分からない場合は、光減衰器を有する構成が好ましい。
検知センサ単体の信号強度を表7に示す。
この場合のセンサON/OF状態と受光パワーとの対応を表8示す。
上述したように、この態様においては、各状態Noに対応した光パワーが得られ、その光パワーは状態No毎に分離可能であるので、出力光パワーから複数のセンサの個々のON/OFF状態を検知することができる。
なお、上述した種々の実施例では、センサ部において光信号を透過と遮断の2段階で切り替えたが、全透過と半透過などの2段階に切り替える場合であっても、受光器で受光する光パワーが複数個のセンサ部のON動作とOFF動作の全ての組合わせごとにそれぞれ異なる値に設定できれば適用可能である。
図13は、この発明のセンサユニットの1つの構造を示す図である。センサユニット7−1は、光源3からの信号光を分岐する光カプラ51a、光カプラ51aで分岐された信号光を検知するセンサ6−1、センサ6−1からの信号光と隣のセンサ7−2からの信号光を合成する光カプラ52aを備えている。光カプラ51aで分岐された残りの信号光は隣のセンサユニット7−2に送られる。センサ6−1は、センサヘッド6−1a、センサヘッドユニット6−1bを備えている。
図16に光透過量を変動させる方式の特徴を対比して示す。センサ部において、簡易的な構成で光透過量を変化させる機構としては、(1)遮光板方式、(2)長手軸ずらし方式、(3)上下軸ずらし方式が挙げられる。(2)については、移動距離を長くしないと動作しない、間隔変動機構に精度が要求される等のデメリットがある。また(3)については、微小変位で動作するが再現性が悪い、固定部材の加工精度が要求される等のデメリットがある。
図17に示すように、センサ部の空間伝搬路に遮光板を挿入させる構造において、光ファイバを固定する方法としては、(1)フェルールと割スリーブによる固定、(2)フェルールとV溝による固定、(3)光ファイバとV溝の固定が挙げられる。(2)および(3)については、構造が複雑になる、加工精度が要求される等のデメリットがあるが、(1)では、軸合わせと固定が同部品で出来るシンプルな構成となる事から、センサ部の小型化、低価格化が可能となる。
この発明の光式多点検知システムによると、光式でかつ低価格な多地点のON/OFF検知が可能になる。またセンサヘッドが小型であるため、設置スペースが狭い箇所にもセンサ取り付けが可能になる。
2、2−1、2−2、2−3 光源
3、3−1、3−2 受光器
4a,4b光ファイバ
6−1、6−2、・・・6−n センサ
7−1、7−2、・・・7−n センサユニット
9 光スイッチ
10−1、10−2、・・・10−n 全反射素子
11 光サーキュレータ
12−1、12−2 光ファイバ
13−1、13−2 フェルール
14 空間部
15 遮光板
16−1、16−2、・・・16−n 光減衰量調整部
51a、51b・・・51n、52a、52b・・・52n 光カプラ
Claims (10)
- 所定の信号光を出射する少なくとも1個の光源と、前記信号光の透過を2段階に切替える機構を備え前記光源に接続された複数個のセンサ部と、前記複数個のセンサ部を通過した前記信号光を受光する少なくとも1個の受光器を備えた光式多点検知システムであって、
前記センサ部における前記信号光の透過の2段階の切替えを、センサ部のON動作とOFF動作の切替えに対応させ、
前記受光部にて受光する前記信号光の光パワーは、前記複数個のセンサ部のON動作とOFF動作の全ての組合わせごとにそれぞれ異なる値であることを特徴とする光式多点検知システム。 - 前記光源に接続された往路用の線路と、前記往路用線路から光カプラを介して分岐され並列に接続された複数個のセンサ部と、前記センサ部からの信号光を光カプラを介して合成し、受光部へ導く復路用の線路を備えることを特徴とする、請求項1に記載の光式多点検知システム。
- 光サーキュレータを介して前記光源と前記受光器とが並列に接続された往復用の線路と、前記往復用線路から光カプラを介して分岐され並列に接続された複数個のセンサ部と前記複数個のセンサ部の各々に接続された全反射素子を備えることを特徴とする、請求項1に記載の光式多点検知システム。
- 前記光源から線路上遠い側にある前記光カプラの分岐比は、前記光源から近い側にある前記光カプラの分岐比よりも前記センサ部側への信号光の光パワーを大きく分岐することを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の光式多点検知システム。
- 前記複数個のセンサ部の各々の出力側に配置された光減衰量調整部を更に備えていることを特徴とする、請求項1から4の何れか1項に記載の光式多点検知システム。
- 前記光源が切替可能な複数波長の光源からなっており、前記複数個のセンサ部の各々の入力側に配置された波長選択フィルタを更に備えていることを特徴とする、請求項1から5の何れか1項に記載の光式多点検知システム。
- 前記光源のパワーをモニタし、光源パワー変動分を、受光パワーに関して補正することを特徴とする、請求項1から6の何れか1項に記載の光式多点検知システム。
- 信号光が通過する、センサヘッド内の光経路中に形成された空間部と、前記空間部に挿抜して光経路を遮断/開放する遮蔽部とを備えたことを特徴とする光式検知システムの検知センサ。
- 前記空間部が、それぞれ光ファイバが取り付けられた、対向する1対のフェルールの端部間によって形成され、前記遮蔽部が前記フェルールの端部間に挿入される遮蔽板からなっていることを特徴とする、請求項8に記載の光式検知システムの検知センサ。
- 前記対向するフェルールの端部間に、割り部を有する割りスリーブを備え、前記遮蔽板を前記割り部において挿抜することを特徴とする、請求項9に記載の光式検知システムの検知センサ。
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| JP2004050913A JP2005241402A (ja) | 2004-02-26 | 2004-02-26 | 光式多点検知システム及び検知センサ |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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| JP2004050913A Pending JP2005241402A (ja) | 2004-02-26 | 2004-02-26 | 光式多点検知システム及び検知センサ |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007187613A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 光ファイバセンサの検査方法及びその検査装置 |
| JP2008544395A (ja) * | 2005-06-21 | 2008-12-04 | ノースロップ グルーマン コーポレーション | 多波長センサアレイ |
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2004
- 2004-02-26 JP JP2004050913A patent/JP2005241402A/ja active Pending
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