JPS6244636A - 温度測定装置 - Google Patents

温度測定装置

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JPS6244636A
JPS6244636A JP18626785A JP18626785A JPS6244636A JP S6244636 A JPS6244636 A JP S6244636A JP 18626785 A JP18626785 A JP 18626785A JP 18626785 A JP18626785 A JP 18626785A JP S6244636 A JPS6244636 A JP S6244636A
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JP
Japan
Prior art keywords
light
wavelength
optical fiber
measuring device
semiconductor piece
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Application number
JP18626785A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Ida
井田 芳明
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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】 [産業上の利用分野] この発明は光ファイバを伝送路として用い被測定温度を
光学的に測定する温度測定装置に関するものである。
[従来の技術] 第3図は例えば特開昭57−79417号公報に示され
たこの種従来の温度測定装置を示すブロック図゛  で
、図中(la)、(lb)は発光素子(Eia) 、 
(8b)をそれぞれ駆動する発光素子駆動回路、(2)
及び(4)はそれぞれ第1及び第2の光ファイバ、(7
)は光結合器、(8a) 、 (8b)はそれぞれ光フ
ァイバ、(8)は温度センサで、第4図の拡大図に示す
ように、温度によって光の透過率が変化する材料(3)
(例えばGaAs等の半導体結晶あるいは非晶質体)を
光ファイバ(2)と(4)との間に嵌挿させて接着剤(
8a)で取付けたものである。 (10)は受光素子で
光電変換装置(5)の入力部を取り出したものを示した
ものである。また、 (lla)、(llb)はスイッ
チ回路、(12a) 、(12b)は平滑回路、 (1
4)は演算器、(13a)、(13b)はパルス発生器
テアル。
第5図は上記パルス発生器(13a) 、 (13b)
の出力を示す波形図であって、第5図(a)はパルス発
生器(13a)の出力電圧、第5図(b)はパルス発生
器(13b)の出力電圧を示す、また第6図は上記温度
センサ(8)の波長依存性と温度との関係の一例を示す
特性図で、この第6図から明らかなように、波長入2の
光は温度T1〜T3の範囲で変化するときに温度センサ
(9)の透過率が変化するが、波長入4の光は温度が変
化しても温度センサ(9)の透過率は変化しなく、第3
図に示す発光素子(6a)は、波長入2の光を発光し、
発光素子(6b)は波長入4の光を発光するように選定
してあり、入4を第1の波長、入2を第2の波長とし、
また発光素子駆動回路(1a)には第5図(a)に示す
電圧を加えて発光素子(6a)を発光させ、発光素子駆
動回路(lb)には第5図(b)に示す電圧を加えて発
光素子(8b)を発光させるようになっている。
このような第3図構成において、発光素子(8a)から
の波長入2の光は光ファイバ(8a)を経て、また発光
素子(6b)からの波長入4の光は光ファイバ(8b)
を経七光結合器(7)で加え合されて第1の光ファイバ
(2)に入射される0発光素子駆動回路(Ia)、(l
b) 、発光素子(8a)、(8b) 、光7フイバ(
8a) 、 (8b)及び光結合器(7)を総合して光
源とすれば、この光源は第1の波長の光と第2の波長の
光とを時分割的に発生して第1の光ファイバ(2)に入
射させることができる。この入射された光が第1の光フ
ァイバ(2)、温度センサ(8)、第2光ファイバ(4
)を経て受光素子(10)に入射し電圧信号に変換され
光電変換装置(5)で増幅されてスイッチ回路(lla
)、(llb)に入力する。しかして、このスイッチ回
路(lla)、(llb)はそれぞれ第5図(a)及び
(b)に示すパルスで発光素子駆動回路(8a) 、 
(8b)と同期して制御されるので、スイッチ回路(l
la)からは波長λ2の光が変換された電圧信号だけが
出力し、スイッチ回路(llb)からは波長入4の光が
変換された電圧信号だけが出力する。これらの出力をそ
れぞれ平滑回路(12a)。
(12b)により平滑化した直流電圧をそれぞれV(λ
2) 、V(λ4)とすれば、演算器(14)jiV、
=V(入2)/V(入4)に比例する電圧を出力する。
仮に、V(入4)を第1の電圧信号、■(入2)を第2
の電圧信号とすると、先に説明したように、波長入4の
光は温度センサ(8)を通過しても温度によって強度の
変化は無く、波長入2の光は温度センサ(8)の温度に
よってその強度が変化する。また温度センサ(8)の光
ファイバ(2)、(4)と透過率変化材料(3)との結
合効率が変化すると、波長入2の光も波長入4の光もそ
の強度が同じように変化すルタメ、演算器(14) テ
Vo= V(入2)/ V(入a)(7)演算をして信
号VOを出力すれば、この信号Voには温度センサの結
合効率の変化による出力の変動が除去されることになる
[発明が解決しようとする問題点1 以上のように従来の温度測定装置は構成されているので
、2つの光源の波長とその強度を一定に保つ必要があり
、このため、恒温器の中に光源を入れるなど一定に保つ
ための制御が必要で装置が高価、かつ大形になる欠点が
あった。
この発明は上記のような従来のもの欠点を除去するため
になされたもので、光源の波長変動やその強度変動の影
響を受けることなく温度を正確に測定できる温度測定装
置を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] この発明に係る温度測定装置は、被測定温度に応じて変
位する半導体片を光ファイバ通路に設け、この半導体片
の吸収端波長より短い波長の光と長い波長の光の2つの
波長の光を単一の光ファイバに入射させ、出射光の波長
間の比を求めるものである。
[作用] この発明による温度測定装置においては、単一の光ファ
イバで2波長の光を送受するようにすれば被測定温度に
よりその内の1波長の光だけが変化するので2波長の比
をとることで光伝送路でのロス変化の影響を受けずに安
定した測定ができる。
[実施例] 以下、この発明の一実施例を第1図に基づいて1  説
明する。図において、(17)は後述する第2図に示す
光の吸収端波長特性を有する半導体片、(18)は被測
定温度により該半導体片(17)を変位させる変位機構
、この変位機構は両端が固定されたバイメタルでなり、
該バイメタルは温度による膨張係数の異なる2種の材料
を貼り合せられて両端が固定されていて、温度により撓
みこれに取付られる半導体片(17)を変位させるよう
になっている。
(19a) 、 (19b)はレンズ、(20a) 、
 (20b)は光7フイバを示し、上記半導体片(17
)は変位機構(18)の中央部下面に固着されて光ファ
イバ(20a) 、 レンズ(19a)と光7フイバ(
20b) 、  L/ 7ズ(19b) ノ光ファイバ
通路間に設けられて常時はその間を通る平行ビームをし
ヤ断するように配置され、被測定温度に応じて変位する
変位機構(18)の動作にしたがって上記光ファイバ通
路の光路に対して直角方向に変位するように、なされて
いる。
しかして、(21)は合波器、(22) 、(23)は
各々互いに異なる波長の発光ダイオード(以下、 LE
Dと称す) 、 (24)、(25)は受光器、(21
3) 、(27)はそれぞれLED(22) 、(23
)を互いに異なる周波数で点灯させるための駆動回路、
(28)、(29)はそれぞれ上記具なる周波数に対応
した信号だけを通すフィルタ、(30)、(31)は割
算器を示し、上記LED(22)及び(23)の光は合
波器(21)で合波されて、光ファイバ(20a)に入
射するとともに、一部の光は受光器(24)に受光され
、上記光ファイバ(20a)に入射した光はレンズ(1
9a)で平行ビームにされてその平行ビーム光はレンズ
(19b)で集光され光ファイバ(20b)を通って受
光器(25)に受光されるようになっている。
ところで、上記構成において、半導体片(17)の光の
吸収端波長特性は第2図の実線(a)に示すように急峻
な特性を有し、その吸収端波長より短い波長の光は透過
せず、長い波長の光は略100%透過するようになって
いる。該特性を利用して一方の光源であるLED(22
)を第2図の実線(b)に示すように上記吸収端波長よ
り短い波長に、他方の光源であるLED(23)を第2
図の実線(C)に示すように吸収端波長より長い波長に
選定することにより、長波長の光であるLED(23)
の光は半導体片(17)の位PL(変位)に関係なく一
定となるが、短波長の光であるLED(22)の光は半
導体片(17)の位置に応じてその光量が変化する。
従って、受光器(24)、(25)の出力をそれぞれフ
ィルタ(28) 、 (29)を介して受け、このとき
LED(22) 、 (23)は各々異なる周波数で点
灯するようにそれぞれ駆動回路(2B) 、 (27)
でパルス駆動してフィルタ(28)の出力はLED (
22)の出力を、フィルタ(29)の出力はLED (
23)の出力を出すようにして、受光器(24)及び(
25)の出力において両フィルタ間の割算を割算器(3
0)でそれぞれ行ない、さらにこれら再出力の割算を割
算器(31)で行なうことにより、このようにすること
で受光器の暗電流の影響を受けず、しかも光伝送路のロ
ス変化や光源の、変動の影響も受けずに正確に半導体片
(17)の変位が測定できるので、この変位を被測定温
度により生じせしめれば被測定温度が正確に測定するこ
とができる。測定温度に応じてその撓み量が変化するバ
イメタルすなわち変位機構の動作にしたがって変位する
半導体片(17)により温度が測定できる。
なお、上記実施例において、半導体片(17)及びLE
D(22) 、(23)は周囲温度の変化により第2図
の実線がそれぞれ破線と一点鎖線の範囲で波長がシフト
するが、これらがシフトしてもLEDのスペクトルが半
導体片(17)の吸収端にひっかからないように離して
置けば、温度変化の影響を受けなくすることができる。
また半導体片(17)としては、非晶質のものを用いる
こともできるが、結晶体のものを用いれば非晶質のもの
より吸収端波長特性をさらに優れたものとすることがで
きる。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、光伝送路のロス変動
や光源の光パワー及び波長変動の影響を受けずに、被測
定温度を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による温度測定装置の構成
図、第2図は半導体片の吸収端波長特性としEDのスペ
クトル特性の関係を示す特性図、第3Ij4は従来の温
度測定装置の構成図、第4図はその中の温度センサ部の
拡大図、第5図(a)、(b)はパルス発生器の出力波
形図、第6図は温度センサの波長依存性特性曲線図であ
る。 図において、 −(17)は半導体片、 (18)は変位機構(バイメタル)、 (19a) 、(19b)はレンズ、 (20a)、(20b)は光7フイバ。 (21)は合波器、 (22)、(23)は発光ダイオード(光源)、(24
) 、 (25)は受光器、(28)、(29)はフィ
ルタ、(30)、(31)は割算器である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代  理  人   大  岩  増  雄第4図  
   第5図 第6図 手続補正書(自発) 口召和 6+ 12月 6日 持許庁長宮殿 2、発明の名称 温度測定装置 3、補正をする者 6、補正の内容 明細書の特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 7、添付書類の目録 補正後の特許請求の範囲を記載した書面 1道具  上 補正後の特許請求の範囲を記載した書面(1)両端が固
定されたバイメタルでなり、被測定温度に応じてその変
位量の異なる変位機構と、この変位機構の中央部下面に
固着してなり所定の吸収端波長特性を有する半導体片と
、該半導体片の吸収端波長より短い波長の光源及び長い
波長の光源と、これら2つの波長の光を合波して単一の
光ファイバに入射させる合波器とを備え、上記光ファイ
バの通路に、常時は該光ファイバ通路を通る光を]シキ
断するよう配設され、上記変位機構の動作にしたがって
該光ファイバ通路の光路に対して直角方向に変位するよ
う上記半導体片を配設するとともに、上記変位機構によ
って変位する半導体片を通過した光を受光する第1の受
光器と、上記合波した2つの波長の光を直接受光する第
2の受光器と、第1、第2の受光器出力をそれぞれフィ
ルタで分離して2波長の出力を取出し各々受光器間で比
をとったものを割算処理する割算器とを備えたことを特
徴とする温度測定装置。 (2)半導体片は結晶あるいは非晶質でなることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の温度測定装置。 (3)半導体片の置かれる温度範囲でその吸収端波長が
シフトする波長より短い波長の光源及び長い波長の光源
で駆動することを特徴とする特許請求の範囲第1項また
は第2項記載の温度測定装置。 (4)半導体片は、光ファイバ端にそれぞれ設けたレン
ズ間を通る平行ビームをしめ断するよう光ファイバの通
路に配設されてなることを特徴とする特許請求の範囲第
1項ないし第3項のいずれかに記載の温度測定装置。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)両端が固定されたバイメタルでなり、被測定温度
    に応じてその変位量の異なる変位機構と、この変位機構
    の中央部下面に固着してなり所定の吸収端波長特性を有
    する半導体片と、該半導体片の吸収端波長より短い波長
    の光源及び長い波長の光源と、これら2つの波長の光を
    合波して単一の光ファイバに入射させる合波器とを備え
    、上記光ファイバの通路に、常時は該光ファイバ通路を
    通る光をしゃ断するよう配設され、上記変位機構の動作
    にしたがって該光ファイバ通路の光路に対して直角方向
    に変位するよう上記半導体片を配設するとともに、上記
    変位機構によって変位する半導体片を通過した光を受光
    する第1の受光器と、上記合波した2つの波長の光を直
    接受光する第2の受光器と、第1、第2の受光器出力を
    それぞれフィルタで分離して2波長の出力を取出し各々
    受光器間で比をとったものを割算処理する割算器とを備
    えたことを特徴とする温度測定装置。
  2. (2)半導体片は結晶あるいは非晶質でなることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の温度測定装置。
  3. (3)半導体片の置かれる温度範囲でその吸収端波長が
    シフトする波長より短い波長の光源及び長い波長の光源
    で駆動することを特徴とする特許請求の範囲第1項また
    は第2項記載の温度測定装置。
  4. (4)半導体片は、光ファイバ端にそれぞれ設けたレン
    ズ間を通る平行ビームをしゃ断するよう光ファイバの通
    路に配設されてなることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項ないし第3項のいずれかに記載の温度測定装置。
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