JP2661682B2 - けい光体のけい光減衰時間の測定方法と装置 - Google Patents
けい光体のけい光減衰時間の測定方法と装置Info
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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、けい光体が時間間隔を置いて繰り返され
けい光放射を誘起する照射を受け、このけい光放射が光
電検出器に導かれ、この光電検出器の出力信号が位相弁
別整流され積分されて、その制御量が物理量に対する基
準であるような制御回路の制御量に影響を与えることに
よって、けい光減衰時間が少なくとも一つの物理量に関
係する、けい光体のけい光減衰時間の測定方法と装置と
に関する。 ［従来の技術］ けい光放射がサイン関数の形に変調された光源により
励起される光ファイバ式温度センサが知られている。時
間的に遅延されたけい光から得られた信号は時限素子を
介して変調器の制御にフィードバックされる。自励の振
動回路の中に生じる周波数はけい光減衰時間に関係し、
従ってけい光減衰時間に影響するすべての物理量に関係
する（ドイツ連邦共和国特許出願公開第3202089号公報
参照）。けい光放射の励起期間と減衰期間との間の光電
検出器の出力信号が積分されるときには、励起源のクロ
ストークを抑制するための方策と、励起の時間特性の制
御のための方策とが必要である。光学的フィルタと電子
的迷光補償手段とが採用されなければならない。 ［発明が解決しようとする問題点］ この発明は、励起チャネルのクロストーク、直流ドリ
フト及び伝達距離上での時間的にゆっくり変化する損失
による測定精度の低下を防止するように、物理量の測定
のための前記の方法を更に発展させることを目的とす
る。 ［問題点を解決するための手段］ この目的は、けい光減衰時間が少なくとも一つの物理
量に関係するけい光体のけい光減衰時間の測定方法であ
って、前記けい光体が電気的振動により生成される放射
を受けてけい光放射を発生し、このけい光放射が光電検
出器に導かれ、基準電位に関して正と負の区間がこの光
電検出器の出力信号から位相弁別整流されて積分され、
その積分に際して、制御回路の制御量を調節して、前記
積分値をゼロに減少させる制御を行う、測定方法におい
て、前記正と負の区間が、位相を感知して極性を交互に
反転させることにより、減衰期間にだけけい光放射から
得られる前記光電検出器の出力信号から生成され、異な
る極性の区間が異なる長さにあり、異なる極性の区間の
全体の時間が等しく、前記制御される制御量が振動の周
波数または一定の周波数に対する異なる極性の少なくと
も２つの区間の相互の長さであることを特徴とするけい
光体のけい光減衰時間の測定方法により達成される。 また、けい光減衰時間が少なくとも一つの物理量に関
係するけい光体のけい光減衰時間の測定方法であって、
前記けい光体が電気的振動により生成される放射を受け
てけい光放射を発生し、このけい光放射が光電検出器に
導かれ、基準電位に関して正と負の区間がこの光電検出
器の出力信号から位相弁別整流されて積分され、その積
分に際して、前記けい光減衰時間を表わす前記物理量で
ある制御回路の制御量を調節して、前記積分値をゼロに
減少させる制御を行う、測定方法において、光電検出器
（４）の出力信号を、逆転して及び逆転しないでそれぞ
れ二つのスイッチ（13,14;15,16）を介して、差動増幅
器（17）の逆転入力端又は非逆転入力端に交互に与える
ことができ、差動増幅器の両入力端が励起期間の間同一
の基準電位に置かれ、その出力端が積分器（７）に結合
され、スイッチ操作のための論理回路により制御可能な
サンプルアンドホールド回路がこの積分器に後置接続さ
れ、この回路に電気的振動を生成する電圧制御発振器
（９）の制御入力端が接続され、前記積分器（７）には
弁別器（26）が後置接続され、この弁別器にはカウンタ
（30）を内蔵する論理回路（27）が接続され、カウンタ
の計数入力端には一定の周波数のクロックパルスが印加
可能であり、カウンタの内容はスイッチ（2,13,14;15,1
6:18,19）のための制御信号を発生させるために、所定
の値と比較可能であることを特徴とする装置により達成
される。 本発明においては異なる極性の区間の全体の時間が等
しく、更に、正と負の信号の積分に際して、各区間は同
じ時間を有していて、一定の周波数の信号の極性を相違
させながら積分の少なくとも２つの区間の相互の長さを
調節することにより、正と負の信号の積分をゼロ値に制
御する。 更に本発明では、位相を感知して、光検出器の出力信
号の極性を交互に反転させ、高速応答、即ち制御機構の
遅延を少なくしている。 従来の技術水準に存在する難点は、光電検出器の出力
信号がけい光放射の励起期間以外だけで位相弁別整流さ
れ積分されるときに回避される。従ってこの発明に基づ
く方法はクロストークに対し中立である。クロストーク
の影響を排除するために必要な出費は著しく低減され
る。特別な長所は、光導波路伝達距離上での時間的にゆ
っくり変化する損失をも排除するということにある。 特別に合目的な実施態様では、一定の又はほぼ一定の
周波数のクロックパルスが振動の一周期の間に計数さ
れ、制御信号を発生させるために励起期間と整流区間と
に対してあらかじめ与えられた値に比較され、その際整
流区間の時間が積分の正又は負の結果に関係して減少又
は増大されて出力される。整流方向が逆転される時点は
減衰時間の一価関数である。減衰時間と測定すべき物理
的パラメータとの間の関係が知られているときは、この
時点は容易に決定できる。 光ファイバ式温度センサに対してこの発明に基づく理
論を適用することは特に有利である。しかしながらこの
発明の使用はこの特殊な用途には限定されない。 ［実施例］ 次にこの発明に基づく装置の二つの実施例を示す図面
により、この発明を詳細に説明する。 単純な指数関数的減衰特性では、励起の後の時間的な
強度変化が式 Ｉ（ｔ）＝I0e−t/τ により記述され、ここでＩは放射の強さ、I0は初期強さ
でτはけい光減衰時間である。 直流ドリフトの抑制は、次の不等式 ただしT1＞0;ΔＴ＞０ から分かるように、例えば対称な時間間隔ΔＴを有する
位相弁別整流を用いては不可能である。 クロストークの影響及び直流ドリフト現象の影響を排
除するための驚くほどの簡単な可能性は、次の式 による修正された交互の位相弁別整流である。ただし
T1,T2,T3,T4及びΔＴとの間には次の関係が存在する。 T2＝T1＋n1ΔＴ T3＝T2＋n2ΔＴ T4＝T3＋n3ΔＴ ここで n1＋n3＝n2 n1,n2,n3は各時間区間を時間間隔ΔＴの倍数として区
別するための係数である。従ってけい光放射の減衰期間
において交互に異なる方向に位相弁別整流される。整流
区間n1ΔＴ及びn3ΔＴは一方向又は一極性で生じ、整流
区間n2ΔＴは他方向又は他極性で生じる。両方向におけ
る整流区間の合計時間はそれぞれ等しくなければならな
い。例えばn1＝1;n2＝3;n3＝２に対して定常状態では、
式 により、時間間隔ΔＴに一致する振動周期が得られる。 n1＋n2＝n3の条件を維持しながら他の組み合わせn1,n
2とn3を採用することも可能である。激しく単調減衰す
る信号に対しては、クロックパルス比n1:n2:n3を相応に
適合すべきである。 第１図は一実施例として、励起チャネルのクロストー
クを抑制するための高価な方策を用いることなく、けい
光減衰時間を交互の位相弁別整流を使用することにより
評価する光ファイバ式温度センサの原理的な構成を示
す。 発光ダイオード（LED）１はスイッチ２を介して周期
的に運転電圧を加えられる。LED1から放射される光は例
えば詳細に図示されていない光学系を介して光導波路に
入射され、この光導波路の他端にはけい光体が取り付け
られている。光学系、光導波路及びけい光体は例えばド
イツ連邦共和国特許出願公開第3202089号公報に示され
た配置に相当する。けい光体から出て行くけい光は光導
波路及びビームスプリッタ３を介して光電検出器４例え
ばホトダイオードに導かれる。 光電検出器４の出力端には第２図に示す信号UPDが発
生する。この信号は論理回路６により制御される位相弁
別整流器５に達し、また論理回路は好ましくは無接点で
あるスイッチ２をも制御する。位相弁別整流器５には積
分器７が後置接続され、この積分器には同様に論理回路
６により制御されるサンプルアンドホールド回路８が接
続されている。サンプルアンドホールド回路８には電圧
制御発振器（VCO）９の制御入力端が結合され、この発
振器の出力端は論理回路６の入力端に接続されている。
従って論理回路６は制御回路を閉じ、この制御回路の制
御量は照射の振動周波数であり、この周波数は操作部と
してのVCOを介して影響される。 第４図には位相弁別整流器５の原理的な構成が示され
ている。光電検出器４の出力信号UPDは前置増幅器10の
入力端に与えられ、前置増幅器の出力端は非反転増幅器
11及び反転増幅器12に信号を与える。非反転増幅器11の
出力端は好ましくは無接点である二つのスイッチ13,14
に結合されている。反転増幅器12の出力端には好ましく
は無接点である二つのスイッチ15,16が接続されてい
る。スイッチ13,15は差動増幅器17の非反転入力端に結
合され、スイッチ14,16は差動増幅器の反転入力端に接
続されている。差動増幅器17の非反転及び反転入力端は
各一つのスイッチ18,19を介して大地電位に置くことが
できる。前置増幅器10は低ノイズのトランスインピーダ
ンス増幅器である。差動増幅器17の出力端には信号UPH
が発生し、この信号の時間特性は第３図に示されてい
る。スイッチ13ないし16と18,19は論理回路６により制
御される。励起期間の間はスイッチ18,19が閉じられて
いる。スイッチ18,19は減衰期間の間は開かれている。
スイッチ２の閉時間は励起のパルス持続時間を決定す
る。 直接に相前後して続く等しい長さの加算期間と減算期
間とによる位相弁別整流では、励起期間以外で検出信号
UPDが激しく単調低下するときには、位相弁別整流器の
出力信号UPHの積分により制御回路の内部でゼロバラン
スが起こり得ないけれど、これと対称的にこの発明に基
づき、異なる長さの加算期間と減算期間とに更に一つの
加算期間が続き、その際ただ両加算期間の合計時間が減
算期間の時間に一致することによりゼロバランスが得ら
れ、これは入力信号UPDの直流ドリフトを消去するため
に必要な条件である。加算期間と減算期間とのそれぞれ
の時間は、論理回路により制御されるスイッチ13ないし
16と18,19の位置により決定される。単純に指数関数的
に減衰する信号の場合にはクロックパルス比1:3:2が適
している。しかしこの発明はかかる信号形式に限定され
ることなく、相応に適合されたクロックパルス比n1:n2:
n3により比較的複雑な単調減衰信号の評価をも可能にす
る。 第５図は、既に述べた組み合わせn1＝1,n2＝３及びn3
＝２に対する一例として、論理回路６により制御される
スイッチ13ないし16と18,19の位置を時間ダイヤグラム
で示す。励起期間の間（スイッチ２は閉じられてい
る）、差動増幅器17の入力端はスイッチ18と19を介して
ゼロ電位に置かれる。位相弁別整流の後に信号UPHは積
分器７の中で積分され、励起期間の間にサンプルアンド
ホールド回路８に引き継がれ、この回路の出力信号が電
圧制御発振器（VCO）９を制御する。定常状態において
は振動周期ΔＴは減衰時間τに比例する。ΔＴとτとの
間の関係はクロックパルス組み合わせn1,n2,n3により決
定される。前記の例n1＝1,n2＝3,n3＝２に対してはΔＴ
≒0.481τが成立する。 電圧制御発振器９のパルスは第５図に符号20で示され
ている。 スイッチ13と16及び15と14はそれぞれ同時に開き又は
閉じられる。スイッチ18,19の開放後にまずスイッチ13,
16がΔＴにより定められた整流区間のために閉じられ
る。その後にスイッチ13,16は開かれ、一方スイッチ15,
14がn2ΔＴにより決定される整流区間に対して閉じられ
る。続いてスイッチ15,14が開かれ、スイッチ13,16が改
めてn3ΔＴにより決定される整流区間のために閉じられ
る。その後スイッチ２の閉極により励起期間が始まる。 論理回路６の中に好ましくは、VCO9によりリズムをと
られたカウンタがデマルチプレクサと組み合わせられて
アナログ形のCMOSスイッチの制御のために使用される。
上記のクロックパルス組み合わせのときにカウンタは各
八つのクロックパルスの後にリセットされる。論理回路
６はマイクロプロセッサによっても合目的に実現可能で
ある。 論理回路６により振動回路が閉じられる。論理回路６
は、例えば比較的高い周波数で振動する電圧制御発振器
９の周波数を、励起期間と減衰期間と成りスイッチ２の
閉極時間及び開極時間を支配する振動の周波数に低減す
る。スイッチ13,16と14,15との閉極時間はそれぞれ整流
区間を決定し、その際スイッチ13,16により一つの極性
が決定され、スイッチ14,15により他の極性が決定され
る。 積分器７の出力信号はそれぞれ減衰期間での最後の位
相弁別整流区間の終端においてサンプルアンドホールド
回路８に引き継がれる。 整流区間は少なくとも一つの振動時間すなわち振動周
期ΔＴにわたって延びている。VCO9の振動周期より長い
整流区間はこの振動周期の倍数にわたって延びている。 第１図に示す装置の代わりに第６図に示す装置を用い
ることもできる。第６図に示す装置では第１図に示す装
置と同様に発光ダイオード１とこのダイオードを制御す
るスイッチ２とが設けられ、このスイッチが作動すると
ダイオード１は運転電圧に置かれる。すなわち電源の極
21に接続される。ダイオード１から放射された光は光学
系22を介して光導波路23に入射され、この光導波路の他
端にはけい光体が取り付けられ、このけい光体は好まし
くはCr3+:Y3Al5O12又はCr3+:Al2O3から成るセンサ結晶
から構成される。等電子数の不純物V2+,Cr3+又はMn4+を
ドープされた結晶を用いるのが合目的なこともある。個
々の絶縁された希土類イオンの減衰時間ははっきりした
温度依存性を示すことはないけれど、希土類の三価のイ
オンを組み合わせてドープすることにより、異なる希土
類イオン（例えばNd3+とYb3+）の間のエネレギー移動に
基づいて、強く温度に依存するけい光減衰時間を得るこ
とが可能である。 けい光体から出て行く放射は光導波路23、光学系22、
ビームスプリッタ３及びフィルタ24を介して光電検出器
４に達し、この光電検出器には前置増幅器10が後置接続
されている。前置増幅器10は第４図に示すように位相弁
別整流器の構成部分であるのが合目的である。第６図で
は理解を容易にするためにもう一度位相弁別整流器25が
図示され、このときこの整流器は前置増幅器10を有して
いない。整流器25は積分器７に信号を送り、この積分器
には弁別器26が後置接続され、この弁別器は例えば入力
信号の極性に関係して符号に関する二元信号例えば±１
を出力する。弁別器26には論理回路27が結合され、この
論理回路は一定の周波数f0又はほぼ一定の周波数の連続
クロックパルスを発生する発振器28から更に信号を与え
られる。クロックパルスは第１のカウンタ29と第２のカ
ウンタ30との計数入力端に送られ、第２のカウンタは出
力回路31に接続され、この出力回路では物理量に相応す
る値が入手できる。論理回路27は位相弁別整流器25のス
イッチ13,14,15,16,18と19及びスイッチ２を第７図に示
す方法で制御する。固定の周期間隔T4′が存在し、その
経過後にはカウンタ29がリセットされる。励起期間は符
号T1′で示されている。励起期間T1′には休止時間T2′
が続き、この休止時間にはスイッチ２が開かれ、一方ス
イッチ17と19は励起期間のときと同様閉じられている。
休止時間T2′には正の積分を行う積分期間が接続してい
る。 励起期間の時間は第４図に示す装置を用いて行う方法
のときにも同様に存在するが、しかしながら一つの時間
をはっきりと名指ししてはいない。前記の時間T1は、第
６図に示す装置では休止時間T2′に相当する休止時間で
ある。前記の正の積分のための時間T2は、第６図に示す
装置では時間T2′＋TXに相当する。前記の負の積分に対
する時間T3は時間T2′＋TX＋T3′に相当する。前記の実
施例では正の積分に対して時間T4が接続し、この時間は
第６図に示す装置では時間T2′＋2T3′に相当する。第
６図に相当する装置は固定してあらかじめ与えられた周
期T4′で作動する。 第６図に示す装置は次のように作動する。 固定の周波数f0で振動する発振器28と、周期間隔T4′
の経過後に再びリセットされるカウンタ29とを用いて、
カウンタ示度を固定してあらかじめ与えられた値T1′,T
2′,T3′,T4′及びカウンタ30の中に発生する可変の値T
Xと比較することにより、論理回路は位相弁別整流器25
のスイッチの位置とスイッチ２の位置とを制御し、従っ
て励起、休止及び整流を制御する（第７図参照）。積分
期間が完了した後に積分器７の出力端における電圧の弁
別器26で決定される符号に応じて、パラメータTXを値１
だけ増加又は低減することにより、制御回路は非常に簡
単な形で閉じられる。三つの整流区間では積分値の合計
がゼロとなるように、整流の反転が行われる時点が調節
される。 カウンタ29の内容は一定の周波数f0のクロックパルス
により高められる。その際f0＝1/ΔＴが成立する。カウ
ンタ示度がn4＝T4′／ΔＴに達したときに、このことは
周期T4′に相当するが、カウンタ内容は値０にリセット
される。スイッチ13,14,15,16,18,19を調節するため
に、カウンタ29の内容はカウンタ30の内容と比較され
る。次のカウンタ示度n1,n2,n3,nxに対しては、式n1＝T
1′／ΔT;n2＝T2′／ΔT;n3＝T3′／ΔT;nx＝TX/ΔＴが
成立する。 励起期間はカウンタ示度０＜ｎ＜n1に相当し、休止期
間はカウンタ示度n1＜ｎ＜n2又はn2＋2n3＜ｎ＜n4に相
当する。カウンタ示度がn2＜ｎ＜n2＋nX又はn2＋nX＋n3
＜ｎ＜n2＋2n3の条件を満足するときには正の積分が行
われ、一方カウンタ示度がn2＋nX＜ｎ＜n2＋nX＋n3のと
きには負の積分が行われる。 第６図に示す装置では周波数f0が一定のときに従って
周期ΔＴが一定のときに、周期T4′の終端で積分器７の
出力電圧の符号に関連してそれぞれカウンタ30の内容が
変更される。最も簡単な場合にはカウンタ示度nXが正の
出力電圧のときに値１だけ増加され、積分器７の負の出
力電圧のときには値１だけ低減される。従って周期T4′
が一定のときに正及び負の積分期間にわたって適応が行
われる。整流がそれぞれ反転されるときのカウンタ示度
は減衰時間に一義的に関連している。 この制御は動特性の改善のために次の適用制御に置き
換えることができる。 Ｓにより定義された先行期間、即ち積分器７の出力電
圧の極性が変化しなかった期間のカウント値は、図６の
カウンター30の示度を変化させる量を決定する。極性が
変化しなかった期間における積分器の出力電圧の極性
は、カウンタ示度の変化量の符号（サイン）を定める。
一方Ｓの値はカウンターの内容を増減する量Δnxを定め
る。カウンター示度は、以下の通りＳの様々な値毎にΔ
nxとして定められる。カウンターの示度nxは、期間ΔＴ
毎に±１だけ変化するのではなく、先行期間Ｓの量に依
存した値だけ変化するので、調整動作が改善される。調
整動作の改善とは、カウントのずれが早く減少すること
を意味している。 Ｓ＝１ ΔnX＝±１ Ｓ＝２ ΔnX＝±２ Ｓ＝３ ΔnX＝±５ Ｓ＝４ ΔnX＝±10 そのようにして得られたカウンタ示度パラメータTXは
減衰時間の一価関数であり、減衰時間と測定すべき物理
的パラメータとの間の関係が知られているときに容易に
換算できる。 クロック周波数f0とパラメータT1′,T2′,T3′,T4′
とに対する値は、減衰時間と要求された解とに関係する
（下記の例参照）。 休止は前置増幅器の有限の立ち上がり時間に基づく測
定誤差の抑制のために用いられる。 論理回路27は個別部品例えばカウンタ、比較器と論理
ゲートアレイを用いて実現できるけれども、マイクロプ
ロセッサを用いても実現できる。 次に一実施例として有利な値を示す。 減衰時間：τ＝200μｓないし2ms クロック周波数f0＝10MHz 発振器28のクロック周期：ΔＴ＝0.1μｓ 励起期間:1ms;n1＝10000 休止期間:50μs;n2＝10500 積分期間:1ms;n3＝10000 n4＝31000 τ＝200μｓのときの解 τ＝2msのときの解 上記の方法は前置増幅器10の出力端における直流電圧
に無関係に作動する。すなわち直流電圧結合回路の誤差
を避ける交流電圧結合回路を用いることができる。 単純に指数関数的に減衰する信号では、長さの異なる
光導波路の距離における走行時間効果が測定に、従って
評価に影響するおそれはない（例えば、1kmの光導波路
＝10μｓの遅延、が成立する）。 第8a図は縦軸上で励起パルス（破線で示す）と積分器
出力信号Ｉとを、横軸に示した時間ｔに関連して第１の
けい光減衰時間τ１に対して示す。第8b図では縦軸上に
積分器出力電圧Ｉを、横軸の時間ｔの関数としてけい光
減衰時間τ２（＜τ１）に対して示す。時間T1,T2,T3,T
4は両図において示され、その際それぞれ正の積分は符
号＋により、また負の積分は符号−により示されてい
る。時間T1ないしT4はτ２（＜τ１）のときには同様に
小さいことが分かる。同様に第8C図及び第8d図において
縦軸の積分器出力電圧Ｉと横軸の時間ｔとがそれぞれ両
けい光減衰時間τ１とτ２とに対して示されており、そ
の際横軸における時間T2′,T3′及びTXは積分の極性に
関連づけながら記入されている。第8c図と第8d図とから
T2′＋2T3′が一定のときに、正の積分時間と負の積分
時間との比が変わることが分かる。 従って第６図に示す装置は、振動の周期の終端で積分
の結果ができるだけ小さくなるように例えばゼロになる
ように、制御量として種々の方向における少なくとも二
つの整流区間の相対時間が影響される。 すべての三つの整流区間も変更することができる。 例えば正の整流はn2＜ｎ＜n2＋nX又はn2＋4nX＜ｎ＜n
2＋6nXで、負の整流はn2＋nX＜ｎ＜n2＋4nXで、休止はn
2＋6nX＜ｎ＜n4で行われる。
けい光放射を誘起する照射を受け、このけい光放射が光
電検出器に導かれ、この光電検出器の出力信号が位相弁
別整流され積分されて、その制御量が物理量に対する基
準であるような制御回路の制御量に影響を与えることに
よって、けい光減衰時間が少なくとも一つの物理量に関
係する、けい光体のけい光減衰時間の測定方法と装置と
に関する。 ［従来の技術］ けい光放射がサイン関数の形に変調された光源により
励起される光ファイバ式温度センサが知られている。時
間的に遅延されたけい光から得られた信号は時限素子を
介して変調器の制御にフィードバックされる。自励の振
動回路の中に生じる周波数はけい光減衰時間に関係し、
従ってけい光減衰時間に影響するすべての物理量に関係
する（ドイツ連邦共和国特許出願公開第3202089号公報
参照）。けい光放射の励起期間と減衰期間との間の光電
検出器の出力信号が積分されるときには、励起源のクロ
ストークを抑制するための方策と、励起の時間特性の制
御のための方策とが必要である。光学的フィルタと電子
的迷光補償手段とが採用されなければならない。 ［発明が解決しようとする問題点］ この発明は、励起チャネルのクロストーク、直流ドリ
フト及び伝達距離上での時間的にゆっくり変化する損失
による測定精度の低下を防止するように、物理量の測定
のための前記の方法を更に発展させることを目的とす
る。 ［問題点を解決するための手段］ この目的は、けい光減衰時間が少なくとも一つの物理
量に関係するけい光体のけい光減衰時間の測定方法であ
って、前記けい光体が電気的振動により生成される放射
を受けてけい光放射を発生し、このけい光放射が光電検
出器に導かれ、基準電位に関して正と負の区間がこの光
電検出器の出力信号から位相弁別整流されて積分され、
その積分に際して、制御回路の制御量を調節して、前記
積分値をゼロに減少させる制御を行う、測定方法におい
て、前記正と負の区間が、位相を感知して極性を交互に
反転させることにより、減衰期間にだけけい光放射から
得られる前記光電検出器の出力信号から生成され、異な
る極性の区間が異なる長さにあり、異なる極性の区間の
全体の時間が等しく、前記制御される制御量が振動の周
波数または一定の周波数に対する異なる極性の少なくと
も２つの区間の相互の長さであることを特徴とするけい
光体のけい光減衰時間の測定方法により達成される。 また、けい光減衰時間が少なくとも一つの物理量に関
係するけい光体のけい光減衰時間の測定方法であって、
前記けい光体が電気的振動により生成される放射を受け
てけい光放射を発生し、このけい光放射が光電検出器に
導かれ、基準電位に関して正と負の区間がこの光電検出
器の出力信号から位相弁別整流されて積分され、その積
分に際して、前記けい光減衰時間を表わす前記物理量で
ある制御回路の制御量を調節して、前記積分値をゼロに
減少させる制御を行う、測定方法において、光電検出器
（４）の出力信号を、逆転して及び逆転しないでそれぞ
れ二つのスイッチ（13,14;15,16）を介して、差動増幅
器（17）の逆転入力端又は非逆転入力端に交互に与える
ことができ、差動増幅器の両入力端が励起期間の間同一
の基準電位に置かれ、その出力端が積分器（７）に結合
され、スイッチ操作のための論理回路により制御可能な
サンプルアンドホールド回路がこの積分器に後置接続さ
れ、この回路に電気的振動を生成する電圧制御発振器
（９）の制御入力端が接続され、前記積分器（７）には
弁別器（26）が後置接続され、この弁別器にはカウンタ
（30）を内蔵する論理回路（27）が接続され、カウンタ
の計数入力端には一定の周波数のクロックパルスが印加
可能であり、カウンタの内容はスイッチ（2,13,14;15,1
6:18,19）のための制御信号を発生させるために、所定
の値と比較可能であることを特徴とする装置により達成
される。 本発明においては異なる極性の区間の全体の時間が等
しく、更に、正と負の信号の積分に際して、各区間は同
じ時間を有していて、一定の周波数の信号の極性を相違
させながら積分の少なくとも２つの区間の相互の長さを
調節することにより、正と負の信号の積分をゼロ値に制
御する。 更に本発明では、位相を感知して、光検出器の出力信
号の極性を交互に反転させ、高速応答、即ち制御機構の
遅延を少なくしている。 従来の技術水準に存在する難点は、光電検出器の出力
信号がけい光放射の励起期間以外だけで位相弁別整流さ
れ積分されるときに回避される。従ってこの発明に基づ
く方法はクロストークに対し中立である。クロストーク
の影響を排除するために必要な出費は著しく低減され
る。特別な長所は、光導波路伝達距離上での時間的にゆ
っくり変化する損失をも排除するということにある。 特別に合目的な実施態様では、一定の又はほぼ一定の
周波数のクロックパルスが振動の一周期の間に計数さ
れ、制御信号を発生させるために励起期間と整流区間と
に対してあらかじめ与えられた値に比較され、その際整
流区間の時間が積分の正又は負の結果に関係して減少又
は増大されて出力される。整流方向が逆転される時点は
減衰時間の一価関数である。減衰時間と測定すべき物理
的パラメータとの間の関係が知られているときは、この
時点は容易に決定できる。 光ファイバ式温度センサに対してこの発明に基づく理
論を適用することは特に有利である。しかしながらこの
発明の使用はこの特殊な用途には限定されない。 ［実施例］ 次にこの発明に基づく装置の二つの実施例を示す図面
により、この発明を詳細に説明する。 単純な指数関数的減衰特性では、励起の後の時間的な
強度変化が式 Ｉ（ｔ）＝I0e−t/τ により記述され、ここでＩは放射の強さ、I0は初期強さ
でτはけい光減衰時間である。 直流ドリフトの抑制は、次の不等式 ただしT1＞0;ΔＴ＞０ から分かるように、例えば対称な時間間隔ΔＴを有する
位相弁別整流を用いては不可能である。 クロストークの影響及び直流ドリフト現象の影響を排
除するための驚くほどの簡単な可能性は、次の式 による修正された交互の位相弁別整流である。ただし
T1,T2,T3,T4及びΔＴとの間には次の関係が存在する。 T2＝T1＋n1ΔＴ T3＝T2＋n2ΔＴ T4＝T3＋n3ΔＴ ここで n1＋n3＝n2 n1,n2,n3は各時間区間を時間間隔ΔＴの倍数として区
別するための係数である。従ってけい光放射の減衰期間
において交互に異なる方向に位相弁別整流される。整流
区間n1ΔＴ及びn3ΔＴは一方向又は一極性で生じ、整流
区間n2ΔＴは他方向又は他極性で生じる。両方向におけ
る整流区間の合計時間はそれぞれ等しくなければならな
い。例えばn1＝1;n2＝3;n3＝２に対して定常状態では、
式 により、時間間隔ΔＴに一致する振動周期が得られる。 n1＋n2＝n3の条件を維持しながら他の組み合わせn1,n
2とn3を採用することも可能である。激しく単調減衰す
る信号に対しては、クロックパルス比n1:n2:n3を相応に
適合すべきである。 第１図は一実施例として、励起チャネルのクロストー
クを抑制するための高価な方策を用いることなく、けい
光減衰時間を交互の位相弁別整流を使用することにより
評価する光ファイバ式温度センサの原理的な構成を示
す。 発光ダイオード（LED）１はスイッチ２を介して周期
的に運転電圧を加えられる。LED1から放射される光は例
えば詳細に図示されていない光学系を介して光導波路に
入射され、この光導波路の他端にはけい光体が取り付け
られている。光学系、光導波路及びけい光体は例えばド
イツ連邦共和国特許出願公開第3202089号公報に示され
た配置に相当する。けい光体から出て行くけい光は光導
波路及びビームスプリッタ３を介して光電検出器４例え
ばホトダイオードに導かれる。 光電検出器４の出力端には第２図に示す信号UPDが発
生する。この信号は論理回路６により制御される位相弁
別整流器５に達し、また論理回路は好ましくは無接点で
あるスイッチ２をも制御する。位相弁別整流器５には積
分器７が後置接続され、この積分器には同様に論理回路
６により制御されるサンプルアンドホールド回路８が接
続されている。サンプルアンドホールド回路８には電圧
制御発振器（VCO）９の制御入力端が結合され、この発
振器の出力端は論理回路６の入力端に接続されている。
従って論理回路６は制御回路を閉じ、この制御回路の制
御量は照射の振動周波数であり、この周波数は操作部と
してのVCOを介して影響される。 第４図には位相弁別整流器５の原理的な構成が示され
ている。光電検出器４の出力信号UPDは前置増幅器10の
入力端に与えられ、前置増幅器の出力端は非反転増幅器
11及び反転増幅器12に信号を与える。非反転増幅器11の
出力端は好ましくは無接点である二つのスイッチ13,14
に結合されている。反転増幅器12の出力端には好ましく
は無接点である二つのスイッチ15,16が接続されてい
る。スイッチ13,15は差動増幅器17の非反転入力端に結
合され、スイッチ14,16は差動増幅器の反転入力端に接
続されている。差動増幅器17の非反転及び反転入力端は
各一つのスイッチ18,19を介して大地電位に置くことが
できる。前置増幅器10は低ノイズのトランスインピーダ
ンス増幅器である。差動増幅器17の出力端には信号UPH
が発生し、この信号の時間特性は第３図に示されてい
る。スイッチ13ないし16と18,19は論理回路６により制
御される。励起期間の間はスイッチ18,19が閉じられて
いる。スイッチ18,19は減衰期間の間は開かれている。
スイッチ２の閉時間は励起のパルス持続時間を決定す
る。 直接に相前後して続く等しい長さの加算期間と減算期
間とによる位相弁別整流では、励起期間以外で検出信号
UPDが激しく単調低下するときには、位相弁別整流器の
出力信号UPHの積分により制御回路の内部でゼロバラン
スが起こり得ないけれど、これと対称的にこの発明に基
づき、異なる長さの加算期間と減算期間とに更に一つの
加算期間が続き、その際ただ両加算期間の合計時間が減
算期間の時間に一致することによりゼロバランスが得ら
れ、これは入力信号UPDの直流ドリフトを消去するため
に必要な条件である。加算期間と減算期間とのそれぞれ
の時間は、論理回路により制御されるスイッチ13ないし
16と18,19の位置により決定される。単純に指数関数的
に減衰する信号の場合にはクロックパルス比1:3:2が適
している。しかしこの発明はかかる信号形式に限定され
ることなく、相応に適合されたクロックパルス比n1:n2:
n3により比較的複雑な単調減衰信号の評価をも可能にす
る。 第５図は、既に述べた組み合わせn1＝1,n2＝３及びn3
＝２に対する一例として、論理回路６により制御される
スイッチ13ないし16と18,19の位置を時間ダイヤグラム
で示す。励起期間の間（スイッチ２は閉じられてい
る）、差動増幅器17の入力端はスイッチ18と19を介して
ゼロ電位に置かれる。位相弁別整流の後に信号UPHは積
分器７の中で積分され、励起期間の間にサンプルアンド
ホールド回路８に引き継がれ、この回路の出力信号が電
圧制御発振器（VCO）９を制御する。定常状態において
は振動周期ΔＴは減衰時間τに比例する。ΔＴとτとの
間の関係はクロックパルス組み合わせn1,n2,n3により決
定される。前記の例n1＝1,n2＝3,n3＝２に対してはΔＴ
≒0.481τが成立する。 電圧制御発振器９のパルスは第５図に符号20で示され
ている。 スイッチ13と16及び15と14はそれぞれ同時に開き又は
閉じられる。スイッチ18,19の開放後にまずスイッチ13,
16がΔＴにより定められた整流区間のために閉じられ
る。その後にスイッチ13,16は開かれ、一方スイッチ15,
14がn2ΔＴにより決定される整流区間に対して閉じられ
る。続いてスイッチ15,14が開かれ、スイッチ13,16が改
めてn3ΔＴにより決定される整流区間のために閉じられ
る。その後スイッチ２の閉極により励起期間が始まる。 論理回路６の中に好ましくは、VCO9によりリズムをと
られたカウンタがデマルチプレクサと組み合わせられて
アナログ形のCMOSスイッチの制御のために使用される。
上記のクロックパルス組み合わせのときにカウンタは各
八つのクロックパルスの後にリセットされる。論理回路
６はマイクロプロセッサによっても合目的に実現可能で
ある。 論理回路６により振動回路が閉じられる。論理回路６
は、例えば比較的高い周波数で振動する電圧制御発振器
９の周波数を、励起期間と減衰期間と成りスイッチ２の
閉極時間及び開極時間を支配する振動の周波数に低減す
る。スイッチ13,16と14,15との閉極時間はそれぞれ整流
区間を決定し、その際スイッチ13,16により一つの極性
が決定され、スイッチ14,15により他の極性が決定され
る。 積分器７の出力信号はそれぞれ減衰期間での最後の位
相弁別整流区間の終端においてサンプルアンドホールド
回路８に引き継がれる。 整流区間は少なくとも一つの振動時間すなわち振動周
期ΔＴにわたって延びている。VCO9の振動周期より長い
整流区間はこの振動周期の倍数にわたって延びている。 第１図に示す装置の代わりに第６図に示す装置を用い
ることもできる。第６図に示す装置では第１図に示す装
置と同様に発光ダイオード１とこのダイオードを制御す
るスイッチ２とが設けられ、このスイッチが作動すると
ダイオード１は運転電圧に置かれる。すなわち電源の極
21に接続される。ダイオード１から放射された光は光学
系22を介して光導波路23に入射され、この光導波路の他
端にはけい光体が取り付けられ、このけい光体は好まし
くはCr3+:Y3Al5O12又はCr3+:Al2O3から成るセンサ結晶
から構成される。等電子数の不純物V2+,Cr3+又はMn4+を
ドープされた結晶を用いるのが合目的なこともある。個
々の絶縁された希土類イオンの減衰時間ははっきりした
温度依存性を示すことはないけれど、希土類の三価のイ
オンを組み合わせてドープすることにより、異なる希土
類イオン（例えばNd3+とYb3+）の間のエネレギー移動に
基づいて、強く温度に依存するけい光減衰時間を得るこ
とが可能である。 けい光体から出て行く放射は光導波路23、光学系22、
ビームスプリッタ３及びフィルタ24を介して光電検出器
４に達し、この光電検出器には前置増幅器10が後置接続
されている。前置増幅器10は第４図に示すように位相弁
別整流器の構成部分であるのが合目的である。第６図で
は理解を容易にするためにもう一度位相弁別整流器25が
図示され、このときこの整流器は前置増幅器10を有して
いない。整流器25は積分器７に信号を送り、この積分器
には弁別器26が後置接続され、この弁別器は例えば入力
信号の極性に関係して符号に関する二元信号例えば±１
を出力する。弁別器26には論理回路27が結合され、この
論理回路は一定の周波数f0又はほぼ一定の周波数の連続
クロックパルスを発生する発振器28から更に信号を与え
られる。クロックパルスは第１のカウンタ29と第２のカ
ウンタ30との計数入力端に送られ、第２のカウンタは出
力回路31に接続され、この出力回路では物理量に相応す
る値が入手できる。論理回路27は位相弁別整流器25のス
イッチ13,14,15,16,18と19及びスイッチ２を第７図に示
す方法で制御する。固定の周期間隔T4′が存在し、その
経過後にはカウンタ29がリセットされる。励起期間は符
号T1′で示されている。励起期間T1′には休止時間T2′
が続き、この休止時間にはスイッチ２が開かれ、一方ス
イッチ17と19は励起期間のときと同様閉じられている。
休止時間T2′には正の積分を行う積分期間が接続してい
る。 励起期間の時間は第４図に示す装置を用いて行う方法
のときにも同様に存在するが、しかしながら一つの時間
をはっきりと名指ししてはいない。前記の時間T1は、第
６図に示す装置では休止時間T2′に相当する休止時間で
ある。前記の正の積分のための時間T2は、第６図に示す
装置では時間T2′＋TXに相当する。前記の負の積分に対
する時間T3は時間T2′＋TX＋T3′に相当する。前記の実
施例では正の積分に対して時間T4が接続し、この時間は
第６図に示す装置では時間T2′＋2T3′に相当する。第
６図に相当する装置は固定してあらかじめ与えられた周
期T4′で作動する。 第６図に示す装置は次のように作動する。 固定の周波数f0で振動する発振器28と、周期間隔T4′
の経過後に再びリセットされるカウンタ29とを用いて、
カウンタ示度を固定してあらかじめ与えられた値T1′,T
2′,T3′,T4′及びカウンタ30の中に発生する可変の値T
Xと比較することにより、論理回路は位相弁別整流器25
のスイッチの位置とスイッチ２の位置とを制御し、従っ
て励起、休止及び整流を制御する（第７図参照）。積分
期間が完了した後に積分器７の出力端における電圧の弁
別器26で決定される符号に応じて、パラメータTXを値１
だけ増加又は低減することにより、制御回路は非常に簡
単な形で閉じられる。三つの整流区間では積分値の合計
がゼロとなるように、整流の反転が行われる時点が調節
される。 カウンタ29の内容は一定の周波数f0のクロックパルス
により高められる。その際f0＝1/ΔＴが成立する。カウ
ンタ示度がn4＝T4′／ΔＴに達したときに、このことは
周期T4′に相当するが、カウンタ内容は値０にリセット
される。スイッチ13,14,15,16,18,19を調節するため
に、カウンタ29の内容はカウンタ30の内容と比較され
る。次のカウンタ示度n1,n2,n3,nxに対しては、式n1＝T
1′／ΔT;n2＝T2′／ΔT;n3＝T3′／ΔT;nx＝TX/ΔＴが
成立する。 励起期間はカウンタ示度０＜ｎ＜n1に相当し、休止期
間はカウンタ示度n1＜ｎ＜n2又はn2＋2n3＜ｎ＜n4に相
当する。カウンタ示度がn2＜ｎ＜n2＋nX又はn2＋nX＋n3
＜ｎ＜n2＋2n3の条件を満足するときには正の積分が行
われ、一方カウンタ示度がn2＋nX＜ｎ＜n2＋nX＋n3のと
きには負の積分が行われる。 第６図に示す装置では周波数f0が一定のときに従って
周期ΔＴが一定のときに、周期T4′の終端で積分器７の
出力電圧の符号に関連してそれぞれカウンタ30の内容が
変更される。最も簡単な場合にはカウンタ示度nXが正の
出力電圧のときに値１だけ増加され、積分器７の負の出
力電圧のときには値１だけ低減される。従って周期T4′
が一定のときに正及び負の積分期間にわたって適応が行
われる。整流がそれぞれ反転されるときのカウンタ示度
は減衰時間に一義的に関連している。 この制御は動特性の改善のために次の適用制御に置き
換えることができる。 Ｓにより定義された先行期間、即ち積分器７の出力電
圧の極性が変化しなかった期間のカウント値は、図６の
カウンター30の示度を変化させる量を決定する。極性が
変化しなかった期間における積分器の出力電圧の極性
は、カウンタ示度の変化量の符号（サイン）を定める。
一方Ｓの値はカウンターの内容を増減する量Δnxを定め
る。カウンター示度は、以下の通りＳの様々な値毎にΔ
nxとして定められる。カウンターの示度nxは、期間ΔＴ
毎に±１だけ変化するのではなく、先行期間Ｓの量に依
存した値だけ変化するので、調整動作が改善される。調
整動作の改善とは、カウントのずれが早く減少すること
を意味している。 Ｓ＝１ ΔnX＝±１ Ｓ＝２ ΔnX＝±２ Ｓ＝３ ΔnX＝±５ Ｓ＝４ ΔnX＝±10 そのようにして得られたカウンタ示度パラメータTXは
減衰時間の一価関数であり、減衰時間と測定すべき物理
的パラメータとの間の関係が知られているときに容易に
換算できる。 クロック周波数f0とパラメータT1′,T2′,T3′,T4′
とに対する値は、減衰時間と要求された解とに関係する
（下記の例参照）。 休止は前置増幅器の有限の立ち上がり時間に基づく測
定誤差の抑制のために用いられる。 論理回路27は個別部品例えばカウンタ、比較器と論理
ゲートアレイを用いて実現できるけれども、マイクロプ
ロセッサを用いても実現できる。 次に一実施例として有利な値を示す。 減衰時間：τ＝200μｓないし2ms クロック周波数f0＝10MHz 発振器28のクロック周期：ΔＴ＝0.1μｓ 励起期間:1ms;n1＝10000 休止期間:50μs;n2＝10500 積分期間:1ms;n3＝10000 n4＝31000 τ＝200μｓのときの解 τ＝2msのときの解 上記の方法は前置増幅器10の出力端における直流電圧
に無関係に作動する。すなわち直流電圧結合回路の誤差
を避ける交流電圧結合回路を用いることができる。 単純に指数関数的に減衰する信号では、長さの異なる
光導波路の距離における走行時間効果が測定に、従って
評価に影響するおそれはない（例えば、1kmの光導波路
＝10μｓの遅延、が成立する）。 第8a図は縦軸上で励起パルス（破線で示す）と積分器
出力信号Ｉとを、横軸に示した時間ｔに関連して第１の
けい光減衰時間τ１に対して示す。第8b図では縦軸上に
積分器出力電圧Ｉを、横軸の時間ｔの関数としてけい光
減衰時間τ２（＜τ１）に対して示す。時間T1,T2,T3,T
4は両図において示され、その際それぞれ正の積分は符
号＋により、また負の積分は符号−により示されてい
る。時間T1ないしT4はτ２（＜τ１）のときには同様に
小さいことが分かる。同様に第8C図及び第8d図において
縦軸の積分器出力電圧Ｉと横軸の時間ｔとがそれぞれ両
けい光減衰時間τ１とτ２とに対して示されており、そ
の際横軸における時間T2′,T3′及びTXは積分の極性に
関連づけながら記入されている。第8c図と第8d図とから
T2′＋2T3′が一定のときに、正の積分時間と負の積分
時間との比が変わることが分かる。 従って第６図に示す装置は、振動の周期の終端で積分
の結果ができるだけ小さくなるように例えばゼロになる
ように、制御量として種々の方向における少なくとも二
つの整流区間の相対時間が影響される。 すべての三つの整流区間も変更することができる。 例えば正の整流はn2＜ｎ＜n2＋nX又はn2＋4nX＜ｎ＜n
2＋6nXで、負の整流はn2＋nX＜ｎ＜n2＋4nXで、休止はn
2＋6nX＜ｎ＜n4で行われる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明に基づく装置の一実施例のブロック線
図、第２図は第１図に示す光電検出器の出力信号の時間
ダイヤグラム、第３図は第１図に示す位相弁別整流器の
出力信号の時間ダイヤグラム、第４図は第１図に示す位
相弁別整流器のブロック線図、第５図は位相弁別整流器
の中のスイッチの制御信号の時間ダイヤグラム、第６図
はこの発明に基づく装置の別の実施例のブロック線図、
第７図は第６図に示す装置のスイッチの制御信号の時間
ダイヤグラム、第8a図ないし第8d図はそれぞれ第１図及
び第６図に示す装置の異なるけい光減衰時間に対する積
分器出力信号の時間ダイヤグラムである。 2,13ないし16,18,19……スイッチ、４……光電検出器、
７……積分器、９……電圧制御発振器、10……前置増幅
器、11……非反転増幅器、12……反転増幅器、17……差
動増幅器、26……弁別器、27……論理回路、30……カウ
ンタ、ΔＴ……振動周期。
図、第２図は第１図に示す光電検出器の出力信号の時間
ダイヤグラム、第３図は第１図に示す位相弁別整流器の
出力信号の時間ダイヤグラム、第４図は第１図に示す位
相弁別整流器のブロック線図、第５図は位相弁別整流器
の中のスイッチの制御信号の時間ダイヤグラム、第６図
はこの発明に基づく装置の別の実施例のブロック線図、
第７図は第６図に示す装置のスイッチの制御信号の時間
ダイヤグラム、第8a図ないし第8d図はそれぞれ第１図及
び第６図に示す装置の異なるけい光減衰時間に対する積
分器出力信号の時間ダイヤグラムである。 2,13ないし16,18,19……スイッチ、４……光電検出器、
７……積分器、９……電圧制御発振器、10……前置増幅
器、11……非反転増幅器、12……反転増幅器、17……差
動増幅器、26……弁別器、27……論理回路、30……カウ
ンタ、ΔＴ……振動周期。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭60−102517（ＪＰ，Ａ)
米国特許4542987（ＵＳ，Ａ)
英国公開2113837（ＧＢ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．けい光減衰時間が少なくとも一つの物理量に関係す
るけい光体のけい光減衰時間の測定方法であって、 前記けい光体が電気的振動により生成される放射を受け
てけい光放射を発生し、このけい光放射が光電検出器に
導かれ、基準電位に関して正と負の区間がこの光電検出
器の出力信号から位相弁別整流されて積分され、その積
分に際して、前記けい光減衰時間を表わす前記物理量で
ある制御回路の制御量を調節して、前記積分値をゼロに
減少させる制御を行う、測定方法において、 前記正と負の区間が、位相を感知して極性を交互に反転
させることにより、減衰期間にだけけい光放射から得ら
れる前記光電検出器の出力信号から生成され、 異なる極性の区間が異なる長さにあり、 異なる極性の区間の全体の時間が等しく、 前記制御される制御量が振動の周波数であるか、または
一定の周波数における異なる極性の少なくとも２つの区
間の相互の長さであることを特徴とするけい光体のけい
光減衰時間の測定方法。 ２．各減衰期間では、一方向における二つの区間が他方
向における一つの区間の両側に設けられることを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．極性反転のない期間が、励起期間の後であって極性
反転の区間の後の振動期間に挿入されることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項または２項に記載の方法。 ４．一定の周波数のクロックパルスが振動の一周期の間
に計数され、制御信号を発生させるために励起期間と極
性反転区間とに対してあらかじめ与えられた値と比較さ
れ、その際極性反転区間の時間が積分の正又は負の結果
に関係して減少又は増大されて出力されることを特徴と
する特許請求の範囲第１項ないし第３項のいづれか１項
に記載の方法。 ５．極性反転区間の時間が振動の先行する周期の数に関
係して変更されることを特徴とする特許請求の範囲第４
項に記載の方法。 ６．けい光体が結晶であり、この結晶が等電子数の不純
物V2+,Cr3+,又はMn4+をドープされていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項
に記載の方法。 ７．結晶がCr3+:Y3Al5O12又はCr3+:Al2O3から成ること
を特徴とする特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８．結晶の断面が光導波路の断面に適合され、光導波路
が結晶のけい光を励起し、その際結晶が好ましくは直方
体形又は円筒形であることを特徴とする特許請求の範囲
第６項または第７項に記載の方法。 ９．けい光減衰時間が少なくとも一つの物理量に関係す
るけい光体のけい光減衰時間の測定装置であって、 前記けい光体が電気的振動により生成される放射を受け
てけい光放射を発生し、このけい光放射が光電検出器に
導かれ、基準電位に関して正と負の区間がこの光電検出
器の出力信号から位相弁別整流されて積分され、その積
分に際して、前記けい光減衰時間を表わす前記物理量で
ある制御回路の制御量を調節して、前記積分値をゼロに
減少させる制御を行う、測定装置において、 光電検出器（４）の出力信号を、逆転して及び逆転しな
いでそれぞれ二つのスイッチ（13,14;15,16）を介し
て、差動増幅器（17）の逆転入力端又は非逆転入力端に
交互に与えることができ、差動増幅器の両入力端が励起
期間の間同一の基準電位に置かれ、その出力端が積分器
（７）に結合され、スイッチ操作のための論理回路によ
り制御可能なサンプルアンドホールド回路がこの積分器
に後置接続され、この回路に電気的振動を生成する電圧
制御発振器（９）の制御入力端が接続され、前記積分器
（７）には弁別器（26）が後置接続され、この弁別器に
はカウンタ（30）を内蔵する論理回路（27）が接続さ
れ、カウンタの計数入力端には一定の周波数のクロック
パルスが印加可能であり、カウンタの内容はスイッチ
（2,13,14;15,16:18,19）のための制御信号を発生させ
るために、所定の値と比較可能であることを特徴とする
装置。 １０．極性反転区間がそれぞれ電圧制御発振器（９）の
振動の振動周期（ΔＴ）又はその倍数に等しいことを特
徴とする特許請求の範囲第９項記載の装置。 １１．光電検出器（４）に前置増幅器（10）が接続さ
れ、この前置増幅器は非反転増幅器（11）と反転増幅器
（12）とに信号を与え、二つのスイッチ（13,14;15,1
6）がそれぞれ非反転増幅器（11）と反転増幅器（12）
とに後置接続され、これらのスイッチのうちそれぞれ一
つが差動増幅器（17）の非逆転入力端に接続され、他が
差動増幅器（17）の逆転入力端に接続され、差動増幅器
の入力端はそれぞれ別のスイッチ（18,19）を介して大
地電位に置くことができることを特徴とする特許請求の
範囲第９項または第10項に記載の装置。 １２．けい光体が結晶であり、この結晶が等電子数の不
純物V2+,Cr3+,又はMn4+をドープされていることを特徴
とする特許請求の範囲第９項ないし第11項のいずれか１
項に記載の装置。 １３．結晶がCr3+:Y3Al5O12又はCr3+:Al2O3から成るこ
とを特徴とする特許請求の範囲第12項記載の装置。 １４．結晶の断面が光導波路の断面に適合され、光導波
路が結晶のけい光を励起し、その際結晶が好ましくは直
方体形又は円筒形であることを特徴とする特許請求の範
囲第12項または第13項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3634045.6 | 1986-02-21 | ||
| DE19863605598 DE3605598A1 (de) | 1986-02-21 | 1986-02-21 | Verfahren und vorrichtung zur messung der fluoreszenz-abklingdauer einer fluoreszierenden substanz |
| DE3605598.0 | 1986-02-21 | ||
| DE3634045 | 1986-10-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62223644A JPS62223644A (ja) | 1987-10-01 |
| JP2661682B2 true JP2661682B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=25841203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62036917A Expired - Fee Related JP2661682B2 (ja) | 1986-02-21 | 1987-02-21 | けい光体のけい光減衰時間の測定方法と装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4816687A (ja) |
| EP (2) | EP0387503B1 (ja) |
| JP (1) | JP2661682B2 (ja) |
| DE (2) | DE3770501D1 (ja) |
Families Citing this family (19)
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|---|---|---|---|---|
| JPH02234050A (ja) * | 1989-03-08 | 1990-09-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 光波形測定装置 |
| DE3921929A1 (de) * | 1989-07-04 | 1991-01-17 | Braun Melsungen Ag | Kathetervorrichtung mit thermo-optischem temperatursensor |
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- 1987-02-20 DE DE8787102428T patent/DE3770501D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-02-20 DE DE90101278T patent/DE3788230D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-02-20 EP EP87102428A patent/EP0238856B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-02-21 JP JP62036917A patent/JP2661682B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1987-02-24 US US07/018,248 patent/US4816687A/en not_active Expired - Lifetime
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |