JPS6148748A - 光学測定装置 - Google Patents

光学測定装置

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JPS6148748A
JPS6148748A JP17020084A JP17020084A JPS6148748A JP S6148748 A JPS6148748 A JP S6148748A JP 17020084 A JP17020084 A JP 17020084A JP 17020084 A JP17020084 A JP 17020084A JP S6148748 A JPS6148748 A JP S6148748A
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JP
Japan
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light source
light
optical transmission
optical
transmission line
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Pending
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JP17020084A
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English (en)
Inventor
Yuichi Sato
祐一 佐藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS6148748A publication Critical patent/JPS6148748A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/268Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light using optical fibres

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、光を応用して被測定物理量を検出する光学
測定装置に関する。
〔発明の技術的背量〕
光伝送路に光ファイバを用いた種々の光学測定装置が提
案されている。これらの光学測定装置にとって重要な課
題は、光ファイバ等の伝送系の損失変化や光源の出力変
動が検出素子からの検出信号に影響を与えないようにす
ることである。このような課題を達成するために従来の
光学測定装置では、トランスデユーサ部に被測定物理量
の影響を受ける検出パスと影響を受けない基準パスとの
2つの経路を設ける方法(以下、[阜jlljバス方式
]という)や、波長の異なる2つの光を同一経路を通過
させ、トランスデユーサ部において両光/3(被測定物
理口の兄なる影響を受けることを利用して異なる検出信
号を(η、その比をもって被測定物理口を測定する方式
(以下2波長検出方式という)等が広く用いられていた
〔背景技術の問題点〕
しかしこれらの従来技術には次に示づ−ような問題点が
あった。
阜準バス方式ではトランスデユーサ部にJ3いて検出光
と基準光とがべつべつのバスを通過づ“るため、異なる
外乱を受1プる可能性が大ぎく、外乱の影響を補にしき
れない。また2波長検出力式では波長の異なる2種類の
光源を設ける必要があり、しかもトランスデユーサ部で
も両光の被測定物理r71による影響のちがいが大きく
出るように波長を決定する必要があるため、2つの波長
の差を大きくする必要がある。
周知のように、光伝送路に用いられる光ファイバの損失
特性は波長依存性が大きいため、一方の光源に対する損
失を小さく押えても他方の光源に対しては1(1失が大
きくなってしまうため長距離伝送が不可能となったり、
受光素子も両光源に対して異なる感度を持つように選択
しなければならない等の制約があった。
〔発明の目的〕
この発明は上述した従来の欠点を解消するためになされ
たもので、その目的は単一波長の光源のみを用いること
ができ、しかも光伝送路の損失変化や光源の出力変動が
検出素子の検出信号に影響を与えることのない光学測定
装置を提供するにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するため、本発明は、第1および第2の
九蛛と、第1および第2の光検出器と、第1および第2
の光伝送路と、第1および第2の光分岐器と、検出素子
と、演粋処理部とを(liiiえてなる。そして、第1
J′3よび第2の光分岐器は、入側の2端子がそれぞれ
前記光源と前記光検出器とに結合し、出側の1端子が前
記光伝送路の−・喘に結合し、前記光源からの光信号を
前記光伝送路1こ)りびくと共に前記光伝送路から光信
号を前記光検出器に導びく。検出素子は、前記第1およ
び第2の光伝送路の他端に両光伝送路端面から所定の距
離だ(づ離間して結合し、両光伝送路からの出射光を反
射し、かつ被測定物理口の変化に応答して11q記所定
の距離を変化させる。さらに、演算処理部は、第1の光
源からの光信号に応答づ”る前記第1および第2の光検
出器の出力の比と前記第2の光源からの光信号に応答す
る前記第1おにび第2の光検出器の出力の比との積算結
果に基づき前記検出素子での被測定物理口を演算する。
〔発明の実施例〕
第1図はこの発明の一実施例を示す光学測定装置の構成
ブロック図を示したものである。
光伝送路1.2として、通常、光ファイバが用いられる
。光源3.4および光検出器5,6と、光伝送路1.2
との間には光源からの光信号を光伝送路に導びくととら
に光伝送路からの光信号を光検出器に導びくだめの光分
岐器が接続される。
本実施例においては光分岐器どして2×1光カブラ7.
8がそれぞれ用いられている。光カブラ7の入側端子に
は光源3と光検出器5とがそれぞれ接続され、出側端子
側には光伝送路1の一端が接続されている。
同様に光カブラ8の入側端子には光ilr!4と光検出
器6とがそれぞれ接続され、出側端子側には光伝送路2
の一端が接続されている。光伝送路1゜2の他端は光検
出素子を内蔵する検出部13にそれぞれ接続されている
また光源3,4はそれぞれ光源駆動回路9に接続され、
この光源駆動回路9からの制御により時分割的に駆動さ
れる。光検出器5.6はそれぞれ受信回路10.11に
接続され、光検出器5.6で光信号から電気信号に変換
された信号を受信するように(1”S成されている。
受信回路10,11J5J:び光源駆動回路9は演f5
処1!1!部12に接続され、後述する方法により検出
部13における被測定物理口を演算するようφ)3作す
る。
第2図は検出部13の一例を示づ”構成図で、検出索子
14は光伝送路1,2の端面から所定の距離だけ離間し
て設置されており、この両光伝送路1.2からの出射光
を反則する機能を有している。
光伝送路1.2は保持具15によりその端面が検出素子
14に対向ザるように保持され、保持具16によって保
持された検出索子14と所定距離を保って結合されてい
る。
光伝送路1から出射された光信号の一部は検出素子14
により反射し、再び光伝送路1に導びかれるものと、光
伝送路2に導びかれるらのとに分かれる。
同様に光伝送路2から出射された光信号の一部は検出索
子14により反射され、再び光伝送路2に尊びかれるも
のと光伝送路1に導びかれるものとに分かれる。
なお光伝送路1,2の端面と検出素子14の受光面との
距離は被i11!I定物L!lωの′り化に応答して変
化するようになっている。たとえば検出索子14として
ダイヤフラムを用いた場合には被ヨ11定物理量が圧力
であると、この圧力によりダイX7フラム14の位置が
変化して光伝送路1.2の出力端面との距離が変化する
次に第1図および第2図に示した装置の動作について説
明する。ここで光学測定装置を構成づ−る各要素に伝送
特性を次にように定める。
Pl :光源3の光出力 P2 :光源4の光出力 A1 :光源3からの光出力が光カブラ7を通過し、光
伝送路1へ伝送される時の結合率△2 ;光源4からの
光出力が光カブラ8を通過し、光伝送路2へ伝送される
時の結合率B1 :光伝送路1からの光信号が光カブラ
7を通過し、光検出器5へ伝送される時の結合率 B2 :光伝送路2からの光出力が光カブラ8を通過し
、光検出器6へ伝送される時の結合率 に1 :光カブラ7から検出部13へ向う光が光伝送路
1で受ける損失 Ml :検出部13から光カブラ7へ向う光が光伝送路
1で受(りる損失 に2:光カブラ8から検出部13へ向う光が光伝送路2
で受ける損失 M2:検出部13から光カブラ8へ向う光が光伝送路2
で受ける損失 X :被11111定物理但 Lll(×):検出部13において光伝送路1から出射
した光が検出索子14で反則されて再び光伝送路1に入
用する結合率 L12(×):検出部13において光伝送路1から出射
した光が検出素子14で反射されて光伝送路2に入射す
る結合率 L21(X):検出部13において光伝送路2から出射
した光が検出索子14で反射され光伝送路1に入射する
結合率 L22(×):検出部13において光伝送路2から入Q
(Lだ光が検出索子14で反射されて再び光伝送路2に
入IJ する結合率C1:光検出器5の゛心気信号への
変換効宇C2:光検出器6の電気信号への変換効率光源
駆動回路9は光[3,4をそれぞれ交互に異なるタイミ
ングで駆動する。光源3が駆動されて発光した時の光検
出器5,6での電気出力信号をそれぞれX 、X とす
ると前述した伝送特性パラメータから、 X  =P  −A  −に1 xL   (X)  ・M  −B  −C1・・・(
1)X  =P  −A  −に1 xL     (X>   ・ M    −B  2
  ・ C2・・・ く 2 )と表わずことかできる
。また同様に光源4が駆動されて発光した時の光検出器
5.6の電気出力信号をそれぞれX  × とすると、 21・ 22 X  =P  −A  −に2 XL   (X)  ・M  −B  −C1・・・(
3)X  =P  −A  −に2 XL   (X)  ・M  −B、、  ・C2・・
・(4)と表わづ“ことができる。演鈴処理部12は、
上記の電気出力信号X11.X12.X21.X22を
それぞれ入力し、次に示す演算をおこなう。
その結果、 X12・X21  112(×)・L21(×)・・・
・・・・・・・・・・・・(6)となり、光源や伝送路
における損失はキ鬼?シセルされ、検出部13における
被測定物理量に依存するファクタだけが残ることになる
このように検出素子14は被測定物理量の変化に応じて
光伝送路1.2の端面との間の距離を変化させ、これに
よりそれぞれの伝送路に入射する反射光の大きざを変化
させるが、この変化に依存するファクタだけが演算処理
部12の出力として検出できる。
したがって光源の光R1変動ヤ外乱により伝送路および
その接続点における損失変動等はターベて補償すること
が可能となる。
第3図は検出部13の他の実施例を示した構成図で、検
出素子14としてバイメタルを用い、温度変化による検
出素子14と光伝送路1,2の出射端面との距離が変化
するようにした例である。
第3図に示すような検出部を用いれば、温度変化により
検出素子14と光伝送路1,2の出射端面との距離およ
び角度が変化するためにLll(X)L  (X)、L
21(X)、’L22(X)が変化し、被測定物@量と
しての温度検出が可能どなる。
〔発明の効果〕
以上実施例に基づいて詳細に説明したように、この発明
による光学測定装置を用いれば、基準パス方式で問題と
なっていた検出光と基準光どの異なるバス通過による外
乱の受は方のちがいといった問題が解消し、また2波長
検出方式で問題となっていた異なる波長の光源を使用す
ることにより光伝送路での依存性や長距離伝送等の問題
さらに受光素子の制約といった問題点が溶量される。し
たがってこの発明では同一の波長を有する光源を使用す
ることができ、しかも光源における光電変動や伝送路の
損失変す」等の影1マを受りることなく被測定物理■を
精度よく検出することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す411S成ブロック
図、第2図および第3図はこの発明に用いられる検出部
の一例をそれぞれ示した構成図である。 1.2・・・光伝送路、3.4・・・光源、5,6・・
・光検出器、7,8・・・光カブラ(光分岐器)、9・
・・光源駆動回路、12・・・演Q処理部、13・・・
検出部、14・・・検出素子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1の光伝送路に接続される第1の光源及び第1の光検
    出器と、 第2の光伝送路に接続される第2の光源及び第2の光検
    出器と、 入側の2端子がそれぞれ前記光源と前記光検出器とに結
    合し、出側の1端子が前記光伝送路の一端に結合し、前
    記光源からの光信号を前記光伝送路に導びくと共に前記
    光伝送路から光信号を前記光検出器に導びく第1および
    第2の光分岐器と、前記第1および第2の光伝送路の他
    端に両光伝送路端面から所定の距離だけ離間して結合し
    、両光伝送路からの出射光を反射し、かつ被測定物理量
    の変化に応答して前記所定の距離を変化させる検出素子
    と、 前記第1の光源からの光信号に応答する前記第1および
    第2の光検出器の出力の比と前記第2の光源からの光信
    号に応答する前記第1および第2の光検出器の出力の比
    との積算結果に基づき前記検出素子での被測定物理量を
    演算する演算処理部とを具備してなる光学測定装置。
JP17020084A 1984-08-15 1984-08-15 光学測定装置 Pending JPS6148748A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS578890A (en) * 1980-06-19 1982-01-18 Omron Tateisi Electronics Co Circulation type money input and output device
JPS63169537U (ja) * 1987-04-23 1988-11-04
US5657405A (en) * 1995-04-17 1997-08-12 Research Institute Of Advanced Material Gas-Generator Optical fiber sensor for measuring pressure or displacement

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