JPH06241929A - Optical fiber sensor - Google Patents
Optical fiber sensorInfo
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- JPH06241929A JPH06241929A JP5056591A JP5659193A JPH06241929A JP H06241929 A JPH06241929 A JP H06241929A JP 5056591 A JP5056591 A JP 5056591A JP 5659193 A JP5659193 A JP 5659193A JP H06241929 A JPH06241929 A JP H06241929A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、温度、圧力等の分布測
定に用いられる多点型光ファイバーセンサーに関し、特
に、光路長の精密測定により、所望の測定量を高精度に
測定することが可能な多点型光ファイバーセンサーに関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-point optical fiber sensor used for measuring distribution of temperature, pressure, etc., and in particular, it is possible to measure a desired measurement amount with high accuracy by precisely measuring the optical path length. Multi-point optical fiber sensor.
【０００２】[0002]
【発明が解決しようとする課題】光ファイバーは、温
度、力等の外的な擾乱に対して、光ファイバーの長さ
Ｌ、および、屈折率ｎとが変化し、その結果、光路長Ｌ
・ｎが変化する。従来より、光ファイバーのこの性質を
利用して、光ファイバーを用いた温度計、音圧計、力セ
ンサー、加速度計、磁界計、等、様々な高精度な光ファ
イバーセンサーが考案されている。The length L of the optical fiber and the refractive index n of the optical fiber are changed by external disturbances such as temperature and force, and as a result, the optical path length L is changed.
・ N changes. Conventionally, various high-precision optical fiber sensors such as thermometers, sound pressure gauges, force sensors, accelerometers, magnetic field meters, etc. using optical fibers have been devised by utilizing this property of optical fibers.
【０００３】特に、１本の光ファイバを設置することに
よって、長距離に渡って温度分布等を測定することが可
能な、分布型光ファイバーセンサーあるいは多点型光フ
ァイバーセンサーは、電力系統、石油プラント等の異常
検出等に用いられ、実用上の利点は大きい。In particular, a distributed optical fiber sensor or a multi-point optical fiber sensor capable of measuring a temperature distribution over a long distance by installing one optical fiber is a power system, a petroleum plant, or the like. It is used for detecting abnormalities, etc., and has a great practical advantage.
【０００４】従来技術による分布型光ファイバーセンサ
ーにおいては、光ファイバー中の後方レーリー散乱、後
方ラマン散乱、後方ブリルアン散乱、偏波維持ファイバ
ーの偏波結合係数等、光ファイバーの属性そのものをセ
ンシング原理として用い、位置の判定には、入射パルス
に対する反射光を時間領域で測定する方法が用いられて
いる。しかしながら、例えば温度センサーとして用いた
とき、１０ｎｓ以下の光パルスを用いても空間分解能は
１ｍ程度となり、また、温度精度は±１度程度である。In the distributed optical fiber sensor according to the prior art, the attributes of the optical fiber itself such as the backward Rayleigh scattering, the backward Raman scattering, the backward Brillouin scattering in the optical fiber, the polarization coupling coefficient of the polarization maintaining fiber, etc. are used as the sensing principle, and the position is determined. The method of measuring the reflected light with respect to the incident pulse in the time domain is used for the determination. However, for example, when it is used as a temperature sensor, the spatial resolution is about 1 m even if an optical pulse of 10 ns or less is used, and the temperature accuracy is about ± 1 degree.
【０００５】一方、光路長の精密計測による、所望の測
定量の精密測定方法として、エタロン共振器の原理を用
いたもの、各種干渉計を用いたもの等、様々なものがあ
るが、これらを多点型とするには様々な制約条件があっ
た。また、光パルスを用いた時間領域反射光分布計測手
法により光路長を計測する方法では、パルス光発生器、
および、受光器の制約により、精密な測定は行えない。
また、光源の周波数を掃引して透過光あるいは反射光強
度を測定する方法等においても、多点型とする際に困難
を生じる。On the other hand, there are various methods for accurately measuring a desired measurement amount by precisely measuring the optical path length, such as one using the principle of an etalon resonator and one using various interferometers. There were various constraints to make it a multi-point type. Further, in the method of measuring the optical path length by the time domain reflected light distribution measurement method using an optical pulse, a pulsed light generator,
Also, due to the limitation of the light receiver, precise measurement cannot be performed.
Further, also in the method of sweeping the frequency of the light source to measure the intensity of the transmitted light or the reflected light, the difficulty arises when the multi-point type is used.
【０００６】上記点に鑑み、本発明においては、温度、
圧力等の分布測定に用いられる多点型光ファイバーセン
サーに関し、特に、光路長の精密測定により、所望の測
定量を高精度に測定することを可能とする多点型光ファ
イバーセンサーを提供することを目的とする。In view of the above points, in the present invention, the temperature,
The present invention relates to a multipoint optical fiber sensor used for measuring distribution of pressure, etc., and particularly to provide a multipoint optical fiber sensor capable of measuring a desired measurement amount with high precision by precisely measuring an optical path length. And
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は以下の事項を特
徴とする光ファイバーセンサーである。入射光に対して
複数の光路長を有する戻り光が生じる光ファイバーを受
感部として用い、参照光を複数の異なる光路長を有する
光から構成する手段、および、参照光および／または信
号光の光路長を変化させる手段とを有する、インコヒー
レント光源を光源とした干渉計を光路長の計量部として
用いた、受感部と計量部とにより構成されたことを特徴
とする多点型光ファイバーセンサーである。本センサー
の受感部に用いる光ファイバーとして 入射光に対して
複数の光路長を有する戻り光が生じることを特徴とする
光ファイバーがある。特に、導波路内に複数の反射体を
有することを特徴とする、前記の光ファイバーがある。The present invention is an optical fiber sensor having the following features. Means for configuring reference light from light having a plurality of different optical path lengths, using an optical fiber as a sensitizer, which produces return light having a plurality of optical path lengths with respect to the incident light, and an optical path of the reference light and / or the signal light A multi-point optical fiber sensor characterized by comprising an interferometer using an incoherent light source as a light source, and a sensing unit and a measuring unit having a means for changing the length. is there. As an optical fiber used for the sensing unit of this sensor, there is an optical fiber that is characterized in that return light having a plurality of optical path lengths is generated for incident light. In particular, the above optical fiber is characterized in that it has a plurality of reflectors in the waveguide.
【０００８】さて、図１に、本発明の基本構成を説明す
るための図を示す。本発明による、光ファイバーセンサ
ーは、光路上に複数の反射体を有する受感部１００と、
各反射体間の光路長を計測する計量部１１０よりなる。
この図に示した例では、受感部１００としては単モード
光ファイバーに６箇所にクラックを入れたものを利用
し、計量部１１０としては平成５年２月１５日提出の特
許願（名称：干渉計、整理番号：ＦＫ０５０２００２）
により開示した干渉計を用いた。Now, FIG. 1 shows a diagram for explaining the basic structure of the present invention. An optical fiber sensor according to the present invention includes a sensing unit 100 having a plurality of reflectors on an optical path,
The measuring unit 110 is configured to measure the optical path length between the reflectors.
In the example shown in this figure, a single-mode optical fiber having six cracks is used as the sensing unit 100, and the measuring unit 110 is a patent application filed on February 15, 1993 (name: interference Total, reference number: FK0502002)
Used an interferometer disclosed by.
【０００９】計量部１１０の内部に設けたインコヒーレ
ント光源１１９から出射した光は、ハーフミラー１１１
−１によって信号光と参照光とに２分される。信号光
は、光ファイバー受感部１００へ導かれ、光ファイバー
内部の半透過反射体１０１ー１〜６により、順次、透過
あるいは反射される。それら反射光は、ハーフミラー１
１１−２によって光検出器１１５へ到達する。The light emitted from the incoherent light source 119 provided inside the measuring unit 110 is reflected by the half mirror 111.
It is divided into a signal light and a reference light by -1. The signal light is guided to the optical fiber sensing unit 100, and sequentially transmitted or reflected by the semi-transmissive reflectors 101-1 to 101-6 inside the optical fiber. The reflected light is reflected by the half mirror 1.
11-2 reaches the photodetector 115.
【００１０】一方、参照光は、まず、光遅延手段１１３
へ導かれる。光遅延手段１１３内部において、入射した
参照光は、入射した光の一部を反射する反射鏡１１６に
より、光ファイバーループ１１７へ導かれる。光ファイ
バーループに導かれた光は、１周するごとに、光周波数
シフタ１１８により光周波数シフトｆ0を与えられ、そ
の一部分が反射鏡１１６によりループ１１７の外に取り
出される。こうして、参照光は、光ファイバーループ長
Ｌｆづつ異なる光周波数シフトを受けた複数の光路長を
有する光から構成される。On the other hand, the reference light is first of all the optical delay means 113.
Be led to. In the optical delay unit 113, the incident reference light is guided to the optical fiber loop 117 by the reflecting mirror 116 that reflects a part of the incident light. The light guided to the optical fiber loop is given an optical frequency shift f 0 by the optical frequency shifter 118 every one round, and a part of the light is taken out of the loop 117 by the reflecting mirror 116. In this way, the reference light is composed of light having a plurality of optical path lengths that have undergone different optical frequency shifts by the optical fiber loop length Lf.
【００１１】参照光は、さらに、ハーフミラー１１１−
３によって、光路長を十分に大きな範囲に渡り、小さな
ピッチで変化させる可動ミラー１１２へ導かれる。可動
ミラー１１２によって反射した光は、ハーフミラー１１
１−４によって光検出器１１５へ到達する。ここで、可
動ミラーの掃引させて、光検出器において干渉成分を検
出する。なお、光周波数シフタ１１８によって、参照光
は周回数ごとに光周波数のシフトを受けているので、干
渉成分をヘテロダイン検出することにより、各周回数ご
との干渉成分を分離できる。The reference light is further reflected by the half mirror 111-.
By means of 3, the optical path length is guided to the movable mirror 112 that changes over a sufficiently large range with a small pitch. The light reflected by the movable mirror 112 is reflected by the half mirror 11.
The light detector 115 arrives at 1-4. Here, the movable mirror is swept to detect the interference component in the photodetector. Since the optical frequency shifter 118 shifts the optical frequency of the reference light for each number of turns, it is possible to separate the interference component for each number of turns by heterodyne detection of the interference component.
【００１２】本発明では、内部に複数の反射体を有する
光ファイバー、および、各反射体間の光路長を計測でき
る計量部とで構成された分布型光ファイバーセンサーと
することにより、所望の測定量の変化を、各反射体間の
光路長の変化によって測定する。従って、従来手法のよ
うに散乱光等の強度変化等を測定する手法に比べて、温
度や圧力等の所望の測定量の変化を、各反射体間の光路
長の変化を測定することで、高精度に検出することが可
能となる。According to the present invention, a distributed optical fiber sensor including an optical fiber having a plurality of reflectors inside and a measuring section capable of measuring the optical path length between the reflectors is used to obtain a desired measurement amount. The change is measured by the change in optical path length between each reflector. Therefore, as compared with the method of measuring the intensity change of scattered light or the like as in the conventional method, by changing the desired measurement amount such as temperature and pressure, by measuring the change of the optical path length between each reflector, It is possible to detect with high accuracy.
【００１３】また、本発明における光ファイバーセンサ
ーの受感部は、入射した光に対して、複数の光路長を有
する戻り光（反射光を含む）が生じればよく、その導波
路中に複数の反射物、あるいは、入射した光の向きを変
えて戻す光ファイバーループ等が存在すればよい。ま
た、１本の一体となった光ファイバーである必要はな
い。また、反射体も、入射光の一部を反射し一部を透過
させれる機能があればよく、導波路中のクラック（亀
裂）、不純物、析出物、反射鏡等、本発明の主旨を逸脱
しない範囲において種々の変形例が含まれる。Further, the light receiving section of the optical fiber sensor according to the present invention has only to generate return light (including reflected light) having a plurality of optical path lengths with respect to the incident light, and a plurality of light guides may be provided in the waveguide. It suffices if there is a reflector or an optical fiber loop that changes the direction of incident light and returns it. Also, it need not be a single integrated optical fiber. Further, the reflector may have a function of reflecting a part of the incident light and transmitting a part of the incident light, and cracks in the waveguide, impurities, precipitates, reflecting mirrors, etc. deviate from the gist of the present invention. Various modifications are included in the range not to be performed.
【００１４】[0014]
【作用】図１に基づいて、本発明による光ファイバーセ
ンサーの作用を説明する。図１において、信号光は、光
ファイバーからなる受感部１００の内部に位置する複数
の反射体から反射された、複数の光路長を有する光の和
となっている。この各光路長の計測の仕方を以下に説明
する。The operation of the optical fiber sensor according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the signal light is the sum of lights having a plurality of optical path lengths, which are reflected from a plurality of reflectors located inside the sensitive section 100 made of an optical fiber. A method of measuring each optical path length will be described below.
【００１５】信号光の光路長をＬｓ、参照光の光路長を
Ｌｒとし、光ファイバーループ１０７の１周当たりの光
路長をＬｆ、可動ミラーによる光路長の変化量をＬｍ、
その最大変化量を（Ｌｍ）ｍａｘ、参照光の光路長Ｌｒ
において光ファイバーループと可動ミラーの部分以外の
光路長の合計をＬｃとする。参照光の光路長は光ファイ
バーループをさまざまな回数ｎだけ周回した成分が合成
されたものとなっている。したがって、Ｌｒは次のよう
に表現される。The optical path length of the signal light is Ls, the optical path length of the reference light is Lr, the optical path length per round of the optical fiber loop 107 is Lf, and the change amount of the optical path by the movable mirror is Lm.
The maximum variation is (Lm) max, and the optical path length Lr of the reference light is
In, the total of the optical path lengths other than the optical fiber loop and the movable mirror portion is Lc. The optical path length of the reference light is a combination of components that are circulated in the optical fiber loop various times n. Therefore, Lr is expressed as follows.
【００１６】Ｌｒ＝ｎ・Ｌｆ＋Ｌｍ＋Ｌｃ （ｎ＝０，
１，２，３，・・・ ） ０≦Ｌｍ≦（Ｌｍ）ｍａｘ ここで、（Ｌｍ）ｍａｘ≧Ｌｆとすることにより、可動
ミラー１０２を適当な位置に置くことにより、参照光を
任意の大きさの光路長を有する光と、その光路長との差
がｎ・Ｌｆ（ｎは整数）である無数の光との和とするこ
とができる。Lr = n.Lf + Lm + Lc (n = 0,
1, 2, 3, ...) 0 ≦ Lm ≦ (Lm) max Here, by setting (Lm) max ≧ Lf, the reference light is set to an arbitrary size by placing the movable mirror 102 at an appropriate position. Can be the sum of light having an optical path length of n and innumerable light having a difference between the optical path lengths of n · Lf (n is an integer).
【００１７】スペクトル線幅の広いインコヒーレント光
源を用いた場合、信号光と参照光が干渉するのは、両者
の光路差｜Ｌｓ−Ｌｒ｜がゼロになるときのみである。
任意の光路長の信号光に対して、可動ミラー１０２を適
当な位置に置くことにより信号光と参照光が干渉させる
ことができる。ここで、この時のＬｍの大きさを（Ｌ
ｍ）0とし、参照光の成分のなかで信号光と干渉した光
の光ファイバーループの周回数ｎをＮとすると、信号光
の光路長Ｌｓは次のように表現される。When an incoherent light source having a wide spectral line width is used, the signal light and the reference light interfere with each other only when the optical path difference | Ls-Lr | between them becomes zero.
The signal light and the reference light can be caused to interfere with each other by placing the movable mirror 102 at an appropriate position with respect to the signal light having an arbitrary optical path length. Here, the size of Lm at this time is (L
m) 0, and the number of turns n of the optical fiber loop of the light that has interfered with the signal light in the component of the reference light is N, the optical path length Ls of the signal light is expressed as follows.
【００１８】Ｌｓ＝Ｎ・Ｌｆ＋（Ｌｍ）0＋Ｌｃ ここで、周回数Ｎは、ヘテロダイン検出された周波数ｆ
1と、参照光が光ファイバーループを１周するごとに与
えられた光周波数シフトｆ0とにより、次式で与えられ
る。 Ｎ＝ｆ1／ｆ0 Ls = NLf + (Lm) 0 + Lc where N is the frequency of the heterodyne-detected frequency f
1 and the optical frequency shift f 0 given each time the reference light makes one turn around the optical fiber loop, given by the following equation. N = f 1 / f 0
【００１９】従って、可動ミラーを掃引する過程で、光
検出器において大きな干渉出力が検出されたとき、その
ヘテロダイン周波数ｆ1と、そのときの可動ミラーによ
る光路長の変化量（Ｌｍ）0とにより、信号光の光路長
Ｌｓを求めることができる。この方法により、光源から
各反射体１０１−１〜６を経由し光検出器までの光路長
を、光源の可干渉距離程度の精度、つまり数１０ミクロ
ンの空間分解能で測定することが可能となる。従来技術
として知られるように、インコヒーレント光源としてス
ーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）等を用いれ
ば、可干渉距離は数１０ミクロン程度となる。各反射体
１０１−ｎと１０１−（ｎ＋１）間の往復の光路長Ｌｎ
は、各反射体までの往復距離の差として容易に求まる。Therefore, when a large interference output is detected by the photodetector in the process of sweeping the movable mirror, the heterodyne frequency f 1 and the change amount (Lm) 0 of the optical path length by the movable mirror at that time are detected. , The optical path length Ls of the signal light can be obtained. With this method, the optical path length from the light source to the photodetector via each of the reflectors 101-1 to 10-6 can be measured with an accuracy of about the coherence length of the light source, that is, with a spatial resolution of several tens of microns. . As known in the prior art, if a super luminescent diode (SLD) or the like is used as an incoherent light source, the coherence length becomes about several tens of microns. Reciprocating optical path length Ln between the reflectors 101-n and 101- (n + 1)
Is easily found as the difference in the round trip distance to each reflector.
【００２０】すなわち、１本の光ファイバーの内部に多
数存在する反射鏡の間の光路長を、個別に、数十μｍの
分解能で計量できる。本発明により、１本のファイバー
による多点計測を可能とする、温度、圧力等の外的擾乱
による光ファイバーの光路長の変化を利用した、光ファ
イバーセンサーを提供することが可能となる。なお、各
反射体までの光路長は互いに分離できるだけのバイアス
があればよく、後述のように、並列に配置してもよい。In other words, the optical path length between a large number of reflecting mirrors inside one optical fiber can be individually measured with a resolution of several tens of μm. According to the present invention, it is possible to provide an optical fiber sensor that enables a multi-point measurement with one fiber and that utilizes a change in the optical path length of the optical fiber due to external disturbance such as temperature and pressure. The optical path lengths to the respective reflectors need only be biased so as to be separated from each other, and may be arranged in parallel as will be described later.
【００２１】例えば、石英ファイバーにおいては、１ｍ
のファイバーが１℃変化すると、光路長は２０μｍ程度
変化するので、分解能１℃の多点型光ファイバー温度計
を構成するには、ファイバー内に１ｍ間隔で反射鏡を設
置すればよい。それぞれの反射体からの反射光をより確
実に分解するために、各反射体の間隔を、いくつかの区
間の光路長の和が、それよりも光源に近くに位置する区
間の光路長の和とはならないような、不等間隔としても
よい。なお、ここで、和をとる際には、同一の区間の光
路長（間隔）を何度足してもよい。For example, in the case of quartz fiber, 1 m
The optical path length changes by about 20 μm when the fiber of 1) changes by 1 ° C. Therefore, in order to construct a multi-point type optical fiber thermometer having a resolution of 1 ° C., it is only necessary to install reflecting mirrors in the fiber at 1 m intervals. In order to more reliably resolve the reflected light from each reflector, the distance between each reflector is defined by the sum of the optical path lengths of several sections, and the sum of the optical path lengths of sections located closer to the light source than that. The intervals may not be equal to each other. Here, when taking the sum, the optical path lengths (intervals) in the same section may be added many times.
【００２２】[0022]
【実施例】図２に、本発明を多点型温度計に適用した実
施例を説明するための図を示す。光ファイバー受感部
は、光ファイバーコイル２０２−１〜５よりなる、計測
ユニット２０１−１〜５により構成されている。各ユニ
ット２０１−１〜５は半透過反射鏡を兼ねた連結器２０
３−１〜５および２０４−１〜５により連絡ファイバー
２０５−１〜５を介して直列に連結されている。この例
では、例えば、計測ユニット２０１−１における光路長
は、連結器２０３−１と２０４−１と間の光路長として
求まる。光ファイバーコイル長を１ｋｍ程度とすること
により、温度精度±0.01度が容易に達成される。また、
このように、計測ユニットに分割可能とすることで、取
扱いが便利になる。この温度計は、光ファイバーセンサ
ーの特徴を活かし、爆発性雰囲気、高電圧、強磁界、腐
食性雰囲気等での、使用に特に好適である。FIG. 2 shows a diagram for explaining an embodiment in which the present invention is applied to a multipoint thermometer. The optical fiber sensing unit is composed of the measurement units 201-1 to 20-5 each including the optical fiber coils 202-1 to 20-5. Each of the units 201-1 to 5 is a connector 20 that also serves as a semi-transmissive reflecting mirror.
3-1 to 5 and 204-1 to 20-5 are connected in series via the connecting fibers 205-1 to 20-5. In this example, for example, the optical path length in the measurement unit 201-1 is obtained as the optical path length between the couplers 203-1 and 204-1. By setting the length of the optical fiber coil to about 1 km, temperature accuracy of ± 0.01 degrees can be easily achieved. Also,
As described above, the division into the measuring units makes handling convenient. This thermometer is particularly suitable for use in an explosive atmosphere, a high voltage, a strong magnetic field, a corrosive atmosphere, etc. by utilizing the characteristics of the optical fiber sensor.
【００２３】図３に、本発明の他の実施例を説明するた
めの図を示す。この例では、計測ユニット３０１−１〜
３は、それぞれ、光ファイバーコイル３０２−１〜３を
有し、光ファイバーコイル３０２−１〜３は、主光ファ
イバー３０５にカプラー３０６−１〜３により並列に連
結されている。各光ファイバーコイル３０２−１〜３の
端部の、主光ファイバー３０５寄りには半透過反射体３
０３−１が，もう一方の端には全反射鏡３０４−１が配
置されている。光ファイバーコイルの光路長は、その両
端の反射鏡で反射した信号光の光路長の差として求めら
れる。すべて信号光の光路がある程度以上大きい場合に
は、参照光の光遅延手段１１３における減衰を抑制する
目的で、光ファイバーコイル３０７等を参照光路上に置
いてもよい。FIG. 3 shows a diagram for explaining another embodiment of the present invention. In this example, the measurement units 301-1 to 301-1
3 has optical fiber coils 302-1 to 302-3, and the optical fiber coils 302-1 to 302-3 are connected in parallel to the main optical fiber 305 by couplers 306-1 to 306-1. The semi-transmissive reflector 3 is provided near the main optical fiber 305 at the end of each of the optical fiber coils 302-1 to 302-3.
03-1 and total reflection mirror 304-1 are arranged at the other end. The optical path length of the optical fiber coil is obtained as the difference between the optical path lengths of the signal light reflected by the reflecting mirrors at both ends. When the optical paths of all the signal lights are larger than a certain amount, the optical fiber coil 307 and the like may be placed on the reference optical path in order to suppress the attenuation of the reference light in the optical delay unit 113.
【００２４】この例のように、並列化する場合は、各反
射体の光源までの光路長に十分な差が生じるように注意
し、互いに分離可能とする必要がある。例えば、光ファ
イバーコイルの長さが１ｋｍとし、各ユニットの間隔が
１ｍ、ユニット総数が１００個の場合は、何の困難も生
じない。また、各カプラーの結合比分布は、計測ユニッ
ト総数に合わせて、各計測ユニットからの戻り光の最小
値が最大となるように設定するとよい。When parallelizing as in this example, it is necessary to take care so that there is a sufficient difference in the optical path lengths of the respective reflectors to the light source, and to make them separable from each other. For example, when the length of the optical fiber coil is 1 km, the interval between the units is 1 m, and the total number of units is 100, no difficulty occurs. Further, the coupling ratio distribution of each coupler may be set so that the minimum value of the return light from each measurement unit becomes maximum in accordance with the total number of measurement units.
【００２５】図４に、本発明の他の実施例を説明するた
めの図を示す。インコヒーレント光源４００から出射し
た光は、光ファイバー４０７を介して光結合器４０１−
１によって２分される。光源４００は、駆動回路によっ
て適切に駆動され、パルス光あるいは連続光が出射され
る。一方の光は、光ファイバー受感部４０４へ導かれ、
戻り光が、光結合器４０１−２及び４０１−４によって
光検出器４０５へ到達する。もう一方の光は、光結合器
４０３及び光周波数シフタ４０６によって構成された、
光遅延ループを通過した後、光導波路および光方向性結
合器が基板上に集積された光路長変化手段４０２へ導か
れる。光路長変化手段４０２からの出射光は、光結合器
４０１−４によって光検出器４０５へ到達する。FIG. 4 shows a diagram for explaining another embodiment of the present invention. The light emitted from the incoherent light source 400 is transmitted through the optical fiber 407 to the optical coupler 401-
It is divided into two by 1. The light source 400 is appropriately driven by a drive circuit and emits pulsed light or continuous light. One light is guided to the optical fiber sensing unit 404,
Return light reaches the photodetector 405 by the optical couplers 401-2 and 401-4. The other light is composed of an optical coupler 403 and an optical frequency shifter 406,
After passing through the optical delay loop, the optical waveguide and the optical directional coupler are guided to the optical path length changing means 402 integrated on the substrate. The emitted light from the optical path length changing unit 402 reaches the photodetector 405 by the optical coupler 401-4.
【００２６】光ファイバー受感部４０４は、主光ファイ
バー４０８と、それに、光結合器４０９−１〜２および
４１０−１〜２により結合された光ファイバーコイル４
１１−１〜２より構成されている。この例では、反射体
は存在しない。光ファイバー受感部に入射した光は、光
ファイバーコイルを経由して計量部１１０に戻る。この
時、この戻り光の光路長に占める光ファイバーコイルの
光路長を十分に大きくとることにより、検出された光路
長の変化は、光ファイバーコイル部での変化であると近
似することが可能となる。The optical fiber sensing section 404 includes a main optical fiber 408 and an optical fiber coil 4 coupled to the main optical fiber 408 by optical couplers 409-1 and 409-2 and 410-1 and 409-2.
11-1 and 11-2. In this example, there is no reflector. The light incident on the optical fiber sensing unit returns to the measuring unit 110 via the optical fiber coil. At this time, by making the optical path length of the optical fiber coil occupying the optical path length of the return light sufficiently large, the detected change in the optical path length can be approximated to the change in the optical fiber coil section.
【００２７】上記の実施例は本発明を明確に説明するた
めのものであって、本発明の主旨を逸脱することなく、
種々の変形例が実施可能である。The above examples are for the purpose of clearly explaining the present invention, without departing from the gist of the present invention.
Various modifications are possible.
【発明の効果】以上に述べたように、本発明では、入射
光に対して複数の光路長を有する戻り光が生じる光ファ
イバーを受感部として用い、参照光を複数の異なる光路
長を有する光から構成する手段、および、参照光および
／または信号光の光路長を変化させる手段とを有する、
インコヒーレント光源を光源とした干渉計を光路長の計
量部として用いた、受感部と計量部とにより構成された
ことを特徴とする多点型光ファイバーセンサーとするこ
とにより、高精度な多点型光ファイバーセンサーを提供
することが可能となる。As described above, according to the present invention, an optical fiber that produces return light having a plurality of optical path lengths with respect to incident light is used as a sensing section, and the reference light is a light having a plurality of different optical path lengths. And a means for changing the optical path length of the reference light and / or the signal light.
A multi-point optical fiber sensor characterized by being composed of a sensing section and a measuring section, which uses an interferometer with an incoherent light source as the light source, as the measuring section of the optical path length. Type optical fiber sensor can be provided.
【図１】本発明による、多点型光ファイバーセンサーの
基本構成を説明するための図。FIG. 1 is a diagram for explaining the basic configuration of a multipoint optical fiber sensor according to the present invention.
【図２】本発明を多点型温度計に適用した実施例を説明
するための図FIG. 2 is a diagram for explaining an embodiment in which the present invention is applied to a multipoint thermometer.
【図３】本発明による、実施例を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining an embodiment according to the present invention.
【図４】本発明による、実施例を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining an embodiment according to the present invention.
１００ 光ファイバーセンサーの受感部 １０１ 受感部１００の内部に存在する反射体 １１０ 信号光の光路長の計量部 １１１ ハーフミラー １１２ 光路長を変化させる可動ミラー １１３ 光遅延手段 １１５ 光検出器 １１６ 半透過反射鏡 １１７ 光ファイバーループ １１８ 光周波数シフタ １１９ インコヒーレント光源 ２０１ 計測ユニット ２０２ 光ファイバーコイル ２０３ 半透過反射体 ２０４ 半透過反射体 ２０５ 計測ユニット間の連絡用光ファイバー ３０１ 計測ユニット ３０２ 光ファイバーコイル ３０３ 半透過反射鏡 ３０４ 全反射鏡 ３０５ 計測ユニット間の連絡用光ファイバー ３０７ 光ファイバーコイル ４００ インコヒーレント光源 ４０１ 光結合器 ４０２ 光集積回路により構成された光路長変化手段 ４０３ 光結合器 ４０４ 被測定光ファイバ ４０５ 光検出器 ４０６ 光周波数シフタ ４０７ 光ファイバ ４０８ 主光ファイバー ４０９ 光結合器 ４１０ 光結合器 ４１１ 光ファイバーコイル 100 Optical Fiber Sensor Sensing Unit 101 Reflector Inside Sensing Unit 100 110 Optical Path Length Measuring Unit for Signal Light 111 Half Mirror 112 Movable Mirror for Changing Optical Path Length 113 Optical Delay Means 115 Photo Detector 116 Semi-Transmission Reflector 117 Optical fiber loop 118 Optical frequency shifter 119 Incoherent light source 201 Measuring unit 202 Optical fiber coil 203 Semi-transmissive reflector 204 Semi-transmissive reflector 205 Optical fiber for communication between measuring units 301 Measuring unit 302 Optical fiber coil 303 Semi-transmissive reflector 304 All Reflecting mirror 305 Optical fiber for communication between measurement units 307 Optical fiber coil 400 Incoherent light source 401 Optical coupler 402 Optical path length changing means 403 composed of optical integrated circuit 403 Optical coupler 40 4 optical fiber to be measured 405 photodetector 406 optical frequency shifter 407 optical fiber 408 main optical fiber 409 optical coupler 410 optical coupler 411 optical fiber coil
Claims (3)
り光が生じる光ファイバーを受感部として用い、参照光
を複数の異なる光路長を有する光から構成する手段、お
よび、参照光および／または信号光の光路長を変化させ
る手段とを有する、インコヒーレント光源を光源とした
干渉計を光路長の計量部として用いた、受感部と計量部
とにより構成されたことを特徴とする多点型光ファイバ
ーセンサー。1. A means for constructing a reference light from a plurality of light beams having different optical path lengths by using an optical fiber as a sensitizer for generating return light having a plurality of optical path lengths for incident light, and the reference light and / or Alternatively, an interferometer using an incoherent light source as a light source, which has a means for changing the optical path length of the signal light, is used as the optical path length measuring section, and is configured by a sensing section and a measuring section. Point type optical fiber sensor.
り光が生じることを特徴とする光ファイバー。2. An optical fiber which produces return light having a plurality of optical path lengths with respect to incident light.
特徴とする、請求項２に記載の光ファイバー。3. The optical fiber according to claim 2, which has a plurality of reflectors in the waveguide.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5056591A JPH06241929A (en) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | Optical fiber sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5056591A JPH06241929A (en) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | Optical fiber sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06241929A true JPH06241929A (en) | 1994-09-02 |
Family
ID=13031441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5056591A Pending JPH06241929A (en) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | Optical fiber sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06241929A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006112826A (en) * | 2004-10-12 | 2006-04-27 | Tokyo Electron Ltd | Temperature measuring device, method, and system, control system, and control method |
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-
1993
- 1993-02-22 JP JP5056591A patent/JPH06241929A/en active Pending
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