JP2527829B2 - 光応用測定装置 - Google Patents
光応用測定装置Info
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- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 5
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 7
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
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- 238000007689 inspection 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
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、光応用測定装置に関し、特に光の強度変
化を利用して測定対象の物理量を測定する光応用測定装
置に関するものである。
化を利用して測定対象の物理量を測定する光応用測定装
置に関するものである。
［従来の技術］ 第２図は例えば実開昭61−125783号公報に示された従
来の光応用測定装置を示すブロック図である。図におい
て、（１）は光送信機、（３）は光ファイバ（２）を介
して光送信機（１）に接続され、ポッケルス効果やファ
ラデー効果を利用して被測定物理量に応じて光送信機
（１）からの光を強度変調する光センサ、（５）は光フ
ァイバ（４）を介して光センサ（３）に接続され、光セ
ンサ（３）からの光を受け取って電気量に変換する光受
信機、（６）は光受信機（５）の出力に含まれるDC成分
を除去するためのコンデンサ、（７）は光受信機（５）
に接続され、光受信機（５）の出力に含まれるDC成分の
みを増幅するDC増幅器、（８）はコンデンサ（６）を介
して光受信機（５）に接続され、コンデンサ（６）の出
力を増幅するAC増幅器、（９）は増幅器（７）、（８）
に接続され、AC増幅器（８）の出力をDC増幅器（７）の
出力で割り算する割算器、（10）はDC増幅器（７）に接
続され、その出力と規定値を比較するコンパレータ、
（11）はコンパレータ（10）に接続され、その出力を表
示する表示器である。尚、増幅器（７）、（８）と割算
器（９）は演算手段を構成し、コンパレータ（10）と表
示器（11）は第１のモニタ手段を構成する。
来の光応用測定装置を示すブロック図である。図におい
て、（１）は光送信機、（３）は光ファイバ（２）を介
して光送信機（１）に接続され、ポッケルス効果やファ
ラデー効果を利用して被測定物理量に応じて光送信機
（１）からの光を強度変調する光センサ、（５）は光フ
ァイバ（４）を介して光センサ（３）に接続され、光セ
ンサ（３）からの光を受け取って電気量に変換する光受
信機、（６）は光受信機（５）の出力に含まれるDC成分
を除去するためのコンデンサ、（７）は光受信機（５）
に接続され、光受信機（５）の出力に含まれるDC成分の
みを増幅するDC増幅器、（８）はコンデンサ（６）を介
して光受信機（５）に接続され、コンデンサ（６）の出
力を増幅するAC増幅器、（９）は増幅器（７）、（８）
に接続され、AC増幅器（８）の出力をDC増幅器（７）の
出力で割り算する割算器、（10）はDC増幅器（７）に接
続され、その出力と規定値を比較するコンパレータ、
（11）はコンパレータ（10）に接続され、その出力を表
示する表示器である。尚、増幅器（７）、（８）と割算
器（９）は演算手段を構成し、コンパレータ（10）と表
示器（11）は第１のモニタ手段を構成する。
次に、第２図に示した従来の光応用測定装置の動作に
ついて説明する。光送信機（１）でDC駆動された光Piは
光ファイバ（２）で光センサ（３）に送られ、測定対象
の物理量によって光強度変調される。光センサ（３）で
強度変調された光Poは Po＝ｋ・Pi・（１＋ｍ） … で与えられるここで、ｋ・Piは光受信機（５）の平均受
光強度、ｍは被測定物理量の大きさＷによって強度変調
された光の変調度で、 ｍ＝Ｗ・sin（２πft） … である。
ついて説明する。光送信機（１）でDC駆動された光Piは
光ファイバ（２）で光センサ（３）に送られ、測定対象
の物理量によって光強度変調される。光センサ（３）で
強度変調された光Poは Po＝ｋ・Pi・（１＋ｍ） … で与えられるここで、ｋ・Piは光受信機（５）の平均受
光強度、ｍは被測定物理量の大きさＷによって強度変調
された光の変調度で、 ｍ＝Ｗ・sin（２πft） … である。
光センサ（３）で強度変調された光Poは光ファイバ
（４）で光受信機（５）に送られ、電気信号に変換され
る。光受信機（５）の出力は、DC増幅器（７）でDC成分
のみが、AC増幅器（８）でAC成分のみが各々増幅され
る。DC増幅器（７）の出力Vdc,AC増幅器（８）の出力Va
cは、それぞれ下式で与えられる。ただし、s1、s2は各
々光受信機（５）の光／電気変換係数とDC増幅器
（７）、AC増幅器（８）の増幅率をかけ合わした係数で
ある。
（４）で光受信機（５）に送られ、電気信号に変換され
る。光受信機（５）の出力は、DC増幅器（７）でDC成分
のみが、AC増幅器（８）でAC成分のみが各々増幅され
る。DC増幅器（７）の出力Vdc,AC増幅器（８）の出力Va
cは、それぞれ下式で与えられる。ただし、s1、s2は各
々光受信機（５）の光／電気変換係数とDC増幅器
（７）、AC増幅器（８）の増幅率をかけ合わした係数で
ある。
Vdc＝s1・ｋ・Pi … Vac＝s2・ｋ・Pi・ｍ … 割算器（９）でAC増幅器（８）の出力VacをDC増幅器
（７）の出力Vdcで割り算することにより、割算器
（９）に出力される信号Voは、 Vo＝Vac/Vdc ＝s2・ｋ・Pi・m/（s1・ｋ・Pi） ＝s2/s1・ｍ … となり、光受信機（５）が受信する平均受光強度ｋ・Pi
に依存しない測定対象の物理量にのみ依存した信号とな
り、高精度の測定が可能である。
（７）の出力Vdcで割り算することにより、割算器
（９）に出力される信号Voは、 Vo＝Vac/Vdc ＝s2・ｋ・Pi・m/（s1・ｋ・Pi） ＝s2/s1・ｍ … となり、光受信機（５）が受信する平均受光強度ｋ・Pi
に依存しない測定対象の物理量にのみ依存した信号とな
り、高精度の測定が可能である。
コンパレータ（10）は、DC増幅器（７）の出力のレベ
ルが規定値以内になってるかどうかを常時監視してお
り、DC増幅器（７）の出力のレベルが規定値以外となっ
た場合に出力を表示器（11）に供給し、警報を出させ
る。DC増幅器（７）の出力Vdcは光受信機（５）の平均
受光強度に比例した値であり、この監視により光送信機
（１）、光ファイバ（２）、（４）、光センサ（３）、
光受信機（５）及びDC増幅器（７）の異常の自己点検が
可能である。
ルが規定値以内になってるかどうかを常時監視してお
り、DC増幅器（７）の出力のレベルが規定値以外となっ
た場合に出力を表示器（11）に供給し、警報を出させ
る。DC増幅器（７）の出力Vdcは光受信機（５）の平均
受光強度に比例した値であり、この監視により光送信機
（１）、光ファイバ（２）、（４）、光センサ（３）、
光受信機（５）及びDC増幅器（７）の異常の自己点検が
可能である。
［発明が解決しようとする課題］ 従来の光応用測定装置は、以上のように構成されてい
たので、コンデンサ（６）、AC増幅器（８）及び割算器
（９）の異常の自己点検が出来ないという問題点があっ
た。
たので、コンデンサ（６）、AC増幅器（８）及び割算器
（９）の異常の自己点検が出来ないという問題点があっ
た。
この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、コンデンサ（６）、AC増幅器（８）及び割
算器（９）の自己点検が可能な光応用測定装置を得るこ
とを目的とする。
れたもので、コンデンサ（６）、AC増幅器（８）及び割
算器（９）の自己点検が可能な光応用測定装置を得るこ
とを目的とする。
［課題を解決するための手段］ この発明に係る光応用測定装置は、被測定物理量に応
じて光を強度変調する光センサと、この光センサに接続
され、上記光センサに光を供給する光送信機と、上記光
センサに接続され、上記光センサで強度変調された光を
受け取って電気量に変換する光受信機と、この光受信機
に接続され、その出力のDC成分と変調成分の比を演算す
る演算手段と、上記光受信機の出力のDC成分をモニタ
し、このDC成分が規定値以外になったときに警報を出す
第１のモニタ手段と、上記演算手段に接続され、上記光
送信機を駆動する電流を上記被測定物理量の周波数より
も高次の周波数のAC電流の重畳したDC電流とし、上記演
算手段から出力される上記AC電流と同一の周波数の信号
成分をモニタし、このAC電流と同一の周波数の信号成分
が規定値以内にないときに警報を出す第２のモニタ手段
とを備えたものである。
じて光を強度変調する光センサと、この光センサに接続
され、上記光センサに光を供給する光送信機と、上記光
センサに接続され、上記光センサで強度変調された光を
受け取って電気量に変換する光受信機と、この光受信機
に接続され、その出力のDC成分と変調成分の比を演算す
る演算手段と、上記光受信機の出力のDC成分をモニタ
し、このDC成分が規定値以外になったときに警報を出す
第１のモニタ手段と、上記演算手段に接続され、上記光
送信機を駆動する電流を上記被測定物理量の周波数より
も高次の周波数のAC電流の重畳したDC電流とし、上記演
算手段から出力される上記AC電流と同一の周波数の信号
成分をモニタし、このAC電流と同一の周波数の信号成分
が規定値以内にないときに警報を出す第２のモニタ手段
とを備えたものである。
［作用］ この発明においては、演算手段の出力に現れる高次の
周波数の信号の大きさは、測定対象の物理量の大きさや
周波数に関係無く一定となる量であり、この信号の大き
さを監視することにより、コンデンサ、AC増幅器及び割
算器の異常も自己点検可能である。
周波数の信号の大きさは、測定対象の物理量の大きさや
周波数に関係無く一定となる量であり、この信号の大き
さを監視することにより、コンデンサ、AC増幅器及び割
算器の異常も自己点検可能である。
［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、
（１）〜（11）は前述と同様のものである。ただし、光
送信機（１）の駆動電流は、従来はDC電流のみであった
のに対し、本実施例では被測定量の周波数よりも高次の
周波数のAC電流を重畳したDC電流とする。また、割算器
（９）の出力側に第１のフィルタ（12）と第２のフィル
タ（13）を設け、第１のフィルタ（12）と表示器（11）
の間に第２のコンパレータ（14）を接続した点が第２図
と異なる。第１のフィルタ（12）は上記重畳したAC電流
の周波数成分のみを通し、第２のフィルタ（13）は測定
対象の物理量に比例した信号成分のみを通す。第２のコ
ンパレータ（14）は第１のフィルタ（12）の出力を常時
監視しており、その出力レベルが規定値以内にないとき
に表示器（11）に警報を出させる。表示器（11）、第１
のフィルタ（12）及び第２のコンパレータ（14）は第２
のモニタ手段を構成する。
１図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、
（１）〜（11）は前述と同様のものである。ただし、光
送信機（１）の駆動電流は、従来はDC電流のみであった
のに対し、本実施例では被測定量の周波数よりも高次の
周波数のAC電流を重畳したDC電流とする。また、割算器
（９）の出力側に第１のフィルタ（12）と第２のフィル
タ（13）を設け、第１のフィルタ（12）と表示器（11）
の間に第２のコンパレータ（14）を接続した点が第２図
と異なる。第１のフィルタ（12）は上記重畳したAC電流
の周波数成分のみを通し、第２のフィルタ（13）は測定
対象の物理量に比例した信号成分のみを通す。第２のコ
ンパレータ（14）は第１のフィルタ（12）の出力を常時
監視しており、その出力レベルが規定値以内にないとき
に表示器（11）に警報を出させる。表示器（11）、第１
のフィルタ（12）及び第２のコンパレータ（14）は第２
のモニタ手段を構成する。
次に、第１図に示したこの発明の一実施例の動作につ
いて説明する。光送信機（１）で測定対象の物理量の周
波数ｆよりも高次の周波数foのAC電流が重畳されたDC電
流で駆動された光Pcは、 Pc＝Pi・（１＋mo） … mo＝Wo・sin（２πfot） … で与えられる。ここでPiは、光送信機（１）の平均発光
強度である。光送信機（１）より光ファイバ（２）を介
して光センサ（３）に送られた光Pcは、測定対象の物理
量によって光強度変調される。光センサ（３）で強度変
調された光Poは Po＝ｋ・Pc・（１＋ｍ） … で与えられる。ここで、ｋ・Pcは光受信機（５）の平均
受光強度である。
いて説明する。光送信機（１）で測定対象の物理量の周
波数ｆよりも高次の周波数foのAC電流が重畳されたDC電
流で駆動された光Pcは、 Pc＝Pi・（１＋mo） … mo＝Wo・sin（２πfot） … で与えられる。ここでPiは、光送信機（１）の平均発光
強度である。光送信機（１）より光ファイバ（２）を介
して光センサ（３）に送られた光Pcは、測定対象の物理
量によって光強度変調される。光センサ（３）で強度変
調された光Poは Po＝ｋ・Pc・（１＋ｍ） … で与えられる。ここで、ｋ・Pcは光受信機（５）の平均
受光強度である。
光センサ（３）で強度変調された光Poは、光ファイバ
（４）で光受信機（５）に送られ、ここで電気信号に変
換される。光受信機（５）の出力は、DC増幅器（７）で
DC成分のみが、AC増幅器（８）でAC成分のみが各々増幅
される。DC増幅器（７）の出力Vdc、AC増幅器（８）の
出力Vacは各々下式で与えられる。ただし、s1、s2は各
々光受信機（５）の光／電気変換係数とDC増幅器
（７）、AC増幅器（８）の増幅率をかけ合わした係数で
ある。
（４）で光受信機（５）に送られ、ここで電気信号に変
換される。光受信機（５）の出力は、DC増幅器（７）で
DC成分のみが、AC増幅器（８）でAC成分のみが各々増幅
される。DC増幅器（７）の出力Vdc、AC増幅器（８）の
出力Vacは各々下式で与えられる。ただし、s1、s2は各
々光受信機（５）の光／電気変換係数とDC増幅器
（７）、AC増幅器（８）の増幅率をかけ合わした係数で
ある。
Vdc＝s1・ｋ・Pi … Vac＝s2・ｋ・Pi・（ｍ＋mo＋ｍ・mo） … 割算器（９）でAC増幅器（８）の出力VacをDC増幅器
（７）の出力Vdcで割り算することにより、割算器
（９）に出力される信号Voは Vo＝Vac/Vdc ＝s2/s1・（ｍ＋mo＋ｍ・mo） … となり、光受信機（５）が受信する平均受光強度ｋ・Pc
に依存しない測定対象の物理量にのみ依存した信号とな
る。
（７）の出力Vdcで割り算することにより、割算器
（９）に出力される信号Voは Vo＝Vac/Vdc ＝s2/s1・（ｍ＋mo＋ｍ・mo） … となり、光受信機（５）が受信する平均受光強度ｋ・Pc
に依存しない測定対象の物理量にのみ依存した信号とな
る。
ここで、 ｍ＋mo＋ｍ・mo ＝Ｗ・sin（２πft）＋Wo・sin（２πfot） ＋Ｗ・sin（２πft）・Wo・sin（２πfot） ＝Ｗ・sin（２πft）＋Wo・sin（２πfot） ＋1/2・Ｗ・Wo〔cos｛２π（fo＋ｆ）｝ −cos｛２π（fo−ｆ）｝〕 … であり、割算器（９）の出力Voには、ｆ、fo、fo±ｆの
４種類の周波数の信号が含まれる。このうち、周波数fo
の信号s2/s1・Wo・sin（２πfot）は、測定対象の物理
量の大きさや周波数に依存せず、かつコンデンサ
（６）、AC増幅器（８）及び割算器（９）を通過してき
た信号である。したがって、第１のフィルタ（12）で周
波数foの信号成分のみ取り出し、第２のコンパレータ
（14）でこの信号が規定値以内であるかどうかを常時監
視すれば、コンデンサ（６）、AC増幅器（８）及び割算
器（９）の異常の自己点検が可能である。異常が発生し
た場合には、即ち第１のフィルタ（12）の出力のレベル
が第２のコンパレータ（14）の規定値以内にないとき
に、表示器（11）に警報を出させる。
４種類の周波数の信号が含まれる。このうち、周波数fo
の信号s2/s1・Wo・sin（２πfot）は、測定対象の物理
量の大きさや周波数に依存せず、かつコンデンサ
（６）、AC増幅器（８）及び割算器（９）を通過してき
た信号である。したがって、第１のフィルタ（12）で周
波数foの信号成分のみ取り出し、第２のコンパレータ
（14）でこの信号が規定値以内であるかどうかを常時監
視すれば、コンデンサ（６）、AC増幅器（８）及び割算
器（９）の異常の自己点検が可能である。異常が発生し
た場合には、即ち第１のフィルタ（12）の出力のレベル
が第２のコンパレータ（14）の規定値以内にないとき
に、表示器（11）に警報を出させる。
また、測定対象の物理量に比例した信号は、第２のフ
ィルタ（13）で周波数ｆの信号成分のみを取り出すこと
によって得られる。
ィルタ（13）で周波数ｆの信号成分のみを取り出すこと
によって得られる。
尚、上記実施例では、異常検出回路をコンパレータと
したが、マイクロプロセッサで構成しても良い。
したが、マイクロプロセッサで構成しても良い。
［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、被測定物理量に応じ
て光を強度変調する光センサと、この光センサに接続さ
れ、上記光センサに光を供給する光送信機と、上記光セ
ンサに接続され、上記光センサで強度変調された光を受
け取って電気量に変換する光受信機と、この光受信機に
接続され、その出力のDC成分と変調成分の比を演算する
演算手段と、上記光受信機の出力のDC成分をモニタし、
このDC成分が規定値以外になったときに警報を出す第１
のモニタ手段と、上記演算手段に接続され、上記光送信
機を駆動する電流を上記被測定物理量の周波数よりも高
次の周波数のAC電流の重畳したDC電流とし、上記演算手
段から出力される上記AC電流と同一の周波数の信号成分
をモニタし、このAC電流と同一の周波数の信号成分が規
定値以内にないときに警報を出す第２のモニタ手段とを
備えたので、信号処理回路全体の異常の自己点検が可能
となり、信頼性の高い光応用測定装置が得られる効果が
ある。
て光を強度変調する光センサと、この光センサに接続さ
れ、上記光センサに光を供給する光送信機と、上記光セ
ンサに接続され、上記光センサで強度変調された光を受
け取って電気量に変換する光受信機と、この光受信機に
接続され、その出力のDC成分と変調成分の比を演算する
演算手段と、上記光受信機の出力のDC成分をモニタし、
このDC成分が規定値以外になったときに警報を出す第１
のモニタ手段と、上記演算手段に接続され、上記光送信
機を駆動する電流を上記被測定物理量の周波数よりも高
次の周波数のAC電流の重畳したDC電流とし、上記演算手
段から出力される上記AC電流と同一の周波数の信号成分
をモニタし、このAC電流と同一の周波数の信号成分が規
定値以内にないときに警報を出す第２のモニタ手段とを
備えたので、信号処理回路全体の異常の自己点検が可能
となり、信頼性の高い光応用測定装置が得られる効果が
ある。
第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は従来の光応用測定装置を示すブロック図である。 図において、（１）は光送信機、（３）は光センサ、
（５）は光受信機、（７）はDC増幅器、（８）はAC増幅
器、（９）は割算器、（10）は第１のコンパレータ、
（11）は表示器、（12）は第１のフィルタ、（13）は第
（２）のフィルタ、（14）は第（２）のコンパレータで
ある。尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
は従来の光応用測定装置を示すブロック図である。 図において、（１）は光送信機、（３）は光センサ、
（５）は光受信機、（７）はDC増幅器、（８）はAC増幅
器、（９）は割算器、（10）は第１のコンパレータ、
（11）は表示器、（12）は第１のフィルタ、（13）は第
（２）のフィルタ、（14）は第（２）のコンパレータで
ある。尚、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】被測定物理量に応じて光を強度変調する光
センサと、 この光センサに接続され、上記光センサに光を供給する
光送信機と、 上記光センサに接続され、上記光センサで強度変調され
た光を受け取って電気量に変換する光受信機と、 この光受信機に接続され、その出力のDC成分と変調成分
の比を演算する演算手段と、 上記光受信機の出力のDC成分をモニタし、このDC成分が
規定値以外になったときに警報を出す第１のモニタ手段
と、 上記演算手段に接続され、上記光送信機を駆動する電流
を上記被測定物理量の周波数よりも高次の周波数のAC電
流の重畳したDC電流とし、上記演算手段から出力される
上記AC電流と同一の周波数の信号成分をモニタし、この
AC電流と同一の周波数の信号成分が規定値以内にないと
きに警報を出す第２のモニタ手段と を備えたことを特徴とする光応用測定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2107477A JP2527829B2 (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | 光応用測定装置 |
| EP91300267A EP0458429B1 (en) | 1990-04-25 | 1991-01-15 | Optical measurement device |
| DE69104411T DE69104411T2 (de) | 1990-04-25 | 1991-01-15 | Optische Messvorrichtung. |
| US07/645,593 US5125744A (en) | 1990-04-25 | 1991-01-24 | Optical measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2107477A JP2527829B2 (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | 光応用測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH046423A JPH046423A (ja) | 1992-01-10 |
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