JPH0778435B2 - 光フアイバ検査装置 - Google Patents
光フアイバ検査装置Info
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- JPH0778435B2 JPH0778435B2 JP61177916A JP17791686A JPH0778435B2 JP H0778435 B2 JPH0778435 B2 JP H0778435B2 JP 61177916 A JP61177916 A JP 61177916A JP 17791686 A JP17791686 A JP 17791686A JP H0778435 B2 JPH0778435 B2 JP H0778435B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
- G01D5/35303—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using a reference fibre, e.g. interferometric devices
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は物理的または化学的パラメータの変化を検出そ
してまたは測定するための光学系に関し、詳細には検出
されるべきそしてまたは測定されるべきパラメータの変
化が光導波管内の光の強度変化を生じさせるようになつ
た光学系に関する。
してまたは測定するための光学系に関し、詳細には検出
されるべきそしてまたは測定されるべきパラメータの変
化が光導波管内の光の強度変化を生じさせるようになつ
た光学系に関する。
従来技術 強度変調光フアイバセンサは光学的検出および伝送に固
有の利点（例ば電磁効果に対する不感性、爆発性または
可燃性雰囲気内での安全係数、小型化、単純化および低
廉化の容易性等）を利用しようとする場合に広く用いら
れている。しかしながら、その形のセンサの使用は、直
線性が低いこと、精度が低いことそして中でもセンサか
らの情報を構成する光強度がセンサと検出器の間の通路
に沿つてすべて乱されるということにより限界がある。
更に与えられたセンサについて受信した信号は送信器と
センサの間の伝送路の長さにより影響される。D.E.N.デ
ビース等は1984年９月にシユツツガルトで行われた光フ
アイバセンサに関する第２回国際会議に提出した「補償
型フアイバリンクを用いた偏位センサ」と題する文献に
おいて、光源のパワー変化の効果、受信器の感度または
光フアイバの減衰を補償するための手段を備えた、偏位
センサを有するシステムをすでに提案している。この補
償効果は、一方をセンサ自体に組込み、他方を基準アー
ムとして使用する２本のアーム間において入射光を分割
することにより達成される。
有の利点（例ば電磁効果に対する不感性、爆発性または
可燃性雰囲気内での安全係数、小型化、単純化および低
廉化の容易性等）を利用しようとする場合に広く用いら
れている。しかしながら、その形のセンサの使用は、直
線性が低いこと、精度が低いことそして中でもセンサか
らの情報を構成する光強度がセンサと検出器の間の通路
に沿つてすべて乱されるということにより限界がある。
更に与えられたセンサについて受信した信号は送信器と
センサの間の伝送路の長さにより影響される。D.E.N.デ
ビース等は1984年９月にシユツツガルトで行われた光フ
アイバセンサに関する第２回国際会議に提出した「補償
型フアイバリンクを用いた偏位センサ」と題する文献に
おいて、光源のパワー変化の効果、受信器の感度または
光フアイバの減衰を補償するための手段を備えた、偏位
センサを有するシステムをすでに提案している。この補
償効果は、一方をセンサ自体に組込み、他方を基準アー
ムとして使用する２本のアーム間において入射光を分割
することにより達成される。
発明が解決しようとする問題点 この文献のシステムは１個のカプラ、２本のフアイバお
よびレンズアレイからなる複雑な検出セルを必要とす
る。それ故そのような構成は高価となり多数のセンサを
必要とする場合には適さない。
よびレンズアレイからなる複雑な検出セルを必要とす
る。それ故そのような構成は高価となり多数のセンサを
必要とする場合には適さない。
問題点を解決するための手段 本発明の目的は強度変調センサを有し、上記の欠点を有
さない光フアイバ検出装置にある。本発明の他の目的は
自己校正作用のある検出および／または測定装置であ
る。
さない光フアイバ検出装置にある。本発明の他の目的は
自己校正作用のある検出および／または測定装置であ
る。
また他の目的は直列に接続されるセンサの数に等しい数
の物理的または化学的パラメータの検出そしてまたは測
定を可能にする装置である。
の物理的または化学的パラメータの検出そしてまたは測
定を可能にする装置である。
更に構成が単純であり、感度、精度が高く安価な検出そ
してまたは測定装置も本発明の目的である。
してまたは測定装置も本発明の目的である。
本発明は検出または測定されるべきパラメータに応答す
るセンサを共振空胴に組込み、これにリンクされる光信
号を変調することに立脚している。
るセンサを共振空胴に組込み、これにリンクされる光信
号を変調することに立脚している。
作 用 この共振空胴はセンサにより発生される強度変調の位相
情報への変換を与えるものである。この系の主たる利点
は、共振空胴が単一の光フアイバで形成出来るから検出
ヘツドが簡単であること、および光源からの光の変化に
関係して伝達される情報並びに情報伝達媒体に影響する
過渡現象の独自性である。
情報への変換を与えるものである。この系の主たる利点
は、共振空胴が単一の光フアイバで形成出来るから検出
ヘツドが簡単であること、および光源からの光の変化に
関係して伝達される情報並びに情報伝達媒体に影響する
過渡現象の独自性である。
実施例 第１図に示すパラメータ変化の検出そしてまたは測定装
置は光フアイバ２に結合した光源１を有し、この光フア
イバ２は変換器を有する共振空胴４に接続する。光源１
からの光は変調回路５により振幅変調される。変換器を
組込んでなるフアブリーペロー空胴のような共振空胴の
使用により、測定されるべきパラメータの変化に応じて
変換器により発生される光強度の変化についての情報の
位相情報への変換が可能となる。この位相情報は光接続
８とカプラ３により光フアイバ２に結合される検出器６
によつてとり出される。ベクトル電圧計または位相計７
が検出器６からの位相情報を変調回路５からの変調信号
の位相と比較する。共振空胴４は端部が部分反射表面を
有するフアイバ42により形成される。この空胴はコネク
タ43に結合されそして端子部材44で終端される。本発明
によればこの空胴は変換器を組込んでおり、この変換器
はフアイバ42を通る信号の強度を変更することにより、
測定されるべきパラメータの変化に反応する。
置は光フアイバ２に結合した光源１を有し、この光フア
イバ２は変換器を有する共振空胴４に接続する。光源１
からの光は変調回路５により振幅変調される。変換器を
組込んでなるフアブリーペロー空胴のような共振空胴の
使用により、測定されるべきパラメータの変化に応じて
変換器により発生される光強度の変化についての情報の
位相情報への変換が可能となる。この位相情報は光接続
８とカプラ３により光フアイバ２に結合される検出器６
によつてとり出される。ベクトル電圧計または位相計７
が検出器６からの位相情報を変調回路５からの変調信号
の位相と比較する。共振空胴４は端部が部分反射表面を
有するフアイバ42により形成される。この空胴はコネク
タ43に結合されそして端子部材44で終端される。本発明
によればこの空胴は変換器を組込んでおり、この変換器
はフアイバ42を通る信号の強度を変更することにより、
測定されるべきパラメータの変化に反応する。
この変換器の例として、フアイバ42により形成される空
胴内に組込まれた位置センサが第2a図に示されている。
この変換器は厳密に云えばフアイバ42の一端から距離Ｄ
だけ離れて配置されるミラー50により形成される。フア
イバ42のコア420に再び入射する光の量は距離Ｄにより
直接的にきまり、従つてフアイバ42を通る光信号の強度
はミラー50の位置に関する目安となる。フアブリーペロ
ー共振空胴は、一端に上記の変換器を有し他端において
端子部43によりフアイバ２に接続する光フアイバ42によ
り形成される。フアイバ42の端面421および伝達手段を
形成するフアイバ２と共振空胴を形成するフアイバ42の
間のインタフエース422にはシリコン酸化物（SiO）また
はチタン酸化物（TiO2）が蒸着されて部分反射性とされ
ている。
胴内に組込まれた位置センサが第2a図に示されている。
この変換器は厳密に云えばフアイバ42の一端から距離Ｄ
だけ離れて配置されるミラー50により形成される。フア
イバ42のコア420に再び入射する光の量は距離Ｄにより
直接的にきまり、従つてフアイバ42を通る光信号の強度
はミラー50の位置に関する目安となる。フアブリーペロ
ー共振空胴は、一端に上記の変換器を有し他端において
端子部43によりフアイバ２に接続する光フアイバ42によ
り形成される。フアイバ42の端面421および伝達手段を
形成するフアイバ２と共振空胴を形成するフアイバ42の
間のインタフエース422にはシリコン酸化物（SiO）また
はチタン酸化物（TiO2）が蒸着されて部分反射性とされ
ている。
ここでは共振空胴が反射モードで使用される場合につい
て述べたが、本発明は空胴を伝送モードで使用する場合
にも同様に適用出来る。図中の接続フアイバ２はその場
合には空胴４を越えて検出器６へと伸ばされる。いずれ
を使用するかはその目的によりきまるものである。
て述べたが、本発明は空胴を伝送モードで使用する場合
にも同様に適用出来る。図中の接続フアイバ２はその場
合には空胴４を越えて検出器６へと伸ばされる。いずれ
を使用するかはその目的によりきまるものである。
第3a図および第3b図は空胴４内で循環する信号の位相ψ
についてセンサーの状態変化（第3a図）または状態不変
化（第3b図）の効果を示している。変調周波数に等しい
周波数をもち空胴42内を循環する周期信号位相ψは部分
反射ミラー421と422での部分反射後の空胴内の光の次々
に生じる後方および前方進行中発生する複数の素位相シ
フトの和と考えることができる。この空胴は常に一定で
あり、これら素位相子のそれぞれの方向は同じままであ
る。一方、これら素位相子のそれぞれの長さは変換器の
状態変化により発生する光信号の強度変化の影響を受け
る。この効果は結果として生じる信号Ｒ（第3a図）の位
相ψの変化で示される。位相ψのこの変化は信号強度の
変動には、それが光源１によるか伝送ライン２によるか
にかかわらず、無関係である。
についてセンサーの状態変化（第3a図）または状態不変
化（第3b図）の効果を示している。変調周波数に等しい
周波数をもち空胴42内を循環する周期信号位相ψは部分
反射ミラー421と422での部分反射後の空胴内の光の次々
に生じる後方および前方進行中発生する複数の素位相シ
フトの和と考えることができる。この空胴は常に一定で
あり、これら素位相子のそれぞれの方向は同じままであ
る。一方、これら素位相子のそれぞれの長さは変換器の
状態変化により発生する光信号の強度変化の影響を受け
る。この効果は結果として生じる信号Ｒ（第3a図）の位
相ψの変化で示される。位相ψのこの変化は信号強度の
変動には、それが光源１によるか伝送ライン２によるか
にかかわらず、無関係である。
共振空胴４は、ｆを変調周波数、ｎをフアイバ42の平均
インデクス、ｌを空胴の長さそしてｃを光速として電気
的長さ で限定することが出来る。第１図の装置の感度はβがπ
に近くなると最大となるが、その値は可能な最善の感度
レベルを保持しつつ検出器に入る信号強度を適正とする
ために、折合いをつける必要があるような測定されるべ
き信号の極めて低い強度レベルにも対応するものであ
る。
インデクス、ｌを空胴の長さそしてｃを光速として電気
的長さ で限定することが出来る。第１図の装置の感度はβがπ
に近くなると最大となるが、その値は可能な最善の感度
レベルを保持しつつ検出器に入る信号強度を適正とする
ために、折合いをつける必要があるような測定されるべ
き信号の極めて低い強度レベルにも対応するものであ
る。
第４図は発光ダイオードで形成される光源用の振幅変調
器を示す回路図である。第４図の回路はバイポーラトラ
ンジスタからなる差動増幅である。トランジスタ100と1
01のエミツタは可変電流源102に接続する。トランジス
タ101のベースは固定電圧Vpに、コレクタはバイアス抵
抗103により電源電圧Ｖに接続する。トランジスタ100の
ベースには変調信号Emが与えられ、この信号はダイオー
ド１を流れるエミツタ電流の変調を生じさせる。この変
調信号は正弦形あるいはパルス形の同期的信号である。
器を示す回路図である。第４図の回路はバイポーラトラ
ンジスタからなる差動増幅である。トランジスタ100と1
01のエミツタは可変電流源102に接続する。トランジス
タ101のベースは固定電圧Vpに、コレクタはバイアス抵
抗103により電源電圧Ｖに接続する。トランジスタ100の
ベースには変調信号Emが与えられ、この信号はダイオー
ド１を流れるエミツタ電流の変調を生じさせる。この変
調信号は正弦形あるいはパルス形の同期的信号である。
第５図は検出器を示す回路図である。ホトダイオード60
1（PINダイオードまたはアバランシエダイオード）で発
生する電流は相互コンダクタンス増幅器602の入力に加
えられる。増幅器602はダイオード601からの電流を、位
相計７（第１図）の入力に接続する出力Ｓを有する増幅
器603に加えられる電圧に変換する。
1（PINダイオードまたはアバランシエダイオード）で発
生する電流は相互コンダクタンス増幅器602の入力に加
えられる。増幅器602はダイオード601からの電流を、位
相計７（第１図）の入力に接続する出力Ｓを有する増幅
器603に加えられる電圧に変換する。
発明の効果 光強度変調が位相情報に変換されるようになつた本発明
の装置の一つの利点は検出が極めて良好な信号−雑音比
をもつて非常に狭い帯域モードで行われるということで
ある。
の装置の一つの利点は検出が極めて良好な信号−雑音比
をもつて非常に狭い帯域モードで行われるということで
ある。
また、上述したセンサとは別のセンサを使用することも
出来る。その場合にはセンサは共振空胴を通る光信号の
変調を生じさせることの出来るものである必要がある。
圧力センサ、温度センサ等もこのセンサとして使用出来
る。また、光路に沿つて複数のセンサを分動させてもよ
い。
出来る。その場合にはセンサは共振空胴を通る光信号の
変調を生じさせることの出来るものである必要がある。
圧力センサ、温度センサ等もこのセンサとして使用出来
る。また、光路に沿つて複数のセンサを分動させてもよ
い。
第１図は本発明の一実施例を示す図、第2a図は本発明に
使用出来る光学的偏位センサを示す図、第2b図は共振空
胴の端部を示す図、第3a図および第3b図は共振空胴の動
作モードを示すベクトル図、第４図は発光ダイオードか
らの信号の振幅を変調するための変調器を示す図、第５
図は本発明に使用出来る検出器を示す図である。 １……光源、２……光フアイバ、４……共振空胴、５…
…変調回路、６……検出器、７……位相計、50……ミラ
ー、42……光フアイバ、421,422……部分反射ミラー
使用出来る光学的偏位センサを示す図、第2b図は共振空
胴の端部を示す図、第3a図および第3b図は共振空胴の動
作モードを示すベクトル図、第４図は発光ダイオードか
らの信号の振幅を変調するための変調器を示す図、第５
図は本発明に使用出来る検出器を示す図である。 １……光源、２……光フアイバ、４……共振空胴、５…
…変調回路、６……検出器、７……位相計、50……ミラ
ー、42……光フアイバ、421,422……部分反射ミラー
Claims (7)
- 【請求項１】ある変調周波数において変調回路（５）に
よって振幅変調される光源（１）と、この光源（１）に
接続されている光ファイバ（２）と、変動する物理的ま
たは化学的パラメータの変化に応じてこのファイバ
（２）内の光信号の強度を変調することの出来る少なく
とも１個の偏位センサ（50）とからなり、前記変動する
物理的または化学的パラメータの変化は該少なくとも１
つの偏位センサ（50）によって検出されるものであり、
このセンサ（50）が上記振幅変調回路（５）の上記変調
周波数において共振する、反射または透過モードにおい
て使用される空胴（４）に組込まれていること、および
上記空胴（４）の外側において、上記変調回路（５）の
上記変調周波数における信号の位相変化を検出するため
の手段（６）が設けられており、該位相変化は、上記少
なくとも１つの偏位センサによって上記光信号強度変調
によって惹き起こされることを特徴とする、上記偏位セ
ンサを用いて変動する上記物理的または化学的パラメー
タの変化を検出そしてまたは測定するための光ファイバ
検査装置。 - 【請求項２】上記共振空胴が、半反射材料で覆われた端
部を有する光ファイバで形成されることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の検査装置。 - 【請求項３】信号の位相変化を検出するための上記手段
は、上記空胴からとり出される信号を受ける位相検出器
と、この位相検出器の出力情報と変調信号の位相を比較
するための位相計とからなることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の検査装置。 - 【請求項４】上記位相検出器はカプラにより光ファイバ
に結合されることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
載の検査装置。 - 【請求項５】上記位相検出器は上記空胴の後段に配置さ
れて光接続ファイバによりそれに接続することを特徴と
する特許請求の範囲第３項記載の検査装置。 - 【請求項６】上記光ファイバと共振空胴は単一モードフ
ァイバにより形成されることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の検査装置。 - 【請求項７】上記光ファイバと共振空胴はマルチモード
ファイバで形成されることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の検査装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8511616A FR2585849B1 (fr) | 1985-07-30 | 1985-07-30 | Systeme de detection a fibre optique incorporant un capteur a modulation d'intensite |
| FR8511616 | 1985-07-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6285817A JPS6285817A (ja) | 1987-04-20 |
| JPH0778435B2 true JPH0778435B2 (ja) | 1995-08-23 |
Family
ID=9321767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61177916A Expired - Lifetime JPH0778435B2 (ja) | 1985-07-30 | 1986-07-30 | 光フアイバ検査装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4887901A (ja) |
| EP (1) | EP0211804B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0778435B2 (ja) |
| CA (1) | CA1256962A (ja) |
| DE (1) | DE3670688D1 (ja) |
| FR (1) | FR2585849B1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2610465A1 (fr) * | 1987-02-02 | 1988-08-05 | Photonetics | Dispositif de detection a fibres optiques impliquant un controle de bon fonctionnement |
| FR2613065B1 (fr) * | 1987-03-24 | 1991-07-26 | Electricite De France | Interferometre de michelson a fibres optiques et son application notamment a la mesure des temperatures |
| DE4031970A1 (de) * | 1990-10-09 | 1992-04-16 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Optischer reflexionsmodulator |
| US5280341A (en) * | 1992-02-27 | 1994-01-18 | International Business Machines Corporation | Feedback controlled differential fiber interferometer |
| US7298465B2 (en) * | 2005-09-15 | 2007-11-20 | Lucent Technologies Inc. | Measurement and characterization of nonlinear phase shifts |
| CN105021885A (zh) * | 2015-05-15 | 2015-11-04 | 天津大学 | 微波谐振腔的频率跟踪测量装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4334781A (en) * | 1979-06-08 | 1982-06-15 | Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha | Optical sensing system |
| GB2056672B (en) * | 1979-08-01 | 1983-07-06 | Gec Traffic Automation | Optical fibre sensor |
| GB2096762A (en) * | 1981-04-09 | 1982-10-20 | Univ London | Optical fibre sensor device |
| GB2106736B (en) * | 1981-09-03 | 1985-06-12 | Standard Telephones Cables Ltd | Optical transmission system |
-
1985
- 1985-07-30 FR FR8511616A patent/FR2585849B1/fr not_active Expired
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1986
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