JPS6050402A - 温度ドリフト補償型ファブリーペロー型光ファイバセンサ - Google Patents

温度ドリフト補償型ファブリーペロー型光ファイバセンサ

Info

Publication number
JPS6050402A
JPS6050402A JP58158119A JP15811983A JPS6050402A JP S6050402 A JPS6050402 A JP S6050402A JP 58158119 A JP58158119 A JP 58158119A JP 15811983 A JP15811983 A JP 15811983A JP S6050402 A JPS6050402 A JP S6050402A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical fiber
light source
drift
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP58158119A
Other languages
English (en)
Inventor
Teruaki Yoshida
吉田 明章
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP58158119A priority Critical patent/JPS6050402A/ja
Publication of JPS6050402A publication Critical patent/JPS6050402A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • G01D5/32Mechanical 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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical 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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/353Mechanical 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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
    • G01D5/35303Mechanical 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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using a reference fibre, e.g. interferometric devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (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】 本発すJは、音数、振動、圧力、電界、磁界などの高感
度な検出、測定に用いられるファプリーベロー型光ファ
イバ干渉剖の温度特性を補償して温度ドリフトを除去し
た光ファイバセンザに関する。− 音波、振動、圧力、温度、電界、磁界などの各種の物理
量を光フアイバ中の光路長の変化。
すなわち位相の変化に変換して外界の物理量を測定する
光フアイバ干渉センサは、電磁誘導雑音がないことや高
感度性などを特徴としている。
例えば干渉型光ファイバセンサの中でも2両端面に半透
膜をコーティングした一本の単一モートファイバを七ン
サ部とし、参照光用のファイバアームを必要としないフ
ァプリーペロー型光ファイバ干渉計は構成が簡単なこと
で実用上の利用価値が高く、たとえば音波センサなどへ
の応用がなされている。しかし、音波以外に温度変化に
対する感度も高いために(例えば215ラジアン/゛C
/メートル(センサ部長)が得られている。)、その設
置されている場所の温度変動によってセンサの出力が変
動しドリフトを、牛じるので、これを除去することが問
題になっている。
従来試みられている方法によれば、ファプリーペロー型
ファイバ干渉計のセンサ部ファイノくに圧電素子を接着
して挿入する方法が考えられる。
第1図は従来の上記のような構成のセンサを示す図であ
って、レーザ光源1からの光は9両端面に半透膜2と6
をコーティングした単一モード光ファイバ4に結合用レ
ンズ5を介して導入される。ファイバ中を伝搬する光は
1両端面の間でくり返し反射干渉した後検出器6で電気
信号に変えられる。光ファイノ;4は円筒形圧電素子7
に接着された巻き付けられている。検串器6からの出力
は、基準電圧Eと比較して差動増幅器8で増幅された後
、光ファイバの温度変化にJ:る低い周波数成分のドリ
フトだけを取り出すだめの低域フィルタ9および積分回
路10を通って、光ファイバ4の巻かれた圧電素子7に
印加訟れる。なお1位相を変化させる範囲は。
−π/2〜π/2でよいため、積分回路10の出力がこ
の可変範囲をこえた場合はリセノ(・回路11でもとに
もどず。電圧を印加された圧電素子7は2円筒の半径が
増減し又光ファイバ4が伸縮することで、温度変化によ
る位相ノフ]・が補償され、温度変動によるドリフトの
影響が取り除かれる。なお測定結果をあられす信号出力
は端子12から得られる。
しかしこの方法は、光ファイバのセンサ約6に位相補償
用の圧電素子7を直接接触させる必要があるので、セン
サ部分が小径、軽量であるという光フアイバセンサの特
徴が損われることや、圧電素子7が電磁誘導雑音の影響
を受けるしたがって本発明の目的は、小径且つ軽量で電
磁誘導雑音がなく、高感度な測定が可能であるファプリ
ーペロー型光ファイバセンザの特徴を損うことなく、従
来欠点となっていた温度ドリフトを除去して、安定な測
定の出来る干渉型光ファイバセンサを提供することにあ
る。
すなわち本発明によれば、光源手段と、この光源手段か
らの光を受けて物理量を測定するファプリーペロー型干
渉センサ部を含む光フアイバ手段と、前記ファプリーペ
ロー型干渉センサ部の出力を検出して基準電圧と比較し
増幅して測定結果を示す信号出力を発する手段と、前記
信号出力を用いて得られる制御信号をフィードバックし
て温度変動によるドリフトを補償するようにしたファプ
リーベロー型ファイバセノザにおいて、前記光源手段を
外部からの電気信号により光の周波数が変化する周波数
可変光源手段を以って゛構成し、且つ前記光源手段から
の光を互いに別方向に2分し一方を前記光フアイバ手段
に送る光分岐手段と、この光分岐手段から送出さ1する
他の一方の光を検出し2得られた電気部からの電気信号
とすることを特徴とする温度ドリフト補償型ファプリー
ペロー型ファイバセンザが得られる。
次に本発明につき詳細に説明する。
第2図は本発明の一実施例の構成を示す図であって、第
1図におけると同じ構成要素には第1図の参照数字に2
0を加えて示しである。第2図において2周波数可変光
源手段とじ−Cはし−ザ光源21と超音波光変調器41
を組み合わせたものが用いられている。超音波光変調器
41を通った光ビームは、ビームスブリック42によっ
て分割され、一方のビームは検出器46によって電気信
号に変換された後、差動増幅器28に4かれ、光フアイ
バ干渉部24に導入される光量に比例した基準電圧■を
与える。他方の光ビームは結合用レンズ25を介して送
光用光ファイバ44に導入され1両端面に半透膜23a
23bをコーティングした単一モード光ファイバ45か
らなるファプリーペロー型光ファイバ干渉計部すなわち
センサ部46まで伝送される。
7アブリ一ペロー型干渉計部は反射形で用いられている
。このセンサ部に導入された光は半透膜23a、23b
の間でくり返し反射干渉シフ、送光用光ファイバ44の
方向に反射され、結合レンズ25を経てビームスプリッ
タ42で反射されて検出器26に送られる。この時反射
される光量は半透膜23aと23bの透過率と両半透膜
間の光路長に依存している。両半透膜の間を光が一往復
したときに生ずる位相差をφとずれば、φdセンザ部4
6の外界の物理量の変化に対応して変化する。
第3図は第2図のセンサにおける。φが変化し7て生じ
た位相シフトΔφに対する検出器26で受光される反射
光強度の変化の様子を示す図である。この図から明らか
なように1反射光強度の変化を電気信号に変えて測定す
ることによって位相シフト量がめら1%る。位相シフト
と外界物理:111との間には、一定の関係があるから
これから外界物理量が測定される。位相シフトを力える
外界物理量としては、音波、温度、圧力などがある。寸
だ、センサ部分を電歪物質や磁歪物質に接着すれば、電
界や磁界に対しても位相ソフトが生じ、電界寸たは磁界
センサの働きをする。
次に第2図に戻って、検出器26で変換された電気信号
は検出器43の出力信号である基l¥−電圧Vと差動増
幅器28で比較増幅された後、光ファ・イバの温度変化
による低い周波数成分のドリフトだけを取り出すための
低域フィルタ29および積分回路60を通り、必要のと
きはりセット回路61の助けを借りて制御信号Cとなる
電圧制御発振器47はこの制御信号Cによって決まる光
周波数シフト信号fを超音波光変調器41にフィードバ
ックされる。それによって。
温度変動によって生じたセンサ部での位相シフトが周波
数ソフトの結果生じる位相シフトによって補償され1反
射光強度がドリフトに対して一定に保たれて温度ドリフ
トが除去される。また、この周波数シフトは第5図の反
射光強度のカーブにおいて、センサの動作点を感度が最
大で直線性のよいA点近傍に安定に設定する働きをかね
ている。なおレーザ光源21.超音波光変調器41.お
よび電圧制御発振器47は合わせて周波数可変光源部4
8を形成する。また測定結果をあられす信号出力は端子
49から取り出される。
第4図は上記の周波数可変光源部48の他の例を示すも
のであって、注入電流制御による周波数可変半導体レー
ザ51と、制御信号Cにより前記の注入電流を発生する
駆動回路52とから構成されてい′る。
第5図は周波数可変光源部48の更に他の例を示すもの
であって、印加電圧制御による圧電素子61を付した半
導体レーザ62と、制御信号Cにより前記の印加電圧を
発生する駆動回路63とから構成されている。これら2
つの例は公知のものであるからその動作についての説明
は省略する。
以上の第2図をもとにした本発明の実施例は。
送光用光フアイバ44ヲ用いた遠隔操作可能の反射型の
ファプリーベロー光フアイバセンサについて説明したも
のであるが、送光用光ファイバ44を取外せば直接操作
の反射型のセンサが構成できる。また第2図において、
センサ部46の半透膜23bの右側に光ファイバを接続
してこ可能の透過型のファプリーペロー型光ファイノ(
センサ i−−− を構成することができる。但し実用的には反射型の方が
取扱い易い。
以上のことから2本発明によれば、光源手段の光周波数
をセンサ部干渉計からの出力によってフィードバック制
御することにより、温度変動に基づく出力信号のドリフ
トを取り除くことが出来、従来例のように圧電素子をセ
ンサ部ファイバに取り付ける必要がなくなるので、セン
サ部を小径、軽量に出来ると共に1電磁誘導鼾f音の影
響や、熱その他のしよう乱の発生源をセンサ部から完全
に取り除くことが出来るので。
その実用上の効果はきわめて顕著である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のファブリペロ−光ファイ・くセンサの構
成を示す図、第2図は本発明の一実施例の構成を示す図
、第6図はファプリーペロー型光ファイバ干渉計部から
の反射光強度と位相シフトとの関係を示す図、第4図は
第2図におけるh1波数可変光源手段の構成の他の例を
示す図、第51¥1は同じく更に他の例を示す図である
。 記号の説明=21はレーザ光源、25aと23bは半透
膜、25は結合用レンズ、26は検出器。 28は差動増幅器、29は低域フィルタ、 30は積分
回路、ろ1はリセット回路、41け超音波光変調器、4
2はビームスプリッタ、4ろけ検出器、44d送光用光
フアイバ、45け乍−モ−1−光ファイバ、46はファ
プリーベロー型光ファイバ干渉泪部(センサ部)、47
は電圧制御発振器、48は周波数可変光源手段をそれぞ
れあられしている。 46 午2図 手続補正1(自発) 昭和tと年70月20日 特許庁長官 若 杉 和夫 殿 1 事件の表示 昭和58年特許願第158,119号 2 発明の名称 温度ドリフト補償型ファプリーはロー型光ファイバセン
サ 6 補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 (423)日本電気株式会社 4、代理人 〒105 住 所 東京都港区西新橋1丁目4番10号6、補正の
内容 (1)明細n)の記載を次のとおり訂正する。 1)第4頁8行、目:“たパを「て」に変更する。 2)第7頁6行目:゛24″を「46」に変更する。 6)第9頁6行目二パされ”を「ず」に変更する。 4)第10頁6行目二″半導体レーザ″のあとに「ガス
レーザ」を挿入する。 (2)図面の第2図を添付したコピーに赤で記したよう
に削正する。 、・°] 1(、埋入(5841)ブ1理」、芦 1) 坦 (・
 :))− 一4ば l ] 6 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、光源手段と、この光源手段からの光を受けて物理量
    を測定するファプリーペロー型干渉センサ部を含む光フ
    アイバ手段と、前記ファプリーペロー型干渉センサ部の
    出力を検出して基準電圧と比較し増幅して測定結果を示
    す信号出力を発する手段と、前記信号出力を用いて得ら
    れる 二制御信号をフィードバンクして温度変動による
    ドリフトを補償するようにしたファプリーペロー型ファ
    イバセンサにおいて、前記光源手段を外部からの電気信
    号により光の周波数が変化する周波数可変光源手段を以
    って構成し、且つ前記光源手段からの光を互いに別方向
    に2分し一方を前記光フアイバ手段に送る光分岐手段と
    。 この光分岐手段から送出される他の一方の光を検出し得
    られた電気信号を前記基準電圧とするとを特徴とする温
    度ドリフト補償型ファプリーペロー型ファイバセンサ。 2、前記第1項の装置であって、前記光フアイバ手段が
    ファブリ−ぺ、ロー型センサ部と送光用光ファイバから
    成っていることを特徴とする遠隔操作可能な温度ドリフ
    ト補償型ファプリーペロー型光ファイバセンサ。
JP58158119A 1983-08-31 1983-08-31 温度ドリフト補償型ファブリーペロー型光ファイバセンサ Pending JPS6050402A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58158119A JPS6050402A (ja) 1983-08-31 1983-08-31 温度ドリフト補償型ファブリーペロー型光ファイバセンサ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58158119A JPS6050402A (ja) 1983-08-31 1983-08-31 温度ドリフト補償型ファブリーペロー型光ファイバセンサ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6050402A true JPS6050402A (ja) 1985-03-20

Family

ID=15664711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58158119A Pending JPS6050402A (ja) 1983-08-31 1983-08-31 温度ドリフト補償型ファブリーペロー型光ファイバセンサ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6050402A (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62217132A (ja) * 1985-12-30 1987-09-24 テクノロジ− ダイナミツクス インコ−ポレ−テツド 光学式圧力検出システム
JPS63502376A (ja) * 1986-01-28 1988-09-08 ブリティシュ・テレコミュニケ−ションズ・パブリック・リミテッド・カンパニ 放射ビ−ム特性の変動の削減
JPH04221713A (ja) * 1990-03-13 1992-08-12 Dr Johannes Heidenhain Gmbh 光学装置
FR2703147A1 (fr) * 1993-03-27 1994-09-30 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Capteur de dilatation interférométrique.
JP2006266799A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Univ Of Fukui 光ファイバセンサ装置
CN100363714C (zh) * 2005-01-07 2008-01-23 清华大学 基于激光回馈的光纤传感器
US7836773B2 (en) 2006-10-18 2010-11-23 Fujikura Ltd. Optical fiber thermometer and temperature-compensated optical fiber sensor
CN103983375A (zh) * 2014-04-17 2014-08-13 上海电控研究所 自感温分波装置及系统
CN108649922A (zh) * 2018-05-30 2018-10-12 南京国博电子有限公司 一种温度补偿型移相器

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62217132A (ja) * 1985-12-30 1987-09-24 テクノロジ− ダイナミツクス インコ−ポレ−テツド 光学式圧力検出システム
JPS63502376A (ja) * 1986-01-28 1988-09-08 ブリティシュ・テレコミュニケ−ションズ・パブリック・リミテッド・カンパニ 放射ビ−ム特性の変動の削減
JPH04221713A (ja) * 1990-03-13 1992-08-12 Dr Johannes Heidenhain Gmbh 光学装置
FR2703147A1 (fr) * 1993-03-27 1994-09-30 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Capteur de dilatation interférométrique.
CN100363714C (zh) * 2005-01-07 2008-01-23 清华大学 基于激光回馈的光纤传感器
JP2006266799A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Univ Of Fukui 光ファイバセンサ装置
US7836773B2 (en) 2006-10-18 2010-11-23 Fujikura Ltd. Optical fiber thermometer and temperature-compensated optical fiber sensor
CN103983375A (zh) * 2014-04-17 2014-08-13 上海电控研究所 自感温分波装置及系统
CN108649922A (zh) * 2018-05-30 2018-10-12 南京国博电子有限公司 一种温度补偿型移相器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5218197A (en) Method and apparatus for the non-invasive measurement of pressure inside pipes using a fiber optic interferometer sensor
US4418981A (en) Quadrature fiber-optic interferometer matrix
US6281976B1 (en) Fiber optic fiber Fabry-Perot interferometer diaphragm sensor and method of measurement
US4899042A (en) Integrated optic field sensor consisting of an interferometer formed in substrate
US5218418A (en) Differential fiber optic sensor and method
US5798834A (en) Interferometric fiber optic method and apparatus for obtaining absolute static measurement using an optical frequency-time profile
US4313185A (en) Acoustic vibration sensor and sensing system
JPH0642909A (ja) フィードバック制御差動ファイバ干渉計
JPH0663727B2 (ja) 位置検知装置及び方法
US4514054A (en) Quadrature fiber-optic interferometer matrix
US5187983A (en) Fiber-optic strain gauge manometer
JPH05215628A (ja) 温度補償自己参照ファイバ光学マイクロベンド圧力トランスジューサ
JPS6050402A (ja) 温度ドリフト補償型ファブリーペロー型光ファイバセンサ
JPH0240512A (ja) 荷重物体の振動及び加速度を測定する光ファイバー式モニター装置
US4665363A (en) Optical fibre magnetic gradient detector
JPS62273424A (ja) 遠隔圧力センサ方式
JP3188528B2 (ja) 交番電界及び交流電圧のための光ファイバーセンサ
JPH0232561B2 (ja)
JPH0743263B2 (ja) 位相変調方式光ファイバジャイロ
US5010770A (en) Vibrating tube fiber optic pressure transducer with light-powered electro-magnetic drive
CA2268913C (en) Apparatus with a retracing optical circuit for the measurement of physical quantities having high rejection of environmental noise
Murphy et al. Miniaturized fiber-optic Michelson-type interferometric sensors
JP2557658B2 (ja) 光干渉角速度計
JPS6250625A (ja) 光フアイバ音響センサ
JPS5855911A (ja) 光変調装置