JPH0618350B2 - 光ファイバセンサ装置 - Google Patents
光ファイバセンサ装置Info
- Publication number
- JPH0618350B2 JPH0618350B2 JP62231174A JP23117487A JPH0618350B2 JP H0618350 B2 JPH0618350 B2 JP H0618350B2 JP 62231174 A JP62231174 A JP 62231174A JP 23117487 A JP23117487 A JP 23117487A JP H0618350 B2 JPH0618350 B2 JP H0618350B2
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- JP
- Japan
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- optical
- optical fiber
- measurement
- signal
- sensor
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- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光ファイバを伝送路とする光ファイバセンサ装
置に関する。
置に関する。
［従来の技術］ 従来、光ファイバを伝送路とする光ファイバセンサ装置
として、光学式センサ方式によるものとピックアッププ
ローブ形センサ方式によるものとがある（大越孝敬編
著、「光ファイバセンサ」、オーム社、PP126 〜127 、
1986年7 月）。
として、光学式センサ方式によるものとピックアッププ
ローブ形センサ方式によるものとがある（大越孝敬編
著、「光ファイバセンサ」、オーム社、PP126 〜127 、
1986年7 月）。
このうち、光学式センサ方式による光ファイバセンサ装
置は、例えば光源からの光信号を光ファイバを介して光
センサに送出し、光センサにおいて計測信号に応じて光
線を変調し、この変調された光線を光ファイバを介して
光検出器に導いて計測信号を検出するものである。
置は、例えば光源からの光信号を光ファイバを介して光
センサに送出し、光センサにおいて計測信号に応じて光
線を変調し、この変調された光線を光ファイバを介して
光検出器に導いて計測信号を検出するものである。
他方のピックアッププロープ形センサ方式による光ファ
イバセンサ装置は、例えば、光源からの光信号を光ファ
イバを介して光センサヘッドから計測対象に放射し、そ
の計測特性に応じて反射・散乱された光信号を上述の光
センサヘッドでピックアップして光ファイバを介して光
検出器に導いて計測信号を検出するものである。
イバセンサ装置は、例えば、光源からの光信号を光ファ
イバを介して光センサヘッドから計測対象に放射し、そ
の計測特性に応じて反射・散乱された光信号を上述の光
センサヘッドでピックアップして光ファイバを介して光
検出器に導いて計測信号を検出するものである。
［発明が解決しようとする問題点］ 従って、いずれの方式の光ファイバセンサ装置において
も１個の計測対象に対して１本もしくは２本の光ファイ
バが必要であった。
も１個の計測対象に対して１本もしくは２本の光ファイ
バが必要であった。
そのため、計測対象が多くなれば、それに伴ない光ファ
イバも多く必要となり、光ファイバケーブルが太くなる
等、装置全体が複雑、大型化するという問題があった。
イバも多く必要となり、光ファイバケーブルが太くなる
等、装置全体が複雑、大型化するという問題があった。
本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、１本の
光ファイバを用いて複数の計測対象について計測するこ
とのできる簡易な構成の光ファイバセンサ装置を提供し
ようとするものである。
光ファイバを用いて複数の計測対象について計測するこ
とのできる簡易な構成の光ファイバセンサ装置を提供し
ようとするものである。
［問題点を解決するための手段］ かかる問題点を解決するため、本発明においては、光フ
ァイバセンサ装置を以下にように構成した。
ァイバセンサ装置を以下にように構成した。
すなわち、伝送路として１本の光ファイバを用い、当該
光ファイバの片端に、ｎ個の通過形光センサとｎ個の光
遅延線とを交互に、かつ、直列に接続し、その終端に反
射手段を備えた光センサ端末を接続する。また、光ファ
イバの他端に、光ファイバに光信号を送出すると共に、
光ファイバを介して到来する光センサ端末からの後方散
乱光に基づき、各光センサの計測信号の内容を検出する
後方散乱光測定系を接続した。
光ファイバの片端に、ｎ個の通過形光センサとｎ個の光
遅延線とを交互に、かつ、直列に接続し、その終端に反
射手段を備えた光センサ端末を接続する。また、光ファ
イバの他端に、光ファイバに光信号を送出すると共に、
光ファイバを介して到来する光センサ端末からの後方散
乱光に基づき、各光センサの計測信号の内容を検出する
後方散乱光測定系を接続した。
［作用］ 後方散乱光測定系は光信号を光ファイバを介して光セン
サ端末に送出する。この光信号の進行に伴い、光センサ
及び光遅延線の各部から後方散乱光が後方散乱光測定系
に与えられる。
サ端末に送出する。この光信号の進行に伴い、光センサ
及び光遅延線の各部から後方散乱光が後方散乱光測定系
に与えられる。
ここで、後方散乱光の時間変化は後方散乱光を発した位
置に対応しており、後方散乱光測定系は光センサの位置
に対応した時点の後方散乱光に基づき光センサの計測信
号の内容を検出する。
置に対応しており、後方散乱光測定系は光センサの位置
に対応した時点の後方散乱光に基づき光センサの計測信
号の内容を検出する。
［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら詳述す
る。
る。
ここで、第１図はこの実施例の構成を示すブロック図、
第２図は計測対象がｎ＋１個の場合におけるこの実施例
の後方散乱光の受光量（電力）分布を示す略線図であ
る。
第２図は計測対象がｎ＋１個の場合におけるこの実施例
の後方散乱光の受光量（電力）分布を示す略線図であ
る。
第１図において、後方散乱光測定系１は、１本の光ファ
イバ２を介してｎ＋１個の光センサ１１〜１（ｎ＋１）
を有する光センサ端末３に接続されている。
イバ２を介してｎ＋１個の光センサ１１〜１（ｎ＋１）
を有する光センサ端末３に接続されている。
後方散乱光測定系１は、計測用光信号の射出及び計測情
報の検出処理を行なう制御監視部４を備える。制御監視
部４は、計測動作時に電気・光変換器５に対して電気パ
ルス信号Ｓｔを与えてこの電気・光変換器５から光パル
ス信号Ｌｔを射出させるようになされている。
報の検出処理を行なう制御監視部４を備える。制御監視
部４は、計測動作時に電気・光変換器５に対して電気パ
ルス信号Ｓｔを与えてこの電気・光変換器５から光パル
ス信号Ｌｔを射出させるようになされている。
方向性結合器６は、例えば電気・光変換器５からの光パ
ルス信号Ｌｔを直進させて光ファイバ２に送出すると共
に、光ファイア２からの後方散乱光Ｌｒを析曲して光・
電気変換器７に与えるものである。光・電気変換器７
は、この後方散乱光Ｌｒを電気信号Ｓｒに変換して制御
監視部４に与える。
ルス信号Ｌｔを直進させて光ファイバ２に送出すると共
に、光ファイア２からの後方散乱光Ｌｒを析曲して光・
電気変換器７に与えるものである。光・電気変換器７
は、この後方散乱光Ｌｒを電気信号Ｓｒに変換して制御
監視部４に与える。
制御監視部４は、この後方散乱光Ｌｒに応じた電気信号
Ｓｒの伝搬時間に対する電力ＰＳｒの分布（第２図参
照）からｎ＋１個の光センサ１１〜１（ｎ＋１）の計測
信号Ｓ１〜Ｓ（ｎ＋１）の内容を捉えるものである。
Ｓｒの伝搬時間に対する電力ＰＳｒの分布（第２図参
照）からｎ＋１個の光センサ１１〜１（ｎ＋１）の計測
信号Ｓ１〜Ｓ（ｎ＋１）の内容を捉えるものである。
光センサ端末３においては、ｎ＋１個の光センサ１１〜
１（ｎ＋１）がそれぞれ、光パルス信号Ｌｔを所定時間
だけ遅延させるｎ個の光遅延線２１〜２ｎを介して交互
に、かつ直列に接続されている。すなわち、光ファイバ
２側から光センサ１１−光遅延線２１−光センサ１２−
光遅延線２２…光遅延線２ｎ−光センサ１（ｎ＋１）の
順に接続されている。
１（ｎ＋１）がそれぞれ、光パルス信号Ｌｔを所定時間
だけ遅延させるｎ個の光遅延線２１〜２ｎを介して交互
に、かつ直列に接続されている。すなわち、光ファイバ
２側から光センサ１１−光遅延線２１−光センサ１２−
光遅延線２２…光遅延線２ｎ−光センサ１（ｎ＋１）の
順に接続されている。
ここで、光ファイバ２側のｎ個の光センサ１１〜１ｎは
それぞれ、通過形光センサで構成されており、計測信号
Ｓ１〜Ｓｎが論理「１」のとき所定の光減衰率を示し、
計測信号Ｓ１〜Ｓｎが論理「０」のとき光センサの挿入
損失を０とするものである。
それぞれ、通過形光センサで構成されており、計測信号
Ｓ１〜Ｓｎが論理「１」のとき所定の光減衰率を示し、
計測信号Ｓ１〜Ｓｎが論理「０」のとき光センサの挿入
損失を０とするものである。
また、最終段の光センサ１（ｎ＋１）は、反射形光セン
サで構成され、計測信号Ｓ（ｎ＋１）が論理「１］のと
き所定の反射率を示し、計測信号Ｓ（ｎ＋１）が論理
「０」のとき無反射状態となるものである。
サで構成され、計測信号Ｓ（ｎ＋１）が論理「１］のと
き所定の反射率を示し、計測信号Ｓ（ｎ＋１）が論理
「０」のとき無反射状態となるものである。
次に、以上の構成を有する光ファイバセンサ装置の動作
について説明する。
について説明する。
計測動作モードになると、電気パルス信号Ｓｔが制御監
視部４から電気・光変換器５に与えられ、この電気・光
変換器５において光パルス信号Ｌｔに変換された後、方
向性結合器６を介して光ファイバ２及び光センサ端末３
に向けて射出される。
視部４から電気・光変換器５に与えられ、この電気・光
変換器５において光パルス信号Ｌｔに変換された後、方
向性結合器６を介して光ファイバ２及び光センサ端末３
に向けて射出される。
この光パルス信号Ｌｔの進行に伴ない、光ファイバ２、
光センサ１１〜１（ｎ＋１）、光遅延線２１〜２ｎの各
部から後方散乱光Ｌｒが後方散乱光測定系１に向けて与
えられる。このようにして後方散乱光測定系１に与えら
れた後方散乱光Ｌｒは、方向性結合器６を介して光・電
気変換器７に与えられる。
光センサ１１〜１（ｎ＋１）、光遅延線２１〜２ｎの各
部から後方散乱光Ｌｒが後方散乱光測定系１に向けて与
えられる。このようにして後方散乱光測定系１に与えら
れた後方散乱光Ｌｒは、方向性結合器６を介して光・電
気変換器７に与えられる。
ここで、後方散乱光計測系１に近い位置から発せられた
後方散乱光Ｌｒは、当該後方散乱光計測系１に早く到達
する。従って、変換された電気信号Ｓｒにおける受光電
力ＰＳｒの時間変化は、第２図に示すように、後方散乱
光計測系１から光ファイバ２、光センサ１１〜１（ｎ＋
１）、光遅延線２１〜２ｎまでの距離に応じたものとな
る。
後方散乱光Ｌｒは、当該後方散乱光計測系１に早く到達
する。従って、変換された電気信号Ｓｒにおける受光電
力ＰＳｒの時間変化は、第２図に示すように、後方散乱
光計測系１から光ファイバ２、光センサ１１〜１（ｎ＋
１）、光遅延線２１〜２ｎまでの距離に応じたものとな
る。
後方散乱光Ｌｒは、伝搬距離が長いほど損失の影響を強
く受けるので、受光電力ＰＳｒは第２図に示すように時
間の経過に従い徐々に低下する。また、光センサ１１〜
１ｎは、計測信号Ｓ１〜Ｓｎが論理「１」のとき所定の
減衰率をとるので、計測信号Ｓ１〜Ｓｎが論理「１」の
光センサの前後の位置からの後方散乱光Ｌｒは急激に変
化し、第２図に示すように計測信号が論理「１」の光セ
ンサに対応した受光電力ＰＳｒは急激に低下する。さら
に、光センサ１（ｎ＋１）は計測信号Ｓ（ｎ＋１）が論
理「１」のとき所定の反射率をとるので、計測信号Ｓ
（ｎ＋１）が論理「１」のときにはその光センサ１（ｎ
＋１）からの受光電力ＰＳｒは、その直後の受光電力Ｐ
Ｓｒに比べて急激に大きくなり、計測信号Ｓ（ｎ＋１）
が論理「０」のときにはその光センサ１（ｎ＋１）から
の受光電力ＰＳｒは、その直前の受光電力ＰＳｒとほぼ
同様となる。
く受けるので、受光電力ＰＳｒは第２図に示すように時
間の経過に従い徐々に低下する。また、光センサ１１〜
１ｎは、計測信号Ｓ１〜Ｓｎが論理「１」のとき所定の
減衰率をとるので、計測信号Ｓ１〜Ｓｎが論理「１」の
光センサの前後の位置からの後方散乱光Ｌｒは急激に変
化し、第２図に示すように計測信号が論理「１」の光セ
ンサに対応した受光電力ＰＳｒは急激に低下する。さら
に、光センサ１（ｎ＋１）は計測信号Ｓ（ｎ＋１）が論
理「１」のとき所定の反射率をとるので、計測信号Ｓ
（ｎ＋１）が論理「１」のときにはその光センサ１（ｎ
＋１）からの受光電力ＰＳｒは、その直後の受光電力Ｐ
Ｓｒに比べて急激に大きくなり、計測信号Ｓ（ｎ＋１）
が論理「０」のときにはその光センサ１（ｎ＋１）から
の受光電力ＰＳｒは、その直前の受光電力ＰＳｒとほぼ
同様となる。
制御監視部４は、電気パルス信号Ｓｔを送出してから各
光センサ１１〜１（ｎ＋１）に対応した時間だけ経過し
た時点に到来する電気信号Ｓｒにおける受光電力ＰＳｒ
に変化があるが否かを検出して、その光センサ１１〜１
（ｎ＋１）の計測信号Ｓ１〜Ｓ（ｎ＋１）の状態を検出
する。
光センサ１１〜１（ｎ＋１）に対応した時間だけ経過し
た時点に到来する電気信号Ｓｒにおける受光電力ＰＳｒ
に変化があるが否かを検出して、その光センサ１１〜１
（ｎ＋１）の計測信号Ｓ１〜Ｓ（ｎ＋１）の状態を検出
する。
なお、第２図は、計測信号Ｓ１が論理「１」、計測信号
Ｓ２が論理「０」、計測信号Ｓ３が論理「１」、…計測
信号Ｓｎが論理「０」、計測信号Ｓ（ｎ＋１）が論理
「１」の場合を示している。
Ｓ２が論理「０」、計測信号Ｓ３が論理「１」、…計測
信号Ｓｎが論理「０」、計測信号Ｓ（ｎ＋１）が論理
「１」の場合を示している。
第３図は、第１図に示す光ファイバセンサ装置を計測対
象が３個のシステムに適用した場合における計測信号Ｓ
１〜Ｓ３の論理状態と受光電力ＰＳｒとの関係を示した
ものである。この第３図から明らかなように、受光電力
ＰＳｒは計測信号Ｓ１〜Ｓ３の論理状態を組合せによっ
て異なる変化を呈し、この受光電力ＰＳｒの変化を様子
から計測信号Ｓ１〜Ｓ３の論理状態を捉えられることが
分かる。
象が３個のシステムに適用した場合における計測信号Ｓ
１〜Ｓ３の論理状態と受光電力ＰＳｒとの関係を示した
ものである。この第３図から明らかなように、受光電力
ＰＳｒは計測信号Ｓ１〜Ｓ３の論理状態を組合せによっ
て異なる変化を呈し、この受光電力ＰＳｒの変化を様子
から計測信号Ｓ１〜Ｓ３の論理状態を捉えられることが
分かる。
従って、上述の実施例によれば、電気的多重化方式によ
らずに１本の光ファイバ２を用いて複数の計測対象の状
態を計測することができる。
らずに１本の光ファイバ２を用いて複数の計測対象の状
態を計測することができる。
なお、上述の実施例においては、計測信号Ｓ１〜Ｓ（ｎ
＋１）によって光センサ１１〜１（ｎ＋１）の反射率及
び減衰率をデジタル的に変化させるものを示したが、本
発明はこれに限らず、連続的に変化する計測信号Ｓ１〜
Ｓ（ｎ＋１）に応じで反射率及び減衰率が連続的に変化
させるようにしても良い。
＋１）によって光センサ１１〜１（ｎ＋１）の反射率及
び減衰率をデジタル的に変化させるものを示したが、本
発明はこれに限らず、連続的に変化する計測信号Ｓ１〜
Ｓ（ｎ＋１）に応じで反射率及び減衰率が連続的に変化
させるようにしても良い。
また、上述の実施例においては、光パルス信号Ｌｔの伝
送系の最終端に反射形の光センサ１（ｎ＋１）を設けた
ものを示したが、伝送系の最終端に単なる反射ミラーを
設けるようにしても良い。
送系の最終端に反射形の光センサ１（ｎ＋１）を設けた
ものを示したが、伝送系の最終端に単なる反射ミラーを
設けるようにしても良い。
［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、複数の光センサと光遅
延線とを交互に直列的に接続し、かかる構成の光センサ
端末に対して１本の光ファイバを介して光パルス信号を
送出し、センサ端末からの後方散乱光の時間変化に基づ
き計測信号の状態を検出するようにしたので、電気的な
多重化方式によらずに１本の光ファイバを用いた簡易な
構成によって複数の計測信号を伝送し得る光ファイバセ
ンサ装置を得ることができる。
延線とを交互に直列的に接続し、かかる構成の光センサ
端末に対して１本の光ファイバを介して光パルス信号を
送出し、センサ端末からの後方散乱光の時間変化に基づ
き計測信号の状態を検出するようにしたので、電気的な
多重化方式によらずに１本の光ファイバを用いた簡易な
構成によって複数の計測信号を伝送し得る光ファイバセ
ンサ装置を得ることができる。
第１図は本発明による光ファイバセンサ装置の一実施例
を示すブロック図、第２図はその後方散乱光の受光量
（電力）分布を示す略線図、第３図は第１図の装置にお
いて計測対象が３個の場合の計測信号と後方散乱光に対
応する電力分布との関係を示す略線図である。 １……後方散乱光計測系、２……光ファイバ、３……光
センサ端末、４……制御監視部、５……電気・光変換
器、６……方向性結合器、７……光・電気変換器、１１
〜１（ｎ＋１）……光センサ、２１〜２ｎ……光遅延
線。
を示すブロック図、第２図はその後方散乱光の受光量
（電力）分布を示す略線図、第３図は第１図の装置にお
いて計測対象が３個の場合の計測信号と後方散乱光に対
応する電力分布との関係を示す略線図である。 １……後方散乱光計測系、２……光ファイバ、３……光
センサ端末、４……制御監視部、５……電気・光変換
器、６……方向性結合器、７……光・電気変換器、１１
〜１（ｎ＋１）……光センサ、２１〜２ｎ……光遅延
線。
Claims (2)
- 【請求項１】伝送路として１本の光ファイバを用い、当
該光ファイバの片端に、ｎ個の通過形光センサとｎ個の
光遅延線とを交互に、かつ、直列に接続し、その終端に
反射手段を備えた光センサ端末を接続し、 上記光ファイバの他端に、上記光ファイバに光信号を送
出すると共に、上記光ファイバを介して到来する上記光
センサ端末からの後方散乱光に基づき、上記各光センサ
の計測信号の内容を検出する後方散乱光測定系を接続し
たことを特徴とする光ファイバセンサ装置。 - 【請求項２】上記反射手段として反射形光センサを用い
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光フ
ァイバセンサ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62231174A JPH0618350B2 (ja) | 1987-09-17 | 1987-09-17 | 光ファイバセンサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62231174A JPH0618350B2 (ja) | 1987-09-17 | 1987-09-17 | 光ファイバセンサ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6474832A JPS6474832A (en) | 1989-03-20 |
| JPH0618350B2 true JPH0618350B2 (ja) | 1994-03-09 |
Family
ID=16919477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62231174A Expired - Lifetime JPH0618350B2 (ja) | 1987-09-17 | 1987-09-17 | 光ファイバセンサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0618350B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2692588B2 (ja) * | 1994-06-27 | 1997-12-17 | 日本電気株式会社 | 遠隔監視装置 |
-
1987
- 1987-09-17 JP JP62231174A patent/JPH0618350B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6474832A (en) | 1989-03-20 |
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