JPH0230654B2 - - Google Patents

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JPH0230654B2
JPH0230654B2 JP58104940A JP10494083A JPH0230654B2 JP H0230654 B2 JPH0230654 B2 JP H0230654B2 JP 58104940 A JP58104940 A JP 58104940A JP 10494083 A JP10494083 A JP 10494083A JP H0230654 B2 JPH0230654 B2 JP H0230654B2
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JP
Japan
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section
optical fiber
sensor
light
reflective film
Prior art date
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Application number
JP58104940A
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English (en)
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JPS59230129A (ja
Inventor
Toshimitsu Musha
Hajime Ito
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Aloka Co Ltd
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Publication date
Application filed by Aloka Co Ltd filed Critical Aloka Co Ltd
Priority to JP58104940A priority Critical patent/JPS59230129A/ja
Publication of JPS59230129A publication Critical patent/JPS59230129A/ja
Publication of JPH0230654B2 publication Critical patent/JPH0230654B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/32Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は反射型光フアイバ温度測定装置、特に
光フアイバを使用して温度測定を行う装置に関す
る。
従来技術 被測定個所に配置されたセンサフアイバにレー
ザ光を供給し、前記レーザ光とセンサフアイバか
らの反射光とを混合して干渉光を発生し、干渉光
の干渉縞移動量を検出することにより、被測定個
所の温度を測定する光フアイバ温度測定の原理は
周知である。
すなわち、光フアイバを通過する光の位相速度
は、光フアイバの温度変化に従つて変化する。こ
れは主として光フアイバのコアの屈折率が温度に
よつて変化するからである。従つて、所定長さの
光フアイバを伝搬した光の位相は、温度によつて
変化することとなる。この光フアイバを伝搬した
光と伝搬していない参照光とを混合することによ
つて干渉光が発生するので、温度変化量を干渉縞
の移動量として表わすことができる。そして、干
渉縞の移動量は2個の光・電気変換検出器によつ
て検出することができ、その移動量から光フアイ
バが配置された被測定個所の温度を測定すること
ができる。
発明の目的 本発明の目的は、小型で操作性に優れ測定精度
の高い反射型光フアイバ温度測定装置を提供する
ことにある。
発明の構成 上記目的を達成するために、本発明は、開放端
に反射膜が被覆されているセンサ部と該センサ部
と一体的に構成されレーザ光源からのレーザ光を
センサ部へ供給しかつセンサ部からの反射光を導
く光伝送部とを有するセンサ用光フアイバと、開
放端に反射膜が被覆されレーザ光源からのレーザ
光を反射膜へ供給しかつ反射膜からの反射光を導
く光伝送部を有する参照用光フアイバと、前記各
光フアイバからの反射光を混合して干渉縞を発生
する干渉計部と、干渉計部からの干渉縞を電気的
に検出するために互いに干渉縞の位相角度だけ離
れた位置に設けられた2個の検出器を有する検出
部と、を含み、前記各光フアイバの光伝送部は互
いに束ねられていることを特徴とする。
実施例 以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説
明する。
第1図には、本発明に係る反射型光フアイバ温
度測定装置の概略構成が示され、第2図には、第
1図で示される装置のブロツク構成が示されてい
る。
第2図から明らかなように、本実施例装置は、
レーザ光100を発生する光源部10と、被測定
個所に配置されるセンサ部12と、光源部10か
らのレーザ光100をセンサ部12へ供給しかつ
センサ部12からの反射光102,104を伝送
するケーブル部14と、ケーブル部14からの各
反射光102,104を混合して干渉光106を
発生する干渉計部16と、干渉計部16からの干
渉光106を電気的に検出する検出部18と、を
備えている。
上記光源部10はHe−Ne等のガスレーザ、半
導体レーザ等のレーザ光源20を有し、レーザ光
源20からのレーザ光100は干渉計部16を介
してケーブル部14及びセンサ部12へ供給され
る。
また上記センサ部12は単一モード光フアイ
バ、定偏波光フアイバ等のセンサ用光フアイバ2
2の一部(本実施例では長さ1cm)からなり、該
センサ用光フアイバ22は被測定個所に配置され
ている。センサ用光フアイバ22は所定長からな
り、その開放端には反射膜24が被覆されてお
り、センサ用光フアイバ22に供給されたレーザ
光100aは被測定個所の温度に応じた位相速度
でセンサ用光フアイバ22を通過し、反射膜24
にて反射し、反射光102として再びセンサ用光
フアイバ22を逆方向に伝送される。
更に前記ケーブル部14は前記センサ用光フア
イバ22と一体的に構成される光伝送部26(本
実施例では長さ1m)を有し、該光伝送部26は
レーザ光100aをセンサ部12へ供給しかつセ
ンサ部12からの反射光102を干渉計部16へ
導くように構成されている。またケーブル部14
は前記センサ用光フアイバ22と同一部材から成
る参照用光フアイバ28を有し、該参照用光フア
イバ28の主要部をなす光伝送部30の開放端に
は反射膜32が被覆されており、レーザ光100
bは光伝送部30にて反射膜32へ供給され、ま
た反射膜32からの反射光104は上記光伝送部
30にて干渉計部16へ導かれる。
本発明において特徴的なことは、前記各光フア
イバ22,28の光伝送部26,30が互いに束
ねられていることである。両光フアイバ22,2
8の光伝送部26,30を束ねる手段としては、
等間隔で縛つたり、接着剤で固着したり、ポリエ
チレン等の樹脂からなるチユーブに入れたりする
ことにより行われる。このように両光フアイバ2
2,28の光伝送部26,30を互いに束ねたこ
とにより、後述するように、ケーブル部14での
温度変化に基づく測定誤差を極めて小さくするこ
とができる。
更に前記干渉計部16は、前記各光フアイバ2
2,28からの反射光102,104を混合して
干渉光106を発生するために、半透鏡34、全
反射鏡36及びレーザ用集光レンズ、セルフオツ
クレンズ等の集光レンズ38,40から構成され
ている。そして、レーザ光源20から半透鏡34
に供給されたレーザ光100の一部は、レーザ光
100aとして半透鏡34を透過して直進し、集
光レンズ38を通過してセンサ用光フアイバ22
に供給される。センサ用光フアイバ22からの反
射光102は、再び集光レンズ38を通過し、そ
の一部が半透鏡34にて反射される。またレーザ
光源20から半透鏡34に供給されたレーザ光1
00の一部は、レーザ光100bとして半透鏡3
4、全反射鏡36にてそれぞれ反射された後、集
光レンズ40を通過して参照用光フアイバ28に
供給される。参照用光フアイバ28からの反射光
104は、再び集光レンズ40を通過して全反射
鏡36にて反射され、その一部が半透鏡34を透
過する。従つて、各光フアイバ22,28からの
反射光102,104は半透鏡34の位置で混合
され、この結果、干渉光106が発生する。干渉
光106は第3図で示されるように、その断面形
状が明部106a及び暗部106bを組み合わせ
た干渉光縞から成り、この干渉縞の移動量から基
準温度に対する温度変化分、すなわち、被測定個
所の温度を測定することができる。このようにし
て半透鏡34にて発生した干渉光106は、検出
部18に供給される。
更に前記検出部18は干渉計部16で発生した
干渉光106の干渉縞移動量を電気的に検出する
2個の検出器42,44を有し、これら検出器4
2,44は例えばフオトダイオード又はフオトト
ランジスタあるいは光電子増倍管等から構成され
ている。そして、前記干渉計部16から供給され
た干渉光106の一部は、半透鏡46を透過して
検出器42に供給され、また干渉光106の一部
は半透鏡46にて反射され、他方の検出器44に
供給される。
上記各検出器42,44における干渉光106
の受光位置は、たとえば、干渉縞の位相角度θ=
1/2πだけ離れた位置に選定され、例えば、第3 図で示されるように、各検出器42,44の受光
面42a,44aをそれぞれ明部106aの中間
位置、明部106aと暗部106bとの境界位置
に選定されている。従つて、干渉計部16にて発
生した干渉光106のうち所定位置にある干渉光
106のみがそれぞれ検出器42,44に供給さ
れる。
この場合各検出器42,44の電気的な出力電
圧をx、yとすれば、 x=cosθ ……(1) y=sinθ ……(2) で表わされる。
上記(2)式を(1)式で割ると、 y/x=sinθ/cosθ=tanθ で表わされ、 θ=tan-1y/x から位相角度θを求めることができる。
更に本実施例装置は周知の演算・表示部48を
備え、該演算・表示部48は上述した位相角度θ
及び該位相角度θに基づく被測定個所の温度を演
算し、これをデジタル又はアナログ表示するよう
に構成されている。
なお本実施例における光源部10、干渉計部1
6及び検出部18は、第1図で示されるように、
1個のケース内に収められ、装置の小型化が図ら
れている。
本発明の実施例は以上の構成からなり、以下に
その作用を概略的に説明する。
レーザ光源20にて発生されたレーザ光100
の一部は、レーザ光100aとして半透鏡34を
透過して直進し、集光レンズ38を通過してセン
サ用光フアイバ22に供給される。センサ用光フ
アイバ22に供給されたレーザ光100aは、光
伝送部26にてセンサ部12へ供給され、反射膜
24にて反射され、反射光102としてセンサ部
12及び光伝送部16を逆方向に通過して再び干
渉計部16へ供給される。干渉計部16へ供給さ
れた反射光102は、集光レンズ38を通過し、
その一部が半透鏡34にて反射される。またレー
ザ光源20にて発生されたレーザ光100の一部
は、レーザ光100bとして半透鏡34、全反射
鏡36にてそれぞれ反射され、集光レンズ40を
通過して参照用光フアイバ28に供給される。参
照用光フアイバ28に供給されたレーザ光100
bは、光伝送部30にて反射膜32へ供給され、
反射光104として光伝送部30を逆方向に伝送
され、再び干渉計部16へ供給される。干渉計部
16へ供給された反射光104は集光レンズ40
を通過して全反射鏡36にて反射され、その一部
が半透鏡34を透過する。
従つて、前記各センサ用光フアイバ22,28
からの反射光102,104は半透鏡34の位置
にて混合され、干渉光106が発生される。この
干渉光106の一部は、たとえば、第3図で示さ
れるように、互いに位相角度θ=1/2πだけ離れ た位置に配置された各検出器42,44の受光面
42a,44aから入射され、これら各検出器4
2,44からは、各受光面42a,44aの配置
位置における干渉光106の明部106a、暗部
106bに応じた明暗検出信号108,110が
出力され、演算・表示部48に供給される。演
算・表示部48では、明暗検出信号108,11
0に基づいて位相角度θの演算を行い、更に演算
結果から被測定個所の温度の演算を行う。そし
て、演算された被測定個所の温度は表示器50に
デジタル又はアナログ表示される。
前述した各光フアイバ22,28による反射光
102,104の伝送時において、これら光フア
イバ22,28は互いに束ねられているので、参
照用光フアイバ28とセンサ用光フアイバ22は
常に同様な環境の影響を受けることとなり、ケー
ブル部14の環境条件変化に基づく測定誤差を極
めて小さくすることができる。
また本実施例においては、干渉計部16がセン
サ部12から離れた位置に設置されているので、
狭い被測定個所でも容易に配置することができ、
またセンサ部12の移動操作等を容易に行うこと
ができる。
発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、センサ
用光フアイバ及び参照用光フアイバの各光伝送部
が互いに束ねられているので、これら光フアイバ
が温度などの影響を受けた場合であつても、高精
度で温度測定を行うことができる。
また本発明によれば、装置が各機能ごとにセン
サ用光フアイバ、参照用光フアイバ、干渉計部及
び検出部を含む構成から成るので、装置の小型化
を図ることができる。
更に、本発明によれば、干渉計部はセンサ部か
ら離れた位置に配置されているので、センサ部を
狭い被測定個所へ容易に配置することができ、ま
たセンサ部の移動操作等を容易に行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る反射型光フアイバ温度測
定装置の好適な実施例を示す構成図、第2図は第
1図で示される装置の詳細なブロツク構成図、第
3図は各検出器の受光面の配置位置を示す説明図
である。 10……光源部、12……センサ部、14……
ケーブル部、16……干渉計部、18……検出
部、20……レーザ光源、22……センサ用光フ
アイバ、26……光伝送部、28……参照用光フ
アイバ、30……光伝送部、42,44……検出
器、100a,100b……レーザ光、102,
104……反射光、106……干渉光。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 開放端に反射膜が被覆されているセンサ部と
    該センサ部と一体的に構成されレーザ光源からの
    レーザ光をセンサ部へ供給しかつセンサ部からの
    反射光を導く光伝送部とを有するセンサ用光フア
    イバと、 開放端に反射膜が被覆されレーザ光源からのレ
    ーザ光を反射膜へ供給しかつ反射膜からの反射光
    を導く光伝送部を有する参照用光フアイバと、 前記各光フアイバからの反射光を混合して干渉
    縞を発生する干渉計部と、干渉計部からの干渉縞
    を電気的に検出するために互いに干渉縞の位相角
    度だけ離れた位置に設けられた2個の検出器を有
    する検出部と、を含み、 前記各光フアイバの光伝送部は互いに束ねられ
    ていることを特徴とする反射型光フアイバ温度測
    定装置。
JP58104940A 1983-06-14 1983-06-14 反射型光フアイバ温度測定装置 Granted JPS59230129A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58104940A JPS59230129A (ja) 1983-06-14 1983-06-14 反射型光フアイバ温度測定装置

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JP58104940A JPS59230129A (ja) 1983-06-14 1983-06-14 反射型光フアイバ温度測定装置

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JPS59230129A JPS59230129A (ja) 1984-12-24
JPH0230654B2 true JPH0230654B2 (ja) 1990-07-09

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JP58104940A Granted JPS59230129A (ja) 1983-06-14 1983-06-14 反射型光フアイバ温度測定装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56135135A (en) * 1980-03-26 1981-10-22 Toshimitsu Musha Temperature detection device
JPS586431A (ja) * 1981-07-04 1983-01-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光フアイバを用いた温度測定法

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JPS59230129A (ja) 1984-12-24

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