JPH08101992A

JPH08101992A - 多点形センサ

Info

Publication number: JPH08101992A
Application number: JP23797194A
Authority: JP
Inventors: Shoji Adachi; 正二足立
Original assignee: Ando Electric Co Ltd
Current assignee: Ando Electric Co Ltd
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 1996-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】構成が簡単で安価でありなおかつ高感度な多
点形センサを提供する。【構成】ＣＷ光源１１で発生させた試験光を分波器１
２ａ〜１２ｃにより伝送線路に送出する。チョッパ１４
は試験光を周波数ｆ₀で変調して基準光を生成する。測
定部１５ｂ，１５ｃは、それぞれの測定結果に応じて試
験光を減衰させた後、各測定部に内蔵されたチョッパに
よりそれぞれ周波数ｆ₁、ｆ₂で変調して測定光として
出力する。基準光と２つの測定光を合波器１３ａ〜１３
ｂで合波し、受光素子１６で光電変換して、ＢＰＦ１７
で上記の３つの周波数ｆ₀、ｆ₁、ｆ₂のうちのいずれ
か１つの周波数の電気信号を弁別し、レベル計１８へ出
力して、基準光ないしは測定光のレベルを表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は光を伝送線路に伝搬さ
せて多点測定を行う多点形センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバセンサを使用して高度な測定
を行うための一手法として多点測定技術がある。多点化
の方式としては、光時分割多重方式、波長分割多重方
式、時分割多重方式、光周波数分割多重方式、コヒーレ
ンス多重方式などが知られている。測定のためのセンサ
自体についてもさまざまな方式が存在し、たとえば空間
式、ファイバタイプなどが考えられている。前者の例は
ガスセンサであり、後者の例としては圧力により透過損
失が変動する光ファイバを用いたものがある。この発明
は、以上に挙げた方式とは異なる、変調周波数分割多重
方式を採用した多点形センサに関するものである。

【０００３】図６（ａ）は従来の技術による時分割多重
方式を採用した多点形センサの構成を示すブロック図で
ある。この方式では、パルス光源６１から光パルスを伝
送線路に送出し、分波器６２ａ、６２ｂ，６２ｃにより
それぞれ測定部６３ａ、６３ｂ，６３ｃに分配する。測
定部６３ａ〜６３ｃは測定対象の物理量の測定を行い、
その測定結果に応じて、入力された光パルスを減衰させ
て出力する。各測定部からの光パルスは合波器６４ａ、
６４ｂ，６４ｃにより合流されて伝送線路から出力され
る。光パルスが伝送線路に入射してから伝送線路より出
力されるまでの時間は、通過した測定部に応じて異なっ
た時間となる。これにより、伝送線路の出力端において
観測される光パルスの到着時刻から、測定部６３ａ〜６
３ｃのいずれで測定された光パルスであるかが識別で
き、各光パルスの強度の減衰量から測定結果を計算する
ことができる。

【０００４】また、図６（ｂ）は従来の技術による波長
分割多重方式を採用した多点形センサの構成を示すブロ
ック図である。測定に使用する光信号は、複数の波長を
有した多波長光源６５より発せられる。測定部６６ａ、
６６ｂ，６６ｃはおのおの波長λ＝λａ、λｂ、λｃに
のみ感じるようになっている。多波長光源６５から出力
された光信号は、分波器６２ｄ、６２ｅ、６２ｆにより
それぞれ測定部６６ａ、６６ｂ，６６ｃへ分配される。
測定部６６ａ〜６６ｃは、それぞれの測定部が感じる波
長の光のみを測定結果に応じて減衰させて出力する。出
力された光信号は合波器６４ｄ、６４ｅ、６４ｆにより
合流されて伝送線路から出力される。出力された光信号
は受光回路６７により測定部６６ａ〜６６ｃに対応して
３つの光に分光されたのち、それぞれの光信号の強度の
減衰量から各測定部の測定結果を計算する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の時分
割多重方式の多点形センサでは、それほど複雑な測定部
を必要とはしない反面、測定のための光源としてパルス
光源を使用しており、光パルスのエネルギー量が小さい
ことがために高感度の測定を行うことができない。ま
た、上記の波長分割多重方式の多点形センサでは、特定
の波長を有する光にのみ感じる特殊な測定部が必要とさ
れること、伝送線路から出力された光信号は複数の光が
混合されており、この混合光を分光する必要があるため
に受光回路が複雑になってしまう、という問題があっ
た。この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、
その目的は、構成が簡単でなおかつ高感度な多点形セン
サを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、試験光を発生する光源
と、前記試験光を周波数ｆ0 で変調し基準光として送出
する基準光発生部と、測定した物理量に応じて前記試験
光の強度を変化させるセンス手段と、前記センス手段の
出力を周波数ｆi （i ＝１〜ｎ）で変調し測定光として
送出する変調手段とからなるｎ個の測定部と、前記基準
光発生部と前記ｎ個の測定部へ前記試験光を分配する分
波線路と、前記基準光と前記ｎ個の測定光とを合流した
合波光を出力する合波線路と、前記合波光を周波数ｆj
（j ＝０〜ｎ）の「ｎ＋１」個の信号を含む電気信号に
変換して出力する光電変換手段と、前記「ｎ＋１」個の
信号から任意の１信号を抽出して出力する信号抽出手段
と、から構成したものである。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、試験光を発
生する光源と、前記試験光を周波数ｆ0 で変調し基準光
として送出する基準光発生部と、センス手段により測定
した物理量に応じて前記試験光の強度を変化させ、変調
手段により前記センス手段の出力を周波数ｆi （i ＝１
〜ｎ）で変調して出力する測定部と、分合波手段とをル
ープ状に接続してなり、前記分合波手段を介して前記試
験光を前記測定部に送出して測定し、前記測定部の出力
を前記分合波手段を介し測定光として出力するｎ個の測
定光発生部と前記基準光発生部と前記ｎ個の測定部光発
生部へ前記試験光を分配し前記基準光と前記ｎ個の測定
光とを合流した合波光を出力する分合波線路と、前記合
波光を周波数ｆj （j ＝０〜ｎ）の「ｎ＋１」個の信号
を含む電気信号に変換して出力する光電変換手段と、前
記「ｎ＋１」個の信号から任意の１信号を抽出して出力
する信号抽出手段と、から構成したものである。

【０００８】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは２に記載の発明において、前記変調手段が、スリッ
トを複数個設けた円板と、前記円板を回転させるモータ
とからなり、前記円板を回転させ前記変調手段への入射
光を前記スリットからのみ通過させて前記入射光をチョ
ップすることを特徴としている。また、請求項４記載の
発明は、試験光を発生する光源と、前記試験光を周波数
ｆ0 で変調し基準光として送出する基準光発生部と、測
定した物理量に応じて前記試験光の強度を変化させるセ
ンス手段と、前記センス手段の出力を周波数ｆi （i ＝
１〜ｎ）で変調し測定光として送出する変調手段とから
なるｎ個の測定部と、前記基準光発生部と前記ｎ個の測
定部へ前記試験光を分配し、前記基準光と前記ｎ個の測
定光とを合流して合波光として出力する分合波線路と、
前記合波光を周波数ｆj （j ＝０〜ｎ）の「ｎ＋１」個
の信号を含む電気信号に変換して出力する光電変換手段
と、前記「ｎ＋１」個の信号から任意の１信号を抽出し
て出力する信号抽出手段と、から構成したものである。

【０００９】また、請求項５記載の発明は、請求項４に
記載の発明において、前記センス手段が双方向性のセン
ス手段であり、前記変調手段が反射型変調手段であっ
て、前記試験光を前記双方向性のセンス手段に通過させ
て測定し、前記反射型変調手段により変調して前記双方
向性のセンス手段に折り返し、前記双方向性のセンス手
段を通過させて再度の測定を行うこと、を特徴としてい
る。また、請求項６記載の発明は、請求項５に記載の発
明において、前記反射型変調手段が、反射手段を複数個
設けた円板と、前記円板を回転させるモータとからな
り、前記円板を回転させ前記反射型変調手段への入射光
を前記反射手段により反射させ前記入射光をチョップす
ることを特徴としている。

【００１０】

【作用】請求項１記載の発明によれば、光源として直流
光を使用しているため、従来のパルス光源を使用した場
合に比較して、高感度な測定が可能である。また、請求
項２記載の発明によれば、測定部と分合波器とをループ
状に接続することにより、センス手段として片方向性の
ものを使って１線式伝送線路の多点形センサを構築でき
る。また、請求項３記載の発明によれば、センス手段で
測定した光をスリット付きの円板でチョップして変調を
かけているため、従来のように特定の波長にのみ感じる
特殊なセンス手段と比較して、簡単で安価なものを使用
できる。

【００１１】また、請求項４記載の発明によれば、１線
式の伝送路によって多点形センサを構築することにより
構成部品を削減でき、簡単な構成でかつ安価な多点形セ
ンサとすることが可能となる。また、請求項５記載の発
明によれば、双方向性のセンス手段と反射型の変調手段
とを使用することにより、双方向性のセンス手段で２回
の測定を行うことができつ２倍の感度を持つ多点形セン
サとすることができる。また、請求項６記載の発明によ
れば、センス手段で測定した光を反射手段付きの円板で
チョップして変調をかけているため、従来のように特定
の波長にのみ感じる特殊なセンス手段と比較して、簡単
で安価なものを使用できる。これまでの説明でチョッパ
にて光を変調する方式としては、スリット付の円板をモ
ータにとりつけ回転することで実現しているが、任意の
周波数で光をチョップできるものであれば何でもよい。

【００１２】

【実施例】次に、この発明の第１の実施例による多点形
センサについて説明する。図１は同実施例による多点形
センサの構成を示すブロック図である。同図において、
１１はＣＷ（Continuous Wave ）光源であり試験光を発
生する。１２ａ、１２ｂ，１２ｃは分波器であり、入射
した光を２つの光に分岐して出力する。１３ａ、１３
ｂ，１３ｃは合波器であり、入射した２つの光を合流し
た合波光を出力する。１４はチョッパであり入射光を周
波数ｆ₀で変調して基準光として出力する。基準光は、
そのレベルを監視することによりＣＷ光源１１の出力変
動を把握して系の安定度を補償するために使用される。

【００１３】１５ｂ，１５ｃは測定部であり、いずれも
センス部（図示略）とチョッパ部（図２、詳細は後述す
る）とから構成される。測定部１５ｂに入射した光はま
ずセンス部に与えられる。センス部を通過した光は、セ
ンス部が測定した物理量の変化に応じた通過損失分だけ
減衰される。チョッパ部はチョッパ１４と同等の機能を
有し、センス部の出力した光を変調して出力する。測定
部１５ｂのチョッパ部の変調周波数はｆ₁であり、測定
部１５ｃのチョッパ部の変調周波数はｆ₂である。ここ
で、周波数ｆ₀、ｆ₁、ｆ₂は互いに異なる値となるよ
うに設定している。

【００１４】１６は受光素子であり、入射した光信号を
光電変換し電気信号として出力する。１７は通過帯域が
可変なＢＰＦ（Band Pass Filter）である。１８はレベ
ル計であり入力された電気信号のレベルを表示する。上
記のＣＷ光源１１、分波器１２ａ〜１２ｃ、合波器１３
ａ〜１３ｃ、チョッパ１４、測定部１５ｂ，１５ｃはい
ずれも光ファイバ１９を介して接続されており、２線式
の伝送線路を形成している。

【００１５】ここで、チョッパ１４、あるいは測定部１
５ｂ，１５ｃのチョッパ部の構造の一例を図２に示す。
２１、２２は光ファイバ１９のケーブル端である。チョ
ッパ１４においては、ケーブル端２１は分波器１２ａに
接続されている。また、測定部１５ｂ、１５ｃにおいて
は、ケーブル端２１はそれぞれ測定部１５ｂ、１５ｃの
センス部の出力に接続されている。ケーブル端２２は、
チョッパ１４、測定部１５ｂ，１５ｃにおいて、それぞ
れ合波器１３ａ〜１３ｃに接続されている。チョッパに
入射した光はケーブル端２１からケーブル端２２の方向
へ進む。２３は径方向に複数のスリット２４が設けられ
た円板である。２５は円板２３を回転させるモータであ
る。チョッパが入射光を変調する変調周波数は、モータ
２５の回転数を変えることによって調整する。

【００１６】次に、図１ならびに図２を参照して、上記
構成による多点形センサの動作を説明する。まず、ＢＰ
Ｆ１７の通過帯域の中心周波数をチョッパ１４の変調周
波数ｆ₀に調整する。ＣＷ光源１１から送出された試験
光は、分波器１２ａにより２つの光に分岐される。分岐
された一方の光はチョッパ１４へ送られ、図２に示す光
ファイバのケーブル端２１から空間中に放出される。こ
の放出光は、回転している円板２３によりチョップさ
れ、周波数ｆ₀で変調される。この変調光の強度は、光
がチョッパ１４に入射した時点からほとんど減衰してい
ない。その後、変調光は光ファイバのケーブル端２２か
ら伝送線路へ入り、合波器１３ａを通過する際に合波器
１３ｂから送出された光と合波されて受光素子１６へ到
達する。

【００１７】一方、分波器１２ａで分岐されたもう一つ
の光は、分波器１２ｂへと進んで２つの光に分岐され
る。分岐された一方の光は、測定部１５ｂに送られる。
測定部１５ｂのセンス部は測定対象の物理量、たとえば
光ファイバに加えられた圧力、を通過損失に変換して通
過光を減衰させる。減衰した光は、チョッパ１４におい
て光がチョップされたのと同様にして、測定部１５ｂの
チョッパ部でチョップされ、周波数ｆ₁で変調された光
が出力される。この変調光は伝送線路に戻り、合波器１
３ｂを通過する際に合波器１３ｃからの光と合波され、
その後さらに合波器１３ａを通過する際にチョッパ１４
からの光と合波されて受光素子１６へ到達する。

【００１８】一方、分波器１２ｂで分岐されたもう一つ
の光は、分波器１２ｃへと進みさらに２つの光に分岐さ
れる。分岐された一方の光は、測定部１５ｃに送られ
る。ここでは、上記の測定部１５ｂにおけるのと同様に
して、測定部１５ｃのセンス部が測定した物理量を通過
損失に変換して通過光を減衰させ、周波数ｆ₂で変調し
た光を出力する。この変調光は、合波器１３ｃ，１３
ｂ，１３ａを順に通過して受光素子１６へ到達する。こ
こで、合波器１３ｂを通過する際には測定部１５ｂから
の光と合波され、合波器１３ａを通過する際にはチョッ
パ１４からの光と合波される。

【００１９】なお、分波器１２ｃで分岐されたもう一方
の光は空気中に放出され捨てられる。受光素子１６には
周波数ｆ₀、ｆ₁、ｆ₂で変調された光が混合されて送
られてくる。受光素子１６はこの光を、周波数ｆ₀、ｆ
₁、ｆ₂の周波数成分を持つ電気信号へと変換して、Ｂ
ＰＦ１７へ送出する。ＢＰＦ１７は、この電気信号から
周波数ｆ₀の信号のみを分離してレベル計１８に出力す
る。これにより基準光の強度がレベル計１８に表示され
る。

【００２０】また、ＢＰＦ１７の通過帯域の中心周波数
を測定部１５ｂの変調周波数ｆ₁に調整すると、ＢＰＦ
１７は前述の電気信号に含まれる３つの周波数成分の中
から、周波数ｆ₁の電気信号のみを分離してレベル計１
８へ送出する。これにより、測定部１５ｂで測定された
結果がレベル計１８に表示される。また、ＢＰＦ１７の
通過帯域の中心周波数を測定部１５ｃの変調周波数ｆ₂
に調整すると、ＢＰＦ１７は前述の電気信号に含まれる
３つの周波数成分の中から、周波数ｆ₂の電気信号のみ
を分離し、レベル計１８へ送出する。これにより、測定
部１５ｃで測定された結果がレベル計１８に表示され
る。以上のように、ＢＰＦ１７の中心周波数をチューニ
ングすることによって、基準光のレベル、測定部１５
ｂ，測定部１５ｃの測定結果のいずれか１つを選択して
レベル計１８に表示させることができる。

【００２１】本実施例では、従来の多点形センサが使用
しているパルス光源と比較してエネルギーの大きな試験
光を発生するＣＷ光源１１を採用しており、より高感度
な測定が可能となる。また、モータによってスリット付
きの円板を回転させて光信号をチョップし、光を変調す
るようにしたので、従来のように特定の周波数で変調さ
れた光にのみ感応するような特殊なセンス部を使用する
必要がなく、簡単で安価なセンス部が利用できる。ま
た、光信号を電気信号に変換したのちに周波数弁別を行
い、特定の周波数の信号を取り出すようにしているた
め、従来のように複数の光が混合したままで光を分離す
る場合に比較して、簡単な構成の電気回路によりセンス
部の測定結果を分離することができる。さらに、この周
波数弁別過程では周波数帯域を絞ってＢＰＦ１７を使用
しており、ＳＮ比の良い受光回路を構築することができ
る。

【００２２】なお、測定部１５ｂ、１５ｃのセンス部
は、センス部への入力とセンス部からの出力をともに光
で行うものであって、センス部を通過したことによる光
の特性値の変化量（本実施例においては光の通過損失で
ある）が測定した物理量の変化量と相関関係のあるもの
であれば、どのようなものでも使用することができる。
次に、この発明の第２の実施例による多点形センサにつ
いて説明する。図３は同実施例による多点形センサの構
成を示すブロック図である。同図において、３３ａ，３
３ｂ，３３ｃは分合波器である。分合波器３３ａはＣＷ
光源１１から入射した光を２つの光に分岐して、分合波
器３３ｂとチョッパ３４へ出力する。さらに、次段の分
合波器３３ｂからの光とチョッパ３４からの光とを合流
した合波光を受光素子１６へ出力する。

【００２３】分合波器３３ｂは前段の分合波器３３ａか
らの光を２つの光に分岐して次段の分合波器３３ｃと測
定部３５ｂへ出力する。さらに、次段の分合波器３３ｃ
からの光と測定部３５ｂからの光とを合流した合波光を
前段の分合波器３３ａへ出力する。分合波器３３ｃも分
合波器３３ｂと同様に機能する。チョッパ３４は反射型
のチョッパであり、分合波器３３ａと１本の光ファイバ
で接続されている。チョッパ３４は、この光ファイバか
ら光を入射して周波数ｆ₃で変調して上記の光ファイバ
へ送り返す。

【００２４】３５ｂ，３５ｃは反射型のチョッパを内蔵
した測定部であり、前出の測定部１５ｂ，１５ｃと同様
に、センス部（図示略）とチョッパ部から構成されてい
る。測定部３５ｂ，３５ｃのセンス部は双方向性であ
る。この双方向性のセンス部は２つの端子を持ち、一方
の端子から光を入射させ測定を行い他方の端子から出力
する、という測定動作を上記２つの端子のいずれからも
行うことができる。それ以外の機能については測定部１
５ｂ，１５ｃのセンス部と同じであり、センス部を光が
通過すると測定結果に応じて光強度が減衰する。測定部
３５ｂ，３５ｃのチョッパ部はチョッパ３４と同等の機
能を有し、各測定部のセンス部から光を受取り、変調を
かけてセンス部へ送り返す。測定部３５ｂのチョッパ部
の変調周波数はｆ₄であり、測定部３５ｃのチョッパ部
の変調周波数はｆ₅である。ここで、周波数ｆ₃、
ｆ₄、ｆ₅は互いに異なる値となるように設定してい
る。

【００２５】ＣＷ光源１１、分合波器３３ａ〜３３ｃ、
チョッパ３４、測定部３５ｂ，３５ｃの間はいずれも光
ファイバ１９を介して接続されており、１線式の伝送線
路を形成している。ここで、チョッパ３４、あるいは測
定部３５ｂ，３５ｃのチョッパ部の構造の一例を図４に
示す。４１は光ファイバ１９のケーブル端である。チョ
ッパ３４においては、ケーブル端４１は分波器３３ａに
接続されている。また、測定部３５ｂ、３５ｃにおいて
は、ケーブル端４１はそれぞれ測定部３５ｂ、３５ｃの
センス部の出力に接続されている。

【００２６】４３は径方向に複数個の反射板４４が設け
られた円板である。反射板４４は、たとえば鏡である。
このチョッパが入射光を変調する変調周波数は、モータ
２５の回転数を変えることによって調整する。次に、図
３ならびに図４を参照して、上記構成による多点形セン
サの動作を説明する。まず、ＢＰＦ１７の通過帯域の中
心周波数をチョッパ３４の変調周波数ｆ₃に調整する。

【００２７】ＣＷ光源１１から送出された試験光は、分
波器３３ａにより２つの光に分岐される。分岐された一
方の光はチョッパ３４へ送られ、図４に示す光ファイバ
のケーブル端４１から空間中に放出される。放出された
光のうち、回転している円板４３上に設けられた反射板
４４のいずれかに当たった光だけがケーブル端４１へ戻
る。これにより光は周波数ｆ₃で変調されるが、この変
調光の強度は、光がチョッパ３４に入射した時点からほ
とんど減衰していない。その後、光は分合波器３３ａを
通過する際に、分合波器３３ｂから送出された光と合波
され、受光素子１６へ到達する。

【００２８】一方、分合波器３３ａで分岐されたもう一
つの光は、分合波器３３ｂへと進んで２つの光に分岐さ
れる。分岐された一方の光は、測定部３５ｂに送られ
る。測定部３５ｂのセンス部は、測定した物理量を通過
損失に変換して通過光を減衰させる。減衰した光は、測
定部３５ｂのチョッパ部でチョップされて周波数ｆ₄で
変調される。この変調光は測定部３５ｂのセンス部へ送
り返されて、センス部で再度測定が行われて通過光が減
衰する。この光は伝送路に戻り、分合波器３３ｂを通過
する際に分合波器３３ｃからの光と合波され、その後さ
らに分合波器３３ａを通過する際にチョッパ３４からの
光と合波されて受光素子１６へ到達する。なお、最初に
センス部を通過してから再度センス部を通過するまでの
時間内では、測定対象の物理量の変化量は無視しうる程
度に小さく、往復時にセンス部を通過する際の通過損失
は同じとみなせる。

【００２９】一方、分合波器３３ｂで分岐されたもう一
つの光は、分合波器３３ｃへと進みさらに２つの光に分
岐される。分岐された一方の光は、測定部３５ｃに送ら
れる。この光は、上記の測定部３５ｂに入射した光と同
様にして、測定部３５ｃのセンス部で２回の測定が行わ
れ、周波数ｆ₅で変調された光が伝送路へ出力され、分
合波器３３ｃ，３３ｂ，３３ａを順に通過して受光素子
１６へ到達する。ここで、分合波器３３ｂを通過する際
には測定部３５ｂからの光と合波され、合波器３３ａを
通過する際にはチョッパ３４からの光と合波される。な
お、分合波器３３ｃで分岐されたもう一方の光は空気中
に放出されて捨てられる。

【００３０】第１の実施例と同様にして、受光素子１６
は、周波数ｆ₃、ｆ₄、ｆ₅で変調された光の混合光を
受光し電気信号へと変換する。ＢＰＦ１７はこの電気信
号から周波数ｆ₃の信号のみを分離して出力し、その結
果レベル計１８に基準光のレベルが表示される。また、
ＢＰＦ１７の通過帯域の中心周波数を測定部３５ｂ、３
５ｃの変調周波数ｆ₄、ｆ₅にそれぞれ調整すると、Ｂ
ＰＦ１７はおのおの周波数ｆ₄、ｆ₅での変調信号を分
離して出力し、レベル計１８に測定部３５ｂ，３５ｃの
センス部が測定した結果が表示される。

【００３１】本実施例では、第１の実施例におけるチョ
ッパと測定部のそれぞれに反射板を内蔵させ、測定部の
センス部を双方向性とすることで、伝送線路からの光を
測定部内部で折り返す構成とした。これにより、ＣＷ光
源１１からチョッパ３４、測定部３５ｂ，３５ｃへ光を
伝搬させる経路と、チョッパ３４が出力した基準光と測
定部３５ｂ，３５ｃが出力した２つの測定光とを合流し
て受光素子１６へ伝搬させる経路と、を共通化するよう
にした。このような１線式の伝送線路で構成すれば、簡
単で安価な多点形センサとすることができる。また、光
が測定部３５ｂ，３５ｃのセンス部を往復時にそれぞれ
１回づつ通過することにより、都合２回の測定が行われ
ることとなり、センス部の感度を２倍に向上することが
できる。

【００３２】次に、この発明の第３の実施例による多点
形センサについて説明する。図５は、同実施例による多
点形センサの構成を示すブロック図である。５０ａ，５
０ｂ，５０ｃは分合波器である。同図における分合波器
５０ａで、分合波器３３ａに接続された端子をｘ，チョ
ッパ１４の左側に接続された端子をｙ、チョッパ１４の
右側に接続された端子をｚとする。分合波器５０ａは端
子ｘから光を受けてそのまま端子ｙに出力し、また、端
子ｚから光を受けて端子ｘへそのまま出力する。分合波
器５０ｂ，５０ｃも同様である。ＣＷ光源１１、分合波
器３３ａ〜３３ｃ、チョッパ３４、測定部３５ｂ，３５
ｃの間はいずれも光ファイバ１９を介して接続されてお
り、１線式の伝送線路を形成している。

【００３３】次に、図５を参照して、上記構成による多
点形センサの動作を説明する。まず、ＢＰＦ１７の通過
帯域の中心周波数をチョッパ１４の変調周波数ｆ₀に調
整する。ＣＷ光源１１から送出された試験光は、分波器
３３ａにより２つの光に分岐される。分岐された一方の
光は、分合波器５０ａの端子ｘから入りそのまま端子ｙ
へ出力されてチョッパ１４に送られる。この光はチョッ
パ１４によりチョップされて周波数ｆ₀で変調される。
変調光の強度は光がチョッパ３４に入射した時点からほ
とんど減衰していない。その後、光は分合波器５０ａの
端子ｚからそのまま端子ｘへ抜け、分合波器３３ａを通
過する際に分合波器３３ｂから送出された光と合波され
て、受光素子１６へ到達する。

【００３４】一方、分合波器３３ａで分岐されたもう一
つの光は、分合波器３３ｂへと進んで２つの光に分岐さ
れる。分合波器３３ｂで分岐された一方の光は、分合波
器５０ｂの端子ｘから入り端子ｙにそのまま出力されて
測定部１５ｂに送られる。測定部１５ｂはセンス部の測
定結果に応じて通過光を減衰させ、チョッパ部でチョッ
プして周波数ｆ₁で変調をかける。この変調光は、分合
波器５０ｂの端子ｚから端子ｘにそのまま抜けて伝送路
に戻り、分合波器３３ｂを通過する際に分合波器３３ｃ
からの光と合波され、その後さらに分合波器３３ａを通
過する際にチョッパ３４からの光と合波されて、受光素
子１６へ到達する。

【００３５】一方、分合波器３３ｂで分岐されたもう一
つの光は、分合波器３３ｃへと進んでここでも２つの光
に分岐される。分合波器３３ｃで分岐された一方の光
は、上記と同様にして分合波器５０ｃの端子ｘから端子
ｙに抜け、測定部１５ｃのセンス部の測定結果に応じて
減衰され、周波数ｆ₂ で変調をかけられる。この変調光
は、分合波器５０ｃの端子ｚから端子ｘにそのまま抜け
て、分合波器３３ｃ，３３ｂ，３３ａを順に通過して受
光素子１６へ到達する。ここで、分合波器３３ｂを通過
する際には分合波器５０ｂからの光と合波され、合波器
３３ａを通過する際には分合波器５０ａからの光と合波
される。なお、分合波器３３ｃで分岐されたもう一方の
光は空気中に放出されて捨てられる。

【００３６】第１あるいは第２の実施例と同様にして、
受光素子１６は、周波数ｆ₀、ｆ₁、ｆ₂で変調された
光の混合光を受光して電気信号へと変換する。ＢＰＦ１
７はこの電気信号から周波数ｆ₀の信号のみを分離して
出力し、レベル計１８に基準光のレベルが表示される。
また、ＢＰＦ１７の通過帯域の中心周波数を、測定部１
５ｂ、１５ｃのそれぞれの変調周波数ｆ₁、ｆ₂に調整
すれば、ＢＰＦ１７に入力された電気信号の中からそれ
ぞれ周波数ｆ₁、ｆ₂の電気信号のみが分離され、測定
部のセンス部で測定した測定結果がレベル計１８に表示
される。第２の実施例においてはセンス部を双方向性と
することによって、１線式の伝送路で構成される多点形
センサを実現したが、本実施例によればセンス部を片方
向性のもので構成しても同様の多点形センサを実現でき
る。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、光源として直流光を使用しているため、従
来のパルス光源を使用した場合に比較して、高感度な測
定が可能である。また、請求項２記載の発明によれば、
測定部と分合波器とをループ状に接続することにより、
センス手段として片方向性のものを使って１線式伝送線
路の多点形センサを構築できる。また、請求項３記載の
発明によれば、センス手段で測定した光をスリット付き
の円板でチョップして変調をかけているため、従来のよ
うに特定の波長にのみ感じる特殊なセンス手段と比較し
て、簡単で安価なものを使用できる。

【００３８】また、請求項４記載の発明によれば、１線
式の伝送路によって多点形センサを構築することにより
構成部品を削減でき、簡単な構成でかつ安価な多点形セ
ンサとすることが可能となる。また、請求項５記載の発
明によれば、双方向性のセンス手段と反射型の変調手段
とを使用することにより、双方向性のセンス手段で２回
の測定を行うことができつ２倍の感度を持つ多点形セン
サとすることができる。また、請求項６記載の発明によ
れば、センス手段で測定した光を反射手段付きの円板で
チョップして変調をかけているため、従来のように特定
の波長にのみ感じる特殊なセンス手段と比較して、簡単
で安価なものを使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例による多点形センサの
構成を示すブロック図である。

【図２】この発明の第１あるいは第３の実施例による多
点形センサで使用されているスリット内蔵チョッパの構
造を示す図である。

【図３】この発明の第２の実施例による多点形センサの
構成を示すブロック図である。

【図４】この発明の第２の実施例による多点形センサで
使用されている反射板内蔵チョッパの構造を示す図であ
る。

【図５】この発明の第３の実施例による多点形センサの
構成を示すブロック図である。

【図６】（ａ）は従来の技術による時分割多重方式を採
用した多点形センサの構成を示すブロック図である。ま
た、（ｂ）は従来の技術による周波数分割多重方式を採
用した多点形センサの構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１１…ＣＷ光源、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…分波器、１
３ａ、１３ｂ、１３ｃ…合波器、１４、３４…チョッ
パ、１５ｂ、１５ｃ、３５ｂ，３５ｃ…測定部、１６…
受光素子、１７…ＢＰＦ、１８…レベル計、１９…光フ
ァイバ、２１、２２、４１…光ファイバ１９のケーブル
端、２３、４３…円板、２４…スリット、２５…モー
タ、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ、５０ａ、５０ｂ，５０ｃ
…分合波器、４４…反射板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試験光を発生する光源と、前記試験光を周波数ｆ0 で変調し基準光として送出する
基準光発生部と、測定した物理量に応じて前記試験光の強度を変化させる
センス手段と、前記センス手段の出力を周波数ｆi （i
＝１〜ｎ）で変調し測定光として送出する変調手段とか
らなるｎ個の測定部と、前記基準光発生部と前記ｎ個の測定部へ前記試験光を分
配する分波線路と、前記基準光と前記ｎ個の測定光とを合流した合波光を出
力する合波線路と、前記合波光を周波数ｆj （j ＝０〜ｎ）の「ｎ＋１」個
の信号を含む電気信号に変換して出力する光電変換手段
と、前記「ｎ＋１」個の信号から任意の１信号を抽出して出
力する信号抽出手段と、を具備してなる多点形センサ。
【請求項２】試験光を発生する光源と、前記試験光を周波数ｆ0 で変調し基準光として送出する
基準光発生部と、センス手段により測定した物理量に応じて前記試験光の
強度を変化させ、変調手段により前記センス手段の出力
を周波数ｆi （i ＝１〜ｎ）で変調して出力する測定部
と、分合波手段とをループ状に接続してなり、前記分合
波手段を介して前記試験光を前記測定部に送出して測定
し、前記測定部の出力を前記分合波手段を介し測定光と
して出力するｎ個の測定光発生部と前記基準光発生部と
前記ｎ個の測定部光発生部へ前記試験光を分配し前記基
準光と前記ｎ個の測定光とを合流した合波光を出力する
分合波線路と、前記合波光を周波数ｆj （j ＝０〜ｎ）の「ｎ＋１」個
の信号を含む電気信号に変換して出力する光電変換手段
と、前記「ｎ＋１」個の信号から任意の１信号を抽出して出
力する信号抽出手段と、を具備してなる多点形センサ。
【請求項３】前記変調手段は、スリットを複数個設けた円板と、前記円板を回転させる
モータとからなり、前記円板を回転させ前記変調手段への入射光を前記スリ
ットからのみ通過させて前記入射光をチョップすること
を特徴とする請求項１または２に記載の多点形センサ。
【請求項４】試験光を発生する光源と、前記試験光を周波数ｆ0 で変調し基準光として送出する
基準光発生部と、測定した物理量に応じて前記試験光の強度を変化させる
センス手段と、前記センス手段の出力を周波数ｆi （i
＝１〜ｎ）で変調し測定光として送出する変調手段とか
らなるｎ個の測定部と、前記基準光発生部と前記ｎ個の測定部へ前記試験光を分
配し、前記基準光と前記ｎ個の測定光とを合流して合波
光として出力する分合波線路と、前記合波光を周波数ｆj （j ＝０〜ｎ）の「ｎ＋１」個
の信号を含む電気信号に変換して出力する光電変換手段
と、前記「ｎ＋１」個の信号から任意の１信号を抽出して出
力する信号抽出手段と、を具備してなる多点形センサ。
【請求項５】前記センス手段は双方向性のセンス手段
であり、前記変調手段は反射型変調手段であって、前記試験光を前記双方向性のセンス手段に通過させて測
定し、前記反射型変調手段により変調して前記双方向性
のセンス手段に折り返し、前記双方向性のセンス手段を
通過させて再度の測定を行うこと、を特徴とする請求項４に記載の多点形センサ。
【請求項６】前記反射型変調手段は、反射手段を複数個設けた円板と、前記円板を回転させる
モータとからなり、前記円板を回転させ前記反射型変調手段への入射光を前
記反射手段により反射させて前記入射光をチョップする
ことを特徴とする請求項５に記載の多点形センサ。