JPS5868197A - 遠隔測定装置 - Google Patents

遠隔測定装置

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JPS5868197A
JPS5868197A JP57165918A JP16591882A JPS5868197A JP S5868197 A JPS5868197 A JP S5868197A JP 57165918 A JP57165918 A JP 57165918A JP 16591882 A JP16591882 A JP 16591882A JP S5868197 A JPS5868197 A JP S5868197A
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optical
power
transmission line
telemetry device
telemetry
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JP57165918A
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ペ−タ−・バウエス
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens Corp
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens Corp
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/22—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-emitting devices, e.g. LED, optocouplers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/806—Arrangements for feeding power
    • H04B10/807—Optical power feeding, i.e. transmitting power using an optical signal

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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】 本発明は測定量の測定値を測定場所から遠隔場所へ伝送
するための遠隔測定装置に関する。
電気的信号により測定値を伝送する際には下記の問題点
が生ずる。特に電気導体を経て伝送される電気的信号は
電磁的干渉を受けやすく、虜だ高い電位差および（−）
′たはＪ　Ｐ４発の危険が存在する場所に電気導体を使
用することは傷”に安全の見地から非常に問題が多い。
これらのｎ、！ｒ、点し１品い安全性に特に重きが置か
れる産業用計測技術では特に重要である。
これらの理由から、検出された測定値を光信号の形態で
光伝送路特に光フアイバ伝送路を経て伝送することは有
利である。光伝送路は電磁的干渉を受けず、また高い電
位差および爆発の危険が存在する場所でも使用可能であ
る。加えて、尤ファイバ伝送路は重量が軽く、寸法が小
さく、フレキシビリティが高く、はとんどの腐食性化学
物質に耐え、また実用上非常に有慈義な伝送特性を有す
る。
１０− 捷だ、現在通常行なわれているように測定値を２０ｍＡ
電流信電流形態で電線を経て伝送する場合には、５００
ｍｉ度の伝送距離でも、無視し得ない電線抵抗のために
、高い電圧レベルを必要とし。
このことが電源装置のコスト（大きな消費電力）の点で
も爾後の処理の点でも不利を招く。それに対して光フア
イバ伝送路は、約１ｄＢ／ｋｍないし５ｄＢ／ｋｍのわ
ずかな減衰しか生じないため、はるかに長距離にわたる
伝送にも適している。
しかｌ／　１光信号の形態で伝送を行なう場合にも、多
くのセンサおよびセンサ装置はその作動のために電力を
必要とするので、その電力を外部から供給しなければな
らないという問題が残される。さらに、多くのセンサで
は測定値に関係する電気的信号たとえば電圧が光信号へ
の直接的変換には適していないので、センサから発せら
れた電気的信号を前処理する必要があり、そのための電
力も外部から供給しなければならない。
本発明の目的は、）し信号の形態での測定値伝送と光パ
ワの形態での所要電力の伝送とを組み合わせて、従来残
されていた−１−記の問題を解消１〜得る遠隔測定装置
を提供することである。
この目的は本発明によれば、下記の％徴を具備すること
により達成される１、測定部所に配置されたセンサ装置
が電気的信号を生じ、それがセンサ装置の付近に配置さ
れた電、気）を学変調器に制御信号として与えられる。
この変調器にｄ遠隔の場所から第１の光伝送路金経て光
伯鴇パワが与えられており、この変調器内で市、気的信
弓により制御されて光信号パワが変調される。被変調毘
（ａ号パワは第２の光伝送路を経て遠隔の受１ハ場所に
与えられる。−十た、辷ンサ装置から遠隔の場所から蓋
パワが第３の光伝送路を経て光分割装置に与えられそこ
で一部分の第１の尤パワ部分と大部分の第２の光パワ部
分とに分割される。第１の光パワ部分は光信号パワとし
て第１の亀伝送路に与えられている。壕だ、第２の光パ
ワＩＩＳ分は、センリー装置ｄの電気的部分の作動に必
安な電力ｅ　ＩＪ（給するだめの光パワとして、第４の
蓋伝送路金経てセンサ装置の付近に配置された光電変換
器に与えられ、そこで電力に変換されてセンサ装置に供
給されている。
本発明による装置は、なかんずく、産業の製造およびプ
ロセス制御に、たとえば車両および飛行体全考慮して軍
事技術に、寸だ交通技術たとえばモータの制御に有利に
用いられ得る。
本発明の有利な実施態様は特許請求の範囲第２項ないし
第２６項にあげられている。
以下、図面により本発明の実施例を詳細に説明する。
図面に示されている遠隔測定装置で、測定場所に配置さ
れたセンサ装置ＳＥは測定量の被走査測定値に関係する
電圧Ｕｍを生ずる。この測定値に関係する電圧ば、同じ
く測定場所に、従ってまたセンサ装置ＳＥの付近に配置
された光変調器Ｅ（’）Ｍに制御信号として与えられて
いる。この光変調器ＲＯＭにはセンザ装［ＳＥから遠隔
の場所ＳＴＩから第１の光伝送路ＬＷＩを経て光が与え
られており、この光変調器ＥＯＭ内で測定値に関係する
電圧Ｕｍにより制御されて光が変調され′る。このよう
にして変調された光信号パワは第２の光伝送路１３− Ｌ　Ａ■２を経て測定場所から遠隔の受信場所ｂ　ｓに
与えられており、そこで爾後利用または処理のために取
出され得る。
センサ装置Ｓ　Ｅまたは測定部所から遠隔の場所ＳＴか
ら少なくとも１つの第３の光伝送路１、Ｗ３を経て特定
波長λの光パワが、ビームスプリッタから成る光分割装
置ＯＴに与えられる。このビームスプリッタは第３の光
伝送路Ｌ　Ｗ　３を経て与えられた特定波長λの光パワ
を波長λの２つの光パワ部分に分割する。そのうち第１
の光パワ部分は光信号パワとして第１の光伝送路Ｌ　Ｗ
　ｌを経て光変調器ＥＯＭに与えられる。
波長λの第２の光パワ部分は、センザ装置Ｗｓト］の電
気的部分の作動に心安な電力を供給するための光パワと
して、１つ１ｋにｔ複数の第４の光伝送路Ｌ　Ｗ’　４
を経てセンサ装置ＳＥのイー１近に配置された光電変換
器ＯＥＭに与えられ、そこで電力に変換されてセンサ装
置ＳＩシに供給されている。なお、ガラスファイバを経
てパワ全伝達するための装置は、ツレ自体では、たとえ
ばＩもｏｂｃｒ　ｌ　ｓｏｎ　、Ｍ、Ｍ、　：フ１４− アイバオプティクスを経てのパワ伝達（Ｐｏｗｅｒｔｒ
ａｕｓｆｅｒ　ｖｉａ　ｆｉｂｅｒ　ｏｐｔｉｃｓ　）
　、　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ　ｔｈｅ　３０ｔｈ
　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｍｐｏｎｅｕｔｓ　Ｃｏ
ｎｆｅｒｅｎｃｅサンフランシスコ、ＵＳＡ　、１９８
０年４月２８〜３０日、第２１６〜２２１頁から公知で
ある。
ビームスプリッタの分割比は、与えられた光パワの一部
分たとえば１／１０を第１の光伝送路ＬＷＩに与え、大
部分たとえば９／１０Ｔｈ第４の光伝送路Ｌ　Ｗ　４に
与えるように選定されていることが好ましい。
第１図ないし７第３図に示されている３つの実施１′：
ｓＩＪで、センーリ装置Ｓ　Ｅの伺近に位置する構成要
素は同一であり、従って同一の参照符号を付されて（７
−する。これらのセンサ装置の付近の構成要素の説明に
入る前に、先ず第２図に示されている代替的な実施例を
説明する。
第２図の実施例では５尤分割装置ＯＴは、第３の光伝送
路Ｌ　Ｗ　３を経て与えられた２つの波長λ０．λ２ｆ
：含む光パワを両波長に従って第１の波長λ、の第１の
光パワ部分と第２の波長λ２の第２の光パワ部分とに分
割する波長デマルチプし・・クザがら成る。第１の光パ
ワ部分はとの実施例でも全パワの一部分たとえば１／１
０であり、これは光信号パワとして第１の光伝送路ＬＷ
−１を経て電気光学変調器ＲＯＭに与えられる。全パワ
の大部分たとえば９／１０を占める第２のパワ部分ｔ」
、第４の光伝送路ＬＷ４を経て光電変換器ＯＥＷに与え
られる。
波長λ１およびλ２を含む光パワ分−１ｊえるため、セ
ンサ装置ＳＥから遠隔の場所ＳＴ１がら波長λ１の光パ
ワを、捷た同じくセンサ装置Ｓ　ｂがら遠隔の場合ＳＴ
２から波長λ、の’ＩＹＩパワ庖・与えられ、これらの
光パワを一猪に第３の光伝送路１７Ｗ３に与える波長マ
ルチプ１７り＝りが設けられていることは有利である。
波長λ１の光パワおよび波Ｊφλ２のうＹ：パワの供給
が同じく光伝送路を紅て、たとえば第２図中に参照符号
ＬＷＩ　１　、　ＬＸＶ１２を刊されている光伝送路を
経て行なわれることは目的にかなっている。
次に、センサ装置１ｉｓＢの伺近に位置する構成要素の
説明に入る。
前記のように電力供給用として第４の光伝送路ＬＷ４に
与えられた光パワはセンサ装置の付近に配置された光電
変換器ＯＥＷに与えられる。この光電変換器は与えられ
た光パワを電力に変換［７てセンサ装置ＳＥに供給する
。それによゆ、センサ装置ｉ　Ｓ　Ｅの電気的部分の作
動に必要な電力がセンサ装置に供給される。
し７かｉ〜ながら、光電変換器が生ずる電圧はたと７え
ば半導体素イのように電力を消費する素子を直播駆動す
るためには小さ過ぎる。外圧Ｖ：Ｊ：　’−Ｆ記のよう
に三重の仕方で行なわれ得る。電力供給用の光パワは直
列接続された複数個の光電変換器ＯＥＭに与えられる。
光電変換器の後に電圧変換器ＳＷまたとえば面流電圧変
換器が接続される。電圧変換器ＳＷに電気Ｊ−不セルキ
ー蓄積装置Ｐが接続される。
電圧変換器ＳＷおよび蓄積装置ＳＰはセンサ装置ＳＥの
電気的部分に含まれていてよい。本来のセンサ装置ＳＥ
が、破走査測定餉に関係する電圧［Ｊを生ずるセンサ素
子Ｓと、センサ素子Ｓから生１７− じた電圧Ｕをそれに関係しかつ光変調器ＥＯＭを制御す
るのに適した電圧Ｕｍ＝ｆ（Ｌｌ）に変換する電子装置
ＥＥとを有することは好−ま１．い。この電圧Ｌ１ｍは
センサ素子Ｓからの血圧１．１により周波数を制御また
は変調された交流電圧であ−っでよい（周波数変調）。
また、電圧Ｕ　ｍはセンサ素子Ｓがらの電圧Ｕによりパ
ルス冷相捷たはパルス幅を変調されたパルス列で、女）
ってもよい。さらに、センサ素子Ｓからの血圧ＩＪ　（
ｆ７表わす２値打月化された信−零″が電子装置ＥＥに
より形成さ７１で４、↓い。
センサ装置Ｓ　Ｅの付近に配置ａされ九亜変換器ＯＥＭ
の後に接続された電気的に制０１１可能々スイッチｊ−
）装置Ｕ　Ｅが設けられており、第３の光伝送路ＬＷａ
を経て与えられる制御１１Ｍ月によりセンサ装置Ｓ　Ｅ
への電力供給の選択的なスイッチモノ捷たはスイッチオ
ンが可能であることは々ｆ−ましい。
スイッチオン装置ＵＥはたとえば双安定回路から形成さ
れていてよく、用台によっては電圧変換器ＳＷに内蔵さ
れていてよい。
センサ装置ＳＥへの電力または電流供給がスイ１８− ツチオフされている時間中に電気エネルギー蓄積装置Ｓ
Ｐを光の形態で伝送されたエネルギーにより充電する充
電装置が設けられていることは好ましい。電子装置ＥＥ
からの出力電圧Ｕｍは光変調器ＯＥＭに与えられ、この
光変調器が光の通過を電圧Ｕｍに相応して制御する。光
変調器は、電気的に見れば、小さなキャパシタンスであ
り、公知の多モード変調器（Ｎｅ１ｓｏｎ、Ａ、Ｒ，）
　Ｍｃｍａｈｏｎ　。
Ｄ、Ｈ，：多モード単一ファイバ通信システム用変調器
（Ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ　ｆｏｒ　ｍｕｌｉｉｍｏｄｅ
　ｓｉｎｇｌｅ　ｆｉｂｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ
ｕｓ　ｓｙｒｔｅｍｓ　）　Ｐｒａｃ、ｏｆ　ｔｈｅ　
ＴｅｃｈｎｉｃａｌＰｒｏｇｒａｍ　、　Ｅｌｅｃｔｒ
ｏ　−０ｐｔｉｃａｌ　Ｓｙｒｔｅｍｓ　Ｄｅｒｉｇｎ
Ｃｏｎｆ、　、　　＝　、：ｌＬ−ヨーク、１９７６年
９月１４〜１６日、第３６〜３９頁参照）、ブラッグ変
調器（Ａｌｌ　ｒａ　ｃｈｅｒ　。
Ｆ、　：Ｋｅｉｌ、Ｒ，Ｚｅｉｔｌｅｒ、　Ｋ、−Ｈ，
：挿入損失が小ζく多重ビーム能力を有する新しい電気
ブラッグ偏向器（Ｎｅｗ　ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃ　
Ｂｒａｇｇ　ｄｅｆｌｅｃｔｏｒｓ　ｗｉｔｈ　ｌｏｗ
ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ　１ｏｓｓ　ａｎｄ　ｍｕｌｔｉｐ
ｌｅ−ｂｃａｍ　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）ＳＦＥＢ　１
０　　（１９８１）第１号、第４４〜４７頁参照または
単一モード光導波変調器（末尾に列挙した文献を参照）
であってよい。
電気エネルギー蓄積装置Ｓ　Ｌ）が繰返し充電可能な蓄
積装置から成ること、特に蓄電池たとえばニッケル・カ
ドミウム電池であること、−ｔたけ単にコンデンサであ
ることは好ましい。
センサ装置ＳＥの電子装置Ｅ　ｌ＞　ｔたはセンサ素子
Ｓの電気的部分が前記変調方法の１つを実現するための
低損失の集積ＣＭＯ８または■２Ｌ半導体回路から成る
ことは好ましい。このような回路は半導体技術から知ら
れており、困帽「な１．に構成され得る。電圧変換器は
たとえば前記の１′Ｌｏｂｅｒｊｓｏｎ　。
Ｍ、Ｍ、　　にょる文献およびＢｒｏｓ　ｉｏ、Ａ、　
：　Ｐｃｒｉｎｎ、　Ｍ　；５ｏｌｉｎａ、　Ｐ　：光
ファーｒバによる低消費の光付勢式％式％ １９８０年９月１６〜１９日、第２４２〜２４５頁に記
載されている。
遠隔場所ＳＴ、ＳＴＩ　、Ｓ’ｌ’２　にそれぞれ、第
１の光伝送路ＬＷ１に光信号パワと１〜て力える先出出
力または第４の伝送路ＬＷ４に電力供給用光パワとして
与える光出力を生ずる電気・光パワ変換装置ＥＯＬ、Ｅ
ＯＬＩ、ＥＯＬ２が設けられていることは好ましい。こ
れらの変換装置はそれぞれ入力端ｅ、ｅｌ、ｅ２　　ｋ
有し、それを経て光パワに変換すべき電力を供給される
。
光信号パワとして光伝送路ＬＷ１に与えられる光および
電力供給用の光パワとして光伝送路ＬＷ４に与えられる
光は直流光であってもよいし、たとえば規則的パルス列
の形態の断続光であってもよい。パルス状の断続光を与
える場合には、次の２つの利点が得られる。第１に、尖
頭パワを大きくすることができるので、測定場所または
センサ装置と遠隔場所たとえば中央との間の距離が長い
場合にも光伝送が可能である。第２に、光電変換器の出
力が交流になるので、半導体技術による電圧変換器ＳＷ
の実現が容易である。
電気・光パワ変換装置ＥＯＬ、ＥＯＬＩ、ＥＯＬ２は種
々の形式の光送出器たとえばレーザー（半導体レーザー
、固体レーザー、カスレーザー）または＝２１＝ 発光ダイオードであってよい。半導体レーザーの製作（
Ｐａｎ１ｓｈ、Ｍ、Ｉ’（、：　ヘｆ　ｏジャン７’／
ヨ７−インジェクション・レーザー（Ｈｅｔｅｒｏｊ　
ｕｎｃｔ　１ｏｎＩｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｌａ５ｅｒｓ）
　Ｉ　ＥＥＬ：　Ｍ’ｌ’Ｔ−２３（１９７５）第２０
〜３０頁参照）および発光ダイオードの製作（Ｌｅｂａ
ｉｅｅｙ、Ｊ、　：ファイバオゾテイクスによる接続の
ためのエレクトロルミネセンス・ダイオードの現状（５
ｉｔｕａｔｉｏｎ　ｄｅｓ　ｄｉｏｄｅｓ　ｅｌｅｃｔ
ｒｏｌｕｍｉ　−ｎｅｓｃｅｎｔｅｓ　　ｐｏｔｌｒ　
　１ｉａｉｓｏｎｓ　　ｐａｒ　　ｆｉｌ）ｒｅｓ　　
ｏｐｔｉｑｕｅｓ）Ａｃｔａ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａ
　２２　（１９７９）第４号、第３０１〜３１０頁参照
）のためには、光の波長に応じて種種の材料が使用感れ
る。たとえば（ＱａＡｌ　）　Ａｓまたは（ＩｎＧａ）
Ａｓのような３元素半導体または（ＧａＩｎ）（ＡｓＰ
）のような４元素半導体が使用される（Ｈｅｉ−ｎｌｅ
ｉｎ、Ｗ、　：　Ｗｉｔｔｅ、　Ｋ、Ｉ−１：　１μｍ
以上の波長範囲での光導波路を経てのディジタル伝送（
１）ｉｇｉｔａｌｅＵｂｅｒｔｒａｇｕｎｇ　’ｕｈｅ
ｒ　ｏｐｔｉｓｅｈｅ　Ｗｃ１ｌｅｎｌｃｉｔｏｒ　ｉ
ｍＷｅｌｌｅｎｌ’ａｎｇｅｎｂｅｒｅｉｃｈ　ｏｂｅ
ｒｈａｌｂ　１　μｍ　）　Ｉ”ｒｃｑｕｅｎｇ３２（
１９７８）第３号、第７９〜８４頁参照）。発光ダイオ
ードとしてはＧａｌ’のような２元素半導体２２− も使用可能である。ガスレーザーはたとえばＨｅ−Ｎｅ
　　レーザーである。パワ伝送用の装置ＥＯＬ２に対し
てはキセノンアークランプも使用可能である。
測定場所から遠隔の受信場所（たとえばＳＴＩおよびＳ
Ｔ２　　と同じく中央）ＥＳに受信用光電変換器ＯＥＭ
Ｉとして、好ましくは増幅器を後に接続されたフォトダ
イオード捷たはアバランシェフォトダイオードが設けら
れており、受信場所ＥＳに伝送された被変調光信号が再
び電気的信号に変換されることは目的にかなっている。
フォトダイオードはたいていシリコン（Ｍｅｌｃｈｉｏ
ｒ　）−］、　：可視および近赤外光の復調のだめの高
感度面速度の光検出器（５ｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｂｉｇｈ
　５ｐｅｅｄ　ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ　ｆｏｒ
ｔｈｅ　ｄｅｍｏｄｎｌａ目ｏｎ　ｏｆ　ｕｉｓｉｂｌ
ｅ　ａｎｄ　ｎｅａｒ　１ｎｆｒａ−ｒｅｄ　ｌｉｇｈ
ｔ　）　Ｊ、　Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅ、ｎｃｅ　７　（１
９７３）第３９０〜４１４頁参照）から成るが、それよ
りも波長の長い光に対してはゲルマニラム・フォトダイ
オード（Ａｎｄｏ、　Ｈ：　Ｋａｎｂｅ、　Ｈ，：　Ｋ
ｉｍｕｒａ、　Ｔ、　：　Ｙａｍａｏｋａ。
Ｔ、＝１〜１．６μｍの波長範囲でのゲルマニラム・ア
バラソジエフオトダイオードの特性（Ｃｈａｒａｃｔｅ
　−ｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｇｅｒｍａｎｉｕｍ　Ａｖ
ａｌａｎｃｈｅ　円］ｏｔｏｄｉｏｄｅｓｉｎ　　ｔｈ
ｅ　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｂ　　几ｅｇｉｏｎ　　ｏｆ　
　ｌ　〜１．６μｍ）ＩＥＥＥＱＥ−１４（１９７８）
第１１号、第８０４〜９０９頁参照）の使用も考えられ
る。フォトダイオードを、レーザーおよび発光ダイオー
ドと同様に、３元素または４元素半導体から製作するこ
ともできる。
測定場所に配置される光寛変庚器０ＥＷＶｉ光エネルギ
ーを電気エネルギーに変換するための特殊なフォトダイ
オードであり、光の波長に応じて通常のフォトダイオー
ドと同様の材刺から製作される。
使用される光ファイバはステップ形、クレーデッド形ま
たは単一モード形光ファイバであってよい。特にコア径
の大きい光ファイバの使用も考えられる。
センサ素子の電力または電流消砦はさ１ざまである。測
定量から十分に大きな電力を取出し、従って電子装置Ｅ
Ｅを駆動するのに十分な電圧を生じ得るセンサ素子もあ
る。このより々センサ素子はたとえば圧電式変換器、熱
電対、ポール効果式変換器などである。
電圧Ｕを生ずるために電流供給を必要とするセ／す素子
もある。その例は、ストレンゲージのブリッジ回路を用
いた変換器、静電答量式圧カセンサなとである。
第３図に示されている実施例では、センサ装置ＳＥのセ
ンサ素子Ｓは熱電対から成る。センサ素子Ｓへの電力供
給はこの場合には不必要である。
電気エネルギー著積装置ＳＰはコンデンサにより実現さ
れている。
第２図に示されている実施例では、波長マルチプレクサ
が１つの共通の光伝送路上に光信号パワと電力供給用の
光パワとで相い異なる波長の光の伝送を可能にする。
１つの共通伝送路上にさらに多くの波長の光を合流させ
るため一連のマルチプレクサを多重配置することもでき
る。
電力を消費するセンサ装置ＳＲ１場合によってはその一
部分として設けられる電子装置ＥＥと、それらと電気的
に接続される構成要素すなわち光電変換器ＯＥＷと電圧
変換器ＳＷと場合によっては２５− は設けられるスイッチオン装置ＵＥおよび電気エネルギ
ー蓄積装置Ｓ　Ｉ）と電気光学変調器ＥＯＭとが１つの
構造ユニットにまとめられることは目的にかなっている
。特に上記の構造ユニットが、測定値を走査するセンサ
素子のみを外部から近接可能として、それ以外は電気絶
縁材料特にＰｖＣのなかに埋込みまたはモールドインさ
れていることは目的にかなっている。この構造ユニット
は爆発の危険および（または）高い電位差が存在する場
所で使用するのに適している。それＫより比較的少ない
費用で高い安全性が得られる。
一般的に、本発明による装置は電位絶縁を必要とする用
途に特に適している。
光として与えられたエネルギーにより充電可能な蓄積装
置Ｓ　ＩＰけに距離にわたる伝送を可能圧する。
以上の説明中に使用した”遠隔″および”付近″という
用語は定性的なものである。センサ装置ＳＥから一遠隔
の場所とは、センサ装置の伺近の場所にくらべてセンサ
装置８１）からの距離が大きい場所２６− という意味である。実際士の一例として、十ン丈装置か
ら遠隔の屹ｔ７　ｋＪ十ンザ装欧からｌ　ｒｙ＋または
それ以上前、１′１ており、他方センダ装置の付近の場
所（は十ンーψ素子から１ｃｍｔｆ−はイれ以下、乱積
回路の場合には−で一ハ上り・もはるかにわずかしか離
ね１い：ら・い、。
以下には、中−モー　ド光導岐路変調器に関する文献を
あげてよ、・〈６３ ０、）　　Ｂａｕｃｓ、Ｐ、　： 集積化方向性光結合器 （Ｉｎｔｃｇｒｉｅｒｔ　　ｏｐｔｉｓｃｈｅ　　Ｒｉ
ｃｈｔｋｏｐｐｌｅｒ’）Ｅｌｃｋｔｒｎｔｉｉｋ−Ａ
ｎｚｅｉｇｅｒ　９　（１９７７）　、Ｎｒ、３゜Ｓ、
１９−２２ （２１Ｓｏｍｅｋｈ、　　Ｓ、　　　：　　（）ａｒｍ
ｉｒｅ、　　　Ｅ、；Ｙａｒｉｆ、Ａ、、；　０ａｒｖ
ｉｎ。
１１、Ｌ、　：　ｌ−１１−１ｕｎｓｐｃｒ、　Ｒ，０
，：チヤ不ル光導波路方向性結合器 １１１ａｎｎｅｌ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｗａｖｅｇｕｉｄ
ｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｏｕｐｌｅｒｓ　） Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｃｔｔ、２２　（１９７３）、
８．４６−４７（３）　　Ｐａｐｕｃｌｌｏｎ、Ｍ、　
：　Ｃｏｍｂｅｍａｌｅ、Ｙ、　　；　Ｍａｔｈｉｅｕ
。
Ｄ（、；　Ｏｓｔｒｏｗｓｋｙ、ＤＪＩ　　：　Ｉ（ｅ
ｉｌ）ｃｒ、Ｌ、　　二　ｌもＯＹ。
Ａ、Ｍ、　　；　　５ｅｊｏｕｒｎｅｊ３．　　：　　
Ｗｅｒｒｕ＋ｒ、Ｗ、　　；　　（八）ｈｒ；ｉ′市気
的にスイッチングされ之、方向ｔ４．　、、）ｌ＋−結
合器（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　５ｗ１ｔｃｎｅｒｌ
　ｔ゛ｐｔｉｃａｌ　ｄｉｒｅｃｔ　−１ｏｎａｌ　ｃ
ｏｕｐｌｅｒ　） Ａｐｐｌ　、Ｐｈｙｓ、ｊｙｅｔ　ｔ　２７　（１９７
５）　、　８．２８９〜２９１（４）　Ｓｃｈｍｉｄｔ
、Ｒ，Ｖ、　：　Ｋｏｇｅｌｎｉｋ、［１：市１気・光
学的にスイッチングされるステップ形７へβリバー−＋
Ｊ−＃　４波路（ｉ’　ｉ拡散Ｌ　ｔ　Ｎ　ｂ　（Ｊ）
Ｂ使用）結合器 （Ｅｉｅｃ、ｔｒｎ−ｏｐｔｉｃａｌ　　Ｉｙ　　ｓｗ
ｉ　　Ｉｃｌ＋　ｅｒ↓　ｃｏｏ　ｐ　ｌ　ｅ　ｒｗｉ
ｔｈ　５ｔｅｐｐｅｄ　　△ｐ　−ｒｅｖｅｒｓａｌ貼
ｉｎｇ　’、Ｉ”ｉ　−ｄｉｆｆｕｓｅｄ　　ＬｉＮ１
）（Ｊｑ　　、ｗａｖｅｇｕｉｃｉｔ！、、　　　）Ａ
ｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、ＬｅＨ，２８（１９７ｆｉ）　、Ｓ
、５０３−５（１６（５１Ｋｏｇｅｌｎｉｋ、Ｉｌ、　
　：　Ｓｃｈｍｉｄｌ、ＩＩ、、Ｖ。ニスイツチングさ
れる△Ｉ反転１ヒ方向性結合器（５ｗ１ｔｃｈｅｄ　ｄ
ｉｒｅｃｌｉｏｎａｌ　ｃｏｕｐｌｅｒｓ　ｗｉｔｌｉ
ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ△β） １’ｒａｎｓ、ＩＥ１シＥ　Ｑ［’、−１２　（１９７
６）　、　Ｓ、３９（ｉ−４０１（６１５ａｓａｋｉ、
１１　　　；　　Ｄｅ　　ｌａ　　Ｊｔｕｅ、ｌ　も１
Ｍ、　：電気・光学的Ｙジャンクション変調器／スイッ
チ （Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ　Ｙ−ｊｕｎｃｔｉｏｎ
　ｍｏｄｕｌａｔｏｒ　／５ｗ１ｔｃｈ　　） Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　１２　（１
９７６）、Ｓ、４５９−４６０（７）　　Ｋｅｉｌ、Ｒ
９’、Ａｕｒｅｈａｃｈｅｒ、Ｐ、：Ｔｉ拡散ＬｉＮｂ
０．内のマツハーゼーナー導波路変調器 （Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｅｒ　Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｍｏ
ｄｕｌａｔｏｒｓ　１ｎＴｉ−ｄｉｆｆｕｓｅｄ　Ｌｉ
Ｎｂ０１）Ｓ　Ｉ”　ＩうＢ　９　　（１９８０）、Ｎ
ｒ。ｔ、８．２６−３１ｉ８１　　Ｋａｍｉｎｏｗ、Ｊ
、Ｐ、　：光導波路変調器 （０ｐｔｉｃａｌ　ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｍｏｄｕｌａ
ｔｏｒｓ、　）ＩＥＥＥ　Ｍ’ｌ”Ｔ−２３（１９７５
）、Ｓ。５７−７０上記文献による単一モード光導波路
変調器は下記のように分類される。
Ａ）方向性結合器を用いた変調器　（１）；ａ）結合長
さにわたり通し電極付き　ｆ２１　、　（３１ｂ）結合
長さにわたり分割電極句き（△β反−２９＝ 転）　　（４）、（５＋ Ｂ）開側１可能なＹ分岐　（６） Ｃ）マツハ・ゼーソダー変調器； ａ）Ｙ分岐伺き　（７） ｂ）３ｄＢ　　結合器イ・」き　（８）
【図面の簡単な説明】
第１図は１波艮の光で作動する場合の本発明による遠隔
測定装置の構成を示すブロック回路図。 第２図は２波長の光で作動する場合の本発明による遠隔
測定装置の構成を示すブロック回路図、第３図は第１図
においてセンサ素子と（７て熱７「対が用いられている
場合のブロック回路図である。 Ｅ　Ｅ　、、、電子装置、ＥＯＬ　、　ＥＯＬＩ　、　
Ｉ弓ＯＬ２．・・電気。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）ＩｊｌｌＩ定量の測定値を測定場所から遠隔場所へ
    伝送するだめの遠隔測定装置において、測定場所に配置
    され測定量を走査し被走査測定値を測定値に関係する電
    気的出力信号（Ｕｍｌの形態で出力するセンサ装置（Ｓ
    Ｂ）が設けられており、その電気的出力信号（Ｕ　ｍ　
    ）がセンサ装置（ＳＢ）の付近に配置された電気光学変
    調器（ＥＯＭ）に制御信号として与えられ、この変調器
    （ＲＯＭ）にはセンサ装置（ＳＢ）から遠隔の場所（Ｓ
    ’ｌ’ｌ　）から第１の光伝送路（ＬＷＩ）を経て光信
    号パワが与えられており。 この変調器（ＲＯＭ）内で電気的出力信号（山η）によ
    り制御されて光信号パワが変調され、この変調器（ＥＯ
    Ｍ）から被変調光信号パワが第２の光伝送路（ＬＷ２）
    を経てセンサ装置（ＳＥ）から遠隔の受信場所（Ｅ８　
    ）に与えられてお９．またセンサ装置（ＳＥ）から遠隔
    の場所（Ｓ’ｌ’、８Ｔ１．８Ｔ２）から光パワが少な
    くとも１つの第３の光伝送路（ＬＷ３）を経て光分割装
    置（ＯＴ　）に与えられ、そこで第１および第２の光パ
    ワ部分に分割され、第１の光パワ部分は光信号パワとし
    て第１の光伝送路（ＬＷＩ）に与えられており、まｆｒ
    ｃ第２の光パワ部分１ｊセンサ装置（ＳＥ）の電気的部
    分の作動に必安な電力を供給するための光パワと１〜て
    少ｌくとも１つの第４の光伝送路（ＬＷ４）を経てセン
    サ装置（ＳＥ）の伺近に配置された光電変換器（（月（
    Ｍ）に与えられ、そこで電力に変換されてセンサ装置（
    Ｓ　Ｅ　）に供給されていることを特徴とする遠隔測定
    装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の遠隔測定装置において
    、光分割装置（ＯＴ）が、第３の光伝送路（ＬＷ３）を
    経て与えられた特定波長（人）の光パワを第１および第
    ２の光パワ部分に分割し第１の光パワ部分を第１の光伝
    送路（■・Ｗｌ）に１だ第２の光パワ部分全組４の光伝
    送路（１，、Ｗ４）に−えるビームスプリッタから成る
    ことを特徴とする遠隔測定装置。 ３）特許請求の範囲第１」口記載の娘隔測定装置におい
    て、光分割装置（０１’　）が、第３の光伝送路（ＬＷ
    ３）を経て与えられた２つの波長（λ１．λ２）を含む
    光パワを両波長（λ１．λ、）に従って第１の波長（λ
    、）の第１の光パワ部分と第２の波長（λ２）の第２の
    光パワ部分とに分割し第１の光パワ部分を第１の光伝送
    路（ＬＷＩ）にまた第２の光パワ部分を第４の光伝送路
    （ＬＷ４）に与える波長デマルチプレノサから成ること
    を特徴とする遠隔測定装置。 ４）特許請求の範囲第３項記載の遠隔測定装置において
    、センサ装置（ＳＢ）から遠隔の場所（ＳＴ１）から第
    １の波長（λ１）の光パワを、また同じくセンサ装置（
    ＳＥ）から遠隔の場所（ＳＴ２）から第２の波長（λ２
    ）の光パワを与えられ、これらの光・くワを一緒に第３
    の光伝送路（ＬＷ３）に与える波長マルチプレクサが設
    けられていることを特徴とする遠隔測定装置。 ５）特許請求の範囲第３項または第４項記載の遠隔測定
    装置において、第３の光伝送路（ＬＷ３）に与えられる
    第１の波長（λ１）の光パワが、同じくこの光伝送路（
    ＬＷ３）に与えられる第２の波長（λ２）の光パワより
    も不妊いことを特徴とする遠隔測定装置。 ６）特許請求の範囲第１項ない１〜第５項のいずれかに
    記載の遠隔測定装置において、光分割装置（ＯＴ）が第
    ３の光伝送路（ＬＷ３）を経て与えられた光パワを２つ
    の不等の光パワ部分に分割し、小さいほうの光パワ部分
    を第１の光伝送路（Ｔ、Ｗｌ）に与えることを特徴とす
    る遠隔測定装置。 ７）特許請求の範囲第６項記載の遠隔測定装置において
    、小さいｐｌうの光パワ部分は他力の光パワ部分の約１
    ／１０の大きさであることを’＋ｈ＝　ｅとする遠隔測
    定装置。 ８）特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記
    載の遠隔測定装置において、各光伝送路（ＬＷＩ　、　
    ＬＷ２　、　ＬＷ：ｌ　）が少なくとも１つの光フアイ
    バ伝送路から成ることを特徴とする遠隔ｌｉｔ＋＋定装
    置。 ９）特許請求の範囲第８項記載の遠隔６１１」定装置に
    おいて、第４の光伝送路（１，Ｗ４）が複数の光フアイ
    バ伝送路を含んでいることを％ｒ改とする遠隔６１１１
    定装置。 １０）特許請求の範囲第１項ないし第９項のいずれかに
    記載の遠隔測定装置において、電力供給用の光パワが直
    列に接続された複数個の光電変換器（ＯＥＭ）に与えら
    れており、かつ（または）光電変換器（ＯＥＭ）の後に
    電圧変換器（ＳＷ）が接続されていることを特徴とする
    遠隔測定装置。 １１）特許請求の範囲第１０項記載の遠隔測定装置にお
    いて、電圧変換器（ＳＷ）が電気エネルギー蓄積装置（
    ｓｐ）と接続されていることを特徴とする遠隔測定装置
    。 １２、特許請求の範囲第１１項記載の遠隔測定装置にお
    いて、電気エネルギー蓄積装置（ｓｐ）が繰返し充電可
    能な蓄積装置から成ることを特徴とする遠隔測定装置。 １３）特許請求の範囲第１２項記載の遠隔測定装置にお
    いて、繰返し充電可能な蓄積装置が蓄電池および（また
    は）コンデンサから成ることを特徴とする遠隔測定装置
    。 １４）％許請求の範囲第１項ないし第１３項のいず　５
    − れかに記載の遠隔測定装置において、センサ装置（ＳＥ
    ）が、被走査測定値に関係する電気的信号（Ｕ）　　を
    生ずるセンサ素子（Ｓ）と、センサ素子（Ｓ）から生じ
    た電気的信号（Ｕ）をそれに関係し電気光学変調器（Ｒ
    ＯＭ）の制御に適した電気的信号（Ｕｍ）に変換する電
    子装置（ＥＥ）とを有することを特徴とする遠隔測定装
    置。 １５）％許請求の範囲第１４項記載の遠隔測定装置にお
    いて、電子装置（ＥＥ）から出力される電気的信号（Ｕ
    ｍ）が、センサ素子（８）からの電気的信号（Ｕ）によ
    り周波数を変調された交流電圧、またはセンサ素子（Ｓ
    ）からの電気的信号（Ｕ）によりパルス位相および（ま
    たは）パルス幅を変調されたパルス列、またはセンサ素
    子（Ｓ）からの電気的信号（Ｕ）を表わす２値打号化さ
    れた信弓であることを特徴とする遠隔測定装置。 １６）％許請求の範囲第１項ないし第１５項のいずれか
    に記載の遠隔測定装置において、センサ装置（ＳＥ）の
    付近に配置され光電変換器（ＯＥＭ）の後に接続された
    電気的に制御可能なスイッチオン装　６− 置（ＵＥ）が設けられており、第４の光伝送路（ＬＷ４
    ）を経て与えられる制御信号によりセンサ装置（ＳＥ）
    への電力供給の選択的なスイッチオフまたはスイッチオ
    ンが可能であることを特徴とする遠隔測定装置。 １７）特許請求の範囲第６項記載の遠隔測定装置におい
    て、スイッチオフ装置（ＵＥ）が双安定回路から形成さ
    れていることを特徴とする遠隔測定装置。 １８）％許請求の範囲第１１項、第１２項、第１６項お
    よび第１７項のいずれかに記載の遠隔測定装置において
    、センサ装置（ＳＥ）への電力供給がスイッチオフされ
    ている時間中に電気エネルギー蓄積装置（ＳＰ）を光の
    形態で伝送されたエネルギーにより充電装置が設けられ
    ていることを特徴とする遠隔測定装置。 １９）％許請求の範囲第１項ないし第１８項のいずれか
    に記載の遠隔測定装置において、少なくとも電子装置（
    ＥＥ）が、また場合によっては電圧変換器（ＳＷ）も、
    またセンサ装置（ＢＢ）の電気的部分も低損失の集積（
    ＪＯ８’Ｅたは１２Ｌ半導体回路から形成されているこ
    とを特徴とする遠隔ａ＋定装置。 ２、特許請求の範囲第１項ない［２第９　ｘｉｌのいず
    れかに記載の遠隔測定装置において、各波長（λ。 λ１．λ２）に対して第３の光伝送路（ＬＷ３）に与え
    る光出力を生ずる１５．気・光パワ変換装置（ＥＯＬ。 ＥＯＬＩ、ＥＯＬ２　）が設けられており、かつ（また
    は）第２の光伝送路（ＬＷ２）を経て受（ｍ場所（ＥＳ
    ）に伝送された被変調光信号パワを受信する受信用光電
    変換器（ＯＢＭｌ）が設けられていることを特徴とする
    遠隔測定装置。 ２、特許請求の範囲第２０項記載の遠隔測定装置ニオイ
    テ、電気・光パワ変換装置ｔ　（ＥＯＬ　、　ＥＯＬＩ
    。 ＥＯＬ２）がレーザー、発光ダイオードまたはキセノン
    アークランプの形態の光送出器を有することを特徴とす
    る遠隔測定装置。 ２、特許請求の範囲第２０項または第２１項記載の遠隔
    測定装置において、電気・光パワ変換装置（ＥＯＬ、Ｅ
    ＯＬＩ、ＥＯＬ２）が光出力として直流光−または規則
    的パルス列を生ずることを特徴とする遠隔測定装置。 ２、特許請求の範囲第２０項ないし第２２項のいずれか
    に記載の遠隔測定装置において、受信用光電変換器（Ｏ
    ＥＭＩ　）が増幅器を後に接続されたフォトダイオード
    またはアバランシェ７オトダイオードを有することを特
    徴とする遠隔測定装置。 ２、特許請求の範囲第８項ないし第２３項のいずれかに
    記載の遠隔測定装置において、第１（ＬＷＩ）、第２（
    ＬＷ２）および（−！、たは）第３（ＬＷ３）の光伝送
    路がコア径の大きい光ファイバから成り、第３の光伝送
    路（ＬＷ３）は場合によっては複数本のコア径の大きい
    光ファイバから成ることを特徴とする遠隔測定装置。 ２、特許請求の範囲第１項ないし第２４項のいずれかに
    記載の遠隔測定装置において、電気光学変調器（ＥＯＭ
    ）が単一モード光導波路変調器または多モード変調器か
    ら成ることを特徴とする遠隔測定装置。 ２、特許請求の範囲第２５項記載の遠隔測定装置におい
    て、多モード変調器がブラッグ変調器であることを特徴
    とする遠隔測定装置。 　９　−
JP57165918A 1981-09-24 1982-09-22 遠隔測定装置 Pending JPS5868197A (ja)

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