JPH0249115A

JPH0249115A - 変位測定装置とそれを利用した圧力測定装置

Info

Publication number: JPH0249115A
Application number: JP32790188A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kawakami; 修川上; Katsuji Iwamoto; 勝治岩本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1990-02-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、大電流、高電圧に伴う電磁誘導等の雑音や外
乱の影響を受けにくい変位測定装置とそれを利用した圧
力測定装置に関する。

（従来の技術）圧力を測定する変位測定装置として、例えば歪み式圧力
計がある。この歪み式圧力計は、信号を伝達するために
電気的な接続が必要となり、工業プラント内の電力機器
、動力機械の大電流、高電圧化に伴う電磁誘導等の雑音
の影響を受は易く、出力に誤差が生じ易い。

電磁誘導等の雑音の影響に強いものとして、例えば特願
昭６０−１１６７９４号公報に記載されたような、光フ
アイバ応用の圧力測定装置が提案されている。第６図は
前記した圧力測定装置を示す構成図である。この図に示
すように、圧力Ｐを受ける受圧ダイ゛ヤフラム１０１の
反射面１０２に、光源１０３から放射される光が光源用
光ファイバ１０４で伝送され、反射面１０２で反射され
た反射光は受光用光ファイバ１０５て伝送されて第１受
光素子１０６に導かれる。また、この時、光源１０３か
ら放射される光を、参照用光ファイバ１０７で光源用光
ファイバ１０４と受光用光ファイバ１０５とに沿って伝
送して第２受光素子１０８に導く。第１受光素子１０６
と第２受光素子１０８に導かれた光は電気信号に変換さ
れ、第１受光素子１０６から出力される反射信号出力と
第２受光素子１０８から出力される参照信号出力は演算
手段１０９に入力されて、反射信号出力を参照信号出力
で除算する演算を行う。そして、演算手段１０っで除算
演算されて出力される出力信号は出力調整手段１１０で
圧力Ｐと直線関係を持った出力を得ることができる。

（発明が解決しようとする課題）前記した従来の圧力測定装置では、光源１０３からの光
が受圧ダイヤフラム１０１の反射面で反射した時の反射
光量は微小である。このため、圧力測定の精度をより高
くするには、受光用光ファイバ１０５及び参照用光ファ
イバ１０７の端面と、第１．第２受光素子１０６．１０
８との結合精度を高めると共に、第１．第２受光素子１
０６゜１０８の特性をそろえた素子を選択使用する必要
がある。しかしながら、前記した圧力測定装置では、２
個の受光素子を使用しているので、それぞれの特性には
僅かなずれがあり、測定精度に限界があった。

本発明は上記した課題を解決する目的でなされ、電磁誘
導等の雑音や外乱の影響を受けることなく高精度な測定
を行うことができる変位測定装置とそれを利用した圧力
測定装置を提供しようとするものである。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）前記した課題を解決するために本発明に係る第１の変位
ｎ１定装置は、光源と、前記光源から放射される光を伝
送する計測用光ファイバと、該計測用光ファイバで伝送
された光を被測定対象に入射させ前記被測定対象で反射
される反射光を伝送する受光用光ファイバと、前記計測
用光ファイバと受光用光ファイバとに、略並列に配置さ
れ前記光源から放射される光を前記計測用光ファイバ及
び受光用光ファイバに沿って往復させるように伝送する
参照用光ファイバと、前記受光用光ファイバと参照用光
ファイバの端面が略一体化されたコネクタを介して接続
され前記受光用光ファイバ及び参照用光ファイバでそれ
ぞれ伝送される光を受光して電気信号に変換する受光素
子と、該受光素子の出力を保持する第１．第２保持回路
と、前記光源から放射される光を交互に前記計測用光フ
ァイバと参照用光ファイバとに伝送させると共に、前記
光源の光が前記計測用光ファイバで伝送される時の前記
受光素子の出力を前記第１保持回路に保持させ、前記光
源の光が前記参照用光ファイバに伝送される時の前記受
光素子の出力を前記第２保持回路に保持させるように制
御するタイミング調整手段と、前記第１．第２保持回路
の出力から外乱による光量変化を除去する演算手段と、
該演算手段の出力信号と前記被測定対象の変位との対応
関係をつくる出力調整手段とを具備したことを特徴とす
る。

また、本発明に係る第２の変位測定装置は、周波数ｆ１
及び周波数ｆ２　（ｆ＋　≠ｆ２）で変調された光を放
射する光源と、該光源から周波数ｆ１で変調されて放射
される光を伝送する計測用光ファイバと、該計測用光フ
ァイバで伝送された光を被測定対象゛に入射させ前記被
測定対象で反射される反射光を伝送する受光用光ファイ
バと、前記計測用光ファイバと受光用光ファイバとに略
並列に配置され前記光源から周波数ｆ２で変調されて放
射される光を前記計測用光ファイバ及び受光用光ファイ
バに沿って往復させるように伝送する参照用光ファイバ
と、前記受光用光ファイバと参照用光ファイバの端面が
略一体化されたコネクタを介して接続され前記受光用フ
ァイバ及び参照用光ファイバでそれぞれ伝送される光を
受光して電気信号に変換する受光素子と、該受光素子の
出力を周波数ｆ１成分について復調する第１の復調器と
、前記受光素子の出力を周波数ｆ２成分について復調す
る第２の復調器と、前記第１．第２の復調器の出力から
外乱による光量変化を除去する演算手段と、該演算手段
の出力信号と前記被測定対象の変位との対応関係をつる
出力調整手段とを具備したことを特徴とする。

また、本発明に係る圧力測定装置は、前記した各変位測
定装置の被測定対象に、計測用光ファイバで伝送された
光を反射する反射面を備えた測定すべき圧力に応じて撓
む受圧手段を配置したことを特徴とする。

（作用）第１の変位測定装置では、光源から放射される光は、タ
イミング調整手段により交互に計測用光ファイバと参照
用光ファイバとに伝送され、計測用光ファイバで伝送さ
れる光は被測定対象（例えば、圧力を受ける受圧手段の
反射面）で反射され、その反射光は受光用光ファイバで
伝送されて受光素子に導かれる。また、参照用光ファイ
バで伝送される光は、計測用光ファイバと受光用光ファ
イバに沿って受光素子に導かれる。そして、タイミング
調整手段により、反射光が受光用光ファイバで伝送され
て受光素子に導かれる時の受光素子の出力は第１−保持
回路で保持され、光源から放射された光が参照用光ファ
イバで伝送されて受光素子に導かれる時の受光素子の出
力は第２保持回路で保持される。そして、第１．第２保
持回路からの出力は、演算手段で外乱による光量変化が
除去され、出力調整手段から被測定対象の変位（例えば
、受圧手段に受ける圧力）に対応した出力を取出すこと
ができる。

また、第２の変位測定装置では、周波数ｆ１で変調され
て光源から放射される光を、計測用光ファイバで伝送し
て被測定対象（例えば、圧力を受ける受圧手段の反射面
）に入射させ、その反射光を受光用光ファイバで伝送し
て受光素子に導く。

また、周波数ｆ２　　（ｆ、≠ｆ２）で変調されて光源
から放射される光は、計測用光ファイバと受光用光ファ
イバに沿って受光素子に導かれる。そして、受光素子の
出力は第１．第２の復調器によりそれぞれ周波数ｆ１成
分と周波数ｆ２成分について復調される。第１．第２成
分からの出力は、演算手段で外乱による光量変化が除去
され、出力調整手段から被測定対象の変位（例えば、受
圧手段に受ける圧力）に対応した出力を取出すことがで
きる。

（実施例）以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。

第１図は、本発明に係る第１の変位測定装置を圧力測定
装置に適用した場合の構成図である。

この図に示すように、表面に圧力Ｐを受けると比例的に
撓む反射面１ａを内側に設けた受圧ダイヤフラム１は、
取付部材２１にＥＢ溶接（エレクトロンビーム溶接）さ
れており、空間部１ｂを設けてセンサヘッド２にシール
部３を介して連結されている。空間部１ｂ内は真空ポン
プで排気されて真空状態に保持されている。

光源５は、計測用光源５ａと参照用光源５ｂとで構成さ
れており、一端側をコネクタ４を介して計測用光源５ａ
に接続した計測用光ファイバ６の他端側は、センサヘッ
ド２を通して受圧ダイヤフラム１の反射面１ａと相対し
ている。計測用光源５ａには放射される光の一部を受光
する第１受光素子７が密着されており、第１受光素子７
の出力は第１演算手段８に帰還され、計測用光源５ａの
発光光量を一定に保つ構成となっている。前記センサヘ
ッド２には、計測用光ファイバ６から反射面１ａに入射
される計測用光源５ａからの光の反射光を伝送する受光
用光ファイバ９の一端側が配設されている。この時、反
射面１ａで反射した光（反射光）が受光用光ファイバ９
に入射するように、計ｎｌ用光ファイバ６及び受光用光
ファイバ９は、センサヘッド２内において、反射面１ａ
の法線に対し所定の角度を持って配設されている。また
、一端側をコネクタ１０を介して参照用光源５ｂに接続
した参照用光ファイバ１１は、センサヘッド２内を通し
て往復するように配設されると共に、計測用光ファイバ
６と受光用光ファイバ９とに略並列（例えば、−本のケ
ーブル内に一体的に収められている）に配設されている
。参照用光源５ｂには、放射される光の一部を受光する
第２受光素子１２が密着されており、第２受光素子１２
の出力は第２演算手段１３に帰還され、参照用光源５ｂ
の発光光量を一定に保つ構成となっている。

受光用光ファイバ９と参照用光ファイバ１１の他端側に
は一体化されたコネクタ１４を介して光を電気信号に変
換する第３受光素子１５が接続されている。計測用光源
５ａとコネクタ４、参照用光源５ｂとコネクタ１０、第
３受光素子１５とコネクタ１４は、外部からの光の影響
を受けないように密着されている。また、計測用光源５
ａ及び参照用光源５ｂは、タイミング調整手段１６によ
って交互に一定光量で発光される。更に、タイミング調
整手段１６は、第３受光素子１５が受光用光ファイバ９
からの反射光を受光している時には、第３受光素子１５
の出力を第１保持回路１７に保持させるよう第１保持回
路１７にゲート信号Ｃを出力し、第３受光素子１５が参
照用ファイバ１１からの光を受光している時には、第３
受光素子１５の出力を第２保持回路１８に保持させるよ
う第２保持回路１８にゲート信号ｄを出力する。これに
より、第１保持回路１７に保持される、受圧ダイヤフラ
ム１に作用する圧力Ｐに応じて変化する出力は、計測用
光ファイバ６及び受光用光ファイバ９が受けた曲げや振
動等の外乱の影響を含んでいる。一方、第２保持回路１
８に保持される参照用光ファイバ１１で第３受光素子１
５に導かれる、参照用光源５ｂからの光に応じた出力も
、同様に参照用光ファイバ１１が受けた曲げや振動等の
外乱の影響を含んでいる。第１．第２保持回路１７゜１
８にそれぞれ保持された出力は演算手段１９に入力され
る。演算手段１９は、第１保持回路１７の出力を第２保
持回路１８の出力で除算演算し、外乱による光量変化を
除去する。即ち、計ｎ１用光ファイバ６と受光用光ファ
イバ９に対し、参照用光ファイバ１１が略並列（例えば
、−本のケーブル内に一体的に収められている）に配置
されている為に、各光ファイバ６．９．１１がそれぞれ
受ける外乱の影響は各出力の中に同じ割合いで含まれる
ので、除算演算により除去される。演算手段１９で外乱
の影響が除去された出力は、出力調整手段２０により受
圧ダイヤフラム１に受ける圧力Ｐと例えば直線関係にな
るように調整される。

次に、上記した本発明に係る圧力測定装置の動作を、第
２図に示すタイムチャートにより説明する。

タイミング調整手段１６から周期Ｔで交互に出力される
計測用光源発光信号ａと参照用光源発光信号すにより、
計測用光＃、５ａと参照用光源５ｂは交互に一定光量で
発光する。この時、受圧ダイヤフラム１に受ける圧力Ｐ
が一定の時には、受光用光ファイバ９と参照用光ファイ
バ１１からそれぞれ第３受光素子１５に入力する光量が
ほぼ同じレベルになるように、計測用光源５ａと参照用
光源５ｂの発光量が調整される。計測用光源５ａから放
射される光は計測用光ファイバ６によって反射面１ａに
入射し、反射面１ａよりの反射光は受光用光ファイバ９
によって第３受光素子１５に導かれる。この時、タイミ
ング調整手段１６から第１保持回路１７に人力されるゲ
ート信号Ｃにより、第３受光素子１５の出力を第１保持
回路１７に保持する。そして、計測用光源５ａが発光し
ていない時に参照用光源５ｂから放射される光は、参照
用光ファイバ１１によって第３受光素子１５に導かれる
。この時゛、タイミング調整手段１６から第２保持回路
１８に入力されるゲート信号ｄにより、第３受光素子１
５の出力を第２保持回路１８に保持する。前記したよう
に、受光用光ファイバ９と参照用光ファイバ１１とは、
略並列で配設され、且つコネクタ１４の同一フェルール
内に密着されているので、第３受光素子１５との接続条
件はほぼ同じになり、第３受光素子１５の出力は、受光
用光ファイバ９と参照用光ファイバ１１からの光による
出力が互いに干渉することなく出力される。

よって、第１．第２保持回路１７．１８に保持される保
持電圧は、受圧ダイヤフラム１に受ける圧力Ｐが変化し
ない時には一定レベルとなる。

そして、時刻ｔ１からｔ２間で受圧ダイヤフラム１に受
ける圧力Ｐが変化すると、受圧ダイヤフラム１はそれに
応じて比例的に撓み、反射面１ａより受光用光ファイバ
９に入射される反射光量が変化する。圧力Ｐの変化によ
って反射光量が変化すると、第３受光素子１５の出力も
それに応じて変化し、更に、第１保持回路１７に保持さ
れる保持電圧も同様に変化する。この時、受光用光ファ
イバ９により第３受光素子１５に導かれる参照用光源５
からの光は圧力Ｐの変化による影響を受けないので、第
２保持回路１８に保持される保持電圧は常に一定レベル
である。

そして、第１保持回路１７からの出力と、第２保持回路
１８からの出力は演算手段１９に入力される。演算手段
１９は第１保持回路１７の出力を第２保持回路１８の出
力で除算演算し、外乱による光量変化を除去する。演算
手段１９で外乱の影響が除去された出力は、出力調整手
段２０により受圧ダイヤフラム１に受ける圧力Ｐと例え
ば直線関係になるように調整され、これにより高精度の
圧力測定が行える。

尚、計測用光源５ａと参照用光源５ｂとの発光周期Ｔは
、計測用光ファイバ６、受光用光ファイバ９、参照用光
ファイバ１１がそれぞれ受ける曲げや振動等の外乱の影
響が第１保持回路１７及び第２保持回路１８にそれぞれ
等しい割合いて含まれるようにするため、外乱の周波数
の１０倍程度必要である。つまり、前記した装置の取付
部の機械的振動による外乱は最大１００Ｈｚ程度である
のに対し、計測用光源５ａ、参照用光源５ｂ及び第３受
光素子１５の応答周波数は数１００ＫＨ７程度まで可能
なので、周期Ｔは数μＳｅｅから１ｆｆｌＳｅＱ程度ま
で任意に選択することができる。

また、第２図のタイミングチャートにおいて圧力Ｐのｔ
ｌから１２間の変化は時間的に圧縮して示されており、
実際の圧力Ｐの変化は最大数Ｈｚ程度で計測用及び参照
用光源５ａ、５ｂの発光周期Ｔと比較して十分に低速で
ある。

また、前記した実施例では、光源を計測用光源と参照用
光源とで構成したが、光源を１個にして、この光源に液
晶等の電気的なシャッタ機構あるいは機械的なシャッタ
機構を介して計７１！ＩＩ用ファイバと参照用ファイバ
とを接続し、タイミング調整手段によってシャッタ機構
を開閉動作させることにより、光源の光を計測用光ファ
イバと参照用光ファイバとに交互に伝送する構成も可能
である。

更に、前記した実施例では、演算手段で除算演算を行う
構成であったが、これに限らず乗算演算、加算演算で行
う構成でも良い。

第３図は、本発明に係る第２の変位測定装置を圧力ｎ１
定装置に適用した場合の構成図である。この図に示すよ
うに、表面に圧力Ｐを受けると比例的に撓む反射面１ａ
を内側に設けた受圧ダイヤフラム１は、取付部材２１に
ＥＢ溶接（エレクトロンビーム溶接）されており、空間
部１６を設けてセンサヘッド２にシール部３を介して連
結されている。空間部ｌｂ内は真空ポンプで排気されて
真空状態に保持されている。

光源５は、周波数ｆ１で変調された光を放射する第１の
光源５ａと周波数ｆ２　（ｆｔ　≠ｆ２）で変調された
光を放射する第２の光源５ｂとで構成されている。第１
の光源５ａには、コネクタ４を介して計測用光ファイバ
６の一端側が接続されており、計測用光ファイバ６の他
端側は、センサヘッド２を通して受圧ダイヤフラム１の
反射面１ａと相対している。前記センサヘッド２には、
計測用光ファイバ６から反射面１ａに入射される第１の
光源５ａから放射された光の反射光を伝送する受光用光
ファイバ９の一端側が配設されている。

この時、反射面１ａで反射した光（反射光）が受光用光
ファイバ９に入射するように、計測用光ファイバ６及び
受光用光ファイバ９は、センサヘッド２内において、反
射面１ａの法線に対し所定の角度を持って配設されてい
る。

また、一端側をコネクタ１０を介して第２の光源５ｂに
接続した参照用光ファイバ１１は、センサヘッド２内を
通して往復するように配設されると共に、計測用光ファ
イバ６と受光用光ファイバ９とに略並列（例えば、−本
のケーブル内に一体的に収められている）に配設されて
いる。受光用光ファイバ９と参照用光ファイバ１１の他
端側には、一体化されたコネクタ１４を介して光を電気
信号に変換する受光素子１５が接続されている。

第１の光源５ａとコネクタ４、第２の光源５ｂとコネク
タ１０、受光素子１５とコネクタ１４は、外部からの光
の影響を受けないように密着されている。

受光素子１５の出力は、第１の復調器２２及び第２の復
調器２３に入力された後、演算手段１９、出力調整手段
２０に入力される（第１．第２復調器２２．２３、演算
手段１９、出力調整手段２０の動作は後述する）。

次に、上記した本発明に係る圧力測定装置の動作につい
て説明する。

第１の光源５ａから放射される周波数ｆ、で変調された
光は、計測用光ファイバ６によって反射面１ａに入射し
、反射面１ａよりの反射光は受光用光ファイバ９によっ
て受光素子１５に導かれる。

また、第１の光源５ａから反射面１ａへ光を放射するの
と同時に、第２の光源５ｂから周波数ｆ２（ｆ＋　≠ｆ
２）で変調された光を放射し、参照用光ファイバ１１に
よって受光素子１５に導く。よって、受光素子１５の入
射光量は、周波数ｆ１構成では、受圧ダイヤフラム１に
作用する圧力Ｐに応じて変化する光量に、計測用光ファ
イバ６及び受光用光ファイバ９が受けた外乱の影響を含
んだものとなり、周波数ｆ２成分では、第２の光源５ｂ
から放射された一定光量に、参照用光ファイバ１１で受
けた外乱の影響を含んだものとなる。

そして、受光素子１５の入射光量に応じた出力は第１復
調器２２、第２復調器２３に入力され、第１復調器２２
は周波数ｆ１について復調し、第２復調器２３は周波数
ｆ２成分について復調する。

これにより、第１復調器２２で得られる、受圧ダイヤフ
ラム１に作用する圧力Ｐに応じて変化する出力は、計ｎ
１用光ファイバ６及び受光用ファイバ９が受けた曲げや
振動等の外乱の影響を含んだものとなる。一方、第２復
調器２３で得られる、参照用光ファイバ１１で受光素子
１５に導かれる第２の光源５ｂからの光に応じた出力は
、参照用光ファイバ１１が受けた曲げや振動等の外乱の
影響を含んだものとなる。第１、第２復調器２２．２３
で得られた各出力は演算手段１つに入力される。

演算手段１９は、第１復調器２２の出力を第２復調回路
２３の出力で除算演算し、外乱による光量変化を除去す
る。即ち、計測用光ファイバー６と受光用光ファイバ９
に対し、参照用光ファイバ１１が略並列に配置されてい
る為に、各光ファイバ６．９．１１がそれぞれ受ける外
乱の影響は各出力の中に同じ割合いで含まれるので、除
算演算により除去される。演算手段１９で外乱の影響が
除去された出力は、出力調整手段２０に入力されて受圧
ダイヤフラム１に受ける圧力Ｐと例えば直線関係になる
ように調整され、これにより高精度の圧力測定が行える
。

尚、第１、第２の光源５ａ、５ｂの各変調周波数ｆ、、
ｆ２は、計測用光ファイバ６、受光用光ファイバ９、参
照用光ファイバ１１がそれぞれ受ける曲げや振動等の外
乱の影響を等しく受けるために、外乱の周波数の１０倍
程度必要である。つまり、前記した各光ファイバ６．９
．１１の機械的振動による外乱は最大１００ｆ（ｚ程度
あるので、変調周波数ｆ、、ｆ２は数ＫＨｚであれば十
分である。

また、受光素子１５は数１００ＫＨｚまでの周波数応答
があるので、数１０ＫＨｚまでの圧力変動をリアルタイ
ムに測定することが可能である。

更に、前記した圧力測定装置に積分器を使用することに
より、圧力を平均化して測定することもでき、また、前
記演算手段１９で加減算あるいは乗算演算を行う構成で
も良い。

また、前記した実施例では、光源を第１の光源と第２の
光源とで構成しだか、第４図（ａ）、　（ｂ）に示すよ
うに、同心円に複数の穴２４ａ、２４ｂ　（大きさとピ
ッチはそれぞれ異なる）を円周上に形成した円板２４の
、一方の側に穴２４　ａ、２４ｂの両方に光を放射する
１個の光源（例えば、ＬＥＤ）５を配置し、他方の側に
計測用光ファイバ６、参照用光ファイバ１１の各コネク
タ４，１０を配置する構成でも良い。この場合、円板２
４を回転させることにより、光源５から放射される光は
穴２４ａ、２４ｂを通して異なる周波数で変調され、異
なる周波数で変調された光が計測用光ファイバ６、参照
用光ファイバ１１にそれぞれ伝送される。

第５図は、本発明に係る第２の変位測定装置を液面変位
測定装置に適用した場合の構成図である。

この液面変位測定装置は、前記第３図で示した受圧ダイ
ヤフラム１の代りに、例えばオイルタンク２５を配置し
、被測定対象であるオイルタンク２５内の液面２６の高
さ（図中りで示す）の変位を測定するものである。他の
構成は第３図に示した実施例と同様である。

本例では、第１の光源５ａから放射される周波数ｆ、で
変調された光は、計測用光ファイバ６によって液面２６
に入射し、液面２６よりの反射光は受光用光ファイバ９
によって受光素子１５に導かれる。このき、同時に第２
の光源５ｂから周波数ｆ２で変調された光を放射し、参
照用光ファイバ１１．によって受光素子１５に導く。そ
して、前記同様受光素子１５の出力を第１．第２復調器
２２．２３人力して、第１復調器２２で周波数ｆ１につ
いて復調し、また、第２復調器２３で周波数ｆ２につい
て復調し、各出力を演算手段１９に入力する。演算手段
１９により外乱の影響が除去された出力は、出力調整手
段２０に入力されて液面２５の変位（液面２５の高さｈ
）と例えば直線関係になるように調整され、これにより
高精度の液面変位測定が行える。

また本例では、計測用光ファイバ６及び受光用光ファイ
バ９の液面２５側端部にそれぞれ集光レンズ２７．２８
を配設したことにより、第１の光源５ａから放射される
光を集光して液面２５に入射させると共に、液面２５よ
りの反射光を集光して光束を絞ることができるので、受
光素子１５への光量低下を防止することができる。

尚、一般に、液面２５からの反射光量は液面２５までの
高さｈに対応し、散乱や吸収等により液面２５までの高
さｈが高くなる（液面２５が下がる）につれて反射光量
が減少する。

また、第５図に示した液面変位測定装置は、本発明に係
る第２の変位測定装置を適用したものであったが、本発
明に係る第１の変位測定装置にも同様に適用可能である
。

更に、前記した各変位測定装置を圧力測定や液面変位測
定以外にも固体面における変位の測定に適用することが
できる。この場合、固体面における変位が、例えば温度
と相関関係があれば温度の測定を行うことができる。こ
のように、本発明の変位測定装置は、測定対象に限定さ
れることはない。

［発明の効果］以上実施例に基づいて具体的に説明したように本発明に
よれば、電磁誘導等の雑音や外乱による影響を除去して
高精度な変位（例えば、圧力や液面変位）　１Ｔｌ１１
定を行うことができる。

また、被測定対象からの反射光を伝送する受光用光ファ
イバと、光源の光を伝送する参照用光ファイバとは、一
体化されたコネクタを介して一個の受光素子に接続され
さるので、コネクタの接続精度が向上し、且つ、受光素
子の特性のばらつきが測定精度と無関係になるので、よ
り高精度の変位（例えば圧力や液面変位）測定ができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る第１の変位測定装置を圧力測定装
置に適用した場合の構成図、第２図は、同装置の圧力測
定のタイムチャート、第３図は本発明に係る第２の変位
測定装置を圧力測定装置に適用した場合の構成図、第４
図は、同装置の他の実施例に係る光源を示す説明図、第
５図は、本発明に係る第２の変位測定装置を液面測定装
置に適用した場合の構成図、第６図は従来の圧力測定装
置を示す構成図である。１・・・受圧ダイヤフラム　　　　１ａ・・・反射面４
．１０．１４・・・コネクタ　　５・・・光源５ａ・・
・計測用光源（第１の光源）５ｂ・・・参照用光源（第２の光源）６・・・計測用光ファイバ１１・・・参照用光ファイバ１５・・・第３受光素子（受光素子）１６・・・タイミング調整手段１７・・・第１保持回路　　１８・・・第２保持回路１
９・・・演算手段　　　　２０・・・出力調整手段２２
・・・第１復調器　　　２３・・・第２復調器６・・・
液面

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光源と、前記光源から放射される光を伝送する計
測用光ファイバと、該計測用光ファイバで伝送された光
を被測定対象に入射させ前記被測定対象で反射される反
射光を伝送する受光用光ファイバと、前記計測用光ファ
イバと受光用光ファイバとに、略並列に配置され前記光
源から放射される光を前記計測用光ファイバ及び受光用
光ファイバに沿って往復させるように伝送する参照用光
ファイバと、前記受光用光ファイバと参照用光ファイバ
の端面が略一体化されたコネクタを介して接続され前記
受光用光ファイバ及び参照用光ファイバでそれぞれ伝送
される光を受光して電気信号に変換する受光素子と、該
受光素子の出力を保持する第１、第２保持回路と、前記
光源から放射される光を交互に前記計測用光ファイバと
参照用光ファイバとに伝送させると共に、前記光源の光
が前記計測用光ファイバで伝送される時の前記受光素子
の出力を前記第１保持回路に保持させ、前記光源の光が
前記参照用光ファイバに伝送される時の前記受光素子の
出力を前記第２保持回路に保持させるように制御するタ
イミング調整手段と、前記第１、第２保持回路の出力か
ら外乱による光量変化を除去する演算手段と、該演算手
段の出力信号と前記被測定対象の変位との対応関係をつ
くる出力調整手段とを具備したことを特徴とする変位測
定装置。
（２）光源と、前記光源から放射さる光を伝送する計測
用光ファイバと、該計測用光ファイバで伝送された光を
反射する反射面を供えた測定すべき圧力に応じて撓む受
圧手段と、該受圧手段の反射面で反射される反射光を伝
送する受光用光ファイバと、前記計測用光ファイバと受
光用光ファイバとに略並列に配置され前記光源から放射
される光を、前記計測用光ファイバ及び受光用光ファイ
バに沿って往復させるように伝送する参照用光ファイバ
と、前記受光用光ファイバと参照用光ファイバの端面が
略一体化されたコネクタを介して接続され前記受光用光
ファイバ及び参照用光ファイバでそれぞれ伝送される光
を受光して電気信号に変換する受光素子と、該受光素子
の出力を保持する第１、第２保持回路と、前記光源から
放射される光を交互に前記計測用光ファイバと参照用光
ファイバとに伝送させると共に、前記光源の光が前記計
測用光ファイバで伝送さる時の前記受光素子の出力を前
記第１保持回路に保持させ、前記光源の光が前記参照用
光ファイバに伝送される時の前記受光素子の出力を前記
第２保持回路に保持させるように制御するタイミング調
整手段と、前記第１、第２保持回路の出力から外乱によ
る光量変化を除去する演算手段と、該演算手段の出力信
号と前記受圧手段が受ける圧力との対応関係をつくる出
力調整手段とを具備したことを特徴とする圧力測定装置
。
（３）周波数ｆ＿１及び周波数ｆ＿２（ｆ＿１≠ｆ＿２
）で変調された光を放射する光源と、該光源から周波数
ｆ＿１で変調されて放射される光を伝送する計測用光フ
ァイバと、該計測用光ファイバで伝送された光を被測定
対象に入射させ前記被測定対象で反射される反射光を伝
送する受光用光ファイバと、前記計測用光ファイバと受
光用光ファイバとに略並列に配置され前記光源から周波
数ｆ＿２で変調されて放射される光を前記計測用光ファ
イバ及び受光用光ファイバに沿って往復させるように伝
送する参照用光ファイバと、前記受光用光ファイバと参
照用光ファイバの端面が略一体化されたコネクタを介し
て接続され前記受光用ファイバ及び参照用光ファイバで
それぞれ伝送される光を受光して電気信号に変換する受
光素子と、該受光素子の出力を周波数ｆ＿１成分につい
て復調する第１の復調器と、前記受光素子の出力を周波
数ｆ＿２成分について復調する第２の復調器と、前記第
１、第２の復調器の出力から外乱による光量変化を除去
する演算手段と、該演算手段の出力信号と前記被測定対
象の変位との対応関係をつる出力調整手段とを具備した
ことを特徴とする変位測定装置。
（４）周波数ｆ＿１及び周波数ｆ＿２（ｆ＿１≠ｆ＿２
）で変調された光を放射する光源と、該計測用光ファイ
バで伝送された光を反射する反射面を備えた測定すべき
圧力に応じて撓む受圧手段と、該受圧手段の反射面で反
射される反射光を伝送する受光用光ファイバと、前記計
測用光ファイバと受光用光ファイバとに略並列に配置さ
れ前記光源から周波数ｆ＿２で変調されて放射される光
を前記計測用光ファイバ及び受光用光ファイバに沿って
往復させるように伝送する参照用光ファイバと、前記受
光用ファイバと参照用光ファイバの端面が略一体化され
たコネクタを介して接続され前記受光用光ファイバ及び
参照用光ファイバでそれぞれ伝送される光を受光して電
気信号に変換する受光素子と、該受光素子の出力を周波
数ｆ＿１成分について復調する第１の復調器と、前記受
光素子の出力を周波数ｆ＿２成分について復調する第２
の復調器と、前記第１、第２の復調器の出力から外乱に
よる光量変化を除去する演算手段と、該演算手段の出力
信号と前記受圧手段が受ける圧力との対応関係をつくる
出力調整手段とを具備したことを特徴とする圧力測定装
置。