JP2003344147A - Optical fibering interference sensor - Google Patents

Optical fibering interference sensor

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JP2003344147A
JP2003344147A JP2002154455A JP2002154455A JP2003344147A JP 2003344147 A JP2003344147 A JP 2003344147A JP 2002154455 A JP2002154455 A JP 2002154455A JP 2002154455 A JP2002154455 A JP 2002154455A JP 2003344147 A JP2003344147 A JP 2003344147A
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JP
Japan
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optical fiber
optical
failure
signal level
circuit
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JP2002154455A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Tokura
武 戸倉
Shinichi Nikaido
伸一 二階堂
Toru Takashima
徹 高嶋
Shinichi Niimi
慎一 新見
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fibering interference sensor capable of detecting the failure of facilities and devices constituting the optical fibering interference sensor. <P>SOLUTION: Light receiving elements 11-13 receive light propagated through optical fibering 5. Amplifiers 17-19 amplify output signals of the light receiving elements 11-13. The output levels of the amplifiers 17-19 are monitored by circuits 21-23 for monitoring the levels of output signals. An error determining circuit 27 determines the failure on the basis of whether the signal levels detected by the circuits 21-23 for monitoring the levels of output signals lie within a predetermined range or not. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバリング
干渉型センサに関し、特に故障検出機能を有する光ファ
イバリング干渉型センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber ring interferometric sensor, and more particularly to an optical fiber ring interferometric sensor having a failure detection function.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバとレーザを応用した技術の一
つに、光ファイバ内を伝搬する光信号の位相差を利用し
た干渉型センサが種々提案されている。
2. Description of the Related Art As one of the techniques applying an optical fiber and a laser, various interference sensors utilizing the phase difference between optical signals propagating in an optical fiber have been proposed.

【0003】例えば、特開2000−046564号方
向には、ループ状にした光ファイバ(これを光ファイバ
リングと称する)とレーザ光とを用いて、光ファイバに
加わる振動などの物理的変化を検出することができる光
ファイバリング干渉型センサが開示されている。
For example, in the direction of Japanese Patent Laid-Open No. 2000-046564, a physical change such as vibration applied to the optical fiber is detected by using a looped optical fiber (this is called an optical fiber ring) and a laser beam. A fiber optic ring interferometric sensor that is capable of doing so is disclosed.

【0004】このようなセンサ装置は、光源から出射さ
れたレーザ光を分岐結合素子によって分岐してループ状
になっている光ファイバリングの両開放端からそれぞれ
入射させて光ファイバリング内を時計回りと反時計回り
に伝搬させ、光ファイバリング内を伝搬した時計回り伝
搬光と反時計回り伝搬光とを分岐結合素子によって結合
して受光素子に入射させ、この受光素子が出力する時計
回り伝搬光と反時計回り伝搬光との位相差による干渉光
の光強度変化を示す信号に基づいて、光ファイバリング
に加わる振動を検出するものである。
In such a sensor device, laser light emitted from a light source is branched by a branch coupling element and is made incident from both open ends of an optical fiber ring in a loop shape, and the laser light is rotated clockwise in the optical fiber ring. And the counterclockwise propagating light propagating in the optical fiber ring are coupled by the branch coupling element to be incident on the light receiving element, and the clockwise propagating light output from this light receiving element. The vibration applied to the optical fiber ring is detected based on the signal indicating the change in the light intensity of the interference light due to the phase difference between the counterclockwise propagating light and the counterclockwise propagation light.

【0005】このような光ファイバリング干渉型センサ
は、たとえば、落石検知、侵入者検知などの振動、衝撃
の検知に用いることできる。
Such an optical fiber ring interference type sensor can be used, for example, for detecting vibrations and impacts such as rockfall detection and intruder detection.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光ファイバリング干渉型センサでは、このセンサを構成
する設備や装置内において故障が発生した場合、たとえ
ば、光ファイバの断線や変形による損失増加、光コネク
タの汚れによる損失増加や誤挿入、光ファイバやコネク
タ、光カプラなど光伝送路系や信号系の未接続や故障、
発光素子、受光素子、増幅回路やその他の回路などの故
障、増幅回路の利得の不足や過大、などが発生した場合
に、これらの故障による伝送損失が干渉光の光強度変化
となって現れ、これが光ファイバに加わった振動による
位相差と誤って検出されてしまうという問題があった。
However, in the conventional optical fiber ring interference type sensor, when a failure occurs in the equipment or device that constitutes this sensor, for example, loss increase due to disconnection or deformation of the optical fiber, Increased loss or incorrect insertion due to dirty connectors, disconnection or failure of optical transmission lines and signal systems such as optical fibers, connectors, and optical couplers,
When a failure occurs in the light emitting element, light receiving element, amplifier circuit or other circuits, or the gain of the amplifier circuit is insufficient or excessive, the transmission loss due to these failures appears as a change in the light intensity of the interference light. There is a problem that this is erroneously detected as a phase difference due to vibration applied to the optical fiber.

【0007】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的としては、光ファイバリング干渉型センサを構
成する設備や装置における故障を検出する機能を持たせ
た光ファイバリング干渉型センサを提供するものであ
る。
The present invention has been made in view of the above,
It is an object of the present invention to provide an optical fiber ring interference type sensor having a function of detecting a failure in equipment or devices constituting the optical fiber ring interference type sensor.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
上記課題を解決するため、光ファイバと、前記光ファイ
バの両開放端に接続したN×N光分岐結合素子と、前記
N×N光分岐結合素子に接続され、前記光ファイバ内に
レーザ光を入射させるための発光素子と、前記N×N光
分岐結合素子に接続されたN個の受光素子と、前記受光
素子が受けた光信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回
路から出力される信号レベルを監視する信号レベル監視
回路と、前記信号レベル監視回路が検知した信号レベル
が所定範囲内か否かにより故障を判定する故障判定回路
と、を有することを要旨とする光ファイバリング干渉型
センサである。
The invention according to claim 1 is
In order to solve the above problems, an optical fiber, an N × N optical branching / coupling element connected to both open ends of the optical fiber, and an N × N optical branching / coupling element are connected, and a laser beam is fed into the optical fiber. A light emitting element for incidence, N light receiving elements connected to the N × N optical branching / coupling element, an amplifier circuit for amplifying an optical signal received by the light receiving element, and a signal output from the amplifier circuit. An optical fiber ring interference type sensor having a signal level monitoring circuit for monitoring a level and a failure determination circuit for determining a failure based on whether or not the signal level detected by the signal level monitoring circuit is within a predetermined range. Is.

【0009】請求項2記載の本発明は、請求項1記載の
光ファイバリング干渉型センサにおいて、前記故障判定
回路は、前記信号レベル監視回路が検知した信号レベル
が所定値を越える場合、または前記信号レベル監視回路
が検知した信号レベルが所定値未満の場合に、故障あり
と判定することを要旨とする。
According to a second aspect of the present invention, in the optical fiber ring interference type sensor according to the first aspect, the failure determination circuit is used when the signal level detected by the signal level monitoring circuit exceeds a predetermined value, or When the signal level detected by the signal level monitoring circuit is less than a predetermined value, it is determined that there is a failure.

【0010】請求項3記載の本発明は、請求項2記載の
光ファイバリング干渉型センサにおいて、前記故障判定
回路は、前記増幅回路から出力される信号レベルが所定
時間、あらかじめ決められた定常レベルに戻らない場合
に、故障ありと判定することを要旨とする。
According to a third aspect of the present invention, in the optical fiber ring interference type sensor according to the second aspect, in the failure determination circuit, the signal level output from the amplification circuit is a predetermined steady level for a predetermined time. If it does not return to the above, the main point is to determine that there is a failure.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1は、本発明を適用した光ファイバリン
グ干渉型センサの構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the structure of an optical fiber ring interference type sensor to which the present invention is applied.

【0013】この光ファイバリング干渉型センサは、ル
ープ状の光ファイバ1の両開放部に、3×3の光分岐結
合素子3を接続して光ファイバリング5を形成し、光分
岐結合素子3には、第1受光素子11、第3受光素子1
3を接続し、光分岐結合素子7を介して第2受光素子1
3と発光素子15を接続し、さらに、第1〜第3受光素
子11、12、13のそれぞれに、受光した信号を増幅
するための第1〜第3増幅回路17、18、19を接続
して光ファイバリング干渉型センサを構成している。
In this optical fiber ring interferometric sensor, an optical fiber ring 5 is formed by connecting a 3 × 3 optical branch coupling element 3 to both open portions of a loop-shaped optical fiber 1 to form an optical branch coupling element 3. The first light receiving element 11 and the third light receiving element 1
3 is connected to the second light receiving element 1 via the optical branching and coupling element 7.
3 and the light emitting element 15 are connected, and further, the first to third light receiving elements 11, 12, and 13 are respectively connected to the first to third amplifier circuits 17, 18, and 19 for amplifying the received signal. Optical fiber ring interference type sensor.

【0014】第1〜第3受光素子は、光分岐結合素子3
を介して、光ファイバリング5を伝搬した時計回り伝搬
光と反時計回り伝搬光を受光し、受光した光強度信号に
応じた電気信号を出力する。
The first to third light receiving elements are optical branching and coupling elements 3
The clockwise propagating light and the counterclockwise propagating light propagating through the optical fiber ring 5 are received via the optical fiber ring 5, and an electric signal corresponding to the received light intensity signal is output.

【0015】第1〜第3増幅回路17〜19は、いずれ
も利得が可変可能な増幅回路であり、各受光素子11〜
13から出力された電気信号を所望の利得により増幅す
る。
Each of the first to third amplifier circuits 17 to 19 is an amplifier circuit having a variable gain, and each of the light receiving elements 11 to 11.
The electric signal output from 13 is amplified by a desired gain.

【0016】この第1〜第3増幅回路17〜19からの
出力信号は、光ファイバリング5内を時計回りと反時計
回りに伝搬した光信号の位相差を算出する位相差算出回
路25に入力されている。
The output signals from the first to third amplifier circuits 17 to 19 are input to the phase difference calculating circuit 25 which calculates the phase difference between the optical signals propagating in the optical fiber ring 5 in the clockwise and counterclockwise directions. Has been done.

【0017】また、第1〜第3増幅回路17、18、1
9には、それらから出力される信号レベルをそれぞれ監
視する第1〜第3出力信号レベル監視回路21、22、
23が接続されている。
Further, the first to third amplifier circuits 17, 18, 1
Reference numeral 9 denotes first to third output signal level monitoring circuits 21 and 22 for respectively monitoring the signal levels output from them.
23 is connected.

【0018】出力信号レベル監視回路21〜23からの
信号は、この光ファイバリング干渉型センサを構成する
設備や装置内における故障を検出し、判定するためのエ
ラー判定回路27に入力されている。
The signals from the output signal level monitoring circuits 21 to 23 are input to an error determination circuit 27 for detecting and determining a failure in the equipment or device that constitutes the optical fiber ring interference type sensor.

【0019】なお、光ファイバリング5には、光ファイ
バリング5の総延長を調整するために、光遅延素子9を
設けている。これは、光ファイバリング5に振動が加わ
った位置がちょうどリングの中点となってしまった場合
に、光ファイバリング内を時計回り反時計回りに伝搬す
る光の位相差が相殺されることがあるので、光路の総延
長を長くすることで、加振点がちょうどリングの中点と
なることを防止するために、たとえば長尺の光ファイバ
を遅延素子として入れているものである。
The optical fiber ring 5 is provided with an optical delay element 9 in order to adjust the total extension of the optical fiber ring 5. This is because when the position where vibration is applied to the optical fiber ring 5 is just at the midpoint of the ring, the phase difference of the light propagating in the optical fiber ring in the clockwise and counterclockwise directions may be canceled out. Therefore, in order to prevent the excitation point from becoming the middle point of the ring by increasing the total length of the optical path, for example, a long optical fiber is inserted as a delay element.

【0020】以下、本実施の形態の作用を説明する。The operation of this embodiment will be described below.

【0021】まず、この光ファイバリング干渉型センサ
としての基本機能である位相差算出動作について説明す
る。
First, the phase difference calculating operation, which is the basic function of the optical fiber ring interference type sensor, will be described.

【0022】この光ファイバリング干渉型センサでは、
発光素子15が出力したレーザ光が光分岐結合素子7を
介して、3×3の光分岐結合素子3に入射される。
In this optical fiber ring interference type sensor,
The laser light output from the light emitting element 15 is incident on the 3 × 3 optical branching / coupling element 3 via the optical branching / coupling element 7.

【0023】光分岐結合素子3に入射した光は、光ファ
イバリング5内を時計回りと反時計回りに伝搬する。そ
して光ファイバリング5を1周して再び分岐結合素子3
によって時計回り光と反時計回り光が結合され、両者の
位相差による干渉光の強度変化によって現れる光信号が
第1〜3受光素子11〜13に入射する。
The light incident on the optical branching / coupling element 3 propagates in the optical fiber ring 5 clockwise and counterclockwise. Then, the optical fiber ring 5 is rotated once, and the branch coupling element 3 is again provided.
The clockwise light and the counterclockwise light are coupled by and the optical signals appearing due to the intensity change of the interference light due to the phase difference between the two enter the first to third light receiving elements 11 to 13.

【0024】この時、3×3光分岐結合素子3は、出力
用のそれぞれの端子から位相バイアスをもつ干渉光を出
力する。実際にはそれぞれの位相が2π/3ずつずれた
出力である。
At this time, the 3 × 3 optical branching / coupling element 3 outputs the interference light having the phase bias from the respective output terminals. Actually, the respective phases are outputs shifted by 2π / 3.

【0025】第1〜3受光素子11〜13が入射した光
は電気信号に変換されて、第1〜3増幅回路17〜19
によって増幅される。
The light incident on the first to third light receiving elements 11 to 13 is converted into an electric signal, and the first to third amplifying circuits 17 to 19 are formed.
Is amplified by.

【0026】各増幅回路17〜19には、増幅された光
強度出力が時計回り光と反時計回り光の位相差との相関
が直線に近くなる区間をあらかじめ決定しておく。
In each of the amplifier circuits 17 to 19, a section in which the correlation between the amplified light intensity output and the phase difference between the clockwise light and the counterclockwise light is close to a straight line is determined in advance.

【0027】たとえば3×3の光分岐結合素子3として
位相が2π/3ずれた出力のものを用いた場合、各受光
素子11〜13から出力される信号は、2π/3ずつず
れているため、それぞれの位相がπ/3から2π/3の
間が時計回り光と反時計回り光の位相差との相関が直線
に近くなる区間に相当することになる。
For example, when an output having a phase shift of 2π / 3 is used as the 3 × 3 optical branching / coupling element 3, the signals output from the light receiving elements 11 to 13 are shifted by 2π / 3. , Between the respective phases of π / 3 and 2π / 3 corresponds to a section in which the correlation between the phase difference between the clockwise light and the counterclockwise light is close to a straight line.

【0028】増幅回路17〜19からの出力は、位相差
算出回路25へ入力される。位相差算出回路25では、
一つの受光素子に接続されている増幅回路からの信号
が、上記の区間に相当する強度に達したら、その増幅回
路の出力にて位相差を算出し、その区間の上限あるいは
下限を超過した場合は、次の受光素子に接続されている
増幅回路からの出力に切り替えて位相差を算出する。た
とえば、第1受光素子11で受けた信号を増幅している
第1増幅回路17からの光強度の信号が上記の区間に達
したら、この第1増幅回路17からの光強度の信号によ
り位相差を算出し、上記の区間の上限を越えた場合は第
2受光素子で受けた信号を増幅している第2増幅回路1
8からの光強度の信号による位相差算出に切り替え、逆
に第1増幅回路17からの光強度の信号が上記の区間の
下限を下回った場合は第3受光素子で受けた信号を増幅
している第3増幅回路19からの光強度の信号による位
相差算出に切り替える。
The outputs from the amplifier circuits 17 to 19 are input to the phase difference calculation circuit 25. In the phase difference calculation circuit 25,
When the signal from the amplifier circuit connected to one light receiving element reaches the intensity corresponding to the above section, the phase difference is calculated by the output of the amplifier circuit, and it exceeds the upper or lower limit of the section. Switches to the output from the amplifier circuit connected to the next light receiving element and calculates the phase difference. For example, when the light intensity signal from the first amplification circuit 17 that amplifies the signal received by the first light receiving element 11 reaches the above section, the phase difference is caused by the light intensity signal from the first amplification circuit 17. The second amplifier circuit 1 that amplifies the signal received by the second light receiving element when the upper limit of the above section is exceeded.
If the signal of the light intensity from the first amplifier circuit 17 is below the lower limit of the above-mentioned section, the signal received by the third light receiving element is amplified. The calculation is switched to the phase difference calculation based on the signal of the light intensity from the third amplifier circuit 19 that is present.

【0029】これにより、光ファイバ1に振動が加わっ
た場合には、光ファイバリング内を時計回りと反時計回
りに搬送された光に位相差が生じて、この位相差の光強
度により光ファイバ1に加わった振動が検出されること
になる。
As a result, when vibration is applied to the optical fiber 1, a phase difference occurs in the light carried clockwise and counterclockwise in the optical fiber ring, and the optical intensity of the phase difference causes the optical fiber to have a phase difference. The vibration applied to 1 will be detected.

【0030】次に、この光ファイバリング干渉型センサ
内の故障検出動作について説明する。
Next, a failure detecting operation in the optical fiber ring interference type sensor will be described.

【0031】故障検出は、各増幅回路17〜19に取り
付けられている出力信号レベル監視回路21〜23が検
知した出力信号レベルに基づいてエラー判定回路27に
より行われる。
The failure detection is carried out by the error judgment circuit 27 based on the output signal levels detected by the output signal level monitoring circuits 21-23 attached to the amplifier circuits 17-19.

【0032】この故障検出動作には2つの動作があり、
第1に、増幅回路の出力信号レベルの調整とともに装置
故障を検出する動作、第2に、通常動作中に故障を検出
する動作である。
There are two operations in this failure detection operation,
The first is the operation of detecting the device failure together with the adjustment of the output signal level of the amplifier circuit, and the second is the operation of detecting the failure during the normal operation.

【0033】増幅回路の出力信号レベル調整は、光ファ
イバリング干渉型センサ自体が位相差を算出する際に、
上記の通り、光強度出力と位相差が線形に近い関係を持
つ区間(位相がπ/3〜2π/3)ごとに受光素子を切
り替えることから、各区間に対応するレベルを定めるた
めに、増幅回路17〜19からの出力信号レベルの最大
値(干渉光の足し合わされるレベル)と最小値(干渉光
が打ち消し合うレベル)の範囲内に増幅回路の利得を調
整するためのものである。
The output signal level adjustment of the amplifier circuit is performed when the optical fiber ring interferometric sensor itself calculates the phase difference.
As described above, since the light receiving element is switched in each section (phase is π / 3 to 2π / 3) where the light intensity output and the phase difference have a nearly linear relationship, amplification is performed to determine the level corresponding to each section. This is for adjusting the gain of the amplifier circuit within the range of the maximum value (the level at which the interference lights are added) and the minimum value (the level at which the interference lights cancel each other) of the output signal levels from the circuits 17 to 19.

【0034】この調整は、図2に示すように、位相差が
光強度の上下の折り返しレベルを超える、すなわち、増
幅回路17(または18,19)からの出力信号レベル
が最大値と最小値の両方に達するような位相変調が生じ
る振動を光ファイバリング5内に印加し、そのときの増
幅回路17(または18,19)からの出力信号レベル
の最大値、最小値が許容範囲内に収まるように調整す
る。なお、図2は、説明の便宜ために、一つの受光素子
11と増幅回路17のみを示して、その他の受光素子や
増幅回路は省略した。
In this adjustment, as shown in FIG. 2, the phase difference exceeds the upper and lower folding levels of the light intensity, that is, the output signal level from the amplifier circuit 17 (or 18, 19) is the maximum value and the minimum value. Vibration causing phase modulation that reaches both is applied to the optical fiber ring 5 so that the maximum and minimum values of the output signal level from the amplifier circuit 17 (or 18, 19) at that time fall within the allowable range. Adjust to. For convenience of description, FIG. 2 shows only one light receiving element 11 and the amplifying circuit 17, and other light receiving elements and the amplifying circuit are omitted.

【0035】図3は、エラー判定回路27による通常動
作中における故障検出動作の手順を示すフローチャート
である。なお、この故障検出動作は、増幅回路ごとに個
別に行っているものであるが、すべての増幅回路につい
て同じ処理であるので、ここでは一つの増幅回路からの
信号に基づく故障検出動作として説明する。
FIG. 3 is a flow chart showing the procedure of the fault detection operation during the normal operation by the error judgment circuit 27. Note that this failure detection operation is performed individually for each amplifier circuit, but since it is the same process for all amplifier circuits, it will be described here as a failure detection operation based on a signal from one amplifier circuit. .

【0036】光ファイバリング5に振動が加わっていな
い状態での出力信号レベルを定常レベルとして変数NL
に格納する(S20)。
The output signal level in the state where no vibration is applied to the optical fiber ring 5 is set as a steady level and the variable NL is set.
(S20).

【0037】そして、出力信号レベル監視回路から増幅
回路が出力している光強度信号の出力信号レベルを取得
し、これを変数SLに格納する(S21)。
Then, the output signal level of the light intensity signal output from the amplifier circuit is obtained from the output signal level monitoring circuit and stored in the variable SL (S21).

【0038】続いて、変数SLに格納した出力信号レベ
ルと、先に変数NLに格納した定常レベルを比較する
(S22)。比較の結果、これらの差の絶対値が許容レ
ベル変動範囲PLを超えなければ(S22,No)は、
そのままステップS21へ戻る。
Then, the output signal level stored in the variable SL and the steady level previously stored in the variable NL are compared (S22). As a result of the comparison, if the absolute value of these differences does not exceed the allowable level fluctuation range PL (S22, No),
The process directly returns to step S21.

【0039】一方、変数SLと変数NLの差の絶対値が
許容レベル変動範囲PL以上の場合は、(S22、Ye
s)、時間tのカウントを開始する(S23)。
On the other hand, if the absolute value of the difference between the variable SL and the variable NL is not less than the allowable level fluctuation range PL, (S22, Ye
s), counting of time t is started (S23).

【0040】ここでいう許容レベルPLは、振動・衝撃
が加わっていない定常状態において、出力信号に重畳す
る電気的ノイズや振動ノイズから推測する信号変動の許
容レベルである。
The permissible level PL mentioned here is a permissible level of signal fluctuation estimated from electrical noise and vibration noise superimposed on the output signal in a steady state where no vibration or shock is applied.

【0041】そして、変数SLの値とあらかじめ決めら
れた位相差算出に適切な最大値Lmaxとを比較する
(S24)。
Then, the value of the variable SL is compared with a predetermined maximum value Lmax suitable for calculating the phase difference (S24).

【0042】比較の結果、変数SLの値が最大値Lma
xを越えている場合には(S24,Yes)、増幅回路
からの出力信号レベルが大きくなりすぎているものとし
て警報を出し(S31)、処理を終了する。
As a result of the comparison, the value of the variable SL is the maximum value Lma.
If it exceeds x (Yes in S24), an alarm is given that the output signal level from the amplifier circuit has become too high (S31), and the process ends.

【0043】一方、比較の結果、変数SLの値が最大値
Lmaxを越えていなければ(S24、No)、続い
て、変数SLの値とあらかじめ決められた位相差算出に
適切な最小値Lminとを比較する(S25)。
On the other hand, as a result of the comparison, if the value of the variable SL does not exceed the maximum value Lmax (S24, No), then the value of the variable SL and a predetermined minimum value Lmin suitable for phase difference calculation are set. Are compared (S25).

【0044】比較の結果、変数SLの値が最小値Lmi
n未満の場合には(S25、Yes)、増幅回路からの
出力信号レベルが小さくなりすぎているものとして警報
を出し(S32)、処理を終了する。
As a result of the comparison, the value of the variable SL is the minimum value Lmi.
If it is less than n (S25, Yes), an alarm is given that the output signal level from the amplifier circuit is too low (S32), and the process is terminated.

【0045】一方、比較の結果、変数SLの値が最小値
Lmin未満でなければ、時間tと所定時間Ltを比較
する(S26)。
On the other hand, as a result of the comparison, if the value of the variable SL is not less than the minimum value Lmin, the time t is compared with the predetermined time Lt (S26).

【0046】比較の結果、時間tが所定時間Ltを越え
ていなければ(S26、No)、そのままステップS2
1へ戻り、以降、通常動作中の故障検出処理を継続す
る。
As a result of the comparison, if the time t does not exceed the predetermined time Lt (S26, No), the step S2 is directly performed.
After returning to 1, the failure detection process during normal operation is continued.

【0047】一方、時間tが所定時間Ltを越えた場合
には(S26、Yes)、タイムアウトとして警報を出
力し(S33)、処理を終了する。
On the other hand, when the time t exceeds the predetermined time Lt (S26, Yes), an alarm is output as a time-out (S33), and the process ends.

【0048】ここで、所定時間Ltは、ファイバリング
内に振動が加えられると考えられる最大時間であり、こ
の光ファイバリング干渉型センサを使用する状況によっ
て異なる。通常、光ファイバリングに加えられる振動
は、断続的、またはごく一瞬であり、長時間連続して加
わることは少ないので、振動を検出したことを示す位相
差の信号が所定時間継続した場合に、これを故障と判定
するものである。なお、このセンサの使用状況により長
時間連続して振動が印加されることが初めからわかって
いる場合には、先のステップS23、S26、およびS
33はなくてもよい。
Here, the predetermined time Lt is the maximum time in which vibration is considered to be applied in the fiber ring, and varies depending on the situation in which this optical fiber ring interference type sensor is used. Usually, the vibration applied to the optical fiber ring is intermittent, or only for a moment, and is rarely applied continuously for a long time, so when the signal of the phase difference indicating that the vibration is detected continues for a predetermined time, This is determined as a failure. If it is known from the beginning that vibration is continuously applied for a long period of time depending on the usage status of this sensor, steps S23, S26, and S
33 may be omitted.

【0049】ここで、以上の通常動作中の故障検出処理
で警報が出た場合における故障原因の推定について説明
する。
Here, the estimation of the cause of failure when an alarm is issued in the above-described failure detection processing during normal operation will be described.

【0050】まず、前記ステップS31において警報が
出された場合は、位相差信号の光強度として、非常に大
きな信号を受光したことになるので、たとえば増幅回路
の故障、受光素子の故障による出力信号レベルの変動や
発振、受光素子或いは回路の故障による強発光や発振等
が推定できる。
First, when the alarm is issued in step S31, it means that a very large signal is received as the light intensity of the phase difference signal. Therefore, for example, an output signal due to a failure of the amplifier circuit or a failure of the light receiving element. It is possible to estimate fluctuations in level or oscillation, strong light emission or oscillation due to a failure of the light receiving element or circuit.

【0051】次に、前記ステップS32において警報が
出された場合は、位相差信号の光強度として、非常に小
さな信号を受光したことになるので、たとえば増幅回路
の故障、受光素子の故障による出力信号レベルの低下、
受光素子或いは回路の故障による光源の出力レベルの低
下、光コネクタの故障や脱落や汚れ、光ファイバの損失
の増加、光ファイバの断線、光分岐結合器の故障による
光伝送路の損失増加等が推定できる。
Next, when the alarm is issued in step S32, it means that a very small signal is received as the light intensity of the phase difference signal. Therefore, for example, the output due to the failure of the amplifier circuit or the failure of the light receiving element. Signal level drop,
The output level of the light source decreases due to the failure of the light receiving element or the circuit, the failure, dropout or dirt of the optical connector, the increase of the loss of the optical fiber, the disconnection of the optical fiber, the loss of the optical transmission line due to the failure of the optical branching coupler, etc. Can be estimated.

【0052】次に、前記ステップS33において警報が
出された場合は、予想以上に長い間振動が加わったか、
または時計回りと反時計回りの信号に長時間の位相差が
生じていることになるので、たとえば、屋外に光ファイ
バリングを構成する光ファイバが設置されているような
場合には、光ファイバの固定がはずれて揺れているよう
な場合、増幅回路の故障や受光素子の故障による光源の
光出力レベル変動、光コネクタの故障や脱落や汚れ、光
ファイバの損失の増加、光ファイバの断線、光分岐結合
器の故障による光伝送路の損失増加、受光素子及び発光
回路故障による光源の強発光或いは出力レベルの低下等
が推定できる。
Next, if an alarm is issued in step S33, is the vibration applied for a longer time than expected?
Or, since there is a long phase difference between the clockwise and counterclockwise signals, for example, when an optical fiber that constitutes an optical fiber ring is installed outdoors, If it is not fixed properly and shakes, the optical output level of the light source fluctuates due to the failure of the amplifier circuit or the failure of the light receiving element, the failure, dropout or dirt of the optical connector, the increase of the loss of the optical fiber, the disconnection of the optical fiber, the optical It can be estimated that the loss of the optical transmission line is increased due to the failure of the branch coupler, and the strong light emission of the light source or the decrease of the output level due to the failure of the light receiving element and the light emitting circuit.

【0053】この場合、出力レベルの小さな変動もとら
えることができるので、ステップS31,S32より小
さな変動においても故障推定が可能である。
In this case, since a small fluctuation in the output level can be detected, it is possible to estimate the failure even if the fluctuation is smaller than that in steps S31 and S32.

【0054】以上本発明の実施の形態によれば、これま
で光ファイバリング干渉型センサでは、検出することが
難しかったセンサを構成する設備や装置における故障を
的確に検出して、故障を判定することが可能となる。し
たがって、センサ自体の故障による誤動作を防止するこ
とができる。
As described above, according to the embodiments of the present invention, it is possible to accurately detect a failure in the equipment or device constituting the sensor, which has been difficult to detect with the optical fiber ring interference type sensor, and to judge the failure. It becomes possible. Therefore, it is possible to prevent malfunction due to a failure of the sensor itself.

【0055】以上、本発明を適用した実施の形態を説明
したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものでは
ない。たとえば、本実施の形態では、3×3光分岐結合
素子を用いた場合について説明したが、本発明は、時計
回り光と反時計回り光の初期位相差がnπ(n=0,
1,2,・・・)以外である光強度出力を少なくとも2
つ以上有するN×N光分岐結合素子を用いて位相差算出
を行う場合にも適用することが可能である。
Although the embodiment to which the present invention is applied has been described above, the present invention is not limited to this embodiment. For example, although the case where the 3 × 3 optical branch-coupling element is used has been described in the present embodiment, the present invention has an initial phase difference of nπ (n = 0, n = 0,
1, 2, ...) other than at least 2
The present invention can also be applied to the case where the phase difference is calculated using N × N optical branching / coupling elements having three or more.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、受光素子
の受光した信号を増幅する増幅回路からの出力を監視す
ることで、光ファイバリング干渉型センサのセンサ機能
の低下または喪失させるような故障や障害をいち早く、
かつ的確に検出することができるようになり、センサ機
能の信頼性を向上することができる。
According to the present invention described above, by monitoring the output from the amplifier circuit for amplifying the signal received by the light receiving element, the sensor function of the optical fiber ring interferometric sensor is deteriorated or lost. Promptly for failures and obstacles,
Further, it becomes possible to detect accurately and the reliability of the sensor function can be improved.

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

【図1】本発明を適用した光ファイバリング干渉型セン
サの構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical fiber ring interference type sensor to which the present invention is applied.

【図2】光ファイバリング内に印加する振動を説明する
ための図面である。
FIG. 2 is a diagram for explaining vibration applied to an optical fiber ring.

【図3】エラー判定回路による通常動作中における故障
検出動作の手順を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of a failure detection operation during normal operation by the error determination circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光ファイバ 3 光分岐結合素子 5 光ファイバリング 11 第1受光素子 12 第2受光素子 13 第3受光素子 17 第1増幅回路 18 第2増幅回路 19 第3増幅回路 21 第1出力信号レベル監視回路 22 第2出力信号レベル監視回路 23 第3出力信号レベル監視回路 25 位相差算出回路 27 エラー判定回路 1 optical fiber 3 Optical branch coupling element 5 Optical fiber ring 11 First light receiving element 12 Second light receiving element 13 Third light receiving element 17 First amplifier circuit 18 Second amplifier circuit 19 Third amplifier circuit 21 First Output Signal Level Monitoring Circuit 22 Second output signal level monitoring circuit 23 Third Output Signal Level Monitoring Circuit 25 Phase difference calculation circuit 27 Error judgment circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高嶋 徹 千葉県佐倉市六崎1440 株式会社フジクラ 佐倉事業所内 (72)発明者 新見 慎一 千葉県佐倉市六崎1440 株式会社フジクラ 佐倉事業所内 Fターム(参考) 2F055 AA40 BB20 CC59 DD20 EE31 FF49 GG31 2F103 BA18 CA08 EB02 EB16 EC09 FA01 2G064 AB22 BC06 BC12 BC32 CC54   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Toru Takashima             1440 Rokuzaki, Sakura City, Chiba Prefecture Fujikura Ltd.             Sakura office (72) Inventor Shinichi Niimi             1440 Rokuzaki, Sakura City, Chiba Prefecture Fujikura Ltd.             Sakura office F term (reference) 2F055 AA40 BB20 CC59 DD20 EE31                       FF49 GG31                 2F103 BA18 CA08 EB02 EB16 EC09                       FA01                 2G064 AB22 BC06 BC12 BC32 CC54

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光ファイバと、 前記光ファイバの両開放端に接続したN×N光分岐結合
素子と、 前記N×N光分岐結合素子に接続され、前記光ファイバ
内にレーザ光を入射させるための発光素子と、 前記N×N光分岐結合素子に接続されたN個の受光素子
と、 前記受光素子が受けた光信号を増幅する増幅回路と、 前記増幅回路から出力される信号レベルを監視する信号
レベル監視回路と、 前記信号レベル監視回路が検知した信号レベルが所定範
囲内か否かにより故障を判定する故障判定回路と、 を有することを特徴とする光ファイバリング干渉型セン
サ。
1. An optical fiber, an N × N optical branching / coupling element connected to both open ends of the optical fiber, and an N × N optical branching / coupling element connected to allow laser light to enter the optical fiber. A light emitting element, an N number of light receiving elements connected to the N × N optical branching / coupling element, an amplifier circuit for amplifying an optical signal received by the light receiving element, and a signal level output from the amplifier circuit. An optical fiber ring interference type sensor, comprising: a signal level monitoring circuit for monitoring; and a failure determination circuit for determining a failure based on whether or not the signal level detected by the signal level monitoring circuit is within a predetermined range.
【請求項2】 前記故障判定回路は、前記信号レベル監
視回路が検知した信号レベルが所定値を越える場合、ま
たは前記信号レベル監視回路が検知した信号レベルが所
定値未満の場合に、故障ありと判定することを特徴とす
る請求項1記載の光ファイバリング干渉型センサ。
2. The failure determination circuit determines that there is a failure when the signal level detected by the signal level monitoring circuit exceeds a predetermined value or when the signal level detected by the signal level monitoring circuit is less than a predetermined value. The optical fiber ring interferometric sensor according to claim 1, characterized in that the determination is made.
【請求項3】 前記故障判定回路は、前記増幅回路から
出力される信号レベルが所定時間、あらかじめ決められ
た定常レベルに戻らない場合に、故障ありと判定するこ
とを特徴とする請求項2記載の光ファイバリング干渉型
センサ。
3. The failure determination circuit determines that there is a failure when the signal level output from the amplifier circuit does not return to a predetermined steady level for a predetermined time. Fiber optic ring interferometric sensor.
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