JPH06300521A - Distribution multiplex type optical fiber sensor - Google Patents

Distribution multiplex type optical fiber sensor

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Publication number
JPH06300521A
JPH06300521A JP8726193A JP8726193A JPH06300521A JP H06300521 A JPH06300521 A JP H06300521A JP 8726193 A JP8726193 A JP 8726193A JP 8726193 A JP8726193 A JP 8726193A JP H06300521 A JPH06300521 A JP H06300521A
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JP
Japan
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optical fiber
optical
interferometer
mach
light
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Withdrawn
Application number
JP8726193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Aritaka Ono
有孝 大野
Munehiro Ishigami
統啓 石上
Tatsuo Kabaru
健生 香春
Hiroyuki Sasaki
弘之 佐々木
Shinji Motohara
伸二 本原
Shuichi Aihara
周一 藍原
Yuzo Kosaka
有三 高坂
Masaaki Ujigawa
雅章 宇治川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To continuously detect a pressure and its impressed position by an optical fiber. CONSTITUTION:In an optical fiber 2 arranged with going and returning parts, branching optical couplers C1-C3 and combining couplers C4-C6, which correspond to each other, are inserted, these are connected together by main part optical fibers 4a-4c, a Mach- Zehnder interferometer M1 is constructed of the main part optical fiber 4a and an auxiliary part optical fiber 4a', which forms an optical path rounding the main part optical fiber 4b in the following stage of the main part, optical fiber 4a, the same interferometer M2 is constructed of the main part optical fiber 4b and the auxiliary part, optical fiber 4b', and plural interferometers are constructed in the same way to be arranged in series, so that a detection signal is obtained from the optical couplers C4-C6. In this case, the relation among the coherent length W of light source light, the optical fiber optical path length difference H between the main part and the auxiliary part, in each of the interferometers, and the optical path length difference D between the optical path length for the auxiliary part, optical fiber in each of the interferometers and the optical path length rounding from the optical coupler belonging to this interferometer to the auxiliary part optical fiber belonging to the interferometer in the following stage, is H<W<D.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は圧力、歪みまたは温度
などの物理量、および圧力などが加えられた位置を計測
できるもので、土砂くずれなどを検知する場合などに適
用して好適な分布多重型光ファイバセンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is capable of measuring physical quantities such as pressure, strain or temperature, and the position to which pressure is applied, and is suitable for the case of detecting landslide, etc. The present invention relates to an optical fiber sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種の光ファイバセンサの一例
を図4について簡単に説明する。半導体レーザーなどの
光源11から射出されるパルス状の光は、往復的に設置
された光ファイバ(光ケーブル)12に対してその一端
から入射され、他端(終端)に設けられた受光器13で
受光される。光ファイバ12の往路には順次第1〜第3
の方向性光カプラC1〜C3が挿入され、復路には順次
第4〜第6の方向性光カプラC4〜C6が挿入され、こ
れらの各カプラC1とC6、C2とC5、C3とC4と
はそれぞれ光ファイバ14a〜14cで光学的に連結さ
れている。
2. Description of the Related Art An example of a conventional optical fiber sensor of this type will be briefly described with reference to FIG. The pulsed light emitted from a light source 11 such as a semiconductor laser is incident on one end of an optical fiber (optical cable) 12 installed reciprocally, and is received by a light receiver 13 provided at the other end (end). Received light. The first to the third are sequentially provided on the outward path of the optical fiber 12.
Directional optical couplers C1 to C3 are inserted, and fourth to sixth directional optical couplers C4 to C6 are sequentially inserted in the return path. These couplers C1 and C6, C2 and C5, C3 and C4 are The optical fibers 14a to 14c are optically connected to each other.

【0003】各光ファイバ14a〜14c内と光ファイ
バ12の折り返し点にそれぞれ検知素子15a〜15d
が介在されている。これらの検知素子15a〜15dは
この光ファイバを通過する光の情報から主々の物理量
(温度、圧力、歪み、電流、磁界など)を測定するもの
であり、各検知素子15a〜15dからの情報により、
光ファイバ12の何れの点に外圧が加えられたかが判
り、例えば土砂くずれなどの検知に適用される。受光器
13からの電気信号により、光ファイバ全体の状態即ち
異常の発生の有無が検知される。
Sensing elements 15a to 15d are provided in the optical fibers 14a to 14c and at the turning points of the optical fiber 12, respectively.
Is intervening. These sensing elements 15a to 15d measure the main physical quantities (temperature, pressure, strain, current, magnetic field, etc.) from the information of the light passing through this optical fiber, and the information from each sensing element 15a to 15d. Due to
It is known to which point of the optical fiber 12 the external pressure is applied, and it is applied to the detection of, for example, a landslide. An electric signal from the light receiver 13 detects the state of the entire optical fiber, that is, whether or not an abnormality has occurred.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述したセンサでは光
源1からパルス状の光を一定時間間隔をもつて射出して
測定しなければならないので、複数の検知素子15a〜
15dからの信号も必然的に断続して得られることにな
り、即ち連続した検知動作を行えない問題点があった。
この発明はこの問題点を回避した分布多重型光ファイバ
センサを提案したものである。
In the above-described sensor, since it is necessary to emit pulsed light from the light source 1 at regular time intervals for measurement, a plurality of sensing elements 15a to 15a.
The signal from 15d is inevitably obtained intermittently, that is, there is a problem that continuous detection operation cannot be performed.
The present invention proposes a distributed multiplex optical fiber sensor that avoids this problem.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
この発明の第1の構成においては、光源から射出された
光の通路を構成する往復的に配置された光ファイバの往
路内に挿入した複数の分岐用光カプラと、復路内に挿入
した複数の合流用光カプラとの間をそれぞれ主部光ファ
イバで光学的に連結し、合流用光カプラから得られる出
力光をそれぞれ受光器で受光して電気信号に変換するよ
うにし、主部光ファイバと、この主部光ファイバが連結
された分岐用光カプラおよび合流用光カプラから1つ後
段にある主部光ファイバを巡る光路で形成される副部光
ファイバとで複数のマッハチェンダ干渉計を直列的に構
成する。
In order to solve this problem, in the first structure of the present invention, the optical fiber is inserted into the forward path of the reciprocally arranged optical fibers forming the path of the light emitted from the light source. The multiple optical couplers for branching and the multiple optical couplers for merging inserted in the return path are optically connected by the main part optical fiber, and the output light obtained from the optical coupler for merging is received by the light receiver. Then, the main part optical fiber and the branching optical coupler and the merging optical coupler to which the main part optical fiber is connected are formed by an optical path that goes around the main part optical fiber in the subsequent stage. A plurality of Mach-Cendar interferometers are configured in series with the secondary optical fiber.

【0006】この場合、光源から射出される光のコヒー
レント長をWとし、各マッハチェンダ干渉計のそれぞれ
の主部光ファイバと副部光ファイバとの光路長の差をH
とし、各マッハチェンダ干渉計の副部光ファイバの光路
長と、このマッハチェンダ干渉計に属する分岐用光カプ
ラおよび合流用光カプラからその後段のマッハチェンダ
干渉計に属する副部光ファイバを巡る光路長との差をD
とするとき、H<W<Dに選定する。
In this case, the coherent length of the light emitted from the light source is W, and the difference in optical path length between the main optical fiber and the sub optical fiber of each Mach-Cendar interferometer is H.
And the optical path length of the sub-optical fiber of each Mach-chenda interferometer and the optical path length from the branch optical coupler and the converging optical coupler belonging to this Mach-chender interferometer to the sub-optical fiber belonging to the subsequent Mach-chenda interferometer. The difference is D
Then, H <W <D is selected.

【0007】この発明の第2の構成としては、第1構成
のセンサにおける各マッハチェンダ干渉計に属する受光
器を省略し、各マッハチェンダ干渉計のそれぞれの主部
光ファイバおよび副部光ファイバ内に、上記光源からの
光の強さを互いに異なる周波数に周波数変調する周波数
変調器を挿入し、複数のマッハチェンダ干渉計から得ら
れた各光が共通の受光器で受光されて電気信号に変換さ
れ、この電気信号内から各マッハチェンダ干渉計のそれ
ぞれに属する周波数変調器における周波数の差の信号を
抽出し、これら抽出信号から光ファイバに加えられた物
理量およびその位置を検知するものである。
As a second configuration of the present invention, the photodetector belonging to each Mach-chender interferometer in the sensor of the first configuration is omitted, and in each main-portion optical fiber and sub-portion optical-fiber of each Mach-chender interferometer, Insert a frequency modulator that frequency-modulates the intensity of light from the light source into different frequencies, and each light obtained from a plurality of Mach-Cendar interferometers is received by a common photoreceiver and converted into an electrical signal. The signal of the frequency difference in the frequency modulator belonging to each Mach-Cendar interferometer is extracted from the electrical signal, and the physical quantity applied to the optical fiber and its position are detected from these extracted signals.

【0008】[0008]

【実施例】この発明に係わる分布多重型光ファイバセン
サの一例を図1について説明する。光源1から射出され
た光は光ファイバ2を通じて受光器3で受光される。光
ファイバ2には分岐用の方向性光カプラC1〜C3と、
合流用の方向性光カプラC4〜C6が光学的に連結さ
れ、光カプラC1とC6とが光ファイバ4aで、光カプ
ラC2とC5とが光ファイバ4bで、光カプラC3とC
4とが光ファイバ4cでそれぞれ光学的に連結され、光
カプラC6〜C4から分岐された光がそれぞれ受光器5
a〜5cに入射されるように構成されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of a distributed multiplex type optical fiber sensor according to the present invention will be described with reference to FIG. The light emitted from the light source 1 is received by the light receiver 3 through the optical fiber 2. The optical fiber 2 includes directional optical couplers C1 to C3 for branching,
The directional optical couplers C4 to C6 for merging are optically coupled, the optical couplers C1 and C6 are the optical fiber 4a, the optical couplers C2 and C5 are the optical fiber 4b, and the optical couplers C3 and C.
4 are optically coupled to each other by an optical fiber 4c, and the lights branched from the optical couplers C6 to C4 are respectively received by the light receiver 5
It is configured to be incident on a to 5c.

【0009】以下、光ファイバ4a〜4cを主部光ファ
イバとする。また光カプラC1から光ファイバ2,光カ
プラC2,光ファイバ4b,光カプラC5,光ファイバ
2を通って光カプラC6に至る迄の光ファイバ部分(C
1〜C2〜点Pb〜C5〜C6の範囲)を副部光ファイ
バ4a′とする。同様にC2〜C3〜点Pc〜C4〜C
5の範囲の光ファイバ部分を副部光ファイバ4b′と
し、C3〜点Pd〜C4の範囲の光ファイバ部分を副部
光ファイバ4c′とする。これにより以下説明する第1
〜第3のマッハチェンダ干渉計M1〜M3(以下、単に
干渉計という)は構成される。即ち、第1の干渉計M1
は主部光ファイバ4aと副部光ファイバ4a′とにより
第2の干渉計M2は主部光ファイバ4bと副部光ファイ
バ4b′とにより第3の干渉計M3は主部光ファイバ4
cと副部光ファイバ4c′とによりそれぞれ構成され
る。これより明らかなように、各干渉計M1〜M3は直
列的に配列され、しかも後段の干渉計の主部光ファイバ
は前段の干渉計の副部光ファイバの一部を兼用してい
る。第1干渉計M1について見ると、光源1からの光は
光カプラC1で分岐され、それぞれ主部光ファイバ4a
と副部光ファイバ4a′を通って光カプラC6で合流さ
れ、受光器5aに入射される。他の干渉計M2,M3も
同様であるからその説明は省略する。
Hereinafter, the optical fibers 4a to 4c will be referred to as main part optical fibers. Further, the optical fiber portion (C from the optical coupler C1 to the optical coupler C2 through the optical fiber 2, the optical coupler C2, the optical fiber 4b, the optical coupler C5, the optical fiber 2).
The range from 1 to C2 to points Pb to C5 to C6) is defined as the sub optical fiber 4a '. Similarly, C2 to C3 to points Pc to C4 to C
The optical fiber portion in the range 5 is referred to as a sub optical fiber 4b ', and the optical fiber portion in the range from C3 to Pd to C4 is referred to as a sub optical fiber 4c'. As a result, the first described below
-Third Mach-Cendar interferometers M1-M3 (hereinafter simply referred to as interferometers) are configured. That is, the first interferometer M1
The second interferometer M2 is composed of the main part optical fiber 4a and the sub part optical fiber 4a ', and the third interferometer M3 is composed of the main part optical fiber 4b and the sub part optical fiber 4b'.
c and the sub optical fiber 4c '. As is clear from this, the interferometers M1 to M3 are arranged in series, and the main part optical fiber of the latter interferometer also serves as a part of the sub part optical fiber of the former interferometer. Looking at the first interferometer M1, the light from the light source 1 is split by the optical coupler C1, and the main part optical fiber 4a
And an optical coupler C6 through the sub optical fiber 4a ', and the light is incident on the light receiver 5a. Since the other interferometers M2 and M3 are similar, the description thereof will be omitted.

【0010】また、図2に示すように各光ファイバの光
路長を決める。 主部光ファイバ4a(C1〜Pa〜C6) =Ra 主部光ファイバ4b(C2〜Pb〜C5) =Rb 主部光ファイバ4c(C3〜Pc〜C4) =Rc 副部光ファイバ4a′(C1〜C2〜Pb〜C5〜C6=L1 副部光ファイバ4b′(C2〜C3〜Pc〜C4〜C5=L2 副部光ファイバ4c′(C3〜Pd〜C4) =L3 C1〜C2〜C3〜Pc〜C4〜C5〜C6 =L4 C2〜C3〜Pd〜C4〜C5 =L5 C1〜C2〜C3〜Pd〜C4〜C5〜C6 =L6
The optical path length of each optical fiber is determined as shown in FIG. Main part optical fiber 4a (C1-Pa-C6) = Ra Main part optical fiber 4b (C2-Pb-C5) = Rb Main part optical fiber 4c (C3-Pc-C4) = Rc Sub part optical fiber 4a '(C1) -C2-Pb-C5-C6 = L1 Sub-part optical fiber 4b '(C2-C3-Pc-C4-C5 = L2 Sub-part optical fiber 4c' (C3-Pd-C4) = L3 C1-C2-C3-Pc -C4-C5-C6 = L4 C2-C3-Pd-C4-C5 = L5 C1-C2-C3-Pd-C4-C5-C6 = L6

【0011】各干渉計M1〜M3における主部光ファイ
バと副部光ファイバとの光路長の差Hは、 第1干渉計M1では H=L1−Ra 第2干渉計M2では H=L2−Rb 第3干渉計M3では H=L3−Rc である。これらの値Hは各干渉計の相互間について異な
る値であってもよい。
The difference H in the optical path length between the main optical fiber and the sub optical fiber in each of the interferometers M1 to M3 is H = L1-Ra in the first interferometer M1 and H = L2-Rb in the second interferometer M2. In the third interferometer M3, H = L3-Rc. These values H may be different for each interferometer.

【0012】また各干渉計の副部光ファイバの光路長
と、その後段の干渉計の副部光ファイバを巡る光路長と
の差Dは、 第1と第2の干渉計M1とM2間では D=L4−L1 第2と第3の干渉計M2とM3間では D=L5−L2 となる。これら双方の値Dは異なる値であってもよい。
Further, the difference D between the optical path length of the sub optical fiber of each interferometer and the optical path length of the sub optical fiber of the subsequent interferometer is different between the first and second interferometers M1 and M2. D = L4-L1 Between the second and third interferometers M2 and M3, D = L5-L2. Both of these values D may be different values.

【0013】この発明においては光源1から射出される
光のコヒーレント長をWとしたとき、H<W<Dとなる
ように各光路長が選定されている。具体例としては、光
源1より射出される光のコヒーレント長W=20mとし
たとき、光路長Ra=Rb=Rc=490m、光路長L
1=L2=L3=500m、光路長L4=L5=100
0mに選ぶことがてきる。光源1としてDFB型半導体
レーザーを使用でき、光の強度は一定であって連続して
射出される。
In the present invention, when the coherent length of the light emitted from the light source 1 is W, each optical path length is selected so that H <W <D. As a specific example, when the coherent length W of the light emitted from the light source 1 is W = 20 m, the optical path length Ra = Rb = Rc = 490 m and the optical path length L
1 = L2 = L3 = 500 m, optical path length L4 = L5 = 100
You can choose 0m. A DFB type semiconductor laser can be used as the light source 1, and the intensity of light is constant and continuously emitted.

【0014】この構成によれば、第1の干渉計M1で
は、主部光ファイバ4a(光路長Ra)を通じた光と、
副部光ファイバ4a′(光路長L1)を通じた光とが受
光器5aで受光され、H(=L1−Ra)<Wの関係か
ら上述した両光は干渉し、この干渉信号が受光器5aか
ら得られる。この場合、光路長L4およびL6を通じた
光も受光器5aで受光されるが、W<D(=L4−L
1)の関係にあるから、この光路長L4を通じた光は主
部光ファイバ4aおよび副部光ファイバ4a′を通じた
光とは干渉されない。光路長L6を通じた光も同様であ
る。
According to this configuration, in the first interferometer M1, the light passing through the main part optical fiber 4a (optical path length Ra),
The light that has passed through the sub optical fiber 4a '(optical path length L1) is received by the light receiver 5a, and the above two lights interfere due to the relationship of H (= L1-Ra) <W, and this interference signal is received by the light receiver 5a. Obtained from In this case, the light passing through the optical path lengths L4 and L6 is also received by the light receiver 5a, but W <D (= L4-L
Because of the relationship 1), the light passing through the optical path length L4 does not interfere with the light passing through the main part optical fiber 4a and the sub part optical fiber 4a '. The same applies to light passing through the optical path length L6.

【0015】従って例えば図1のY点に対して外部から
圧力が印加された場合には、第2の干渉計M2の主部光
ファイバ4bと副部光ファイバ4b′とを通る光の干渉
が通常状態より変化し、受光器5bからの出力でこの状
態を検知できる。またこの場合第3の干渉計M3の受光
器5cでは全体の光量が減るので、この場合は光カプラ
C2とC3との間で外圧が印加されたことが判る。
Therefore, for example, when pressure is applied from the outside to the point Y in FIG. 1, the interference of the light passing through the main part optical fiber 4b and the sub part optical fiber 4b 'of the second interferometer M2 occurs. It changes from the normal state, and this state can be detected by the output from the light receiver 5b. Further, in this case, the total amount of light is reduced in the light receiver 5c of the third interferometer M3, so in this case, it can be seen that the external pressure is applied between the optical couplers C2 and C3.

【0016】第2の干渉計M2においては、主部光ファ
イバ4b(光路長Rb)を通じた光と、副部光ファイバ
4b′(光路長L2)を通じた光とが受光器5bで受光
され、H(=L2−Rb)<Wの関係から上述した両光
は干渉し、この干渉信号が受光器5bから得られる。こ
の場合、光路長L5を通じた光も受光器5bで受光され
るが、W<D(=L5−L2)の関係にあるから、この
光路長L5を通じた光は主部光ファイバ4bおよび副部
光ファイバ4b′を通じた光とは干渉されない。第3の
干渉計M3においては、主部光ファイバ4c(光路長R
c)を通じた光と、副部光ファイバ4c′(光路長L
3)を通じた光とが受光器5cで受光され、H(=L3
−Rc)<Wの関係から上述した両光は干渉し、この干
渉信号が受光器5cから得られる。
In the second interferometer M2, the light passing through the main part optical fiber 4b (optical path length Rb) and the light passing through the sub part optical fiber 4b '(optical path length L2) are received by the light receiver 5b, From the relationship of H (= L2-Rb) <W, the above-mentioned two lights interfere with each other, and this interference signal is obtained from the light receiver 5b. In this case, the light passing through the optical path length L5 is also received by the light receiver 5b, but since there is a relationship of W <D (= L5-L2), the light passing through the optical path length L5 is the main part optical fiber 4b and the sub part. It does not interfere with the light passing through the optical fiber 4b '. In the third interferometer M3, the main part optical fiber 4c (optical path length R
c), and the sub optical fiber 4c '(optical path length L
3) is received by the light receiver 5c, and H (= L3
From the relationship of −Rc) <W, the above two lights interfere with each other, and this interference signal is obtained from the light receiver 5c.

【0017】このようにして各干渉計を構成する各受光
器5a〜5cにおいてそれぞれの干渉信号を得ることが
でき、しかも光源1からは連続した光を射出した状態で
これらの干渉信号を検知できるので、常時連続して状態
を検知することができる。なお図示の例では3個のマッ
ハチェンダ干渉計M1〜M3を構成した場合であるが、
この例に限られるものではない。
In this way, it is possible to obtain the respective interference signals in the respective light receivers 5a to 5c constituting the respective interferometers, and further to detect these interference signals in the state where the light source 1 emits continuous light. Therefore, the state can always be detected continuously. In the illustrated example, three Mach-chenda interferometers M1 to M3 are configured.
It is not limited to this example.

【0018】図3はこの発明の他の実施例を示すもの
で、図1との対応部分に同一符号を付加してその説明を
省略する。ただし受光器5a〜5cは必要としない。こ
の例では図1で説明した第1干渉計M1に関してその主
部光ファイバ4a内に周波数変調器6aが挿入され、副
部光ファイバ4a′内に周波数変調器6bが挿入されて
いる。第2干渉計M2に関してその主部光ファイバ4b
内に周波数変調器6bが挿入され、副部光ファイバ4
b′内に周波数変調器6cが挿入されている。第3干渉
計M3に関してその主部光ファイバ4c内に周波数変調
器6cが挿入され、副部光ファイバ4c′内に周波数変
調器6dが挿入されている。これより明かなように前段
の干渉計(例えばM1)の副部光ファイバ4a′内の周
波数変調器6bは、後段の干渉計(例えばM2)の主部
光ファイバ4b内の周波数変調器を兼用している。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. The parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. However, the light receivers 5a to 5c are not required. In this example, with respect to the first interferometer M1 described in FIG. 1, the frequency modulator 6a is inserted in the main part optical fiber 4a, and the frequency modulator 6b is inserted in the sub part optical fiber 4a '. The main part of the second interferometer M2 is the optical fiber 4b.
The frequency modulator 6b is inserted in the sub optical fiber 4
The frequency modulator 6c is inserted in b '. Regarding the third interferometer M3, the frequency modulator 6c is inserted in the main part optical fiber 4c, and the frequency modulator 6d is inserted in the sub part optical fiber 4c '. As is clear from this, the frequency modulator 6b in the sub optical fiber 4a 'of the interferometer (eg, M1) in the former stage also serves as the frequency modulator in the main optical fiber 4b of the interferometer (eg, M2) in the latter stage. is doing.

【0019】これら第1〜第4の周波数変調器6a〜6
dは、光源1から射出された光をその強度に関してそれ
ぞれ周波数f1〜f4に変調するものである。この例に
おいても、光源1からの光のコヒーレント長Wに対する
各干渉計M1,M2,M3の光路長の関係(H<W<
D)は図1で説明した場合と同様である。この構成では
各カプラC6,C5,C4の各々から以下に記載する和
および差の周波数をもって光の強弱が変調された干渉光
が得られる。
These first to fourth frequency modulators 6a to 6
d is for modulating the light emitted from the light source 1 to frequencies f1 to f4 with respect to the intensity thereof. Also in this example, the relationship between the coherent length W of the light from the light source 1 and the optical path length of each interferometer M1, M2, M3 (H <W <
D) is similar to the case described in FIG. In this configuration, the interference light in which the intensity of the light is modulated is obtained from each of the couplers C6, C5, and C4 with the sum and difference frequencies described below.

【0020】C6:周波数f1とf2との和の周波数
(f1+f2)で変調された光 C6:周波数f1とf2との差の周波数(f1−f2)
で変調された光 C5:周波数f2とf3との和の周波数(f2+f3)
で変調された光 C5:周波数f2とf3との差の周波数(f2−f3)
で変調された光 C4:周波数f3とf4との和の周波数(f3+f4)
で変調された光 C4:周波数f3とf4との差の周波数(f3−f4)
で変調された光
C6: Light modulated at the sum of frequencies f1 and f2 (f1 + f2) C6: Frequency of difference between frequencies f1 and f2 (f1-f2)
Light modulated by C5: frequency of sum of frequencies f2 and f3 (f2 + f3)
Light modulated by C5: Frequency difference between frequencies f2 and f3 (f2-f3)
Light modulated by C4: Frequency of sum of frequencies f3 and f4 (f3 + f4)
Light modulated by C4: frequency difference between frequencies f3 and f4 (f3-f4)
Light modulated by

【0021】なお周波数f1を有する光は周波数f3を
有する光とは図1で説明したように干渉しないので、こ
れらの和差による光は得られない。周波数f4に対して
も同様である。また周波数f2を有する光は周波数f4
を有する光とは干渉しないので、これらの和差による光
も得られない。これらの各光は共通の受光器3に入射さ
れて各電気信号(S12,S12′,S23,S23′,S34,
S34′)に変換され、これらはローパスフィルタ7に供
給されて上述した各信号のうちの和信号(S12,S23,
S34)が除去され、差信号(S12′,S23′,S34′)
が第1〜第3のバンドパスフィルタ8a〜8cに入力さ
れる。
Note that the light having the frequency f1 does not interfere with the light having the frequency f3 as described with reference to FIG. The same applies to the frequency f4. Further, the light having the frequency f2 has the frequency f4.
Since it does not interfere with the light having, the light due to the sum difference between them cannot be obtained. Each of these lights is made incident on a common light receiver 3 and each electric signal (S12, S12 ', S23, S23', S34,
S34 ') and these are supplied to the low-pass filter 7 and sum signals (S12, S23,
S34) is removed and the difference signals (S12 ', S23', S34 ') are removed.
Are input to the first to third band pass filters 8a to 8c.

【0022】第1〜第3のバンドパスフィルタ8a〜8
cの信号通過帯域幅はそれぞれf1−f2,f2−f
3,f3−f4に選ばれる。よって第1バンドパスフィ
ルタ8aからは差信号S12′が、第2バンドパスフィル
タ8bからは差信号S23′が、第3バンドパスフィルタ
8cからは差信号S34′がそれぞれ得られる。従ってこ
れらの信号から光ファイバ2に与えられた外圧などの位
置およびその物理量が検知される。また光源1からは連
続した光が射出されるので、連続した計測が可能とな
る。
The first to third band pass filters 8a to 8
The signal pass bandwidths of c are f1-f2 and f2-f, respectively.
3, f3-f4. Therefore, the difference signal S12 'is obtained from the first band pass filter 8a, the difference signal S23' is obtained from the second band pass filter 8b, and the difference signal S34 'is obtained from the third band pass filter 8c. Therefore, the position of the external pressure applied to the optical fiber 2 and its physical quantity are detected from these signals. Further, since continuous light is emitted from the light source 1, continuous measurement is possible.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したこの発明によれば、複数の
検出点の信号を個々にかつ連続して取り出すことができ
る効果がある。また共通の受光器3からの出力によって
複数点の状態を連続して検出することもできる効果があ
る。
According to the present invention described above, there is an effect that the signals of a plurality of detection points can be taken out individually and continuously. Further, there is an effect that the states of a plurality of points can be continuously detected by the output from the common light receiver 3.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明に係わる分布多重型光ファイバセンサ
の一例を示す光ファイバの接続図。
FIG. 1 is an optical fiber connection diagram showing an example of a distributed multiplexing optical fiber sensor according to the present invention.

【図2】図1の特定点間の長さを説明する説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a length between specific points in FIG.

【図3】この発明に係わる分布多重型光ファイバセンサ
の他の例を示す光ファイバの接続図。
FIG. 3 is an optical fiber connection diagram showing another example of the distributed multiplex type optical fiber sensor according to the present invention.

【図4】従来の光ファイバを使用した圧力、歪みまたは
温度などの物理量、および圧力などが加えられた位置を
計測するセンサを示す光学路の説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an optical path using a conventional optical fiber and showing a sensor for measuring a pressure, a physical quantity such as strain or temperature, and a position to which a pressure is applied.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 弘之 東京都渋谷区道玄坂1丁目21番6号 日本 航空電子工業株式会社内 (72)発明者 本原 伸二 東京都渋谷区道玄坂1丁目21番6号 日本 航空電子工業株式会社内 (72)発明者 藍原 周一 東京都渋谷区道玄坂1丁目21番6号 日本 航空電子工業株式会社内 (72)発明者 高坂 有三 東京都渋谷区道玄坂1丁目21番6号 日本 航空電子工業株式会社内 (72)発明者 宇治川 雅章 東京都渋谷区道玄坂1丁目21番6号 日本 航空電子工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroyuki Sasaki 1-21-6 Dogenzaka, Shibuya-ku, Tokyo Inside Japan Aviation Electronics Industry, Ltd. (72) Shinji Motohara 1-21-6 Dogenzaka, Shibuya-ku, Tokyo No. Japan Aviation Electronics Industry Co., Ltd. (72) Inventor Shuichi Aihara 1-21-6 Dogenzaka, Shibuya-ku, Tokyo Japan Aviation Electronics Industry Co., Ltd. (72) Yuzo Takasaka 1-26-1 Dogenzaka, Shibuya-ku, Tokyo No. Japan Aviation Electronics Industry Co., Ltd. (72) Inventor Masaaki Ujikawa 1-21-6 Dogenzaka, Shibuya-ku, Tokyo Japan Aviation Electronics Industry Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源から射出された光の通路を構成する
往復的に配置された光ファイバと、 この光ファイバの往路内に挿入された複数の分岐用光カ
プラと、 上記光ファイバの復路内に、上記分岐用光カプラと対応
して挿入された複数の合流用光カプラと、 これら各対応した分岐用光カプラと合流用光カプラとの
間をそれぞれ光学的に連結した主部光ファイバと、 上記合流用光カプラから得られる出力光を受光して電気
信号に変換する複数の受光器とを有し、 上記主部光ファイバと、この主部光ファイバが連結され
た分岐用光カプラおよび合流用光カプラから1つ後段に
ある主部光ファイバを巡る光路で形成される副部光ファ
イバとで複数のマッハチェンダ干渉計が直列的に構成さ
れ、 上記光源から射出される光のコヒーレント長をWとし、
上記各マッハチェンダ干渉計のそれぞれの主部光ファイ
バと副部光ファイバとの光路長の差をHとし、各マッハ
チェンダ干渉計の副部光ファイバの光路長と、このマッ
ハチェンダ干渉計に属する分岐用光カプラおよび合流用
光カプラからその後段のマッハチェンダ干渉計に属する
副部光ファイバを巡る光路長との差をDとするとき、H
<W<Dに選定されたことを特徴とする分布多重型光フ
ァイバセンサ。
1. A reciprocally arranged optical fiber forming a path of light emitted from a light source, a plurality of branching optical couplers inserted into the forward path of the optical fiber, and a return path of the optical fiber. A plurality of merging optical couplers inserted corresponding to the branching optical coupler, and a main part optical fiber optically connecting between each of the corresponding branching optical couplers and merging optical couplers. A plurality of light receivers for receiving the output light obtained from the merging optical coupler and converting it into an electric signal, the main optical fiber, and a branching optical coupler in which the main optical fiber is connected, A plurality of Mach-Cendar interferometers are configured in series with a sub-optical fiber formed by an optical path around the main optical fiber located one stage after the converging optical coupler, and the coherent length of the light emitted from the light source is W
Let H be the difference in optical path length between the main optical fiber and the sub optical fiber of each Mach-chender interferometer, and the optical path length of the sub optical fiber of each Mach-chender interferometer and the branching light belonging to this Mach-chender interferometer. When the difference between the coupler and the optical coupler for merging and the optical path length around the secondary optical fiber belonging to the subsequent Mach-Cendar interferometer is D, H
A distributed multiplex type optical fiber sensor characterized in that <W <D.
【請求項2】 光源から射出された光の通路を構成する
往復的に配置された光ファイバと、 この光ファイバの往路内に挿入された複数の分岐用光カ
プラと、 上記光ファイバの復路内に、上記分岐用光カプラと対応
して挿入された複数の合流用光カプラと、 これら各対応した分岐用光カプラと合流用光カプラとの
間をそれぞれ光学的に連結した主部光ファイバと、 上記主部光ファイバと、この主部光ファイバが連結され
た分岐用光カプラおよび合流用光カプラから1つ後段に
ある主部光ファイバを巡る光路で形成される副部光ファ
イバとで複数のマッハチェンダ干渉計が直列的に構成さ
れ、 上記光源から射出される光のコヒーレント長をWとし、
上記各マッハチェンダ干渉計のそれぞれの主部光ファイ
バと副部光ファイバとの光路長の差をHとし、各マッハ
チェンダ干渉計の副部光ファイバの光路長と、このマッ
ハチェンダ干渉計に属する分岐用光カプラおよび合流用
光カプラからその後段のマッハチェンダ干渉計に属する
副部光ファイバを巡る光路長との差をDとするとき、H
<W<Dに選定され、 上記各マッハチェンダ干渉計のそれぞれの主部光ファイ
バ内および副部光ファイバ内に、上記光源からの光の強
さを互いに異なる周波数に周波数変調する周波数変調器
が挿入され、各マッハチェンダ干渉計から得られた各光
が共通の受光器で受光されて電気信号に変換され、この
電気信号内から各マッハチェンダ干渉計のそれぞれに属
する周波数変調器における周波数の差の信号が抽出さ
れ、これら抽出信号から光ファイバに加えられた物理量
およびその位置を検知することを特徴とする分布多重型
光ファイバセンサ。
2. A reciprocally arranged optical fiber forming a path of light emitted from a light source, a plurality of branching optical couplers inserted in the forward path of the optical fiber, and in the return path of the optical fiber. A plurality of merging optical couplers inserted corresponding to the branching optical coupler, and a main part optical fiber optically connecting between each of the corresponding branching optical couplers and merging optical couplers. A plurality of main part optical fibers and a sub part optical fiber formed by an optical path around the main part optical fiber one stage after the branching optical coupler and the merging optical coupler to which the main part optical fibers are connected. Of Mach-Cendar interferometers are connected in series, and the coherent length of the light emitted from the light source is W,
Let H be the difference in optical path length between the main optical fiber and the sub optical fiber of each Mach-chender interferometer, and the optical path length of the sub optical fiber of each Mach-chender interferometer and the branching light belonging to this Mach-chender interferometer. When the difference between the coupler and the optical coupler for merging and the optical path length around the secondary optical fiber belonging to the subsequent Mach-Cendar interferometer is D, H
<W <D, and a frequency modulator for frequency-modulating the intensity of light from the light source into different frequencies is inserted into the main part optical fiber and the sub part optical fiber of each Mach-chenda interferometer. Then, each light obtained from each Mach-chenda interferometer is received by a common photo-receiver and converted into an electric signal, and from this electric signal, the signal of the difference in frequency in the frequency modulator belonging to each Mach-chenda interferometer is detected. A distributed multiplex optical fiber sensor, which is characterized by detecting the physical quantity applied to an optical fiber and the position thereof extracted from these extracted signals.
JP8726193A 1993-04-14 1993-04-14 Distribution multiplex type optical fiber sensor Withdrawn JPH06300521A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007178194A (en) * 2005-12-27 2007-07-12 Yamatake Corp Differential pressure measurement system and method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007178194A (en) * 2005-12-27 2007-07-12 Yamatake Corp Differential pressure measurement system and method

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