JPS6148749A - 光学測定装置 - Google Patents
光学測定装置Info
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- JPS6148749A JPS6148749A JP17020184A JP17020184A JPS6148749A JP S6148749 A JPS6148749 A JP S6148749A JP 17020184 A JP17020184 A JP 17020184A JP 17020184 A JP17020184 A JP 17020184A JP S6148749 A JPS6148749 A JP S6148749A
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- Japan
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- light
- optical transmission
- optical
- light source
- transmission line
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/12—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in colour, translucency or reflectance
- G01K11/18—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in colour, translucency or reflectance of materials which change translucency
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING 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
- G01D5/00—Mechanical 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
- G01D5/26—Mechanical 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
- G01D5/268—Mechanical 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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- 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。
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。
測定装置に関する。
光伝送路に光ファイバを用いＩζ種々の光学測定装置が
考案されている。これらの光学測定装置直にとって重要
な課題は、光ファイバ等の伝送系のＩＱ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。
考案されている。これらの光学測定装置直にとって重要
な課題は、光ファイバ等の伝送系のＩＱ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。
このに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最の影響を受【プ
る検出バスと影響を受けない基Ｌ￥パスとの２つの経路
を設ける方法（以下基準パス方式という）や、波長の異
なる２つの光を屓１−経路に通過させ、トランスデユー
サ部において両光が被測定物理量の異なる影響を受ける
ことを利用して異なる検出信号を冑、その比をもって被
測定物理量を測定する方式（以下２波長検出方式という
）等が広く用いられていた。
は、トランスデユーサ部に被測定物理最の影響を受【プ
る検出バスと影響を受けない基Ｌ￥パスとの２つの経路
を設ける方法（以下基準パス方式という）や、波長の異
なる２つの光を屓１−経路に通過させ、トランスデユー
サ部において両光が被測定物理量の異なる影響を受ける
ことを利用して異なる検出信号を冑、その比をもって被
測定物理量を測定する方式（以下２波長検出方式という
）等が広く用いられていた。
しかしこれらの従来技術には次に示ずような問題点があ
った。基準バス方式ではトランスデユーサ部において検
出光と基準光とがべつべつのパスを通過するため、異な
る外乱を受（プる可能性が大ぎく、外乱の影響を補ｔＱ
シきれない。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
部での両光の被より定物理最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
長の差を大ぎくする必要がある。
った。基準バス方式ではトランスデユーサ部において検
出光と基準光とがべつべつのパスを通過するため、異な
る外乱を受（プる可能性が大ぎく、外乱の影響を補ｔＱ
シきれない。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
部での両光の被より定物理最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
長の差を大ぎくする必要がある。
周知のにうに、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ぎいため、一方の光嫁に対する損
失を小さく抑えてら他方の光源に対しては損失が大きく
なってしまうため、長距離伝送が不可能どなったり、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。
特性は波長依存性が大ぎいため、一方の光嫁に対する損
失を小さく抑えてら他方の光源に対しては損失が大きく
なってしまうため、長距離伝送が不可能どなったり、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。
この発明は上述した従来の欠点を解潤するためになされ
たものでその目的は単−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。
たものでその目的は単−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。
上記目的を達成するため、本発明は、第１および第２の
光源と、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１Ｊ′３よび第２の光分岐器と、検出
素子と、演算処理部とを具備してなる。そして、第１．
１５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ｉ Ｑ；ｊ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の光は
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結合し一方の光伝送路からの
光信号の反射光を同一光伝送路に導びくと共に透過光を
他方の光伝送路に尋びき、かつ被測定物理ｍの変化に応
答して前記反則光または／ および透過光の大きさを変
化させる。さらに演算処理部は、前記第１の光源からの
光信号に応答Ｊる前記第１お」；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ωを演算する。
光源と、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１Ｊ′３よび第２の光分岐器と、検出
素子と、演算処理部とを具備してなる。そして、第１．
１５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ｉ Ｑ；ｊ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の光は
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結合し一方の光伝送路からの
光信号の反射光を同一光伝送路に導びくと共に透過光を
他方の光伝送路に尋びき、かつ被測定物理ｍの変化に応
答して前記反則光または／ および透過光の大きさを変
化させる。さらに演算処理部は、前記第１の光源からの
光信号に応答Ｊる前記第１お」；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ωを演算する。
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。
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くとともに光
伝送路からの光信号を光検出器に尋くための光分岐器が
接続される。
の間には光源からの光信号を光伝送路に導くとともに光
伝送路からの光信号を光検出器に尋くための光分岐器が
接続される。
木実ｈ！！ｉ例においては光分岐器として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。
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。
間柱に光カプラ８の入側端子には光源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９ｉ１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。
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９ｉ１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構成されている。
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構成されている。
受信回路１ｏ、ｉｉおよび光源駆動回路９１よＫｉｉΩ
処理部１２に接続され、後述する方法にＪ二り検出部１
３における被測定物理量を演算するにうに動作する。
処理部１２に接続され、後述する方法にＪ二り検出部１
３における被測定物理量を演算するにうに動作する。
第２図は検出部］３の一例を示す＋１１１成図で検出素
子１４をはさんで光伝送路１．２が対向して結合してお
り、光伝送路１から出射された光信号の一部は検出索子
１４により反射し、再び光伝送路１に導ひかれ、その一
部は透過光として検出索子１４を透過して光伝送路２に
導ひかれる。
子１４をはさんで光伝送路１．２が対向して結合してお
り、光伝送路１から出射された光信号の一部は検出索子
１４により反射し、再び光伝送路１に導ひかれ、その一
部は透過光として検出索子１４を透過して光伝送路２に
導ひかれる。
同様に光伝送路２から出射された光信号の一部は検出素
子１４により反射され、再び光伝送路２に導ひかれる。
子１４により反射され、再び光伝送路２に導ひかれる。
またその一部は透過光として検出素子１４を透過して光
伝送路１に導かれるように構成されている。
伝送路１に導かれるように構成されている。
次に第１図に示ず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する各要素の伝送特性を次の
ように定める。
ように定める。
Ｐｌ；光源３の光出力
Ｒ２：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Ｂ１：光伝送路１からの
光出力が光カブラ７を通過し、光検出器５へ伝送される
時の結合率へ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１員失 Ｍｌ：検出部１３から光カブラ７へ向う光が光伝送路１
で受けるＩＱ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 ：被測定物理は Ｒ１（Ｘ）：検出部１３において光伝送路１から出射さ
れた光が検出素子１４により反射されて再び光伝送路１
に入射する結合率 Ｔ１（Ｘ）：検出部１３において光伝送路１から出射さ
れた光が検出素子１４を通過して光伝送路２に入射する
結合率 Ｒ２（×）：検出部１３において光伝送路２がら出射さ
れた光が検出素子１４により反ＯＡされて再び光伝送路
２に入射する結合率 Ｔ２（×）：検出部１３において光伝送路２から出射さ
れた光が検出素子１４を通過して光伝送路１に入Ｑ（１
’る結合率 Ｃ１：光検出器５の電気信号への変換効率Ｃ２：光検出
器６の電気信号への変換効率光源駆動回路９は光源３．
４をそれぞれ交互に異なるタイミングで駆０」づる。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 −Ｋ −Ｒ（Ｘ） ・Ｍ
−Ｂ −Ｃ１・・・・・・・・・ （１）Ｘ
＝Ｐ −Ａ −Ｋ −Ｔ （Ｘ）・Ｍ −Ｂ
−Ｃ・・・・・・・・・ （２）と表ねりことがで
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Ｘ２１．Ｘ
とすると、×２１＝Ｐ２・Ａ２・Ｋ −Ｔ （Ｘ）
・Ｍ −Ｂ −Ｃ・・・・・・・・・ （３
）Ｘ ＝Ｐ −Ａ −Ｋ −Ｒ（Ｘ
） ・Ｍ２・Ｂ２・Ｃ２・・・・・・・・・ （４）
と表わすことができる。演算処理部１２は上記の電気出
力信号ｘ、ｘｘ、ｘ を １１ １２° ２１ ２２ それぞれ入力し、次に示す演算をおこなう。
送路１へ伝送される時の結合率Ｂ１：光伝送路１からの
光出力が光カブラ７を通過し、光検出器５へ伝送される
時の結合率へ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１員失 Ｍｌ：検出部１３から光カブラ７へ向う光が光伝送路１
で受けるＩＱ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 ：被測定物理は Ｒ１（Ｘ）：検出部１３において光伝送路１から出射さ
れた光が検出素子１４により反射されて再び光伝送路１
に入射する結合率 Ｔ１（Ｘ）：検出部１３において光伝送路１から出射さ
れた光が検出素子１４を通過して光伝送路２に入射する
結合率 Ｒ２（×）：検出部１３において光伝送路２がら出射さ
れた光が検出素子１４により反ＯＡされて再び光伝送路
２に入射する結合率 Ｔ２（×）：検出部１３において光伝送路２から出射さ
れた光が検出素子１４を通過して光伝送路１に入Ｑ（１
’る結合率 Ｃ１：光検出器５の電気信号への変換効率Ｃ２：光検出
器６の電気信号への変換効率光源駆動回路９は光源３．
４をそれぞれ交互に異なるタイミングで駆０」づる。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 −Ｋ −Ｒ（Ｘ） ・Ｍ
−Ｂ −Ｃ１・・・・・・・・・ （１）Ｘ
＝Ｐ −Ａ −Ｋ −Ｔ （Ｘ）・Ｍ −Ｂ
−Ｃ・・・・・・・・・ （２）と表ねりことがで
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Ｘ２１．Ｘ
とすると、×２１＝Ｐ２・Ａ２・Ｋ −Ｔ （Ｘ）
・Ｍ −Ｂ −Ｃ・・・・・・・・・ （３
）Ｘ ＝Ｐ −Ａ −Ｋ −Ｒ（Ｘ
） ・Ｍ２・Ｂ２・Ｃ２・・・・・・・・・ （４）
と表わすことができる。演算処理部１２は上記の電気出
力信号ｘ、ｘｘ、ｘ を １１ １２° ２１ ２２ それぞれ入力し、次に示す演算をおこなう。
−Ｘ
・・・・・・・・・（５）
−ｘ
その結果
・・・・・・・・・（６）
となり、光源や伝送路における損失はキレンセルされ、
検出部１３にＪ５ける被１１１１１定物］！Ｉ！量に依
存するファクタだ（プが残ることになる。
検出部１３にＪ５ける被１１１１１定物］！Ｉ！量に依
存するファクタだ（プが残ることになる。
このように検出素子１４は被測定物理ωの変化に応じて
反Ｑ＝Ｊ光ヤ）透過光の大ぎさを変化させるが、この変
化に依存するファクタだりが演Ｑ処理部１２の出力どし
て検出できる。したがって光源の光ｍ変動や外乱ににる
伝送路ｄ５よびその接わ“Ｃ点における損失変動等はす
べて補償することが可能となる。
反Ｑ＝Ｊ光ヤ）透過光の大ぎさを変化させるが、この変
化に依存するファクタだりが演Ｑ処理部１２の出力どし
て検出できる。したがって光源の光ｍ変動や外乱ににる
伝送路ｄ５よびその接わ“Ｃ点における損失変動等はす
べて補償することが可能となる。
第３図は検出素子１４としてガリウムひ素手導体を用い
た場合の検出素子特性を示したものである。
た場合の検出素子特性を示したものである。
一般に半導体はｎ１２度による光吸収１４性を持つこと
が知られているが、ガリウムひ素手導体の場合は第３図
に示ずように温度の変化による透過光の変化が著ぢるし
いのでこれを利用して被１１１１１定物理量として温度
検出が可能となる。
が知られているが、ガリウムひ素手導体の場合は第３図
に示ずように温度の変化による透過光の変化が著ぢるし
いのでこれを利用して被１１１１１定物理量として温度
検出が可能となる。
なおこのさいに用いられる電源３，４としてはスペクト
ル巾のある光源、たとえばＬＥＤ等がある。また検出素
子１４としては本実施例に示すものに限定されるもので
はなく、湿度または圧力等の物理量により屈折率が変化
するような−ｂのも同様に使用することができる。
ル巾のある光源、たとえばＬＥＤ等がある。また検出素
子１４としては本実施例に示すものに限定されるもので
はなく、湿度または圧力等の物理量により屈折率が変化
するような−ｂのも同様に使用することができる。
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Ｉｆ光との異なるパス通過による外
乱の受【プ／ｊ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
用することによる光伝送路での波長依存性や長距離伝送
等の間ＷＭさらに受光素子の制約といった問題点が解消
される。
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Ｉｆ光との異なるパス通過による外
乱の受【プ／ｊ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
用することによる光伝送路での波長依存性や長距離伝送
等の間ＷＭさらに受光素子の制約といった問題点が解消
される。
したがってこの発明では同一の波長を右１ノる光源を使
用することができ、しかも光源にお１プる光ｍ変動や伝
送路の損失変動等の影響を受りることなく被測定物理量
を精度よく検出することができるという利点がある。
用することができ、しかも光源にお１プる光ｍ変動や伝
送路の損失変動等の影響を受りることなく被測定物理量
を精度よく検出することができるという利点がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す構成ブロック図、第
２図はこの発明に用いられる検出部の一例を示す構成図
、第３図は検出素子としてガリウムひ素手導体を用いた
場合の温度による光吸収特性を示した図である。 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・・・演算処理部、１３・・・
検出部、１４・・・検出素子。 出願人代理人 猪 股 清 温度
２図はこの発明に用いられる検出部の一例を示す構成図
、第３図は検出素子としてガリウムひ素手導体を用いた
場合の温度による光吸収特性を示した図である。 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・・・演算処理部、１３・・・
検出部、１４・・・検出素子。 出願人代理人 猪 股 清 温度
Claims (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
光伝送路からの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
他端に結合し一方の光伝送路からの光信号の反射光を同
一光伝送路に導びくと共に透過光を他方の光伝送路に導
びき、かつ被測定物理量の変化に応答して前記反射光ま
たは／および透過光の大きさ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17020184A JPS6148749A (ja) | 1984-08-15 | 1984-08-15 | 光学測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17020184A JPS6148749A (ja) | 1984-08-15 | 1984-08-15 | 光学測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6148749A true JPS6148749A (ja) | 1986-03-10 |
Family
ID=15900539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17020184A Pending JPS6148749A (ja) | 1984-08-15 | 1984-08-15 | 光学測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6148749A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5960699A (ja) * | 1982-09-30 | 1984-04-06 | 株式会社東芝 | 光学センサ |
-
1984
- 1984-08-15 JP JP17020184A patent/JPS6148749A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5960699A (ja) * | 1982-09-30 | 1984-04-06 | 株式会社東芝 | 光学センサ |
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