JPH08248107A - 干渉型光ファイバセンサ - Google Patents
干渉型光ファイバセンサInfo
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- JPH08248107A JPH08248107A JP7048050A JP4805095A JPH08248107A JP H08248107 A JPH08248107 A JP H08248107A JP 7048050 A JP7048050 A JP 7048050A JP 4805095 A JP4805095 A JP 4805095A JP H08248107 A JPH08248107 A JP H08248107A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 検出すべき物理量による位相変化を検出する
パッシブ・ホモダイン復調器の出力の雑音成分（温度ド
リフトと光の周波数変動による雑音）を抑制することが
できる温度ドリフトキャンセル機構を有する干渉型光フ
ァイバセンサを提供する。 【構成】 干渉型光ファイバセンサにおいて、磁気信号
を検出する第１の光ファイバセンサと、温度ドリフトの
雑音成分を検出する第２の光ファイバセンサと、前記第
１及び第２の光ファイバセンサのセンシング部８，１７
を一体的に埋め込んで温度差を一定にする銅球１８と、
前記第１の光ファイバセンサの出力から前記第２の光フ
ァイバセンサの出力を減算することにより、雑音成分を
抑制するようにする。
パッシブ・ホモダイン復調器の出力の雑音成分（温度ド
リフトと光の周波数変動による雑音）を抑制することが
できる温度ドリフトキャンセル機構を有する干渉型光フ
ァイバセンサを提供する。 【構成】 干渉型光ファイバセンサにおいて、磁気信号
を検出する第１の光ファイバセンサと、温度ドリフトの
雑音成分を検出する第２の光ファイバセンサと、前記第
１及び第２の光ファイバセンサのセンシング部８，１７
を一体的に埋め込んで温度差を一定にする銅球１８と、
前記第１の光ファイバセンサの出力から前記第２の光フ
ァイバセンサの出力を減算することにより、雑音成分を
抑制するようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、センシング部の温度変
動による雑音を抑制した干渉型光ファイバセンサの構造
に関するものである。
動による雑音を抑制した干渉型光ファイバセンサの構造
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】干渉型光ファイバセンサは磁気、加速度
等の物理量を検出するセンサである。従来、このような
磁気を検出する干渉型光ファイバセンサとしては、例え
ば、「Ｆｒａｎｋ Ｂｕｃｈｏｌｔｚ，Ｋ．Ｐ．Ｋｏ
ｏ，Ｇｅｏｒｇｅ Ｈ Ｓｉｇｅｌ，Ｊｒ．，ａｎｄ
Ａｎｔｈｏｎｙ Ｄａｎｄｒｉｄｇｅ，“Ｏｐｔｉｍｉ
ｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｉｂｅｒ／Ｍｅｔａｌ
ｌｉｃ Ｇｌａｓｓ Ｂｏｎｄ ｉｎ Ｆｉｂｅｒ−Ｏ
ｐｔｉｃ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｅｎｓｏｒｓ”，Ｊｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙ，ｖｏｌ．ＬＴ−３．Ｎｏ．４，Ａｕｇｕｓｔ
１９８５ ｐｐ８１４−８１７」に示されるようなも
のがあった。特に、この文献の図１に干渉型光ファイバ
センサの概略構成図が開示されている。
等の物理量を検出するセンサである。従来、このような
磁気を検出する干渉型光ファイバセンサとしては、例え
ば、「Ｆｒａｎｋ Ｂｕｃｈｏｌｔｚ，Ｋ．Ｐ．Ｋｏ
ｏ，Ｇｅｏｒｇｅ Ｈ Ｓｉｇｅｌ，Ｊｒ．，ａｎｄ
Ａｎｔｈｏｎｙ Ｄａｎｄｒｉｄｇｅ，“Ｏｐｔｉｍｉ
ｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｉｂｅｒ／Ｍｅｔａｌ
ｌｉｃ Ｇｌａｓｓ Ｂｏｎｄ ｉｎ Ｆｉｂｅｒ−Ｏ
ｐｔｉｃ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｅｎｓｏｒｓ”，Ｊｏ
ｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙ，ｖｏｌ．ＬＴ−３．Ｎｏ．４，Ａｕｇｕｓｔ
１９８５ ｐｐ８１４−８１７」に示されるようなも
のがあった。特に、この文献の図１に干渉型光ファイバ
センサの概略構成図が開示されている。
【０００３】レーザ光源から出力された光を、光ファイ
バに注入した後、光カプラで２つに分け、一方をセンシ
ング光、もう一方をリファレンス光とし、センシング光
を通すセンシングファイバは、磁歪材料〔上記文献では
アモルファス磁歪材料（Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｇｌａｓ
ｓ）が使用されている〕に接着しておく。そこで、磁歪
材料に加わる磁界が変化すると、磁歪材料が歪むため、
センシングファイバが伸び縮みし、センシングファイバ
を通過するセンシング光の位相が変化する。センシング
ファイバを通過したセンシング光とリファレンス光を干
渉させ、Ｏ／Ｅ変換すると、Ｏ／Ｅ出力の位相も磁界に
比例して変化するので、これを復調して磁界を検出す
る。磁気以外の物理量を検出する場合、対象とする物理
量を歪みに変換する機構を設け、これにセンシングファ
イバを接着して、上記光ファイバ磁気センサと同様に動
作させる。
バに注入した後、光カプラで２つに分け、一方をセンシ
ング光、もう一方をリファレンス光とし、センシング光
を通すセンシングファイバは、磁歪材料〔上記文献では
アモルファス磁歪材料（Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｇｌａｓ
ｓ）が使用されている〕に接着しておく。そこで、磁歪
材料に加わる磁界が変化すると、磁歪材料が歪むため、
センシングファイバが伸び縮みし、センシングファイバ
を通過するセンシング光の位相が変化する。センシング
ファイバを通過したセンシング光とリファレンス光を干
渉させ、Ｏ／Ｅ変換すると、Ｏ／Ｅ出力の位相も磁界に
比例して変化するので、これを復調して磁界を検出す
る。磁気以外の物理量を検出する場合、対象とする物理
量を歪みに変換する機構を設け、これにセンシングファ
イバを接着して、上記光ファイバ磁気センサと同様に動
作させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の干渉型光ファイバセンサでは、センシングファ
イバと、リファレンスファイバの温度変動でも、センシ
ング光とリファレンス光の位相が大きく変化する。検出
する磁界の周波数帯とセンサの温度変動の周波数帯が同
じ場合には、検出しようとする磁界（又は他の物理量）
による位相変化が、温度変動による位相変化にマスクさ
れ、検出できなくなることがある。
た従来の干渉型光ファイバセンサでは、センシングファ
イバと、リファレンスファイバの温度変動でも、センシ
ング光とリファレンス光の位相が大きく変化する。検出
する磁界の周波数帯とセンサの温度変動の周波数帯が同
じ場合には、検出しようとする磁界（又は他の物理量）
による位相変化が、温度変動による位相変化にマスクさ
れ、検出できなくなることがある。
【０００５】また、センシングファイバとリファレンス
ファイバの長さが異なる場合、レーザ光源から出力され
る光の周波数変動が、Ｏ／Ｅ変換器出力の位相に現れ、
雑音となる。本発明は、上記問題点を除去し、検出すべ
き物理量による位相変化を検出するパッシブ・ホモダイ
ン復調器の出力の雑音成分（温度ドリフトと光の周波数
変動による雑音）を抑制することができる温度ドリフト
キャンセル機構を有する干渉型光ファイバセンサを提供
することを目的とする。
ファイバの長さが異なる場合、レーザ光源から出力され
る光の周波数変動が、Ｏ／Ｅ変換器出力の位相に現れ、
雑音となる。本発明は、上記問題点を除去し、検出すべ
き物理量による位相変化を検出するパッシブ・ホモダイ
ン復調器の出力の雑音成分（温度ドリフトと光の周波数
変動による雑音）を抑制することができる温度ドリフト
キャンセル機構を有する干渉型光ファイバセンサを提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 （１）干渉型光ファイバセンサにおいて、検出すべき物
理量による位相変化を検出する第１の光ファイバセンサ
と、温度ドリフトの雑音成分を検出する第２の光ファイ
バセンサと、前記第１及び第２の光ファイバセンサのセ
ンシング部を一体的に埋め込んで温度差を一定にする高
熱伝導率材料と、前記第１の光ファイバセンサの出力か
ら前記第２の光ファイバセンサの出力を減算することに
より、雑音を抑制するようにしたものである。
成するために、 （１）干渉型光ファイバセンサにおいて、検出すべき物
理量による位相変化を検出する第１の光ファイバセンサ
と、温度ドリフトの雑音成分を検出する第２の光ファイ
バセンサと、前記第１及び第２の光ファイバセンサのセ
ンシング部を一体的に埋め込んで温度差を一定にする高
熱伝導率材料と、前記第１の光ファイバセンサの出力か
ら前記第２の光ファイバセンサの出力を減算することに
より、雑音を抑制するようにしたものである。
【０００７】（２）上記（１）記載の干渉型光ファイバ
センサにおいて、前記第１の光ファイバセンサの光路差
と前記第２の光ファイバセンサの光路差とを一定に構成
するようにしたものである。 （３）上記（１）記載の干渉型光ファイバセンサにおい
て、前記第１の光ファイバセンサの光路差とこの第１の
光ファイバセンサからの信号を復調する復調器の感度
と、前記第２の光ファイバセンサの光路差とこの第２の
光ファイバセンサからの信号を復調する復調器の感度の
積が等しくなるように構成したものである。
センサにおいて、前記第１の光ファイバセンサの光路差
と前記第２の光ファイバセンサの光路差とを一定に構成
するようにしたものである。 （３）上記（１）記載の干渉型光ファイバセンサにおい
て、前記第１の光ファイバセンサの光路差とこの第１の
光ファイバセンサからの信号を復調する復調器の感度
と、前記第２の光ファイバセンサの光路差とこの第２の
光ファイバセンサからの信号を復調する復調器の感度の
積が等しくなるように構成したものである。
【０００８】（４）上記（１）記載の干渉型光ファイバ
センサにおいて、前記第１の光ファイバセンサからの信
号と前記第２の光ファイバセンサからの信号を時分割で
多重伝送するようにしたものである。
センサにおいて、前記第１の光ファイバセンサからの信
号と前記第２の光ファイバセンサからの信号を時分割で
多重伝送するようにしたものである。
【０００９】
（１）請求項１記載の干渉型光ファイバセンサによれ
ば、検出すべき物理量による位相変化を検出するパッシ
ブ・ホモダイン復調器の出力の雑音成分（温度ドリフト
と光の周波数変動による雑音）を抑制するようにしたの
で、より小さい磁気信号の検出が可能になる。
ば、検出すべき物理量による位相変化を検出するパッシ
ブ・ホモダイン復調器の出力の雑音成分（温度ドリフト
と光の周波数変動による雑音）を抑制するようにしたの
で、より小さい磁気信号の検出が可能になる。
【００１０】また、物理量センシング部及び温度センシ
ング部には、電気回路を使用していないため、深海など
の悪条件下での計測に適している。また、光源とセンシ
ング部、センシング部とＯ／Ｅ変換器の間の伝送線に低
損失な光ファイバを使用しているため、遠方での計測に
も適している。 （２）請求項２記載の干渉型光ファイバセンサによれ
ば、上記（１）の効果に加えて、第１の光ファイバセン
サの光路差と第２の光ファイバセンサの光路差とを一定
に構成するようにしたもので、簡単な構成で正確な計測
が可能になる。
ング部には、電気回路を使用していないため、深海など
の悪条件下での計測に適している。また、光源とセンシ
ング部、センシング部とＯ／Ｅ変換器の間の伝送線に低
損失な光ファイバを使用しているため、遠方での計測に
も適している。 （２）請求項２記載の干渉型光ファイバセンサによれ
ば、上記（１）の効果に加えて、第１の光ファイバセン
サの光路差と第２の光ファイバセンサの光路差とを一定
に構成するようにしたもので、簡単な構成で正確な計測
が可能になる。
【００１１】（３）請求項３記載の干渉型光ファイバセ
ンサによれば、上記（１）の効果に加えて、第１の光フ
ァイバセンサの光路差とこの第１の光ファイバセンサか
らの信号を復調する復調器の感度と、第２の光ファイバ
センサの光路差とこの第２の光ファイバセンサからの信
号を復調する復調器の感度の積を等しくするように構成
したので、格別の構成の変更を伴うことなく、正確な計
測が可能になる。
ンサによれば、上記（１）の効果に加えて、第１の光フ
ァイバセンサの光路差とこの第１の光ファイバセンサか
らの信号を復調する復調器の感度と、第２の光ファイバ
センサの光路差とこの第２の光ファイバセンサからの信
号を復調する復調器の感度の積を等しくするように構成
したので、格別の構成の変更を伴うことなく、正確な計
測が可能になる。
【００１２】（４）請求項４記載の干渉型光ファイバセ
ンサによれば、上記（１）の効果に加えて、第１の光フ
ァイバセンサからの信号と第２の光ファイバセンサから
の信号を時分割で多重伝送するようにしたので、光カプ
ラとＯ／Ｅ変換器間の伝送線を１本に低減することがで
きる。
ンサによれば、上記（１）の効果に加えて、第１の光フ
ァイバセンサからの信号と第２の光ファイバセンサから
の信号を時分割で多重伝送するようにしたので、光カプ
ラとＯ／Ｅ変換器間の伝送線を１本に低減することがで
きる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は本発明の第１実施例を示す光ファイバ
磁気センサの全体構成図、図２は本発明の第１実施例を
示す光ファイバ磁気センサの磁気センシング部の構成図
である。
説明する。図１は本発明の第１実施例を示す光ファイバ
磁気センサの全体構成図、図２は本発明の第１実施例を
示す光ファイバ磁気センサの磁気センシング部の構成図
である。
【００１４】これらの図に示すように、コの字形の磁歪
材料２と立方体形状の永久磁石３で磁気回路１を構成す
る。そのコの字形の磁歪材料２は平行な２辺を形成する
第１の磁歪部２ａと第２の磁歪部２ｂと共通な磁歪部２
ｃからなっている。そのコの字形の磁歪材料２の平行な
２辺を形成する第１の磁歪部２ａと第２の磁歪部２ｂに
それぞれ第１の光ファイバコイル４と、第２の光ファイ
バコイル５を接着する。
材料２と立方体形状の永久磁石３で磁気回路１を構成す
る。そのコの字形の磁歪材料２は平行な２辺を形成する
第１の磁歪部２ａと第２の磁歪部２ｂと共通な磁歪部２
ｃからなっている。そのコの字形の磁歪材料２の平行な
２辺を形成する第１の磁歪部２ａと第２の磁歪部２ｂに
それぞれ第１の光ファイバコイル４と、第２の光ファイ
バコイル５を接着する。
【００１５】そして、光カプラ６は光源側に設けられ、
光カプラ７はＯ／Ｅ変換器２４側に設けられている。ま
た、更に、例えば、棒状磁歪材料１１に第３の光ファイ
バコイル１２、同様に棒状磁歪材料１３に第４の光ファ
イバコイル１４を接着する。ただし、上記した磁歪材料
は、その材料及び形状は種々変形することができる。
光カプラ７はＯ／Ｅ変換器２４側に設けられている。ま
た、更に、例えば、棒状磁歪材料１１に第３の光ファイ
バコイル１２、同様に棒状磁歪材料１３に第４の光ファ
イバコイル１４を接着する。ただし、上記した磁歪材料
は、その材料及び形状は種々変形することができる。
【００１６】そして、光カプラ１５は光源側に設けら
れ、もう一方の光カプラ１６はＯ／Ｅ変換器２５側に設
けられている。そこで、コの字形の磁歪材料２、永久磁
石３、第１の光ファイバコイル４、第２の光ファイバコ
イル５、光カプラ６及び光カプラ７で構成される磁気セ
ンシング部８と、第３の光ファイバコイル１２、第４の
光ファイバコイル１４、光カプラ１５及び光カプラ１６
で構成される温度センシング部１７を、熱伝導率の高い
銅製の球１８を半割にしたもので挟み込むようにして、
その銅球１８の中に埋め込む。なお、図においては、銅
球１８がくり抜かれた状態を示しており、少なくとも、
光フアイバの周囲には熱伝導率の高い弾力性のある材料
を充填して、光ファイバコイルの変形を妨げないにす
る。
れ、もう一方の光カプラ１６はＯ／Ｅ変換器２５側に設
けられている。そこで、コの字形の磁歪材料２、永久磁
石３、第１の光ファイバコイル４、第２の光ファイバコ
イル５、光カプラ６及び光カプラ７で構成される磁気セ
ンシング部８と、第３の光ファイバコイル１２、第４の
光ファイバコイル１４、光カプラ１５及び光カプラ１６
で構成される温度センシング部１７を、熱伝導率の高い
銅製の球１８を半割にしたもので挟み込むようにして、
その銅球１８の中に埋め込む。なお、図においては、銅
球１８がくり抜かれた状態を示しており、少なくとも、
光フアイバの周囲には熱伝導率の高い弾力性のある材料
を充填して、光ファイバコイルの変形を妨げないにす
る。
【００１７】磁気センシング部８と温度センシング部１
７の４つの光カプラ６，７，１５，１６の端子は銅球１
８を貫通させる。第１の光ファイバコイル４と第２の光
ファイバコイル５の光路差と、第３の光ファイバコイル
１２と第４の光ファイバコイル１４の光路差を等しくす
る。パッシブ・ホモダイン復調のため変調信号発生器２
２からの変調信号により変調したレーザ光源２１の出力
を光カプラ２３で２つに分け、光カプラ６と光カプラ１
５に入力する。光カプラ７と光カプラ１６の出力を、そ
れぞれＯ／Ｅ変換器２４とＯ／Ｅ変換器２５で電気信号
に変換した後、パッシブ・ホモダイン復調器２６と、パ
ッシブ・ホモダイン復調器２７に入力する。
７の４つの光カプラ６，７，１５，１６の端子は銅球１
８を貫通させる。第１の光ファイバコイル４と第２の光
ファイバコイル５の光路差と、第３の光ファイバコイル
１２と第４の光ファイバコイル１４の光路差を等しくす
る。パッシブ・ホモダイン復調のため変調信号発生器２
２からの変調信号により変調したレーザ光源２１の出力
を光カプラ２３で２つに分け、光カプラ６と光カプラ１
５に入力する。光カプラ７と光カプラ１６の出力を、そ
れぞれＯ／Ｅ変換器２４とＯ／Ｅ変換器２５で電気信号
に変換した後、パッシブ・ホモダイン復調器２６と、パ
ッシブ・ホモダイン復調器２７に入力する。
【００１８】ここで、パッシブ・ホモダイン復調器２６
とパッシブ・ホモダイン復調器２７の感度は等しくして
おく。パッシブ・ホモダイン復調器２６，２７の出力を
減算器２８に入力する。なお、変調信号発生器２２から
は、パッシブ・ホモダイン復調器２６での復調に用いら
れる第１の変調信号ＦＭ＊１と、パッシブ・ホモダイン
復調器２７での復調に用いられる第２の変調信号ＦＭ＊
２とが使用される。
とパッシブ・ホモダイン復調器２７の感度は等しくして
おく。パッシブ・ホモダイン復調器２６，２７の出力を
減算器２８に入力する。なお、変調信号発生器２２から
は、パッシブ・ホモダイン復調器２６での復調に用いら
れる第１の変調信号ＦＭ＊１と、パッシブ・ホモダイン
復調器２７での復調に用いられる第２の変調信号ＦＭ＊
２とが使用される。
【００１９】レーザ光源２１から出力されるレーザ光
は、光カプラ２３で２つに分かれ、その一方は、磁気セ
ンシング部８を通過し、Ｏ／Ｅ変換器２４で電気信号に
変換され、パッシブ・ホモダイン復調器２６で復調され
る。この出力には、磁気信号の他に、第１の光ファイバ
コイル４と第２の光ファイバコイル５の光路差分の光フ
ァイバでの温度ドリフト部分（磁気センシング部全体が
熱伝導率の高い材料で覆われているため、第１の光ファ
イバコイル４と第２の光ファイバコイル５の光路差分の
光ファイバでの温度ドリフトだけが出力に現れる。）
と、光の周波数変動による雑音が含まれる。
は、光カプラ２３で２つに分かれ、その一方は、磁気セ
ンシング部８を通過し、Ｏ／Ｅ変換器２４で電気信号に
変換され、パッシブ・ホモダイン復調器２６で復調され
る。この出力には、磁気信号の他に、第１の光ファイバ
コイル４と第２の光ファイバコイル５の光路差分の光フ
ァイバでの温度ドリフト部分（磁気センシング部全体が
熱伝導率の高い材料で覆われているため、第１の光ファ
イバコイル４と第２の光ファイバコイル５の光路差分の
光ファイバでの温度ドリフトだけが出力に現れる。）
と、光の周波数変動による雑音が含まれる。
【００２０】レーザ光源２１から出力され、光カプラ２
３で２つに分けたもう一方の光は、温度センシング部１
７を通過し、Ｏ／Ｅ変換器２５で電気信号に変換され、
パッシブ・ホモダイン復調器２７で復調される。この出
力には、第３の光ファイバコイル１２と第４の光ファイ
バコイル１４の光路差分の光ファイバでの温度ドリフト
と、光の周波数変動による雑音が現れる。光ファイバコ
イル４，５，１２，１４を熱伝導率の高い材料で覆い、
第１の光ファイバコイル４と第２の光ファイバコイル５
の光路差と、第３の光ファイバコイル１２と第４の光フ
ァイバコイル１４の光路差を等しくし、パッシブ・ホモ
ダイン復調器２６とパッシブ・ホモダイン復調器２７の
感度を同一にしてあるため、パッシブ・ホモダイン復調
器２６の出力の温度ドリフト成分と、光の周波数変動に
よる雑音はパッシブ・ホモダイン復調器２７の出力とほ
ぼ一致する。
３で２つに分けたもう一方の光は、温度センシング部１
７を通過し、Ｏ／Ｅ変換器２５で電気信号に変換され、
パッシブ・ホモダイン復調器２７で復調される。この出
力には、第３の光ファイバコイル１２と第４の光ファイ
バコイル１４の光路差分の光ファイバでの温度ドリフト
と、光の周波数変動による雑音が現れる。光ファイバコ
イル４，５，１２，１４を熱伝導率の高い材料で覆い、
第１の光ファイバコイル４と第２の光ファイバコイル５
の光路差と、第３の光ファイバコイル１２と第４の光フ
ァイバコイル１４の光路差を等しくし、パッシブ・ホモ
ダイン復調器２６とパッシブ・ホモダイン復調器２７の
感度を同一にしてあるため、パッシブ・ホモダイン復調
器２６の出力の温度ドリフト成分と、光の周波数変動に
よる雑音はパッシブ・ホモダイン復調器２７の出力とほ
ぼ一致する。
【００２１】したがって、パッシブ・ホモダイン復調器
２６の出力からパッシブ・ホモダイン復調器２７の出力
を減算した減算器２８の出力では温度ドリフトと光の周
波数変動による雑音が抑制され、磁気信号だけが検出さ
れる。図３は本発明の第２実施例を示す光ファイバ磁気
センサの全体構成図である。この実施例では、磁気セン
シング部８及び温度センシング部１７の構造は第１実施
例と同様である。すなわち、コの字形状の磁歪材料２、
立方体形状の永久磁石３、第１の光ファイバコイル４、
第２の光ファイバコイル５、光カプラ６、光カプラ７で
構成される磁気センシング部８と、第３の光ファイバコ
イル１２、第４の光ファイバコイル１４、光カプラ１
５、光カプラ１６で構成される磁気センシング部１７
を、熱伝導率の高い銅製の球を半割にしたもので挟み込
むようにして銅球１８の中に埋め込む。
２６の出力からパッシブ・ホモダイン復調器２７の出力
を減算した減算器２８の出力では温度ドリフトと光の周
波数変動による雑音が抑制され、磁気信号だけが検出さ
れる。図３は本発明の第２実施例を示す光ファイバ磁気
センサの全体構成図である。この実施例では、磁気セン
シング部８及び温度センシング部１７の構造は第１実施
例と同様である。すなわち、コの字形状の磁歪材料２、
立方体形状の永久磁石３、第１の光ファイバコイル４、
第２の光ファイバコイル５、光カプラ６、光カプラ７で
構成される磁気センシング部８と、第３の光ファイバコ
イル１２、第４の光ファイバコイル１４、光カプラ１
５、光カプラ１６で構成される磁気センシング部１７
を、熱伝導率の高い銅製の球を半割にしたもので挟み込
むようにして銅球１８の中に埋め込む。
【００２２】磁気センシング部８と温度センシング部１
７の４つの光カプラ６，７，１５，１６の端子は銅球１
８を貫通させる。第１の光ファイバコイル４と第２の光
ファイバコイル５の光路差と、第３の光ファイバコイル
１２と第４の光ファイバコイル１４の光路差を等しくす
る。そこで、パッシブ・ホモダイン復調のため変調信号
ＦＭ＊１が入力される変調信号により変調したレーザ光
源４１の出力を、時分割多重伝送のためのタイミング信
号Ｓ＊２が入力されるパルスゲート４２に通し、光カプ
ラ４３に接続する。光カプラ４３の２つの出力の一方は
光カプラ６に、もう一方は遅延線４４を介して光カプラ
１５に接続する。光カプラ７と光カプラ１６の出力は、
光カプラ４５で結合させ、Ｏ／Ｅ変換器４６で電気信号
に変換した後、デマルチプレクサ（ＤＭＵＸ）４７で分
離する。
７の４つの光カプラ６，７，１５，１６の端子は銅球１
８を貫通させる。第１の光ファイバコイル４と第２の光
ファイバコイル５の光路差と、第３の光ファイバコイル
１２と第４の光ファイバコイル１４の光路差を等しくす
る。そこで、パッシブ・ホモダイン復調のため変調信号
ＦＭ＊１が入力される変調信号により変調したレーザ光
源４１の出力を、時分割多重伝送のためのタイミング信
号Ｓ＊２が入力されるパルスゲート４２に通し、光カプ
ラ４３に接続する。光カプラ４３の２つの出力の一方は
光カプラ６に、もう一方は遅延線４４を介して光カプラ
１５に接続する。光カプラ７と光カプラ１６の出力は、
光カプラ４５で結合させ、Ｏ／Ｅ変換器４６で電気信号
に変換した後、デマルチプレクサ（ＤＭＵＸ）４７で分
離する。
【００２３】ＤＭＵＸ４７の磁気センシング部８を経由
してきた出力と、温度センシング部１７を経由してきた
出力を、パッシブ・ホモダイン復調器４８，４９でそれ
ぞれ復調し、減算器５０に入力する。ここで、パッシブ
・ホモダイン復調器４８とパッシブ・ホモダイン復調器
４９の感度は等しくしておく。なお、５１は変調信号・
タイミング発生器であり、ＤＭＵＸ４７に接続されて、
変調信号・タイミング信号を受けると、それに伴って、
パッシブ・ホモダイン復調器４８，４９における復調を
行うようにする。
してきた出力と、温度センシング部１７を経由してきた
出力を、パッシブ・ホモダイン復調器４８，４９でそれ
ぞれ復調し、減算器５０に入力する。ここで、パッシブ
・ホモダイン復調器４８とパッシブ・ホモダイン復調器
４９の感度は等しくしておく。なお、５１は変調信号・
タイミング発生器であり、ＤＭＵＸ４７に接続されて、
変調信号・タイミング信号を受けると、それに伴って、
パッシブ・ホモダイン復調器４８，４９における復調を
行うようにする。
【００２４】そこで、パッシブ・ホモダイン復調のため
変調されたレーザ光源４１から出力されるレーザ光は、
ＴＤＭ伝送のためパルスゲート４２でパルス化され、光
カプラ４３に伝送される。光カプラ４３で２つに分かれ
た光の一方は、磁気センシング部８を通過し、もう一方
は遅延線４４と温度センシング部１７を通過する。ここ
で、磁気センシング部８を通過した光の位相は、磁気信
号と第１の光ファイバコイル４と第２の光ファイバコイ
ル５の光路差分の光ファイバでの温度ドリフトと、光の
周波数変動により変化し、温度センシング部１７を通過
した光の位相は、第３の光ファイバコイル１２と第４の
光ファイバコイル１４の光路差分の光ファイバでの温度
ドリフトと光の周波数変動により変化する。
変調されたレーザ光源４１から出力されるレーザ光は、
ＴＤＭ伝送のためパルスゲート４２でパルス化され、光
カプラ４３に伝送される。光カプラ４３で２つに分かれ
た光の一方は、磁気センシング部８を通過し、もう一方
は遅延線４４と温度センシング部１７を通過する。ここ
で、磁気センシング部８を通過した光の位相は、磁気信
号と第１の光ファイバコイル４と第２の光ファイバコイ
ル５の光路差分の光ファイバでの温度ドリフトと、光の
周波数変動により変化し、温度センシング部１７を通過
した光の位相は、第３の光ファイバコイル１２と第４の
光ファイバコイル１４の光路差分の光ファイバでの温度
ドリフトと光の周波数変動により変化する。
【００２５】磁気センシング部８と温度センシング部１
７の出力は、光カプラ４５で結合され、時分割で伝送さ
れ、Ｏ／Ｅ変換器４６で電気信号に変換され、ＤＭＵＸ
４７で分割された後、それぞれのパッシブ・ホモダイン
復調器４８，４９の処理で復調される。したがって、パ
ッシブ・ホモダイン復調器４８の出力には磁気信号と、
第１の光ファイバコイル４と第２の光ファイバコイル５
の光路差分の光ファイバでの温度ドリフトと光の周波数
変動による雑音が現れ、パッシブ・ホモダイン復調器４
９の出力には、第３の光ファイバコイル１２と第４の光
ファイバコイル１４の光路差分の光ファイバでの温度ド
リフトと光の周波数変動による雑音が現れる。
７の出力は、光カプラ４５で結合され、時分割で伝送さ
れ、Ｏ／Ｅ変換器４６で電気信号に変換され、ＤＭＵＸ
４７で分割された後、それぞれのパッシブ・ホモダイン
復調器４８，４９の処理で復調される。したがって、パ
ッシブ・ホモダイン復調器４８の出力には磁気信号と、
第１の光ファイバコイル４と第２の光ファイバコイル５
の光路差分の光ファイバでの温度ドリフトと光の周波数
変動による雑音が現れ、パッシブ・ホモダイン復調器４
９の出力には、第３の光ファイバコイル１２と第４の光
ファイバコイル１４の光路差分の光ファイバでの温度ド
リフトと光の周波数変動による雑音が現れる。
【００２６】光ファイバコイル４，５、１２、１４を熱
伝導率の高い材料で覆い、第１の光ファイバコイル４と
第２の光ファイバコイル５の光路差と、第３の光ファイ
バコイル１２と第４の光ファイバコイル１４の光路差を
等しくし、パッシブ・ホモダイン復調器４８とパッシブ
・ホモダイン復調器４９の感度を同一にしてあるため、
パッシブ・ホモダイン復調器４８の出力の温度ドリフト
成分と光の周波数変動による雑音はパッシブ・ホモダイ
ン復調器４９の出力とほぼ一致する。
伝導率の高い材料で覆い、第１の光ファイバコイル４と
第２の光ファイバコイル５の光路差と、第３の光ファイ
バコイル１２と第４の光ファイバコイル１４の光路差を
等しくし、パッシブ・ホモダイン復調器４８とパッシブ
・ホモダイン復調器４９の感度を同一にしてあるため、
パッシブ・ホモダイン復調器４８の出力の温度ドリフト
成分と光の周波数変動による雑音はパッシブ・ホモダイ
ン復調器４９の出力とほぼ一致する。
【００２７】したがって、パッシブ・ホモダイン復調器
４８の出力からパッシブ・ホモダイン復調器４９の出力
を減算した減算器５０の出力では、温度ドリフトと光の
周波数変動による雑音が抑制され、磁気信号だけが検出
される。第１、第２実施例では、磁歪材料、永久磁石、
第１の光ファイバコイル、第２の光ファイバコイルと２
つの光カプラで構成される図１、２に示した構造の磁気
センシング部８で説明したが、上記従来技術に示されて
いる構造など他の構造でも適用できる。
４８の出力からパッシブ・ホモダイン復調器４９の出力
を減算した減算器５０の出力では、温度ドリフトと光の
周波数変動による雑音が抑制され、磁気信号だけが検出
される。第１、第２実施例では、磁歪材料、永久磁石、
第１の光ファイバコイル、第２の光ファイバコイルと２
つの光カプラで構成される図１、２に示した構造の磁気
センシング部８で説明したが、上記従来技術に示されて
いる構造など他の構造でも適用できる。
【００２８】第１、第２実施例では、磁気センシング部
に構成する干渉計の光路差と、温度センシング部に構成
する干渉計の光路差を同じにしたが、磁気センシング部
に構成する干渉計の光路差と磁気センシング部からの信
号を復調する復調器の感度の積と、温度センシング部に
構成する干渉計の光路差と温度センシング部からの信号
を復調する復調器の感度の積を等しくすればよい。
に構成する干渉計の光路差と、温度センシング部に構成
する干渉計の光路差を同じにしたが、磁気センシング部
に構成する干渉計の光路差と磁気センシング部からの信
号を復調する復調器の感度の積と、温度センシング部に
構成する干渉計の光路差と温度センシング部からの信号
を復調する復調器の感度の積を等しくすればよい。
【００２９】第１、第２実施例では、パッシブ・ホモダ
イン方式で復調した例を説明したが、アクティブホモダ
イン方式、ヘテロダイン方式等の他の復調方式を用いる
こともできる。第１、第２実施例では、磁気センシング
部と温度センシング部の温度を均一にするために、銅球
を用いた例で説明したが、他の材料（熱伝導率が高いも
の）、他の形でもよい。
イン方式で復調した例を説明したが、アクティブホモダ
イン方式、ヘテロダイン方式等の他の復調方式を用いる
こともできる。第１、第２実施例では、磁気センシング
部と温度センシング部の温度を均一にするために、銅球
を用いた例で説明したが、他の材料（熱伝導率が高いも
の）、他の形でもよい。
【００３０】第１、第２実施例では、磁気センシング部
と温度センシング部に、マッハ・ツェンダ干渉計を構成
した例で説明したが、マイケルソン干渉計等の他の型の
干渉計を構成してもよい。第２実施例では、時分割多重
方式で伝送する例で説明したが、周波数多重方式など他
の多重伝送方式を用いることもできる。
と温度センシング部に、マッハ・ツェンダ干渉計を構成
した例で説明したが、マイケルソン干渉計等の他の型の
干渉計を構成してもよい。第２実施例では、時分割多重
方式で伝送する例で説明したが、周波数多重方式など他
の多重伝送方式を用いることもできる。
【００３１】第１、第２実施例では、光ファイバ磁気セ
ンサで説明したが、磁歪材料の代わりに、他の物理量を
歪みに変換する機構を設けることにより、他の物理量を
検出する干渉型光ファイバセンサに適用することもでき
る。なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、
これらを本発明の範囲から排除するものではない。
ンサで説明したが、磁歪材料の代わりに、他の物理量を
歪みに変換する機構を設けることにより、他の物理量を
検出する干渉型光ファイバセンサに適用することもでき
る。なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、
これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３２】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （１）請求項１記載の発明によれば、検出すべき物理量
による位相変化を検出するパッシブ・ホモダイン復調器
の出力の雑音成分（温度ドリフトと光の周波数変動によ
る雑音）を抑制するようにしたので、より小さい磁気信
号の検出が可能になる。
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （１）請求項１記載の発明によれば、検出すべき物理量
による位相変化を検出するパッシブ・ホモダイン復調器
の出力の雑音成分（温度ドリフトと光の周波数変動によ
る雑音）を抑制するようにしたので、より小さい磁気信
号の検出が可能になる。
【００３３】また、物理量センシング部及び温度センシ
ング部には、電気回路を使用していないため、深海など
の悪条件下での計測に適している。また、光源とセンシ
ング部、センシング部とＯ／Ｅ変換器の間の伝送線に低
損失な光ファイバを使用しているため、遠方での計測に
も適している。 （２）請求項２記載の発明によれば、上記（１）の効果
に加えて、第１の光ファイバセンサの光路差と、第２の
光ファイバセンサの光路差とを等しくなるようにしたも
ので、簡単な構成で正確な計測が可能になる。
ング部には、電気回路を使用していないため、深海など
の悪条件下での計測に適している。また、光源とセンシ
ング部、センシング部とＯ／Ｅ変換器の間の伝送線に低
損失な光ファイバを使用しているため、遠方での計測に
も適している。 （２）請求項２記載の発明によれば、上記（１）の効果
に加えて、第１の光ファイバセンサの光路差と、第２の
光ファイバセンサの光路差とを等しくなるようにしたも
ので、簡単な構成で正確な計測が可能になる。
【００３４】（３）請求項３記載の発明によれば、上記
（１）の効果に加えて、第１の光ファイバセンサの光路
差とこの第１の光ファイバセンサからの信号を復調する
復調器の感度と、第２の光ファイバセンサの光路差とこ
の第２の光ファイバセンサからの信号を復調する復調器
の感度の積を等しくするように構成したので、格別の構
成の変更を伴うことなく、正確な磁気信号の検出が可能
になる。
（１）の効果に加えて、第１の光ファイバセンサの光路
差とこの第１の光ファイバセンサからの信号を復調する
復調器の感度と、第２の光ファイバセンサの光路差とこ
の第２の光ファイバセンサからの信号を復調する復調器
の感度の積を等しくするように構成したので、格別の構
成の変更を伴うことなく、正確な磁気信号の検出が可能
になる。
【００３５】（４）請求項４記載の発明によれば、上記
（１）の効果に加えて、第１の光ファイバセンサからの
信号と、第２の光ファイバセンサからの信号を時分割で
多重伝送するようにしたので、光カプラとＯ／Ｅ変換器
間の伝送線が１本に低減することができる。
（１）の効果に加えて、第１の光ファイバセンサからの
信号と、第２の光ファイバセンサからの信号を時分割で
多重伝送するようにしたので、光カプラとＯ／Ｅ変換器
間の伝送線が１本に低減することができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す光ファイバ磁気セン
サの全体構成図である。
サの全体構成図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す光ファイバ磁気セン
サの磁気センシング部の構成図である。
サの磁気センシング部の構成図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す光ファイバ磁気セン
サの全体構成図である。
サの全体構成図である。
１ 磁気回路 ２ コの字形の磁歪材料 ２ａ 第１の磁歪部 ２ｂ 第２の磁歪部 ２ｃ 共通な磁歪部 ３ 立方体形状の永久磁石 ４ 第１の光ファイバコイル ５ 第２の光ファイバコイル ６，７，１５，１６，２３，４３，４５ 光カプラ ８ 磁気センシング部 １１，１３ 棒状磁歪材料 １２ 第３の光ファイバコイル １４ 第４の光ファイバコイル １７ 温度センシング部 １８ 銅球 ２１，４１ レーザ光源 ２４，２５，４６ Ｏ／Ｅ変換器 ２６，２７，４８，４９ パッシブ・ホモダイン復調
器 ２８，５０ 減算器 ４２ パルスゲート ４４ 遅延線 ４７ デマルチブレクサ（ＤＭＵＸ）
器 ２８，５０ 減算器 ４２ パルスゲート ４４ 遅延線 ４７ デマルチブレクサ（ＤＭＵＸ）
Claims (4)
- 【請求項１】（ａ）検出すべき物理量による位相変化を
検出する第１の光ファイバセンサと、（ｂ）温度ドリフ
トの雑音成分を検出する第２の光ファイバセンサと、
（ｃ）前記第１及び第２の光ファイバセンサのセンシン
グ部を一体的に埋め込んで温度差を一定にする高熱伝導
率材料と、（ｄ）前記第１の光ファイバセンサの出力か
ら前記第２の光ファイバセンサの出力を減算することに
より雑音成分を抑制することを特徴とする干渉型光ファ
イバセンサ。 - 【請求項２】 請求項１記載の干渉型光ファイバセンサ
において、前記第１の光ファイバセンサの光路差と前記
第２の光ファイバセンサの光路差とを一定に構成してな
る干渉型光ファイバセンサ。 - 【請求項３】 請求項１記載の干渉型光ファイバセンサ
において、前記第１の光ファイバセンサの光路差と該第
１の光ファイバセンサからの信号を復調する復調器の感
度と、前記第２の光ファイバセンサの光路差と該第２の
光ファイバセンサからの信号を復調する復調器の感度の
積が等しくなるように構成してなる干渉型光ファイバセ
ンサ。 - 【請求項４】 請求項１記載の干渉型光ファイバセンサ
において、前記第１の光ファイバセンサからの信号と前
記第２の光ファイバセンサからの信号を時分割で多重伝
送することを特徴とする干渉型光ファイバセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7048050A JPH08248107A (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 干渉型光ファイバセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7048050A JPH08248107A (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 干渉型光ファイバセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08248107A true JPH08248107A (ja) | 1996-09-27 |
Family
ID=12792517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7048050A Withdrawn JPH08248107A (ja) | 1995-03-08 | 1995-03-08 | 干渉型光ファイバセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08248107A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998050680A2 (en) * | 1997-05-02 | 1998-11-12 | Baker Hughes Incorporated | Monitoring of downhole parameters and tools utilizing fiber optics |
| KR20150102087A (ko) * | 2012-12-26 | 2015-09-04 | 알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨 | 온도 데이터 또는 다른 신호들을 처리하는 시스템 및 방법 |
| CN106405447A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-02-15 | 北京信息科技大学 | 一种利用纤芯失配干涉结构测量磁场的方法 |
| WO2021052340A1 (zh) * | 2019-09-16 | 2021-03-25 | 电子科技大学 | 无源无线磁场特性感测标签及感测系统 |
-
1995
- 1995-03-08 JP JP7048050A patent/JPH08248107A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998050680A2 (en) * | 1997-05-02 | 1998-11-12 | Baker Hughes Incorporated | Monitoring of downhole parameters and tools utilizing fiber optics |
| WO1998050680A3 (en) * | 1997-05-02 | 1999-02-04 | Baker Hughes Inc | Monitoring of downhole parameters and tools utilizing fiber optics |
| US6268911B1 (en) | 1997-05-02 | 2001-07-31 | Baker Hughes Incorporated | Monitoring of downhole parameters and tools utilizing fiber optics |
| US6588266B2 (en) | 1997-05-02 | 2003-07-08 | Baker Hughes Incorporated | Monitoring of downhole parameters and tools utilizing fiber optics |
| US8789587B2 (en) | 1997-05-02 | 2014-07-29 | Baker Hughes Incorporated | Monitoring of downhole parameters and tools utilizing fiber optics |
| KR20150102087A (ko) * | 2012-12-26 | 2015-09-04 | 알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨 | 온도 데이터 또는 다른 신호들을 처리하는 시스템 및 방법 |
| JP2016502110A (ja) * | 2012-12-26 | 2016-01-21 | アレグロ・マイクロシステムズ・エルエルシー | 温度データまたは他の信号を処理するためのシステムおよび方法 |
| CN106405447A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-02-15 | 北京信息科技大学 | 一种利用纤芯失配干涉结构测量磁场的方法 |
| WO2021052340A1 (zh) * | 2019-09-16 | 2021-03-25 | 电子科技大学 | 无源无线磁场特性感测标签及感测系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020604 |