JPH0116005Y2 - - Google Patents
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- JPH0116005Y2 JPH0116005Y2 JP1981137482U JP13748281U JPH0116005Y2 JP H0116005 Y2 JPH0116005 Y2 JP H0116005Y2 JP 1981137482 U JP1981137482 U JP 1981137482U JP 13748281 U JP13748281 U JP 13748281U JP H0116005 Y2 JPH0116005 Y2 JP H0116005Y2
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- optical
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- optical signal
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- Optical Transform (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は、光フアイバの一端から光線を入射
し、他端から反射してくる光線の量を測定するこ
とにより、その他端の状態を検出する光センサに
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical sensor that detects the state of an optical fiber by inputting light from one end of the fiber and measuring the amount of light reflected from the other end.
光フアイバは、周囲電磁界の影響をうけないこ
と、断面寸法が細く軽量であること、スパークの
問題がないこと、耐熱性や耐腐食性が良いこと等
の種々の利点があるため、最近各種のプロセス制
御用のセンサとして使用されている。 Optical fibers have various advantages such as being unaffected by surrounding electromagnetic fields, having a thin cross-sectional dimension and being lightweight, having no problem with sparks, and having good heat resistance and corrosion resistance. It is used as a sensor for process control.
第1図は、光フアイバを利用した従来の液面計
に用いられる反射光の光センサの要部構成図であ
る。第1図で、発光素子1(通常は発光ダイオー
ドまたはレーザダイオード)から発した光は光フ
アイバ2,3を伝搬し、反射部材4に入射する。
反射部材4は先端が円錐状またはコーナリフレク
タ状に研磨されたガラス棒である。この反射部材
4は液面より上の空中にあるときには入射した光
はほぼ全反射し、液面より下の液中にあるときに
は液体とガラスの屈折率差が空気とガラスの場合
よりはるかに少いため光が放射されて、先端で反
射する光線の割合は著しく低下する。従つて、反
射した光を光方向性結合器5、光フアイバ6を介
して光検出器7で検出し、その出力を電圧比較回
路8によつて参照電圧レベルVrefと比較するこ
とにより液面位置が反射部材4の先端より上にあ
るか否かを判定することができる。 FIG. 1 is a diagram showing the main parts of a reflected light optical sensor used in a conventional liquid level gauge using an optical fiber. In FIG. 1, light emitted from a light emitting device 1 (usually a light emitting diode or a laser diode) propagates through optical fibers 2 and 3 and enters a reflecting member 4. In FIG.
The reflecting member 4 is a glass rod whose tip is polished into a conical shape or a corner reflector shape. When this reflective member 4 is in the air above the liquid level, the incident light is almost totally reflected, and when it is in the liquid below the liquid level, the difference in refractive index between the liquid and glass is much smaller than in the case of air and glass. As a result, the proportion of light rays reflected at the tip is significantly reduced. Therefore, the reflected light is detected by the photodetector 7 via the optical directional coupler 5 and the optical fiber 6, and the output is compared with the reference voltage level Vref by the voltage comparison circuit 8, thereby determining the liquid level position. is above the tip of the reflecting member 4 or not.
しかし、このような従来装置では中間に光フア
イバ方向性結合器が挿入されるため装置構成が複
雑となり、価格的にも高価となる。また、方向性
結合器の有する温度特性等の変動が光センサの測
定精度に直接影響する欠点を有する。 However, in such a conventional device, an optical fiber directional coupler is inserted in the middle, which makes the device configuration complicated and expensive. Further, it has the disadvantage that fluctuations in temperature characteristics and the like of the directional coupler directly affect the measurement accuracy of the optical sensor.
本考案はこの点を改良するもので、装置構造を
簡単化することができ、価格的にも安価となり、
しかも測定精度の良い反射形光フアイバセンサを
提供することを目的とする。 The present invention improves on this point, making it possible to simplify the device structure, reduce the cost, and
Moreover, it is an object of the present invention to provide a reflective optical fiber sensor with good measurement accuracy.
本考案は、このような光フアイバセンサ装置の
光源手段として用いられる半導体発光素子(LD,
LED等)が非動作状態(非発光状態)において
そのP−N接合部に光入力を受けると光電流を発
生した光検出器として使用可能であること、およ
び光フアイバ内の光信号の伝搬速度が10mの長さ
を往復するのに約100nsの比較的長い時間を要す
ることを利用したものである。 The present invention is based on a semiconductor light emitting device (LD,
LED, etc.) can be used as a photodetector that generates a photocurrent when it receives optical input at its P-N junction in a non-operating state (non-emitting state), and the propagation speed of an optical signal in an optical fiber. This takes advantage of the fact that it takes a relatively long time, approximately 100 ns, to make a round trip over a length of 10 m.
本考案は、電気信号を光信号に変換する変換素
子および光信号を電気信号に変換する変換素子を
備え、この変換素子に一端が光学的に接続された
光フアイバと、前記変換素子のうち電気信号を光
信号に変換する変換素子を電気信号によりパルス
状に駆動して光信号を送出させる駆動回路と、前
記変換素子により電気信号に変換された受信信号
を比較基準信号と比較して比較結果を出力する比
較回路とを備えた光フアイバセンサにおいて、
前記変換素子は、発光モード受光モードに切換
えることによつて電気信号を光信号に変換し光信
号を電気信号に変換する双方向変換可能な一つの
変換素子により構成され、前記駆動回路の出力に
同期して光フアイバ中を光信号が往復する時間に
わたり前記比較回路の比較結果の出力を禁止する
手段を備えたことを特徴とする。 The present invention includes a conversion element that converts an electrical signal into an optical signal and a conversion element that converts the optical signal into an electrical signal, and an optical fiber having one end optically connected to the conversion element, and an optical fiber that is optically connected to the conversion element at one end. A drive circuit that sends out an optical signal by driving a conversion element that converts a signal into an optical signal in a pulsed manner using an electric signal, and a comparison result that compares the received signal converted into an electric signal by the conversion element with a comparison reference signal. In the optical fiber sensor equipped with a comparison circuit that outputs a The present invention is characterized in that it is constituted by one conversion element and includes means for inhibiting the output of the comparison result of the comparator circuit during the time period during which an optical signal travels back and forth through the optical fiber in synchronization with the output of the drive circuit.
本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。
第2図は、本考案第一実施例の要部ブロツク構成
図である。すなわち、駆動回路11の出力は変換
素子10およびタイミング制御回路12に導かれ
ている。この変換素子10から発する光は光フア
イバ3を介して他端に取付けられた反射部材4に
導かれている。反射部材4からの反射光は、再び
光フアイバ3を介して変換素子10に戻る。この
変換素子10の出力は抵抗13に導かれるととも
に、アナログゲート回路14に導かれている。こ
のアナログゲート回路14には前記タイミング制
御回路12の出力が導かれ、このアナログゲート
回路14の出力は前記電圧比較回路8に導かれて
いる。また、第2図で、15は光接続部(光コネ
クタ)を示す。 An embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
FIG. 2 is a block diagram of the main parts of the first embodiment of the present invention. That is, the output of the drive circuit 11 is guided to the conversion element 10 and the timing control circuit 12. Light emitted from this conversion element 10 is guided via an optical fiber 3 to a reflecting member 4 attached to the other end. The reflected light from the reflecting member 4 returns to the conversion element 10 via the optical fiber 3 again. The output of this conversion element 10 is guided to a resistor 13 and also to an analog gate circuit 14. The output of the timing control circuit 12 is led to this analog gate circuit 14, and the output of this analog gate circuit 14 is led to the voltage comparison circuit 8. Moreover, in FIG. 2, 15 indicates an optical connection part (optical connector).
このような回路構成で、駆動回路11からパル
ス信号より光信号が間欠的な信号例えば一定の繰
返し数とパルス幅を有したパルス信号の形で変換
素子10に与えられ、その発光は光フアイバ3に
入射される。光フアイバ3内を伝搬した光は反射
部材4より反射し、この反射光または同じ変換素
子10に入射する。このとき、変換素子10に印
加される電圧は駆動回路11により負値(原理的
には零でよい)となつて、変換素子10は発光モ
ードから受光モードとなつているので受光量に応
じた電圧を負荷抵抗13の両端に発生する。この
受光信号はタイミング制御回路12により制御さ
れるアナログゲート回路14を介して、電圧比較
回路8に入力される。 With such a circuit configuration, an optical signal is provided from the drive circuit 11 to the conversion element 10 in the form of an intermittent signal, for example, a pulse signal having a constant repetition rate and pulse width, and the light emission is transmitted through the optical fiber 3. is incident on the The light propagated within the optical fiber 3 is reflected from the reflecting member 4 and enters this reflected light or the same conversion element 10 . At this time, the voltage applied to the conversion element 10 becomes a negative value (in principle, it may be zero) by the drive circuit 11, and the conversion element 10 changes from the light emission mode to the light reception mode, so that the voltage applied to the conversion element 10 changes according to the amount of light received. A voltage is generated across the load resistor 13. This light reception signal is input to the voltage comparator circuit 8 via an analog gate circuit 14 controlled by a timing control circuit 12.
第3図にこの動作のタイムチヤートを示す。す
なわち第3図aは送信光駆動のためのパルスで、
bは受信パルスを示し、タイミング制御回路12
により送出光パルスaよりTDだけ遅れた測定上
必要なタイミングTWの範囲だけ、ゲート回路1
4に信号が与えられて、電圧比較回路8に信号b
が入力される。電圧比較回路8ではこの信号と参
照電圧信号Vrefを比較して、反射部材4におけ
る反射レベルを検出することができる。 Figure 3 shows a time chart of this operation. In other words, Fig. 3a shows the pulse for driving the transmission light,
b indicates a received pulse, and timing control circuit 12
Therefore, the gate circuit 1 is activated within the range of the timing T W required for measurement, which is delayed by T D from the transmitted light pulse a.
A signal b is given to voltage comparator circuit 8.
is input. The voltage comparison circuit 8 compares this signal with the reference voltage signal Vref to detect the reflection level at the reflection member 4.
また、第2図に示す光接続部(光コネクタ)1
5等における反射要素があつたとすると、第3図
cに示すような雑音成分が発生することになる
が、これはアナログゲート回路14の開いている
時間TWの外であるので通過せず、その妨害が排
除される。 In addition, the optical connection part (optical connector) 1 shown in FIG.
If there is a reflective element such as 5, a noise component as shown in FIG . That interference is eliminated.
なお、この第一実施例は電圧比較回路への反射
信号入力を制御する場合を示したが、一般に電圧
比較回路は2つの入力信号の相対関係を求める回
路であり第2図に破線で示すように送出光パルス
信号を用いて参照電圧入力Vrefの側を制御して
も同様に目的を達することができる。 Although this first embodiment shows the case where the reflected signal input to the voltage comparator circuit is controlled, the voltage comparator circuit is generally a circuit that determines the relative relationship between two input signals, and as shown by the broken line in FIG. The same purpose can be achieved by controlling the reference voltage input Vref using the transmitted light pulse signal.
第4図は、本考案第二実施例の要部ブロツク構
成図である。この第二実施例は負荷抵抗13の両
端の信号電圧を直接に電圧比較回路8′に入力し
たものである。このため、非常に簡潔な構成とな
る。ただし、電圧比較回路8′はその入力部分ま
たは出力部分の回路にストローブ機能を有するも
ので、第一実施例と同様にタイミング制御回路1
2の出力信号SCにより電圧比較機能を制御して使
用される。 FIG. 4 is a block diagram of the main parts of the second embodiment of the present invention. In this second embodiment, the signal voltage across the load resistor 13 is directly input to the voltage comparison circuit 8'. This results in a very simple configuration. However, the voltage comparator circuit 8' has a strobe function in its input or output circuit, and as in the first embodiment, the timing control circuit 11 has a strobe function.
It is used to control the voltage comparison function by the output signal S C of No. 2.
第5図は、第4図の電圧比較回路8′部分を一
般的な電圧比較回路8と論理ゲート回路16によ
り実現したものである。 In FIG. 5, the voltage comparison circuit 8' portion of FIG. 4 is realized by a general voltage comparison circuit 8 and a logic gate circuit 16.
なお、上記実施例は液面センサについてのみ説
明したが、本考案はこれに限らず、光フアイバの
一部からの反射光のレベルが変動することを用い
て検知を行う形状のあらゆる反射形光フアイバセ
ンサに対して共通に用いることができる。 Note that although the above embodiments have only described liquid level sensors, the present invention is not limited to this, and can be applied to any type of reflective light that performs detection using the variation in the level of reflected light from a part of an optical fiber. It can be commonly used for fiber sensors.
以上説明したように、本考案によれば、光源で
ある変換素子として発光モードと受光モードとに
切換えて動作できる素子を用い、検出した受信信
号を比較回路で比較して比較出力するタイミング
を光フアイバ中を光信号が往復する時間に同期さ
せて、その間に比較出力をマスクしているので、
往復時間の途中で検出される雑音等により誤つた
検出結果を出力することがなくなり、正確な測定
を行うことができる。 As explained above, according to the present invention, an element that can operate by switching between a light emitting mode and a light receiving mode is used as a conversion element serving as a light source, and the detected received signal is compared in a comparison circuit, and the timing at which the comparison output is determined is It synchronizes with the time that the optical signal travels back and forth through the fiber, and masks the comparative output during that time.
It is possible to perform accurate measurements without outputting erroneous detection results due to noise detected during the round trip time.
また、変換素子が一つですむので、従来のよう
に光フアイバの方向性結合器を必要とせず、装置
を簡単にでき、安価に製造できる効果がある。 Furthermore, since only one conversion element is required, there is no need for a directional coupler of optical fibers as in the prior art, and the device can be simplified and manufactured at low cost.
第1図は従来例装置の要部構成図。第2図は本
考案第一実施例の要部構成図。第3図は上記実施
例の動作タイムチヤート。第4図は本考案第二実
施例の要部構成図。第5図は第4図の電圧比較回
路部分の他の構成図。
1……発光素子、2,3,6……光フアイバ、
4……反射部材、5……光方向性結合器、7……
光検出器、8……電圧比較回路、10……変換素
子、11……駆動回路、12……タイミング制御
回路、13……負荷抵抗、14……アナログゲー
ト回路、16……論理ゲート回路。
FIG. 1 is a block diagram of the main parts of a conventional device. FIG. 2 is a diagram showing the main parts of the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is an operation time chart of the above embodiment. FIG. 4 is a block diagram of the main parts of the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is another configuration diagram of the voltage comparison circuit portion of FIG. 4. 1... Light emitting element, 2, 3, 6... Optical fiber,
4... Reflection member, 5... Optical directional coupler, 7...
Photodetector, 8... Voltage comparison circuit, 10... Conversion element, 11... Drive circuit, 12... Timing control circuit, 13... Load resistor, 14... Analog gate circuit, 16... Logic gate circuit.
Claims (1)
信号を電気信号に変換する変換素子を備え、 この変換素子に一端が光学的に接続された光フ
アイバと、 前記変換素子のうち電気信号を光信号に変換す
る変換素子を電気信号によりパルス状に駆動して
光信号を送出させる駆動回路と、 前記変換素子により電気信号に変換された受信
信号を比較基準信号と比較して比較結果を出力す
る比較回路と を備えた光フアイバセンサにおいて、 前記変換素子は、発光モードと受光モードに切
換えることによつて電気信号を光信号に変換し光
信号を電気信号に変換する双方向変換可能な一つ
の変換素子により構成され、 前記駆動回路の出力に同期して光フアイバ中を
光信号が往復する時間にわたり前記比較回路の比
較結果の出力を禁止する手段を備えた ことを特徴とする光フアイバセンサ。[Claims for Utility Model Registration] An optical fiber comprising a conversion element that converts an electrical signal into an optical signal and a conversion element that converts the optical signal into an electrical signal, and one end of which is optically connected to the conversion element; A drive circuit that drives a conversion element that converts an electric signal into an optical signal among the elements in a pulsed manner with an electric signal to send out an optical signal, and a drive circuit that sends out an optical signal by driving a conversion element that converts an electric signal into an optical signal, and compares a received signal converted into an electric signal by the conversion element with a comparison reference signal. and a comparison circuit that outputs a comparison result, wherein the conversion element converts an electrical signal into an optical signal and converts an optical signal into an electrical signal by switching between a light emission mode and a light reception mode. It is comprised of one conversion element capable of bidirectional conversion, and includes means for inhibiting the output of the comparison result of the comparison circuit for the time period during which the optical signal travels back and forth in the optical fiber in synchronization with the output of the drive circuit. Characteristic optical fiber sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1981137482U JPS5842711U (en) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | fiber optic sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1981137482U JPS5842711U (en) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | fiber optic sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5842711U JPS5842711U (en) | 1983-03-22 |
| JPH0116005Y2 true JPH0116005Y2 (en) | 1989-05-12 |
Family
ID=29930757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1981137482U Granted JPS5842711U (en) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | fiber optic sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5842711U (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50966U (en) * | 1973-04-28 | 1975-01-08 |
-
1981
- 1981-09-16 JP JP1981137482U patent/JPS5842711U/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5842711U (en) | 1983-03-22 |
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