JPH09147282A - プロセス計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、センサ出力信号を光ファイバによ
り多重伝送し、接続ケーブル数の削減と耐ノイズ性を向
上させたプロセス計測装置を提供する。 【解決手段】 本発明に係るプロセス計測装置は、温度
あるいは圧力などのプロセス量を感知して固有の範囲の
周波数信号に変換しこれを光信号として出力するセンサ
部１と、このセンサ部１の光出力信号を伝送する光ファ
イバ３と、この光ファイバ３により伝送されたセンサ部
１からの光出力信号を電気信号に変換する光電変換回路
１１と、この電気信号の周波数からプロセス量を換算す
るための換算補正データ１３と、この換算補正データ１
３を用いて前記光電変換回路１１から出力される電気信
号をプロセス量に換算するデータ変換回路１４とからな
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は工場や発電所などの
プラント内における温度や圧力などのプロセス量を計測
するプロセス計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、工場や発電所などのプラント内
における温度や圧力などのプロセス計測には、熱電対や
圧電素子などのセンサが用いられており、これらのセン
サ出力の多くは４〜２０ｍＡの電流信号に規格化され、
それぞれメタルケーブルを介して信号処理装置に１対１
に接続されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来のプロセス
計測装置においては、センサ出力が信号処理装置に１対
１に接続されているため、センサの数が増加するのに伴
ってケーブル数も増え、ケーブルの敷設や維持が困難に
なり、信号ケーブルへの電気ノイズの影響も問題となっ
てくる。

【０００４】本発明は係る従来の事情に対処してなされ
たものであり、その目的は、センサ出力信号を光ファイ
バにより多重伝送し、接続ケーブル数の削減と耐ノイズ
性を向上させたプロセス計測装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のプロセス計測装置では、請求項１記載の発
明では、温度あるいは圧力などのプロセス量を感知して
固有の範囲の周波数信号に変換しこれを光信号として出
力するセンサ部と、このセンサ部の光出力信号を伝送す
る光ファイバと、この光ファイバにより伝送されたセン
サ部からの光出力信号を電気信号に変換する光電変換回
路と、この電気信号の周波数からプロセス量を換算する
ための換算補正データと、この換算補正データを用いて
前記光電変換回路から出力される電気信号をプロセス量
に換算するデータ変換回路を有する。

【０００６】請求項２記載の発明では、温度あるいは圧
力などのプロセス量を感知して各々固有の範囲の周波数
信号に変換しこれを光信号として出力する複数のセンサ
部と、各センサ部の光出力信号を多重化して伝送する光
ファイバと、この光ファイバにより伝送されたセンサ部
からの光出力信号を電気信号に変換する光電変換回路
と、この電気信号を周波数の違いによって分離する周波
数分離回路と、この電気信号の周波数からプロセス量を
換算するための換算補正データと、この換算補正データ
を用いて前記光電変換回路から出力される電気信号をプ
ロセス量に換算するデータ変換回路を有する。

【０００７】請求項３記載の発明では、外部光源からの
光を送光用光ファイバを介して入力し温度あるいは圧力
などのプロセス量に応じて固有の範囲に強度変調して出
力する光変調型センサ部と、このセンサ部の光出力信号
を伝送する受光用光ファイバと、この受光用光ファイバ
により伝送された光変調型センサ部からの光出力信号を
電気信号に変換する光電変換回路と、この電気信号の周
波数からプロセス量を換算するための換算補正データ
と、この換算補正データを用いて前記光電変換回路から
出力される電気信号をプロセス量に換算するデータ変換
回路を有する。

【０００８】請求項４記載の発明では、外部光源からの
光を送光用光ファイバを介して入力し温度あるいは圧力
などのプロセス量に応じて各々固有の範囲に強度変調し
て出力する複数の光変調型センサ部と、各センサ部の光
出力信号を多重化して伝送する受光用光ファイバと、こ
の受光用光ファイバにより伝送された光変調型センサ部
からの光出力信号を電気信号に変換する光電変換回路
と、この電気信号を周波数の違いによって分離する周波
数分離回路と、この電気信号の周波数からプロセス量を
換算するための換算補正データと、この換算補正データ
を用いて前記光電変換回路から出力される電気信号をプ
ロセス量に換算するデータ変換回路を有する。

【０００９】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において各光変調型センサ部が送光用光ファイバおよ
び受光用光ファイバを介して並列に設置されているもの
である。

【００１０】請求項６記載の発明は、請求項４記載の発
明において各光変調型センサ部が両端部を送光用光ファ
イバに設けられた光分岐挿入回路を介して並列に接続さ
れているものである。

【００１１】請求項７記載の発明は、請求項４記載の光
変調型センサ部と送光用光ファイバおよび受光用光ファ
イバに替え、外部光源からの光を伝送する光ファイバ
と、この光ファイバを介して光を入力し温度あるいは圧
力などのプロセス量に応じて各々固有の範囲に強度変調
して光信号を反射させて出力する複数の反射光変調型セ
ンサ部と、前記光ファイバに設けられ前記反射光変調型
センサ部から伝送される光出力信号を分岐させて前記光
電変換回路に導く光分岐回路を有するものである。

【００１２】請求項８記載の発明は、請求項７記載の発
明において、各反射光変調型センサ部の端部を光ファイ
バに設けられた光分岐挿入回路を介して並列に接続され
ているものである。

【００１３】請求項９記載の発明では、請求項１乃至８
記載の発明において、データ変換回路に接続される出力
回路を介して前記プロセス量を出力するものである。上
記構成の請求項１記載のプロセス計測装置においては、
センサ部がプロセス量を固有の範囲の周波数信号に変換
して、これを光信号として出力し、この光出力信号は光
ファイバにより伝送される。そして、この光出力信号は
光電変換回路によって電気信号に変換される。さらにデ
ータ変換回路では、電気信号の周波数からプロセス量を
換算するための換算補正データを用いて処理されプロセ
ス量が求められる。

【００１４】請求項２記載のプロセス計測装置では、請
求項１記載のプロセス計測装置のセンサ部を複数とし、
この複数のセンサ部からの光信号を光ファイバによって
多重化して光電変換回路へ伝送する。この光電変換回路
から出力される多重の電気信号は、周波数分離回路によ
って周波数の違いによって分離される。この分離された
電気信号は、請求項１記載のプロセス計測装置と同様に
データ変換回路で変換補正データを用いて処理されプロ
セス量が求められる。

【００１５】請求項３記載のプロセス計測装置では、光
変調型センサ部の外部に設けられた光源からの光を送光
用光ファイバを介してこの光変調型センサ部に導入す
る。この光変調型センサ部では、この光をプロセス量に
応じて強度変調し、受光用光ファイバを介して光電変換
回路へ出力され、その後は請求項１記載のプロセス計測
装置と同様である。

【００１６】請求項４記載のプロセス計測装置では、請
求項３記載のプロセス計測装置において光変調型センサ
部を複数として、受光用光ファイバにより各光変調型セ
ンサ部で発生する光出力信号を多重化して光電変換回路
に伝送して多重化された電気信号に変換するものであ
る。また、多重化された電気信号から各々の光変調型セ
ンサ部で検知されるプロセス量を求めるために周波数分
離回路を設けている。この周波数分離回路では、電気信
号の周波数の違いによって電気信号を分離する。この分
離された電気信号は、データ変換回路で変換補正データ
を用いて処理されプロセス量が求められる。

【００１７】請求項５記載のプロセス計測装置では、請
求項４記載のプロセス計測装置において、光変調型セン
サ部を送光用光ファイバと受光用光ファイバから分岐さ
せて梯子状、すなわち並列に設けるものである。

【００１８】請求項６記載のプロセス計測装置では、請
求項４記載のプロセス計測装置において、光変調型セン
サ部の両端部をそれぞれ送光用光ファイバおよび受光用
光ファイバに設けられた光分岐挿入回路を介して並列に
接続されている。この光分岐挿入回路を介して並列とす
れば、センサ部が集中している場合に好適である。

【００１９】請求項７記載のプロセス計測装置では、請
求項４記載の複数の光変調型センサ部、送光用光ファイ
バおよび受光用光ファイバに替えて、反射光変調型セン
サ部を設けるものである。この反射光変調型センサ部の
外部に設けられた光源の光は光ファイバを介して反射光
変調型センサに入力され、プロセス量に応じて固有の範
囲に強度変調される。この強度変調された光信号はセン
サ部で反射されて再び光ファイバを介して伝送される。
そして、光分岐回路によって光信号は光源に戻ることな
く光電変換回路に導かれる。その後は、請求項４記載の
プロセス計測装置と同様にプロセス量を求めることがで
きる。この場合には光ファイバ一本で送光用光ファイバ
と受光用光ファイバを兼ねているため、光ファイバの敷
設量の削減に更に有効である。

【００２０】請求項８記載のプロセス計測装置では、請
求項７記載の反射光変調型センサは光分岐挿入回路を介
して光ファイバに接続されている。各反射光変調型セン
サからの光信号は光分岐挿入回路を介して光ファイバに
伝送される。請求項９記載のプロセス計測装置では、デ
ータ変換回路に出力回路を接続したため、センサ部で検
知したプロセス量を出力させることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に本発明のうち、請求項１乃
至５に係るプロセス計測装置について、第１の実施の形
態として図１および図２を用いて説明する。図１に示さ
れるプロセス計測装置は複数のセンサ部１を有し、この
センサ部１は、例えば発明者らが以前特願平６−３２５
９９６号によって示した光変調型センサであって、温度
や圧力などのプロセス量を周波数信号に変換し、さらに
外部から供給される光をこの周波数信号で強度変調して
出力するタイプのセンサである。

【００２２】信号処理装置２に内蔵された光源１０から
の光は、送光用光ファイバ３ａおよび光方向性結合器４
により分岐されてセンサ部１に供給される。センサ部１
は、この光をプロセス量に応じた周波数で強度変調し、
光方向性結合器４および受光用光ファイバ３ｂにより多
重化されて信号処理装置２に伝送される。信号処理装置
２は、計算機ネットワーク５によりプロセス計算機６や
データ表示装置７に接続されている。

【００２３】このように構成されたプロセス計測装置に
おいて、送光用光ファイバ３ａにより伝送された光は、
光方向性結合器４により分岐され、各センサ部１に均等
の光量で供給される。そのため、光方向性結合器４はそ
れぞれ異なった分岐比の物が使用される。

【００２４】各センサ部１は、プロセス量を周波数に変
換するが、それぞれ予め異なった周波数範囲で周波数変
換を行うように設定されており、出力信号は混ぜ合わさ
れても周波数の違いにより後に電気的に分離することが
可能である。

【００２５】各センサ部１の光出力信号は、光方向性結
合器４により合流され、受光用光ファイバ３ｂにより信
号処理装置２に伝送される。複数のセンサ出力信号を多
重化して光ファイバで伝送するため接続ケーブルを削減
することができ、耐ノイズ性も向上する。

【００２６】図２は本発明に係るプロセス計測装置の第
１の実施の形態における信号処理装置２の内部の構成の
概念図である。信号処理装置２に伝送された光は、光電
変換回路１１で電気信号に変換され、さらに周波数分離
回路１２で各センサ毎に出力信号が分離される。データ
変換回路１４では、各センサ毎に予めメモリ内に記録さ
れた変換補正係数テーブル１３のデータを用いて、これ
らの周波数からプロセス量を演算により算出する。

【００２７】この際、出力値の非直線性や温度変動等の
補正が行われる。各センサの変換補正係数を信号処理装
置２に一括して記憶することにより、各センサはこれら
の補正演算を行う必要がなくなり、演算のための電子回
路をセンサ部１に搭載しなくても良いためセンサ部１は
より単純で信頼性の高い構造とすることができる。

【００２８】算出された各プロセス量は、真の値として
出力インターフェイス回路１５により計算機ネットワー
ク５に出力される。計算機ネットワーク５には、プロセ
ス計算機６やデータ表示装置７、あるいは他のプロセス
計測装置が接続され、プロセス計算機６やデータ表示装
置７は随時必要なプロセス量を任意のプロセス計測装置
から得ることができる。各プロセス計測装置をネットワ
ークにより接続することで、接続ケーブルの削減と、プ
ラント内のプロセス情報の共有化が可能である。

【００２９】このように本実施の形態によれば、光変調
型センサを用いて光ファイバで接続することで、従来に
比べ接続ケーブルが少なくノイズに強いプロセス計測装
置を実現することができる。

【００３０】なお、本実施の形態では、センサ部１に光
変調型センサ部を用いているため、信号処理装置２の内
部に設けられた光源１０を必要としているが、センサ部
１内部にその光源を有する場合では、光源１０は不要で
あり、また、その光源１０からの光を伝送する送光用光
ファイバ３ａも不要である。従って、センサ部１から下
流側の装置のみでプロセス量の測定が可能である。

【００３１】また、本実施の形態では特に、センサ部１
が送光用光ファイバ３ａと受光用光ファイバ３ｂを介し
て並列に設けられているものについて説明したが、セン
サ部１が複数設けられている場合でも、そのセンサ部１
が並列に設けられている場合には限らず、直列に設けら
れている場合もある。また、センサ部１が単数で設けら
れている場合ももちろん考えられる。その場合には図１
に示されるセンサ部１の内、一つのセンサ部１について
のみ送光用光ファイバ３ａおよび受光用光ファイバ３ｂ
に接続される。

【００３２】さらに、本実施の形態では、図２に示され
る信号処理装置２として、光源１０を始め、光電変換回
路１１，周波数分離回路１２，変換補正係数テーブル１
３，データ変換回路１４，出力インターフェイス回路１
５を備える装置を設けている。

【００３３】光源１０はセンサ部１の外部であって、送
光用光ファイバ３ａでセンサ部１に接続されるならば、
どこに設置してもよいが、本実施の形態のようにその他
の回路とまとめて信号処理装置２として一体に設けるこ
とによって保守性、取扱性の向上を図ることができる。

【００３４】次に、本発明のうち、請求項６に係るプロ
セス計測装置について、第２の実施の形態として図３を
用いて説明する。なお、図３において、図１と同一部分
には同一符号を付し、その構成についての説明は省略す
る。図３に示すように、本実施の形態に係るプロセス計
測装置は、第１の形態と同様に光変調型の複数のセンサ
部１を有し、温度や圧力などのプロセス量を周波数信号
に変換し、さらに外部から供給される光をこの周波数信
号で強度変調して出力する。

【００３５】センサ部１は現場盤などに集中して配置さ
れており、光スター・カプラ８も同一の盤内に設置され
ている。信号処理装置２に内蔵された光源１０からの光
は送光用光ファイバ３ａおよび光スター・カプラ８によ
り分岐され各センサ部１に供給される。センサ部１はこ
の光をプロセス量に応じた周波数で強度変調し、光スタ
ー・カプラ８および受光用光ファイバ３ｂにより多重化
されて信号処理装置２に伝送される。信号処理装置２
は、図には明示していないが、計算機ネットワークによ
りプロセス計算機やデータ表示装置に接続してもよい。

【００３６】このように構成された本実施の形態につい
ての作用を説明する。光スター・カプラ８は、一本の光
ファイバを複数の光ファイバに分岐するための光学素子
である。送光用光ファイバ３ａにより伝送された光は、
光スター・カプラ８により一度に必要数に分岐され、各
センサ部１に均等の光量で供給される。集中してセンサ
部１が配置されている場合、光スター・カプラ８により
一度に分岐しても各センサ部１へ接続するための光ファ
イバは長い距離とはならない。

【００３７】各センサ部１はプロセス量をそれぞれ異な
った周波数に変換し、各センサ部１の光出力信号は、光
スター・カプラ８により合流され、受光用光ファイバ３
ｂにより信号処理装置２に伝送される。

【００３８】このように、本実施の形態によれば、接続
ケーブルの削減や耐ノイズ性の向上に加え、センサ部１
が現場盤などに集中して配置されている場合、第１の実
施の形態のように異なった分岐比の光方向性結合器４を
用いて逐一梯子状に接続していくよりも、光スター・カ
プラ８により現場盤などにおいて一度に分岐したほうが
設置なども容易で、コストも低く抑えることができる。

【００３９】なお、本実施の形態における光スター・カ
プラ８は光分岐挿入回路の一種である。光分岐挿入回路
は大別すると、上述の光方向性結合器４などの方向性結
合器形とスター・カプラ形がある。方向性結合器形は光
ファイバ中を伝搬する上り下りの２方向の光信号を分離
して取り出す場合や、一本の光ファイバに二つの光信号
を合わせて伝送させたり、逆に一本の光ファイバ中を伝
搬する光信号を分岐したりする場合に用いられる。

【００４０】一方、スター・カプラ形は一つの光信号パ
ワーをＮポートに分岐したり、Ｎ個の光信号パワーを一
つのポートに合流したりする場合や、Ｎ個の光信号パワ
ーをそれぞれ１／Ｎに分岐してＮ個のポートに一様に出
力する場合に用いられる。

【００４１】従って、方向性結合器形はＮ＝２の場合の
スター・カプラ形の機能を持っているということもでき
る。図４は、本発明のうち請求項４に係るプロセス計測
装置について、第３の実施の形態として示す構成図であ
る。図４において、図１と同一部分には同一符号を付
し、その構成の説明は省略する。図４に示すように、プ
ロセス計測装置は第１の実施の形態と同様に光変調型の
複数のセンサ部１を有し、温度や圧力などのプロセス量
を周波数信号に変換し、さらに外部から供給される光を
この周波数信号で強度変調して出力する。

【００４２】信号処理装置２に内蔵された光源１０から
の光は信号処理装置２内において分岐され、それぞれに
個別の送光用光ファイバ３ａにより各センサ部１に均等
の光量で供給される。各センサ部１はプロセス量をそれ
ぞれ異なった周波数に変換し、各センサ部１の光出力信
号は、受光用光ファイバ３ｂにより信号処理装置２に再
び伝送される。信号処理装置２内ではこれらの光出力信
号を個別に、あるいは光方向性結合器や光スター・カプ
ラにより合流し、電気信号に変換する。

【００４３】センサ部１がプラント内に分散して配置さ
れている場合、各センサ部１を梯子状に接続する方式や
光スター・カプラにより接続する方式では、かえって接
続する光ファイバの全長が長くなってしまう場合があ
る。このような場合、本実施の形態に示す放射状接続が
コストの上から最適な接続方法となる。

【００４４】このように本実施の形態によれば、接続ケ
ーブルの削減や耐ノイズ性の向上に加え、センサ部１が
プラント内に分散して配置されている場合、コストを低
くすることができる。

【００４５】なお、全ての光ファイバを個別に敷設する
必要はなく、必要に応じて最も全体のコストが低くなる
よう、一部の光ファイバを光方向性結合器や光スター・
カプラにより、分岐、合流して接続しても構わない。

【００４６】図５は、本発明のうち請求項７に係るプロ
セス計測装置について、第４の実施の形態として示す構
成図である。なお、図５において、図１と同一部分につ
いては同一符号を付し、その構成の説明は省略する。図
５に示すプロセス計測装置は複数のセンサ部１を有し、
このセンサ部１は反射型の光変調センサであって、温度
や圧力などのプロセス量を周波数信号に変換し、さらに
外部から光ファイバ３を介して供給される光をこの周波
数信号で強度変調し、再び光ファイバ３に出力するタイ
プのセンサである。

【００４７】信号処理装置２に内蔵された光源１０から
の光は、光ファイバ３および光方向性結合器４により分
岐されてセンサ部１に供給される。センサ部１はこの光
をプロセス量に応じた周波数で強度変調し、光方向性結
合器４および光ファイバ３により多重化されて信号処理
装置２に再び伝送される。信号処理装置２は、図には明
示していないが、図１と同様に計算機ネットワークによ
りプロセス計算機やデータ表示装置に接続してもよい。

【００４８】このように構成された本発明に係るプロセ
ス計測装置の第４の実施の形態においては、光ファイバ
３により伝送された光は、光方向性結合器４により分岐
され、各センサ部１に均等な光量で供給される。そのた
め、光方向性結合器４はそれぞれ異なった分岐比の物が
使用される。各センサ部１はプロセス量をそれぞれ異な
った周波数に変換し、各センサ部１の光出力信号は光源
からの光と反対方向に出力され、光方向性結合器４によ
り合流された後、光ファイバ３により信号処理装置２に
伝送される。信号処理装置２内ではハーフミラーなどの
光分岐回路１６により光出力信号を分岐して光電変換回
路１１に伝送し光電変換を行う。

【００４９】このような本実施の形態によれば、一本の
光ファイバで送受光を行う光変調型センサを用いて、光
ファイバで多点接続するすることで、第１の実施の形態
に示すプロセス計測装置に比べ、さらに接続ケーブルが
少ないプロセス計測装置を実現することができる。

【００５０】図６は、本発明のうち請求項８に係るプロ
セス計測装置について、第５の実施の形態として示す構
成図である。なお、図６において、図１と同一部分につ
いては同一符号を付し、その構成の説明は省略する。図
６に示すように、本実施の形態に係るプロセス計測装置
は、第４の実施の形態を同様に一本の光ファイバで送受
光を行う光変調型の複数のセンサ部１を有し、温度や圧
力などのプロセス量を周波数信号に変換し、さらに外部
から供給される光をこの周波数信号で強度変調して出力
する。

【００５１】センサ部１は現場盤などに集中して設置さ
れており、光スター・カプラ８も同一の盤などの中に設
置されている。信号処理装置２内に内蔵された光源１０
からの光は、光ファイバ３および光スター・カプラ８に
より分岐され各センサ部１に供給される。センサ部１
は、この光をプロセス量に応じた周波数で強度変調し、
光スター・カプラ８および光ファイバ３により多重化さ
れて信号処理装置２に再び伝送される。信号処理装置２
は図６には明示してないが、図１と同様に計算機ネット
ワークによりプロセス計算機やデータ表示装置に接続し
てもよい。

【００５２】このように構成された第５の実施の形態に
おいては、光ファイバ３により伝送された光は、光スタ
ー・カプラ８により一度に必要数に分岐され、各センサ
部１に均等の光量で供給される。集中してセンサ部１が
配置されている場合、光スター・カプラ８により一度に
分岐しても各センサ部１へ接続するための光ファイバ３
は長い距離にならない。

【００５３】各センサ部１はプロセス量をそれぞれ異な
った周波数に変換し、光源からの光と反対方向に出力さ
れ、各センサ部１の光出力信号は光スター・カプラ８に
より合流された後、光ファイバ３により信号処理装置２
に伝送される。信号処理装置２内では、ハーフミラーな
どの光分岐回路１６により光出力信号を分岐して光電変
換回路１１に導き光電変換を行う。

【００５４】このように本実施の形態によれば、センサ
部１が現場盤などに集中して配置されている場合にメリ
ットがあることに加え、一本の光ファイバで送受光を行
う光変調型センサを用いて光ファイバで多点接続するこ
とで、第２の実施の形態に示すプロセス計測装置に比
べ、さらに接続ケーブルが少ないプロセス計測装置を実
現することができる。

【００５５】図７は、本発明のうち請求項７に係るプロ
セス計測装置について、第６の実施の形態として示す構
成図である。なお、図７において、図１と同一部分につ
いては同一符号を付し、その構成の説明は省略する。図
７に示すように、本実施の形態に係るプロセス計測装置
は、第４の実施の形態と同様に一本の光ファイバで送受
光を行う光変調型の複数のセンサ部１を有し、温度や圧
力などのプロセス量を周波数信号に変換し、さらに外部
から供給される光をこの周波数信号で強度変調して出力
する。

【００５６】信号処理装置２に内蔵された光源１０から
の光は、それぞれ個別の光ファイバ３によりプラント内
に分散して配置された各センサ部１に供給される。セン
サ部１は、この光をプロセス量に応じた周波数で強度変
調し、再び光ファイバ３により信号処理装置２に伝送さ
れる。信号処理装置２は、図には明示していないが計算
機ネットワークによりプロセス計算機やデータ表示装置
に接続してもよい。

【００５７】このように構成された本実施の形態におい
ては、信号処理装置２からの光は信号処理装置２内にお
いて分岐され、それぞれに個別の光ファイバ３により各
センサ部１に均等の光量で供給される。各センサ部１は
プロセス量をそれぞれ異なった周波数に変換し、各セン
サ部１の光出力信号は、光ファイバ３により信号処理装
置２に伝送される。信号処理装置２内ではハーフミラー
などの光分岐回路１６により光出力信号を分岐して個別
に、あるいは光方向性結合器や光スター・カプラにより
合流した後ハーフミラーなどにより光出力信号を分岐し
て電気信号に変換する。

【００５８】センサ部１がプラント内に分散して配置さ
れている場合、各センサ部１を梯子状に接続する方式や
光スター・カプラにより接続する方式では、かえって接
続する光ファイバの全長が長くなってしまう場合があ
る。このような場合、本実施の形態に示す放射状接続が
コストの上から最適な接続方法となる。

【００５９】本実施の形態によれば、センサ部１がプラ
ント内に分散して配置されている場合にメリットがある
ことに加え、一本の光ファイバで送受光を行う光変調型
センサを用いて光ファイバで多点接続することで、第３
の実施の形態に示すプロセス計測装置に比べ、さらに接
続ケーブルが少ないプロセス計測装置を実現することが
できる。

【００６０】なお、全ての光ファイバを個別に敷設する
必要はなく、必要に応じて最も全体のコストが低くなる
よう、一部の光ファイバを光方向性結合器や光スター・
カプラにより分岐、合流して接続しても構わない。

【００６１】図８は、本発明のうち請求項３乃至８に係
るプロセス計測装置について、第７の実施の形態として
示す構成図である。なお、図８において、図１と同一部
分については同一符号を付し、その構成の説明は省略す
る。図８に示すプロセス計測装置は複数のセンサ部１を
有し、このセンサ部１は光変調型センサであって、温
度、圧力などのプロセス量を周波数信号に変換し、さら
に光源９から供給される光を、この周波数信号で強度変
調して出力する。

【００６２】本実施の形態では、センサ部１の近くに光
源９を配置している。この光源９からの光は、送光用光
ファイバ３ａおよび必要に応じて光方向性結合器４によ
り分岐されてセンサ部１に供給される。センサ部１は、
この光をプロセス量に応じた周波数で強度変調し、光方
向性結合器４および受光用光ファイバ３ｂにより多重化
されて信号処理装置２に伝送される。信号処理装置２は
図に明示していないが、図１と同様に計算機ネットワー
クによりプロセス計算機やデータ表示装置に接続しても
よい。

【００６３】このように構成された本実施の形態におい
ては、センサ部１の近くに設置された光源９から受光用
光ファイバ３ｂにより伝送された光は、必要に応じて光
方向性結合器４により分岐され、各センサ部１に均等の
光量で供給される。そのため、光方向性結合器４はそれ
ぞれ異なった分岐比の物が使用される。各センサ部１の
光出力信号は光方向性結合器４により合流され、受光用
光ファイバ３ｂにより信号処理装置２に伝送される。

【００６４】センサ部１が光変調型センサである場合、
センサ部１に供給する光は直流光でよいため、光源９に
は電源さえ供給できればよい。従って、電源の確保が可
能でセンサ部１の近くに光源９を設置できる場合、信号
処理装置２から送光用光ファイバ３ａを用いて伝送する
よりも、センサ部１の近くに光源９を設置したほうが送
光用光ファイバ３ａを短くすることができる。

【００６５】このように本実施の形態によれば、センサ
部１の近くに光源９を設置することで、第１の実施の形
態に示すプロセス計測装置に比べ、さらに接続ケーブル
が少ないプロセス計測装置を実現することができる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明のプロセス計
測装置においては、請求項１および３記載の発明では、
温度や圧力などのプロセス量をセンサ部に固有の範囲の
周波数信号に変換し、これを光信号として出力すること
によって、センサ部で計測されたプロセス量を換算補正
データを用いた演算により求めることができ、センサは
これらの補正演算を行う必要がなくなり、演算のための
電子回路をセンサ部に搭載しなくともよいためセンサ部
はより単純で信頼性の高い構造とすることができる。

【００６７】請求項２，４，５記載の発明では、温度や
圧力などのプロセス量を複数のセンサ部に固有の範囲の
周波数信号にそれぞれ変換しつつ多重化して伝送し、さ
らに電気信号に変換して、周波数の違いにより各センサ
部の出力信号を分離するため、請求項１および３記載の
発明の効果に加え、複数のセンサ部におけるプロセス量
を検知しながら、接続ケーブルを削減することができ、
耐ノイズ性も向上する。

【００６８】請求項６記載のプロセス計測装置では、請
求項４記載のプロセス計測装置において、各センサ部を
光分岐挿入回路により送光用光ファイバおよび受光用光
ファイバから分岐された光ファイバで接続したことによ
り、特に複数のセンサ部が集中して配置された場合に効
率よく光出力信号を多重化し信号処理装置に接続するこ
とができる。

【００６９】請求項７記載のプロセス計測装置では、請
求項４記載のプロセス計測装置において、各センサ部を
光ファイバにより送光あるいは送受光を行うセンサ部と
し、光方向性結合器により光ファイバを分岐されてセン
サ部に接続したことにより、少ない光ファイバと光方向
性結合器で複数のセンサ部の光出力信号を多重化し信号
処理装置に接続することができる。

【００７０】請求項８記載のプロセス計測装置によれ
ば、請求項４記載のプロセス計測装置において、各セン
サ部を光ファイバにより送光あるいは送受光を行うセン
サ部とし、光分岐挿入回路により光ファイバから分岐さ
れた光ファイバで接続したことにより、少ない光ファイ
バと光分岐挿入回路で、特に複数のセンサ部が集中して
配置された場合に効率よく光出力信号を多重化し、信号
処理装置に接続することができる。

【００７１】請求項９記載のプロセス計測装置によれ
ば、請求項１乃至８記載のプロセス計測装置において、
信号処理装置を計算機ネットワークにより上位プロセス
計算機やデータ表示装置に接続し、この計算機ネットワ
ークを介してプロセス量を出力したことにより、複数の
信号処理装置を一本のケーブルにより上位プロセス計算
機やデータ表示装置に接続ずることができ、ケーブルの
削減や情報の共有化を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプロセス計測装置の第１の実施の
形態を示す構成図。

【図２】第１の実施の形態に係るプロセス計測装置の信
号処理装置の内部構成を示す構成図。

【図３】本発明に係るプロセス計測装置の第２の実施の
形態を示す構成図。

【図４】本発明に係るプロセス計測装置の第３の実施の
形態を示す構成図。

【図５】本発明に係るプロセス計測装置の第４の実施の
形態を示す構成図。

【図６】本発明に係るプロセス計測装置の第５の実施の
形態を示す構成図。

【図７】本発明に係るプロセス計測装置の第６の実施の
形態を示す構成図。

【図８】本発明に係るプロセス計測装置の第７の実施の
形態を示す構成図。

【符号の説明】

１…センサ部 ２…信号処理装置 ３…光ファイバ ３ａ…送光用光ファイ
バ ３ｂ…受光用光ファイバ ４…光方向性結合器 ５…計算機ネットワーク ６…プロセス計算機 ７…データ表示装置 ８…光スター・カプラ ９…光源 １０…光源 １１…光電変換回路 １２…周波数分離回路 １３…変換補正係数テーブル １４…データ変換回路 １５…出力インターフェイス回路１６…光分岐回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 茂 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 大野 信明 神奈川県川崎市幸区堀川町66番２ 東芝エ ンジニアリング株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度あるいは圧力などのプロセス量を感
   知して固有の範囲の周波数信号に変換しこれを光信号と
   して出力するセンサ部と、このセンサ部の光出力信号を
   伝送する光ファイバと、この光ファイバにより伝送され
   たセンサ部からの光出力信号を電気信号に変換する光電
   変換回路と、この電気信号の周波数からプロセス量を換
   算するための換算補正データと、この換算補正データを
   用いて前記光電変換回路から出力される電気信号をプロ
   セス量に換算するデータ変換回路とを有することを特徴
   とするプロセス計測装置。
2. 【請求項２】 温度あるいは圧力などのプロセス量を感
   知して各々固有の範囲の周波数信号に変換しこれを光信
   号として出力する複数のセンサ部と、各センサ部の光出
   力信号を多重化して伝送する光ファイバと、この光ファ
   イバにより伝送されたセンサ部からの光出力信号を電気
   信号に変換する光電変換回路と、この電気信号を周波数
   の違いによって分離する周波数分離回路と、この電気信
   号の周波数からプロセス量を換算するための換算補正デ
   ータと、この換算補正データを用いて前記光電変換回路
   から出力される電気信号をプロセス量に換算するデータ
   変換回路とを有することを特徴とするプロセス計測装
   置。
3. 【請求項３】 外部光源からの光を送光用光ファイバを
   介して入力し温度あるいは圧力などのプロセス量に応じ
   て固有の範囲に強度変調して出力する光変調型センサ部
   と、このセンサ部の光出力信号を伝送する受光用光ファ
   イバと、この受光用光ファイバにより伝送された光変調
   型センサ部からの光出力信号を電気信号に変換する光電
   変換回路と、この電気信号の周波数からプロセス量を換
   算するための換算補正データと、この換算補正データを
   用いて前記光電変換回路から出力される電気信号をプロ
   セス量に換算するデータ変換回路とを有することを特徴
   とするプロセス計測装置。
4. 【請求項４】 外部光源からの光を送光用光ファイバを
   介して入力し温度あるいは圧力などのプロセス量に応じ
   て各々固有の範囲に強度変調して出力する複数の光変調
   型センサ部と、各センサ部の光出力信号を多重化して伝
   送する受光用光ファイバと、この受光用光ファイバによ
   り伝送された光変調型センサ部からの光出力信号を電気
   信号に変換する光電変換回路と、この電気信号を周波数
   の違いによって分離する周波数分離回路と、この電気信
   号の周波数からプロセス量を換算するための換算補正デ
   ータと、この換算補正データを用いて前記光電変換回路
   から出力される電気信号をプロセス量に換算するデータ
   変換回路とを有することを特徴とするプロセス計測装
   置。
5. 【請求項５】 前記各光変調型センサ部は前記送光用光
   ファイバおよび受光用光ファイバを介して並列に設置さ
   れていることを特徴とする請求項４記載のプロセス計測
   装置。
6. 【請求項６】 前記各光変調型センサ部は両端部を前記
   送光用光ファイバに設けられた光分岐挿入回路を介して
   並列に接続されていることを特徴とする請求項４記載の
   プロセス計測装置。
7. 【請求項７】 請求項４記載の光変調型センサ部と送光
   用光ファイバおよび受光用光ファイバに替え、外部光源
   からの光を伝送する光ファイバと、この光ファイバを介
   して光を入力し温度あるいは圧力などのプロセス量に応
   じて各々固有の範囲に強度変調して光信号を反射させて
   出力する複数の反射光変調型センサ部と、前記光ファイ
   バに設けられ前記反射光変調型センサ部から伝送される
   光出力信号を分岐させて前記光電変換回路に導く光分岐
   回路とを有することを特徴とするプロセス計測装置。
8. 【請求項８】 前記各反射光変調型センサ部は端部を前
   記光ファイバに設けられた光分岐挿入回路を介して並列
   に接続されていることを特徴とする請求項７記載のプロ
   セス計測装置。
9. 【請求項９】 前記データ変換回路に接続される出力回
   路を介して前記プロセス量を出力することを特徴とする
   請求項１乃至８記載のプロセス計測装置。