JPS6070328A - 圧力測定装置 - Google Patents
圧力測定装置Info
- Publication number
- JPS6070328A JPS6070328A JP18170183A JP18170183A JPS6070328A JP S6070328 A JPS6070328 A JP S6070328A JP 18170183 A JP18170183 A JP 18170183A JP 18170183 A JP18170183 A JP 18170183A JP S6070328 A JPS6070328 A JP S6070328A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- short wavelength
- measuring device
- long wavelength
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L11/00—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
- G01L11/02—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by optical means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は悪電磁環境下における圧力測定装置に関する
ものである。
ものである。
従来この種の装置として第１図に示すものがあった。図
において、（１）は光送信機、Ｈ（２ｂ）は光ファイバ
、（８ａ）（８ｂ）は屈折率分布型レンズ、（４）は偏
光子、（６）は光弾性素子、（６）はダイヤフラム、（
７）は７波長板、（８）は検光子、（９）は光受信機で
ある。
において、（１）は光送信機、Ｈ（２ｂ）は光ファイバ
、（８ａ）（８ｂ）は屈折率分布型レンズ、（４）は偏
光子、（６）は光弾性素子、（６）はダイヤフラム、（
７）は７波長板、（８）は検光子、（９）は光受信機で
ある。
次に動作について説明する。光送信機（１）からの光を
光ファイバ（２ａ）を介してセンサ部へと導びく。
光ファイバ（２ａ）を介してセンサ部へと導びく。
センサ部ではこの光を屈折率分布型レンズ（８ａ）でコ
リメートしたのち、偏光子（４）で直線偏光にし、光弾
性素子（５）、１波長板（７）、検光子（８）を通し、
屈折率分布型レンズ（８ｂ）で再び光ファイバ（２ｂ）
に入射させ、光受信機（９）へと導びく。偏光子（４）
の光軸と光弾性素子（５）の応力印加軸とは４５度の角
度を成しており、偏光子（４）と検光子（８）の光軸は
直交している。７波長板（７）は光学的バイアスを与え
るためのものである。光弾性素子（５）は例えばガラス
やエポキシ樹脂等の非晶質体で構成している。この光弾
性素子は無応力状態では光学的に等方体であるが、応力
が印加されると光弾性効果により応力印加方向とそれと
垂直な方向とで屈折率が異なるという、いわゆる複屈折
性を呈する。従って、応力印加時に入射した直線偏光は
出射側では楕円側光となる。この楕円偏光を７波長板（
７）、検光子（８）で光強度信号に変換し、光受信機（
９）で電気信号に変換する。この電気信号の大きさと印
加応力とは、はぼ比例関係にあるため、電気信号をモニ
タすることにより、光弾性素子（５）に加えられた応力
、すなわち圧力がわかる。光弾性素子（５）への応力は
ダイヤフラム（６）を通じて加えられている。
リメートしたのち、偏光子（４）で直線偏光にし、光弾
性素子（５）、１波長板（７）、検光子（８）を通し、
屈折率分布型レンズ（８ｂ）で再び光ファイバ（２ｂ）
に入射させ、光受信機（９）へと導びく。偏光子（４）
の光軸と光弾性素子（５）の応力印加軸とは４５度の角
度を成しており、偏光子（４）と検光子（８）の光軸は
直交している。７波長板（７）は光学的バイアスを与え
るためのものである。光弾性素子（５）は例えばガラス
やエポキシ樹脂等の非晶質体で構成している。この光弾
性素子は無応力状態では光学的に等方体であるが、応力
が印加されると光弾性効果により応力印加方向とそれと
垂直な方向とで屈折率が異なるという、いわゆる複屈折
性を呈する。従って、応力印加時に入射した直線偏光は
出射側では楕円側光となる。この楕円偏光を７波長板（
７）、検光子（８）で光強度信号に変換し、光受信機（
９）で電気信号に変換する。この電気信号の大きさと印
加応力とは、はぼ比例関係にあるため、電気信号をモニ
タすることにより、光弾性素子（５）に加えられた応力
、すなわち圧力がわかる。光弾性素子（５）への応力は
ダイヤフラム（６）を通じて加えられている。
従来の圧力測定装置は以上のように構成されているので
、光ファイバの曲げや、光源と光ファイバの結合効率の
変化などによる光フアイバ伝搬光パワーの変動が測定誤
差を招くという欠点があった。また、圧力がダイヤフラ
ムを介して応力として加えられているが、効率よく応力
が印加されないという欠点も有していた。
、光ファイバの曲げや、光源と光ファイバの結合効率の
変化などによる光フアイバ伝搬光パワーの変動が測定誤
差を招くという欠点があった。また、圧力がダイヤフラ
ムを介して応力として加えられているが、効率よく応力
が印加されないという欠点も有していた。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、光源を２個用い、２波長方式にす
ることにより、測定精度を高め、かつダイヤフラムと光
弾性素子との組合せに工夫を加え、効率的に応力が印加
できる装置を提供することを目的としている。
めになされたもので、光源を２個用い、２波長方式にす
ることにより、測定精度を高め、かつダイヤフラムと光
弾性素子との組合せに工夫を加え、効率的に応力が印加
できる装置を提供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第２
図において、（２ａ）（２ｂ）は光ファイバ（８ａ）（
８ｂ）は屈折率分布型レンズ、（４）は偏光子、（５）
は光弾性素子、（６）はダイヤフラム、（７）は１／４
波長板、（８）は検光子、（１０ａ）（１０ｂ）はダイ
クロイックミラー、αυはセンサ部のケースである。
図において、（２ａ）（２ｂ）は光ファイバ（８ａ）（
８ｂ）は屈折率分布型レンズ、（４）は偏光子、（５）
は光弾性素子、（６）はダイヤフラム、（７）は１／４
波長板、（８）は検光子、（１０ａ）（１０ｂ）はダイ
クロイックミラー、αυはセンサ部のケースである。
光弾性素子（５）への圧力印加法は、以下に示すとおり
である。第２図に示すようにダイヤフラム（６）の底は
光弾性素子（５）の受圧面に接着してあり、圧力センサ
部のケースＯυは厳重に気密シールされておき、常に内
部の圧力が一気圧となるようにしである。センサ部のケ
ースＯＮ）外部の圧力が一気圧以上のときはダイヤフラ
ム（６）が伸び、光弾性素子（５）には下向きの応力が
働き、−気圧以下のときはダイヤフラムが縮み、光弾性
素子（５）には上向きの応力が働くことになる。
である。第２図に示すようにダイヤフラム（６）の底は
光弾性素子（５）の受圧面に接着してあり、圧力センサ
部のケースＯυは厳重に気密シールされておき、常に内
部の圧力が一気圧となるようにしである。センサ部のケ
ースＯＮ）外部の圧力が一気圧以上のときはダイヤフラ
ム（６）が伸び、光弾性素子（５）には下向きの応力が
働き、−気圧以下のときはダイヤフラムが縮み、光弾性
素子（５）には上向きの応力が働くことになる。
この応力により光弾性素子（５）は複屈折性を呈するが
、この複屈折の大きさを知ることにより、印加応力、す
なわち圧力がわかる。複屈折の大きさは以下に示すよう
にしてめられる。短波長λ１と長波長λ２なる２種類の
光源からの光を、１本の光ファイバ（２ａ）を通してセ
ンサ部へ導びく。センサ部では、ダイクロイックミラー
（１０ａ）により、λ１の光は透過させλ２の光は反射
させる。ス、の光は偏光ビームスプリッタで構成した偏
光子（４）を経て、光弾性素子（５）、７波長板（７）
、偏光ビームスプリッタで構成した検光子（８）を経て
、第２のダイクロイックミラー（１０ｂ）でλ２の光と
再結合され、出射光ファイバ（２ｂ）に入射される。い
ま、ダイヤフラム（６）により、光弾性素子（５）に応
力が印加されたとすると、λ１の光は応力に比例した強
度変調を受けるが、λ２の光はそのまま何の便化もなく
センサ部を通過することになる。従って、光受信機によ
り、λ１、＾２の光を分離し、λ１とλ２の光による信
号の比を取ることにより、光ファイバの曲げや光コネク
タの損失変動などによる光強度変化が生じてもそれらの
影響を受けることな（圧力のみに比例した信号が得られ
る。
、この複屈折の大きさを知ることにより、印加応力、す
なわち圧力がわかる。複屈折の大きさは以下に示すよう
にしてめられる。短波長λ１と長波長λ２なる２種類の
光源からの光を、１本の光ファイバ（２ａ）を通してセ
ンサ部へ導びく。センサ部では、ダイクロイックミラー
（１０ａ）により、λ１の光は透過させλ２の光は反射
させる。ス、の光は偏光ビームスプリッタで構成した偏
光子（４）を経て、光弾性素子（５）、７波長板（７）
、偏光ビームスプリッタで構成した検光子（８）を経て
、第２のダイクロイックミラー（１０ｂ）でλ２の光と
再結合され、出射光ファイバ（２ｂ）に入射される。い
ま、ダイヤフラム（６）により、光弾性素子（５）に応
力が印加されたとすると、λ１の光は応力に比例した強
度変調を受けるが、λ２の光はそのまま何の便化もなく
センサ部を通過することになる。従って、光受信機によ
り、λ１、＾２の光を分離し、λ１とλ２の光による信
号の比を取ることにより、光ファイバの曲げや光コネク
タの損失変動などによる光強度変化が生じてもそれらの
影響を受けることな（圧力のみに比例した信号が得られ
る。
λ１とλ２の信号の分離は、例えば、各々の光源を交互
にパルス駆動しておき、光受信機でそのパルスに同期さ
せて、λ１、λ２の信号をサンプルホールドすることに
より行なえる。
にパルス駆動しておき、光受信機でそのパルスに同期さ
せて、λ１、λ２の信号をサンプルホールドすることに
より行なえる。
また、光弾性素子（５）としては、エポキシ樹脂などの
高分子材料、各種のガラス材料、およびＬｉＮｂＯ３、
Ｂｉ １２Ｇ’ｅＯ□。などの単結晶材料を用いること
ができる。
高分子材料、各種のガラス材料、およびＬｉＮｂＯ３、
Ｂｉ １２Ｇ’ｅＯ□。などの単結晶材料を用いること
ができる。
なお、上記実施例では、参照光λ２の光はそのままセン
サ内を伝搬させているが、第８図のように＾２の光も偏
光子（４ａ）光弾性素子（５ａ） 、”波長板（７ａ）
、検光子（８ｂ）を通過させても良い。このようにす
れば、光弾性素子の温度特性を補償できるため、更ｌζ
測定精度が上昇する。
サ内を伝搬させているが、第８図のように＾２の光も偏
光子（４ａ）光弾性素子（５ａ） 、”波長板（７ａ）
、検光子（８ｂ）を通過させても良い。このようにす
れば、光弾性素子の温度特性を補償できるため、更ｌζ
測定精度が上昇する。
以上のように、この発明によれば、ダイヤフラムのつけ
方を工夫したため、効率よく圧力が光弾性素子へ印加さ
れ、また２波長方式を採用した。ため、精度の高いもの
が得られるという効果がある。
方を工夫したため、効率よく圧力が光弾性素子へ印加さ
れ、また２波長方式を採用した。ため、精度の高いもの
が得られるという効果がある。
第１図は従来の圧力測定装置の構成図、第２図はこの発
明の一実施例１こよる圧力測定装置の構成図、第８図は
この発明の他の実施例による装置の構成図である。 （１）・・・光送信機、（２ａ）（２ｂ）・・・光ファ
イバ、（ａａ）（ｓｂ）・・・屈折率分布型レンズ、（
４）（４ａ）・・・偏光子、（ｂ） （５ａ）・・・光
弾性素子、（６）・・・ダイヤフラム、（７）（７ａ）
・・・−波長板、（８）（８ａ）・・・検光子、（９）
・・・先受ｍ機、（１０ａ）（１０ｂ）−・・グイクロ
イックミラー、ａυ・・・センサ部のケース。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人 大岩増雄 第１図 第２１′ 点 手続補正器 特許庁長官殿 １ 事件の表示 １・１願昭５８−１８１７０１号２、
発明の名称 圧力測定装置 ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 ４代理人 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 ６、 補正の内容 （１）明細書をつぎのとおり訂正する。
明の一実施例１こよる圧力測定装置の構成図、第８図は
この発明の他の実施例による装置の構成図である。 （１）・・・光送信機、（２ａ）（２ｂ）・・・光ファ
イバ、（ａａ）（ｓｂ）・・・屈折率分布型レンズ、（
４）（４ａ）・・・偏光子、（ｂ） （５ａ）・・・光
弾性素子、（６）・・・ダイヤフラム、（７）（７ａ）
・・・−波長板、（８）（８ａ）・・・検光子、（９）
・・・先受ｍ機、（１０ａ）（１０ｂ）−・・グイクロ
イックミラー、ａυ・・・センサ部のケース。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人 大岩増雄 第１図 第２１′ 点 手続補正器 特許庁長官殿 １ 事件の表示 １・１願昭５８−１８１７０１号２、
発明の名称 圧力測定装置 ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 ４代理人 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。 ６、 補正の内容 （１）明細書をつぎのとおり訂正する。
Claims (4)
- （１）光弾性素子の用液率がそれに加わる圧力により変
化する事を利用してその圧力を測定するものに於て一端
を封じ込んだダイヤムラの封じ込んだ一端を光弾性素子
の上面に接着し、上記ダイヤムラの開放されている他端
を気密シールがほどこされたケースに接着し、かつ、上
記ダイヤフラムの測定装置。 - （２）光源として短波長と長波長の２波長を用い、セン
サ部内の第１のダイクロイックミラーで短波長と長波長
の光を分離し、短波長の光は偏光子、ダイヤムラに接着
された光弾性素子、１波長板、検光子を通り、第２のダ
イクロイックミラーで、測定装置。 - （３）短波長、長波長の２つの光源は交互にパルス駆動
され、光受信機において、それと同期させてサンプルホ
ールドされたのち、電気的に２つの光による信号の比を
とることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧力
測定装置。 - （４）光源は短波長と長波長の２波長を用い、センサ部
内に設けられた第１のダイクロイックミラーで短波長と
長波長の光を分離し、短波長の光は偏光子、ダイヤフラ
ムに接着された光弾性素子、７波長板、検光子を通り、
長波長の光は別の偏光子、自由な状態にしである光弾性
素子、７波長板、検光子を通った後、第２のダイクロイ
ックミラーで短波長の光と長波長の光を合成し、光受信
機へと導びくことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の圧力測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18170183A JPS6070328A (ja) | 1983-09-27 | 1983-09-27 | 圧力測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18170183A JPS6070328A (ja) | 1983-09-27 | 1983-09-27 | 圧力測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6070328A true JPS6070328A (ja) | 1985-04-22 |
Family
ID=16105343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18170183A Pending JPS6070328A (ja) | 1983-09-27 | 1983-09-27 | 圧力測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6070328A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61278729A (ja) * | 1985-06-03 | 1986-12-09 | Yokogawa Electric Corp | 圧力検出装置 |
| EP0224943A3 (de) * | 1985-10-01 | 1989-03-15 | Philips Patentverwaltung GmbH | Verfahren zur wellenlängenselektiven Messung der in einem optischen Übertragungssystem hervorgerufenen Abschwächung der Intensität einer optischen Strahlung |
| CN102680161A (zh) * | 2012-06-07 | 2012-09-19 | 北京航空航天大学 | 一种光纤光栅气压传感系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5786730A (en) * | 1980-09-26 | 1982-05-29 | United Technologies Corp | Pressure measuring apparatus |
| JPS57123497A (en) * | 1980-12-17 | 1982-07-31 | Siemens Ag | Measuring apparatus utilizing optical fiber |
-
1983
- 1983-09-27 JP JP18170183A patent/JPS6070328A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5786730A (en) * | 1980-09-26 | 1982-05-29 | United Technologies Corp | Pressure measuring apparatus |
| JPS57123497A (en) * | 1980-12-17 | 1982-07-31 | Siemens Ag | Measuring apparatus utilizing optical fiber |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61278729A (ja) * | 1985-06-03 | 1986-12-09 | Yokogawa Electric Corp | 圧力検出装置 |
| EP0224943A3 (de) * | 1985-10-01 | 1989-03-15 | Philips Patentverwaltung GmbH | Verfahren zur wellenlängenselektiven Messung der in einem optischen Übertragungssystem hervorgerufenen Abschwächung der Intensität einer optischen Strahlung |
| CN102680161A (zh) * | 2012-06-07 | 2012-09-19 | 北京航空航天大学 | 一种光纤光栅气压传感系统 |
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