JP2002535667A - 距離の変化を検出するためのセンサおよび方法 - Google Patents
距離の変化を検出するためのセンサおよび方法Info
- Publication number
- JP2002535667A JP2002535667A JP2000596331A JP2000596331A JP2002535667A JP 2002535667 A JP2002535667 A JP 2002535667A JP 2000596331 A JP2000596331 A JP 2000596331A JP 2000596331 A JP2000596331 A JP 2000596331A JP 2002535667 A JP2002535667 A JP 2002535667A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- optical
- distance
- polarization state
- signal
- 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
Links
- 230000008859 change Effects 0.000 title claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 63
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 58
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 42
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 43
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 235000021028 berry Nutrition 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 210000004177 elastic tissue Anatomy 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000010291 electrical method Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000334937 Hypsypops rubicundus Species 0.000 description 1
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- YZIYKJHYYHPJIB-UUPCJSQJSA-N chlorhexidine gluconate Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O.OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O.C1=CC(Cl)=CC=C1NC(=N)NC(=N)NCCCCCCNC(=N)NC(=N)NC1=CC=C(Cl)C=C1 YZIYKJHYYHPJIB-UUPCJSQJSA-N 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING 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
- G01D5/00—Mechanical 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
- G01D5/26—Mechanical 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
- G01D5/32—Mechanical 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
- G01D5/34—Mechanical 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
- G01D5/344—Mechanical 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 using polarisation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
- G01B11/18—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge using photoelastic elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
るためのセンサおよび方法に関する。
たとえば、ひずみゲージのような、電気的方法にもとづいたセンサが知られてい
る。電気容量における、ならびに磁束における変化を、長さにおける小さな変化
で作用する際に利用する。線形変化を判定する光学的方法の利点は、測定される
べき距離の変化を有する点間に導電接続が必要ないことである。小さく、約1μ
mから1mの平均的距離、および光パルスの遷移時間測定についての干渉計は、
通常、モアレシステムである。干渉計システムは非常に精密でありうるが、機械
的に極度に感度がよいという欠点を有する。また、このシステムの動作は、調節
するのに大幅な費用を伴う。この理由のために、このシステムは、実質的に振動
のないシステムとしてセットアップされなければならず、そのため、使用するの
に単純でなく、特に、物体が移動する距離の変化を検出するのに使用しにくい。
だが、モアレシステムは、数センチメートル以上の測定範囲において同様に精密
であり、かなりの費用で実施されうる。光パルスの遷移時間測定、および/また
はドップラー効果により生成される周波数シフトの測定は、広範な距離の場合に
のみ正確であり、エレクトロニクスによる測定には高いコストが要求される。
る特定の機械的安定性も要求せず、小さな位置的変化を精密に決定するために使
用することのできる、距離の変化を検出するためのセンサを提供することである
。本発明のさらなる目的は、実施するのが簡易な、距離の変化を検出するための
方法を提供することである。
および第2の位置間の距離の変化を検出するためのセンサにより達成され、該セ
ンサは、少なくとも1つの位置に機械的に接続することができ、光送信機と、光
信号の検出装置とを有する。これに関して、検出装置は、光ファイバを介して伝
送された光信号の偏光状態に依存する出力信号を生成することができる。
により達成され、以下の特徴、 a)少なくとも1つの該位置を、ほぼ螺旋状に巻かれた光ファイバに機械的に連
結すること、 b)既知の偏光状態を有する光信号を光ファイバに発信すること、 c)該光信号の偏光状態に関連する情報を取得するために、接続線を介して伝送
された前記光信号を記録すること、 d)伝送された信号の偏光状態に関する情報から、距離の変化を決定すること、
を備える。
し9、および請求項11ないし16に特徴づけられる。
おいて変化する光の主要な偏光にもとづく。単一の、螺旋状に巻かれた光ファイ
バ線の出力における光の偏光は、動きに対し敏感であり、特に、蛇腹式のような
(accordion-like)動きに対し敏感である。光ファイバの三次元曲線の形状での
偏光のこの依存性は、たとえばファイバ巻線の蛇腹長の形状を、直接測定するた
めに用いることができる。したがって、2つの位置間の距離を、移動可能であり
、螺旋状に巻かれた弾性光ファイバ線を用いて、それらを連結することによって
決定することができる。
の的確な形状に対するファイバの光学活性のかなりの依存にある。まず得られる
推定結果では、この影響は、色消しであり、いかなる偏光モード分散ももたらさ
ない。これは、いわゆる光学ベリー位相(optical Berry phases)と呼ばれるス
ピン向け直し位相(spin redirection phase)の1つにより引き起こされる。こ
のベリー位相または幾何学的位相は、光の法線動的位相(normal dynamic phase
)の場合のように、ファイバの空間曲線の構造により生成されるのであって、光
路長の差によって生成されるのではない位相効果である。しかしながら、幾何学
的位相は、法線動的位相の場合と同じ光の干渉効果をもたらす。
からの光が螺旋状巻線を通して向けられるときに、時計回りに光伝播方位の球体
の周りを、kベクトル(kは、技術文献における伝播定数βに対応する。)が包
む立体角Ωに相当する。
され、伝送された光信号が、光ファイバを介して伝搬された後、その偏光状態ま
たは個々の偏光成分に関して結論(inference)が引き出されるようにして検出
されることが重要である。伝送前および伝送後の光信号のパラメータの変化から
、あるいは、較正測定または同時の基準測定からの基準値との比較から、巻かれ
た光ファイバの形状に関して、またはその形状の変化に関して結論を引き出すこ
とができ、したがって、光ファイバに連結された位置間の距離の変化に関しても
結論を引き出すことができる。
有する偏光計または検出器を用いて、偏光が光ファイバを介して伝搬されると、
その偏光状態または特定の偏光成分の強度を測定することができる。伝送前、お
よび伝送後に続いての偏光および偏光成分の知識から、形状により引き起こされ
る偏光の変化に関して、ひいてはコイルの変形に関して結論が引き出される。
も必要としない。画定された初期の基本状態がいつでも使える場合にそれで十分
である。基準値は、たとえば、光ファイバを用いた較正測定中に必要とされ、第
1および第2の位置間の特定の距離での出力信号を特定する一連の測定値からな
っている。代替的に、好ましくは巻かれた光ファイバをシミュレートし、同様に
画定された光信号を受信する基準経路での測定中に、基準信号を生成することが
でき、2つの送信信号が互いに比較される。このため、2つの送信信号のいずれ
かが個別に分析され、双方の強度が互いに比較される。実際の送信信号を干渉状
態にもたらすこともできるが、基準送信信号を用いて、後に共用検出器において
検出することができる。
提供される利益は、実際上全般に適用可能である。光ファイバへ光信号を発信す
ることは、実際のところ、機械的に安定しているが、測定されるべきシステムか
ら個別にセットアップされる。さらに、大幅な技術的出費を伴うことなく、セン
サは、個々の、コストのかからない構成要素を組み立てることができる。
いる。本実施形態では、光ファイバは、固定された巻き方向を有している。一般
に、任意の曲げファイバでは、一方の巻き方向が優勢である(predominate)場
合にそれで十分である。
ルの長手方向軸に沿って、動きに弾性的に従うことができるクラッドを有する。
このため、コイルはそのようなものとして、たとえば弾性円筒などの弾性基板材
料に埋め込まれる。
ら生ずる直線偏光はファイバコイル1へ発信される。この場合、光源は十分に偏
光を放出せず、偏光子Pはファイバ入力端に位置づけられて、画定された偏光状
態を生成する。ファイバコイルの出力端では、伝送された光信号の偏光状態は、
偏光計2を用いて測定される。代替的に、直列接続された分析器を有する単一の
検出器を用いて、画定された偏光成分の強度を測定する。
の楕円を概略的に示す。XおよびYは電界ベクトルの振動方向を示す。最も一般
的な場合には、電界ベクトルは主軸aおよびbを有する楕円を描き、軸xおよび
yに対して角度φで回転する。
れた直線偏光の右手および左手円形構成要素間のコイルに導入される、いわゆる
幾何学的位相に比例することを利用している。幾何学的位相はコイルの形状とと
もに変化するので、配向角度φはコイル形状の指標(measure)である。このよ
うにして、2つの点A1およびA2間の距離dをコイル上で測定することができ
、ひいては点A1およびA2によってしっかり接続された2つの位置間の距離お
よび/または距離の変化を測定することができる。
ピン向け直し位相、ひいてはコイル形状が全く単純に決定される。ピッチStを
有する、リード角Θが巻線の始端Aおよび終端Eにおいて同じである、半径rの
円筒Zの光ファイバの一周の巻き(complete winding)それぞれにより、導入
された直線偏光の回転φをもたらす。回転φの角度は以下の式によって与えられ
る。
一に巻かれた螺旋の場合にはΘは定数であり、以下の式が得られる。
で回転された偏光を有することになり、したがってα±φとなる。回転φの角度
の動作的特徴は、コイルのヘリシティに依存する。Lはファイバの螺旋の長さで
ある。この点で、螺旋のピッチStの変化に応答して、螺旋角度Θ、ひいてはフ
ァイバ終端Eにおける偏光方向が変化する。終端Eで線形分析器を設置し、つい
で、光が検出器に達する(strike)ようにし、これにより以下に表される強度I
が記録される。
強度である。ここでは、無損失条件が優勢(prevail)であり、ファイバの光が理
想的には直線偏光されたままであることを前提としている。
いては点AおよびE間の距離にもとづく。相関は種々の損失とともに、較正によ
り、または式(1)のパラメータを測定することによって、決定されることが好
ましい。検出器では、測定されるべき距離Stに依存する信号が得られ、パラメ
ータr、γ、およびαによって、適切な測定範囲にもたらすことができる。
ように、多くの巻線、および非整数の数の巻線(non-whole number)を用いるこ
とが可能である。AおよびEの間の整数の回転数N、およびAおよびEにおける
同じ螺旋角度が与えられ、式(1)によって、回転φの角度を計算することが可
能であり、積分の上限を2ПNまで拡張する必要がある。整数でなく、かつ均一
でない巻線である多数の回転Nが与えられるため、較正は計算よりも有利であり
、単純な式(1)にしたがって実行されることはない。
対して回りに自由に回転することができる巻線の始端および終端の点AおよびE
にスピンドルが取り付けられる。これらのスピンドルは、巻線の円筒軸に垂直に
配置される。ファイバは、点AおよびEにおいてスピンドルの回りに弾性保持部
材を回転させることができるピボットを有する弾性保持部材に取り付けられる。
この場合には、均一な螺旋は、円筒上の点AおよびE間の測地曲線として螺旋自
体を自動的に調節するので、式(3)を螺旋の全てのピッチStに適用すること
ができ、それについての構成(formation)はファイバの全長で十分である。
ら生じると、偏光はもともとファイバへのその入光の際から生じていたため、も
はや偏光されない。この影響は、一方で、円対称からのファイバコアの偏光によ
り、もう一方で、ファイバの曲げによって引き起こされる複屈折によりもたらさ
れる。低偏光モード分散にも特徴づけられる、いわゆる弱複屈折率ファイバにお
いて、ファイバコアの非対称の配向分布(orientation distribution)が、あら
ゆる空間方向において、たとえばファイバを引き出す際のプリフォームの急速な
回転により達成される。したがって、この種のファイバは、本発明による長さ測
定センサを製造するために特に適している。
は小さくなりすぎるべきではない。曲げファイバにおける複屈折の評価は、L.Je
unhommeのSingle-Mode Fiber Optics,N.Y.1983,p.60により与えられている。こ
れは、巻かれたファイバ螺旋がλ/10よりも小さい位相のずれを有する場合に
理想的である。ここで、λは動作波長である。もう一方で、高いひずみ複屈折値
でさえ、測定原理に実質的に干渉しない。これは、ファイバの出力端での楕円状
に偏光した光の場合においてさえ、螺旋の変形により、長さの変化の測定として
とられうる配向角度φに変化がもたらされるためである。ファイバの大きな曲げ
半径は、螺旋半径を増大することと、螺旋のピッチを拡大することとの双方によ
り得ることができる。
たらされる、ファイバ端における検出器の強度の変化も含む。即時の測定された
値と、較正測定において決定される値との比較により得られる長さ測定は、巻か
れた光ファイバの長さの変化により引き起こされない光の偏光状態へのいかなる
影響もなくすことができるため、センサの実用的な応用に有利である。
(たとえば鋼、青銅、またはプラスチックワイヤ)には、2つの搭載支持体HA
、HEが設けられており、搭載支持体HA、HEは、該支持体HA、HEを自由
に回転することを可能にするスピンドルに適合することができる。記載された実
施形態において、点A、Eにおけるスピンドルは、長さの変化が測定される必要
のある望遠アームの2つの管に接続される。記載された実施形態において、ファ
イバ担体Dに埋め込まれた、単一の巻線を有する螺旋状の光ファイバが必要とさ
れる。
て、安定した結合状態を確実にすることができる。好ましくは直線偏光を生成す
る光源LQは、たとえば、発光ダイオードまたは半導体レーザである。光はレン
ズL1を介して結合され、その入力端はホルダーHAに配置される。ファイバは
、弾性ファイバ担体D上または弾性ファイバ担体D内に固定される。光源が非偏
光を放出する場合には、直線偏光子PAは、光源と、ファイバの始端との間に置
かれなければならない。
定された、または回転可能な線形分析器PEが固定されている。レンズは、ファ
イバから検出器DEへ光の像を映す。光源LQおよび検出器DEは、容易に動く
ことのできる導体を介して、対応するネットワーク、ならびに記録装置Nおよび
Rにそれぞれ接続する。干渉効果を回避するために、外界から耐光であるように
して、光源、検出器、およびガラスファイバを得る。
変化を精密に検出するための工業の適用に有利に使用することができる。
センサを示す。
たとえば、ひずみゲージのような、電気的方法にもとづいたセンサが知られてい
る。電気容量における、ならびに磁束における変化を、長さにおける小さな変化
で作用する際に利用する。線形変化を判定する光学的方法の利点は、測定される
べき距離の変化を有する点間に導電接続が必要ないことである。小さく、約1μ
mから1mの平均的距離、および光パルスの遷移時間測定についての干渉計は、
通常、モアレシステムである。干渉計システムは非常に精密でありうるが、機械
的に極度に感度がよいという欠点を有する。また、このシステムの動作は、調節
するのに大幅な費用を伴う。この理由のために、このシステムは、実質的に振動
のないシステムとしてセットアップされなければならず、そのため、使用するの
に単純でなく、特に、物体が移動する距離の変化を検出するのに使用しにくい。
だが、モアレシステムは、数センチメートル以上の測定範囲において同様に精密
であり、かなりの費用で実施されうる。光パルスの遷移時間測定、および/また
はドップラー効果により生成される周波数シフトの測定は、広範な距離の場合に
のみ正確であり、エレクトロニクスによる測定には高いコストが要求される。 F.WassmannとA.Ankiewiczによって1998年6月に出
版された、「Berry's phase analysis of polarization rotation in helicoida
l fibers」(Applied Optics,vol.37,no.18)という刊行物により、螺旋状に巻か
れた光ファイバを通して伝搬する偏光の回転を算出する方法が知られている。偏
光の回転は、変位の大きさ(程度)を判定するために用いることができる光ファ
イバセンサを実装するのに利用される。 Y.LiboとA.Farhadによって1997年7月に出版された、「Tw
o-dimensional HiBi fiber-optic coil strain sensor」(Acta Photonica Sinic
a,vol.26,no.7,pp.618-622,xp 000884999)という刊行物により、螺旋状に巻かれ
た光ファイバの助けによって、機械的ひずみ、すなわち、光ファイバを通して伝
搬する、利用される光の偏光状態に関する機械的ひずみの影響を測定することが
知られている。 米国特許第5,201,015号により、光ファイバの助けによって機械的な
ひずみを測定するためのセンサが知られている。その光ファイバは同芯巻線を有
している。機械的引張り応力がそのセンサに及ぼされた場合、巻線が弾性的に伸
張して、巻線の周辺経路(peripheral path)、ひいては光路長も光ファイバに
おいて増加(延長)させる。光路長の増加は、外部から作用する機械的ひずみの
測度として利用される。 米国特許第4,389,090号により、光ファイバでの特定の偏光状態を形
成するための装置が知られている。光ファイバの少なくとも1つの領域で巻線ま
たはコイルとして形成される。巻線またはコイルの空間的配向を変更することに
よって、また光ファイバを撚ることによって、偏光状態を調節し、変化させるこ
とができる。
該位置に機械的に接続することができる少なくとも1つのほぼ螺旋状に巻かれた
光ファイバを有し、かつ光送信機と、光信号の検出装置とを有するセンサによっ
て達成する。これに関して、該検出装置は、光ファイバを介して伝送された光信
号の偏光状態に依存する出力信号を生成することができる。さらに、基準光ファ
イバ経路が設けられて、その経路により光ファイバがシミュレートされ、かつそ
の経路上に別の(second)光信号が伝送され、双方の経路(both paths)上を伝送
された光信号が、共通の、または個別の検出装置において検出されて、偏光状態
の差を判定することができるようにする。 本目的は、方法上、第1および第2の位置間の距離の変化を検出するための方
法により達成され、その方法は以下の段階、すなわち、 a)少なくとも1つの該位置を、ほぼ螺旋状に巻かれた光ファイバに機械的に連
結することと、 b)既知の偏光状態を有する1つの光信号を光ファイバに送ることと、 c)該光信号の偏光状態に関連する情報を取得するようにして、接続線を介して
伝送された光信号を記録する(record)ことと、 d)伝送された光信号の偏光状態に関する情報から、距離の変化を判定すること
と、 e)伝送後の光信号の偏光状態を、伝送前の光信号の偏光状態および/または基
準偏光状態と比較することと、 を含む。 本センサおよび本方法の好適な実施形態は、従属請求項2ないし8および10
ないし14にそれぞれ特徴づけられる。
Claims (16)
- 【請求項1】 少なくとも1つのほぼ螺旋状に巻かれた光ファイバを有する
、第1および第2の位置間の距離の変化を検出するためのセンサであって、少な
くとも1つの該位置に機械的に接続することができ、光送信機と、光信号の検出
装置とを有し、該検出装置は、前記光ファイバを介して伝送された前記光信号の
偏光状態に依存する出力信号を生成することができる、センサ。 - 【請求項2】 前記検出装置は、直列接続された分析器を有する偏光計また
は検出器である請求項1に記載のセンサ。 - 【請求項3】 前記光ファイバは、螺旋方向に可撓性があり、前記第1およ
び第2の位置間の距離の変化に従うことができる請求項1または2に記載のセン
サ。 - 【請求項4】 前記光ファイバは弾性保持部材に接合され、該弾性保持部材
は、前記光ファイバの機械的荷重に応答して該光ファイバの形状に変化を与え、
該機械的荷重がないことに応答して初期の曲がった形状に前記光ファイバを保持
する請求項1ないし3に記載のセンサ。 - 【請求項5】 前記光ファイバは、少なくとも1つの細長い保持要素、好ま
しくは円筒、の回りに巻かれ、該保持要素は、可撓性があることが好ましい請求
項1ないし4のいずれか1項に記載のセンサ。 - 【請求項6】 前記光ファイバは、該光ファイバが巻かれた形状で移動可能
であるが前記保持要素に安定して固定されたままであるように、該保持要素に固
定されている請求項1ないし5のいずれか1項に記載のセンサ。 - 【請求項7】 一方の巻き方向が優勢である前記光ファイバの場合に、該光
ファイバは、一方の巻き方向のみを有することが好ましい請求項1ないし6のい
ずれか1項に記載のセンサ。 - 【請求項8】 光源は直線偏光を生成し、かつ/または直線偏光子は前記光
ファイバの入力端に位置する請求項1ないし7のいずれか1項に記載のセンサ。 - 【請求項9】 前記光ファイバをシミュレートする基準光ファイバ経路が設
けられ、該基準光ファイバ経路を介して第2の光信号が伝送され、双方の(both
)経路を介して伝送された該光信号は、共通の、または個別の検出装置において
感知されて、前記偏光状態における差を決定することができるようにする請求項
1ないし8のいずれか1項に記載のセンサ。 - 【請求項10】 第1および第2の位置間の距離の変化を検出するための方
法であって、以下の特徴、 a)少なくとも1つの該位置を、ほぼ螺旋状に巻かれた光ファイバに機械的に
連結すること、 b)既知の偏光状態を有する光信号を前記光ファイバに発信すること、 c)該光信号の偏光状態に関連する情報を取得するために、接続線を介して伝
送された前記光信号を感知すること、 d)前記伝送された信号の前記偏光状態に関する情報から、前記距離の変化を
検出すること、 を含む方法。 - 【請求項11】 前記距離の変化は、前記検出された信号、および場合によ
っては前記検出された信号の個々のパラメータを、特定の距離に対応する較正測
定で決定された値と比較することにより決定される請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】 前記距離の変化は、前記検出された信号から計算され、場
合によっては、前記検出された信号の個々のパラメータから、および前記光ファ
イバの三次元曲線の形状から計算される請求項10に記載の方法。 - 【請求項13】 前記伝送の後の前記光信号の偏光状態は、前記伝送の前の
偏光状態および/または基準偏光状態と比較される請求項10ないし12のいず
れか1項に記載の方法。 - 【請求項14】 前記基準偏光状態は、機械的停止状態での通信リンクを介
する伝搬の後に測定された前記光信号の偏光状態である請求項13に記載の方法
。 - 【請求項15】 前記光信号は基準信号とともに検出される請求項10ない
し14のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項16】 前記直線偏光は前記光ファイバに発信され、画定された直
線偏光を有する光が検出される請求項10ないし14のいずれか1項に記載の方
法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19903447A DE19903447A1 (de) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | Sensor und Verfahren zur Erfassung von Abstandsänderungen |
DE19903447.8 | 1999-01-29 | ||
PCT/EP1999/009845 WO2000045124A1 (de) | 1999-01-29 | 1999-12-09 | Sensor und verfahren zur erfassung von abstandsänderungen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002535667A true JP2002535667A (ja) | 2002-10-22 |
JP2002535667A5 JP2002535667A5 (ja) | 2007-03-15 |
Family
ID=7895716
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000596331A Pending JP2002535667A (ja) | 1999-01-29 | 1999-12-09 | 距離の変化を検出するためのセンサおよび方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6727491B1 (ja) |
EP (1) | EP1151242B1 (ja) |
JP (1) | JP2002535667A (ja) |
AT (1) | ATE389865T1 (ja) |
CA (1) | CA2359251C (ja) |
DE (2) | DE19903447A1 (ja) |
WO (1) | WO2000045124A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1500221A (zh) * | 2001-01-31 | 2004-05-26 | 全波导通信公司 | 光子晶体多模波导管中的电磁模转换 |
GB2421075A (en) * | 2004-12-09 | 2006-06-14 | Insensys Ltd | Optical-fibre interstice displacement sensor |
CN102818536B (zh) * | 2012-08-16 | 2015-09-23 | 南京东利来光电实业有限责任公司 | 检测光纤形状和中心的方法 |
DE102016225218A1 (de) * | 2016-12-16 | 2018-06-21 | Zf Friedrichshafen Ag | Stoßdämpfer oder Federdämpfer |
US11877937B2 (en) * | 2020-10-16 | 2024-01-23 | Accenture Global Solutions Limited | Springs with strain feedback |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6438520U (ja) * | 1987-09-01 | 1989-03-08 | ||
JPH02228537A (ja) * | 1989-03-02 | 1990-09-11 | Fujikura Ltd | ヤング率測定方法 |
JPH0540844U (ja) * | 1991-11-08 | 1993-06-01 | 古河電気工業株式会社 | 光ロードセル |
JPH07504975A (ja) * | 1991-12-02 | 1995-06-01 | ソラック | 連続製造されるストリップの平滑度測定ローラ |
JPH08304271A (ja) * | 1995-05-11 | 1996-11-22 | Canon Inc | 超伝導体クエンチ検出装置及び検出方法 |
JPH1062212A (ja) * | 1996-08-26 | 1998-03-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | トンネル危険予知システム |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4389090A (en) | 1980-09-04 | 1983-06-21 | The Board Of Trustees Of Leland Stanford Jr. Univ. | Fiber optic polarization controller |
US4588255A (en) * | 1982-06-21 | 1986-05-13 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Optical guided wave signal processor for matrix-vector multiplication and filtering |
US5201015A (en) * | 1991-09-19 | 1993-04-06 | Litton Systems, Inc. | Conformal fiber optic strain sensor |
-
1999
- 1999-01-29 DE DE19903447A patent/DE19903447A1/de not_active Withdrawn
- 1999-12-09 US US09/890,394 patent/US6727491B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-12-09 EP EP99964558A patent/EP1151242B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-09 AT AT99964558T patent/ATE389865T1/de not_active IP Right Cessation
- 1999-12-09 DE DE59914699T patent/DE59914699D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-09 WO PCT/EP1999/009845 patent/WO2000045124A1/de active IP Right Grant
- 1999-12-09 JP JP2000596331A patent/JP2002535667A/ja active Pending
- 1999-12-09 CA CA002359251A patent/CA2359251C/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6438520U (ja) * | 1987-09-01 | 1989-03-08 | ||
JPH02228537A (ja) * | 1989-03-02 | 1990-09-11 | Fujikura Ltd | ヤング率測定方法 |
JPH0540844U (ja) * | 1991-11-08 | 1993-06-01 | 古河電気工業株式会社 | 光ロードセル |
JPH07504975A (ja) * | 1991-12-02 | 1995-06-01 | ソラック | 連続製造されるストリップの平滑度測定ローラ |
JPH08304271A (ja) * | 1995-05-11 | 1996-11-22 | Canon Inc | 超伝導体クエンチ検出装置及び検出方法 |
JPH1062212A (ja) * | 1996-08-26 | 1998-03-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | トンネル危険予知システム |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JPN5002002188, Frank Wassmann、外1名, "Berry’s phase analysis of polarization rotation in", APPLIED OPTICS, 19980620, Vol.37, No.18, p.3902−3911, US * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2000045124A1 (de) | 2000-08-03 |
DE59914699D1 (de) | 2008-04-30 |
US6727491B1 (en) | 2004-04-27 |
DE19903447A1 (de) | 2000-08-03 |
CA2359251A1 (en) | 2000-08-03 |
CA2359251C (en) | 2008-04-29 |
ATE389865T1 (de) | 2008-04-15 |
EP1151242B1 (de) | 2008-03-19 |
EP1151242A1 (de) | 2001-11-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kong et al. | Pure directional bending measurement with a fiber Bragg grating at the connection joint of eccentric-core and single-mode fibers | |
US4442350A (en) | Fiber optic sensor with enhanced immunity to random environmental perturbations | |
US4376248A (en) | Fiber optical magnetic field sensor using magnetostrictive material | |
RU2205374C2 (ru) | Волоконно-оптические датчики давления и система измерения давления, их включающая | |
RU2009124266A (ru) | Волоконно-оптическая система и способ измерения множественных параметров турбомашинной системы | |
EP0900396A1 (en) | A fiber optic sensor based upon buckling of a freely suspended length of fiber | |
JP2018515799A (ja) | 接続されるべきマルチコア光ファイバの干渉法整列 | |
US20180238680A1 (en) | Sensitive optical fiber shape sensing based on shape-related optical polarization evolution | |
US4524322A (en) | Fiber optic system for measuring electric fields | |
JP2012021982A (ja) | 温度感度を低減したファイバー電流センサー | |
Zhang et al. | Fiber optic liquid level sensor based on integration of lever principle and optical interferometry | |
HU196259B (en) | Optoelktromechanical measuring transducer | |
JP2002535667A (ja) | 距離の変化を検出するためのセンサおよび方法 | |
CN111426991B (zh) | 一种光纤矢量磁场传感器 | |
CN114235035A (zh) | 一种基于光纤光栅的扭矩及温度多参量传感装置 | |
CN101368978B (zh) | 双芯光纤集成式加速度计及测量方法 | |
CN108827189B (zh) | 一种基于反射式微纳光纤耦合器的扭转传感器 | |
JP2001503140A (ja) | 偏光維持ファイバを有するセンサ装置 | |
JP2004361285A (ja) | 角度センサ及びそれを用いた管路計測装置 | |
Duncan | Modal interference techniques for strain detection in few-mode optical fibers | |
US20180267077A1 (en) | Fiber-Optic Accelerometer | |
JP3408076B2 (ja) | 光ファイバ変位センサ | |
CN216746413U (zh) | 一种基于lpg和fbg的联级结构振动传感器 | |
RU185213U1 (ru) | Волоконно-оптический комбинированный распределенный сенсор температуры и деформации высокого пространственного разрешения | |
JPH0658712A (ja) | 光ファイバセンサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061208 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061208 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070126 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090727 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20091027 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20091104 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20091127 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20091204 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091218 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100301 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20100601 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20100608 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100906 |