JP3295595B2 - Optical fiber type physical quantity measurement system - Google Patents

Optical fiber type physical quantity measurement system

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JP3295595B2
JP3295595B2 JP15100296A JP15100296A JP3295595B2 JP 3295595 B2 JP3295595 B2 JP 3295595B2 JP 15100296 A JP15100296 A JP 15100296A JP 15100296 A JP15100296 A JP 15100296A JP 3295595 B2 JP3295595 B2 JP 3295595B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ式物理量計
測システムに係り、特に多点の物理量を一括測定するの
に好適な光ファイバを用いた透過型時分割多重方式の光
ファイバ式多点物理量計測システムに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber type physical quantity measuring system, and more particularly, to a transmission type time division multiplexing type optical fiber type multi-point optical fiber using an optical fiber suitable for collectively measuring physical quantities at multiple points. The present invention relates to a physical quantity measurement system.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、温度、湿度、液体漏洩等の物理量
を検出する光ファイバ式多点物理量計測システムとし
て、図10のような構成のものが考えられている(特開
平4−313026号公報)。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an optical fiber type multi-point physical quantity measuring system for detecting physical quantities such as temperature, humidity, liquid leakage, etc., a configuration as shown in FIG. ).

【0003】図10の光ファイバ式多点物理量計測シス
テムは、物理量を検出するのに必要な光データを得るた
めのセンサ部Aと、このセンサ部Aの光データから所定
の物理量を計測する計測部Bとから構成される。
The optical fiber type multi-point physical quantity measuring system shown in FIG. 10 comprises a sensor section A for obtaining optical data necessary for detecting a physical quantity, and a measurement section for measuring a predetermined physical quantity from the optical data of the sensor section A. And part B.

【0004】センサ部Aは、並列的に配置された送信用
光ファイバ1aおよび受信用光ファイバ1bと、両光フ
ァイバ1a、1bの対応した各位置に配置された複数の
光分岐器3と、これらの光分岐器3間に接続され物理量
変化により光損失が変化する光式物理量センサ2とから
構成される。ただし、両光ファイバ1a、1bの送受信
端に最も近い位置の光分岐器3間には光式物理量センサ
2を経由しないで、その代わりに光減衰器8が接続され
る。
The sensor section A includes a transmitting optical fiber 1a and a receiving optical fiber 1b arranged in parallel, a plurality of optical splitters 3 arranged at respective positions corresponding to the two optical fibers 1a and 1b, An optical physical quantity sensor 2 connected between these optical splitters 3 and whose optical loss changes due to a change in physical quantity. However, an optical attenuator 8 is connected between the optical splitters 3 located closest to the transmitting and receiving ends of the two optical fibers 1a and 1b without passing through the optical physical quantity sensor 2.

【0005】計測部Bは、センサ部Aの送信用光ファイ
バ1aに光パルスを入射する光パルス発生器4と、セン
サ部Aの受信用光ファイバ1bから光パルスを受光して
光電変換する受光器5と、受光器5の受光パルスの光強
度変化に基づいて、光式物理量センサ2における所定の
物理量を計測する信号処理装置6とから構成される。光
パルス発生器4から送信用光ファイバ1aに光パルスが
入射すると、入射した光パルスの一部が各光分岐器3を
介して各光式物理量センサ2に供給される。光式物理量
センサ2に供給された光パルスは、各センサにおける物
理量に応じてその強度が変化し、各光分岐器3及び受信
用光ファイバ1bを介して受光器5に受光される。受光
器5に受光された光パルスは電気信号に変換された後、
信号処理装置6に供給される。そして、信号処理装置6
では、受信信号の光強度変化に基づいて各光式物理量セ
ンサ2における物理量を算出する。
The measuring section B includes an optical pulse generator 4 for inputting an optical pulse to the transmitting optical fiber 1a of the sensor section A, and a light receiving section for receiving the optical pulse from the receiving optical fiber 1b of the sensor section A and performing photoelectric conversion. It comprises a device 5 and a signal processing device 6 for measuring a predetermined physical quantity in the optical physical quantity sensor 2 based on a change in the light intensity of the received light pulse of the light receiver 5. When an optical pulse enters the transmission optical fiber 1 a from the optical pulse generator 4, a part of the incident optical pulse is supplied to each optical physical quantity sensor 2 via each optical splitter 3. The intensity of the light pulse supplied to the optical physical quantity sensor 2 changes according to the physical quantity of each sensor, and is received by the light receiver 5 via each optical splitter 3 and the receiving optical fiber 1b. After the light pulse received by the light receiver 5 is converted into an electric signal,
The signal is supplied to the signal processing device 6. And the signal processing device 6
Then, the physical quantity in each optical physical quantity sensor 2 is calculated based on the change in the light intensity of the received signal.

【0006】このようにして、図11に示したように受
光器5から信号処理装置6に供給される信号分布には、
各光式物理量センサ2の計測部Bからの距離に対応した
遅延時間毎に受光パルス10が検出される。なお、9は
光減衰器8を通過して戻ってきた受光パルスであり、1
1はバックグランドノイズである。受光パルスには、往
復の光ファイバ1a、1b中、あるいは光分岐器3によ
る光損失の影響が含まれており、これらはセンサ部の物
理量に無関係の一定値である。
In this manner, as shown in FIG. 11, the distribution of signals supplied from the light receiver 5 to the signal processing device 6 includes:
The light receiving pulse 10 is detected for each delay time corresponding to the distance from the measurement unit B of each optical physical quantity sensor 2. Reference numeral 9 denotes a light-receiving pulse that has returned after passing through the optical attenuator 8;
1 is a background noise. The light receiving pulse includes effects of light loss in the reciprocating optical fibers 1a and 1b or by the optical splitter 3, and these are constant values irrespective of the physical quantity of the sensor unit.

【0007】したがって、受光パルス10について、セ
ンサ2を経由しないで光減衰器8を通過して得られた光
パルス9との差分を求める補正を信号処理装置6で行う
と、図12に示すような光パルスが時系列パルス列とし
て得られる。この各光パルスの大きさから物理量を求め
ることができる。
Therefore, when the signal processing device 6 performs a correction for obtaining a difference between the light receiving pulse 10 and the light pulse 9 obtained by passing through the optical attenuator 8 without passing through the sensor 2, as shown in FIG. Light pulses are obtained as a time-series pulse train. A physical quantity can be obtained from the magnitude of each light pulse.

【0008】ここに、光式物理量センサは、物理量の変
化を光損失のデジタル的変化として検出するものであ
り、センサの挙動としては、センサ検出量がある値以下
の場合、光損失はほぼ零でセンサを透過する光量の変化
は小さいが、センサ検出量がある値を越えた場合、光損
失は最大となり光透過量が零となるものを想定してい
る。そして、このようなセンサが動作するとは光損失が
最大となり光パルスが断たれることをいう。
Here, the optical physical quantity sensor detects a change in physical quantity as a digital change in light loss. When the sensor detection amount is a certain value or less, the optical loss is almost zero. Although the change in the amount of light transmitted through the sensor is small, it is assumed that when the detected amount of the sensor exceeds a certain value, the optical loss becomes maximum and the amount of transmitted light becomes zero. The operation of such a sensor means that the optical loss is maximized and the optical pulse is interrupted.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光ファ
イバ式多点物理量計測システムには、次のような問題が
あった。
The conventional optical fiber type multipoint physical quantity measuring system described above has the following problems.

【0010】(1)センサが動作して光損失が最大にな
ったときも、光ファイバで切断故障が発生したときも共
に光パルスは断たれるが、光ファイバ線路の健全性を判
定していないので、送信用光ファイバあるいは受信用光
ファイバで切断故障が発生した場合、故障点より遠方の
光パルスが断たれるため、故障点より遠方につながれた
センサが動作したものとして誤判定してしまう。
(1) The optical pulse is cut off both when the sensor operates and the optical loss becomes maximum, and when a cutting failure occurs in the optical fiber, but the soundness of the optical fiber line is determined. If a transmission failure occurs in the transmission optical fiber or the reception optical fiber, the optical pulse farther from the failure point is interrupted, so it is erroneously determined that the sensor connected farther from the failure point has operated. I will.

【0011】(2)光源の健全性を判定していないの
で、光源が故障した場合、全ての光パルスが断たれるた
め、全てのセンサが動作したものと誤判定してしまう。
(2) Since the soundness of the light source is not determined, if the light source fails, all the light pulses are cut off, so that it is erroneously determined that all the sensors have operated.

【0012】(3)1システム当たりのセンサ数を増や
すためには、光分岐器間に1個のセンサしか取り付けて
いないために、送信用光ファイバおよび受信用光ファイ
バに配置する光分岐器の数を増やす必要があるが、そう
すると光分岐器による分岐損が増加して光パルスの減衰
が大きくなるため、低損失のシステムができない。
(3) In order to increase the number of sensors per system, since only one sensor is mounted between the optical splitters, the number of optical splitters arranged on the transmitting optical fiber and the receiving optical fiber is increased. Although it is necessary to increase the number, a branch loss due to the optical branching device increases and attenuation of the optical pulse increases, so that a low-loss system cannot be realized.

【0013】(4)センサ数を増やして測定距離を長く
延ばしていくには、送信用光ファイバおよび受信用光フ
ァイバにセンサの長手方向に光分岐器を増設していく必
要があるが、そうすると光分岐器による分岐損が増加し
て光パルスの減衰が大きくなるため、測定可能距離をあ
まり長く延ばすことができない。
(4) To extend the measurement distance by increasing the number of sensors, it is necessary to add optical splitters to the transmitting optical fiber and the receiving optical fiber in the longitudinal direction of the sensor. Since the branch loss due to the optical branching device increases and the attenuation of the optical pulse increases, the measurable distance cannot be extended too long.

【0014】本発明の目的は、前述した従来技術の欠点
を解消し、光ファイバ線路及び光源の健全性を判定でき
るようにして、光ファイバ線路が断線したり、光源が故
障したりした場合でも、誤判定をなくすことが可能な光
ファイバ式物理量計測システムを提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art and to make it possible to judge the soundness of the optical fiber line and the light source so that even if the optical fiber line breaks or the light source breaks down. Another object of the present invention is to provide an optical fiber type physical quantity measurement system capable of eliminating erroneous determination.

【0015】また、本発明の目的は、複数のセンサを直
列接続することにより、センサ数を増加しても損失が少
なく感度の高い光ファイバ式物理量計測システムを提供
することにある。
Another object of the present invention is to provide an optical fiber type physical quantity measuring system which has a small sensitivity and a high sensitivity by increasing the number of sensors by connecting a plurality of sensors in series.

【0016】また、本発明の目的は、センサ部をブロッ
ク化することにより、測定可能距離を大幅に延ばすこと
が可能な光ファイバ式物理量計測システムを提供するこ
とにある。
It is another object of the present invention to provide an optical fiber type physical quantity measuring system which can greatly extend a measurable distance by blocking a sensor unit.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、送信用光
ファイバと受信用光ファイバとの間に所定の物理量の変
化に応じて光損失が変化するセンサを接続して構成した
センサ部と、該センサ部の送信用光ファイバに光パルス
を供給する光パルス発生器と、光パルス発生器からセ
ンサ部の送信用光ファイバを介してセンサを通過し受信
用光ファイバを介して取り出される光パルスを受光する
受光器と、受光器で受光した光パルスを記憶部に波形デ
ータとして記憶し、任意の波形データを抽出し、その波
形データよりバックグランドノイズレベルを減算して相
対強度及び物理量を求める信号処理装置と、上記センサ
部の送信用光ファイバと受信用光ファイバとの間にセン
サを経由しないで接続された故障検出用光ファイバと、
該故障検出用光ファイバを通過して上記受光器で受光し
た光パルスの有無から光ファイバの故障または光パルス
発生器の故障の有無を判定するシステム健全性判定用信
号処理装置とを備えたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a sensor unit comprising a sensor connected between a transmission optical fiber and a reception optical fiber, the optical loss of which changes according to a change in a predetermined physical quantity. If, taken through the optical pulse generator for supplying an optical pulse to the transmitting optical fiber of the sensor unit, the reception optical fiber passes through the sensor via the transmitting optical fiber of the sensor unit from the optical pulse generator The receiver receives the received optical pulse and the optical pulse received by the
Data, extract arbitrary waveform data, and
Subtract background noise level from shape data
A signal processing device for determining strength and physical quantity, a failure detection optical fiber connected without passing through a sensor between the transmission optical fiber and the reception optical fiber of the sensor unit,
A signal processor for judging the soundness of the optical fiber or the failure of the optical pulse generator based on the presence or absence of the optical pulse received by the light receiver after passing through the failure detection optical fiber. It is.

【0018】第2の発明は、送信用光ファイバと受信用
光ファイバとの間に所定の物理量の変化に応じて光損失
が変化する複数のセンサをはしご形に接続して構成した
センサ部を1ブロックとし、これを並列に配置した複数
のブロックと、各ブロックの送信用光ファイバにブロッ
ク単位で光パルスを供給する光パルス発生器と、光パ
ルス発生器から各ブロックの送信用光ファイバを介して
各センサを通過し各ブロックの受信用光ファイバを介し
て取り出される光パルスをブロック単位で受光する受光
器と、受光器で受光した光パルスを記憶部に波形デー
タとして記憶し、任意の波形データを抽出し、その波形
データよりバックグランドノイズレベルを減算して相対
強度及び物理量を求める信号処理装置とを備えたもので
ある。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a sensor unit formed by connecting a plurality of sensors, whose optical losses change according to a change in a predetermined physical quantity, between a transmission optical fiber and a reception optical fiber in a ladder shape. and 1 block, a plurality of blocks arranged it in parallel, the optical pulse generator for supplying an optical pulse in blocks to the transmission optical fiber of each block, the transmitting optical fiber of each block from the optical pulse generator a photodetector receiving the light pulse in blocks through each sensor is taken out through the reception optical fiber of each block through the waveform data of the light pulses received by the said photodetector in the storage unit
Data, extract arbitrary waveform data, and
Subtract background noise level from data and calculate relative
And a signal processing device for obtaining intensity and physical quantity .

【0019】第2の発明は、さらに、各ブロックの送信
用光ファイバと受信用光ファイバとの間にセンサを経由
しないで接続された故障検出用光ファイバと、該故障検
出用光ファイバを通過して上記受光器で受光した光パル
スの有無から光ファイバの故障または光パルス発生器の
故障の有無を判定するシステム健全性判定用信号処理装
置とを備えるようにしたものである。
According to a second aspect of the present invention, there is further provided a fault detecting optical fiber connected between the transmitting optical fiber and the receiving optical fiber of each block without passing through a sensor, and passing through the fault detecting optical fiber. And a signal processing device for judging the soundness of the optical fiber or the failure of the optical pulse generator based on the presence or absence of the optical pulse received by the photodetector.

【0020】第の発明は、光損失を低減するために、
各ブロックの受信用光ファイバからの各々の光パルスを
それぞれ受光する受光器を別個に備えるようにしたもの
である。
According to a third aspect of the present invention, in order to reduce optical loss,
A light receiver for receiving each light pulse from the receiving optical fiber of each block is separately provided.

【0021】[0021]

【0022】[0022]

【0023】[0023]

【0024】第の発明は、第1〜第の発明におい
て、センサの監視を容易にするために、送信用光ファイ
バと受信用光ファイバとの間に接続するセンサを複数個
直列に接続するようにしたものである。
In a fourth aspect based on the first to third aspects, a plurality of sensors connected between a transmission optical fiber and a reception optical fiber are connected in series to facilitate monitoring of the sensors. It is something to do.

【0025】第の発明は、光パルスの受光を有効にす
るために、光パルス発生器から受信用光ファイバの端末
までの距離をL、光速をC、光ファイバの屈折率をnと
したときに、光パルス発生器から光パルスの間隔を2・
L・n/C以上離して送出するようにしたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, the distance from the optical pulse generator to the end of the receiving optical fiber is set to L, the speed of light is set to C, and the refractive index of the optical fiber is set to n in order to effectively receive the light pulse. Sometimes, the interval between light pulses from the light pulse generator is 2 ·
The data is transmitted at a distance of L · n / C or more.

【0026】第の発明は、光パルスの受光を有効にす
るために、光パルス発生器からパルス列長・L・n/C
以上を有する疑似ランダムパルス列に規定されるパルス
を送出するようにしたものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in order to effectively receive light pulses, a pulse train length, L.n / C
A pulse specified in the pseudo random pulse train having the above is transmitted.

【0027】[0027]

【作用】第1の発明において、送信用光ファイバと受信
用光ファイバとの間にセンサを接続すると、そのセンサ
を通過する光パルスはセンサの影響を受け、センサが動
作して光損失が最大になると、その光パルスを受光する
受光器の受光量は零となり光パルスは検出されない。ま
た、センサを通過する光は、光ファイバ状態や光パルス
発生器自体の影響も受け、光ファイバが断線しもしくは
光パルス発生器が断となったときにも、同様に光パルス
は検出されない。したがって、センサを通過する光パル
スの有無を検出したのでは、センサが動作したのだか、
光ファイバが断線しもしくは、光パルス発生器が断にな
ったかの判定ができない。しかし、送信用光ファイバと
受信用光ファイバとの間にセンサを経由しない故障検出
用光ファイバを接続すると、この故障検出用光ファイバ
を通過する光パルスはセンサの影響を受けず、光ファイ
バ状態や光パルス発生器状態にのみ影響されることにな
る。したがって、システム健全性判定用信号処理装置に
よって、故障検出用光ファイバを通過する光パルスの有
無を検出するようにすると、システム健全性判定用信号
処理装置は、光パルスが検出されたときは、光ファイバ
断線故障も光パルス発生器故障もなくシステムが健全で
あると判定する。反対に光パルスが検出されないとき
は、それがセンサの動作によって生じたものではなく、
光ファイバ断線故障または光パルス発生器故障のいずれ
かが発生してシステムの健全性が損なわれていると判定
する。その結果、システムの健全性が損なわれているた
めにセンサを通過する光パルスが検出されなかったと
き、これをセンサが動作したものとして誤判定すること
がなくなる。また、故障検出用光ファイバが送受信端に
最も遠い位置と最も近い位置との両方に配置されること
により、光ファイバの健全性と光パルス発生器の健全性
との両方を判定することができる。
In the first aspect of the invention, when a sensor is connected between the transmission optical fiber and the reception optical fiber, the light pulse passing through the sensor is affected by the sensor, and the sensor operates to minimize the optical loss. , The amount of light received by the light receiver that receives the light pulse becomes zero, and no light pulse is detected. The light passing through the sensor is also affected by the state of the optical fiber and the optical pulse generator itself . Even when the optical fiber is disconnected or the optical pulse generator is disconnected, no optical pulse is detected. Therefore, if the presence or absence of a light pulse passing through the sensor was detected, the sensor might have operated,
It cannot be determined whether the optical fiber has been disconnected or the optical pulse generator has been disconnected. However, if a failure detection optical fiber that does not pass through the sensor is connected between the transmission optical fiber and the reception optical fiber, the optical pulse passing through the failure detection optical fiber is not affected by the sensor and the optical fiber state Or only the state of the light pulse generator. Therefore, when the presence or absence of an optical pulse passing through the failure detection optical fiber is detected by the system soundness determination signal processing device, the system soundness determination signal processing device, when an optical pulse is detected, It is determined that the system is sound without an optical fiber disconnection failure or an optical pulse generator failure. Conversely, if no light pulse is detected, it is not caused by the operation of the sensor,
It is determined that either the optical fiber disconnection failure or the optical pulse generator failure has occurred and the soundness of the system has been impaired. As a result, when an optical pulse passing through the sensor is not detected because the soundness of the system is impaired, it is not erroneously determined that the optical pulse has operated. In addition, a failure detection optical fiber is
Be located at both the furthest and nearest positions
The soundness of the optical fiber and the sound pulse generator
Can be determined.

【0028】第2の発明のように、送信用光ファイバと
受信用光ファイバとの間にセンサを接続したブロックを
複数個並列に配置し、各ブロックの送信用光ファイバに
光パルス発生器からの光パルスをブロック単位で供給
し、また、各ブロックの受信用光ファイバを介して取り
出される光パルスをブロック単位で受光器で受光するよ
うにすると、各ブロックを直列につなぐときのように送
信用光ファイバと受信用光ファイバとに接続されるセン
サ接続点の数がブロックの単位分だけ増加して接続損失
が増加する場合と異なり、ブロック当たりのセンサ接続
点の数が同じであれば、ブロック数を増加しても光パル
ス発生器から見た送信用光ファイバ及び受信用光ファイ
バ上のセンサ接続点の数が増えないため、光損失の増加
を抑えることができる。したがって、ブロックを並列に
接続していけば、低損失でセンサ設置台数を増やすこと
ができ、より遠方までセンサを設置することができる。
また、故障検出用光ファイバが送受信端に最も遠い位置
と最も近い位置との両方に配置されることにより、光フ
ァイバの健全性と光パルス発生器の健全性との両方を判
定することができる。
As in the second invention, a plurality of blocks each having a sensor connected between a transmitting optical fiber and a receiving optical fiber are arranged in parallel, and a transmitting optical fiber of each block is supplied from an optical pulse generator. If the optical pulses are supplied in units of blocks, and the optical pulses taken out via the receiving optical fiber of each block are received by the photodetector in units of blocks, the signals are transmitted as if the blocks were connected in series. Unlike the case where the number of sensor connection points connected to the trust optical fiber and the reception optical fiber increases by the unit of the block and the connection loss increases, if the number of sensor connection points per block is the same, Even if the number of blocks is increased, the number of sensor connection points on the transmitting optical fiber and receiving optical fiber viewed from the optical pulse generator does not increase, so that an increase in optical loss can be suppressed. . Therefore, if the blocks are connected in parallel, the number of installed sensors can be increased with low loss, and the sensors can be installed farther away.
Also, the position of the optical fiber for failure detection is farthest from the transmitting / receiving end.
And the closest position,
Determine both the integrity of the fiber and the integrity of the optical pulse generator.
Can be specified.

【0029】第2の発明のように、さらに第1の発明と
同様な故障検出用光ファイバとシステム健全性判定用信
号処理装置とを備えるようにすると、システムの健全性
が判定できるので、システムの不健全性に起因してセン
サを通過する光パルスが検出されなかったとき、これを
センサが動作したものとして誤判定することがなくな
る。また、故障検出用光ファイバが送受信端に最も遠い
位置と最も近い位置との両方に配置されることにより、
光ファイバの健全性と光パルス発生器の健全性との両方
を判定することができる。
As in the second aspect of the present invention, if the system further includes the same failure detecting optical fiber and the system integrity signal processing device as in the first aspect, the system integrity can be determined. When an optical pulse passing through the sensor is not detected due to the unhealthyness of the sensor, it is not erroneously determined that the optical pulse has operated. Also, the failure detection optical fiber is farthest from the transmitting / receiving end.
By being placed at both the location and the closest location,
Both optical fiber health and optical pulse generator health
Can be determined.

【0030】第の発明のように、各ブロックの受信用
光ファイバからの光パルスをブロック毎に設けた受光器
で受光するようにすると、1つの受光器で受光する場合
のように光結合器などの手段を必要とせず、それらの手
段による光損失を抑えることができる。
As in the third invention, when light pulses from the receiving optical fiber of each block are received by the light receiver provided for each block, optical coupling is performed as in the case of receiving light by one light receiver. No means such as a vessel is required, and light loss due to those means can be suppressed.

【0031】[0031]

【0032】[0032]

【0033】[0033]

【0034】第の発明のように、送信用光ファイバと
受信用光ファイバとの間に接続するセンサを複数個直列
に配置して、これらのセンサ群を1グループとして扱う
ようにすると、このグループのいずれかのセンサが動作
したとき、そのグループを通過する光パルスが断たれる
ことでその動作を判定できるため、グループ毎のセンサ
監視が可能となる。また、送信用光ファイバ及び受信用
光ファイバとのセンサ分岐接続数を増やすことなくセン
サを増加することができるので、高感度で低損失なシス
テムを構成できる。
As in the fourth invention, when a plurality of sensors connected between a transmitting optical fiber and a receiving optical fiber are arranged in series and these sensor groups are treated as one group, When any of the sensors in the group operates, the operation can be determined by interrupting the light pulse passing through the group, so that sensor monitoring can be performed for each group. Further, since the number of sensors can be increased without increasing the number of sensor branch connections to the transmission optical fiber and the reception optical fiber, a system with high sensitivity and low loss can be configured.

【0035】第の発明のように、光源からの光パルス
の間隔を2・L・n/C以上離して送出したり、第
発明のように光源からパルス列長2・L・n/C以上を
有する疑似ランダムパルス列に規定されるパルスを送出
するようにすると、全ての光パルスを有効に受光でき
る。
As in the fifth invention, the light pulse from the light source is transmitted at an interval of 2 · L · n / C or more, or the pulse train length from the light source is 2 · L · n / C as in the sixth invention. By transmitting a pulse specified in a pseudo random pulse train having C or more, all light pulses can be effectively received.

【0036】[0036]

【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜図9を用いて
説明する。図1は、本発明の一実施例を示す透過形時分
割方式の光ファイバ式多点物理量計測システムの構成図
である。この光ファイバ式多点物理量計測システムは、
物理量を検出するのに必要な光データを得るためのセン
サ部Aと、このセンサ部Aの光データから所定の物理量
を計測するとともにシステムの健全性を判定する計測部
Bとから構成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of an optical fiber type multipoint physical quantity measuring system of a transmission type time division system showing an embodiment of the present invention. This optical fiber type multi-point physical quantity measurement system
It comprises a sensor section A for obtaining optical data necessary for detecting a physical quantity, and a measuring section B for measuring a predetermined physical quantity from the optical data of the sensor section A and determining the soundness of the system.

【0037】センサ部Aは、並列的に配置された送信用
光ファイバ1aおよび受信用光ファイバ1bと、両光フ
ァイバ1a、1bの途中に所定の間隔で設置された複数
の光分岐器3と、両光ファイバ1a、1bの対応した各
位置に配置された1対の光分岐器3間に接続された光式
物理量センサ2とから構成される。光式物理量センサ2
は光分岐器3間に複数個2a、2b…直列に接続されて
おり、この複数個直列に接続された直列回路を1グルー
プとし、両光ファイバ1a、1bの長手方向にMグルー
プ設けてある。
The sensor section A includes a transmitting optical fiber 1a and a receiving optical fiber 1b arranged in parallel, and a plurality of optical splitters 3 provided at predetermined intervals in the middle of the two optical fibers 1a and 1b. , An optical physical quantity sensor 2 connected between a pair of optical splitters 3 arranged at respective positions of both optical fibers 1a and 1b. Optical physical quantity sensor 2
Are connected in series between the optical splitters 3, a plurality of series circuits connected in series form one group, and M groups are provided in the longitudinal direction of both optical fibers 1a and 1b. .

【0038】両光ファイバ1a、1bの送受信端に最も
近い位置と、最も遠い位置の光分岐器3間には光式物理
量センサ2を経由しないで、その代わりに光分岐器3間
を光パルス発生器故障検出用光ファイバ12a、光ファ
イバ故障検出用光ファイバ12bで直接接続してある。
The optical pulse between the optical splitters 3 does not pass through the optical physical quantity sensor 2 between the optical splitters 3 closest to the transmitting / receiving ends of the two optical fibers 1a and 1b and the farthest positions. They are directly connected by a generator failure detection optical fiber 12a and an optical fiber failure detection optical fiber 12b.

【0039】なお、光式物理量センサ2は、温度、湿
度、液体漏洩などの物理量変化に対して光損失がデジタ
ル的に変化する。
The optical loss of the optical physical quantity sensor 2 changes digitally in response to changes in physical quantities such as temperature, humidity, and liquid leakage.

【0040】計測部Bは、センサ部Aの送信用光ファイ
バ1aに光パルスを供給する光パルス発生器4と、セン
サ部Aの受信用光ファイバ1bから光パルスを受光して
光電変換する受光器5と、受光器5の受光パルスの光強
度変化に基づいて、光式物理量センサ2における所定の
物理量を計測する信号処理装置6と、信号処理装置6を
介して得られる光パルス発生器故障検出用光ファイバ1
2a及び光ファイバ故障検出用光ファイバ12bを通過
した受光パルスの有無からシステムの健全性を判定する
システム健全性判定用信号処理装置13とから構成され
る。なお、両光ファイバ1a、1bの送受信端に最も近
い位置に接続した光パルス発生器故障検出用光ファイバ
12aは、判定精度を上げるために計測部Bに内蔵して
ある。
The measuring section B includes an optical pulse generator 4 for supplying an optical pulse to the transmitting optical fiber 1a of the sensor section A, and a light receiving section for receiving the optical pulse from the receiving optical fiber 1b of the sensor section A and performing photoelectric conversion. Device 5, a signal processing device 6 for measuring a predetermined physical quantity in the optical physical quantity sensor 2 based on a change in the light intensity of the light receiving pulse of the light receiving device 5, and an optical pulse generator failure obtained through the signal processing device 6. Optical fiber for detection 1
2a and a signal processor 13 for judging the soundness of the system based on the presence / absence of a received light pulse having passed through the optical fiber 12b for detecting an optical fiber failure. The optical fiber 12a for detecting a failure of the optical pulse generator connected to the position closest to the transmitting / receiving ends of the optical fibers 1a and 1b is built in the measuring unit B in order to increase the accuracy of determination.

【0041】光パルス発生器4で発生した光パルスは、
送信用光ファイバ1aに入射し、途中に設けられた光分
岐器3で分岐され、送信用光ファイバ1aの長手方向に
そのまま伝搬する光パルス成分と、受信用光ファイバ1
b側に枝別れして伝搬する光パルス成分とに分けられ
る。
The light pulse generated by the light pulse generator 4 is
An optical pulse component that enters the transmission optical fiber 1a, is branched by the optical splitter 3 provided on the way, and propagates as it is in the longitudinal direction of the transmission optical fiber 1a,
It is divided into an optical pulse component that branches and propagates to the b side.

【0042】この受信用光ファイバ1b側に枝別れして
伝搬した光パルスは、この部分に設置されている光式物
理量センサ2を透過して光分岐器3および受信用光ファ
イバ1bを通って受光器5に導かれる。この受光器5で
光電変換された後に得られる信号は、各光分岐器3の位
置に対応した遅延時間に基づき、送受信端の近傍のセン
サから遠くなっていく順に遅延した光パルスの時系列信
号となる。これを図2に示す。なお、最初の受光パルス
i=1は光パルス発生器故障検出用光ファイバ12aを
通過して戻ってきたパルスであり、最終の受光パルスi
=nは光ファイバ故障検出用光ファイバ12bを通過し
て戻ってきたパルスである。各受光パルスレベルはバッ
クグランドノイズレベルより十分高いレベルで検出され
る。
The optical pulse branched and propagated to the receiving optical fiber 1b side passes through the optical physical quantity sensor 2 installed in this portion, passes through the optical splitter 3 and the receiving optical fiber 1b. The light is guided to the light receiver 5. The signal obtained after the photoelectric conversion by the light receiver 5 is a time-series signal of an optical pulse delayed in the order of increasing distance from the sensor near the transmitting / receiving end based on the delay time corresponding to the position of each optical splitter 3. Becomes This is shown in FIG. The first light receiving pulse i = 1 is a pulse that has returned after passing through the optical fiber 12a for detecting a failure of the optical pulse generator, and the last light receiving pulse i
= N is a pulse returned after passing through the optical fiber failure detecting optical fiber 12b. Each light receiving pulse level is detected at a level sufficiently higher than the background noise level.

【0043】このようにして受光器5で得られた光パル
スは信号処理装置6に供給される。信号処理装置6で
は、図3に示すように、受光器5で受光した光パルスを
記憶部に波形データとして記憶し(ステップ21)、i
番目の光パルス波形データを任意に抽出できるようにな
っている(ステップ22)。抽出したi番目の光パルス
波形データよりバックグランドノイズレベルを減算して
相対強度及び物理量を求める(ステップ23)。そし
て、図4に示すように各グループ1〜Mの光式物理量セ
ンサレベルとして表示する(ステップ24)。
The light pulse thus obtained by the light receiver 5 is supplied to the signal processing device 6. In the signal processing device 6, as shown in FIG. 3, the light pulse received by the light receiver 5 is stored in the storage unit as waveform data (step 21).
The second optical pulse waveform data can be arbitrarily extracted (step 22). The background noise level is subtracted from the extracted i-th optical pulse waveform data to determine the relative intensity and physical quantity (step 23). Then, as shown in FIG. 4, the optical physical quantity sensor levels of the groups 1 to M are displayed (step 24).

【0044】このとき、健全性判定用信号処理装置13
では、信号処理装置6内のステップ22で抽出した光パ
ルス発生器故障検出用光ファイバ12aを通過したi=
1番目及びi=n番目の光パルス波形データを取り込
み、このうちi=1番目の光パルスの有無より光パルス
発生器4の健全性評価を行う(ステップ26)。ここで
波形が検出されず光パルス発生器4の健全性評価が不可
であれば、光パルス発生器4が壊れているものと判断し
て信号処理装置6の警報出力を作動させる(ステップ2
5)。
At this time, the signal processing device 13 for soundness determination
Then, i = i = 1 = i = i = i = i = i
The first and i = n-th optical pulse waveform data are fetched, and the soundness of the optical pulse generator 4 is evaluated based on the presence / absence of the i = 1st optical pulse (step 26). If the waveform is not detected and the soundness of the optical pulse generator 4 cannot be evaluated, it is determined that the optical pulse generator 4 is broken, and the alarm output of the signal processing device 6 is activated (step 2).
5).

【0045】光パルスが検出されて光源の健全性評価が
可であれば、信号処理装置6内のステップ22で光ファ
イバ故障検出用光ファイバ12bを通過したi=n番目
の光パルス波形データの有無より送信用光ファイバ及び
受信用光ファイバの健全性評価を行う(ステップ2
7)。ここで波形が検出されず光源の健全性評価が不可
であれば、送信用光ファイバ1aまたは受信用光ファイ
バ1bが途中で切断されているものと判断して信号処理
装置6の警報出力を作動させる(ステップ25)。波形
データが検出されて光ファイバの健全性評価が可であれ
ば、既述した物理量の算定を行うステップ23に移行す
る。
If the light pulse is detected and the soundness of the light source can be evaluated, the i = n-th light pulse waveform data of the i = n-th light pulse data that has passed through the optical fiber The soundness of the transmission optical fiber and the reception optical fiber is evaluated based on the presence / absence (step 2).
7). Here, if the waveform is not detected and the soundness of the light source cannot be evaluated, it is determined that the transmission optical fiber 1a or the reception optical fiber 1b is disconnected in the middle, and the alarm output of the signal processing device 6 is activated. (Step 25). If the waveform data is detected and the soundness of the optical fiber can be evaluated, the process proceeds to step 23 for calculating the physical quantity described above.

【0046】例えば図5は、グループ3のいずれかのセ
ンサが動作したときに得られる光パルスの相対強度を示
したものである。この場合、i=1番目及びi=n番目
の光パルスが出ていることからシステムの健全性が健全
性判定用信号処理装置13で判定される。この判定の上
で、既知となっているグループ3の位置から光パルスが
戻ってこないことからグループ3のセンサ動作、すなわ
ち物理量の変化によりセンサ検出量がある値を越えて光
損失が最大となり光パルスが断たれたことを確認するこ
とができる。
For example, FIG. 5 shows the relative intensities of the light pulses obtained when any of the sensors in group 3 operates. In this case, the soundness of the system is determined by the signal processing device for soundness determination 13 because the i = 1st and i = nth light pulses are emitted. Based on this determination, the light pulse does not return from the known position of group 3, so that the sensor operation of group 3, that is, the sensor detection amount exceeds a certain value due to a change in the physical amount, the light loss becomes maximum, and the light It can be confirmed that the pulse has been interrupted.

【0047】図6はグループ2とグループ3の間で光フ
ァイバ線路故障が発生した時に得られる相対強度を示し
たものである。i=1番目の光パルスが出ていることか
ら光パルス発生器4の健全性は健全性判定信号処理装置
13で判定される。しかし、i=n番目のパルスが戻っ
てこないことから、健全性判定信号処理装置13は、光
ファイバ故障の発生を判定する。したがって、グループ
3以降のセンサが全て動作したと誤判定することを回避
できる。
FIG. 6 shows the relative strength obtained when an optical fiber line failure occurs between group 2 and group 3. Since the i = 1st optical pulse is emitted, the soundness of the optical pulse generator 4 is determined by the soundness determination signal processing device 13. However, since the i = n-th pulse does not return, the soundness determination signal processing device 13 determines the occurrence of an optical fiber failure. Therefore, it is possible to avoid erroneous determination that all the sensors of the group 3 and thereafter have operated.

【0048】このように送信用光ファイバ1aと受信用
光ファイバ1bとの送受信端の最も近い位置と最も遠い
位置とにそれぞれ光パルス発生器故障検出用光ファイバ
12aと光ファイバ故障検出用光ファイバ12bとを接
続し、各光ファイバ12a、12bを通過する光パルス
の有無を検出して、光パルス発生器4、送信用光ファイ
バ1a及び受信用光ファイバ1bの健全性について即座
に判定することができるようにしたので、所定の光パル
スが検出されなかったとき、それをセンサが動作したも
のと誤判定することがなく、信頼性の高いシステムを構
成できる。
As described above, the optical fiber generator 12a and the optical fiber failure detecting optical fiber 12a are located at the nearest and farthest positions of the transmitting and receiving ends of the transmitting optical fiber 1a and the receiving optical fiber 1b, respectively. 12b to detect the presence or absence of an optical pulse passing through each of the optical fibers 12a and 12b, and immediately determine the soundness of the optical pulse generator 4, the transmitting optical fiber 1a and the receiving optical fiber 1b. Therefore, when a predetermined light pulse is not detected, it is possible to configure a highly reliable system without erroneously determining that a predetermined light pulse has been operated.

【0049】また、本実施例では、送信用光ファイバ1
aと受信用光ファイバ1bとの間に接続するセンサ2を
1個ではなく複数個直列に配置している。例えばn組の
分岐をもつ構成において、1組の分岐間に1個のセンサ
を取り付ける形式ではn個のセンサ情報を管理できる。
ところが1分岐当たりm個のセンサを直列配置すると、
センサ情報の管理数はn個と変らないが、最大n×m個
からのセンサ情報を見ていることになる。よって、セン
サを直列に複数配置することによる効果は、1システム
当たりのセンサ取付個数を増やし物理量を高感度に検出
できる点にある。この効果を発揮できる具体的な一例と
して複数のプラント管理があげられる。各プラントに
は、光式物理量センサが取り付けてあり、このセンサに
よってプラントの状態監視を行う。n組の分岐をもつシ
ステムでnプラントを管理しようとした場合、1分岐当
たり1個のセンサを取り付けた構成では、各プラントで
は1個のセンサでしか監視できない。一方、m個のセン
サを直列に取り付けた構成では、m個のセンサのうちど
のセンサが動作したかは判別できないが、1プラント当
たりm個のセンサによる監視が可能となる。
In this embodiment, the transmission optical fiber 1
a and a plurality of sensors 2 connected in series between the receiving optical fiber 1b and the receiving optical fiber 1b. For example, in a configuration having n sets of branches, in a form in which one sensor is attached between one set of branches, n pieces of sensor information can be managed.
However, if m sensors are arranged in series per branch,
Although the management number of the sensor information is the same as n, the sensor information is viewed from a maximum of n × m. Therefore, the effect of arranging a plurality of sensors in series is that the number of attached sensors per system can be increased and physical quantities can be detected with high sensitivity. A specific example that can exhibit this effect is a plurality of plant managements. Each plant is provided with an optical physical quantity sensor, which monitors the state of the plant. When trying to manage n plants with a system having n sets of branches, in a configuration in which one sensor is attached per branch, each plant can monitor only one sensor. On the other hand, in a configuration in which m sensors are attached in series, it is not possible to determine which of the m sensors has operated, but monitoring by m sensors per plant is possible.

【0050】次に、同じくセンサ取付個数を増やしてい
る点では共通するが、センサをグループ化して高感度配
置するのではなく、ブロック化して遠隔配置可能にした
他の実施例を図7を用いて説明する。
Next, FIG. 7 shows another embodiment in which the number of sensors is similarly increased, but the sensors are not grouped and arranged with high sensitivity, but are arranged in blocks so that they can be arranged remotely. Will be explained.

【0051】送信用光ファイバ1aと受信用光ファイバ
1bとの間にセンサ2を接続して構成したセンサ部Aを
1ブロックとし、これを光ファイバの長手方向にn個並
列に配置する。これに対応して計測部Bの光パルス発生
器4には、1:nの光分岐器を接続し、光パルス発生器
4から発生する光パルスを1:nに分岐して、n分岐さ
れた光をn個の並列配置された各ブロックの送信用光フ
ァイバ1aにそれぞれ供給する。また、受光器5には、
1:nの光結合器を接続し、各物理量センサ2を通って
戻ってきた各ブロックの送信用光ファイバ1bからのブ
ロック単位の光パルスをn:1に結合し、これを受光器
5に受光させる。なお、光分岐器14を光スイッチとし
切替えにより各ブロックの送信用光ファイバ1aに光パ
ルスをn分配して供給するようにしてもよい。また、光
結合器15を光スイッチとし切替えによりn個のグルー
プから1つのグループの光パルスを選択して、これを受
光器5で受光させるようにしてもよい。
A sensor section A constituted by connecting the sensor 2 between the transmitting optical fiber 1a and the receiving optical fiber 1b is formed as one block, and n blocks are arranged in parallel in the longitudinal direction of the optical fiber. Correspondingly, a 1: n optical branching unit is connected to the optical pulse generator 4 of the measuring unit B, and the optical pulse generated from the optical pulse generator 4 is branched into 1: n, and is branched into n. The supplied light is supplied to the transmission optical fibers 1a of the n blocks arranged in parallel. Also, the light receiver 5 includes
1: n optical couplers are connected, and optical pulses in block units from the transmission optical fiber 1b of each block returned through each physical quantity sensor 2 are coupled into n: 1, and this is coupled to the optical receiver 5. Receive light. Note that the optical splitter 14 may be an optical switch, and the optical pulse may be distributed to the transmission optical fiber 1a of each block by n and supplied by switching. Alternatively, the optical coupler 15 may be an optical switch, and one group of optical pulses may be selected from the n groups by switching, and may be received by the optical receiver 5.

【0052】このようにセンサ部Aをブロック化して、
これを複数並列に配置して測定部Bに接続する並列ブロ
ック方式を採用すると、遠方までのセンサ設置と高感度
測定が可能となる。すなわち、遠方のセンサまでの損失
の増加には2つの意味がある。1つは単純にファイバ伝
送路自体の長尺による伝送損失の増加であり、もう一つ
は、途中の光分岐器の数の増加による損失の増加であ
る。図7の実施例によっても長尺化によるファイバ伝送
路の伝送損失の増加によりセンサ設置個数は制限される
が、1:n分岐器および1:n結合器を設けると、ブロ
ックを増加させても光分岐器の数は増えないので、ブロ
ックを単に直列接続しそれゆえに光分岐数が増える直列
方式の場合に比べて、センサ設置可能数を大幅に増やす
ことができ、遠方までのセンサ設置が可能となる。
As described above, by blocking the sensor section A,
If a parallel block system in which a plurality of the sensors are arranged in parallel and connected to the measuring unit B is adopted, it is possible to install a sensor to a distant place and perform high-sensitivity measurement. That is, the increase in the loss to a distant sensor has two meanings. One is simply an increase in transmission loss due to the length of the fiber transmission line itself, and the other is an increase in loss due to an increase in the number of optical splitters on the way. According to the embodiment of FIG. 7 as well, the number of installed sensors is limited by the increase in transmission loss of the fiber transmission line due to the lengthening. However, if a 1: n splitter and a 1: n coupler are provided, even if the number of blocks is increased, Since the number of optical splitters does not increase, the number of sensors that can be installed can be greatly increased and sensors can be installed far away compared to the case of a series system in which blocks are simply connected in series and therefore the number of optical branches increases. Becomes

【0053】なお、図7において、送信用光ファイバと
受信用光ファイバとの間に接続するセンサは複数個直列
に接続してグループ化するようにしたものでもよく、ま
た、各ブロックに、既述した光パルス発生器故障検出用
光ファイバおよび光ファイバ故障検出用光ファイバを接
続し、計測部Bにシステム健全性判定用信号処理装置を
設けるようにしてもよい。
In FIG. 7, a plurality of sensors connected between the transmitting optical fiber and the receiving optical fiber may be connected in series to form a group. The optical fiber for optical pulse generator failure detection and the optical fiber for optical fiber failure detection described above may be connected, and the measurement unit B may be provided with a signal processing device for system soundness determination.

【0054】図8は、図7の構成において、発光パルス
発生器から発生する光パルスの波長1.5μm、センサ
間距離0.1kmm で等間隔でセンサを配置させ、1グル
ープ当たりの検出許容損失70dBの時に、ブロック数を
増やした時の全検出可能距離(=全センサ数×0.1k
m)の関係を示したもので、ブロック数を増加させる
と、全検出可能距離も延伸されていくことがわかる。
FIG. 8 shows the configuration of FIG. 7 in which the sensors are arranged at regular intervals at a wavelength of 1.5 μm of the light pulse generated from the light-emission pulse generator and at a distance of 0.1 km between the sensors. At 70 dB, the total detectable distance when the number of blocks is increased (= the total number of sensors × 0.1 k)
m) shows that as the number of blocks increases, the total detectable distance also increases.

【0055】なお、上記の実施例では、光ファイバ故障
検出用光ファイバは最終段に取り付ける構成としたが、
同様の光ファイバ故障検出用光ファイバを中段に所定の
間隔を置いてつないでもよい。これにより光ファイバ断
線がどの区間で起きているかを判定することも可能とな
る。
In the above embodiment, the optical fiber for detecting an optical fiber failure is attached to the last stage.
A similar optical fiber failure detecting optical fiber may be connected at a predetermined interval in the middle stage. This makes it possible to determine in which section the optical fiber disconnection occurs.

【0056】また、図7に示したシステムを変形した例
を図9に示す。光パルス発生器側は同じ構成であるが、
受光器側は光パルスを1:nに結合する光結合器、また
は切替えによりn個から1個を選択する光スイッチを用
いず、その代りにブロック数と同じn個の受光器を用意
して、nブロックから戻ってきた光をそれぞれの受光器
5−1、5−2、…5−nで受光するようにする。これ
により受光器側で光結合器を用いたときの分岐損、ある
いは光スイッチを用いたときの結合損を抑えることがで
き、さらに高感度な測定あるいは全検出可能距離の延伸
化を図ることができる。
FIG. 9 shows a modified example of the system shown in FIG. The optical pulse generator side has the same configuration,
The optical receiver side does not use an optical coupler that couples optical pulses into 1: n or an optical switch that selects one out of n by switching. Instead, n optical receivers with the same number of blocks are prepared. , N-blocks are received by the respective light receivers 5-1, 5-2,..., 5-n. As a result, it is possible to suppress branch loss when using an optical coupler on the optical receiver side or coupling loss when using an optical switch, and to achieve higher sensitivity measurement or extend the total detectable distance. it can.

【0057】さらに、光パルス発生器から発生するパル
ス列は、シングルパルス方式、擬似ランダム方式のいず
れでもよい。すなわち、送信光パルスと受信光パルスと
が重複しないように間隔を開けて光パルスを有効化する
ためには、シングルパルス方式では、光源よりも最も遠
方に位置する分岐部と光パルス発生器までの距離をL、
高速をC、光ファイバの屈折率をnとしたときに、光パ
ルス発生器からの光パルスの間隔を2・L・n/C以上
離して送出する。また、擬似ランダム方式では、パルス
列長2・L・n/C以上を有する擬似ランダムパルス列
に規定されるパルスを送出する。なお、擬似ランダム方
式を用いる場合には、信号処理装置の機能として、擬似
ランダム信号の復調機能を追加する必要がある。
Further, the pulse train generated from the optical pulse generator may be of a single pulse type or a pseudo random type. In other words, in order to enable the optical pulse at intervals so that the transmitted optical pulse and the received optical pulse do not overlap, in the single pulse system, the branch and the optical pulse generator located farthest from the light source are used. Is the distance of L,
When the high speed is C and the refractive index of the optical fiber is n, the light pulse from the optical pulse generator is transmitted at an interval of 2 · L · n / C or more. In the pseudo-random method, a pulse specified in a pseudo-random pulse train having a pulse train length of 2 · L · n / C or more is transmitted. When the pseudo-random method is used, it is necessary to add a function of demodulating a pseudo-random signal as a function of the signal processing device.

【0058】[0058]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、故障判
定用光ファイバとシステム健全性判定用信号処理とを備
えて、光ファイバ故障または光パルス発生器故障の発生
の有無を判定できるようにしたので、信頼性の高いシス
テムを構築することができる。また、故障検知用光ファ
イバを送信用光ファイバと受信用光ファイバとの送受信
端に最も近い位置に配置したので、光パルス発生器状態
の健全性が判定できるため、光パルス発生器が故障した
とき、全てのセンサが動作したものとして誤判定するこ
とがなくなる。請求項2に記載の発明によれば、送信用
光ファイバと受信用光ファイバとの間にセンサを接続し
て構成したブロックを複数個並列に配置し、各ブロック
の送信用光ファイバに光パルスをブロック単位で供給
し、各ブロックの受信用光ファイバから取り出される光
パルスをブロック単位で受光するようにしたので、各ブ
ロックを直列につないで光パルスをシリーズに供給し、
あるいはシリーズに取り出すものと異なり、ブロック数
を増加しても送信用光ファイバまたは受信用光ファイバ
上のセンサ接続点が増加しないため、光損失を増加させ
ることなく、センサ設置台数を増やすことができ、測定
可能距離を延ばすことができる。
According to the first aspect of the present invention, it is possible to determine whether an optical fiber failure or an optical pulse generator failure has occurred by providing a failure determination optical fiber and a system soundness determination signal processing. As a result, a highly reliable system can be constructed. Also, the optical fiber for failure detection
Transmission and reception between the transmitting optical fiber and the receiving optical fiber
Since it is located closest to the edge, the state of the optical pulse generator
Optical pulse generator failed because the soundness of
Erroneously determines that all sensors have operated.
Disappears. According to the second aspect of the present invention, a plurality of blocks each configured by connecting a sensor between a transmission optical fiber and a reception optical fiber are arranged in parallel, and an optical pulse is transmitted to the transmission optical fiber of each block. Is supplied in block units, and light pulses taken out from the receiving optical fiber of each block are received in block units, so that each block is connected in series to supply light pulses to a series,
Alternatively, unlike the series, the number of sensor connections on the transmitting optical fiber or receiving optical fiber does not increase even if the number of blocks is increased, so the number of installed sensors can be increased without increasing optical loss. The measurable distance can be extended.

【0059】請求項に記載の発明によれば、センサ部
をブロック化して並列配置したシステムにも故障検出用
光ファイバとシステム健全性判定用信号処理装置とを備
えて、光ファイバ故障または光パルス発生器故障の発生
の有無を判定できるようにしたので、信頼性の高いシス
テムを構築することができる。また、故障検知用光ファ
イバを送信用光ファイバと受信用光ファイバとの送受信
端に最も近い位置に配置したので、光パルス発生器状態
の健全性が判定できるため、光パルス発生器が故障した
とき、全てのセンサが動作したものとして誤判定するこ
とがなくなる。
According to the second aspect of the present invention, the system in which the sensor units are block-connected and arranged in parallel is also provided with the optical fiber for failure detection and the signal processing device for system soundness judgment, and is provided with an optical fiber failure or an optical fiber failure. Since it is possible to determine whether or not a pulse generator failure has occurred, a highly reliable system can be constructed. Also, the optical fiber for failure detection
Transmission and reception between the transmitting optical fiber and the receiving optical fiber
Since it is located closest to the edge, the state of the optical pulse generator
Optical pulse generator failed because the soundness of
Erroneously determines that all sensors have operated.
Disappears.

【0060】請求項に記載の発明によれば、各ブロッ
クの受信用光ファイバからの光パルスをブロック毎に設
けた受光器で受光するようにしたので、1つの受光器で
受光する場合のように光分岐結合器などの手段を必要と
せず、それらの手段による光損失を抑えることができる
ので、測定可能距離をさらにのばすことができる。
According to the third aspect of the present invention, the light pulse from the receiving optical fiber of each block is received by the light receiver provided for each block. As described above, a unit such as an optical branching coupler is not required, and light loss due to those units can be suppressed, so that the measurable distance can be further extended.

【0061】[0061]

【0062】[0062]

【0063】[0063]

【0064】請求項に記載の発明によれば、送信用光
ファイバと受信用光ファイバとの間に接続するセンサを
複数個直列に配置するようにしたので、送信用光ファイ
バまたは受信用光ファイバとの接続数を増やすことなく
センサを増加することができるので、低損失で高感度な
システムを構成することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, since a plurality of sensors connected between the transmission optical fiber and the reception optical fiber are arranged in series, the transmission optical fiber or the reception optical fiber is arranged. Since the number of sensors can be increased without increasing the number of connections to fibers, a low-loss, high-sensitivity system can be configured.

【0065】請求項に記載の発明によれば、光源から
光パルスの間隔を2・L・n/C以上離して送出したの
で、全ての光パルスを有効に受光できる。
According to the fifth aspect of the present invention, since the light pulses are transmitted at a distance of 2 · L · n / C or more from the light source, all the light pulses can be received effectively.

【0066】請求項に記載の発明によれば、光源から
パルス列長2・L・n/C以上を有する疑似ランダムパ
ルス列に規定されるパルスを送出するようにしたので、
全ての光パルスを有効に受光できる。
According to the sixth aspect of the present invention, the pulse specified by the pseudo random pulse train having a pulse train length of 2 · L · n / C or more is transmitted from the light source.
All light pulses can be received effectively.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光ファイバ式多点形物理量計測システ
ムの一実施例を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of an optical fiber type multipoint physical quantity measurement system of the present invention.

【図2】本発明の光ファイバ式多点形物理量計測システ
ムによって測定された受信パルス波形の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a received pulse waveform measured by the optical fiber type multipoint physical quantity measuring system of the present invention.

【図3】本実施例による信号処理装置と健全性判定用処
理装置との機能を説明する概念フローチャートである。
FIG. 3 is a conceptual flowchart illustrating functions of a signal processing device and a soundness determination processing device according to the present embodiment.

【図4】本実施例による光ファイバ式多点形物理量計測
システムの信号処理装置で得られた演算後の受信パルス
波形の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a received pulse waveform after calculation obtained by the signal processing device of the optical fiber type multipoint physical quantity measurement system according to the present embodiment.

【図5】本実施例による光ファイバ式多点形物理量計測
システムの信号処理装置で得られた演算後の受信パルス
波形の説明図であって、グループ3のセンサが動作した
ときの図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a received pulse waveform after calculation obtained by the signal processing device of the optical fiber type multipoint physical quantity measuring system according to the present embodiment, and is a diagram when a sensor of group 3 operates. .

【図6】本実施例の光ファイバ式多点形物理量計測シス
テムの信号処理装置で得られた演算後の受信パルス波形
の説明図であって、グループ2とグループ3の間の線路
で故障が発生したときの図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a calculated received pulse waveform obtained by the signal processing device of the optical fiber type multipoint physical quantity measurement system according to the present embodiment, wherein a failure occurs in a line between group 2 and group 3; It is a diagram when it occurs.

【図7】本発明の光ファイバ式多点形物理量計測システ
ムの他の実施例を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing another embodiment of the optical fiber type multipoint physical quantity measurement system of the present invention.

【図8】図7に示す他の実施例によって得られるブロッ
ク数と全検出可能距離との関係を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the number of blocks obtained by another embodiment shown in FIG. 7 and the total detectable distance.

【図9】図7の他の実施例の変形例を示す構成図であ
る。
FIG. 9 is a configuration diagram showing a modification of the other embodiment of FIG. 7;

【図10】従来例の光ファイバ式多点形物理量計測シス
テムの構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional optical fiber type multipoint physical quantity measurement system.

【図11】従来の光ファイバ式多点形物理量計測システ
ムによって測定された受信パルス波形の説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a received pulse waveform measured by a conventional optical fiber type multipoint physical quantity measuring system.

【図12】従来の信号処理装置で得られた演算後の受信
パルス波形である。
FIG. 12 is a reception pulse waveform after calculation obtained by a conventional signal processing device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A センサ部 B 計測部 1a 光ファイバ 1b 光ファイバ 2 光式物理量センサ 2a 光式物理量センサ 2b 光式物理量センサ 3 光分岐器 4 光パルス発生器 5 受光器 5−1 受光器 5−2 受光器 5−n 受光器 6 信号処理装置 12a 光パルス発生器故障検出用光ファイバ 12b 光ファイバ故障検出用光ファイバ 13 システム健全性判定用信号処理装置 14 1:n分岐器 15 1:n結合器 A Sensor section B Measurement section 1a Optical fiber 1b Optical fiber 2 Optical physical quantity sensor 2a Optical physical quantity sensor 2b Optical physical quantity sensor 3 Optical splitter 4 Optical pulse generator 5 Optical receiver 5-1 Optical receiver 5-2 Optical receiver 5 -N Optical receiver 6 Signal processing device 12a Optical fiber for failure detection of optical pulse generator 12b Optical fiber for failure detection of optical fiber 13 Signal processing device for system soundness determination 14 1: n branching device 15 1: n coupler

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G08C 25/00 G08C 25/00 K 審査官 樋口 信宏 (56)参考文献 特開 平4−313026(JP,A) 特開 平8−101992(JP,A) 特開 平5−336042(JP,A) 特開 平3−9625(JP,A) 特開 平3−4147(JP,A) 特開 平5−45250(JP,A) 特開 昭57−127294(JP,A) 特開 昭62−57096(JP,A) 特開 昭56−58627(JP,A) 特開 昭63−113323(JP,A) 実開 昭59−117929(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01D 21/00 G02B 6/00 G08C 25/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI G08C 25/00 G08C 25/00 K Examiner Nobuhiro Higuchi (56) References JP-A-4-313026 (JP, A) JP-A Heisei 8-101992 (JP, A) JP-A-5-336042 (JP, A) JP-A-3-9625 (JP, A) JP-A-3-4147 (JP, A) JP-A-5-45250 (JP, A A) JP-A-57-127294 (JP, A) JP-A-62-57096 (JP, A) JP-A-56-58627 (JP, A) JP-A-63-113323 (JP, A) −117929 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01D 21/00 G02B 6/00 G08C 25/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】送信用光ファイバと受信用光ファイバとの
間に所定の物理量の変化に応じて光損失が変化するセン
サを接続して構成したセンサ部と、該センサ部の送信用
光ファイバに光パルスを供給する光パルス発生器と、
光パルス発生器からセンサ部の送信用光ファイバを介し
てセンサを通過し受信用光ファイバを介して取り出され
る光パルスを受光する受光器と、受光器で受光した光
パルスを記憶部に波形データとして記憶し、任意の波形
データを抽出し、その波形データよりバックグランドノ
イズレベルを減算して相対強度及び物理量を求める信号
処理装置と、上記センサ部の送信用光ファイバと受信用
光ファイバとの間にセンサを経由しないで接続されると
共に送信用光ファイバと受信用光ファイバとの送受信端
から最も遠い位置と、最も近い位置とにそれぞれ配置さ
た故障検出用光ファイバと、該故障検出用光ファイバ
を通過して上記受光器で受光した光パルスの有無から光
ファイバの故障または光パルス発生器の故障の有無を判
定するシステム健全性判定用信号処理装置とを備えた光
ファイバ式物理量計測システム。
1. A sensor unit comprising a sensor connected between a transmission optical fiber and a reception optical fiber, the optical loss of which changes according to a change in a predetermined physical quantity, and a transmission optical fiber of the sensor unit. receiving the optical pulse generator for supplying optical pulses, the optical pulses to be extracted via the reception optical fiber passes through the sensor via the transmitting optical fiber of the sensor unit from the <br/> optical pulse generator light and light receiver, received by the said photodetector
The pulse is stored in the storage unit as waveform data, and any waveform
Data is extracted and background noise is extracted from the waveform data.
A signal processing device for determining the relative strength and physical quantity by subtracting the Izureberu, when connected Ru without going through the sensor between the reception optical fiber and transmitting optical fiber of the sensor portion
Both transmitting and receiving ends of the transmitting optical fiber and the receiving optical fiber
Located farthest from
Is a fault detection optical fiber, a fault or determining system integrity determine the presence or absence of failure in the optical pulse generator of the optical fiber from the presence of optical pulses through the fault detection optical fiber is received by the light receiver Fiber type physical quantity measurement system provided with a signal processing device for use.
【請求項2】送信用光ファイバと受信用光ファイバとの
間に所定の物理量の変化に応じて光損失が変化する複数
センサをはしご形に接続して構成したセンサ部を1ブ
ロックとし、これを並列に配置した複数のブロックと、
各ブロックの送信用光ファイバにブロック単位で光パル
スを供給する光パルス発生器と、光パルス発生器から
各ブロックの送信用光ファイバを介して各センサを通過
し各ブロックの受信用光ファイバを介して取り出される
光パルスをブロック単位で受光する受光器と、受光器
で受光した光パルスを記憶部に波形データとして記憶
し、任意の波形データを抽出し、その波形データよりバ
ックグランドノイズレベルを減算して相対強度及び物理
量を求める信号処理装置と、さらに各ブロックの送信用
光ファイバと受信用光ファイバとの間にセンサを経由し
ないで接続されると共に送信用光ファイバと受信用光フ
ァイバとの送受信端から最も遠い位置と、最も近い位置
とにそれぞれ配置された故障検出用光ファイバと、該故
障検出用光ファイバを通過して上記受光器で受光した光
パルスの有無から光ファイバの故障または光パルス発
器の故障の有無を判定するシステム健全性判定用信号処
理装置とを備えた光ファイバ式物理量計測システム。
2. A plurality of light loss changes according to a change of a predetermined physical quantity between the transmission optical fiber and the receiving optical fiber
A plurality of blocks in which a sensor unit configured by connecting the sensors in a ladder shape is configured as one block,
And optical pulse generator for supplying an optical pulse in blocks to the transmission optical fiber of each block passing through each sensor via a transmitting optical fiber of each block from the optical pulse generator receiving optical fiber for each block a light receiver for receiving in blocks light pulses taken out through the storage of light pulses received by the said photodetector as the waveform data in the storage unit
And extract arbitrary waveform data, and
The relative noise and physical
A signal processing device for determining the amount, and for transmitting each block
Via a sensor between the optical fiber and the receiving optical fiber.
Connected without transmitting and receiving optical fiber.
The farthest position from the transmitting / receiving end to the fiber and the closest position
And a failure detection optical fiber respectively arranged at
Light received by the above receiver after passing through the optical fiber for fault detection
Failure or light pulse onset production of optical fiber from the presence or absence of a pulse
Signal processing for system soundness determination to determine the presence or absence of a failure
Fiber-optic physical quantity measurement system equipped with a physical device .
【請求項3】請求項1または2に記載の光ファイバ式物
理量計測システムにおいて、上記受光器をブロック毎に
設けた光ファイバ式物理量計測システム。
3. An optical fiber type object according to claim 1 or 2.
In the physical measurement system, the above-mentioned light receiver is
The installed optical fiber type physical quantity measurement system.
【請求項4】上記送信用光ファイバと上記受信用光ファ
イバとの間に接続するセンサを複数個直列に接続したこ
とを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の光フ
ァイバ式物理量計測システム。
4. The transmission optical fiber and the reception optical fiber.
Multiple sensors connected in series
The optical fiber type physical quantity measurement system according to claim 1, wherein:
【請求項5】上記光パルス発生器から受信用光ファイバ
の端末までの距離をL、光速をC、光ファイバの屈折率
をnとしたときに、光パルス発生器から光パルスの間隔
を2・L・n/C以上離して送出することを特徴とする
請求項1から4のいずれかに記載の光ファイバ式物理量
計測システム。
5. An optical fiber for receiving from the optical pulse generator.
Is the distance to the terminal, L is the speed of light, C is the refractive index of the optical fiber
Where n is the distance between light pulses from the light pulse generator
Are transmitted at a distance of 2 · L · n / C or more.
The optical fiber type physical quantity measurement system according to claim 1 .
【請求項6】上記光パルス発生器から受信用光ファイバ
の端末までの距離をL、光速をC、光ファイバの屈折率
をnとしたときに、光パルス発生器からのパルス列長2
・L・n/C以上を有する疑似ランダムパルス列に規定
されるパルスを送出することを特徴とする請求項1から
4のいずれかに記載の光ファイバ式物理量計測システ
ム。
6. An optical fiber for receiving from the optical pulse generator.
Is the distance to the terminal, L is the speed of light, C is the refractive index of the optical fiber
Where n is the pulse train length from the optical pulse generator 2
.Specified as a pseudo-random pulse train having L.n / C or more
2. A pulse according to claim 1, wherein
5. The optical fiber type physical quantity measurement system according to any one of 4 .
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