JP3318383B2 - 光ファイバリニア位置検出器 - Google Patents
光ファイバリニア位置検出器Info
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- JP3318383B2 JP3318383B2 JP03838293A JP3838293A JP3318383B2 JP 3318383 B2 JP3318383 B2 JP 3318383B2 JP 03838293 A JP03838293 A JP 03838293A JP 3838293 A JP3838293 A JP 3838293A JP 3318383 B2 JP3318383 B2 JP 3318383B2
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- Japan
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- optical fiber
- light
- position detector
- linear position
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバリニア位置
検出器に関し、特に、分布帰還型半導体レーザダイオー
ドを用いることにより広い温度範囲の環境下において安
定動作を得るための新規な改良に関する。
検出器に関し、特に、分布帰還型半導体レーザダイオー
ドを用いることにより広い温度範囲の環境下において安
定動作を得るための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種のリニア位
置検出器としては、例えば、特開平１−４０７１１号公
報に開示されたＬＶＤＴの構成を挙げることができる。
すなわち、差動変圧器のコアに接続されたロッドの軸方
向移動を被検出体の移動としてとらえ、電気的なリニア
位置信号を得ていた。
置検出器としては、例えば、特開平１−４０７１１号公
報に開示されたＬＶＤＴの構成を挙げることができる。
すなわち、差動変圧器のコアに接続されたロッドの軸方
向移動を被検出体の移動としてとらえ、電気的なリニア
位置信号を得ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のリニア位置検出
器は、以上のように構成されていたため、次のような課
題が存在していた。すなわち、航空機に用いる場合、Ｌ
ＶＤＴの差動トランスと航空機の制御装置の間を多くの
電線で配線しなければならず、そのため雷等による外来
ノイズや配線引き廻しの影響による誤動作が発生し、航
空機の信頼性に課題が生じていた。この課題を解決する
ために、周知のファブリペロー型半導体レーザダイオー
ドを用いたリニア検出器が一部で開発実験されている
が、このファブリペロー型半導体レーザダイオードは、
図７に示すように、ピーク発振波長とダイオードのケー
ス温度との関係が、階段状となるため、ケース温度が多
く変化する航空機の環境下では信頼性を向上させること
が極めて困難であった。
器は、以上のように構成されていたため、次のような課
題が存在していた。すなわち、航空機に用いる場合、Ｌ
ＶＤＴの差動トランスと航空機の制御装置の間を多くの
電線で配線しなければならず、そのため雷等による外来
ノイズや配線引き廻しの影響による誤動作が発生し、航
空機の信頼性に課題が生じていた。この課題を解決する
ために、周知のファブリペロー型半導体レーザダイオー
ドを用いたリニア検出器が一部で開発実験されている
が、このファブリペロー型半導体レーザダイオードは、
図７に示すように、ピーク発振波長とダイオードのケー
ス温度との関係が、階段状となるため、ケース温度が多
く変化する航空機の環境下では信頼性を向上させること
が極めて困難であった。
【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、分布帰還型半導体レーザダ
イオードを用いることにより広い温度範囲の環境下にお
いて安定動作を得るようにした光ファイバリニア位置検
出器を提供することを目的とする。
めになされたもので、特に、分布帰還型半導体レーザダ
イオードを用いることにより広い温度範囲の環境下にお
いて安定動作を得るようにした光ファイバリニア位置検
出器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による光ファイバ
リニア位置検出器は、光源からの光を光ファイバを経て
ケーシングに固定された発光部から前記ケーシング内に
入射し、前記ケーシング内で軸方向移動するピストンに
設けられた移動ミラーから反射した前記光の反射光を再
び前記光ファイバを経て受光体に戻すことにより、前記
ピストンの移動状態を検出するようにした光ファイバリ
ニア位置検出器において、前記光源として分布帰還型半
導体レーザダイオードを用い、前記移動ミラーは円内に
等角度配置された三個のミラーであると共に前記光ファ
イバは三重系で構成されている構成である。
リニア位置検出器は、光源からの光を光ファイバを経て
ケーシングに固定された発光部から前記ケーシング内に
入射し、前記ケーシング内で軸方向移動するピストンに
設けられた移動ミラーから反射した前記光の反射光を再
び前記光ファイバを経て受光体に戻すことにより、前記
ピストンの移動状態を検出するようにした光ファイバリ
ニア位置検出器において、前記光源として分布帰還型半
導体レーザダイオードを用い、前記移動ミラーは円内に
等角度配置された三個のミラーであると共に前記光ファ
イバは三重系で構成されている構成である。
【０００６】
【作用】本発明による光ファイバリニア位置検出器にお
いては、光源として分布帰還型半導体レーザダイオード
を用いているため、ケーシングのケース温度とピーク発
振波長との関係が図５で示すように、直線状となり、広
い温度環境下において安定した位置精度を得ることがで
きる。
いては、光源として分布帰還型半導体レーザダイオード
を用いているため、ケーシングのケース温度とピーク発
振波長との関係が図５で示すように、直線状となり、広
い温度環境下において安定した位置精度を得ることがで
きる。
【０００７】
【実施例】以下、図面と共に本発明による光ファイバリ
ニア位置検出器の好適な実施例について詳細に説明す
る。図１及び図２は本発明による光ファイバリニア位置
検出器の構成を示すもので、筒状をなすケーシング１の
一端１ａには光源２が固定して設けられ、この光源２は
周知の分布帰還型半導体レーザダイオードから構成され
ている。なお、この光源２は図２で示すように三重系で
構成されている。
ニア位置検出器の好適な実施例について詳細に説明す
る。図１及び図２は本発明による光ファイバリニア位置
検出器の構成を示すもので、筒状をなすケーシング１の
一端１ａには光源２が固定して設けられ、この光源２は
周知の分布帰還型半導体レーザダイオードから構成され
ている。なお、この光源２は図２で示すように三重系で
構成されている。
【０００８】前記ケーシング１内には、このケーシング
１の他端１ｂの軸受３で摺動案内されたピストンロッド
４に設けられたピストン５が軸方向に沿って移動できる
ように構成されており、このピストン５には三個の移動
ミラー６が円内に等角度配設されている。
１の他端１ｂの軸受３で摺動案内されたピストンロッド
４に設けられたピストン５が軸方向に沿って移動できる
ように構成されており、このピストン５には三個の移動
ミラー６が円内に等角度配設されている。
【０００９】前記光源２は、図４及び図５で示す分布帰
還型半導体レーザダイオードよりなり、レーザ結晶１０
の導波路１１に設けられた回析格子１２の周期によりほ
ぼ決まるように発振波長が構成され、安定した単一波長
発振が得られる。また、この光源２のケース温度（℃）
とピーク発振波長（λｐ）との関係は、図５で示すよう
に直線変化するように構成されている。
還型半導体レーザダイオードよりなり、レーザ結晶１０
の導波路１１に設けられた回析格子１２の周期によりほ
ぼ決まるように発振波長が構成され、安定した単一波長
発振が得られる。また、この光源２のケース温度（℃）
とピーク発振波長（λｐ）との関係は、図５で示すよう
に直線変化するように構成されている。
【００１０】前述の図１で示す光ファイバリニア位置検
出器２０は、周知のＦＭヘテロダイン法の原理を用いて
おり、簡略化して示すと図６の通りである。すなわち、
光源２からの光２ａは出射部２１のレンズ２２を介して
移動ミラー６に入射し、ミラー６で反射した反射光２ａ
Ａがレンズ２３を経て受光体２４に受光される。従っ
て、光源２からの光２ａは、固定ミラー２５と移動ミラ
ー６にビームスプリッタ２６を介して分光され、各々の
反射光２ａＡと２５ａはビームスプリッタ２６にて重畳
され、レンズ２３を介して受光体２４に入射する。この
時、両者の光路差による位相差が生じ、発生したビート
信号のビート波の周波数又は位相変化を測定して距離測
定を行うようにしたＦＭヘテロダイン法で構成されてい
る。
出器２０は、周知のＦＭヘテロダイン法の原理を用いて
おり、簡略化して示すと図６の通りである。すなわち、
光源２からの光２ａは出射部２１のレンズ２２を介して
移動ミラー６に入射し、ミラー６で反射した反射光２ａ
Ａがレンズ２３を経て受光体２４に受光される。従っ
て、光源２からの光２ａは、固定ミラー２５と移動ミラ
ー６にビームスプリッタ２６を介して分光され、各々の
反射光２ａＡと２５ａはビームスプリッタ２６にて重畳
され、レンズ２３を介して受光体２４に入射する。この
時、両者の光路差による位相差が生じ、発生したビート
信号のビート波の周波数又は位相変化を測定して距離測
定を行うようにしたＦＭヘテロダイン法で構成されてい
る。
【００１１】次に、図３のブロック図を用いて三重系の
構成について述べる。すなわち、駆動電源３０及び三角
波を発生する変調器３１によって駆動される光源２から
のレーザ光よりなる光２ａは、光アイソレータ３２、光
カプラ３３、第１光コネクタ３４、第２光コネクタ３５
を有する光ファイバ３６を介して前記発光部２１に送ら
れる。
構成について述べる。すなわち、駆動電源３０及び三角
波を発生する変調器３１によって駆動される光源２から
のレーザ光よりなる光２ａは、光アイソレータ３２、光
カプラ３３、第１光コネクタ３４、第２光コネクタ３５
を有する光ファイバ３６を介して前記発光部２１に送ら
れる。
【００１２】前述の光ファイバ３６は、三重系を構成す
るために三系統設けられており、各光コネクタ３４，３
５間はシリアル伝送部３７で接続され、各ミラー６で反
射した反射光は、光カプラ３３を経て第１、第２受光体
４０，４１を経て第１、第２増幅波形処理部４２，４３
に入力されている。
るために三系統設けられており、各光コネクタ３４，３
５間はシリアル伝送部３７で接続され、各ミラー６で反
射した反射光は、光カプラ３３を経て第１、第２受光体
４０，４１を経て第１、第２増幅波形処理部４２，４３
に入力されている。
【００１３】前記各増幅波形処理部４２，４３の各出力
４２ａ，４３ａは、第１、第２カウンタ４４，４５を介
して演算回路４６に入力され、第２増幅波形処理部４３
の出力４３ｂは故障検出回路４７に入力され、演算回路
４６及び故障検出回路４７の出力４６ａ，４７ａは本体
５０のコネクタ５１から外部に取り出しができるように
構成されている。なお、電源部６０からの電源６０ａは
前述の駆動電源３０及び変調器３１に供給される。
４２ａ，４３ａは、第１、第２カウンタ４４，４５を介
して演算回路４６に入力され、第２増幅波形処理部４３
の出力４３ｂは故障検出回路４７に入力され、演算回路
４６及び故障検出回路４７の出力４６ａ，４７ａは本体
５０のコネクタ５１から外部に取り出しができるように
構成されている。なお、電源部６０からの電源６０ａは
前述の駆動電源３０及び変調器３１に供給される。
【００１４】次に動作について説明する。図６におい
て、光源２からのレーザ光よりなる光２ａは、変調器３
１からの三角波信号３１ａによって三角波変調（ｆｍ：
変調周波数）をかけられ、変調された光２ａはビームス
プリッタ２６により固定側ミラー２５と移動側ミラー６
へと分けられる。
て、光源２からのレーザ光よりなる光２ａは、変調器３
１からの三角波信号３１ａによって三角波変調（ｆｍ：
変調周波数）をかけられ、変調された光２ａはビームス
プリッタ２６により固定側ミラー２５と移動側ミラー６
へと分けられる。
【００１５】このビームスプリッタ２６により分岐され
た光２ａは、各ミラー２５，６で反射した各反射光２５
ａ，２ａＡはレンズ２３を経て合成されるが、各光路に
は光路長差があるため、合成された光は干渉波となる。
この時の干渉波の周波数(fb)は、ｆｂ＝４・ｆｍ・Δν
・Ｌ／ｃ（但し、Δνは光の周波数の偏移量、Ｌは光路
差長、ｃは光速）により測定したい距離Ｌを求めること
ができる。
た光２ａは、各ミラー２５，６で反射した各反射光２５
ａ，２ａＡはレンズ２３を経て合成されるが、各光路に
は光路長差があるため、合成された光は干渉波となる。
この時の干渉波の周波数(fb)は、ｆｂ＝４・ｆｍ・Δν
・Ｌ／ｃ（但し、Δνは光の周波数の偏移量、Ｌは光路
差長、ｃは光速）により測定したい距離Ｌを求めること
ができる。
【００１６】また、前述の光源２は、分布帰還型半導体
レーザダイオードを用いているため、光源２のケース温
度に光源２の発振波長特性は変化し、従来のファブリペ
ロー型レーザダイオードは、ν＝ｃ／λ（但し、νは光
源の発光周波数、ｃは光速、λは光源の発振波長）の関
係式より、狭い温度範囲で階段状に変化（モードホッピ
ング）するが、分布帰還型半導体レーザダイオードで
は、図５で示すように、ケース温度とピーク発振波長と
の変化が直線的であるため、前述のモードホッピングは
発生せず、誤差の少ない測定距離Ｌを測定することがで
きる。
レーザダイオードを用いているため、光源２のケース温
度に光源２の発振波長特性は変化し、従来のファブリペ
ロー型レーザダイオードは、ν＝ｃ／λ（但し、νは光
源の発光周波数、ｃは光速、λは光源の発振波長）の関
係式より、狭い温度範囲で階段状に変化（モードホッピ
ング）するが、分布帰還型半導体レーザダイオードで
は、図５で示すように、ケース温度とピーク発振波長と
の変化が直線的であるため、前述のモードホッピングは
発生せず、誤差の少ない測定距離Ｌを測定することがで
きる。
【００１７】
【発明の効果】本発明による光ファイバリニア位置検出
器は以上のように構成されているため、広い温度範囲の
環境条件下でも測定精度誤差を落とすことなく使用で
き、航空機等でも使用可となり、信頼性を向上させるこ
とができる。
器は以上のように構成されているため、広い温度範囲の
環境条件下でも測定精度誤差を落とすことなく使用で
き、航空機等でも使用可となり、信頼性を向上させるこ
とができる。
【図１】本発明による光ファイバリニア位置検出器を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】ブロック図である。
【図４】光源の内部構造を示す断面図である。
【図５】光源の特性図である。
【図６】概略構成図である。
【図７】従来の光源の特性図である。
１ ケーシング ２ 光源 ２ａ 光 ２ａＡ 反射光 ５ ピストン ６ 反射ミラー ２１ 出射部 ３６ 光ファイバ
Claims (1)
- 【請求項１】 光源(2)からの光(2a)を光ファイバ(36)
を経てケーシング(1)に固定された発光部(21)から前記
ケーシング(1)内に入射し、前記ケーシング(1)内で軸方
向移動するピストン(5)に設けられた移動ミラー(6)から
反射した前記光(2a)の反射光(2aA)を再び前記光ファイ
バ(36)を経て受光体(24)に戻すことにより、前記ピスト
ン(5)の移動状態を検出するようにした光ファイバリニ
ア位置検出器において、前記光源(2)として分布帰還型
半導体レーザダイオードを用い、前記移動ミラー(6)は
円内に等角度配置された三個のミラーであると共に前記
光ファイバ(36)は三重系で構成されていることを特徴と
する光ファイバリニア位置検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03838293A JP3318383B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 光ファイバリニア位置検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03838293A JP3318383B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 光ファイバリニア位置検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06249617A JPH06249617A (ja) | 1994-09-09 |
| JP3318383B2 true JP3318383B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=12523730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03838293A Expired - Fee Related JP3318383B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 光ファイバリニア位置検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3318383B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109029271B (zh) * | 2018-09-05 | 2021-01-19 | 天津大学 | Dfb阵列扫频光源光纤频域干涉测距系统和方法 |
| CN110906866B (zh) * | 2019-11-13 | 2021-03-23 | 浙江海洋大学 | 岩体位移监测装置及监测方法 |
-
1993
- 1993-02-26 JP JP03838293A patent/JP3318383B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06249617A (ja) | 1994-09-09 |
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