JPS6186898A

JPS6186898A - 光フアイバを用いた遠隔測定システム

Info

Publication number: JPS6186898A
Application number: JP20918284A
Authority: JP
Inventors: 明林; 満永　豊; 伸夫桑原
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1984-10-04
Filing date: 1984-10-04
Publication date: 1986-05-02

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】「産業上の利用分野」この発明は圧力、温度などの物理量を、光ファイバを用
いたセンサにより光信号として検出して光ファイバによ
り伝送する光ファイバを用いた遠隔測定システムに関す
る。

「従来の技術」従来、光ファイバを用いたセンサによる遠隔測定では、
セッサに光を入射する光ファイバと、センサからの光を
測定器に伝送するための光ファイバとを個別に用いてい
たので光ファイバが２本必要であった。

またこの従来の方法では複数のセンサを用いる場合、各
七ン→ノーごとに２本の光伝送用光ファイン１と６１す
定器とを必要とし、測定システムが複雑になるという欠
点があった。

光ファイバの伝送損失測定や障害点検出に用いられてい
る光ファイバの後方散乱光を用いたシステムの考えを、
光ファイバを用いたセンサによる測定に適用すれは１本
の光ファイバを用いた測定か可能となる。しかしこの場
合は光ファイン・内の微弱なレーリー散乱による後方散
乱光のレベル変化で、物理量にもとつく光ファイン・セ
ンサの損失変化を検出するため、高い精度で（Ｂ１１定
するには、高感度な後方散乱光検出装置か必要となる。

この発明の目的は１本の光ファイバを用いて、比較的低
感度の光検出器でも高い精度で測定することができる光
ファイバを用いた遠隔…Ｉ］定システムを提供すること
にある。

この発明の他の目的は１本の光ファイバ及び１個の光検
出器を用いて複数の光ファイバセン廿からの検出光を各
別に測定することかできる光ファイバを用いた遠隔１ｉ
７１１定システムを提供すること１こある。

「問題点を解決するための手段」この発明によれは圧力、温度などの物理量に応じて光透
過損失か変化するようにされた光ファ、イバよりなるセ
ンサが用いられ、そのセンサの光ファイバの一端はフレ
ネル反射が生じるように構成され、光ファイバの他端面
から光を入射し、その入射光の前記一端におけるフレネ
ル反射光を前記他端面から検出し、その検知レベルの変
化によりＭ記物理量の変化を測定する。

前記入射光としては連続光又はパルス光が用いられる。

前記一端にフレネル反射が生じるようにされた光ファイ
バのセンサの複数が縦続的に接続され、その縦続接続の
フレネル反射端てない方の一端より光パルスを入射し、
その光バ′ルスの各フレネル反射端よりのフレネル反射
光を、前記光パルス入射糸；面から検出し、その検出出
力から各センサの物理量の変化をそれぞれ検出する。

「実施例」光ファイバよりなるセッサｌは圧力、温度なとの物理量
に応じて光の透過損失か変化するものである。セッサｌ
の光ファイバ２の一端３はフレネル反射が発生するよう
に構成されている。このフレネル反射端３は光ファイバ
２を単に切断した開放端としたま−でもよく、その端面
に光反射メッキを施したり、反射端３を水銀中に漬ける
なとフレネル反射量が多くなるようにしてもよい。

光ファイバ２の他端面４より光を入射し、またその入射
され、反射端３て反射された光を検出するようにされる
。即ちレーザなどの光源５が設けられ、光＃、５からの
光は光方向性結合器６を通じて光ファイバ２の端面４に
入射される。光ファイバ２からの反射光は光方向性結合
器６を通して光検出器７て受光される。

光ファイバを用いたセンサ１は例えは第２図Ａに示すよ
うに光ファイバ２が切断され、その両側の光ファイバ２
ａ　、　２ｂの端面が付き合わされ、その付き合せ接続
部８において、被測定物理量に応じて矢印９で示すよう
に光フアイバ２ｂ端部かその軸に対して直角方向に変位
され、つまり付き合せ接続部８に軸ずれを起させる。物
理量に応じて光ファイバ２ａをずらしてもよく、光ファ
イバ２ａ、２ｂを互に逆方向にずらしてもよい。

あるいは第２図Ｂに示すように光ファイバ２の一例に接
して軸方向【こすらして一対の固定部１１゜１２が設け
られ、光ファイバ２の他側から物理量に応じて光ファイ
バ２が固定部１１　、１２側に変位されて光ファイバ２
に彎曲（マイクロヘンｌ”　）か生じるようにされる。

光源５から光パルス又は連続光を光ファイバ２に入射し
、その入射光はセンサ１を透過し、その際に被測定物理
量（こ応した光拶失を受けて端面３に達する。その光は
端面３てフレネル反射を受け、そのフレネル反射光はセ
ンサ１を通り、そこで再び物理量に応じた光損失を受け
、そのセンサ１を透過したフレネル反射光は光入射端４
に戻り、これより光方向性結合器６て分岐させ、光検出
器７に入る。光検出器７では入射されたフレネル反射光
の光量を検出し、被測定物理量を検出する。

第３図は複数のセンサを用いた例である。光ファイバ２
４，２□、２３・・・・をそれぞれ用いたセンサ１、。

１□、１３・・・・・・は順次ＦＩ続的に接続される。

即ち光ファイバ２、のフレネル反射端３．は光ファイバ
２□の光入射端４□と対向されて付き合せ接続部１３１
とされ、光ファイバ２□のフレネル反射端３□は光ファ
イバ２３の光入射端４３と対向されて付き合せ接続部１
３２とされ、以下同様に順次接続される。伺き合せ接続
部１３１゜１３□、１３．・・・・・・は空気、マソチ
ンクオイルなど光ファイバと屈折率か異なる媒質で満さ
れている。

これらセンサ１．　、１２．１３・・・・の縦続接続の
センサ１１の光ファイバ２１の光入射端４□に光源５か
ら光パルスを入射する。その入射光はセンサ１１を通り
、付き合せ接続部１３□でフレネル反射を受け、そのフ
レネル反射の光量は光検出器７により検出される。

同様に付き合せ接続部１３□、１３３・・・・・・ての
フレにル反射光の光量も光検出器７て時系列的にそれぞ
れ検出される。第４図は第３図に示したシステムで測定
した例である。時刻ｔ。（こ光パルスを光ファイバ２□
に入射し、付き合せ接続部１３□、　１３□、１３３　
によるフレネル反射光１４．　、１４２．１４３がそれ
ぞれ時刻ｔＩ＋ｔ２．ｔ３に光検出器７に受光される。

これらフレ／、ル反射光１４．　、１４□、１４３の各
光量はレーリー散乱光１５の光量の約１００倍程度にな
っているので高感度な光検出器を用いることなく測定可
能である。またフレネル反射光１４□、１４□、１４３
が戻ってくるまでの時間Ｔ、　、　Ｔ２．　Ｔ、により
対応付き合せ接続部１３□。

１３□、１３３の位置がわかり、フレネル反射光１４１
゜１４２．１４３の各光量の高さの変化により、対応セ
ンサ１．　、１２．１３での光損失の変化、つまり物理
量の変化か容易に検出てきる。

第５図はフレネル反射光量を時系列的に検出し、各信号
を処理する光検出器７の具体例を示す。光源５ｉこおい
てレーサクィオ−１・１６が用いられ、レーサタイオ−
１・１６はハ゛ルス発振器１７の出力パルスにより駆動
される。光検出器７内で光結合器６からの反射光を受光
して電気信号に変換する受光器１８か設けられ、その受
光器１８の出力は増幅器１９で増幅されてタイミング回
路２１及び′と、変換器２２へ供給される。タイミング
回路２１の出力及びパルス発振器１７の出力がカウンク
回路２３へ供給され、カウンク回路２３の出力及び几変
換器２２の出力はデータ処理部２４へ供給される。

パルス発振器１７からのパルス信号で１駆動されたレー
ザダイオード１６か発するパルス光は光方向性結合器６
を通って光ファイバ２□に入射される。各測定点（付き
合せ接続部）からのフレネル反射光は光方向性結合器６
て分岐して受光器１９により電気信号に変換される。カ
ウンク回路２３はパルス発振器１７からのパルス信号を
発生するごとにリセットされ、これよりクロックを計数
し、タイミング回路２１からフレネル反射光を検出する
ことにカウンク回路２３の計数内容を読出して各フレネ
ル反射光の帰還時間を検出することて、反射位置が同定
されるとともに　Ａ、、’、変換器２２でそのフレネル
反射光の大きさくレベル）が検出される。これら帰還時
間、及び大きさはデータ処理部２４て処理され、各セン
サごとの物理量の変化か検出される。

第６図は複数のセンサを用いた他の実施例を示す。この
例はセンサ１１，１□、１３・・・・・として第２図Ａ
に示した軸ずれ型センサを用いた場合で、これら各セン
サ１８，１□、１３・・・・・・を第３図における付き
合せ接続部１３．　、１３□、１３３・・−・・と兼用
したものである。光パルスを用いる場合は光方向性結合
器６を省略し、その代りに音響光学特性を利用した光偏
向器を用いてもよい、また発光素子を受光素子として兼
用することも可能である。

「発明の効果」この発明によれは光ファイバを用いたセンサにおいて、
その光ファイバの一端から光を入射し、入射された光の
反射光を検出するため使用する光ファイバは１本で済み
、しかもフレネル反射光量を１ｌｉｌｌ定するので高感
度の後方散乱光検出装置を用いることなく簡易に各セン
サの損失変化を測定可能てケーフル保守上非常に有効で
ある。

また光パルスを用いることにより１本の光ファイバを用
いて、複数のセンサの各損失を時系列的に測定すること
かでき、つまり１個の測定器で複数のセン→±を測定で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明をセンサが１つの場合に適用した実施
例を示す構成図、第２図はセッサ１の具体例を示す図、
第３図は複数のセンサをもつシステムにこの発明を適用
した例を示す構成図、第４図は第３図に示したシステム
ての測定例を示すクラフ、第５図は光検出器７の具体例
を示すフロック図、第６図は複数のセッサを備えたシス
テムにこの発明を適用した他の実施例を示す構成図であ
る。１　、１．　、１□＋’３・・・セッサ、２，２１，２
□、２３・・・光ファイバ、３　、３．　、３２．３．
・フレネル反射面、４　、４．　。４□、４３・・・入射面、５・・・光源、６・・・光方
向性結合器、１３．．１３□、１３３・・付き合せ接続
部、１７・・パルス発振器、１８・・・受光器、２１・
・・タイミング回路、２２・・・％変換器、２３・・・
カウンタ回路、２４・・・テータ処理部。特許出願人　　日本電信電話公社代　　理　　人　　　草　　野　　　　　卓オ　１　図オ　２　図八日オ　３　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被測定物理量に応じて透過損失が変化するように
された光ファイバよりなるセンサを用い、そのセンサの
光ファイバの一端面をフレネル反射が生じる反射面とし
、その光ファイバの他端面を入射面とし、その入射面に
光源から光を上記光ファイバに入射し、その入射光の上
記フレネル反射面からの反射光を上記入射面から検出し
、その検出光を光検出器に入射して、その検出光のレベ
ルの変化から上記物理の変化を測定する光ファイバを用
いた遠隔測定システム。
（２）上記センサの複数が順次縦続的に配され、その各
隣接センサの前段側の光ファイバのフレネル反射面と後
段側の光ファイバの入射面とは付き合せ接続部とされ、
この縦続的配列の一端における光ファイバの入射面に、
上記光源から光パルスを入射し、その入射光に対する各
付き合せ接続部からのフレネル反射光を時系列的に上記
入射面から検出して上記光検出器へ入射させることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の光ファイバを用い
た遠隔測定システム。
（３）上記各センサは光ファイバが付き合せ接続され、
その付き合せ部を被測定物理量に応じて軸ずれを起させ
るものであり、このセンサは上記付き合せ接続部を兼用
していることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
光ファイバを用いた遠隔測定システム。
（４）上記光検出器は入力された時系列のフレネル反射
光を受光器で電気信号に変換し、その電気信号からタイ
ミング回路で各フレネル反射光の受信時点を検出し、光
パルスの上記入射から各フレネル反射光の受信時点まで
の時間をカウンタ回路で検出し、そのカウンタ回路の検
出値から各フレネル反射光の反射位置を決定し、対応す
る反射光のレベルを上記電気信号をＡ／Ｄ変換器でデジ
タル信号に変換し、データ処理部へ供給し、各センサに
おける物理量の変化を測定することを特徴とする特許請
求の範囲第２項又は第３項記載の光ファイバを用いた遠
隔測定システム。