JPH08136214A - 光式位置変化量測定装置 - Google Patents

光式位置変化量測定装置

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JPH08136214A
JPH08136214A JP27779694A JP27779694A JPH08136214A JP H08136214 A JPH08136214 A JP H08136214A JP 27779694 A JP27779694 A JP 27779694A JP 27779694 A JP27779694 A JP 27779694A JP H08136214 A JPH08136214 A JP H08136214A
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JP
Japan
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optical fiber
light
optical
position change
receiving
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Application number
JP27779694A
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English (en)
Inventor
Chihiro Yamaoka
千広 山岡
Teruyuki Yoshida
輝幸 吉田
Tomoyoshi Asai
友啓 浅井
Hiroyoshi Nakajima
弘善 中島
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 センサー部を無電源化し、長距離伝送を可能
にする光式位置変化量測定装置を得る。 【構成】 計測器本体とセンサー部とを結び、センサー
部で検出した計測対象の位置変化量を計測器本体に伝送
する位置変化量測定装置において、計測器本体側に設け
られた発光部、この発光部の光をセンサー部側に設けら
れた光加工部に伝送する送信光ファイバー、上記光加工
部で加工された上記送信光ファイバーからの光を計測器
本体側に設けられた受光部に返送する受信光ファイバー
を備え、上記光加工部は、計測対象の位置変化により、
上記送信光ファイバーからの光に波長変化、光量変化、
符号化等の変更を加えて上記受信光ファイバーへ送出す
るようなされている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、圧力、水位、風向、
震度等の回転角や移動量の計測を、光を用いて行う位置
変化量測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】計測器本体とセンサー部間の接続に光フ
ァイバーを使用しない圧力、水位、風向、震度等の測定
装置では、センサー部への電源供給とセンサー部からの
信号受信に、金属製のケーブルを使用して両者間の接続
を行う。センサー部には、測定検出部と測定データを電
流または電圧、あるいはそれらに代わる信号に変換する
変換部を収納している。この変換部を動作させるために
計測器本体より電源供給が必要である。
【0003】図8は従来の位置変化量測定装置を示すも
ので、1は計測器本体、2はセンサー部である。20は
計測器本体1内の受信部、21はセンサー2内の変換
部、23は測定検出部、24は受信部20と変換部21
を接続する金属ケーブル、25は電源供給用の金属ケー
ブルであり、金属ケーブル25により電源供給を受けた
センサー部2は、測定検出部23により検出したデータ
を変換部21で電気信号に変換して、金属ケーブル24
を通して受信部20に送っている。上記測定検出部2
3、変換部21は、方位や回転角を計測する機器ではシ
ンクロ発振器やセルシン発振器、また、圧力や水位を計
測する機器では静電容量発振器やクリスタル発振器で構
成されている。
【0004】一方、従来の光ファイバーを使用した測定
装置としては、パルス計測により回転数を検出する装置
や、物体に照射した光の反射光の波長を計測する装置
や、発光部と受光部の間に透光性の被検体を通過させ、
光の強弱により濃度を計測する装置がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の測
定装置は、計測器本体とセンサー部間を金属製のケーブ
ルで接続し、電源供給及び信号送受信を行うため、雷発
生などに伴う外部ノイズの影響や、計測器本体とセンサ
ー部間の距離の長大化による信号劣化や電圧降下の影響
を受け、測定精度の低下や装置の破損を生じるおそれが
あった。
【0006】また、光ファイバーを使用した従来の測定
装置では、光の強弱により測定されていたため、減衰に
よる影響を受け、測定精度低下の恐れがあった。
【0007】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、計測器本体とセンサー部間を光
ファイバーで接続することと、センサー部に電源を必要
としないことで、外部ノイズの影響及び計測器本体とセ
ンサー部間の距離の影響を受けない測定装置を得るこ
と、並びに、測定対象の位置変化量を波長の変化量とし
て測定することにより光ファイバー等による減衰に影響
されない装置を得ることを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係る光式位置
変化量測定装置は、計測器本体側に設けられた発光部、
この発光部の光をセンサー部側に設けられた光加工部に
伝送する送信光ファイバー、上記光加工部で加工された
上記送信光ファイバーからの光を計測器本体側に設けら
れた受光部に返送する受信光ファイバーを備え、上記光
加工部は、計測対象の位置変化により、上記送信光ファ
イバーからの光に波長変化を加えて上記受信光ファイバ
ーへ送出するよう構成されている。
【0009】また、上記構成において、光加工部は、送
信光ファイバーの照射端面と、これに対向して配置され
た受信光ファイバーの受光端面との間に設けられた分光
部を備え、この分光部が光の進行軸に対して平行または
直角に、計測対象の位置変化に応じて動くようになされ
ている。
【0010】また、光加工部は、送信光ファイバーの照
射端面と、これに対向して配置された受信光ファイバー
の受光端面との間に設けられた分光部を備え、上記受信
光ファイバーが、上記分光部による光の分光方向に、計
測対象の位置変化に応じて動くようになされている。
【0011】また、光加工部は、送信光ファイバーの照
射端面と、これに対向して配置された受信光ファイバー
の受光端面との間に設けられた分光部を備え、この分光
部が、光の進行軸に交叉する軸を中心として、計測対象
の位置変化に応じて回動するようになされている。
【0012】また、光加工部は、光の進行軸に対して斜
めに切断された、分光機能を有する送信光ファイバーの
照射端面と、この照射面に対向する受光端面を持つ受信
光ファイバーとからなり、上記受信光ファイバーが、上
記送信光ファイバーの照射端面に対向する方向におい
て、計測対象の位置変化に応じて回動するようになされ
ている。
【0013】また、送信光ファイバー及び受信光ファイ
バーはともに多芯で構成されるとともに、光加工部は、
送信光ファイバーの照射端面と、これに対向して配置さ
れた受信光ファイバーの受光端面との間に設けられた光
の符号化回転円板を備え、この符号化回転円板が、計測
対象の回転に応じて動くようになされている。
【0014】
【作用】この発明における光式位置変化量測定装置は、
計測器本体とセンサー部を光ファイバーで結び、計測器
本体側から送られた光を、センサー部側の光加工部で加
工して計測基本体に送り返すものであり、光加工部にお
いて、計測対象の位置変化に応じて光に加工を施すもの
である。従って、計測器本体側からセンサー部側に電源
を供給する必要がなく、また、計測器本体とセンサー部
間の距離を大きくとっても雑音等の影響も受けにくい。
【0015】また、光加工部において、計測対象の位置
変化を光の波長に変えたり、符号化をすることにより、
伝送路での減衰や雑音の影響を受け難くすることができ
る。また、光加工部において、計測対象の位置変化を光
量に変えるものでは、例えば楔形の開口を有する遮光板
を用いることにより、簡単な構成で実現できる。
【0016】
【実施例】
実施例1.以下この発明の実施例1を図について説明す
る。図1において、1は計測器本体、2はセンサー部で
ある。3は計測器本体1内の発光部、4は送信光ファイ
バー、5はセンサー部2内の光加工部、6は受信光ファ
イバー、7は計測器本体1内の受光部である。
【0017】次に動作を説明する。計測器本体1とセン
サー部2で構成された測定装置において、発光部3より
発せられた光は、送信光ファイバー4を経由して光加工
部5へ到達する。到達した光は、光加工部5で、計測量
に合わせて加工され、受信光ファイバー6を経由して受
光部7へ戻ってくる。受光部7では、送られてきた光の
加工状態を検知し、これを計測量として電気信号に変換
し出力する。
【0018】次に光加工部5について説明する。光加工
部5は、図2に示すように、送信光ファイバー4の照射
面となる端面と、受信光ファイバー6の受光面となる端
面とが向かい合う空間に、プリズム等の分光部8が設け
られ、この分光部8が光の進行方向と平行または直角
に、計測量に応じて移動できるようになされたものであ
る。
【0019】次に動作ついて説明する。図1において、
発光部3から発せられた光は、送信光ファイバー4を介
して図2の分光部8へ照射される。照射された光は、分
光部8で、波長により分光され、分光された一部が受信
光ファイバー6へ到達する。このとき、分光部8を計測
対象の位置変化に応じて、光の照射方向に対して平行ま
たは直角に移動すると、計測量により受信光ファイバー
6へ到達する光の波長を変化させることができる。これ
により、受信光ファイバー6から、ある波長の光が、計
測量に見合う波長の光として、図1における計測器本体
1内の受光部7へ送り返される。受光部7では、送られ
てきた光の波長を検知し、この波長と適合する計測量を
電気信号に変換し出力する。
【0020】実施例2.図3はこの発明の実施例2にお
ける光加工部5を示すもので、ここでは、分光部8は固
定され、受信光ファイバー6が、計測対象の位置変化に
応じて分光方向に移動するようになされている。従っ
て、受信光ファイバー6では、計測量に適合する波長の
光を受光する。受信光ファイバー6で受光したある波長
の光は、実施例1と同様に、図1における計測器本体1
内の受光部7へ送り返される。受光部7では、送られて
きた光の波長を検知し、この波長と適合する計測量を電
気信号に変換し出力する。
【0021】実施例3.図4はこの発明の実施例3にお
ける光加工部5を示すもので、ここでは、断面3角形を
なす分光部8の頂部に、光の進行軸に直交する回転軸9
を取り付け、この回転軸9を、計測対象の回転に応じて
回転させ、分光部8を回転させるようにしたものであ
る。このような構成の光加工部5では、計測量に応じて
分光部8が回転し、受信光ファイバー6が受光する光の
波長が変化する。受信光ファイバー6で受光したある波
長の光は、実施例1と同様に、図1における計測器本体
1内の受光部7へ送り返される。受光部7では、送られ
てきた光の波長を検知し、この波長と適合する計測量を
電気信号に変換し出力する。
【0022】実施例4.図5はこの発明の実施例5にお
ける光加工部5を示すもので、4は照射面となる端面4
aを斜めに切断した送信光ファイバー、6は受光面をと
なる端面を垂直に切断した受信光ファイバーであり、こ
の受信光ファイバー6は、計測対象の位置変化に応じ
て、送信光ファイバー4の照射面4aに対向しながら回
動(公転)するようになされている。
【0023】このような構成において、固定された送信
光ファイバー4から照射される光は、照射面4aが斜め
に切断されているため、この面で波長により分光され
る。従って、計測対象の位置変化に応じて回転するよう
になされた受信光ファイバー6は、その位置により異な
る波長の光を受光し、その波長の受信光を計測器本体1
に送信する。計測器本体1では、受信光ファイバー6か
ら送信された光の波長を受光部7で検知することによ
り、この波長に適合する計測量を電気信号に変換して出
力する。
【0024】実施例5.図6、図7はこの発明の実施例
4における光加工部5を示すもので、10は風向きによ
り可動する受風部、4は4芯からなり、光を照射する送
信光ファイバー、6は光を受光する4芯からなる受信光
ファイバー、11は受風部10の動きを伝達する連結
軸、12は同心円上に一部開口12aを有し、光を通す
部分と遮る部分とからなる光の符号化回転円板であり、
図7に示すように回転角により0から15の16個の数
値に対応している。
【0025】今、ある方向からの風により、受風部10
が風向きに合わせて回動すると、この動きは連結軸11
を介して回転円板12に伝達される。回転円板12は、
4つの同心円状の開口12aの組み合わせにより、16
方位分(0〜15)に分割されており、回転円板12の
動き、即ち風向きにより送信光ファイバー4から照射さ
れた4本の光は、回転円板12を通過する光と遮られる
光とに分割され、符号化される。受信光ファイバー6
は、通過した光のみを受光し、これを計測器本体1へ送
信する。計測器本体1は、4芯の受信光ファイバー6か
ら送られてくる符号化された光信号により、現在の風向
きを検出する。
【0026】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、電気絶
縁物である光ファイバーを使用することにより、計測器
本体とセンサー部間のケーブルの長さを長くとることが
でき、外部雑音の影響も受けない。また、計測器本体内
に発光部を設けているので、センサー部への電源供給を
不要とすることができる。
【0027】また、センサー部の光加工部において、計
測対象の位置変化を、分光部を用いて光の波長変化に加
工しているため、光ファイバーによる減衰に起因した測
定精度の低下を防ぐことができるばかりでなく、光ファ
イバーケーブルの芯数を少なくすることができる。
【0028】また、光ケーブルの端面を斜めに形成し、
光ファイバーそのものに分光機能を持たせることによ
り、部品点数を減らし、コストを抑えることができる。
【0029】また、光の符号化回転円板を用いた光加工
部を使用することにより、光ファイバーによる減衰の影
響をなくすことができ、計測対象の位置変化が回転変位
のものでは、より確実かつ精度の高い測定が可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の構成を示すブロック図である。
【図2】 この発明の実施例1において使用される光加
工部を示す斜視図である。
【図3】 この発明の実施例2において使用される光加
工部を示す斜視図である。
【図4】 この発明の実施例3において使用される光加
工部を示す斜視図である。
【図5】 この発明の実施例4において使用される光加
工部を示す斜視図である。
【図6】 この発明の実施例5において使用される光加
工部を示す斜視図である。
【図7】 実施例5において使用される光加工部の符号
化回転円板を示す平面図である。
【図8】 従来の位置変化量測定装置を示すブロック図
である。
【符号の説明】
1 計測器本体、2 センサー部、3 発光部、4 送
信光ファイバー、4a 照射面(斜面)、5 光加工
部、6 受信光ファイバー、7 受光部、8 分光部、
9 回転軸、10 受風部、11 連結軸、12 符号
化回転円板、13 遮光板、13a 楔形開口部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅井 友啓 神戸市兵庫区浜山通6丁目1番1号 三菱 電機エンジニアリング株式会社神戸事業所 内 (72)発明者 中島 弘善 神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番2号 三 菱電機株式会社制御製作所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 計測器本体側に設けられた発光部、この
    発光部の光をセンサー部側に設けられた光加工部に伝送
    する送信光ファイバー、上記光加工部で加工された上記
    送信光ファイバーからの光を計測器本体側に設けられた
    受光部に返送する受信光ファイバーを備え、上記光加工
    部は、計測対象の位置変化により、上記送信光ファイバ
    ーからの光に波長変化を加えて上記受信光ファイバーへ
    送出するよう構成されていることを特徴とする光式位置
    変化量測定装置。
  2. 【請求項2】 光加工部は、送信光ファイバーの照射端
    面と、これに対向して配置された受信光ファイバーの受
    光端面との間に設けられた分光部を備え、この分光部が
    光の進行軸に対して平行または直角に、計測対象の位置
    変化に応じて動くようになされていることを特徴とする
    請求項1記載の光式位置変化量測定装置。
  3. 【請求項3】 光加工部は、送信光ファイバーの照射端
    面と、これに対向して配置された受信光ファイバーの受
    光端面との間に設けられた分光部を備え、上記受信光フ
    ァイバーが、上記分光部による光の分光方向に、計測対
    象の位置変化に応じて動くようになされていることを特
    徴とする請求項1記載の光式位置変化量測定装置。
  4. 【請求項4】 光加工部は、送信光ファイバーの照射端
    面と、これに対向して配置された受信光ファイバーの受
    光端面との間に設けられた分光部を備え、この分光部
    が、光の進行軸に交叉する軸を中心として、計測対象の
    位置変化に応じて回動するようになされていることを特
    徴とする請求項1記載の光式位置変化量測定装置。
  5. 【請求項5】 光加工部は、光の進行軸に対して斜めに
    切断された、分光機能を有する送信光ファイバーの照射
    端面と、この照射面に対向する受光端面を持つ受信光フ
    ァイバーとからなり、上記受信光ファイバーが、上記送
    信光ファイバーの照射端面に対向する方向において、計
    測対象の位置変化に応じて回動(公転)するようになさ
    れていることを特徴とする請求項1記載の光式位置変化
    量測定装置。
  6. 【請求項6】 計測器本体側に設けられた発光部、この
    発光部の光をセンサー部側に設けられた光加工部に伝送
    する送信光ファイバー、上記光加工部で加工された上記
    送信光ファイバーからの光を計測器本体側に設けられた
    受光部に返送する受信光ファイバーを備え、上記光加工
    部は、多芯で構成された送信光ファイバーと、この送信
    光ファイバーの照射端面に対向して配置された多芯で構
    成された受信光ファイバーの受光端面との間に設けられ
    た光の符号化回転円板を有し、この符号化回転円板が、
    計測対象の回転に応じて動くよう構成されていることを
    特徴とする光式位置変化量測定装置。
JP27779694A 1994-11-11 1994-11-11 光式位置変化量測定装置 Pending JPH08136214A (ja)

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JPH08136214A true JPH08136214A (ja) 1996-05-31

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014020232A (ja) * 2012-07-13 2014-02-03 Yazaki Corp 液面高さ検出ユニット、タンクユニット及び液体充填システム
CN113514087A (zh) * 2021-03-11 2021-10-19 武汉理工大学 用于测量风压及振动的光纤光栅传感器

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014020232A (ja) * 2012-07-13 2014-02-03 Yazaki Corp 液面高さ検出ユニット、タンクユニット及び液体充填システム
CN113514087A (zh) * 2021-03-11 2021-10-19 武汉理工大学 用于测量风压及振动的光纤光栅传感器
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