JP2000205968A - 測定プロ―ブ並びに少なくとも1つのこの測定プロ―ブを備える測定装置および設備 - Google Patents
測定プロ―ブ並びに少なくとも1つのこの測定プロ―ブを備える測定装置および設備Info
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Abstract
ーブ並びにこのプローブを備える測定装置および設備を
提供する。 【解決手段】 プローブは、少なくとも1本の光ファイ
バケーブル(13,20)と、信号変換手段(4,2
1)に光接続され光ファイバ素線を保持する保持部材
(14)を有する電気回路(12)とを備える。この電
気回路は、発光ダイオードおよび/または光検出器のよ
うな信号変換手段に接続された取外し可能な電気コネク
タ(15)を備え、処理回路(6)により用いられる電
気信号(17,22)を供給し、または受取る。測定装
置は、取外し可能な電気コネクタ(15)により処理回
路(6)に接続された少なくとも1本の光ファイバプロ
ーブを備える。光ファイバを備える温度測定プローブお
よび装置、並びに導体を備える設備に特に応用される。
Description
光ファイバケーブルを有する測定プローブ、この測定プ
ローブおよび信号処理手段を備える装置および少なくと
も1つの導体およびこの測定プローブを備える設備に関
する。
的に、少なくとも1本の光ファイバを備え、この光ファ
イバの第1の端部はセンサに接続され、また、その第2
の端部は電気的処理装置に接続される。このような光フ
ァイバをこの処理装置に接続するために、この処理装置
に固定して接続された光素子または光電気素子と協働す
るように設計された取外し可能な光コネクタを用いるこ
とが知られている。
信号の強度が最大になるように結合するためには、光コ
ネクタを他のファイバまたは光電気素子との間で厳密に
位置合わせすることが必要である。これに加えて、光コ
ネクタは、高価でかつ容積が大きく、この結果、いくつ
かの測定点を必要とする設備に共用させるのが困難であ
る。特に、工業的環境において光ファイバプローブを用
いる場合は、光コネクタがストレスを受けやすく、光接
続を適合させるときまたはこれを扱うときにこのストレ
スが光接続にダメージを及すことがある。
を交換するには、その設備を知っている従業員で行えな
ければならない。従業員は、必ずしも光ファイバの接続
に長けているわけでなく、また設備の現場でこれを遂行
する道具が必ずしも揃っているわけではない。このよう
に、既知の光ファイバプローブは産業設備において特別
の技術手段に頼ることなく、また上記設備の構内で予防
策を厳格に組合わせることなく、容易に使えるものでは
必ずしもなかった。
あり、その目的は、容易に設置することができる光ファ
イバプローブ並びにこのプローブを備える測定装置およ
び設備を達成することにある。
バ測定プローブは、少なくとも1本の光ファイバケーブ
ルと、第1の電気接続手段を有する少なくとも1つの電
気回路と、上記光ファイバケーブルの一端に設けられた
少なくとも1つの温度センサと、上記第1の接続手段に
接続され、上記温度センサとともに配設された上記光フ
ァイバケーブルにより伝搬される光信号と上記第1の接
続手段内を流れるように設計された電気信号との間のイ
ンタフェイスを与えるように設計された信号変換手段
と、上記温度センサとともに配設され、上記信号変換手
段に光学的に接続される少なくとも1本の光ファイバ素
線を保持する光ファイバ保持手段と、を備える。
ローブは、上記信号変換手段と上記第1の接続手段との
間に接続された増幅手段を備える。
に設けられ、上記温度センサから発生し測定されるべき
物理量を表す光信号に応答するセンサを備える。
定パラメータを記憶する記憶手段を備えると有益であ
る。
の一端に供給される光信号を電気信号に変換する少なく
とも1つの光検出器を備えることが好ましい。
続手段から発生する電気信号を光信号に変換して上記光
ファイバ素線の一端に入力する少なくとも1つの光伝達
手段を備え、上記光ファイバ素線は、上記光伝達手段と
の光接続が維持されることが好ましい。
ローブは、上記光ファイバケーブルの一端に設けられた
温度センサと、発光素子とを備え、第1の光信号が変換
手段から送られて上記発光素子を励起し、第2の光信号
が上記発光素子から伝達されて上記光ファイバケーブル
を介して上記信号変換手段に伝搬され、上記第2の光信
号は上記第1の光信号の波長と異なる波長と、温度を表
す減衰とを有する。
号変換手段との間に配設された第1および第2の光ファ
イバ素線を備え、上記第1の光ファイバ素線が上記第1
の光信号を伝導し、上記第2の光ファイバ素線が上記第
2の光信号を伝導することが好ましい。
素線と上記信号変換手段との間に配設された光分離シス
テムを備えることができる。
ローブは、上記光ファイバ素線の一端と上記信号変換手
段との間に配設された光フィルタを備えることができ
る。
材料で形成された光ファイバ素線を有することが好まし
い。
バ素線の上記信号変換手段上での位置を決める位置決め
部を備えると有益である。
備えることが好ましい。
号変換手段は、少なくとも1つの発光ダイオードと、光
検出器と、第1の光ファイバ素線を保持して上記発光ダ
イオードとの光接続を固定し、第2の光ファイバ素線を
保持して上記光検出器との光接続を固定する固定手段と
を備える。
プローブは、3本の上記第1の光ファイバ素線を保持し
て3つの上記発光ダイオードとの光接続を固定し、3本
の上記第2の光ファイバ素線を保持して3つの上記光検
出器との光接続を固定する固定手段を備える。
記発光ダイオードと上記第1の接続手段は第1のプリン
ト回路上に配置され、上記光検出器は第2のプリント回
路上に配置され、上記第2のプリント回路は、上記第1
のプリント回路と電気的に接続され、略直交するように
配置される。
め、上記プローブは、上記電気回路の少なくとも一部を
覆う絶縁性の第1のコーティングと、この絶縁性の第1
のコーティングの少なくとも一部を覆う導電性の第2の
コーティングとを備えることができる。
は、少なくとも1つの電気導体の温度を測定するために
用いられる。
る測定装置は、信号処理手段と、上述したプローブと、
上記信号処理手段に接続され、上記第1の接続手段と協
働するように設計された第2の接続手段とを備える。
電気導体と、この電気導体に接続された少なくとも1つ
の上記プローブとを備える。
の特定の実施の形態のいくつかの説明に従い、本発明の
他の利点および特徴をより明確にする。ただし、これら
の実施形態が本発明を限定するものでないことは勿論で
ある。
バセンサ1は、光コネクタ3に接続された光ファイバケ
ーブル2を備えている。これらの光コネクタは、取外し
可能であり、また、集中測定装置8の処理回路6に接続
された光電気装置4および5と協働する。この光電気装
置は、光信号を受取る光検出器4または光信号を放出す
る発光ダイオード5を特に備えることができる。光検出
器4と処理回路6との間に、光信号を表す電気信号を増
幅するアンプ7が接続されることが好ましい。
との間に中間のファイバを用いることができる。
用する場合は、コネクタ3との光接続が完全には達成で
きないことがある。現実に特別の道具が時々必要にな
り、光コネクタ3と光電気装置4および5との光学的係
合を調整するには、有能な従業員が必要である。これに
加えて、この光接続が良質でない場合は、光の損失があ
まりに多く、センサによる測定に誤りが出がちである。
用いることの他の欠点には、上記光コネクタが劣化する
おそれが含まれる。センサは実際にあらゆる種類の機械
圧迫または大気圧にさらされ、これにより光接続の特性
が変化し得る。例えば、光コネクタが汚れたり、その一
部が遮断されたり、湿気やほこりに包まれたりすること
がある。
いては、センサは電気回路を備え、光ファイバケーブル
が、電気コネクタに接続された信号変換光電気装置との
間の光接続をこの電気回路上で保持される。この場合、
エンドユーザは光接続部がすでに組込まれたセンサを受
取る。このユーザは、これにより特に電気設備の専門で
あっても、光学部について煩う必要なくセンサを電気的
に接続しさえすればよい。光接続が最適な方法で達成さ
れ、密閉して保護されるので、外部からの圧迫が一切影
響を及すことなく、センサによる測定に不都合な影響が
及ぶこともない。
2つの光ファイバセンサ10および11を備えた測定装
置を示す。第1のセンサ10は、プリント回路のような
電気回路12を備え、この電気回路12上では保持部材
14により保持され保護される光ファイバ素線13に光
検出器4が光学的に接続されている。電気回路12は、
測定装置8に固着された電気コネクタ16と協働するよ
うに設計された取外し可能な電気コネクタ15を備えて
いる。電気回路12はまた、光検出器4と電気コネクタ
16との間に接続されるアンプ7を備えることもでき
る。本実施形態において、電気コネクタ15および16
はまた、電気的測定信号17と参照線19と電源線18
とを導く。
配線回路(hardwired circuit)のような電気回路12を
備えており、この電気回路12上で光ファイバ素線20
が発光ダイオード21に光学的に接続され、この発光ダ
イオード21は、保持部材14によって保持され保護さ
れる。発光ダイオード21は、電気回路12上に設けら
れた取外し可能な電気コネクタ15に接続され、電気コ
ネクタ15は測定装置8に固着して設けられた電気コネ
クタ16と協働するように設計されている。図2におい
て、電気コネクタ15および16は、電気信号22を発
光ダイオード21へ送る接続点と、参照線19との接続
点とを有する。処理回路6から供給される信号22は、
増幅回路23により増幅することができる。
ネクタ15の接続点はすべて単一の電気コネクタ上にま
とめることができ、また、光ファイバ素線13,20
は、単一の測定に協働させることができ、単一の電気回
路12上で保持することができる。
ファイバ素線13および20を備えた、測定装置および
センサ24の回路図を示す。2本の光ファイバ素線はそ
れぞれの一端が電気回路12上に保持されて信号変換装
置4および21に光接続され、各ファイバ素線の他端は
センサ25に接続されている。
上で保持され、一端が発光ダイオード21に光接続さ
れ、他端がセンサ25に接続されている。第2の光ファ
イバ素線13は電気回路12に向かうように保持され、
一端が光検出器4に光接続され、他端もまたセンサ25
に接続されている。図3において、光検出器4は、アン
プ7の入力に接続された光トランジスタであり、アンプ
7の出力は、取外し可能な電気コネクタ15に接続され
ている。発光ダイオード21は、増幅回路23を介して
電気コネクタ15に接続されている。電気コネクタ15
は、測定装置8の被固定電気コネクタ16に接続可能で
ある。
接続されている。処理回路6は、ダイオード21に制御
信号22を送り、これと交代に光検出器4から測定信号
17を受取る。制御信号22は、発光ダイオード21に
より第1の光信号26に変換され、第1の光信号26
は、第1の光ファイバ素線20内を流れてセンサ25を
励起する。次に、センサ25で放出された第2の光信号
27が第2の光ファイバ素線13内を流れて光検出器4
に検出され、光検出器4は、この第2の光信号27を電
気信号17に変換する。この信号は、アンプ7で増幅さ
れ電気コネクタ15および16を介して処理回路6に供
給される。
りファイバが固定して保持されるので、センサによる測
定は、確実でかつ信頼できる。さらに、センサは、取外
し可能な電気コネクタ15の簡単な電気的接続により、
容易に取付けることができ、また、容易に交換すること
ができる。
12に設けられた記憶回路28により設定パラメータま
たは補正パラメータを格納することができる。これによ
り、センサ25を備えるプローブは、組立において工場
や専門の場所で調整することができる。これにより、産
業設備において調整することなく容易に用いることがで
きる。設定パラメータまたは補正パラメータは、特に連
続オフセットや振幅または歪み応答、経時減衰、遅れ時
間または応答テーブルに関するものとすることができ
る。プローブを処理回路6に接続すると、設定パラメー
タを表す情報32が上記処理回路6に供給される。この
ように、各プローブが記憶回路を備えるので、処理回路
6は、ファイバ内を流れ物理的測定値を表す光信号を表
す電気信号を修正し、適合させることができる。この情
報32は、電気コネクタ15および16を介して伝搬さ
れる。
7が流れる光ファイバ素線29を備える測定装置および
プローブの回路図を示す。光ファイバ素線29は、一端
でセンサ25に接続され、他端は、発光ダイオード21
と光検出器4に光接続された保持部材14により電気回
路12に向かうように保持される。半反射板を備える分
離素子30がファイバ素線29の一端とダイオード21
と光検出器4との間に配設されて、ファイバおよびセン
サから到来して光検出器4へ向う信号27と、ダイオー
ドからファイバおよびセンサへ向う光信号26とを分離
する。他の実施形態において、分離素子はファイバ光力
分割器とすることができる。
場合は、分離品質を向上させるため、光フィルタ31を
光検出器4の直前に配設する。この光フィルタ31があ
るために、第1の波長を有する信号27は通過すること
ができ、第2の波長を有する信号26は通過することが
できない。このプローブにおいて、電気回路12は、電
源線18と参照線19と測定信号17および、ダイオー
ド21の制御信号を導く取外し可能な電気コネクタ15
を備える。
きるセンサを図5に示す。このセンサは、第1の信号2
6を受けてこれに応答する部材33を備えている。次
に、または同時に、第2の光信号27が上記部材33に
より伝達される。この第2の光信号27は測定すべき物
理量を示す。特定の実施形態においてこの物理量が温度
であることに注目されたい。
ある場合、第2の信号27は、第1の信号26の波長と
異なる波長を有する。これに加えて、第1の信号26が
部材33への照射を止めると、第2の信号27の光強度
は、時間の経過に伴い、ほぼ指数関数的に減衰する。特
に、部材33がルビーまたは粉末状のアレキサンドライ
トであるときは、第2の信号27の減衰34は、この部
材33の温度を示す。
信号26の光振幅を示し、図6(b)は、上記部材33
によって放出される第2の信号27を示す。処理回路6
は、電気信号17に変換される第2の信号27の減衰3
4に従い、部材33における温度の値を決定する。
バプローブの回路図を示す。第1の光ファイバ素線20
a,20b,20cを備える測定チャネルは、センサ2
5a,25b,25cを発光ダイオード21a,21
b,21cに光接続し、また、第2の光ファイバ素線1
3a,13b,13cは、センサ25a,25b,25
cをフォトダイオード4a,4b,4cで示される光検
出器に接続する。
0c,13a,13bおよび13cは、保持部材14に
より電気回路12に向かうように保持される。3つの発
光ダイオード21a,21b,21cは、取外し可能な
電気コネクタ15に接続されて制御信号22a,22b
および22cをそれぞれ受取る。第2の光ファイバ素線
13a,13b,13cにそれぞれ光接続されたフォト
ダイオード4a,4b,4cは、アンプ7a,7b,7
cにそれぞれ接続される。
b,7cの出力および反転入力の間にそれぞれ接続され
た抵抗36a,36b,36cにより決定される。アン
プの出力は、電気コネクタ15に接続されて各センサ2
5a,25b,25cによる測定をそれぞれ表す測定信
号17a,17b,17cを供給する。電気コネクタ1
5は、アンプに電力を供給するため、参照線19と2本
の電源線V+およびV−をも供給する。
25a,25b,25cは、例えば図5に示すセンサの
ように作動する蛍光材または発光材を備える温度センサ
である。図7に示すプローブは、導体37a,37b,
37cを備える電気設備の温度測定に用いると有益であ
る。光ファイバが高い絶縁耐力を有するので、図7に示
すプローブは、高い電圧や、特に低い電圧、中間の電圧
または高電圧を有する設備内で用いることができる。
ーブの一部を示す。本実施形態において、電気回路12
は、ほぼ直交するように配設された2つのプリント回路
38および39を備えている。第1のプリント回路38
は、発光ダイオード21a,21b,21cと電気コネ
クタ15とを備え、また、第2のプリント回路39は、
アンプ7a,7b,7cとともに光検出器4a,4b,
4cを備える。これら2つのプリント回路は、機械的お
よび電気的に接続されている。このような配置により、
プローブの容積が十分に減少し、また、測定装置との接
続面積も十分に減少する。
す。本実施形態においては、第1の光ファイバ素線20
a,20b,20cが発光ダイオード21a,21b,
21c内に設けられたオリフィス内に載置される。発光
ダイオード21aに挿設されたファイバ20aを図9に
示す。第2の光ファイバ素線13a,13b,13c
は、それぞれ光検出器4a,4b,4cに光接続される
ように載置される。これにより、光ファイバ素線13a
が光検出器4aに対向するように載置される。動作を改
善するため、センサにより放出される信号を通過させ、
発光ダイオードにより生成される信号を止らせるため、
第2の光ファイバ素線13aと光検出器4aとの間に設
けられた光フィルタ31が光信号をフィルタリングす
る。
保持部材14は、光ファイバ素線を固定し位置決めする
部材40を備えている。光ファイバ素線は、これらを受
取る上記部材40の凹部42内に材料41を投入するこ
とにより、部材40内に詰込むこともできる。
14は、基部43と光ファイバガイド部材45を備えて
いる。
気回路12の電気部品を覆う絶縁性の第1のコーティン
グ47と、この絶縁性の第1のコーティングを覆う導電
性の第2のコーティング48とを備えると好適である。
この導電性の第2のコーティングは、電磁シールドの機
能を有する。これらのコーティングを構成する材料は、
ポリマであることが好ましい。
るため、電気回路12または電気コネクタ15は、取外
し可能な電気コネクタ15を被固定電気コネクタ16に
固定する保持部材46を備える。
金属配線回路や、含浸回路(impregnated circuit)、ま
た、例えば表面実装部品に適合した回路とすることがで
きる。
容易に設置することができる光ファイバプローブ並びに
この光ファイバプローブを備える測定装置および設備が
提供される。
ある。
施の形態と、本発明にかかる装置の第1の実施の形態と
を示す第1の回路図である。
施の形態と、本発明にかかる装置の第2の実施の形態と
を示す第2の回路図である。
施の形態と、本発明にかかる装置の第3の実施の形態と
を示す第3の回路図である。
ることができるセンサを示す。
光ファイバ内を流れることができる信号を示す。
プローブの実施の形態を示す回路図である。
を有するプローブの回路図である。
である。
備えるプローブの斜視図である。
バ素線 14,40〜45 光ファイバ保持部材 15,16 電気コネクタ 17,22 電気信号 21,21a〜c 発光ダイオード 25,25a〜c センサ 26,27 光信号 28 記憶手段 30 光分離システム 31 光フィルタ 33 発光素子 37a〜c 導体 38,39 プリント回路 45 ガイド部材 46 支持部材 47 絶縁性の第1のコーティング 48 導電性の第2のコーティング
Claims (20)
- 【請求項1】少なくとも1本の光ファイバケーブルと、
第1の電気接続手段を有する少なくとも1つの電気回路
と、を備える光ファイバ測定プローブであって、 前記光ファイバケーブルの一端に設けられた少なくとも
1つの温度センサと、 前記第1の接続手段に接続され、前記温度センサととも
に配設された前記光ファイバケーブルにより伝搬される
光信号と、前記第1の接続手段内を流れるように設計さ
れた電気信号との間のインタフェイスを与えるように設
計された信号変換手段と、 前記温度センサとともに配設され、前記信号変換手段に
光学的に接続される少なくとも1本の光ファイバ素線を
保持する光ファイバ保持手段と、を備えることを特徴と
するプローブ。 - 【請求項2】前記信号変換手段と前記第1の接続手段と
の間に接続された増幅手段を備えることを特徴とする請
求項1に記載のプローブ。 - 【請求項3】前記光ファイバケーブルに設けられ、前記
温度センサから発生し、測定されるべき物理量を表す光
信号に応答するセンサを備えることを特徴とする請求項
1または2に記載のプローブ。 - 【請求項4】補正パラメータまたは設定パラメータを記
憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項1ない
し3のいずれかに記載のプローブ。 - 【請求項5】前記信号変換手段は、前記光ファイバ素線
の一端に供給される光信号を電気信号に変換する少なく
とも1つの光検出器を備えることを特徴とする請求項1
ないし4のいずれかに記載のプローブ。 - 【請求項6】前記信号変換手段は、前記第1の電気接続
手段から発生する電気信号を光信号に変換して前記光フ
ァイバ素線の一端に入力する少なくとも1つの光伝達手
段を備え、 前記光ファイバ素線は、前記光伝達手段との光学的な接
続が維持されることを特徴とする請求項1ないし5のい
ずれかに記載のプローブ。 - 【請求項7】前記光ファイバケーブルの一端に設けられ
た前記温度センサは、発光素子を備え、 第1の光信号が前記信号変換手段から送られて前記発光
素子を励起し、第2の光信号が前記発光素子から送られ
て前記光ファイバケーブルを介して前記信号変換手段に
伝搬され、前記第2の光信号は前記第1の光信号の波長
と異なる波長と、温度を表す減衰とを有することを特徴
とする請求項1ないし6のいずれかに記載のプローブ。 - 【請求項8】前記温度センサと前記信号変換手段との間
に配設された第1および第2の光ファイバ素線を備え、 前記第1の光ファイバ素線は、前記第1の光信号を伝導
し、 前記第2の光ファイバ素線は、前記第2の光信号を伝導
することを特徴とする請求項7に記載のプローブ。 - 【請求項9】前記光ファイバ素線と前記信号変換手段と
の間に配設された光分離システムを備えることを特徴と
する請求項1ないし8のいずれかに記載のプローブ。 - 【請求項10】前記光ファイバ素線の一端と前記信号変
換手段との間に配設された光フィルタを備えることを特
徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載のプロー
ブ。 - 【請求項11】前記光ファイバケーブルは、プラスチッ
ク材料で形成された光ファイバ素線を有することを特徴
とする請求項1ないし10のいずれかに記載のプロー
ブ。 - 【請求項12】前記光ファイバ保持手段は、前記光ファ
イバ素線の前記信号変換手段上での位置を決める位置決
め部を備えることを特徴とする請求項1ないし11のい
ずれかに記載のプローブ。 - 【請求項13】前記光ファイバ保持手段は、ガイド部材
を備えることを特徴とする請求項1ないし12のいずれ
かに記載のプローブ。 - 【請求項14】前記信号変換手段は、 少なくとも1つの発光ダイオードと、 光検出器と、 前記発光ダイオードと光学的に接続された前記第1の光
ファイバ素線と、前記光検出器と光学的に接続された前
記第2の光ファイバ素線と、を保持する固定手段と、を
有することを特徴とする請求項1ないし13のいずれか
に記載のプローブ。 - 【請求項15】3つの前記発光ダイオードと光学的に接
続された3本の前記第1の光ファイバ素線と、3つの前
記光検出器と光学的に接続された3本の前記第2の光フ
ァイバ素線と、を保持する固定手段を備えることを特徴
とする請求項13または14に記載のプローブ。 - 【請求項16】前記発光ダイオードと前記第1の接続手
段は第1のプリント回路上に配設され、前記光検出器は
第2のプリント回路上に配設され、前記第2のプリント
回路は、前記第1のプリント回路と電気的に接続され、
略直交するように配置されることを特徴とする請求項1
4または15のいずれかに記載のプローブ。 - 【請求項17】前記電気回路の少なくとも一部を覆う絶
縁性の第1のコーティングと、この絶縁性の第1のコー
ティングの少なくとも一部を覆う導電性の第2のコーテ
ィングとを備えることを特徴とする請求項1ないし16
のいずれかに記載のプローブ。 - 【請求項18】少なくとも1つの電気導体の温度を測定
するために用いられることを特徴とする請求項1ないし
17のいずれかに記載のプローブ。 - 【請求項19】信号処理手段を備え、 請求項1ないし18のいずれかに記載のプローブの少な
くとも1つと、 前記信号処理手段に接続され、前記第1の接続手段と協
働するように設計された第2の接続手段とを備えること
を特徴とする光ファイバ測定装置。 - 【請求項20】少なくとも1つの電気導体を備え、 前記電気導体に接続された請求項1ないし18のいずれ
かに記載のプローブの少なくとも1つを備えることを特
徴とする設備。
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