JPH04340417A - 光応用無電源遠隔測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば電源設備の利
用が困難な遠隔地の監視等に使用して好適する光応用無
電源遠隔測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、例えば水力発電所等にあ
っては、積雪量を測定することが、今後の発電計画を立
てる上で非常に重要な要素の１つとなる。ところで、積
雪量の測定地点は山間部であることが多いため、どうし
ても遠隔測定を行なう必要が生じることが多く、そのた
めに、従来より種々の積雪量遠隔測定システムが考えら
れている。

【０００３】この種の積雪量遠隔測定システムに要求さ
れる条件としては、主として、 （１）　　積雪の重量が測定できること。 （２）　　センサ部位が無電源であること。 （３）　　雷等による電磁的妨害を免れ得ること。 等が上げられるが、言うまでもなく、風や温度等の気象
条件の変化に対して頑健であり、さらに、雪の溶解や再
凍結が生じても正確な測定を行なうことができることも
必要である。

【０００４】しかしながら、従来より考えられている積
雪量遠隔測定システムは、まだまだ開発途上にある段階
であって、現在のところ、上述した種々の条件を全て実
用的なレベルで満足する技術が確立しているとは言えな
い状況にある。また、積雪量に限らず、他の質量や温度
等の物理量の変化を遠隔測定する一般的なシステムに範
囲を広げて考えても、やはり上記と略同様な状況にある
のが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、物理量
の変化を遠隔測定する従来のシステムは、十分に実用的
なレベルまで技術が確立しておらず、種々の点で改良す
べき余地が残されているものである。

【０００６】そこで、この発明は上記事情を考慮してな
されたもので、センサ部位が無電源で測定地点での電源
設備や測定地点までの電気エネルギー伝送を必要とせず
、しかも、雷や電気所及び電力線等からの電磁誘導の影
響を受けずに、遠隔地における物理量の変化を容易に測
定することができる極めて良好な光応用無電源遠隔測定
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光応用無
電源遠隔測定装置は、測定地点における物理量の変化を
測定地点から離れた測定場所で測定する遠隔測定システ
ムを対象としている。そして、自己の発振条件を維持す
るための内部帰還系を有するウィーンブリッジ発振回路
と、このウィーンブリッジ発振回路の発振出力に対応し
た光信号を生成する電気／光変換手段と、この電気／光
変換手段から出力される光信号を測定地点まで伝送する
第１の光ケーブルと、測定地点に設けられ第１の光ケー
ブルで伝送された光信号に物理量の変化に対応した光量
の変化を与えるセンサ部位と、このセンサ部位で物理量
の変化に対応した光量の変化を与えられた光信号を測定
場所まで伝送する第２の光ケーブルと、この第２の光ケ
ーブルで伝送された光信号に対応した電気信号を生成す
る光／電気変換手段と、この光／電気変換手段の出力と
ウィーンブリッジ発振回路の出力とを乗算してウィーン
ブリッジ発振回路に外部帰還する乗算手段とを備え、ウ
ィーンブリッジ発振回路に対する電気／光変換手段，セ
ンサ部位，光／電気変換手段及び乗算手段よりなる外部
帰還系の特性が、物理量の変化に応じて変わることによ
って生じるウィーンブリッジ発振回路の発振周波数の変
化を測定結果とするように構成したものである。

【０００８】

【作用】上記のような構成によれば、ウィーンブリッジ
発振回路を二重帰還構造とし外部帰還系の経路中にセン
サ部位を介在させることにより、センサ部位で測定され
た物理量の変化量に応じてウィーンブリッジ発振回路の
発振周波数を変化させるというＦＭ型計測方式となって
おり、このウィーンブリッジ発振回路の発振周波数の変
化を物理量の変化の測定結果として取り出している。こ
の場合、測定場所とセンサ部位との間の信号伝送は、第
１及び第２の光ファイバケーブルを用いて光信号で行な
われるとともに、センサ部位における測定された物理量
の変化は、光信号の光量を増減させることにより与えら
れるので、センサ部位が無電源で済み測定地点での電源
設備や測定地点までの電気エネルギー伝送を必要とせず
、しかも、雷や電気所及び電力線等からの電磁誘導の影
響を受けずに、遠隔地における物理量の変化を容易に測
定することができる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して詳細に説明する。図１において、符号１１は例え
ば有人所に設置される測定部位であり、この測定部位１
１から遠く離れた測定地点に設置されるセンサ部位１２
と、光ファイバケーブル１３，１４を介して接続されて
いる。この測定部位１１は、詳細を後述するウィーンブ
リッジ発振回路１５を有している。そして、このウィー
ンブリッジ発振回路１５から出力される正弦波信号は、
出力端子１６を介してコンパレータ１７で矩形波信号に
変換された後、Ｅ／Ｏ（電気／光）変換回路１８で光信
号に変換され、光ファイバケーブル１３を介してセンサ
部位１２に送出される。

【００１０】光ファイバケーブル１３を介してセンサ部
位１２に供給された光信号は、センサ部位１２において
測定された物理量の変化に対応した変量が加えられる。 この変量の加算は、具体的には、光ファイバケーブル１
３を介して供給された光信号の光量を、センサ部位１２
で測定された物理量の変化に対応して増減することによ
って行なわれる。そして、この変量が加えられた光信号
は、光ファイバケーブル１４を介して測定部位１１に送
出され、まず、Ｏ／Ｅ（光／電気）変換回路１９で電気
的信号に変換され整流回路２０で整流された後、乗算回
路２１で上記出力端子１６から得られるるウィーンブリ
ッジ発振回路１５の出力正弦波信号が乗算され、入力端
子２２を介してウィーンブリッジ発振回路１５に帰還さ
れる。

【００１１】ここで、上記ウィーンブリッジ発振回路１
５は、図２に示すように構成されている。すなわち、上
記入力端子２２は、抵抗Ｒ１を介して演算増幅器ＯＰ１
の正入力端＋に接続される。この演算増幅器ＯＰ１の出
力端は、上記出力端子１６に接続されるとともに、サー
ミスタＴを介して演算増幅器ＯＰ１の負入力端−に接続
され、その接続点は、抵抗Ｒ２を介して接地されている
。また、演算増幅器ＯＰ１の出力端は、コンデンサＣ１
及び抵抗Ｒ３を直列に介して演算増幅器ＯＰ１の正入力
端＋に接続され、その接続点は、抵抗Ｒ４及びコンデン
サＣ２を並列に介して接地されている。

【００１２】このウィーンブリッジ発振回路１５は、抵
抗Ｒ３，Ｒ４及びコンデンサＣ１，Ｃ２が、本来の発振
周波数を維持するための内部帰還系２３となっていると
ともに、出力端子１６と入力端子２２との間に接続され
たコンパレータ１７，Ｅ／Ｏ変換回路１８，センサ部位
１２，Ｏ／Ｅ変換回路１９，整流回路２０及び乗算回路
２１等が、センサ部位１２で測定された物理量の変化に
対応した変量が加えられることによって帰還特性が変調
される外部帰還系２４となっており、上記内部帰還系２
３と外部帰還系２４との二重帰還構造で、発振を安定さ
せながら高精度のＦＭ変調を行なえる性質を有している
。なお、発振を安定させるために、外部帰還系２４は内
部帰還系２３よりも十分弱くつまり高インピーダンスで
演算増幅器ＯＰ１に結合されている。

【００１３】すなわち、上記実施例によれば、ウィーン
ブリッジ発振回路１５を二重帰還構造とし外部帰還系２
４の経路中にセンサ部位１２を介在させることにより、
センサ部位１２で測定された物理量の変化量に応じてウ
ィーンブリッジ発振回路１５の発振周波数を変化させる
というＦＭ型計測方式となっており、このウィーンブリ
ッジ発振回路１５の発振周波数の変化を物理量の変化の
測定結果として取り出している。

【００１４】この場合、測定部位１１とセンサ部位１２
との間の信号伝送は、光ファイバケーブル１３，１４を
用いて光信号で行なわれるとともに、センサ部位１２に
おける測定された物理量の変化は、光信号の光量の増減
となるので、センサ部位１２が無電源で済み測定地点で
の電源設備や測定地点までの電気エネルギー伝送を必要
とせず、しかも、雷や電気所及び電力線等からの電磁誘
導の影響を受けずに、遠隔地における物理量の変化を容
易に測定することができる。

【００１５】図３は、上述した実施例を積雪量の遠隔測
定に利用した応用例を示している。図１と同一部分に同
一符号を付して説明すると、まず、上記測定部位１１に
相当する有人所２５には、前述したウィーンブリッジ発
振回路１５，出力端子１６，Ｅ／Ｏ変換回路１８，Ｏ／
Ｅ変換回路１９，整流回路２０，乗算回路２１及び入力
端子２２等が備えられている。そして、この有人所２５
と、上記センサ部位１２に相当する無人所２６とが、光
ファイバケーブル１３，１４によって接続されている。

【００１６】ここで、無人所２６内では、光ファイバケ
ーブル１３によって伝送されてきた光信号が、光ファイ
バケーブル１３と一体化したマイクロレンズ２７により
平行光線に変換され、光ファイバケーブル１４と一体化
した受光用のマイクロレンズ２８に受光される光学経路
が形成されている。そして、これらマイクロレンズ２７
，２８の間には、略円柱形状のドラム２９が介在されて
いる。このドラム２９は、その周面をマイクロレンズ２
７，２８に対向するようにして、中心軸２９ａを中心に
回転自在に支持されており、径方向にマイクロレンズ２
７から照射された光をマイクロレンズ２８に導くための
光伝送路２９ｂが形成されている。

【００１７】また、このドラム２９の中心軸２９ａには
、略棒状の連結部材３０の一端部が固定されている。 さらに、この連結部材３０の他端部は、受け部材３１に
軸３１ａを介して回動自在に連結されている。この受け
部材３１は、通常スプリング３２のによって図中上方向
に付勢されており、雪３３の重量を受けてスプリング３
１の付勢力に抗して図中下方向に押し下げられるもので
ある。そして、雪３３の重量により受け部材３１が図中
下方に押し下げられるのに応じて、ドラム２９が図示矢
印方向に回転されドラム２９の光伝送路２９ｂの傾きが
変わり、これによってマイクロレンズ２７から照射され
た光がマイクロレンズ２８に伝送される量が変化される
、つまり外部帰還系２４の帰還特性が変調されることに
なる。

【００１８】図４は、図３に示す構成で実測した荷重と
ウィーンブリッジ発振回路１５の発振周波数との関係を
示している。ただし、発振周波数は、直接周波数表示を
せずに、外部帰還系２４を接続しないときのウィーンブ
リッジ発振回路１５の発振周波数をｆｏとし、外部帰還
系２４を接続したときのウィーンブリッジ発振回路１５
の発振周波数をｆとして、その比（ｆ／ｆｏ）で示して
いる。図４に示した測定結果から、おおよそ２〜１２ｋ
ｇの範囲で荷重に対して発振周波数が直線的に変化する
ことが確認された。なお、この発明は上記実施例に限定
されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲
で種々変形して実施することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
センサ部位が無電源で測定地点での電源設備や測定地点
までの電気エネルギー伝送を必要とせず、しかも、雷や
電気所及び電力線等からの電磁誘導の影響を受けずに、
遠隔地における物理量の変化を容易に測定することがで
きる極めて良好な光応用無電源遠隔測定装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すブロック構成図。

【図２】同実施例の要部の詳細な構成を示すブロック回
路構成図。

【図３】同実施例を積雪量の測定に応用した例を示すブ
ロック構成図。

【図４】同積雪量の測定結果を示す図。

【符号の説明】

１１…測定部位、１２…センサ部位、１３，１４…光フ
ァイバケーブル、１５…ウィーンブリッジ発振回路、１
６…出力端子、１７…コンパレータ、１８…Ｅ／Ｏ変換
回路、１９…Ｏ／Ｅ変換回路、２０…整流回路、２１…
乗算回路、２２…入力端子、２３…内部帰還系、２４…
外部帰還系、２５…有人所、２６…無人所、２７，２８
…マイクロレンズ、２９…ドラム、３０…連結部材、３
１…受け部材、３２…スプリング、３３…雪。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　測定地点における物理量の変化を前記
   測定地点から離れた測定場所で測定する遠隔測定システ
   ムにおいて、自己の発振条件を維持するための内部帰還
   系を有するウィーンブリッジ発振回路と、このウィーン
   ブリッジ発振回路の発振出力に対応した光信号を生成す
   る電気／光変換手段と、この電気／光変換手段から出力
   される光信号を前記測定地点まで伝送する第１の光ケー
   ブルと、前記測定地点に設けられ前記第１の光ケーブル
   で伝送された光信号に前記物理量の変化に対応した光量
   の変化を与えるセンサ部位と、このセンサ部位で前記物
   理量の変化に対応した光量の変化を与えられた光信号を
   前記測定場所まで伝送する第２の光ケーブルと、この第
   ２の光ケーブルで伝送された光信号に対応した電気信号
   を生成する光／電気変換手段と、この光／電気変換手段
   の出力と前記ウィーンブリッジ発振回路の出力とを乗算
   して前記ウィーンブリッジ発振回路に外部帰還する乗算
   手段とを具備し、前記ウィーンブリッジ発振回路に対す
   る前記電気／光変換手段，センサ部位，光／電気変換手
   段及び乗算手段よりなる外部帰還系の特性が、前記物理
   量の変化に応じて変わることによって生じる前記ウィー
   ンブリッジ発振回路の発振周波数の変化を測定結果とす
   るように構成してなることを特徴とする光応用無電源遠
   隔測定装置。
2. 【請求項２】　　前記物理量は、積雪重量であることを
   特徴とする請求項１記載の光応用無電源遠隔測定装置。
3. 【請求項３】　　前記センサ部位は、積雪重量に応じて
   上下動する部材と、この部材の動きに連動して前記第１
   の光ケーブルから第２のケーブルへの光信号の伝送量を
   制御する制御手段とを備えていることを特徴とする請求
   項２記載の光応用無電源遠隔測定装置。