JPH0989532A - 変位センサ - Google Patents
変位センサInfo
- Publication number
- JPH0989532A JPH0989532A JP27489395A JP27489395A JPH0989532A JP H0989532 A JPH0989532 A JP H0989532A JP 27489395 A JP27489395 A JP 27489395A JP 27489395 A JP27489395 A JP 27489395A JP H0989532 A JPH0989532 A JP H0989532A
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- JP
- Japan
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- optical fiber
- diameter
- light receiving
- light source
- laser light
- Prior art date
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- Pending
Links
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Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な方法で光ファイバの微弱な変位が検出
できるセンサを提供する。 【解決手段】 コア部の直径が△ａ（ｍｍ）の光ファイ
バ１の一端にレーザー光源２を設け、その他端からＬ
（ｍｍ）離れた位置に直径が１０Ｌλ／△ａ（ｍｍ）
（λはレーザー光源の波長（ｎｍ））以下の受光部３Ａ
を有する受光体３を設ける。
できるセンサを提供する。 【解決手段】 コア部の直径が△ａ（ｍｍ）の光ファイ
バ１の一端にレーザー光源２を設け、その他端からＬ
（ｍｍ）離れた位置に直径が１０Ｌλ／△ａ（ｍｍ）
（λはレーザー光源の波長（ｎｍ））以下の受光部３Ａ
を有する受光体３を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業機械の安全装
置などとして利用することのできる変位センサに関する
ものである。
置などとして利用することのできる変位センサに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光ファイバの一端に光源を設け、
他端に受光体を設けた光ファイバ式の変位センサが知ら
れている。
他端に受光体を設けた光ファイバ式の変位センサが知ら
れている。
【０００３】この方式は、外力により、光ファイバが曲
げられることによる光透過率が変化することを利用し
て、光ファイバの変位の有無を検出するものである。
げられることによる光透過率が変化することを利用し
て、光ファイバの変位の有無を検出するものである。
【０００４】ところが、この場合、光ファイバをかなり
大きく曲げないと変位の有無が検出できず、微小変位の
検出が行えないという感度上の問題があった。
大きく曲げないと変位の有無が検出できず、微小変位の
検出が行えないという感度上の問題があった。
【０００５】また、光ファイバを曲げ過ぎると、光ファ
イバが損傷する等の問題があった。
イバが損傷する等の問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、か
かる従来の問題点を解消し、光ファイバの微弱な変位が
検出できる変位センサを提供することを課題とするもの
である。
かる従来の問題点を解消し、光ファイバの微弱な変位が
検出できる変位センサを提供することを課題とするもの
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意検討を重ねた結果、レーザ光源によ
るスペックルパターンを光ファイバに適用することを考
え、本発明を完成するに至った。レーザー光によるスペ
ックルパターンについては、文献 Ｊ．Ｃ．Ｄａｎｉｔ
ｙ：Ｌａｓｅｒ Ｓｐｅｃｋｌｅ ａｎｄ Ｒｅｌａｔ
ｅｄ Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｄｉｔｉ
ｏｎ（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｙ，Ｂｅｒｌｉｎ
１９８４）に記載されている。
解決するために鋭意検討を重ねた結果、レーザ光源によ
るスペックルパターンを光ファイバに適用することを考
え、本発明を完成するに至った。レーザー光によるスペ
ックルパターンについては、文献 Ｊ．Ｃ．Ｄａｎｉｔ
ｙ：Ｌａｓｅｒ Ｓｐｅｃｋｌｅ ａｎｄ Ｒｅｌａｔ
ｅｄ Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｄｉｔｉ
ｏｎ（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｙ，Ｂｅｒｌｉｎ
１９８４）に記載されている。
【０００８】即ち、本発明は、コア部とクラッド部から
なり、コア部の直径が△ａ（ｍｍ）である光ファイバの
一端にレーザ光源を設け、該光ファイバの他端からＬ
（ｍｍ）離れた位置に、直径が１０Ｌλ／△ａ（ｍｍ）
（λはレーザー光源の波長（ｎｍ）を示す）以下の受光
部を有する受光体を設けたことを特徴とする変位センサ
である。
なり、コア部の直径が△ａ（ｍｍ）である光ファイバの
一端にレーザ光源を設け、該光ファイバの他端からＬ
（ｍｍ）離れた位置に、直径が１０Ｌλ／△ａ（ｍｍ）
（λはレーザー光源の波長（ｎｍ）を示す）以下の受光
部を有する受光体を設けたことを特徴とする変位センサ
である。
【０００９】本発明においては、受光体３の受光部３Ａ
の直径が１０Ｌλ／△ａ（ｍｍ）以下であることが必要
である。ここで、△ａ（ｍｍ）は光ファイバ１のコア部
の直径、Ｌ（ｍｍ）は光ファイバ１のレーザー光源２設
置部とは反対側の端部から受光体３までの距離、λ（ｎ
ｍ）はレーザー光源の波長を示す。
の直径が１０Ｌλ／△ａ（ｍｍ）以下であることが必要
である。ここで、△ａ（ｍｍ）は光ファイバ１のコア部
の直径、Ｌ（ｍｍ）は光ファイバ１のレーザー光源２設
置部とは反対側の端部から受光体３までの距離、λ（ｎ
ｍ）はレーザー光源の波長を示す。
【００１０】受光部３Ａの直径が１０Ｌλ／△ａ（ｍ
ｍ）を越えると、光ファイバの変位を検出できなくな
る。また、受光部３Ａの直径が小さくなると感度が次第
に低下し、λ（ｍｍ）以下では測定不可能になる。
ｍ）を越えると、光ファイバの変位を検出できなくな
る。また、受光部３Ａの直径が小さくなると感度が次第
に低下し、λ（ｍｍ）以下では測定不可能になる。
【００１１】受光部３Ａの直径は、受光体３自体の受光
面を１０Ｌλ／△ａ（ｍｍ）以下としてもよいし、図１
に示すように、直径１０Ｌλ／△ａ（ｍｍ）以下の開口
を有する遮光板４やマスクを設けるようにしてもよい。
面を１０Ｌλ／△ａ（ｍｍ）以下としてもよいし、図１
に示すように、直径１０Ｌλ／△ａ（ｍｍ）以下の開口
を有する遮光板４やマスクを設けるようにしてもよい。
【００１２】レーザー光源２としては、例えば、ＨｅＮ
ｅレーザー、半導体レーザー等を用いることができ、出
力は１（ｍＷ）〜１００（ｍＷ）程度、波長は１００〜
２０００（ｎｍ）程度が適当である。
ｅレーザー、半導体レーザー等を用いることができ、出
力は１（ｍＷ）〜１００（ｍＷ）程度、波長は１００〜
２０００（ｎｍ）程度が適当である。
【００１３】本発明は、レーザー光によるスペックルパ
ターンが光ファイバの変動に応じて変化する現像を利用
したものである。ここで、スペックルパターンとは、レ
ーザー光の散乱によるランダムな位相を持つ波面の重ね
合わせられた結果生じた斑点模様をいう。
ターンが光ファイバの変動に応じて変化する現像を利用
したものである。ここで、スペックルパターンとは、レ
ーザー光の散乱によるランダムな位相を持つ波面の重ね
合わせられた結果生じた斑点模様をいう。
【００１４】即ち、光ファイバ１のコア径が△ａが光源
の波長λより十分大きいとき、斑点の大きさは、光ファ
イバ端面（出射光側）から受光体３までの距離をＬとす
るとほぼＬλ／△ａの大きさとなることが知られてい
る。
の波長λより十分大きいとき、斑点の大きさは、光ファ
イバ端面（出射光側）から受光体３までの距離をＬとす
るとほぼＬλ／△ａの大きさとなることが知られてい
る。
【００１５】ここで、光ファイバ１が変位したとき、光
ファイバ１内を伝送する光の光路が変化するため、スペ
ックルパターンに変化が生じる。
ファイバ１内を伝送する光の光路が変化するため、スペ
ックルパターンに変化が生じる。
【００１６】そこで、受光体３の受光部３Ａをスペック
ルパターンの斑点の１０倍以下の大きさにすることによ
って、光ファイバの変動を検出することができる。
ルパターンの斑点の１０倍以下の大きさにすることによ
って、光ファイバの変動を検出することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。図１は、本発明の変位センサの一例を
示す概略側面図である。
施例を説明する。図１は、本発明の変位センサの一例を
示す概略側面図である。
【００１８】図１において、１は光ファイバ、２はレー
ザー光源、３はフォトダイオード、フォトトランジスタ
などの受光体、４は遮光板である。
ザー光源、３はフォトダイオード、フォトトランジスタ
などの受光体、４は遮光板である。
【００１９】光ファイバ１は、コアとコアよりも屈折率
の低いクラッドとで構成されているものを使用する。コ
ア及びクラッドの材質は、外力に対して変位するだけの
弾性を有していれば、特に限定されないが、光ファイバ
に外力が加わった際に、光ファイバが適度にまがるよう
に構成するうえで、コアが、シリコーン樹脂、アクリル
樹脂からなり、クラッドが、コアの材質よりも屈折率の
低いシリコーン樹脂、フッ素樹脂、エラストマーからな
っているのが好ましい。光ファイバの外径は０．５（ｍ
ｍ）〜５（ｍｍ）が適当である。
の低いクラッドとで構成されているものを使用する。コ
ア及びクラッドの材質は、外力に対して変位するだけの
弾性を有していれば、特に限定されないが、光ファイバ
に外力が加わった際に、光ファイバが適度にまがるよう
に構成するうえで、コアが、シリコーン樹脂、アクリル
樹脂からなり、クラッドが、コアの材質よりも屈折率の
低いシリコーン樹脂、フッ素樹脂、エラストマーからな
っているのが好ましい。光ファイバの外径は０．５（ｍ
ｍ）〜５（ｍｍ）が適当である。
【００２０】
【実施例】図１において、レーザー光源２として半導体
レーザー、出力１５（ｍＷ）、波長７８０（ｎｍ）を使
用した。また、光ファイバ１として、コアがポリメチル
メタアクリレート（ＰＭＭＡ）クラッドが、フッ素樹脂
からなる外径０．５（ｍｍ）の光ファイバを使用した。
さらに、遮光板４の位置は光ファイバ１の出力より５
（ｃｍ）離れた位置に設置し、このすぐ背後に受光体３
としてシリコーンフォトダイオードを設置し、変位セン
サを作成した。
レーザー、出力１５（ｍＷ）、波長７８０（ｎｍ）を使
用した。また、光ファイバ１として、コアがポリメチル
メタアクリレート（ＰＭＭＡ）クラッドが、フッ素樹脂
からなる外径０．５（ｍｍ）の光ファイバを使用した。
さらに、遮光板４の位置は光ファイバ１の出力より５
（ｃｍ）離れた位置に設置し、このすぐ背後に受光体３
としてシリコーンフォトダイオードを設置し、変位セン
サを作成した。
【００２１】この変位センサを用いて光ファイバ１に変
位を与えたところ、図２Ａに示すような光出力信号が得
られた。さらに、この信号を比較回路等公知の信号処理
回路にて二値化した結果、図２Ｂに示す二値化信号が得
られた。この二値化信号のパルス数をカウントすること
により変位量が得られる。
位を与えたところ、図２Ａに示すような光出力信号が得
られた。さらに、この信号を比較回路等公知の信号処理
回路にて二値化した結果、図２Ｂに示す二値化信号が得
られた。この二値化信号のパルス数をカウントすること
により変位量が得られる。
【００２２】さらに、この二値化信号を適宜な信号処理
回路にて処理すれば、速度、加速度も得られる。従っ
て、加速度センサ、あるいは地震計等への応用が可能で
ある。
回路にて処理すれば、速度、加速度も得られる。従っ
て、加速度センサ、あるいは地震計等への応用が可能で
ある。
【００２３】
【発明の効果】本発明の変位センサによれば、簡単な方
法で光ファイバの微弱な変位を検出することができる。
法で光ファイバの微弱な変位を検出することができる。
【図１】本発明の変位センサの一例を示す概略側面図で
ある。
ある。
【図２Ａ】本発明の変位センサにおける光出力信号を示
すグラフである。
すグラフである。
【図２Ｂ】本発明の変位センサにおける二値化信号を示
すグラフである。
すグラフである。
１ 光ファイバ ２ レーザー光源 ３ 受光体 ４ 遮光板
Claims (1)
- 【請求項１】 コア部とクラッド部からなり、コア部の
直径が△ａ（ｍｍ）である光ファイバの一端にレーザー
光源を設け、該光ファイバの他端からＬ（ｍｍ）離れた
位置に、直径が１０Ｌλ／△ａ（ｍｍ）（λはレーザー
光源の波長（ｎｍ）を示す）以下の受光部を有する受光
体を設けたことを特徴とする変位センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27489395A JPH0989532A (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 変位センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27489395A JPH0989532A (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 変位センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989532A true JPH0989532A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17548004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27489395A Pending JPH0989532A (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 変位センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0989532A (ja) |
-
1995
- 1995-09-27 JP JP27489395A patent/JPH0989532A/ja active Pending
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